JPH10242859A

JPH10242859A - ビット長拡張方法及びビット長拡張装置並びにディジタルオーディオ再生装置

Info

Publication number: JPH10242859A
Application number: JP9062407A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Mukoda; 幸則向田
Original assignee: Nippon Columbia Co Ltd
Current assignee: Nippon Columbia Co Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】ＡＤ変換前の原信号に近づけるようなビット
長拡張方法及びビット長拡張装置を提供する。【解決手段】入力ディジタルオーディオデータのサン
プル間の差分からなる差分データ列を算出し、該差分デ
ータ列の差分データの大きさが０である無変化点の無変
化連続区間と該差分データ列の差分データの大きさが１
ＬＳＢ以上である変化点を算出し、前記無変化連続区間
に隣接する変化点の差分データを用いて２つの変化率を
算出し、前記無変化連続区間と前記２つの変化率にもと
づいて前記無変化連続区間にある入力ディジタルオーデ
ィオデータの下位ビットをビット長拡張して出力するこ
とを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルオーデ
ィオデータに含まれる量子化ノイズを低減するビット長
拡張方法及びビット長拡張装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アナログ／ディジタルコンバータ（以下
Ａ／Ｄコンバータという。）によりアナログオーディオ
信号をディジタルオーディオデータに変換すると、ディ
ジタルオーディオデータは特定のビット数（例えば１６
ビットなど）の量子化データになる。分解能はビット数
によって左右され、分解能以下の微小信号の再生は難し
い。

【０００３】このような量子化ノイズを含むディジタル
オーディオデータを再生するとき、このディジタルオー
ディオデータを用いて予測やフィルタリング等により下
位ビットを生成し、この下位ビットをディジタルオーデ
ィオデータに付加することにより量子化ノイズを低減す
るビット長拡張の技術がある。

【０００４】ビット長拡張の技術に関する発明は、例え
ば、特公平７ー７３１８６号公報に開示されている。図
９は、従来のビット長拡張装置の一実施例のブロック図
を、図１０は、従来のビット長拡張装置の各ブロックか
ら出力される信号の波形図を示す。図１０（ａ）に示す
ような入力ディジタルオーディオデータが入力端子８１
に入力される。

【０００５】レジスタ８２及びレジスタ８３は、入力デ
ィジタルオーディオデータの１サンプル分をホールドす
る。つづいて、次に入力されたディジタルオーディオデ
ータの１サンプル分とレジスタ８２から出力されたディ
ジタルオーディオデータの１サンプル分とを用いてコン
パレータ８４により差分データを求める。

【０００６】図１０（ｂ）にコンパレータ８４の出力を
示す。この出力から変化が０の無変化点が連続する無変
化連続区間とこの無変化連続区間を挟む変化点の正負符
号とを検出してローパスフィルタＦ１を選択するように
係数器８５の係数−ＫnからＫnまでの値を変更する。こ
の係数器８５にシフトレジスタ８６から差分データが出
力され、変化点が中心となるように変化点の差分データ
にＫ0の値を掛け合わせ、フィルタリングにより下位ビ
ットを算出する。

【０００７】そして加算器８７から下位ビットが出力さ
れる。図１０（ｃ）に加算器８７からの出力信号を示
す。ディジタル／アナログコンバータ（以下Ｄ／Ａコン
バータという。）８８にレジスタ８３からの入力ディジ
タルオーディオデータと加算器８７からの下位ビットが
入力され、ビット長拡張が行われる。Ｄ／Ａコンバータ
８８は、図１０（ｄ）に示すようなアナログオーディオ
信号を出力し、量子化ノイズ成分を低減するというもの
である。

【０００８】しかしながら、ビット長拡張に関しを更に
改良する必要がある。図１１、図１２及び図１３は、
（ａ）アナログオーディオ信号、（ｂ）Ａ／Ｄコンバー
タにより生成されたディジタルオーディオデータ及び
（ｃ）従来のビット長拡張装置の出力のそれぞれの波形
図を示す。ここで、Ａ／Ｄコンバータは、アナログオー
ディオ信号が（ｎ−０．５）ＬＳＢから（ｎ＋０．５）
ＬＳＢの範囲にある場合、ｎＬＳＢのディジタルデータ
に変換する。たとえば、＋０．５ＬＳＢから１．５ＬＳ
Ｂの範囲にある場合、１．０ＬＳＢに変換する。

【０００９】図１１（ａ）に、９９０Ｈｚで−９６ｄＢ
のアナログ信号波形、図１１（ｂ）にＡ／Ｄコンバータ
による量子化後のディジタル信号波形、図１１（ｃ）に
Ｄ／Ａコンバータによるアナログ信号波形を示す。図１
２（ａ）に、９９０Ｈｚ、−９０ｄＢのアナログ信号波
形、図１２（ｂ）にＡ／Ｄコンバータによる量子化後の
ディジタル信号波形、図１２（ｃ）にＤ／Ａコンバータ
によるアナログ信号波形を示す。図１２（ａ）に、９９
０Ｈｚ、−８４ｄＢのアナログ信号波形、図１２（ｂ）
にＡ／Ｄコンバータによる量子化後のディジタル信号波
形、図１２（ｃ）にＤ／Ａコンバータによるアナログ信
号波形を示す。

