KR100577466B1 - 재생장치 및 신호처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반적으로 재생장치와 신호처리장치에 관한 것으로서, 혼변조 노이즈(cross modulation noise)가 고주파수대역을 갖는 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털신호를 재생하는 재생장치에 연결된 증폭기 또는 스피커와의 낮은 호환성에 의해 발생하는 경우, 이 혼변조왜곡(cross modulation distortion)을 제거하는 필터를 각각 구비하는 재생장치와 신호처리장치에 관한 것이다.

Description

재생장치 및 신호처리장치{Reproducing apparatus and signal processing apparatus}
도 1은 관련기술의 광디스크 재생장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 DSD 신호를 재생하는 광디스크 재생장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 ΔΣ변조기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 3차 노이즈쉐이퍼에 의해 얻은 노이즈특성을 도시한 것이다.
도 5는 7차 노이즈쉐이퍼에 의해 얻은 노이즈특성을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따라 DSD 신호를 재생하는 광디스크 재생장치의 바람직한 제 1실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 7은 도 6에서 도시된 저역통과필터의 특성을 도시한 것이다.
도 8은 도 6에서 도시된 저역통과필터의 특성을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따라 DSD 신호를 재생하는 광디스크 재생장치의 바람직한 제 2실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 10은 도 9에서 도시된 고주파수성분 테스트회로의 바람직한 제 1실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 11은 도 9에서 도시된 고주파수성분 테스트회로의 바람직한 제 2실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 12는 도 9에서 도시된 고주파수성분 테스트회로의 바람직한 제 3실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 13a는 컷오프주파수가 변할 때의 저역통과필터의 주파수특성을 도시한 것이다.
도 13b는 노이즈 쉐이퍼의 노이즈특성을 도시한 것이다.
도 13c는 차수가 변할 때의 저역통과필터의 주파수특성을 도시한 것이다.
도 14는 본 발명에 따라 DSD 신호를 재생하는 신호처리장치의 일실시예의 구성을 나타내는 블록도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
10. 광디스크 11.광학픽업
12. 신호처리기 13. 저역통과필터
15. 스위칭회로 16. 스위칭설정회로
17. 고주파수성분테스트회로
본 발명은 일반적으로 재생장치와 신호처리장치에 관한 것으로서, 혼변조 노이즈(cross modulation noise)가 증폭기와 스피커 간의 낮은 호환성에 의해 발생하는 경우, 이 혼변조왜곡(cross modulation distortion)을 제거하는 필터를 각각 구 비하는 재생장치와 신호처리장치에 관한 것이다. 여기서, 증폭기와 스피커는 고주파수대역을 갖는 양자화비트가 1인 디지털신호를 재생하는 재생장치에 연결되어 있다.
콤팩디스크(CD)에서 사용되는 펄스코드변조(Pulse Code Modulation) 신호는 대역이 22 KHz로 제한되어 있다. 도 1에서 도시된 바와 같이, CD(50)로부터 광학픽업(optical pickup)에 의해 재생된 RF신호는 신호처리기(52)에 의해 PCM 신호로 변환된다. 다음, PCM 신호는 디지털필터(53)에 의해 필터링되어 22 KHz보다 높은 샘플링 노이즈를 급격히 제거한다. 이 결과 나온 신호는 D/A변환기(54)에 의해 아날로그신호로 변환되어 아날로그 저역통과필터(55)에 공급된다.
