JPH1075177A - ディジタルフィルタ装置及び信号処理方法 - Google Patents

ディジタルフィルタ装置及び信号処理方法

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JPH1075177A
JPH1075177A JP23105596A JP23105596A JPH1075177A JP H1075177 A JPH1075177 A JP H1075177A JP 23105596 A JP23105596 A JP 23105596A JP 23105596 A JP23105596 A JP 23105596A JP H1075177 A JPH1075177 A JP H1075177A
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JP
Japan
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bit
signal
input signal
analog
rate
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JP23105596A
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English (en)
Inventor
Hajime Ichimura
元 市村
Masayoshi Noguchi
雅義 野口
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ΣΔ変調された高速1ビット・オーディオ信
号は高域に量子化ノイズが集中しており、DA変換時には
アナログローパスフィルターによってその高域ノイズを
除去しなければならないが、アナログローパスフィルタ
ーだけでは十分に除去しきれず、結果オーディオ帯域の
SN比が十分とれない場合がある。 【解決手段】 Dラッチ3は、シグマデルタ(ΣΔ)変
調器2からの1ビット入力信号を遅延する。シフトレジ
スタ4は、ΣΔ変調器2からの1ビット入力信号とDラ
ッチ3からの遅延1ビット信号とを上記1ビット入力信
号のレートの2倍のレートで交互にシリアルに配列して
出力する。アナログLPF7は、シフトレジスタ4から
の1ビット出力信号をアナログ信号に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シグマデルタ変調
により得られた高速1ビットオーディオ信号を伝送記録
する系において、そのディジタル信号をアナログ信号に
変換する際に用いられるディジタルフィルタ装置及び信
号処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シグマデルタ(ΣΔ)変調された高速1
ビット・オーディオ信号は、従来のデジタルオーディオ
に使われてきた、例えばサンプリング周波数44.1kHz、
データ語長16ビットというディジタルデータに比べ
て、例えばサンプリング周波数が44.1kHzの64倍でデ
ータ語長が1ビットというように、非常に高いサンプリ
ング周波数と短いデータ語長といった形をしており、広
い伝送可能周波数帯域を特長にしている。また、ΣΔ変
調により1ビット信号であっても、64倍というオーバ
ーサンプリング周波数に対して低域であるオーディオ帯
域において、高いダイナミックレンジをも確保できる。
この特徴を生かして高音質のレコーダーやデータ伝送に
応用することができる。
【0003】ΣΔ変調回路自体はとりわけ新しい技術で
はなく、回路構成がIC化に適していて、また比較的簡単
にAD変換の精度を得ることができることから従来からAD
コンバータの内部などではよく用いられている回路であ
る。
【0004】ΣΔ変調された信号は、簡単なアナログロ
ーパスフィルターを通すことによって、アナログオーデ
ィオ信号に戻すことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このΣΔ変
調された高速1ビット・オーディオ信号は高域に量子化
ノイズが集中しており、DA変換時にはアナログローパス
フィルターによってその高域ノイズを除去しなければな
らないが、アナログローパスフィルターだけでは十分に
除去しきれず、結果オーディオ帯域のSN比が十分とれな
い場合がある。
【0006】アナログローパスフィルターの段数を多く
すれば高域に集中している上記量子化ノイズを除去でき
るが、段数の増加によりコストアップをまねく。
【0007】ここで、ディジタルフィルタにより高域の
上記量子化ノイズを除去することも考えられる。確か
に、従来のPCMオーディオではデジタルフィルタで高域
ノイズを除去し、より高いサンプリングレートで再生し
ていたが、ΣΔ変調された高速1ビット・オーディオ信
号の場合は、デジタルフィルタを使用するとマルチビッ
トの信号になってしまい、系のシンプルさがなくなり、
ふたたび1bitにもどさなければならない。また、1bit信
号に戻す際には再量子化歪みが発生し音質劣化を引き起
こす原因となる。
【0008】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、シグマデルタ変調された1ビット信号を再量子
化歪みなく、1ビット信号を扱う系内でフィルタリング
できるディタルフィルタ装置及び信号処理方法の提供を