【００１０】図１１から図１３に示すように、従来のビ
ット長拡張装置を用いるとき、Ｄ／Ａ変換されたアナロ
グ信号波形の振幅と量子化前のアナログ信号波形の振幅
と異なっていた。より原信号が有する振幅に近づくよう
なビット長拡張装置が必要とされている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、ディジタ
ルオーディオデータから、Ａ／Ｄコンバータに入力され
たアナログオーディオ信号の振幅に近づくようなディジ
タルオーディオデータの下位ビットを生成するビット長
拡張方法及びビット長拡張置を提供することを目的とす
る。

【００１２】また、本発明では、ディジタルオーディオ
データから、Ａ／Ｄコンバータに入力された入力アナロ
グオーディオ信号の振幅に近づくような出力アナログオ
ーディオ信号を再生するディジタルオーディオ再生装置
を提供することを、目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、入力されたディジタルオ
ーディオデータのサンプル間の差分からなる差分データ
列を算出し、該差分データ列の差分データの大きさが０
である無変化点が連続する無変化連続区間を算出し、該
差分データ列の差分データの大きさが１ＬＳＢ以上の変
化点を検出し、前記無変化連続区間の前及び後に隣接す
る変化点の差分データを用いて前記無変化連続区間の前
及び後の変化率をそれぞれ算出し、前記無変化連続区間
の前及び後の変化率の正負符号が同極性のとき前記無変
化連続区間の各サンプルのディジタルオーディオデータ
にわたって予め定められた変化率で増加もしくは減少す
るような下位ビットデータ列を生成してビット長拡張
し、前記無変化連続区間の前及び後の変化率の正負符号
が異極性のとき前記無変化連続区間の各サンプルディジ
タルオーディオデータにわたって予め定められた変化率
で増加したのちに減少するかもしくは予め定められた変
化率で減少したのち増加するような下位ビットデータ列
を生成してビット長拡張することを特徴とする。

【００１４】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のビット長拡張方法において、前記無変化連続区
間の前または後に隣接する変化点の差分データを用いて
前記無変化連続区間の変化率を算出し、前記無変化連続
区間の前及び後の変化率の正負符号が同極性のとき前記
無変化連続区間の各サンプルのディジタルオーディオデ
ータにわたって前記無変化連続区間の変化率で増加もし
くは減少するような下位ビットデータ列を生成してビッ
ト長拡張し、前記無変化連続区間の前及び後の変化率の
正負符号が異極性のとき前記無変化連続区間の各サンプ
ルディジタルオーディオデータにわたって前記無変化連
続区間の前の変化率で増加したのちに前記無変化連続区
間の後の変化率で減少するかもしくは前記無変化連続区
間の前の変化率で減少したのちに前記無変化連続区間の
後の変化率で増加するような下位ビットデータ列を生成
してビット長拡張することを特徴とする。

【００１５】また、請求項３に記載の発明は、入力され
たディジタルオーディオデータのサンプル間の差分から
なる差分データ列を算出し、該差分データ列の差分デー
タの大きさが０である無変化点が連続する無変化連続区
間を算出し、該差分データ列の差分データの大きさが１
ＬＳＢ以上の変化点を検出し、前記無変化連続区間の前
に隣接する第１変化点及び前記無変化連続区間の後に隣
接する第２変化点の差分データを用いて前記無変化連続
区間の前の変化率である第１変化率、前記無変化連続区
間の後の変化率である第２変化率および前記無変化連続
区間の変化率である第３変化率をそれぞれ算出し、前記
無変化連続区間の第１変化率及び第２の変化率の正負符
号が異極性のとき前記無変化連続区間の第１変化点及び
第２変化点間の各サンプルのディジタルオーディオデー
タにわたって第１変化点から第１変化率で増加または減
少する第１の下位ビットデータ列、第２変化点へ第２変
化率で減少または増加する第２の下位ビットデータ列お
よび予め定められた上限もしくは下限を越える第１の下
位ビットデータ列と第２の下位ビットデータ列を予め定
められた値に変換して生成する第３の下位ビットデータ
からなる下位ビットデータ列を生成してビット長拡張
し、前記無変化連続区間の第１変化率及び第２変化率の
正負符号が同極性のとき前記無変化連続区間の第１変化
点及び第２変化点間の各サンプルのディジタルオーディ
オデータにわたって第３の変化率で増加もしくは減少す
るような下位ビットデータ列を生成してビット長拡張す
ることを特徴とする。

【００１６】また、請求項４に記載の発明は、入力され
たディジタルオーディオデータのサンプル間の差分から
なる差分データ列を算出する差分データ算出手段と、該
差分データ列の差分データの大きさが０である無変化点
が連続する無変化連続区間、該差分データ列の差分デー
タの大きさが１ＬＳＢ以上である変化点並びに前記無変
化連続区間の前後に隣接する変化点の差分データを用い
て前記無変化連続区間の前及び後の変化率をそれぞれ算
出し前記無変化連続区間の前及び後の変化率の正負符号
が同極性のとき前記無変化連続区間の各サンプルのディ
ジタルオーディオデータにわたって予め定められた変化
率で増加もしくは減少するような下位ビットデータ列と
なる波形パターンを決定し、前記無変化連続区間の前及
び後の変化率の正負符号が異極性のとき前記無変化連続
区間の各サンプルディジタルオーディオデータにわたっ
て予め定められた変化率で増加したのちに減少するかも
しくは予め定められた変化率で減少したのち増加するよ
うな下位ビットデータ列となる波形パターンを決定する
波形パターン決定手段と、該波形パターン決定部で決定
した波形パターンの下位ビットデータ列を生成する下位
ビット生成手段と、該下位ビット生成手段から出力され
た下位ビットデータ列を前記入力ディジタルオーディオ
データに付加してビット長拡張する下位ビット付加手段
とを備えたことを特徴とする。

