JPH11501785A - ディジタル・アナログ・コンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 オーディオを多数のサンプル値で表しているディジタル・データを変換する回路２０は、ディレイ・ストア２２とサンプル・ストア２３とを有する。両ストア２２，２３は入来データをストアする。サンプル・ストア２３にストアされたデータはコンパレータ２４とシンセサイザ２５によって処理され、補正信号３３が発生される。ディレイ・ストア２２にストアされた同じデータは補正信号を発生させるために遅延され、ディジタル・アナログ・コンバータ２７に出力され、ここでデコードされたアナログ信号に変換される。補正信号はミキサ２６においてデコードされたアナログ信号に加えられて、結合信号が生成され、アナログ・オーディオ信号として出力される。ディジタル・アナログ・コンバータ２７からのデコードされたアナログ信号は明確に定義されたゼロ交差点を含んでいない。補正信号はゼロ交差点を含んでおり、従って、ミキサからの出力アナログ・オーディオ信号はゼロ交差点を含んでいるので、プレイバック（再生）中のオーディオの品質を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】 ディジタル・アナログ・コンバータ 本発明はディジタル・アナログ・コンバータに関する。より具体的には、本発 明は、オーディオを多数のサンプル値として表しているディジタル・データをア ナログ・オーディオ信号に変換する回路に関する。 現在、コンパクト・ディスクはオーディオ信号の記録媒体として幅広く使用さ れている。コンパクト・ディスクはオーディオ信号の記憶媒体としてすぐれ、壊 れにくく、オーディオ信号を高品質にプレイバック（再生）することを可能にし ている。 添付図面の図１から図３までは、オーディオ信号がディジタル・データに変換 されるときのプロセスを示す概要図である。原オーディオ信号は図１にプロット （グラフ）で表されている。オーディオ信号は連続的で、ゼロ値をもっている。 つまり、オーディオ信号は時間Ｔ₀瞬時に水平時間軸２に交差している。図２に 示すように、アナログ信号１は一定間隔のインスタンス（瞬時）３〜６でサンプ リングされる。各サンプルはレベル７〜１０をもち、これはこれらのレベルに対 応する値をもつディジタル・データに変換される。プレイバック期間には、ディ ジタル・データは図３に示すように、デコードされたアナログ信号１１に変換さ れる。デコードされたアナログ信号１１は原アナログ信号１を段階的に近似化し たものである。当然に理解されるように、ディジタル・データで表される隣接レ ベル間の間隔は、実際には、非常に狭くなっているので、図３のデコードされた アナログ信号に示すステップは、図を分かりやすくするために強調して示されて いる。 アナログ信号をディジタルの形態で表す制約の１つは、オリジナル信号に含ま れる情報の一部が失われることである。例えば、２２ｋＨｚを越える周波数成分 はディジタル・データからとり出すことはできない。また、ゼロ交差が現れる正 確な瞬時Ｔ₀は分かっていない。図４は点Ｔ₀でゼロに交差する信号１２と、ディ ジタル・データの連続するサンプル間の時間隔に対応するゼロ期間Ｐ₀をも つデコードされたアナログ信号１３の一例を示している。原アナログ信号１２の ゼロ交差点Ｔ₀は、サンプリング瞬時と一致するように発生している。図５に示 すように、原アナログ信号１４は、２つのサンプリング瞬時間に位置するように 発生するゼロ交差点をもち、サンプル値がゼロ交差の両側でゼロとなるような勾 配をもっている。その結果、デコードされたアナログ信号１５は２つのサンプル 期間に対応するゼロ期間Ｐ₀をもっている。言い換えれば、図５に示す事例では 、ゼロ交差点Ｔ₀に対応するゼロ期間Ｐ_oは図４に示す事例に比べて、さらに強調 して示されている。 一般的には、デコードされたアナログ信号の正確なゼロ交差の損失は重要でな いと考えられている。人間の耳はゼロ交差を検出するまでに進化していないので 、リスナ（聴取者）はプレイバック期間にデコードされたオーディオでゼロ交差 を感知できるはずがないと思われている。しかるに、研究によれば、ゼロ交差の 感知は不可能であっても、高価な高品質オーディオ機器でプレイバックすると、 ゼロ交差は感知されることが明らかになっている。この感知とは、プレイバック すると、なにかが正しくないといったものである。