최근에, 디지털 오디오 신호가 관심의 초점이 되고 있는 바, 이 디지털 오디오 신호는 아날로그 오디오 신호에 대해서 델타 시그마(ΔΣ) 변조를 행하여 얻은 1비트 데이터로 구성된다. 이하, 이 디지털 오디오 신호를 DSD(Direct Stream Digital) 신호라고 한다. 44.1 KHz의 샘플링 주파수와 16비트의 데이터 워드 길이의 포맷을 갖는 종래의 PCM 오디오 신호와 비교할 때, 예컨대 DSD 신호는 44.1 KHz의 64배에 달하는 매우 높은 샘플링주파수와 1비트의 짧은 데이터 워드길이로 구성되어, 예컨대 넓은 송신가능 주파수대역을 특징으로 한다. 또한, 44.1 KHz의 64배인 높은 오버샘플링주파수에 대해 샘플링을 행함으로써 충분히 낮은 오디오대역에서, DSD 신호는 높은 동적범위를 확보할 수 있다. 이러한 특징은 이 신호가 예컨대 고음질의 기록 및 데이터 송신에 적용될 수 있도록 한다.
DSD 신호는 또한 1.4 MHz에 걸쳐 있는 신호성분을 갖는 1비트의 펄스트레인(pulse train)이다. 단순히 이 신호가 저역통과필터를 통과하면 아날로그 신호가 된다. 도 2에서 도시한 바와 같이, 예컨대 RF 신호는 DSD 신호가 기록되어 있는 광디스크(60)으로부터 광학픽업(61)을 거쳐 재생되고 신호처리기(62)에 의해 DSD 신호로 변환된다. 이 DSD 신호는 저역통과필터(63)을 통과하여 출력단(64)에서 아날로그 오디오 신호를 얻는다.
도 3을 참고하면, 상기 1비트 양자화 데이터를 얻는 ΔΣ변조기의 구성을 나타낸다. 이 ΔΣ변조기는 덧셈기(71), 적분기(72), 양자화기(73)와 지연회로(75)로 구성된다. 덧셈기(71)의 출력은 적분기(72)에 공급된다. 적분기(72)의 출력은 양자화기(73)에 공급된다. 양자화기(73)의 출력은 출력단(74)에서 나오며 동시에 지연회로(75)에 의해 음(-)의 코드로 변환되어 덧셈기(71)에 궤환된다. 여기서 음(-)의 코드는 입력단(70)에서 공급된 아날로그 오디오 신호에 더해진다. 다음, 덧셈기(71)의 출력은 적분기(72)에 의해 적분된다. 적분기(72)의 출력은 양자화기(73)에 의해 매 샘플링 주기마다 양자화된다. 결과적으로, 1비트의 양자화 데이터는 출력단(74)에서 얻을 수 있다.
반면에, 상기 PCM 신호의 경우에, 22 KHz보다 높은 성분이 디지털필터(53)에 의해 급격히 제거되기 때문에 이러한 성분이 다음 단계의 장치 내로 누출될 염려가 없다. 그러나, DSD 신호의 경우에, 아날로그 저역통과필터(63)에 의한 블럭킹이 불충분하면 불필요한 고주파수 성분이 증폭기나 스피커와 같은 다음 단계에서 누출될 수 있어서 혼변조왜곡이 발생되어, 음질이 나빠지게 된다. 만약 상기 희망하지 않은 고주파수 성분이 높은 진폭에서 100 KHz까지의 고주파수음을 충실하게 재 생할 수 있는 스피커에 누출되면 스피커가 손상될 수 있다.
희망하지 않은 고주파수 성분은 노이즈 성분을 포함한다. 여기서 노이즈 성분은 DSD 신호가 광디스크, 하드디스크 또는 자기디스크와 같은 기록매체에 기록될 때 노이즈쉐이퍼에 의해 고주파수측으로 이동된다. 현재, DSD 신호를 생성하는 노이즈 쉐이퍼의 차수는 주로 3∼7이다. 저역통과필터는 높은 주파수 성분 즉, 노이즈 성분을 제거해야한다. 그러나, DSD 신호의 경우에서는 노이즈쉐이퍼의 특성이 레코딩 시스템에서 임의대로 설정될 수 있으므로 얼마나 많은 노이즈가 어느 대역에 있는 지가 불명확하다. 예를 들어, 도 4에 도시한 3차 노이즈쉐이퍼로 얻은 노이즈특성과 도 5에 도시한 7차 노이즈쉐이퍼로 얻은 노이즈특성 사이에 희망하지 않은 고주파 성분의 양에서 현저한 차이가 있다. 재생장치측의 저역통과필터는 이러한 차이를 감지하지 못한다. 즉, 광디스크, 하드디스크 또는 자기디스크에 DSD 신호를 기록할 때, 재생장치측은 기록이 3차의 노이즈쉐이퍼에 의해서 되었는지 아니면 7차의 노이즈쉐이퍼에 의해서 되었는 지를 판단하지 못한다. 또한, 고차 노이즈쉐이퍼가 장래에 개발될 때, 현재 사용하는 저역통과필터가 희망하지 않는 고주파수 성분을 막는데 충분하지 않다.