【００１７】また、請求項５に記載の発明は、請求項４
に記載のビット長拡張装置において、前記無変化連続区
間の前後に隣接する変化点の差分データを用いて前記無
変化連続区間の変化率を算出し、前記無変化連続区間の
前及び後の変化率の正負符号が同極性のとき前記無変化
連続区間の各サンプルのディジタルオーディオデータに
わたって前記無変化連続区間の変化率で増加もしくは減
少するような下位ビットデータ列となる波形パターンを
決定し、前記無変化連続区間の前及び後の変化率の正負
符号が異極性のとき前記無変化連続区間の各サンプルデ
ィジタルオーディオデータにわたって前記無変化連続区
間の前の変化率で増加したのちに前記無変化連続区間の
後の変化率で減少するかもしくは前記無変化連続区間の
前の変化率で減少したのち前記無変化連続区間の後の変
化率で増加するような下位ビットデータ列となる波形パ
ターンを決定する波形パターン決定手段であることを特
徴とする。

【００１８】また、請求項６に記載の発明は、入力され
たディジタルオーディオデータのサンプル間の差分から
なる差分データ列を算出する差分データ算出手段と、入
力されたディジタルオーディオデータのサンプル間の差
分からなる差分データ列、該差分データ列の差分データ
の大きさが０である無変化点が連続する無変化連続区間
および該差分データ列の差分データの大きさが１ＬＳＢ
以上である変化点を用いて前記無変化連続区間の前に隣
接する第１変化点及び前記無変化連続区間の後に隣接す
る第２変化点の差分データを用いて前記無変化連続区間
の前の変化率である第１変化率、前記無変化連続区間の
後の変化率である第２変化率および前記無変化連続区間
の変化率である第３変化率をそれぞれ算出し、前記無変
化連続区間の前及び後の変化率の正負符号が異極性のと
き前記無変化連続区間の第１変化点及び第２変化点間の
各サンプルのディジタルオーディオデータにわたって第
１変化点から第１変化率で増加または減少する第１の下
位ビットデータ列、第２変化点へ第２変化率で減少また
は増加する第２の下位ビットデータ列及び予め定められ
た上限もしくは下限を越える第１の下位ビットデータ列
と第２の下位ビットデータ列を予め定められた値に変換
して生成する第３の下位ビットデータからなる下位ビッ
トデータ列となる波形パターンを決定し、前記無変化連
続区間の第１変化率及び第２変化率の正負符号が同極性
のとき前記無変化連続区間の第１変化点及び第２変化点
間の各サンプルのディジタルオーディオデータにわたっ
て予め定められた変化率で増加もしくは減少するような
下位ビットデータ列となる波形パターンを決定する波形
パターン決定手段と、該波形パターン決定部で決定した
波形パターンの下位ビットデータ列を生成する下位ビッ
ト生成手段と、該下位ビット生成手段から出力された下
位ビットデータ列を前記入力ディジタルオーディオデー
タに付加してビット長拡張する下位ビット付加手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１９】また、請求項７に記載の発明は、ディジタ
ルオーディオデータを再生する再生部と、請求項４、請
求項５または請求項６に記載のビット長拡張装置と、前
記ビット長拡張装置から出力されたディジタルオーディ
オデータをアナログオーディオ信号に変換するＤ／Ａコ
ンバータを備えたことを特徴とする。

【００２０】請求項１乃至請求項６に記載の発明による
と、ディジタルオーディオデータから、Ａ／Ｄコンバー
タに入力されたアナログオーディオ信号の振幅に近づく
ようにディジタルオーディオデータの下位ビットを生成
するビット長拡張方法及びビット長拡張置を提供するこ
とができる。

【００２１】また、請求項７に記載の発明によると、デ
ィジタルオーディオデータから、Ａ／Ｄコンバータに入
力された入力アナログオーディオ信号の振幅に近づくよ
うな出力アナログオーディオ信号を再生するディジタル
オーディオ再生装置を提供することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１に、本発明のビット長拡張装
置の一実施例を含むコンパクトディスク再生装置（以下
ＣＤプレーヤという）のブロック図を示す。特に、音声
信号処理系を示す。ディジタルオーディオデータを再生
するための再生部であるＣＤ再生部は、ディスクドライ
ブモータ１、コンパクトディスク（以下ＣＤという）
２、そして光ピックアップ３により構成される。このＣ
Ｄ再生部は、ＣＤサーボコントローラ４により正確にデ
ータを読み出すように制御される。光ピックアップ３か
ら出力されるＲＦ信号は、図示しないプリアンプで増幅
され、データ検出回路部５へ入力される。

【００２３】このデータ検出回路部５は、水晶によって
生成したリファレンスクロックを用いてＥＦＭ（Eight
to fourteen modulation）信号のエッジを検出して、デ
ータ列を再生する。このデータ列の中から、フレーム同
期信号を検出し、この同期信号を基にしてフレームデー
タを正確に再生する。

【００２４】フレームデータはＥＦＭ復調部６において
ＥＦＭ復調され、８ビット単位のシンボルデータとな
る。信号処理部７に図示しないＲＡＭ(Random Access M
emory)が含まれており、このシンボルデータは信号処理
部７内のＲＡＭに書き込まれ、このシンボルデータから
デインターリーブや誤り訂正処理を行い１６ビットの入
力ディジタルオーディオデータが生成される。

