JPH10256912A - 音響信号再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディジタル音響信号再生における量子化デー
タの処理やＤ／Ａ変換方法の違いによる音質上の傾向の
違いを適宜選択組み合わせることで、人が聞いて心地よ
い音質で音響信号の再生をおこなう。 【解決手段】 音響ディジタル信号を複数の経路で異な
るＤ／Ａ変換手段を用いて変換し、それぞれのＤ／Ａ変
換の前または後で特定の周波数帯のみを選択し、変換、
選択された各々の信号を合成してアナログ音響出力信号
として用いる。また、Ｄ／Ａ変換の前段において原音響
信号のディジタルデータの有効量子化数と異なる量子化
数によるデータ生成の手段を選択的に組み合わせる。ま
たこれら処理の経路のいずれかで各々の経路の信号のレ
ベル、時間、位相を変動させて合成をおこなってアナロ
グ音響出力信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル音響機
器においてディジタル記録された信号をアナログ信号に
変換出力するディジタル−アナログ変換（以下Ｄ／Ａ変
換という）装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の音響装置は、ディジタル化がすっ
かり定着した。現在の音響信号記録媒体として一般的な
コンパクトディスク（ＣＤ）を例にとれば、サンプリン
グ周波数が４４．１ｋＨｚ、量子化数が１６ビット程度
の転送レートでのディジタル信号化がおこなわれてい
る。ディジタル音響機器は、ダイナミックレンジ、歪
み、ワウフラッター等の特性については、アナログ音響
機器時代には到底達し得ない数値を実現して高音質での
音響再生の支えとなっている。

【０００３】ディジタル情報は、連続性のあるアナログ
情報を段階的な情報に置き換えることになるが、この情
報量はサンプリング周波数と量子化（ビット）数との積
で得られる転送レートで決まる。複雑なオーディオのア
ナログ波形に極めて忠実に従うためには、転送レートを
高くするのが基本である。しかし記録媒体の量的制限や
情報の処理速度の限界、費用の増大などから自ずと限り
がある。

【０００４】また、オーディオの記録再生は、音源ある
いは再生音ともアナログであり、この中間の記録、伝送
系をディジタル化された情報が受け持つことになる。し
たがってアナログをディジタル情報にあるいはこの逆の
変換回路が不可欠となる。このためアナログ機器では不
要であったこのような変換回路を持つことで、変換回路
による音質への影響が避けられなく、変換回路の構成が
音質を左右する新たな要因となる。

【０００５】近年Ｄ／Ａ変換は、量子化数が１６ビット
のデータを利用して、これを基に実質的に２０ビットあ
るいはそれ以上に相当させる技術が提案されている。こ
れは信号のレベルが低くなった時に生じる波形の階段状
のギザギザを目立たなくするよう中間の値を予測して補
完する技術である。その方法として、予め決められたア
ルゴリズムにしたがってその都度計算して中間の値を算
出するもの、音楽信号を分析したデータを元に予め作ら
れた滑らかな波形パターンに入れ換えるもの、ギザギサ
の階段状波形を目立たなくさせるようにローパスフィル
ターを最適なものにその都度取り換える等の方法が実用
化されている。

【０００６】こういったものの音質を聴いてみると、１
６ビットのものに比べてビット数を上げたことで高域が
より滑らかで聴き易くなる傾向がみられる。また低音は
柔らかな包み込まれるような感じの音質となる傾向があ
る。無論このほうが実際の音に近いようではある。しか
し、１６ビットのままの幾分ごりごりとした感じの低音
のほうがいかにも力強さがあり、音の押し出しが強いよ
うに感じられる。これは、ジャズ、ロックといった系統
の音楽ではむしろ好まれる場合も多い。さらにこの傾向
を強調しようとすれば、少なくとも低音域に関しては１
５あるいは１４ビットなどのように量子化数を減らした
ほうが好ましい場合もあり得る。このように、Ｄ／Ａ変
換回路の前段で量子化数を変えることによっても音質は
変化する。

【０００７】いま、音響信号再生装置のＤ／Ａ変換回路
について着目してみると、マルチビットＤ／Ａコンバー
タと、１ビットＤ／Ａコンバータなどが高音質再生のた
めに主に用いられている。前者のマルチビットタイプの
ものは、原音波形に対して連続的な階調の再現性が十分
でない欠点があるが、サインマグニチュード方式などの
手法によって相当に問題を改善している。このマルチビ
ットの場合、その再生音質は、一般に低音域がしっかり
とした力強さが得られるのが特徴である。