또한, DSD 신호범위가 1.4 MHz 너비를 갖고 있기 때문에, 저역통과필터의 컷오프신호(fc)를 낮게 하는 것만으로는 대부분의 DSD 신호 재생을 완벽하게 행할 수 없다. 결과적으로 한 개의 저역통과필터에 의한 PCM 신호 재생과 같은 방법으로 DSD 신호를 재생하는 것이 어렵다.
본 발명의 목적은 다음에 연결된 장치의 구성과 재생되는 1비트 양자화 데이터로 구성된 디지털신호의 고주파수성분에 따라 적당한 저역통과필터를 선택함으로써 불충분한 블럭킹에 위해 희망하지 않은 고주파수성분이 다음 단계로 누출되지 않도록 하여 혼변조왜곡이 다음의 단계에서 발생하는 것을 방지하는 디지털 신호재생장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 1비트 디지털 신호의 고주파수성분에 따라 적당한 저역통과필터를 선택하고 혼변조왜곡이 증폭기에 발생하지 않는 신호를 제공할 수 있는 디지털신호 처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 특성에 의하면, 기록매체로부터 디지털 오디오신호를 재생하는 재생수단과, 재생수단에 의해 재생된 디지털 오디오신호에 소정의 신호처리를 행하는 신호처리수단과, 오디오 대역 이상의 컷오프주파수와 복수의 다른 주파수특성을 갖는 저역통과필터수단과, 사용자의 조작에 따라 저역통과필터수단의 복수의 다른 주파수특성 중의 어느 하나를 선택하는 선택수단을 포함하여 구성되는 오디오 대역보다 높은 샘플링 주파수(fs)로 샘플링된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오 신호가 기록된 기록매체를 재생하는 재생장치를 제공한다.
본 발명의 다른 특성에 의하면, 오디오 대역보다 높은 샘플링주파수 fs(Hz)로 샘플링된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호가 기록된 기록매체를 재생하는 재생장치에 있어서, 기록매체로부터 디지털 오디오신호를 재생하는 재생수단과, 재생수단에 의해 재생된 디지털 오디오신호에 소정의 신호처리를 행하는 신호처리수단과, 오디오 대역 이상의 컷오프주파수와 복수의 다른 주파수특성을 갖는 저역통과필터수단과, 신호처리수단에 의해 소정의 방식으로 처리된 디지털 오디오신호에 포함된 고주파수성분을 측정하는 고주파수성분테스트수단과, 고주파수성분테스트수단의 측정결과에 의거하여, 저역통과필터수단의 복수의 다른 주파수특성 중의 어느 하나를 자동적으로 선택하는 선택수단을 포함하여 구성되는 재생장치를 제공한다.