【００２５】入力ディジタルオーディオデータは、イン
ターポーレ−ションフィルタ８に入力され、オーバーサ
ンプリングされる。入力ディジタルオーディオデータの
サンプリング周波数がｆｓならば、ｎ倍のサンプリング
周波数ｎｆｓのディジタルオーディオデータに再標本化
し直す。再標本化されたディジタルオーディオデータ
は、ビット長拡張装置９に入力される。ビット長拡張装
置９の機能については後に詳述する。

【００２６】ビット長拡張装置９により２０ビットに拡
張されたディジタルオーディオデータは、ローパスフィ
ルタ１０により所定の周波数までの低周波数を通過さ
せ、ビット長拡張装置から出力されたディジタルオーデ
ィオデータを更に滑らかなデータとするか、所望のエン
ファシス付加などの処理を行う。ローパスフィルタ１０
からの出力は、Ｄ／Ａコンバータ１１によりアナログオ
ーディオ信号になる。このアナログオーディオ信号には
ナイキスト周波数ごとに折り返されたイメージノイズが
存在するため、ポストフィルタ１２でイメージノイズを
取り除き、アナログオーディオ信号出力部１３に出力す
る。

【００２７】図２に本発明のビット長拡張装置９の一実
施例のブロック図を示す。ディジタルオーディオデータ
がインターポーレーションフィルタ８から入力される。
このディジタルオーディオデータは差分データ抽出手段
２１によりディジタルオーディオデータの隣接するサン
プル間の差分データを抽出する。

【００２８】抽出された差分データは波形パターン決定
手段２２へ出力される。波形パターン決定手段２２は、
差分データが０のとき無変化点とし、差分データが０で
ないとき変化点と定義する。また、無変化点が連続する
区間を無変化連続区間と定義し、この無変化連続区間の
両端に隣接する変化点を用いて、この無変化連続区間の
両端の変化率を算出する。そして、この変化率と無変化
連続区間を用いて波形パターンを決定する。波形パター
ンの決定方法及び変化率については後に詳述する。

【００２９】入力ディジタルオーディオデータは、下位
ビット生成手段２３に入力され、前記の波形パターン決
定手段２２により決定された波形パターンになるような
下位ビットを生成し出力する。波形パターン決定手段２
２は制御線を通じて下位ビット生成手段２３を制御す
る。下位ビット生成手段２３から出力された下位ビット
は、下位ビット付加手段２４に出力される。

【００３０】このとき遅延手段２５により入力ディジタ
ルオーディオデータを遅延し下位ビットと同期させる。
このため、下位ビット生成手段２３、下位ビット付加手
段２４及び遅延手段２５は制御線を通じて相互に動作制
御を行う。

【００３１】そして下位ビット付加手段２４から２０ビ
ットに拡張された出力ディジタルオーディオデータが出
力される。出力オーディオデータは、ローパスフィルタ
手段２６に入力され、ディジタルオーディオデータが滑
らかな曲線となるようにフィルタリングを行う。このロ
ーパスフィルタは、ＦＩＲフィルタや移動平均フィルタ
などである。ローパスフィルタ手段２６からの出力は、
ローパスフィルタ１０へ出力される。

【００３２】次に、波形パターンの決定方法について述
べる。具体例として図３に示すディジタルオーディオデ
ータの一例を用いて説明する。ディジタルオーディオデ
ータは１６ビット長のデジタルデータとし、以下、Ｄ
(n)と表記する。Ｄ(n)から無変化点と変化点の検出を行
うために差分データとしてＨ(n)＝Ｄ(n)−Ｄ(n-1)（た
だしn=1,2,3,4,・・・,i,・・・）を算出する。

【００３３】この差分データから変化率を定義する。変
化率の定義は種々可能であるが、第１の実施例として、
第１無変化連続区間、第１変化点、第２無変化連続区
間、第２変化点及び第３無変化連続区間が時系列的に出
現した場合、第１無変化連続区間と第１変化点を用いて
第１変化率を、第２変化点と第３無変化連続区間を用い
て第２変化率を、そして、第２変化点と第２無変化連続
区間を用いて第３変化率を定義し、この第１変化率、第
２変化率及び第３変化率を用いて第２無変化連続区間上
のディジタルオーディオデータのビット長を拡張する場
合の実施例について説明する。

【００３４】差分データＨ(n)の値が０でない点がｎ1、
ｎ2、ｎ3及びｎ4であり、第１無変化連続区間が（ｎ2−
ｎ1）、第１変化点がｎ2、第２無変化連続区間が（ｎ3
−ｎ2）、第２変化点がｎ3及び第３無変化連続区間が
（ｎ4−ｎ3）とするとき、第１変化率は、Ｈ(ｎ2）／
（ｎ2−ｎ1）、第２変化率はＨ(ｎ3）／（ｎ4−ｎ3）及
び第３変化率は、Ｈ(ｎ3）／（ｎ3−ｎ2）で表す。ここ
で変化率の単位はＬＳＢ／１サンプル周期となる。

