JPH11261422A - Method and device for bit length extension - Google Patents

Method and device for bit length extension

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JPH11261422A
JPH11261422A JP5558498A JP5558498A JPH11261422A JP H11261422 A JPH11261422 A JP H11261422A JP 5558498 A JP5558498 A JP 5558498A JP 5558498 A JP5558498 A JP 5558498A JP H11261422 A JPH11261422 A JP H11261422A
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JP
Japan
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data
value
sample
bit
samples
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Application number
JP5558498A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Tsukamoto
正樹 塚本
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Nippon Columbia Co Ltd
Original Assignee
Nippon Columbia Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bit length extension method that can generate lower bit data suitable to any signal patterns and does not need to store the huge amount of lower bit data in accordance with each signal pattern in performing bit length extension of digital data. SOLUTION: A pattern of input data is detected and the number (b) of samples P to Q where the same value succeeds is investigated. When the (b) is above a specified number, the first sample P is converted into a value obtained by adding -0.5 (LSB) to the data value. The last sample Q is converted into a value obtained by adding a value most proximate to +0.5 (LSB) but not more than +0.5 (LSB) to the data value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルデー
タ、特に、ディジタルオーディオデータのビット長拡張
を行なうビット長拡張方法およびビット長拡張装置に関
するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a bit length extension method and a bit length extension device for extending the bit length of digital data, especially digital audio data.

【0002】[0002]

【従来の技術】アナログ信号をディジタル信号化して記
録するディジタルオーディオでは、現在ビット長16〜
20ビット程度の高精度なA/Dコンバータが用いられ
ている。しかし、これらの技術の導入期においては、ビ
ット長13〜14ビット程度のA/Dコンバータが用い
られており、それらの装置を用いて収録された音楽ソー
スをCD等のメディアに記録して発売する場合、16ビ
ットの上位13ビットを使用し、下位3ビットは零デー
タにするなどして、折角16ビットのデータ構成を採用
しながら、実質的には13ビットデータであり、3ビッ
トが無意味なものとなっていた。
2. Description of the Related Art In digital audio in which an analog signal is converted into a digital signal and recorded, the current bit length is 16 to 16 bits.
A high-precision A / D converter of about 20 bits is used. However, when these technologies were introduced, A / D converters having a bit length of about 13 to 14 bits were used, and music sources recorded using these devices were recorded on media such as CDs and released. In this case, the upper 13 bits of 16 bits are used, and the lower 3 bits are zero data. For example, the data structure of 16 bits is employed, and the data is substantially 13 bit data. It was meaningful.

【0003】また、ビット長20ビット程度の高精度な
D/Aコンバータが一般化している。これを有効に活用
するため、CDに記録されている16ビットデータをC
Dプレーヤ内で20ビット程度にビット長拡張する必要
が生じている。
[0003] High-precision D / A converters having a bit length of about 20 bits have been widely used. To make effective use of this, 16-bit data recorded on a CD
There is a need to extend the bit length to about 20 bits in the D player.

【0004】これらの状況に鑑みて、特開平9−980
92号公報などに示されるような、LPF(Low P
ass Filter)を使用して、不要な高調波(高
周波)歪みを取り除いて、Nビットのディジタルオーデ
ィオデータをMビット(M>N)のディジタルオーディ
オデータにビット長拡張する技術がある。
In view of these circumstances, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-980
No. 92, etc., an LPF (Low P
There is a technique of removing unnecessary harmonic (high-frequency) distortion using an assembler filter and extending the bit length of N-bit digital audio data to M-bit (M> N) digital audio data.

【0005】ところが、従来のビット長拡張技術は、ハ
ードウェアに搭載し、リアルタイム処理を行なう必要性
から、下位ビットの生成には、振幅−周波数特性の異な
る数種類の移動平均フィルタ出力を信号のパターンに応
じて逐次切り換える方式や、数種類の下位ビットパター
ンをROM(Read On1y Memory)等に
記憶しておき、信号のパターンに応じてこれを切り換え
る方式であった。これらの方式では、ハードウェア規模
を小さくでき、処理速度が速い(リアルタイム処理が可
能)という利点はあるものの、数種類の信号パターンに
合致したLPFや下位ビットパターンしか持っていない
ため、すべての信号パターンに最適な下位ビットデータ
を生成することができなかった。
However, the conventional bit length extension technology needs to be mounted on hardware to perform real-time processing. Therefore, in order to generate lower bits, several types of moving average filter outputs having different amplitude-frequency characteristics are used as signal patterns. Or a method in which several kinds of lower-order bit patterns are stored in a ROM (Read Only Memory) or the like and switched according to a signal pattern. Although these methods have the advantage that the hardware scale can be reduced and the processing speed is high (real-time processing is possible), since only LPFs and low-order bit patterns that match several types of signal patterns are provided, all the signal patterns are used. It was not possible to generate optimal lower-order bit data.

【0006】また、上記各信号パターンに応じた下位ビ
ットデータをROM等に記憶しておき、これを逐次切り
換える方式では、すべての信号パターンに応じた下位ビ
ットデータを記憶しておくことにより、各信号パターン
に最適な下位ビットデータを生成(付加)することがで
きる。しかしながら、この方式では、すべての信号パタ
ーンに最適な下位ビットデータを生成しようとした場
合、膨大な量の下位ビットデータをROM等に記憶して
おく必要がある。
[0006] In the method of storing lower bit data corresponding to each signal pattern in a ROM or the like and sequentially switching the lower bit data, lower bit data corresponding to all signal patterns are stored. Lower bit data optimal for a signal pattern can be generated (added). However, in this method, in order to generate optimal lower bit data for all signal patterns, it is necessary to store an enormous amount of lower bit data in a ROM or the like.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、ディジタルデータのビット
長拡張を行なう際、どのような信号パターンに対して
も、好適な下位ビットデータを生成することが可能で、
しかも、各信号パターンに応じた膨大な量の下位ビット
データを記憶しておく必要がないビット長拡張方法およ
びビット長拡張装置を提供することを目的とするもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and when extending the bit length of digital data, suitable low-order bit data is applied to any signal pattern. Can be generated,
Moreover, it is an object of the present invention to provide a bit length extension method and a bit length extension device which do not need to store an enormous amount of lower bit data according to each signal pattern.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、有効ビット数Nの第1のディジタルデータを、有効
ビット数M(M>N)の第2のディジタルデータに拡張
するビット長拡張方法において、前記第1のディジタル
データの信号パターンを検出し、同じ値のデータが所定
数以上連続したサンプルが存在する場合に、連続したサ
ンプルのうちの最初のサンプルおよび最後のサンプルの
データに対して、前記有効ビット数Nにおける最下位の
ビットの値の1/2M-N の値の2M-N-1 以下の整数倍だ
け増加または減少させるデータ補正を行なって、前記第
1のディジタルデータの有効ビット数を拡張することを
特徴とするものである。
According to the first aspect of the present invention, a first digital data having an effective bit number N is extended to a second digital data having an effective bit number M (M> N). In the extension method, a signal pattern of the first digital data is detected, and when there are samples in which data of the same value continues for a predetermined number or more, the data of the first sample and the last sample of the continuous samples are added to the data. On the other hand, data correction for increasing or decreasing the value of 1/2 MN of the value of the least significant bit in the number N of effective bits by an integral multiple of 2 MN-1 or less is performed, and the validity of the first digital data is corrected. It is characterized by extending the number of bits.

【0009】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、前記連続したサンプルの
データが極大値または極小値である場合に、前記連続し
たサンプルのうちの中央部のサンプルのデータを、前記
有効ビット数Nにおける最下位のビットの値の1/2
M-N の値の2M-N-1 以下の整数倍だけ増加または減少さ
せるデータ補正を行なって、前記第1のディジタルデー
タの有効ビット数を拡張することを特徴とするものであ
る。
According to a second aspect of the present invention, in the bit length extending method according to the first aspect, when the data of the continuous samples is a local maximum value or a local minimum value, a central portion of the continuous samples is provided. Is 1/2 of the value of the least significant bit in the number N of effective bits.
The present invention is characterized in that data correction for increasing or decreasing the value of MN by an integral multiple of 2 MN-1 or less is performed to extend the number of effective bits of the first digital data.