본 발명의 또다른 특성에 의하면, 오디오 대역보다 높은 샘플링주파수 fs(Hz)로 샘플링된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호를 아날로그신호로 변환하는 신호처리장치에 있어서, 오디오 대역보다 높은 샘플링주파수 fs(Hz)로 샘플링된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호를 수신하는 수신수단과, 컷오프주파수가 오디오 대역 이상이고 복수의 다른 주파수특성을 가지며 수신수단에 의해 수신된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호를 필터링하는 저역통과필터수단과, 사용자의 조작에 따라 저역통과필터수단의 복수의 다른 주파수특성 중의 어느 하나를 선택하는 선택수단을 포함하여 구성되는 신호처리장치를 제공한다
본 발명의 또다른 특성에 의하면, 오디오 대역보다 높은 샘플링주파수 fs(Hz)로 샘플링된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호를 아날로그신호로 변환하는 신호처리장치에 있어서, 오디오 대역보다 높은 샘플링주파수 fs(Hz)로 샘플링된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호를 수신하는 수신수단과, 컷오프주파수가 오디오 대역 이상이고 복수의 다른 주파수특성을 가지며 상기 수신수단에 의해 수신된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호를 필터링하는 저역통과필터수단과, 신호처리수단에 의해 소정의 방식으로 처리된 디지털 오디오신호에 포함된 고주파수성분을 측정하는 고주파수성분테스트수단과, 고주파수성분테스트수단의 측정결과에 의거하여, 저역통과필터수단의 복수의 다른 주파수특성 중의 어느 하나를 자동적으로 선택하는 선택수단을 포함하여 구성되는 신호처리장치를 제공한다.
본 발명의 디지털신호 재생장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참고하여 예를 들어 상세히 설명한다.
우선, 아날로그신호에 대해 델타 시그마(ΔΣ) 변조함으로써 얻은 1비트 양자화 데이터로 구성된 디지털 오디오신호를 광디스크로부터 재생하는 재생장치에서 사용하는 디지털신호 재생장치를 설명한다. 여기서, 디지털신호 재생장치는 사용자의 수동조작에 의한 스위칭 설정 능력에 따라 상기 디지털신호에 대한 저역통과필터의 다른 주파수특성 사이에서 전환된다. 상기 디지털 신호를 이하 DSD(direct stream digital) 신호라고 한다.
도 6의 디지털신호 재생장치에 의해 재생되는 광디스크(10)에 ΔΣ 변조처리에 의해 얻은 1비트 양자화 데이터로 구성된 상기 DSD 신호가 기록된다. 이 디지털 신호 재생장치는 RF 신호로서 광디스크(10)로부터 DSD 신호를 읽는 광학픽업(11)과, 광학픽업(11)이 읽은 RF 신호에 대해 소정의 신호처리를 행하고 처리된 신호를 DSD 신호로 변환하는 신호처리기(12)와, 20 KHz의 오디오 대역 이상의 두 개의 다른 주파수성분을 갖는 컷오프주파수로 되어 있는 저역통과필터와, 사 용자에 의해 수동으로 행해지는 저역통과필터 스위칭설정조작을 받는 스위칭설정회로(16)와, 스위칭설정회로(16)로부터 나온 스위칭 설정 신호에 따라 저역통과필터(13)의 다른 주파수특성 사이를 스위칭하는 스위칭회로(15)로 구성된다.
저역통과필터(13)는 오디오 대역 이상의 두 개의 다른 주파수특성의 컷오프주파수를 갖는다. 예를 들어, 도 7에서 도시된 바와 같이, 저역통과필터(13)는 컷오프주파수 fc=50 KHz의 주파수특성과 컷오프주파수 fc=100 KHz의 주파수특성을 갖는다. 사용자는 이러한 주파수특성에서 하나를 선택할 수 있다.
저역통과필터(13)는 또한 20 KHz오디오 대역 이상의 다른 차수의 감쇄특성을 갖는두 개 또는 그 이상의 다른 주파수특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 주파수특성은 3차, 5차, 7차의 감쇄특성에 대해 도 8에 도시되어 있다. 이러한 주파수특성은 필터차수에 의해 감쇄기울기를 변화시킴으로써 얻을 수 있다.