【００３５】ｎ1からｎ2までの区間を区間１と設定し、
以下、区間２、区間３と続くものとする。図３において
区間２を考えるとき区間１の第１変化率が＋１／３、区
間３の第２変化率が＋１／３及び区間２の第３変化率が
＋１／３となる。また、区間３を考えるとき区間２の第
１変化率が＋１／３、区間４の第２変化率が−１／３及
び区間３の第３変化率が−１／３となる。また、区間４
を考えるとき区間３の第１変化率が−１／３、区間５の
第２変化率が−１／３及び区間４の第３変化率が−１／
３となる。また、図３の場合で区間５を考えるとき区間
４の第１変化率が−１／３、区間６の第２変化率が＋１
／３及び区間５の第３変化率が＋１／３となる。

【００３６】区間２の波形パターンの決定は、まず区間
１の変化率の符号が＋、区間２の変化率が＋であり、＋
と＋の変化率が出現する場合である。このとき、点（ｎ
2、+0.5ＬＳＢ）から点（ｎ3、+1.5ＬＳＢ）まで直線と
なるような補間を行う。＋と＋の変化率が出現するとき
は、変化点ｎiのディジタルオーディオデータをｙiとす
ると（ｎ(i)、ｙ(i)−0.5ＬＳＢ）と（ｎ(i+1)、ｙ(i+
1)−0.5ＬＳＢ）間の直線を結ぶようなデータとする。
この場合、変化率は区間２の第３変化率である＋１／３
となる。

【００３７】区間３の波形パターンの決定は、まず区間
２の変化率の符号が＋、区間４の変化率が−であり、＋
と−の変化率が出現する場合である。このとき、点（ｎ
3、＋１．５ＬＳＢ）から区間２の変化率の＋１／３と
同じ傾きの直線をｎ4方向へのばす。同様に点（ｎ4、＋
１．５ＬＳＢ）から区間４の変化率−１／３と同じ傾き
の直線をｎ3方向にのばし、両直線の交点で波形を連続
させる。このとき、区間３の下限＋１．５ＬＳＢから上
限２．５ＬＳＢまでの範囲の外のデータは前記範囲の内
に入るように補正する。

【００３８】＋と−の変化率が出現するときは、区間i
の前の区間i-1における変化率をδi-1及び区間iの後ろ
の区間i+1における変化率をδi+1とすると（ｎ(i)、ｙ
(i)−0.5ＬＳＢ）から１サンプル周期進む毎にδi-1づ
つ増加させ、また、（ｎ(i+1)、ｙ(i+1)＋0.5ＬＳＢ）
から１サンプル周期後退する毎にδi+1づつ増加させ、
両直線が交差するまで延長する。この際に、ｙ(i)＋0.5
ＬＳＢを越えるデータは全てｙ(i)＋0.5ＬＳＢとするよ
うに補正する。

【００３９】区間４の波形パターンの決定は、まず区間
３の変化率の符号が−、区間５の変化率が−であり、−
と−の変化率が出現する場合である。このとき、点（ｎ
4、＋１．５ＬＳＢ）から点（ｎ5、＋０．５ＬＳＢ）ま
で直線となるような補間を行う。−と−の変化率が出現
するときは、変化点ｎiのディジタルオーディオデータ
をｙiとすると（ｎ(i)、ｙ(i)＋0.5ＬＳＢ）と（ｎ(i+
1)、ｙ(i+1)＋0.5ＬＳＢ）間の直線を結ぶようなデータ
とする。この場合、変化率は区間４の第３変化率である
−１／３となる。

【００４０】区間５の波形パターンの決定は、まず区間
４の変化率の符号が−、区間６の変化率が＋であり、−
と＋の変化率が出現する場合である。このとき、点（ｎ
5、＋０．５ＬＳＢ）から区間４の変化率の−１／３と
同じ傾きの直線をｎ6方向へのばす。同様に点（ｎ6、＋
０．５ＬＳＢ）から区間３の変化率＋１／３と同じ傾き
の直線をｎ5方向にのばし、両直線の交点で波形を連続
させる。このとき、区間２の下限−０．５ＬＳＢから上
限＋０．５ＬＳＢまでの範囲の外のデータは前記範囲の
内に入るように補正する。

【００４１】−と＋の変化率が出現するときは、区間i
の前の区間i-1における変化率をδi-1及び区間iの後ろ
の区間i+1における変化率をδi+1とすると（ｎ(i)、ｙ
(i)−0.5ＬＳＢ）から１サンプル周期進む毎にδi-1づ
つ減少させ、また、（ｎ(i+1)、ｙ(i+1)＋0.5ＬＳＢ）
から１サンプル周期後退する毎にδi+1づつ減少させ、
両直線が交差するまで延長する。この際に、ｙ(i)−0.5
ＬＳＢを下回るデータは全てｙ(i)−0.5ＬＳＢとするよ
うに補正する。

【００４２】図４は範囲の外の下位ビットデータを範囲
の内に入るような補正を説明を行う説明図である。図４
においては、図３とは異なる入力ディジタルオーディオ
データであって、無変化連続区間が長くなっており、下
位ビットデータが範囲を越えている場合を示す。区間２
の波形パターンの判断を行うとき、まず区間１の変化率
の符号が＋、区間３の変化率が−であり、＋と−の変化
率が出現する場合である。このとき、点（ｎ2、＋０．
５ＬＳＢ）から区間１の変化率の＋１／３と同じ傾きの
直線をｎ3方向へのばす。同様に点（ｎ3、＋０．５ＬＳ
Ｂ）から区間３の変化率−１／３と同じ傾きの直線をｎ
2方向にのばす。