ゼロ交差が失われると、位相 情報が一時的に失われるが、これはリスナによって感知される損失である。 本発明は、オーディオ・コンパクト・ディスクで使用されているコード化標準 を定義し直す必要なしに、上述した問題を解消すること、あるいは少なくとも軽 減することを目的としている。 本発明の一の形態によれば、オーディオを多数のサンプル値として表している ディジタル・データをアナログ・オーディオ信号に変換する回路を提供し、この 回路は、複数のサンプル値をストアするストア（記憶装置）、ストアされたサン プル値の各々の符号に応じたレベルをもつ補正信号を発生させる信号発生器、ス トアされたサンプル値からアナログ信号を作り出すディジタル・アナログ・コン バータ、および補正信号をアナログ信号と結合して結合信号を発生し、これをア ナログ・オーディオ信号として出力する結合器（コンバイナ）を有する。 本発明の別の形態によれば、原アナログ信号のサンプル値を表すディジタル・ データが処理されて、原アナログ信号がゼロ・レベルに交差する瞬時を判断する と共に、ゼロ・レベルを表すゼロ交差信号を発生させてディジタル・データから デコードされたアナログ信号と結合するようにした回路を提供する。 本発明の別の形態によれば、オーディオを多数のサンプル値として表している ディジタル・データをアナログ・オーディオ信号に変換する方法を提供し、この 方法は、複数のサンプル値をストアし、ストアされたサンプル値の各々の符号に 応じたレベルをもつ補正信号を発生させ、ストアされたサンプル値からアナログ 信号を生成し、および補正信号をアナログ信号と結合して結合信号を発生させ、 これをアナログ・オーディオ信号として出力することを含んでいる。 本発明のさらに別の形態によれば、原アナログ信号のサンプル値を表すディジ タル・データが処理されて、原アナログ信号がゼロ・レベルに交差する瞬時を判 断すると共に、ゼロ・レベルを表すゼロ交差信号を発生させてディジタル・デー タからデコードされたアナログ信号と結合するようにした方法を提供する。 本発明の上述した特徴およびその他の特徴は、請求の範囲の請求項に具体的に 明確化されているが、これらの特徴は、本発明の利点と共に、添付図面を参照し て以下に詳述する本発明の実施例の説明の中で明らかにする。 添付図面において、 図１は、本明細書で前述した通りのアナログ・オーディオ信号を示すグラフ図 である。 図２は、本明細書で前述した通りの図１のアナログ信号のサンプリングを示す プロット図である。 図３は、本明細書で前述した通りのデコードされたアナログ信号を示すプロッ ト図である。 図４は、本明細書で前述した通りのデコードされたアナログ信号におけるゼロ 交差を示すプロット図である。 図５は、本明細書で前述した通りのデコードされたアナログ信号における別の ゼロ交差を示すプロット図である。 図６は、本発明を実施する回路を示す概略図である。 図７は、図５に示すものと類似したデコードされたアナログ信号を示すプロッ ト図である。 図８は、図６の回路で生成された補正信号を示すグラフ図である。 図９は、図６の回路から出力された補正されたデコードされたアナログ信号を 示すプロット図である。 添付図面の図６を参照して説明すると、図示のように、回路２０はオーディオ を多数のサンプル値として表しているディジタル・データを受信する入力端２１ を備えている。ディジタル・データはディレイ・ストア２２とサンプル・ストア ２３に入力される。これらのストア２２，２３の各々は、複数のサンプルを表し ているデータを、処理を行っている期間の間、ストアしておくだけの十分な容量 をもっている。サンプル・ストア２３からのデータはコンパレータ回路２４に入 力される。データで表されたサンプルの符号（正または負）はコンパレータによ って検査され、符号を表す信号がコンパレータから信号シンセサイザ２５に出力 される。コンパレータ２４とシンセサイザ２５は一緒になって、信号発生器の働 きをして補正信号を発生させ、この補正信号はミキサ２６に出力される。 ディレイ・ストア２２は、入力データがコンパレータ２４とシンセサイザ２５ によって処理される間、入力データに対する一時的ストアとして働く。ディレイ ・ストア２２はディジタル・データをディジタル・アナログ・コンバータ（ＤＡ Ｃ）２７に出力し、ここでディジタル・データはそのディジタル・データで表さ れた値に対応するレベルをもつアナログ信号に変換される。ＤＡＣ２７からのア ナログ信号はさらにミキサ２６に入力される。