다음은 스위칭설정회로(16)에서 실행되는 스위칭설정의 개념을 설명한다. DSD 신호의 재생에서, 저역통과필터(13)의 특성이 다음 단계에서의 시스템 용량에 따라, 예를 들어 증폭기 또는 스피커 사이에서 전환된다. 어떤 증폭기 또는 스피커는 재생가능한 대역에 관계없이 큰 고주파수 노이즈에서 교차 변조가 일어나기 쉽고 혹은 일어나기 어렵거나 전혀 일어나지 않는다. 희망하지 않은 고주파수성분의 혼변조왜곡이 발생함으로써 음질을 열화시키는 증폭기 또는 스피커에 대하여, 저역통과필터(13)의 특성에서의 전환이 중요하다. 도 4와 5의 비교에서 명확히 알 수 있듯이, 노이즈 쉐이퍼의 차수가 커질수록 대체로 고주파수성분이 커 진다. 고주파성분이 커지면 혼변조의 가능성이 더 높아진다.
따라서, 기록시 노이즈 형태의 고주파성분이 크고 다음 단계의 증폭기나 스피커가 혼변조되기 쉽다면 혹은 혼변조왜곡이 현재 일어나고 있다면, 저역통과필터(13)의 컷오프주파수(fc)를 저레벨로 설정하여 통과허용대역을 좁게 한다. 반대로, 다음에 연결된 시스템이 교차왜곡에 저항한다면, 저역통과필터의 컷오프주파수(fc)를 고레벨로 설정하여 통과허용대역을 넓게 한다.
다음에 연결된 시스템이 혼변조가 되기 쉽다고 즉, 시스템이 증폭과 재생을 상당히 높은 주파수까지 행하고 시스템이 노이즈 형태의 고주파수성분에 영향을 받기 쉽다고 사용자가 판단하면, 사용자는 스위칭설정회로(16)에 연결된 스위치를 조작하여, 저역통과필터(13)의 주파수특성이 도 7에 나타낸 것처럼 컷오프주파수가 50 KHz인 주파수특성으로 설정된다. 다음, 스위칭설정회로(16)는 컷오프주파수가 50 KHz인 주파수로 변환하기 위한 스위칭설정신호를 발생시키고, 스위칭회로(15)에 그 발생된 신호를 공급한다. 스위칭회로(15)는 저역통과필터(13)에 컷오프주파수가 50 KHz인 주파수특성으로 전환하기 위한 스위칭 제어신호를 보낸다. 결과적으로, 저역통과필터(13)는 컷오프주파수가 50 KHz인 주파수특성을 선택하여 도 7에서 도시된 주파수특성에 의해 신호처리기(12)에서부터 수신된 DSD 신호를 필터링하여 얻은 아날로그 오디오 신호를 출력단자(14)에 출력한다.
반면, 혼변조에 기인하는 왜곡이 기록시 노이즈 쉐이핑으로 인하여 발생하지 않는다면, 저역통과필터(13)의 주파수특성은 스위칭회로에 의해 컷오프주파수 fc=100 KHz의 주파수특성으로 전환된다. 결과적으로, DSD 신호의 재생신호가 1.4 MHz 너비의 대역에서 얻을 수 있다.
도 8에서 도시된 다른 차수의 감쇄특성을 갖는 주파수특성에 대해서, 사용자는 다음에 연결된 시스템의 기록시 노이즈 쉐이핑의 호환에 따라 3차, 5차, 또는 7차를 선택할 수 있다.
도 6에서 보인 재생장치에 있어서, 하나의 저역통과필터(13)는 다른 컷오프주파수를 갖는 두 개의 주파수특성과 다른 차수의 감쇄특성을 갖는 3개의 주파수특성에서 어느 것을 선택하는 데 사용된다. 대신, 다른 컷오프주파수(fc)를 갖는 두 개의 저역통과필터와 다른 차수의 세 개의 감쇄특성을 갖는 세 개의 저역통과필터가 이 저역통과필터 사이를 전환하는 데 제공된다.