【０００８】一方、１ビットＤ／Ａコンバータの場合
は、例えば４４．１ｋＨｚで量子化されたデータをサン
プリング周波数より遙に高いクロックでオーバーサンプ
リングし、入力信号を最終的に１ビットに量子化する。
このあとローパスフィルターを通して音響信号にする。
この１ビットＤ／Ａコンバータの場合は、極めて高いク
ロックの１ビットで音響信号を再生するので連続性が良
く、特に高音域における波形の再現性に優れ音の滑らか
さ、優しさが特徴となる。この反面、低音域はジッター
の影響を受け易いためか、ふわっとした音質になる傾向
がみられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】オーディオは、常に良
い音質が求められている。ここでいう良い音質とは、あ
くまでも人が聞いて心地よいという意味であり、聴感的
に人が満足できる音質を得ることである。これは測定デ
ータとして必ずしも優れていることを意味してはいな
い。楽器の世界ではエフェクターと称して極端な場合、
故意に歪みを付け加える場合もあれば、シンバル、マラ
カスといった楽器は再生音はまさにノイズそのものと言
ってもよく、歪みやノイズ自体も好みの音質には欠かせ
ない場合もある。このように、オーディオにおける音質
の追求は単に測定器等により優れた特性が得られれば良
いというものでなく、人の聴感に合致した、しかも音楽
の種別、雰囲気等によってしかるべき再生音質を得るこ
とが必要といえる。この発明は、上述したように量子化
データの処理やＤ／Ａ変換方法の違いにより音質上にあ
らわれる傾向を適宜選択組み合わせることで人が聞いて
心地よい音質での再生ができる音響信号再生装置の実現
を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題解決のための本
発明の第１の特徴は、ディジタル音響信号をＤ／Ａ変換
する場合において、複数の異なるＤ／Ａ変換手段により
Ｄ／Ａ変換をおこない、分割された周波数帯域ごとに異
なるディジタル−アナログ変換手段によりＤ／Ａ変換を
おこない、得られた変換信号を合成してアナログの音響
再生信号を得るものである。

【００１１】本発明では、ある分割された周波数帯に対
しては、マルチビットＤ／Ａ変換を用い、他の周波数帯
においては１ビットＤ／Ａ変換を用いて変換した信号を
用い、この信号を合成してアナログ信号の出力を得るも
のである。この発明において、分割する周波数帯の数や
帯域幅等については特に限定されるものはないが、一般
的には２ないし数個が好ましい。一般的には、マルチチ
ャンネルアンプ方式のデバイダーやスピーカネットワー
クの周波数帯分割の程度であればよい。より簡素化され
た例としては、例えば周波数帯域を高音と低音側に二分
し、高音側を１ビットＤ／Ａ変換器で変換し、低音側を
マルチビットでＤ／Ａ変換するものである。また特定の
周波数帯を選択する手段については、ハイパスフィルタ
ー、バンドパスフィルター、ローパスフィルター回路な
どで所望する周波数帯域をフィルターして得るものであ
る。このフィルター回路はＤ／Ａ変換回路の前段に挿入
するディジタルフィルターであってもよいし、Ｄ／Ａ変
換回路の後段に挿入するアナログフィルターであっても
よい。

【００１２】次に本発明の第２の特徴は、異なるディジ
タル−アナログ変換手段の前段に原ディジタルデータの
有効量子化数と異なる量子化数によりデータ生成処理す
る手段を選択的に設けたものである。異なる量子化数へ
のデータ変換は、前述したように、例えば１６ビットで
量子化されたディジタル信号を２０ビット、さらにはそ
れ以上のように実効的に量子化数を上げたり、また逆に
量子化数を落として１５あるいは１４、さらにはそれ以
下に量子化数を下げたりして得られたデータのＤ／Ａ変
換をおこなうものである。これにより、Ｄ／Ａ変換回路
の違いに加えて、選択した周波数帯に対しては量子化数
の違いによる音質違いを付加することができる。

【００１３】次に本発明の第３の特徴は、音響ディジタ
ル信号の原ディジタルデータの有効量子化数と異なる量
子化数によりデータ生成処理する手段を含む複数の経路
でディジタル信号のデータを複数生成し、これらの生成
データの各々について、特定の周波数帯のデータのみを
選択して採取し、採取したデータを合成して、ディジタ
ル−アナログ変換してアナログ音響再生信号を得るもの
である。これは前記したものと同様に量子化数の違いに
よっても異なる音質の違いを選択する帯域ごとに適用さ
せることで、最適な所望の音質とするものである。な
お、この発明では生成する複数の量子化データの選択肢
のひとつに原データの量子化数のままのものを用いても
よい。