【００４３】このとき、区間２の下限＋０．５ＬＳＢか
ら上限１．５ＬＳＢまでの範囲の外となるデータは前記
範囲の内に入るように補正する。Ａ／Ｄコンバータの性
能から＋０．５ＬＳＢ以上＋１．５ＬＳＢ以下の範囲の
内にあることが予想される。図４ではこのようなデータ
を全て＋１．５ＬＳＢとした。このような補正は、＋と
−の変化率と＋と−の変化率が出現する場合に行われ
る。

【００４４】これらは本発明における予め定められた変
化率の増加または減少の一実施例であるが、たとえば、
曲線として結ぶように下位ビットを生成してもよい。こ
の場合でも、Ａ／Ｄコンバータに入力されたアナログオ
ーディオ信号の振幅に近づくようにディジタルオーディ
オデータの下位ビットを生成することができる。

【００４５】図５、図６及び図７は、入力アナログオー
ディオ信号、本発明の一実施例のビット長拡張装置の出
力およびＤ／Ａコンバータによるアナログオーディオ信
号のそれぞれの波形図を示す。図５（ａ）に、９９０Ｈ
ｚで−９６ｄＢのアナログオーディオ信号の波形、図５
（ｂ）にビット長拡張後のディジタルオーディオデータ
の波形、図５（ｃ）にＤ／Ａコンバータによるアナログ
オーディオ信号の波形を示す。図６（ａ）に、９９０Ｈ
ｚで−９０ｄＢのアナログオーディオ信号の波形、図６
（ｂ）にビット長拡張後のディジタルオーディオデータ
の波形、図６（ｃ）にＤ／Ａコンバータによるアナログ
オーディオ信号の波形を示す。図７（ａ）に、９９０Ｈ
ｚで−８４ｄＢのアナログオーディオ信号の波形、図７
（ｂ）にビット長拡張後のディジタルオーディオデータ
の波形、図７（ｃ）にＤ／Ａコンバータによるアナログ
オーディオ信号の波形を示す。それぞれ原信号に近い振
幅を持つ信号が再生される。

【００４６】また、第２の実施例を説明する。変化率の
他の定義として、第１変化点、第２無変化連続区間、第
２変化点が時系列的に出現した場合、第１変化点のみを
用いて第１変化率を、第２変化点のみを用いて第２変化
率を定義し、この第１変化率と第２変化率を用いて第２
無変化連続区間上のディジタルオーディオデータのビッ
ト長を拡張することも可能である。この場合、変化率か
ら符号のみを抽出し、符号の組合わせに関する情報のみ
を得て、変化率の数値については予め設定された値を使
うこととすることも可能である。これにより、演算数が
少なくなり下位ビットの算出が簡略になるという利点が
ある。

【００４７】図８に本発明のビット長拡張方法の一実施
例のフローチャートを示す。このフローチャートは、た
とえば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等による
演算処理を行った場合であり、図２のビット長拡張装置
９は、ＤＳＰに置き換えることもできる。ステップｓ１
は、プログラムの開始（スタート）を示す。ステップｓ
２は、変数jのイニシャライズを行い、j=0とする。

【００４８】ステップｓ３は、ＤＳＰに内蔵されたメモ
リ部からディジタルオーディオデータＤ(n)（但しn=j+
1,j+2,...,j+i）を取り出す。ここに変数iは、変化率を
求めるために必要なデータ数である。ステップｓ４は、
このディジタルオーディオデータＤ(n)から差分データ
Ｈ(n)＝Ｄ(n)-Ｄ(n-1)を演算する。

【００４９】ステップｓ５は、差分データＨ(n)が０で
あるか否かを判定する。差分データＨ(n)が０のときス
テップｓ７へジャンプし、差分データＨ(n)が０でない
ときステップｓ６に進む。ステップｓ６は、差分データ
Ｈ(n)が０でない点のｎとＨ（ｎ）の値をＤＳＰ内部の
図示しないＲＡＭに記憶する。

【００５０】ステップｓ７は、ｎとＨ（ｎ）の値から変
化率を算出し、前述のビット長拡張方法を用いて下位ビ
ットを算出する。ステップｓ８は、入力データＤ(n)に
生成した下位ビットを付加してＤ’(n)を生成する。

【００５１】ステップｓ９は、出力データＤ’(n)をＤ
ＳＰのメモリ部に書き込む。ステップｓ１０は、メモリ
部から一定時間間隔でデータを出力する。ステップｓ１
１は、変数jに１を加算してインクリメント処理を行
う。インクリメント処理終了後、ステップｓ３の先頭に
ジャンプし、以下同様の処理を繰り返す。このようにし
て、ビット長拡張処理を行う。

【００５２】

【発明の効果】本発明によると、ディジタルオーディオ
データから、Ａ／Ｄコンバータに入力されたアナログオ
ーディオ信号の振幅に近づくようにディジタルオーディ
オデータの下位ビットを生成するビット長拡張方法及び
ビット長拡張置を提供することができる。

【００５３】また、ディジタルオーディオデータから、
Ａ／Ｄコンバータに入力された入力アナログオーディオ
信号の振幅に近づくような出力アナログオーディオ信号
を再生するディジタルオーディオ再生装置を提供するこ
とができる。

【００５４】総じて、ディジタルオーディオデータか
ら、Ａ／Ｄコンバータに入力された入力アナログオーデ
ィオ信号の振幅に近づくような出力アナログオーディオ
信号を生成し、記録された原音の振幅に近いオーディオ
信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のビット長拡張装置の一実施例を含むＣ
Ｄプレーヤのブロック図。