【0010】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2に記載のビット長拡張方法において、前記連続したサ
ンプルのデータに対して、前記データ補正を行なったサ
ンプルに基づくスプライン補間法によって、前記連続し
たサンプルにおける前記データ補正を行なったサンプル
の中間のサンプルのデータに対して、前記有効ビット数
Nにおける最下位のビットの値の1/2M-N の値の2
M-N-1 以下の整数倍だけ増加または減少させるデータ補
正を行なって、前記第1のディジタルデータの有効ビッ
ト数を拡張することを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the bit length extension method according to the first or second aspect, the data of the continuous samples is subjected to a spline interpolation method based on the data-corrected samples. With respect to the data of the middle sample of the data-corrected samples in the continuous samples, the value of 1/2 MN of the value of the least significant bit in the effective bit number N is 2
The present invention is characterized in that data correction for increasing or decreasing by an integral multiple of MN-1 or less is performed to extend the number of effective bits of the first digital data.

【0011】請求項4に記載の発明は、請求項1ないし
3のいずれか1項に記載のビット長拡張方法において、
前記データ補正を行なうサンプルが連続する場合、補正
したしたデータが同じ値とならないよう増加または減少
させる値を決定することを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the bit length extension method according to any one of the first to third aspects,
When the samples for which the data correction is performed are continuous, a value to be increased or decreased so that the corrected data does not have the same value is determined.

【0012】請求項5に記載の発明は、請求項1ないし
3のいずれか1項に記載のビット長拡張方法において、
前記データ補正を行なうサンプルのデータを増加(また
は減少)させる値が、前記有効ビット数Nにおける最下
位のビットの値の1/2の値であり、減少(または増
加)させる値が、前記有効ビット数Nにおける最下位の
ビットの値の1/2M-N の値の(2M-N-1 −1)倍の値
であることを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the bit length extension method according to any one of the first to third aspects,
The value for increasing (or decreasing) the data of the sample to be subjected to the data correction is a half of the value of the least significant bit in the number N of effective bits, and the value for decreasing (or increasing) the value of the validity is N. The value is (2 MN−1 −1) times the value of 倍MN of the value of the least significant bit in the number of bits N.

【0013】請求項6に記載の発明は、有効ビット数N
の第1のディジタルデータの信号パターンを検出するパ
ターン検出手段と、パターン検出手段の出力に応じてサ
ンプルのデータに対するデータ補正を行なうデータ補正
手段を有し、有効ビット数M(M>N)の第2のディジ
タルデータに拡張するビット長拡張装置であって、前記
データ補正手段は、同じ値のデータが連続するサンプル
のデータに対して、前記有効ビット数Nにおける最下位
のビットの値の1/2M-N の値の2M-N-1 以下の整数倍
だけ増加または減少させるデータ補正を行なうものであ
り、前記パターン検出手段は、着目したサンプルのデー
タが1つ前のサンプルのデータと異なる値であり、か
つ、その後に同じ値のデータが連続している変化点であ
る場合に、同じ値のデータが連続するサンプル数をカウ
ントしたカウント値bを出力することを特徴とするもの
である。
According to a sixth aspect of the present invention, the number of effective bits N
Pattern detecting means for detecting the signal pattern of the first digital data, and data correcting means for performing data correction on the sample data in accordance with the output of the pattern detecting means, wherein the number of effective bits M (M> N) A bit length extension device for extending to a second digital data, wherein the data correction means is configured to add 1 to the value of the least significant bit in the number N of effective bits with respect to data of a sample in which data of the same value continues. / 2 MN to perform data correction to increase or decrease by an integral multiple of 2 MN -1 or less, wherein the pattern detection means sets the data of the sample of interest to a value different from the data of the immediately preceding sample. In the case where there is a change point where data of the same value continues after that, the count value b obtained by counting the number of samples in which the data of the same value continues is counted. It is characterized in that force.

【0014】請求項7に記載の発明は、請求項6に記載
のビット長拡張装置において、前記データ補正手段は、
前記カウント値bが3以上である場合、変化点のサンプ
ルのデータに、前記有効ビット数Nにおける最下位のビ
ットの値の1/2M-N の値の2M-N-1 以下の整数倍だけ
増加または減少させるデータ補正を行ない、かつ、変化
点のサンプルから(b−1)サンプル後のサンプルのデ
ータに、前記有効ビット数Nにおける最下位のビットの
値の1/2M-N の値の2M-N-1 以下の整数倍だけ増加ま
たは減少させるデータ補正を行なうことを特徴とするも
のである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the bit length extending apparatus according to the sixth aspect, the data correction means comprises:
When the count value b is 3 or more, the data of the sample at the transition point is increased by an integral multiple of 2 MN-1 or less of 1/2 MN of the value of the least significant bit in the number of effective bits N or Data reduction is performed, and the data of the sample after (b-1) samples from the sample at the transition point is added to the value of 2 MN− the value of 1/2 MN of the value of the least significant bit in the number N of effective bits. Data correction for increasing or decreasing by an integral multiple of 1 or less is performed.

【0015】請求項8に記載の発明は、請求項6または
7に記載のビット長拡張装置において、前記データ補正
手段は、連続するサンプルの前記カウント値bが5以上
であり、かつ、その連続するサンプルのデータが極大値
または極小値である場合、中央部の1または2のサンプ
ルのデータを、前記有効ビット数Nにおける最下位のビ
ットの値の1/2M-N の値の2M-N-1 以下の整数倍だけ
増加または減少させることを特徴とするものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the bit length extension device according to the sixth or seventh aspect, the data correction means is configured to determine that the count value b of consecutive samples is 5 or more, and If the data of the sample to be performed is a local maximum value or a local minimum value, the data of one or two samples at the center is replaced by 2 MN−1 of the value of 1/2 MN of the value of the least significant bit in the effective bit number N. It is characterized by increasing or decreasing by the following integral multiple.

【0016】請求項9に記載の発明は、請求項6ないし
8のいずれか1項に記載のビット長拡張装置において、
前記データ補正手段は、前記連続したサンプルのデータ
に対してデータ補正を行なったサンプルに基づくスプラ
イン補間法によって、前記連続したサンプルにおける前
記データ補正を行なったサンプルの中間のサンプルのデ
ータに対して、前記有効ビット数Nにおける最下位のビ
ットの値の1/2M-Nの値の2M-N-1 以下の整数倍だけ
増加または減少させるデータ補正を行なうことを特徴と
するものである。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the bit length extending apparatus according to any one of the sixth to eighth aspects,
The data correction means, by a spline interpolation method based on the sample data corrected for the data of the continuous sample, for the data of the intermediate sample of the data corrected sample in the continuous sample, Data correction is performed to increase or decrease by an integral multiple of 2 MN-1 or less of 1/2 MN of the value of the least significant bit in the effective bit number N.

【0017】請求項10に記載の発明は、請求項6ない
し9のいずれか1項に記載のビット長拡張方法におい
て、前記データ補正手段は、前記データ補正を行なうサ
ンプルが連続する場合、データ補正したデータが同じ値
とならないよう増加または減少させる値を決定すること
を特徴とするものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the bit length extension method according to any one of the sixth to ninth aspects, the data correction means is configured to perform the data correction when the sample to be subjected to the data correction is continuous. It is characterized in that a value to be increased or decreased is determined so that the obtained data does not have the same value.