ミキサ２６は、ＤＡＣ２７からの アナログ信号とシンセサイザ２５からの補正信号を結合して補正信号を生成する 働きをし、この補正信号はミキサから出力され、補正信号で表わされたオーディ オの増幅と再生が行われる。 添付図面の図７は、ＤＡＣ２７から出力されたデコードされたアナログ信号２ ８の一部を示している。図７には、原アナログ信号２９の対応する部分も示され ている。原アナログ信号２９は、グラフの水平軸３１にゼロ交差点３０をもって いる。これとは対照的に、デコードされたアナログ信号は２つのサンプル期間に 対応するゼロ期間３２をもっている。従って、デコードされたアナログ信号２８ に含まれる情報はゼロ期間３２の間、不連続になっている。 添付図面の図８は、シンセサイザ２５から出力された補正信号３３を示してい る。ディジタル・データで表わされたサンプルの符号が正であるときは、補正信 号３３も正であり、ディジタル・データで表すことが可能な、ゼロより上の最小 正サンプル値(least positive sample value)に対応するレベル３４をもってい る。ディジタル・データで表されたサンプルの符号が負であるときは、補正信号 ３３も負であり、ディジタル・データで表すことが可能な、ゼロより下の最小負 サンプル値(least negative sample value)に対応するレベル３５をもっている 。ゼロ期間３２の間、補正信号は正レベル３４と負レベル３５との間で段階的に 連続変化する。 添付図面の図９は、信号２８と信号３３とがいったん結合されると、ミキサ２ ６から出力される信号３６を示している。信号３６は、ゼロ期間３２の外側の時 間期間における信号２８に対応する段階的近似部分と、時間期間３２の間の補正 信号３３に対応する連続部分３９とを含んでいる。従って、出力信号３６は、補 正信号３３の値がゼロになる瞬時に対応するゼロ交差点４０をもっている。 最も単純な形態では、シンセサイザ２５はゼロ期間３２の開始時の＋１からゼ ロ期間３２の終了時の−１に変化し、ゼロ交差がゼロ期間３２の中間に現れるよ うな値をもつ信号を生成する構成にすることができる。あるいはまた、シンセサ イザ２５は補間器(interpolator)による補間などの、より高度の手法を使用して 、補正信号３３のゼロ交差点をゼロ期間３２の中間から離れた位置に移動するこ とができる。一般的には、ゼロ期間３２の前の最後の正サンプルの値をＶ₁とし 、ゼロ期間３２の後の最初の負サンプルの値を（符号を無視して）Ｖ₂とすると 、補正信号３３のインターバルａは、ａ＝Ｖ₁／（Ｖ₁＋Ｖ₂）の式から計算する ことができ、インターバルｂはｂ＝Ｖ₂／（Ｖ₁＋Ｖ₂）の式から計算することが できる。この情報から信号を合成することは周知であるので、これ以上説明する ことは省略する。 好適実施例を参照して本発明を説明してきたが、以上の説明から当然に理解さ れるように、上述の実施例は単なる例示であり、この分野の知識と技術をもつ当 業者ならば行なわれるような種々の変更と変形は、請求の範囲に明確化されてい る本発明の精神と範囲およびその均等物から逸脱することなく行なうことが可能 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．オーディオを多数のサンプル値として表しているディジタル・データをアナ ログ・オーディオ・データに変換する回路であって、該回路は、 複数のサンプル値をストアしておくストアと、 ストアされたサンプル値の各々の符号に応じたレベルをもつ補正信号を発生さ せる信号発生器と、 ストアされたサンプル値からアナログ信号を生成するディジタル・アナログ・ コンバータと、 補正信号をアナログ信号と結合して結合信号を発生し、該結合信号をアナログ ・オーディオ信号として出力する結合器と を備えたことを特徴とする回路。 ２．請求項１に記載の回路において、前記ストアは、補正信号を発生させるため に前記複数のサンプル値をストアしておくサンプル・ストアと、ディジタル・ア ナログ・コンバータによるサンプル値からのアナログ信号の生成を遅延させるた めに該サンプル値をストアしておくディレイ・ストアとを含むことを特徴とする 回路。 ３．請求項１または２に記載の回路において、前記信号発生器はストアされたサ ンプル値の各々の符号を比較し、その符号を示す信号を出力するコンパレータを 含むことを特徴とする回路。 ４．