【００１４】さらに本発明の第４の特徴は、複数の周波
数帯域に分割してＤ／Ａ変換した信号を合成する場合に
おいて、これらの分割信号のレベル、時間、位相といっ
た要素をディジタル領域あるいはアナログ領域のいずれ
かまたは双方で変動させて合成するものである。これは
分割された周波数帯ごとのレベルの違いや時間差、位相
差などの組み合わせが音質を変化させることを考慮した
ものである。これらの要素は周波数帯域ごとに全て採用
する必要はなく、目的にする音質を得るために要素のう
ち１つまたは２以上をそれも任意の周波数帯に対して選
択的に採用してもよい。

【００１５】レベル変動のための手段は、ディジタルボ
リュームあるいは、アナログ回路に設置する場合は、可
変抵抗などを用いればよい。また信号の時間遅れや位相
差を加えることで、楽器のエフェクターのごとく所望の
音質の形成に有効なため、必要に応じて設けることがで
きる。この発明のためには、ディレイ回路等をＤ／Ａ変
換回路の前段あるいは後段に設置することで達成でき
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明の音響信号再生装置の、
実施の形態について述べる。図１はこの発明の音響再生
装置のディジタル信号からアナログ信号を生成する過程
の第１の実施形態を示すブロック図である。図において
ディジタル信号入力端子１より１６ビットでコード化さ
れたデジタル音響信号が入力する。この信号は３つ周波
数帯、すなわち図中のＡ、Ｂ、Ｃの３つの経路により信
号処理がなされる。

【００１７】まず経路Ａは、下位ビット生成回路により
１６ビットディジタル信号を例えば実効２０ビットの高
ビットの信号に変換させ、ディレイ回路５により所望の
時間的遅延を経たのち、１ビットのＤ／Ａコンバータ８
によりアナログ信号に変換される。このアナログ信号
は、設定した高音域を通過させるハイパスフィルター１
１を通じて高音域アナログ信号として出力される。

【００１８】次に経路Ｂは、原信号のビット数の変更を
行わず、ディレイ回路６によって必要な時間遅延を行っ
たうえで、１６ビットのマルチビットＤ／Ａコンバータ
９によってアナログ変換され、設定した幅の中音域を通
過させるバンドパスフィルター１２によって中音域のア
ナログ信号として出力される。

【００１９】更に経路Ｃについては、下位ビットまるめ
回路３により１６ビットディジタル信号を例えば１４ビ
ット信号に変換し、ディレイ回路７を経て、１４ビット
をマルチビットＤ／Ａコンバータ１０によってアナログ
変換し、設定した低音域を通過させるローパスフィルタ
ー１３を通じて低音のアナログ信号を出力する。そして
経路Ａ、Ｂ、Ｃから得られたアナログ信号は、出力レベ
ルを調整するボリューム１４、１５、１６によって高音
域、中音域、低音域の出力バランスをとったうえで合成
され、アナログ信号出力端子１７から出力され、パワー
アンプ等を介してスピーカなどで再生される。

【００２０】この実施の形態においては、周波数帯域の
分割を３つとしたが、分割数は２つあるいは４つ以上で
あっても差し支えない。Ｄ／Ａコンバータについてこの
実施例では高音域に１ビットＤ／Ａコンバータを中音、
低音域にマルチビットタイプのものを用いたが、この構
成に限定されるものでなく、要求する音質により自由に
選択できる。また、マルチビットの実効量子化数につい
ても、実施例に制限されるものではない。原１６ビット
データをそのままＤ／Ａ変換する経路を含むことももち
ろん可能である。さらには前半の量子化数変換のための
回路２、３と後半の回路との接続経路を変更して、音楽
のジャンル等に適した音質を得てもよい。図の４は、こ
の目的のための選択スイッチであり、スイッチの前後の
経路を任意に組み替えられるために設置されている。

【００２１】次に、ディレイ回路５、６、７の設置も勿
論全ての帯域に必要さとされるものでなく、所望の経路
のみに設けることでもよい。またこの実施例の場合ディ
レイ回路５、６、７はディジタル信号の処理ルート内に
あるが、Ｄ／Ａ変換後のアナログルート内にアナログの
ディレイ回路として設置してもよい。同様にハイパスフ
ィルター１１、バンドパスフィルター１２、ローパスフ
ィルター１３ならびにボリューム１４、１５、１６もこ
の実施例ではアナログ信号の経路内に設置しているが、
これらをディジタルフィルター、ディジタルボリューム
回路として、Ｄ／Ａコンバータ８、９、１０の前段に設
置することも可能である。