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るディジタル
フィルタ装置は、上記課題を解決するために、シグマデ
ルタ変調された1ビット入力信号と、この1ビット入力
信号を遅延した遅延1ビット信号とを上記1ビット入力
信号のレートの複数倍のレートで交互にシリアルに配列
して出力する。
【0010】また、本発明に係る信号処理方法は、上記
課題を解決するために、シグマデルタ変調された1ビッ
ト入力信号と、この1ビット入力信号を遅延させたN個
の遅延1ビット信号とを上記1ビット入力信号のN+1
倍のレートで交互にシリアルに配列して出力する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るディジタルフ
ィルタ装置及び信号処理方法の実施例について図面を参
照しながら説明する。
【0012】この実施例は、図1に示すように、シグマ
デルタ(ΣΔ)変調器2からの1ビット入力信号を遅延
する遅延手段となるDラッチ3と、ΣΔ変調器2からの
1ビット入力信号とDラッチ3からの遅延1ビット信号
とを上記1ビット入力信号のレートの2倍のレートで交
互にシリアルに配列して出力するシリアル変換手段とな
るシフトレジスタ4と、シフトレジスタ4からの1ビッ
ト出力信号をアナログ信号に変換するアナログLPF7
とを備えてなるディジタル/アナログ変換装置である。
ここで、Dラッチ3とシフトレジスタ4は、ディジタル
フィルタ装置5を構成している。
【0013】ΣΔ変調器2は、図2に示すような構成で
ある。ここで、ΣΔ変調器2は、例えばコンパクトディ
スクに対するディジタルデータの記録再生時に用いられ
ているサンプリング周波数(FS=44.1KHz)の
例えば64倍の64FSを使って上記アナログオーディ
オ信号を1ビット信号に変調する。入力端子1から入力
されるアナログオーディオ信号は、加算器10を介して
積分器11に供給される。この積分器11からの積分値
は1ビット量子化器12に供給され、上記アナログオー
ディオ信号の中点電位と比較されて1サンプル期間毎に
1ビット量子化処理される。この1ビット量子化処理に
より生成された1ビットオーディオ信号は、1サンプル
遅延器13に供給されて1サンプル期間分遅延される。
この遅延信号が加算器10に供給されて、上記アナログ
オーディオ信号に加算される。そして、加算器10の出
力が積分器11、1ビット量子化器12を介して出力端
子14から1ビット信号として、ディジタルフィルタ装
置5を構成する上記Dラッチ3及び上記シフトレジスタ
4に供給される。
【0014】ディジタルフィルタ装置5は、ΣΔ変調器
2からの1ビット入力信号と該1ビット入力信号を1ビ
ットだけ遅延させた遅延1ビット信号とを、交互に配列
して出力する。これは、2タップの櫛状フィルタを構成
したのと同じになる。
【0015】2タップの櫛状フィルタは、一般的に、図
3に示すように構成される。入力、出力ともアナログ信
号でもディジタル信号でもかまわないが、ここでは、ア
ナログ入出力信号として説明する。入力端子16から供
給される入力信号は、遅延器17及び加算器18に供給
される。遅延器17は、上記入力信号をΔtsecだけ遅
延した遅延信号を加算器18に入力する。加算器18
は、上記入力信号と上記遅延信号とを加算して加算信号
を出力端子19から出力する。
【0016】ここで、加算器18からの加算出力は、図
4に示すようなインパルスレスポンスを示す。図4から
はΔtsecだけ離れた二つのインパルス応答が見られ
る。これを周波数分析すると、図5に示すように、1/
2Δt(Hz)を始点に、1/Δt(Hz)毎の周波数
間隔で振幅が0になるような、まるで櫛のような周波数
特性(comb filter)が得られる。このような櫛状フィ
ルタは、フラットの周波数特性の低域成分を通過させる
ので一種のローパスフィルタである。
【0017】したがって、図1に示したディジタルフィ
ルタ装置5で上記加算出力を2倍のビットレートで再生
すると、もとの信号と1サンプルだけ遅延させた信号を
ミックスして再生するのと同等になる。しかも、信号系
は1ビットのままであり、ビットレートを倍にしただけ
である。
【0018】そして、ディジタルフィルタ装置5からの
1ビット出力信号をアナログLPF7に通すと出力端子
8からは高域成分での量子化ノイズが低減されたアナロ
グ信号を得ることができる。
【0019】次に、他の実施例について説明する。この
他の実施例は、図6に示すように、遅延手段となる遅延
部23を3つのDラッチ24,25及び26で構成し、
3つの遅延出力をΣΔ変調器22からの入力1ビット信
号にシフトレジスタ28で加算して4つの1ビット信号
を順番にシリアルに配列し、64FSの4倍の256FS
というビットクロックレートでアナログLPF31に供
給してアナログ信号に変換している。ここで、遅延部2
3とシフトレジスタ28はディジタルフィルタ装置を構
成している。
【0020】以下、この図6に示すディジタル/アナロ
グ変換装置の動作を図7を参照しながら説明する。先
ず、入力端子21からのアナログ信号は、上記図2と同
様の構成のΣΔ変調器22により64FS/1ビット信
号とされる。この1ビット入力信号は、遅延部23を構
成する3つのDラッチ24,25,及び26に64FS
のビットクロックレートで入力されると共にシフトレジ
スタ28にデータ入力端子Hを介して入力される。