【0018】請求項11に記載の発明は、請求項6ない
し9のいずれか1項に記載のビット長拡張方法におい
て、前記データ補正手段は、データ補正を行なうサンプ
ルのデータを増加(または減少)させる値が、前記有効
ビット数Nにおける最下位のビットの値の1/2の値で
あり、減少(または増加)させる値が、前記有効ビット
数Nにおける最下位のビットの値の1/2M-N の値の
(2M-N-1 −1)倍の値であることを特徴とするもので
ある。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the bit length extension method according to any one of the sixth to ninth aspects, the data correction means increases (or decreases) the data of the sample to be corrected. The value to be decreased is a half of the value of the least significant bit in the number N of effective bits, and the value to be decreased (or increased) is one half of the value of the least significant bit in the number N of effective bits. it is characterized in that it is (2 MN-1 -1) times the value of the value of the MN.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】図1は、本発明のビット長拡張装
置の実施の形態の一例のブロック図である。図中、1は
パターン検出手段、2はデータ補正手段である。パター
ン検出手段1は、入力データのサンプルの逐次的なパタ
ーンを検出する。入力データは、ここでは、ビット長を
Nとする。この実施の形態では、パターン検出手段1
は、入力信号の時系列的なサンプルのデータの変化状態
を順次にみて、変化点を検出する。変化点は、着目した
サンプルのデータと1サンプル前のサンプルのデータと
の差の絶対値が1SLB以上ある場合、その着目したサ
ンプルが変化点のサンプルとなる。変化点が検出される
と、後に何サンプル同じ値のデータが連続しているかを
カウントし、同じ値が連続するサンプルの数であるカウ
ント値bを出力する。したがって、カウント値bは、変
化点を含んで同じ値が連続したサンプルの数ということ
ができる。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an embodiment of a bit length extending apparatus according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a pattern detection unit, and 2 denotes a data correction unit. The pattern detecting means 1 detects a sequential pattern of a sample of input data. Here, the input data has a bit length of N. In this embodiment, the pattern detecting means 1
Detects a change point by sequentially looking at a change state of data of time-series samples of an input signal. If the absolute value of the difference between the data of the sample of interest and the data of the sample one sample before is 1 SLB or more, the sample of interest becomes the sample of the change point. When the change point is detected, the number of samples having the same value is continuously counted later, and a count value b, which is the number of samples having the same value, is output. Therefore, the count value b can be said to be the number of samples in which the same value continues including the change point.

【0020】図2は、パターン検出手段におけるパター
ン検出方法の説明図である。黒丸は各サンプルの時系列
上の位置とデータの大きさであるレベルを示している。
(n−1)時点のサンプルOに対して、n時点のサンプ
ルPは、Nビットデータの1SLB以上変化している
(この具体例では、1SLBの変化である。)。したが
って、n時点のサンプルPは変化点のサンプルである。
(n+1),(n+2),(n+3),(n+4)の各
時点のサンプルは、n時点のサンプルと同じ値であり、
したがって、変化点のサンプルPでは、パターン検出手
段は、サンプルPを始点として、同じ値が連続する最後
のサンプルQまでのカウント値bとして、b=5を出力
する。(n+5)時点のサンプルRは、(n+4)時点
のサンプルQとは異なる値のデータであるから、変化点
である。しかし、(n+5)時点のサンプルRの後の
(n+6)時点のサンプルSも変化点であり、(n+
5)時点のサンプルRに続く同じ値のサンプルはないか
ら、変化点のサンプルRでは、パターン検出手段は、b
=1を出力する。また、変化点以外では、パターン検出
手段は、b=1を出力する。変化点以外では、b=0を
出力するようにしたり、あるいは、カウント値を出力し
ないようにしてもよい。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a pattern detecting method in the pattern detecting means. The black circles indicate the position in the time series of each sample and the level which is the size of the data.
The sample P at the time point n differs from the sample O at the time point (n-1) by 1 SLB or more of the N-bit data (in this specific example, the change is 1 SLB). Therefore, the sample P at the time point n is a sample at the change point.
The samples at each time point of (n + 1), (n + 2), (n + 3) and (n + 4) have the same value as the sample at the time point n.
Therefore, for the sample P at the change point, the pattern detection means outputs b = 5 as the count value b from the sample P as a starting point to the last sample Q in which the same value continues. The sample R at the (n + 5) time point is a change point because the data of the sample R is different from the value of the sample Q at the (n + 4) time point. However, the sample S at the time (n + 6) after the sample R at the time (n + 5) is also a change point, and (n + 5)
5) Since there is no sample having the same value following the sample R at the time point, the pattern detecting means
= 1 is output. At other points than the change point, the pattern detection means outputs b = 1. At points other than the transition point, b = 0 may be output, or the count value may not be output.

【0021】図1に戻って説明する。データ補正手段2
は、同じ値が連続したサンプルに対して、以下に説明す
るデータ補正を施すことによって、ビット長M(M>
N)の出力データを出力する。
Returning to FIG. Data correction means 2
Is obtained by performing data correction described below on samples having the same value in succession to obtain a bit length M (M>
N) is output.

【0022】データ補正手段におけるデータ補正方法の
実施の形態の一例について説明する。この実施の形態の
データ補正方法では、パターン検出手段の出力bが以下
の条件に合致した場合、データ補正を行なう。
An example of an embodiment of a data correction method in the data correction means will be described. In the data correction method according to this embodiment, data correction is performed when the output b of the pattern detection means meets the following condition.

【0023】すなわち、有効ビット数Nのデジタルデー
タに対して、パターン検出手段の出力bが3以上である
場合、連続する同じ値のデータのサンプルに対して、下
記の条件にしたがったレベル変換によるデータ補正と、
スプライン補間法で算出した値によるデータ補正を行な
って、有効ビット数M(M>N)のデジタルデータを出
力する。変化点であって、パターン検出手段の出力bが
2以下の場合、データ補正手段は入力信号のデータ値を
変更しないで、有効ビット数Mのデータを出力する。す
なわち、入力データの下位に(M−N)個の0を付加し
て出力する。
That is, when the output b of the pattern detecting means is 3 or more with respect to the digital data having the number of effective bits N, successive samples of data having the same value are subjected to level conversion according to the following conditions. Data correction,
The data is corrected based on the value calculated by the spline interpolation method, and digital data having an effective bit number M (M> N) is output. If it is a change point and the output b of the pattern detecting means is 2 or less, the data correcting means outputs data of the effective bit number M without changing the data value of the input signal. That is, (M−N) 0s are added to the lower part of the input data and output.

【0024】図3ないし図9は、レベル変換の実施の形
態の説明図である。図2と同様の図であり、黒丸が各サ
ンプルの時系列上の位置とデータの大きさであるレベル
を示している。白丸は、データ補正を行なったサンプル
のデータを示している。
FIGS. 3 to 9 are explanatory diagrams of an embodiment of level conversion. FIG. 3 is a diagram similar to FIG. 2, wherein a black circle indicates a time-series position of each sample and a level which is a data size. Open circles indicate data of the sample subjected to the data correction.

【0025】図3,図4は、同じ値が所定数連続したサ
ンプルの最初のサンプルと最後のサンプルのデータ補正
をする場合を示す。
FIGS. 3 and 4 show a case where data correction is performed for the first sample and the last sample of a sample in which the same value continues for a predetermined number of times.

【0026】図3は、データが時間軸上で増加傾向にあ
る場合である。変化点であるサンプルPについては、そ
のデータの値に−0.5(LSB)を加えた値に変換す
る。また、変化点を除いて数えて、変化点から(b−
1)サンプル後のサンプルQのデータについては、その
値に+0.5(LSB)未満の最も+0.5(LSB)
に近い値を加えた値に変換する。
FIG. 3 shows a case where data tends to increase on the time axis. The sample P, which is a change point, is converted to a value obtained by adding -0.5 (LSB) to the value of the data. Also, counting from the change point, excluding the change point, (b−
1) Regarding the data of the sample Q after the sample, the value is the most +0.5 (LSB) less than +0.5 (LSB).
Is converted to a value obtained by adding a value close to.

【0027】図4は、データが時間軸上で減少傾向にあ
る場合である。変化点であるサンプルPについては、そ
のデータの値に+0.5(LSB)未満の最も+0.5
(LSB)に近い値を加えた値に変換する。また、変化
点を除いて数えて、変化点から(b−1)サンプル後の
サンプルQのデータについては、その値に−0.5(L
SB)を加えた値に変換する。
FIG. 4 shows a case where the data is decreasing on the time axis. For sample P, which is a change point, the value of the data is the most +0.5 (LSB) less than +0.5 (LSB).
The value is converted to a value obtained by adding a value close to (LSB). Also, counting the data excluding the change point, the data of the sample Q after (b-1) samples from the change point has a value of -0.5 (L
(SB).