【図２】本発明のビット長拡張装置の一実施例のブロッ
ク図。

【図３】ディジタルオーディオデータの一例を示す図。

【図４】範囲外のデータを範囲内に入るような補正を説
明を行う説明図。

【図５】元のアナログオーディオ信号、本発明の一実施
例のビット長拡張装置の出力およびＤ／Ａコンバータに
よるアナログオーディオ信号のそれぞれの波形図。

【図６】元のアナログオーディオ信号、本発明の一実施
例のビット長拡張装置の出力およびＤ／Ａコンバータに
よるアナログオーディオ信号のそれぞれの波形図。

【図７】元のアナログオーディオ信号、本発明の一実施
例のビット長拡張装置の出力およびＤ／Ａコンバータに
よるアナログオーディオ信号のそれぞれの波形図。

【図８】本発明のビット長拡張方法の実施例のフローチ
ャート。

【図９】従来技術のビット長拡張装置の一実施例のブロ
ック図。

【図１０】従来のビット長拡張装置の各ブロックから出
力される信号の波形図。

【図１１】元のアナログオーディオ信号、本発明の一実
施例のビット長拡張装置の出力およびＤ／Ａコンバータ
によるアナログオーディオ信号のそれぞれの波形図。

【図１２】元のアナログオーディオ信号、本発明の一実
施例のビット長拡張装置の出力およびＤ／Ａコンバータ
によるアナログオーディオ信号のそれぞれの波形図。

【図１３】元のアナログオーディオ信号、本発明の一実
施例のビット長拡張装置の出力およびＤ／Ａコンバータ
によるアナログオーディオ信号のそれぞれの波形図。

【符号の説明】

１・・・ドライブモータ２・・・コンパクトディスク３・・・光ピックアップ４・・・ＣＤサーボコントローラ５・・・データ検出回路部６・・・ＥＦＭ復調部７・・・信号処理部８・・・インターポーレーション・フィルタ９・・・ビット長拡張装置１０・・ローパスフィルタ１１・・Ｄ／Ａコンバータ１２・・ポスト・フィルタ１３・・アナログオーディオ信号出力部２１・・差分データ抽出手段２２・・波形パターン決定手段２３・・下位ビット生成手段２４・・下位ビット付加手段２５・・遅延手段２６・・ローパスフィルタ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０３Ｍ 1/68 Ｈ０３Ｍ 1/68 7/14 7/14 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力されたディジタルオーディオデータの
サンプル間の差分からなる差分データ列を算出し、該差分データ列の差分データの大きさが０である無変化
点が連続する無変化連続区間を算出し、該差分データ列の差分データの大きさが１ＬＳＢ以上の
変化点を検出し、前記無変化連続区間の前及び後に隣接
する変化点の差分データを用いて前記無変化連続区間の
前及び後の変化率をそれぞれ算出し、前記無変化連続区間の前及び後の変化率の正負符号が同
極性のとき前記無変化連続区間の各サンプルのディジタ
ルオーディオデータにわたって予め定められた変化率で
増加もしくは減少するような下位ビットデータ列を生成
してビット長拡張し、前記無変化連続区間の前及び後の変化率の正負符号が異
極性のとき前記無変化連続区間の各サンプルディジタル
オーディオデータにわたって予め定められた変化率で増
加したのちに減少するかもしくは予め定められた変化率
で減少したのち増加するような下位ビットデータ列を生
成してビット長拡張することを特徴とするビット長拡張
方法。
【請求項２】請求項１に記載のビット長拡張方法におい
て、前記無変化連続区間の前または後に隣接する変化点の差
分データを用いて前記無変化連続区間の変化率を算出
し、前記無変化連続区間の前及び後の変化率の正負符号が同
極性のとき前記無変化連続区間の各サンプルのディジタ
ルオーディオデータにわたって前記無変化連続区間の変
化率で増加もしくは減少するような下位ビットデータ列
を生成してビット長拡張し、前記無変化連続区間の前及び後の変化率の正負符号が異
極性のとき前記無変化連続区間の各サンプルディジタル
オーディオデータにわたって前記無変化連続区間の前の
変化率で増加したのちに前記無変化連続区間の後の変化
率で減少するかもしくは前記無変化連続区間の前の変化
率で減少したのちに前記無変化連続区間の後の変化率で
増加するような下位ビットデータ列を生成してビット長
拡張することを特徴とするビット長拡張方法。
【請求項３】入力されたディジタルオーディオデータの
サンプル間の差分からなる差分データ列を算出し、該差分データ列の差分データの大きさが０である無変化
点が連続する無変化連続区間を算出し、該差分データ列の差分データの大きさが１ＬＳＢ以上の
変化点を検出し、前記無変化連続区間の前に隣接する第
１変化点及び前記無変化連続区間の後に隣接する第２変
化点の差分データを用いて前記無変化連続区間の前の変
化率である第１変化率、前記無変化連続区間の後の変化
率である第２変化率および前記無変化連続区間の変化率
である第３変化率をそれぞれ算出し、前記無変化連続区間の第１変化率及び第２の変化率の正
負符号が異極性のとき前記無変化連続区間の第１変化点
及び第２変化点間の各サンプルのディジタルオーディオ
データにわたって第１変化点から第１変化率で増加また
は減少する第１の下位ビットデータ列、第２変化点へ第