【0021】Dラッチ24は、クロック入力端子27か
らの64FSクロックの1クロック分上記1ビット入力
信号を遅延し、この遅延1ビット信号をシフトレジスタ
のデータ入力端子Gに入力する。Dラッチ25は、上記
64FSクロックの1クロック分Dラッチ24からの1
ビット信号を遅延し、この遅延1ビット信号をシフトレ
ジスタのデータ入力端子Fに入力する。Dラッチ26
は、上記64FSクロックの1クロック分Dラッチ25
からの1ビット信号を遅延し、この遅延1ビット信号を
シフトレジスタのデータ入力端子Eに入力する。
【0022】シフトレジスタ28の各データ入力端子
H,G,F及びEに並列に入力される上記各1ビット信
号は、シリアル/ロード端子29からのロードパルスに
従って取り込まれ、クロック入力端子30から供給され
る入力の4倍の256FSクロックのレートで出力され
る。この結果得られる1ビット出力信号は、ΣΔ変調器
22が出力した上記入力1ビット信号に対して、256
Sビットクロック分1個,2個,3個と遅延させられ
た1ビット信号を加算することと等価となる。これは、
4タップのディジタル1ビット櫛状ローパスフィルタを
構成するのと同じである。
【0023】したがって、シフトレジスタ28からの1
ビット出力信号をアナログLPF31に通すと出力端子
32からは高域成分での量子化ノイズが低減されたアナ
ログ信号を得ることができる。
【0024】図8にはΣΔ変調器22からの入力1ビッ
ト信号の周波数特性を示し、図9には図6に示したディ
ジタル/アナログ変換装置からのアナログ信号の周波数
特性を示す。低域に変化は見られないが、高域で約10
dB以上量子化ノイズを低減できているのが分かる。
【0025】なお、上記実施例、及び他の実施例では、
2個の1ビット信号、及び4個の1ビット信号を用い、
2倍、及び4倍のレートで出力しているが、N個の遅延
器を備えた遅延手段によりN+1個の1ビット信号を用
い、N+1倍のレートで出力してもよい。
【0026】
【発明の効果】本発明に係るディジタルフィルタ装置
は、シグマデルタ変調された1ビット入力信号と、この
1ビット入力信号を遅延した遅延1ビット信号とを上記
1ビット入力信号のレートの複数倍のレートで交互にシ
リアルに配列して出力するので、上記1ビット信号を再
量子化歪みなくフィルタリングできる。
【0027】また、本発明に係る信号処理方法は、上記
課題を解決するために、シグマデルタ変調された1ビッ
ト入力信号と、この1ビット入力信号を遅延させたN個
の遅延1ビット信号とを上記1ビット入力信号のN+1
倍のレートで交互にシリアルに配列して出力するので、
上記1ビット信号を再量子化歪みなくフィルタリングで
き、高品質のアナログ信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るディジタルフィルタ装置及び信号
処理方法の実施例となるディジタル/アナログ変換装置
のブロック図である。
【図2】上記ディジタル/アナログ変換装置で用いてい
るΣΔ変調器のブロック図である。
【図3】一般的な2タップの櫛状フィルタを示すブロッ
ク図である。
【図4】上記図3に示した櫛状フィルタの出力信号のイ
ンパルスレスポンスを示す特性図である。
【図5】上記図3に示した櫛状フィルタの周波数特性図
である。
【図6】本発明に係るディジタルフィルタ装置及び信号
処理方法の他の実施例となるディジタル/アナログ変換
装置のブロック図である。
【図7】上記図6に示したディジタル/アナログ変換装
置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図8】上記図6に示したディジタル/アナログ変換装
置に用いたΣΔ変調器の出力した1ビット信号の周波数
特性図である。
【図9】上記図6に示したディジタル/アナログ変換装
置の出力信号の周波数特性図である。
【符号の説明】
2 シグマデルタ変調器、3 Dラッチ、4 シフトレ
ジスタ、5 ディジタルフィルタ装置、7 アナログロ
ーパスフィルタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シグマデルタ変調された1ビット入力信
    号を遅延する遅延手段と、 上記1ビット入力信号と上記遅延手段からの遅延1ビッ
    ト信号とを上記1ビット入力信号のレートの複数倍のレ
    ートで交互にシリアルに配列して出力するシリアル変換
    手段とを備えることを特徴とするディジタルフィルタ装
    置。
  2. 【請求項2】 上記遅延手段はN個の遅延器を備えてな
    り、上記シリアル変換手段は上記1ビット入力信号のN
    +1倍のレートで上記1ビット入力信号と上記N個の遅
    延1ビット入力信号とをシリアルに配列して出力するこ
    とを特徴とする請求項1記載のディジタルフィルタ装
    置。
  3. 【請求項3】 シグマデルタ変調された1ビット入力信
    号と、この1ビット入力信号を遅延させたN個の遅延1
    ビット信号とを上記1ビット入力信号のN+1倍のレー
    トで交互にシリアルに配列して出力することを特徴とす
    る信号処理方法。
JP23105596A 1996-08-30 1996-08-30 ディジタルフィルタ装置及び信号処理方法 Withdrawn JPH1075177A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20031104