【0028】このように、連続するサンプルの最初のサ
ンプルについては、そのサンプルの値が1つ前のサンプ
ルの値より増加している場合には、0.5(LSB)だ
け減少させた値に変換し、そのサンプルの値が1つ前の
サンプルの値より減少している場合には、0.5(LS
B)未満の最も0.5(LSB)に近い値だけ増加させ
た値に変換する。また、連続するサンプルの最後のサン
プルについては、そのサンプルの値より1つ後のサンプ
ルの値が減少している場合には、0.5(LSB)だけ
減少させた値に変換し、そのサンプルの値より1つ後の
サンプルの値が増加している場合には、0.5(LS
B)未満の最も0.5(LSB)に近い値だけ増加させ
た値に変換する。
As described above, when the value of the first sample of the consecutive samples is larger than the value of the immediately preceding sample, the value of the first sample is reduced by 0.5 (LSB). If the value of the sample is smaller than the value of the immediately preceding sample, 0.5 (LS
B) is converted to a value increased by a value closest to 0.5 (LSB) less than B). When the value of the sample after the last sample of the last sample of the continuous sample is reduced, the value is converted to a value reduced by 0.5 (LSB), If the value of the next sample after the value of is increased, 0.5 (LS
B) is converted to a value increased by a value closest to 0.5 (LSB) less than B).

【0029】図3,図4で説明したデータ補正方法は、
有効ビット数Nの第1のディジタルデータを、有効ビッ
ト数M(M>N)の第2のディジタルデータに拡張する
ビット長拡張方法において、前記第1のディジタルデー
タの信号パターンを検出し、同じ値のデータが所定数以
上連続したサンプルが存在する場合に、連続したサンプ
ルのうちの最初のサンプルのデータに対しては、該最初
のサンプルのデータが1つ前のサンプルのデータより増
加している場合には、前記有効ビット数Nにおける最下
位のビットの値の1/2M-N の値の2M-N-1 以下の整数
倍だけ減少させ、前記最初のサンプルのデータが1つ前
のサンプルのデータより減少している場合には、前記有
効ビット数Nにおける最下位のビットの値の1/2M-N
の値の2M-N-1 以下の整数倍だけ増加させるデータ補正
を行ない、かつ、連続したサンプルのうちの最後のサン
プルのデータに対しては、該最後のサンプルより1つ後
のサンプルのデータが前記最後のデータのデータより増
加している場合には、前記有効ビット数Nにおける最下
位のビットの値の1/2M-N の値の2M-N-1 以下の整数
倍だけ増加させ、前記最後のサンプルより1つ後のサン
プルのデータが前記最後のデータのデータより減少して
いる場合には、前記有効ビット数Nにおける最下位のビ
ットの値の1/2M-N の値の2M-N-1 以下の整数倍だけ
減少させるデータ補正を行なって、前記第1のディジタ
ルデータの有効ビット数を拡張する方法であるというこ
とができる。
The data correction method described with reference to FIGS.
In a bit length extension method for extending first digital data having an effective bit number N to second digital data having an effective bit number M (M> N), a signal pattern of the first digital data is detected, and When there is a sample in which the data of the value is continuous for a predetermined number or more, the data of the first sample of the continuous samples increases from the data of the previous sample by increasing the data of the first sample. If you are, the effective in number of bits N by 2 MN-1 an integer multiple of the 1/2 MN least significant bits of the value decreasing, the first sample data before one sample When the number is smaller than the data, the value of the least significant bit in the effective bit number N is 1/2 MN.
Is corrected by an integer multiple of 2 MN-1 or less, and the data of the last sample in the continuous sample is replaced by the data of the sample one sample after the last sample. If the number of data is larger than that of the last data, it is increased by an integer multiple of 2 MN-1 or less of a value of 1/2 MN of the value of the least significant bit in the number N of effective bits, and When the data of the sample one sample after the sample is smaller than the data of the last data, 2 MN-1 or less of 1/2 MN of the value of the least significant bit in the effective bit number N It can be said that this is a method of extending the effective number of bits of the first digital data by performing data correction to reduce the number by an integral multiple of.

【0030】図5ないし図8は、連続する同じ値のサン
プルが、極大値または極小値を示す場合である。
FIGS. 5 to 8 show the case where successive samples having the same value show the maximum value or the minimum value.

【0031】図5は、連続する同じ値のサンプルが極大
値を示し、かつ、bが偶数の場合である。図5の例で
は、同じ値が連続するサンプルの数bは、b=6であ
り、その最初と最後のサンプルに対しては、図3,図4
で説明したデータ変換を施す。すなわち、変化点のサン
プルPのデータを、その値に−0.5(LSB)を加え
た値に変換し、変化点を除いて数えて、(b−1)サン
プル後のサンプルQのデータを、その値に−0.5(L
SB)を加えた値に変換する。また、変化点を除いて数
えて、変化点から((b/2)−1)と(b/2)サン
プル後のサンプルT,Uのデータを、その値に+0.5
(LSB)未満の最も+0.5(LSB)に近い値を加
えた値に変換する。すなわち、同じ値が偶数値で連続す
るサンプルの中央部の2つのサンプルに対して、データ
値を増加させる変換を行なう。
FIG. 5 shows a case where successive samples having the same value indicate the maximum value and b is an even number. In the example of FIG. 5, the number b of the samples having the same value successively is b = 6, and for the first and last samples, FIGS.
The data conversion described above is performed. That is, the data of the sample P at the transition point is converted into a value obtained by adding -0.5 (LSB) to the value, and the data is counted excluding the transition point. , The value is -0.5 (L
(SB). The data of the samples T and U after ((b / 2) -1) and (b / 2) samples from the change point are counted by excluding the change point, and the value thereof is added by +0.5.
The value is converted to a value obtained by adding a value closest to +0.5 (LSB) less than (LSB). That is, the conversion for increasing the data value is performed on the two samples at the center of the samples in which the same value is an even number and continues.

【0032】図6は、連続する同じ値のサンプルが極大
値を示し、かつ、bが奇数の場合である。図6の例で
は、同じ値が連続するサンプルの数bは、b=5であ
り、その最初と最後のサンプルに対しては、図3,図4
で説明したデータ変換を施す。すなわち、変化点のサン
プルPのデータを、その値に−0.5(LSB)を加え
た値に変換し、変化点を除いて数えて、(b−1)サン
プル後のサンプルQのデータを、その値に−0.5(L
SB)を加えた値に変換する。また、変化点を除いて数
えて、変化点から(b−1)/2サンプル後のサンプル
Tのデータを、その値に+0.5(LSB)未満の最も
+0.5(LSB)に近い値を加えた値に変換する。す
なわち、同じ値が奇数値で連続するサンプルの中央部の
1つのサンプルに対して、データ値を増加させる変換を
行なう。
FIG. 6 shows a case where successive samples having the same value show the maximum value and b is an odd number. In the example of FIG. 6, the number b of samples having the same value continues is b = 5. For the first and last samples, FIGS.
The data conversion described above is performed. That is, the data of the sample P at the transition point is converted into a value obtained by adding -0.5 (LSB) to the value, and the data is counted excluding the transition point. , The value is -0.5 (L
(SB). Also, counting the data excluding the change point, the data of the sample T after (b-1) / 2 samples from the change point is represented by the value closest to +0.5 (LSB), which is less than +0.5 (LSB). Is converted to the value obtained by adding. That is, a conversion for increasing the data value is performed on one sample at the center of a sample in which the same value continues in an odd number.

【0033】図7は、連続する同じ値のサンプルが極小
値を示し、かつ、bが偶数の場合である。図7の例で
は、同じ値が連続するサンプルの数bは、b=6であ
り、その最初と最後のサンプルに対しては、図3,図4
で説明したデータ変換を施す。すなわち、変化点のサン
プルPのデータを、その値に+0.5(LSB)未満の
最も+0.5(LSB)に近い値を加えた値に変換し、
変化点を除いて数えて、(b−1)サンプル後のサンプ
ルQのデータを、その値に+0.5(LSB)未満の最
も+0.5(LSB)に近い値を加えた値に変換する。
また、変化点を除いて数えて、変化点から((b/2)
−1)と(b/2)サンプル後のサンプルT,Uのデー
タを、その値に−0.5(LSB)を加えた値に変換す
る。すなわち、同じ値が偶数値で連続するサンプルの中
央部の2つのサンプルに対して、データ値を減少させる
変換を行なう。
FIG. 7 shows a case where successive samples having the same value indicate the minimum value and b is an even number. In the example of FIG. 7, the number b of samples having the same value successively is b = 6, and for the first and last samples, FIGS.
The data conversion described above is performed. That is, the data of the sample P at the change point is converted into a value obtained by adding a value less than +0.5 (LSB) and closest to +0.5 (LSB) to the value,
Counting excluding the transition point, the data of the sample Q after (b-1) samples is converted into a value obtained by adding a value less than +0.5 (LSB) and closest to +0.5 (LSB) to that value. .
Also, counting from the changing point, counting from the changing point, ((b / 2)
The data of the samples T and U after the -1) and (b / 2) samples are converted into a value obtained by adding -0.5 (LSB) to the value. That is, the conversion for reducing the data value is performed on the two samples at the center of the samples in which the same value is an even number and continues.