請求項３に記載の回路において、前記信号発生器は前記コンパレータから出 力された信号に応じて補正信号を合成するシンセサイザを含むことを特徴とする 回路。 ５．請求項４に記載の回路において、前記シンセサイザは、ストアされたサンプ ル値の符号が正であるときは、ディジタル・データで表すことができる、ゼロよ り上の最小正サンプル値に対応するレベルをもつ信号を出力し、ストアされたサ ンプル値の符号が負であるときは、ディジタル・データで表すことができる、ゼ ロより下の最小負サンプル値に対応するレベルをもつ信号を出力するように構成 されていることを特徴とする回路。 ６．請求項４または５に記載の回路において、前記シンセサイザは、連続するサ ンプル間の時間期間において正レベルと負レベルの間で段階的に変化する、連続 補正信号を生成するように構成されていることを特徴とする回路。 ７．請求項６に記載の回路において、前記シンセサイザは、連続サンプルの値間 を補間して、連続サンプル間の補正信号の変化レートを制御し、それにより補正 信号のレベルがゼロであるときの瞬時を変更するための補間器を含むことを特徴 とする回路。 ８．請求項１ないし７のいずれかに記載の回路において、前記結合器はミキサを 含むことを特徴とする回路。 ９．原アナログ信号のサンプル値を表すディジタル・データが処理されて、前記 原アナログ信号がゼロ・レベルを交差する瞬時を判断すると共に、前記ゼロ・レ ベルを表すゼロ交差信号を生成し、前記ゼロ交差信号を前記ディジタル・データ からデコードされたアナログ信号と結合するようにしたことを特徴とする回路。 １０．請求項９に記載の回路において、ディジタル・データはデコードされて、 ゼロ交差信号と結合されるデコードされたアナログ信号を生成することを特徴と する回路。 １１．オーディオを多数のサンプル値として表しているディジタル・データをア ナログ・オーディオ信号に変換する方法であって、該方法は、 複数のサンプル値をストアし、 ストアされたサンプル値の各々の符号に応じたレベルをもつ補正信号を発生さ せ、 ストアされたサンプル値からアナログ信号を生成し、 補正信号をアナログ信号と結合して結合信号を生成し、該結合信号をアナログ ・オーディオ信号として出力することを含むことを特徴とする方法。 １２．請求項１１に記載の方法において、補正信号を発生させるために前記複数 のサンプル値をストアしておくと共に、ディジタル・アナログ・コンバータによ るサンプル値からのアナログ信号の生成を遅延させるためにサンプル値をストア しておくことを、さらに含むことを特徴とする方法。 １３．請求項１１または１２に記載の方法において、ストアされたサンプル値の 各々の符号を比較することを、さらに含むことを特徴とする方法。 １４．請求項１３に記載の方法において、前記比較の結果に応じて補正信号を合 成することを、さらに含むことを特徴とする方法。 １５．請求項１４に記載の方法において、ストアされたサンプル値の符号が正で あるときは、ディジタル・データで表すことができる、ゼロより上の最小正サン プル値に対応するレベルをもつ補正信号が合成され、ストアされたサンプル値の 符号が負であるときは、ディジタル・データで表すことができる、ゼロより下の 最小負サンプル値に対応するレベルをもつ補正信号が合成されることを特徴とす る方法。 １６．請求項１４または１５に記載の方法において、合成された補正信号は連続 するサンプル間の時間期間において正レベルと負レベルとの間で段階的に変化す ることを特徴とする方法。 １７．請求項１６に記載の方法において、連続サンプルの値の間を補間して、連 続サンプル間の補正信号の変化レートを制御し、それにより補正信号のレベルが ゼロであるときの瞬時を変更することを含むことを特徴とする方法。 １８．請求項１１ないし１７のいずれかに記載の方法において、前記補正信号と 前記アナログ信号はミキシングによって結合されることを特徴とする方法。 １９．原アナログ信号のサンプル値を表すディジタル・データが処理されて、前 記原アナログ信号がゼロ・レベルを交差する瞬時を判断し、および前記ゼロ・レ ベルを表すゼロ交差信号を発生させ、前記ゼロ交差信号を、前記ディジタル・デ ータからデコードされたアナログ信号と結合することを特徴とする方法。 ２０．請求項１９に記載の方法において、ディジタル・データはデコードされて 、ゼロ交差信号と結合されるデコードされたアナログ信号を生成することを特徴 とする方法。 ２１．添付図面を参照して本明細書に説明されている方法または装置。