２変化率で減少または増加する第２の下位ビットデータ
列および予め定められた上限もしくは下限を越える第１
の下位ビットデータ列と第２の下位ビットデータ列を予
め定められた値に変換して生成する第３の下位ビットデ
ータからなる下位ビットデータ列を生成してビット長拡
張し、前記無変化連続区間の第１変化率及び第２変化率の正負
符号が同極性のとき前記無変化連続区間の第１変化点及
び第２変化点間の各サンプルのディジタルオーディオデ
ータにわたって第３の変化率で増加もしくは減少するよ
うな下位ビットデータ列を生成してビット長拡張するこ
とを特徴とするビット長拡張方法。
【請求項４】入力されたディジタルオーディオデータの
サンプル間の差分からなる差分データ列を算出する差分
データ算出手段と、該差分データ列の差分データの大きさが０である無変化
点が連続する無変化連続区間、該差分データ列の差分デ
ータの大きさが１ＬＳＢ以上である変化点並びに前記無
変化連続区間の前後に隣接する変化点の差分データを用
いて前記無変化連続区間の前及び後の変化率をそれぞれ
算出し前記無変化連続区間の前及び後の変化率の正負符
号が同極性のとき前記無変化連続区間の各サンプルのデ
ィジタルオーディオデータにわたって予め定められた変
化率で増加もしくは減少するような下位ビットデータ列
となる波形パターンを決定し、前記無変化連続区間の前
及び後の変化率の正負符号が異極性のとき前記無変化連
続区間の各サンプルディジタルオーディオデータにわた
って予め定められた変化率で増加したのちに減少するか
もしくは予め定められた変化率で減少したのち増加する
ような下位ビットデータ列となる波形パターンを決定す
る波形パターン決定手段と、該波形パターン決定部で決定した波形パターンの下位ビ
ットデータ列を生成する下位ビット生成手段と、該下位ビット生成手段から出力された下位ビットデータ
列を前記入力ディジタルオーディオデータに付加してビ
ット長拡張する下位ビット付加手段とを備えたことを特
徴とするビット長拡張装置。
【請求項５】請求項４に記載のビット長拡張装置におい
て、前記無変化連続区間の前後に隣接する変化点の差分デー
タを用いて前記無変化連続区間の変化率を算出し、前記無変化連続区間の前及び後の変化率の正負符号が同
極性のとき前記無変化連続区間の各サンプルのディジタ
ルオーディオデータにわたって前記無変化連続区間の変
化率で増加もしくは減少するような下位ビットデータ列
となる波形パターンを決定し、前記無変化連続区間の前及び後の変化率の正負符号が異
極性のとき前記無変化連続区間の各サンプルディジタル
オーディオデータにわたって前記無変化連続区間の前の
変化率で増加したのちに前記無変化連続区間の後の変化
率で減少するかもしくは前記無変化連続区間の前の変化
率で減少したのち前記無変化連続区間の後の変化率で増
加するような下位ビットデータ列となる波形パターンを
決定する波形パターン決定手段であることを特徴とする
ビット長拡張装置。
【請求項６】入力されたディジタルオーディオデータの
サンプル間の差分からなる差分データ列を算出する差分
データ算出手段と、入力されたディジタルオーディオデータのサンプル間の
差分からなる差分データ列、該差分データ列の差分デー
タの大きさが０である無変化点が連続する無変化連続区
間および該差分データ列の差分データの大きさが１ＬＳ
Ｂ以上である変化点を用いて前記無変化連続区間の前に
隣接する第１変化点及び前記無変化連続区間の後に隣接
する第２変化点の差分データを用いて前記無変化連続区
間の前の変化率である第１変化率、前記無変化連続区間
の後の変化率である第２変化率および前記無変化連続区
間の変化率である第３変化率をそれぞれ算出し、前記無
変化連続区間の前及び後の変化率の正負符号が異極性の
とき前記無変化連続区間の第１変化点及び第２変化点間
の各サンプルのディジタルオーディオデータにわたって
第１変化点から第１変化率で増加または減少する第１の
下位ビットデータ列、第２変化点へ第２変化率で減少ま
たは増加する第２の下位ビットデータ列及び予め定めら
れた上限もしくは下限を越える第１の下位ビットデータ
列と第２の下位ビットデータ列を予め定められた値に変
換して生成する第３の下位ビットデータからなる下位ビ
ットデータ列となる波形パターンを決定し、前記無変化
連続区間の第１変化率及び第２変化率の正負符号が同極
性のとき前記無変化連続区間の第１変化点及び第２変化
点間の各サンプルのディジタルオーディオデータにわた
って予め定められた変化率で増加もしくは減少するよう
な下位ビットデータ列となる波形パターンを決定する波
形パターン決定手段と、該波形パターン決定部で決定した波形パターンの下位ビ
ットデータ列を生成する下位ビット生成手段と、該下位ビット生成手段から出力された下位ビットデータ
列を前記入力ディジタルオーディオデータに付加してビ
ット長拡張する下位ビット付加手段とを備えたことを特
徴とするビット長拡張装置。
【請求項７】ディジタルオーディオデータを再生する再
生部と、請求項４、請求項５または請求項６に記載のビット長拡
張装置と、前記ビット長拡張装置から出力されたディジタルオーデ
ィオデータをアナログオーディオ信号に変換するＤ／Ａ
コンバータを備えたことを特徴とするディジタルオーデ
ィオ再生装置。