【0034】図8は、連続する同じ値のサンプルが極小
値を示し、かつ、bが奇数の場合である。図8の例で
は、同じ値が連続するサンプルの数bは、b=5であ
り、その最初と最後のサンプルに対しては、図3,図4
で説明したデータ変換を施す。すなわち、変化点のサン
プルPのデータを、その値に+0.5(LSB)未満の
最も+0.5(LSB)に近い値を加えた値に変換し、
変化点を除いて数えて、(b−1)サンプル後のサンプ
ルQのデータを、その値に+0.5(LSB)未満の最
も+0.5(LSB)に近い値を加えた値に変換する。
また、変化点を除いて数えて、変化点から(b−1)/
2サンプル後のサンプルTのデータを、その値に−0.
5(LSB)を加えた値に変換する。すなわち、同じ値
が奇数値で連続するサンプルの中央部の1つのサンプル
に対して、データ値を減少させる変換を行なう。
FIG. 8 shows a case where successive samples having the same value show the minimum value and b is an odd number. In the example of FIG. 8, the number b of samples having the same value is b = 5. For the first and last samples, b = 5.
The data conversion described above is performed. That is, the data of the sample P at the change point is converted into a value obtained by adding a value less than +0.5 (LSB) and closest to +0.5 (LSB) to the value,
Counting excluding the transition point, the data of the sample Q after (b-1) samples is converted into a value obtained by adding a value less than +0.5 (LSB) and closest to +0.5 (LSB) to that value. .
Also, counting from the changing point, counting from the changing point, (b-1) /
The data of sample T after two samples is added to the value of −0.0.
Converted to a value obtained by adding 5 (LSB). That is, the conversion for reducing the data value is performed on one sample at the center of the sample in which the same value is an odd number consecutive sample.

【0035】図3ないし図8で説明した実施の形態で
は、上述したように、減少させる値は、0.5(LS
B)とし、増加させる値は、0.5(LSB)未満の最
も0.5(LSB)に近い値とした。減少させる値と増
加させる値を、ともに0.5(LSB)としてもよい。
しかし、減少させる値と増加させる値を、ともに0.5
(LSB)とした場合、補正をするサンプルが連続して
存在する場合、例えば、図3のサンプルRの以降のサン
プルが同じ値が連続している場合には、サンプルRは、
0.5(LSB)減少させた値に変換され、サンプルQ
は0.5(LSB)増加させる補正がされる。そうする
と、データ補正を行なったサンプルQとRが同じ値とな
り、データ補正によって、同じ値のサンプルが連続する
結果となり、量子化雑音の低減の面からは好ましくな
い。したがって、データ補正を行なうサンプルが連続す
る場合、補正したしたデータが同じ値とならないよう増
加または減少させる値を決定するのがよい。この実施の
形態では、かかる理由から、減少させる値を、0.5
(LSB)とし、増加させる値を、0.5(LSB)未
満の最も0.5(LSB)に近い値としたのである。こ
れとは逆に、減少させる値を、0.5(LSB)未満の
最も0.5(LSB)に近い値とし、増加させる値を、
0.5(LSB)としてもよい。また、減少させる値と
増加させる値を、ともに、0.5(LSB)未満の最も
0.5(LSB)に近い値としてもよい。なお、0.5
(LSB)未満の最も0.5(LSB)に近い値につい
て説明を加えておく。例えば、入力データのデータ長を
3ビット拡張する場合では、入力データの1(LSB)
の値は、1/8に分割される。この場合では、0.5
(LSB)未満の最も0.5(LSB)に近い値は、3
/8(LSB)である。なお、1/8(LSB)が、ビ
ット長拡張された出力データの1(LSB)となる。
In the embodiment described with reference to FIGS. 3 to 8, as described above, the value to be reduced is 0.5 (LS
B), and the value to be increased was a value less than 0.5 (LSB) and closest to 0.5 (LSB). The value to be decreased and the value to be increased may both be 0.5 (LSB).
However, both the decreasing value and the increasing value are 0.5
In the case where (LSB) is set, when samples to be corrected continuously exist, for example, when the same sample continues after the sample R in FIG.
Is converted to a value reduced by 0.5 (LSB).
Is corrected to increase by 0.5 (LSB). Then, the samples Q and R subjected to the data correction have the same value, and the data correction results in successive samples of the same value, which is not preferable from the viewpoint of reducing the quantization noise. Therefore, when samples for which data correction is performed are continuous, it is preferable to determine a value that increases or decreases so that the corrected data does not have the same value. In this embodiment, for this reason, the value to be reduced is set to 0.5
(LSB), and the value to be increased is set to a value closest to 0.5 (LSB), which is less than 0.5 (LSB). Conversely, the value to be decreased is set to a value closest to 0.5 (LSB) less than 0.5 (LSB), and the value to be increased is set to:
It may be 0.5 (LSB). Further, both the value to be decreased and the value to be increased may be a value less than 0.5 (LSB) and closest to 0.5 (LSB). Note that 0.5
An explanation will be added for a value less than (LSB) and closest to 0.5 (LSB). For example, when the data length of the input data is extended by 3 bits, 1 (LSB) of the input data is used.
Is divided into 8. In this case, 0.5
The value closest to 0.5 (LSB) less than (LSB) is 3
/ 8 (LSB). Note that 1/8 (LSB) is 1 (LSB) of the output data whose bit length has been extended.

【0036】また、減少させる値と増加させる値につい
ては、入力データがアナログ信号を四捨五入して量子化
されたものであると考えれば、あるレベルに量子化され
るアナログ信号の大きさVは、そのレベルLに対して、
L−0.5(LSB)≦L<L+0.5(LSB)とい
うことができるから、データ補正の最大値は、0.5
(LSB)とするのが合理的である。さらに、上述した
ように、四捨五入による量子化を考慮した場合では、減
少させる値を0.5(LSB)とし、増加させる値を
0.5(LSB)未満の最も0.5(LSB)に近い値
とするのが、アナログデータの範囲からみるとより合理
的であるといえる。
Regarding the value to be decreased and the value to be increased, assuming that the input data is obtained by rounding the analog signal and quantizing it, the magnitude V of the analog signal quantized to a certain level is: For that level L,
Since it can be said that L−0.5 (LSB) ≦ L <L + 0.5 (LSB), the maximum value of the data correction is 0.5
(LSB) is reasonable. Further, as described above, when considering the quantization by rounding, the value to be decreased is set to 0.5 (LSB), and the value to be increased is smaller than 0.5 (LSB) and is closest to 0.5 (LSB). It can be said that the value is more rational in view of the range of the analog data.

【0037】さらに、後述するスプライン補間法を用い
て、補正するサンプルの前後の数点を通るスプライン曲
線から補正するサンプルのデータ変換する値を決定する
ようにしてもよい。したがって、補正するデータの値に
対して減少させる値と増加させる値は、0.5(LS
B)や0.5(LSB)未満の最も0.5(LSB)に
近い値に限られるものではない。
Further, a value for data conversion of the sample to be corrected may be determined from a spline curve passing through several points before and after the sample to be corrected by using a spline interpolation method described later. Therefore, the value to be decreased and the value to be increased for the value of the data to be corrected are 0.5 (LS
B) or a value less than 0.5 (LSB) and closest to 0.5 (LSB).