【００２２】次に図２はこの発明の別の実施の形態を示
したブロック図である。なお、図１と共通の部分には共
通の符号が付してある。このブロック図においても、回
路の前半は第１の実施の形態と同様に、原ディジタル信
号の量子化数を増やす下位ビット生成回路２を含む経路
Ａと、原信号のままの量子化数を送る経路Ｂと、下位ビ
ットをまるめ処理して実効的に量子化数を低減させる経
路Ｃが設けられている。そして、後半の経路との接続の
組み合わせの変更を可能にする選択スイッチ４が設けら
れている。これ以降の経路については、各々の経路にデ
ィレイ回路５、６、７が設けられ、その後に経路Ａにつ
いてはディジタルハイパスフィルター１８、経路Ｂには
ディジタルバンドパスフィルター１９、経路Ｃにはディ
ジタルローパスフィルター２０が設けられ、それぞれ設
定した高音域、中音域、低音域を選択して通過させてい
る。さらにその後には、ディジタルのボリューム２１、
２２、２３が各々設置され、レベルを調整が可能になっ
ている。

【００２３】この後経路Ａ、Ｂ、Ｃの出力は合成され、
単一のＤ／Ａコンバータ２４でアナログ音響再生信号と
して端子１７より出力する。Ｄ／Ａコンバータ２４につ
いては、所望する音質の再生に最も適したコンバータ形
式を選択すればよい。またこの回路構成の場合は、Ｄ／
Ａコンバータが１個で済み、回路構成の簡略化が図れる
という効果もある。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、ディジタル
音響信号の再生周波数帯域を複数に分割して、各々の帯
域について、異なるＤ／Ａ変換手段でアナログ信号を再
生し、これを合成することで、Ｄ／Ａ変換の方法の違い
による音質の違いを適宜組み合わせて所望の音質を得る
ことができる。また、周波数帯ごとの実質の量子化数を
変化させたり、レベルを変動させたり、時間差あるいは
位相差を加えることで、合成される音質の多様化を図
り、さらにきめの細かな要求される再生音質に応えるこ
とのできる音響再生装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の音響信号再生装置のＤ／Ａ変換回路の
第１の実施の形態を示すブロック図である。

【図２】本発明の音響信号再生装置のＤ／Ａ変換回路の
第２の実施の形態を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ ディジタル信号入力端子 ２ 下位ビット生成回路 ３ 下位ビットまるめ回路 ４ 選択スイッチ ５、６、７ ディレイ回路 ８ １ビットＤ／Ａコンバータ ９ 高マルチビットＤ／Ａコンバータ １０ 低マルチビットＤ／Ａコンバータ １１ ハイパスフィルター １２ バンドパスフィルター １３ ローパスフィルター １４、１５、１６ ボリューム １７ アナログ信号出力端子 １８ ディジタルハイパスフィルター １９ ディジタルバンドパスフィルター ２０ ディジタルローパスフィルター ２１、２２、２３ ディジタルボリューム ２４ Ｄ／Ａコンバータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音響ディジタル信号を複数の異なるディ
   ジタル−アナログ変換手段によりディジタル−アナログ
   変換を行う手段と、各々のディジタル−アナログ変換の
   前または後において、これら信号から特定の周波数帯を
   選択する手段を備え、これら手段により変換、選択され
   たアナログ信号を合成して音響再生信号を得ることを特
   徴とする音響信号再生装置。
2. 【請求項２】 異なるディジタル−アナログ変換手段の
   前段に原ディジタルデータの有効量子化数と異なる量子
   化数によるデータ生成処理する手段を選択的に設けたと
   ころの請求項１に記載の音響信号再生装置。
3. 【請求項３】 音響ディジタル信号の原ディジタルデー
   タの有効量子化数と異なる量子化数によりデータ生成処
   理する手段を含む複数の経路でディジタル信号のデータ
   を生成し、これらの生成データの各々について、特定の
   周波数帯のデータのみを選択して採取し、採取したデー
   タを合成して、ディジタル−アナログ変換してアナログ
   音響再生信号を得ることを特徴とする音響信号再生装
   置。
4. 【請求項４】 複数の周波数帯域に分割してディジタル
   −アナログ変換した信号を合成する場合において、これ
   らの分割信号のレベル、時間、位相から選択された１ま
   たは２以上の要素をディジタル領域あるいはアナログ領
   域のいずれかまたは双方で変動させて合成をおこなう請
   求項１ないし３に記載の音響信号再生装置。