【0038】同じ値のサンプルが連続する数bが小さい
場合は、上述したようなデータ補正でかなりの効果が期
待できる。しかし、より効果を高めるため、さらには、
同じ値のサンプルが連続する数bが大きい場合には、ス
プライン補間法を採用することができる。一例として図
2に示す変化点のサンプルPの前後のデータに対して、
図3ないし図8で説明したデータ補正を行なった状態を
図9に示す。このデータ補正は、図2のサンプルPをそ
の値に−0.5(LSB)を加えた値に変換し、サンプ
ルPを除いて数えて、サンプルPから(b一1)サンプ
ル後のサンプルQのデータを、その値に+0.5(LS
B)未満の最も+0.5(LSB)に近い値を加えた値
に変換した状態である。サンプルPとQとの間にあるサ
ンプルT,U,Vについては、図3ないし図8で説明し
たデータ補正方法では、データ補正が行なわれず、同じ
値が連続したままである。
When the number b of consecutive samples having the same value is small, a considerable effect can be expected by the data correction described above. But to be more effective,
If the number b of consecutive samples of the same value is large, a spline interpolation method can be employed. As an example, for the data before and after the sample P at the change point shown in FIG.
FIG. 9 shows a state in which the data correction described in FIGS. 3 to 8 has been performed. This data correction is performed by converting the sample P in FIG. 2 into a value obtained by adding -0.5 (LSB) to the value, counting the sample P excluding the sample P, and counting the sample Q after (b-11) samples from the sample P. Is added to that value by +0.5 (LS
This is a state in which the value is converted to a value obtained by adding a value closest to +0.5 (LSB) less than B). Regarding the samples T, U, and V between the samples P and Q, the data correction method described with reference to FIGS. 3 to 8 does not perform data correction, and the same value remains continuous.

【0039】図10は、データ補正されたサンプルPを
始点とし、データ補正されたサンプルQを終点として、
その間のサンプルT,U,Vをスプライン補間法で有効
ビット数Mのデータとして算出し、有効ビット数Nの入
力データをそのデータに置き換えたものである。この置
き換えによって、データ補正されたサンプルの中間にあ
るサンプルT,U,Vのデータは、もとのデータより
も、増加され、または、減少されて、データ補正が行な
われる。
FIG. 10 shows a case where the data-corrected sample P is used as a starting point and the data-corrected sample Q is used as an ending point.
Samples T, U, and V in the meantime are calculated as data of the effective bit number M by the spline interpolation method, and the input data of the effective bit number N is replaced with the data. By this replacement, the data of the samples T, U, and V in the middle of the data-corrected samples are increased or decreased from the original data, and the data is corrected.

【0040】スプライン補間の次数は限定されないが、
次数を多くすると、計算が複雑になり時間がかかるの
で、この例では3次とした。3次スプライン補間を適用
した場合について述べる。3次スプライン補間(関数)
を計算するためには、初期値として始点と終点の傾き
(境界条件)を与える必要がある。そこで、本ビット長
拡張装置では、始点をf(x)、終点をf(x+a)と
した場合、 始点の境界条件f’(x)=f(x)−f(x−1)、 終点の境界条件f’(x+a)=f(x+a+1)−f
(x+a) とした。
Although the order of the spline interpolation is not limited,
If the degree is increased, the calculation becomes complicated and it takes time. A case where cubic spline interpolation is applied will be described. Cubic spline interpolation (function)
, It is necessary to give the slope (boundary condition) between the start point and the end point as an initial value. Thus, in the present bit length extension device, when the starting point is f (x) and the ending point is f (x + a), the boundary condition f ′ (x) = f (x) −f (x−1) of the starting point, Boundary condition f '(x + a) = f (x + a + 1) -f
(X + a).

【0041】なお、スプライン補間法を用いるにあたっ
て、同じ値が連続したサンプルの最初と最後のサンプル
のデータを補正したデータを始点と終点とするととも
に、その連続したサンプルの中央部のサンプル、例え
ば、サンプル数bが奇数の場合はその中央の1つのサン
プル、サンプル数bが偶数の場合はその中央の2つのサ
ンプルをスプライン補間法に用いる点としてもよい。勿
論、図5ないし図8で説明したように、中央部のサンプ
ルのデータ補正を行なった場合は、そのデータ補正を行
なったサンプルもスプライン補間法に用いる点としても
よい。
In using the spline interpolation method, data obtained by correcting the data of the first and last samples of consecutive samples having the same value is used as a start point and an end point, and a sample at the center of the continuous sample, for example, When the number of samples b is odd, one sample at the center may be used as the point used for the spline interpolation method, and when the number of samples b is even, two samples at the center may be used. Of course, as described with reference to FIGS. 5 to 8, when data correction is performed on the sample in the center, the sample on which the data correction has been performed may be used in the spline interpolation method.

【0042】上述した実施の形態における処理のフロー
チャートを図11に示し説明する。まず、S1で、ビッ
ト長Nの入力データが与えられると、サンプルを順次取
り込む。S2で、取り込んだデータがEOF(データの
終了を知らせるデータ)であるか否かが判断される。入
力データがEOFであった場合、終了処理を行なう。入
力データがEOFでなかった場合は、次の処理に移る。
S3では、入力データのパターンを検出し、処理しよう
とするサンプルが、変化点であるか否かが判断される。
処理しようとするサンプルは、現在取り込んでいるサン
プルよりも所定のサンプル数、例えば、50サンプル前
のサンプルである。この処理しようとするサンプルが変
化点である場合、S4で、b=1である場合は、データ
補正は行なわれず、S7で入力データの下位に(M−
N)個の0が付加されてビット長MのデータとしてS6
で出力される。入力データがそれ以外の条件である場
合、S5で、所定のレベル変換および3次スプライン補
間処理が行なわれ、データ補正によってビット長Mのデ
ータに変換されてS6で出力される。このようにして、
好適な補正ができ、下位ビットデータをROM等に記憶
しておく必要もなく、ビット長拡張を行なうことができ
る。なお、S2で、取り込んだサンプルがEOFである
場合における終了処理は、EOFに該当するサンプルを
取り込んだ時点で、S3,S5では、50サンプル前の
データ処理を行なっているから、未処理のサンプルが残
っており、この未処理のサンプルの処理が完了した時点
で、フローの終了となる。データの内容によっては、未
処理のデータを捨ててもよい。
A flowchart of the processing in the above-described embodiment is shown in FIG. 11 and will be described. First, in S1, when input data having a bit length N is given, samples are sequentially taken in. In S2, it is determined whether or not the fetched data is EOF (data notifying the end of the data). If the input data is EOF, end processing is performed. If the input data is not EOF, the process proceeds to the next processing.
In S3, the pattern of the input data is detected, and it is determined whether or not the sample to be processed is a change point.
The sample to be processed is a sample that is a predetermined number of samples, for example, 50 samples before the currently acquired sample. If the sample to be processed is a change point, in step S4, if b = 1, no data correction is performed, and in step S7, (M−
N) 0s are added and the data of bit length M
Is output. If the input data has other conditions, predetermined level conversion and cubic spline interpolation processing are performed in S5, converted to data of bit length M by data correction, and output in S6. In this way,
Suitable correction can be performed, and it is not necessary to store lower-order bit data in a ROM or the like, and the bit length can be extended. In S2, when the sample acquired is EOF, the end processing is performed at S3 and S5 when the sample corresponding to EOF is acquired. When the processing of the unprocessed sample is completed, the flow ends. Unprocessed data may be discarded depending on the content of the data.

【0043】具体例について説明する。図12,図16
は、アナログ信号の時間的経過の一例を示したものであ
る。これを13ビットのビット長データでディジタル信
号に変換すると、図13,図17に示すように、量子化
されるが、アナログ信号が表す無限の桁数のレベルの値
と、デジタル信号の有限のレベル値(13ビットの1L
SB単位)との間に生じる誤差が、量子化雑音(量子化
ノイズ)となる。デジタル信号のビット数を高くすると
量子化ノイズは減少するが、高いビット数であっても量
子化ノイズは発生しているといえる。
A specific example will be described. FIG. 12, FIG.
Shows an example of the time course of an analog signal. When this is converted into a digital signal using 13-bit bit length data, it is quantized as shown in FIGS. 13 and 17, and the level value of the infinite number of digits represented by the analog signal and the finite Level value (13-bit 1L
An error occurring between the signal and the corresponding SB unit becomes quantization noise (quantization noise). When the number of bits of the digital signal is increased, the quantization noise is reduced, but it can be said that the quantization noise is generated even when the number of bits is high.

【0044】本発明では、ビット長拡張を行なうもので
あり、この例でいえば、有効ビット数が13ビットのデ
ィジタル信号を、有効ビット数が16ビットのディジタ
ル信号に変換するものである。
In the present invention, the bit length is extended. In this example, a digital signal having 13 effective bits is converted into a digital signal having 16 effective bits.

【0045】従来のビット長拡張装置は、1LSB(1
3ビットデータにおける)単位でのレベルの変化のため
に矩形波となった部分を検出し、ロー・パス・フィルタ
(LPF)処理を施して、1LSB(13ビットデータ
における)の1/8にレベルを1LSB(16ビットデ
ータにおける)とした単位でのディジタル信号に変換さ
れて、図14,図18に示すように、レベル変化が滑ら
かとなり、歪み成分を低減させている。しかし、従来の
ビット長拡張装置では、予め定めたパターン(同じレベ
ルが複数サンプル連続した部分)を検出し、予め定めた
数パターンに対応したフィルタを持ち、その数パターン
のフィルタを用いてビット長拡張を行なうという方法で
ある。例えば、同じレベルが3サンプルおよび10サン
プル連続したパターンに対応した2種類のLPFを持っ
ている場合、同じレベルが5サンプル連続した場合で
も、3サンプル用のLPFを用いてビット長拡張を行な
っている。それにより、図14,図18に示すように、
同じレベルが3サンプル連続した部分が生じ、同じレベ
ルが5サンプル連続した部分は、変化点付近は滑らかな
信号となるが、中央付近は処理が施されず、滑らかな信
号とはならない。
The conventional bit length extension device has one LSB (1
A portion that has become a rectangular wave due to a level change in units (in 3-bit data) is detected, and low-pass filter (LPF) processing is performed, and the level is reduced to 1/8 of 1 LSB (in 13-bit data). Is converted into a digital signal in units of 1 LSB (in 16-bit data), and as shown in FIGS. 14 and 18, the level change becomes smooth and the distortion component is reduced. However, the conventional bit length expansion device detects a predetermined pattern (a portion where the same level is continuous for a plurality of samples), has a filter corresponding to a predetermined number of patterns, and uses the number of filters to set the bit length. It is a method of expanding. For example, when the same level has two types of LPFs corresponding to a pattern in which three samples and ten samples are continuous, even when the same level is continuous for five samples, the bit length is extended using the LPF for three samples. I have. Thereby, as shown in FIG. 14 and FIG.
A portion where the same level is continuous for three samples is generated, and a portion where the same level is continuous for five samples is a smooth signal near the change point, but is not processed near the center and is not a smooth signal.

【0046】本発明によるビット長拡張の場合は、同じ
レベルが連続したサンプル数に適応させてビット長拡張
処理を施すため、図15,図19に示すように、同じレ
ベルが3サンプル連続した部分および同じレベルが5サ
ンプル連続した部分ともに、それぞれのパターンに応じ
たビット長拡張処理を施すことができ、元のアナログ信
号により近似したデジタル信号を得ることができる。
In the case of the bit length extension according to the present invention, since the same level is subjected to the bit length extension process in conformity with the number of consecutive samples, as shown in FIGS. In addition, the bit length extension processing according to each pattern can be performed on the portion where the same level continues for five samples, and a digital signal that is closer to the original analog signal can be obtained.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、どのような信号パターンに対しても好適な下
位ビットデータを生成することが可能で、しかも、各信
号パターンに応じた膨大な量の下位ビットデータをRO
M等に記憶しておくことを必要とせずにビット長拡張を
行なうことができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to generate low-order bit data suitable for any signal pattern, and furthermore, it is possible to generate low-order bit data suitable for each signal pattern. RO with huge amount of lower bit data
The bit length can be extended without having to store it in M or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のビット長拡張装置の実施の形態の一例
のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an embodiment of a bit length extension device according to the present invention.

【図2】パターン検出手段におけるパターン検出方法の
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a pattern detection method in a pattern detection unit.

【図3】レベル変換の実施の形態の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an embodiment of level conversion.

【図4】レベル変換の実施の形態の説明図(続き)であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram (continued) of an embodiment of level conversion;

【図5】レベル変換の実施の形態の説明図(続き)であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram (continued) of an embodiment of level conversion.

【図6】レベル変換の実施の形態の説明図(続き)であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram (continued) of the embodiment of the level conversion.

【図7】レベル変換の実施の形態の説明図(続き)であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram (continued) of the embodiment of the level conversion.

【図8】レベル変換の実施の形態の説明図(続き)であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram (continued) of the embodiment of the level conversion.

【図9】レベル変換の実施の形態の説明図(続き)であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram (continued) of the embodiment of the level conversion.

【図10】レベル変換の実施の形態の説明図(続き)で
ある。
FIG. 10 is an explanatory diagram (continued) of the embodiment of the level conversion.

【図11】本発明のデータ補正の実施の形態における処
理の一例のフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart of an example of a process according to the embodiment of the data correction of the present invention.

【図12】アナログ信号の時間的経過の一例の線図であ
る。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a time course of an analog signal.

【図13】図12のアナログ信号を量子化した説明図で
ある。
13 is an explanatory diagram in which the analog signal of FIG. 12 is quantized.

【図14】図13のディジタル信号を従来の方法でビッ
ト長拡張をした説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram in which the digital signal of FIG. 13 is extended in bit length by a conventional method.

【図15】図13のディジタル信号を本発明の方法でビ
ット長拡張をした説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram in which the digital signal of FIG. 13 is extended in bit length by the method of the present invention.

【図16】アナログ信号の時間的経過の他の一例の線図
である。
FIG. 16 is a diagram showing another example of a time course of an analog signal.

【図17】図16のアナログ信号を量子化した説明図で
ある。
17 is an explanatory diagram in which the analog signal of FIG. 16 is quantized.

【図18】図17のディジタル信号を従来の方法でビッ
ト長拡張をした説明図である。
18 is an explanatory diagram in which the digital signal of FIG. 17 is extended in bit length by a conventional method.

【図19】図17のディジタル信号を本発明の方法でビ
ット長拡張をした説明図である。
19 is an explanatory diagram in which the digital signal of FIG. 17 is extended in bit length by the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…パターン検出手段、2…データ補正手段。 1 ... pattern detection means, 2 ... data correction means.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有効ビット数Nの第1のディジタルデー
タを、有効ビット数M(M>N)の第2のディジタルデ
ータに拡張するビット長拡張方法において、前記第1の
ディジタルデータの信号パターンを検出し、同じ値のデ
ータが所定数以上連続したサンプルが存在する場合に、
連続したサンプルのうちの最初のサンプルおよび最後の
サンプルのデータに対して、前記有効ビット数Nにおけ
る最下位のビットの値の1/2M-N の値の2M-N-1 以下
の整数倍だけ増加または減少させるデータ補正を行なっ
て、前記第1のディジタルデータの有効ビット数を拡張
することを特徴とするビット長拡張方法。
1. A bit length extension method for extending first digital data having an effective bit number N to second digital data having an effective bit number M (M> N), wherein a signal pattern of the first digital data is provided. Is detected, and if there is a sample in which data of the same value continues for a predetermined number or more,
With respect to the data of the first sample and the last sample of the consecutive samples, the value is increased by an integer multiple of 2 MN−1 or less of the value of 1/2 MN of the value of the least significant bit in the number of effective bits N or A bit length extension method, wherein the number of effective bits of the first digital data is extended by performing data correction to reduce the number of effective bits.
【請求項2】 前記連続したサンプルのデータが極大値
または極小値である場合に、前記連続したサンプルのう
ちの中央部のサンプルのデータを、前記有効ビット数N
における最下位のビットの値の1/2M-N の値の2
M-N-1 以下の整数倍だけ増加または減少させるデータ補
正を行なって、前記第1のディジタルデータの有効ビッ
ト数を拡張することを特徴とする請求項1に記載のビッ
ト長拡張方法。
2. When the data of the continuous samples is a local maximum value or a local minimum value, the data of the central sample of the continuous samples is replaced with the effective bit number N.
2 values of 1/2 MN least significant bits of the values in
2. The bit length extension method according to claim 1, wherein data correction is performed to increase or decrease by an integral multiple of MN-1 or less to extend the number of effective bits of the first digital data.
【請求項3】 前記連続したサンプルのデータに対し
て、前記データ補正を行なったサンプルに基づくスプラ
イン補間法によって、前記連続したサンプルにおける前
記データ補正を行なったサンプルの中間のサンプルのデ
ータに対して、前記有効ビット数Nにおける最下位のビ
ットの値の1/2M-N の値の2M-N-1 以下の整数倍だけ
増加または減少させるデータ補正を行なって、前記第1
のディジタルデータの有効ビット数を拡張することを特
徴とする請求項1または2に記載のビット長拡張方法。
3. A method according to claim 1, wherein the data of the continuous sample is interpolated by a spline interpolation method based on the data-corrected sample. , By performing data correction to increase or decrease by an integral multiple of 2 MN-1 or less of 1/2 MN of the value of the least significant bit in the effective bit number N,
3. The method according to claim 1, wherein the number of effective bits of the digital data is extended.
【請求項4】 前記データ補正を行なうサンプルが連続
する場合、補正したしたデータが同じ値とならないよう
増加または減少させる値を決定することを特徴とする請
求項1ないし3のいずれか1項に記載のビット長拡張方
法。
4. The method according to claim 1, wherein when the samples for which the data correction is performed are continuous, a value to be increased or decreased so that the corrected data does not have the same value is determined. The described bit length extension method.
【請求項5】 前記データ補正を行なうサンプルのデー
タを増加(または減少)させる値が、前記有効ビット数
Nにおける最下位のビットの値の1/2の値であり、減
少(または増加)させる値が、前記有効ビット数Nにお
ける最下位のビットの値の1/2M-N の値の(2M-N-1
−1)倍の値であることを特徴とする請求項1ないし3
のいずれか1項に記載のビット長拡張方法。
5. A value for increasing (or decreasing) the data of the sample to be subjected to the data correction is a value which is 1 / of the value of the least significant bit in the effective bit number N, and is decreased (or increased). The value is a value of (2 MN -1 ) of 1/2 MN of the value of the least significant bit in the effective bit number N.
4. The method according to claim 1, wherein the value is a multiple of -1) times.
The bit length extension method according to any one of the above.
【請求項6】 有効ビット数Nの第1のディジタルデー
タの信号パターンを検出するパターン検出手段と、パタ
ーン検出手段の出力に応じてサンプルのデータに対する
データ補正を行なうデータ補正手段を有し、有効ビット
数M(M>N)の第2のディジタルデータに拡張するビ
ット長拡張装置において、前記データ補正手段は、同じ
値のデータが連続するサンプルのデータに対して、前記
有効ビット数Nにおける最下位のビットの値の1/2
M-N の値の2M-N-1 以下の整数倍だけ増加または減少さ
せるデータ補正を行なうものであり、前記パターン検出
手段は、着目したサンプルのデータが1つ前のサンプル
のデータと異なる値であり、かつ、その後に同じ値のデ
ータが連続している変化点である場合に、同じ値のデー
タが連続するサンプル数をカウントしたカウント値bを
出力することを特徴とするビット長拡張装置。
6. A data processing apparatus comprising: pattern detection means for detecting a signal pattern of first digital data having an effective bit number N; and data correction means for performing data correction on sample data in accordance with an output of the pattern detection means. In the bit length extension device for extending to the second digital data having the number of bits M (M> N), the data correcting means may determine the maximum number of the effective bits N with respect to the data of the sample in which data of the same value continues. 1/2 of the value of the lower bit
Performing data correction to increase or decrease by an integral multiple of 2 MN-1 or less of the value of MN , wherein the pattern detecting means is such that the data of the sample of interest is different from the data of the immediately preceding sample; A bit length expansion device that outputs a count value b obtained by counting the number of samples in which the same value data continues when the same value data continues at a transition point thereafter.
【請求項7】 前記データ補正手段は、前記カウント値
bが3以上である場合、変化点のサンプルのデータに、
前記有効ビット数Nにおける最下位のビットの値の1/
M-N の値の2M-N-1 以下の整数倍だけ増加または減少
させるデータ補正を行ない、かつ、変化点のサンプルか
ら(b−1)サンプル後のサンプルのデータに、前記有
効ビット数Nにおける最下位のビットの値の1/2M-N
の値の2M-N-1 以下の整数倍だけ増加または減少させる
データ補正を行なうことを特徴とする請求項6に記載の
ビット長拡張装置。
7. The data correction means, when the count value b is 3 or more, includes:
1 / (1) of the value of the least significant bit in the number of effective bits N
By an integral multiple of 2 MN-1 below the value of 2 MN performs increase or decrease the data correction, and, from the sample point of change in (b-1) data of the sample after sample, most of the effective number of bits N 1/2 MN of lower bit value
7. The bit length extension device according to claim 6, wherein data correction is performed to increase or decrease by an integer multiple of 2 MN-1 or less of the value of.
【請求項8】 前記データ補正手段は、連続するサンプ
ルの前記カウント値bが5以上であり、かつ、その連続
するサンプルのデータが極大値または極小値である場
合、中央部の1または2のサンプルのデータを、前記有
効ビット数Nにおける最下位のビットの値の1/2M-N
の値の2M-N-1 以下の整数倍だけ増加または減少させる
ことを特徴とする請求項6または7に記載のビット長拡
張装置。
8. The data correction means, when the count value b of a continuous sample is 5 or more and the data of the continuous sample is a local maximum value or a local minimum value, the 1 or 2 of the central portion The sample data is set to M MN of the value of the least significant bit in the number N of effective bits.
The bit length extending apparatus according to claim 6 or 7, wherein the value is increased or decreased by an integral multiple of 2 MN-1 or less of the value of?
【請求項9】 前記データ補正手段は、前記連続したサ
ンプルのデータに対してデータ補正を行なったサンプル
に基づくスプライン補間法によって、前記連続したサン
プルにおける前記データ補正を行なったサンプルの中間
のサンプルのデータに対して、前記有効ビット数Nにお
ける最下位のビットの値の1/2M-Nの値の2M-N-1
下の整数倍だけ増加または減少させるデータ補正を行な
うことを特徴とする請求項6ないし8のいずれか1項に
記載のビット長拡張装置。
9. The data correction means according to claim 1, wherein the data correction means comprises a spline interpolation method based on the data-corrected samples of the continuous samples, and the spline interpolation method of the intermediate samples of the data-corrected samples in the continuous samples. 7. The data correction for increasing or decreasing data by an integral multiple of 2 MN-1 or less of 1/2 MN of the value of the least significant bit in the number N of effective bits. 9. The bit length extension device according to any one of claims 8 to 8.
【請求項10】 前記データ補正手段は、前記データ補
正を行なうサンプルが連続する場合、データ補正したデ
ータが同じ値とならないよう増加または減少させる値を
決定することを特徴とする請求項6ないし9のいずれか
1項に記載のビット長拡張方法。
10. The data correction unit according to claim 6, wherein, when the samples to be subjected to the data correction are consecutive, the data correction unit determines a value to be increased or decreased so that the data corrected does not have the same value. The bit length extension method according to any one of the above.
【請求項11】 前記データ補正手段は、データ補正を
行なうサンプルのデータを増加(または減少)させる値
が、前記有効ビット数Nにおける最下位のビットの値の
1/2の値であり、減少(または増加)させる値が、前
記有効ビット数Nにおける最下位のビットの値の1/2
M-N の値の(2M-N-1 −1)倍の値であることを特徴と
する請求項6ないし9のいずれか1項に記載のビット長
拡張方法。
11. The data correction unit according to claim 1, wherein the value for increasing (or decreasing) the data of the sample for which data correction is to be performed is a value that is 1 / of the value of the least significant bit in the effective bit number N, and The value to be increased (or increased) is の of the value of the least significant bit in the number N of effective bits.
10. The bit length extension method according to claim 6, wherein the value is (2 MN-1 -1) times the value of MN .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8560101B2 (en) 2009-10-01 2013-10-15 Panasonic Corporation Audio signal processing apparatus and audio signal processing method

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