또한, 선택된 저역통과필터의 주파수특성에 대해, 감쇄특성함수 예를 들어, 버터워스(Butterworth), 베셀(Bessel), 또는 체비세프(Chebishev)가 사용될 수 있으며 뿐만아니라 컷오프주파수(fc) 및 감쇄특성 기울기도 사용될 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 디지털신호 재생장치에 의하면, 적절한 저역통과필터 특성은 재생되는 DSD 신호의 고주파수성분에 의해 선택된다. 이것은 불충분한 블럭킹으로 인해 다음 단계에서의 희망하지 않는 고주파수성분이 누출되는 것을 방지한다. 따라서, 다음 단계에서 증폭기 및 스피커에 혼변조왜곡이 일어나지 않는다.
다음은 본 발명에 따라, 디지털신호 재생장치의 바람직한 제 2실시예를 설명한다.
제 2실시예에서, 아날로그신호에 대해 델타 시그마(ΔΣ) 변조함으로써 얻은 1비트 양자화 데이터로 구성된 디지털 오디오신호를 광디스크로부터 재생하는 디지털신호 재생장치는 상기 디지털 오디오신호에 대한 다른 주파수특성을 갖는 저역통과필터 사이에서 자동적으로 전환된다.
도 9에서 도신된 디지털신호 재생장치의 광디스크(10)도 또한 델타 시그마(ΔΣ) 변조함으로써 얻은 1비트 양자화 데이터로 구성된 디지털 오디오신호를 기록한다. 이 디지털신호 재생장치는 광디스크(10)로부터 DSD 신호를 RF 신호로서 읽는 광학픽업(11)과, 광학픽업(11)에 의해 읽은 RF 신호에 대해 소정의 신호처리를 하여 처리된 신호를 DSD 신호로 변환하는 신호처리기(12)와, 20 KHz의 오디오대역위에 있는 두 개의 다른 주파수특성을 갖는 컷오프주파수(fc)의 저역통과필터(13)와, 신호처리기(12)에서 나온 디지털 오디오신호에 포함된 고주파수성분을 측정하는 고주파수성분테스트회로(17)와, 고주파수성분테스트회로(17)의 측정결과에 의거하여 저역통과필터(13)의 두 개의 다른 주파수특성 중의 어느 하나로 자동적으로 전환하는 스위칭설정회로(16)와 스위칭설정회로(16)에서 나온 스위칭 설정신호에 따라 저역통과필터(13)의 주파수특성 사이에서 전환하는 스위칭회로(15)로 구성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 저역통과필터(13)는 컷오프주파수 fc=50 KHz의 주파수특성과 컷오프주파수 fc=100 KHz의 주파수특성을 갖는데, 이 주파수특성은 자동적으로 전환된다.
저역통과필터(13)는 또한 도 8에서 도시된 것처럼 3차, 5차, 7차와 같은 다른 차수의 감쇄특성을 가질 수 있다.
도 9에서 도시한 디지털신호 재생장치는 저역통과필터(13)의 특성이 자동적으로 전환된다는 점에서 도 6에 도시한 디지털신호 재생장치와 다르다. 따라서, 고주파수성분테스트회로(17)는 신호처리기(12)에서 나온 디지털 오디오신호에 포함된 고주파수성분을 측정한다. 테스트 결과는 스위칭 설정회로(16)에 입력되어 저역통과필터(13)의 스위칭설정을 결정한다. 스위칭 설정회로(16)에서 나온 스위칭 설정신호에 의거하여, 스위칭회로(15)는 저역통과필터(13)에 스위칭 제어신호를 제공하여 다른 컷오프주파수(fc)를 갖는 주파수특성 사이에서 전환한다.
고주파수성분테스트회로(17)는, 도 10에서 보인 것처럼, 오디오 주파수 이상의 근처에 있는 소정의 주파수를 추출하는 밴드패스필터(21)와 밴드패스필터(21)에 의해 추출된 신호를 정류하는 정류기(22)와 정류기에서 정류된 직류성분과 기준레벨인 고정된 직류성분을 비교하는 비교기(23)로 구성된다. 비교기(23)에 의해 비교된 결과가 출력신호로서 출력된다.
밴드패스필터(21)는 20 KHz 위에 있는 한 특정의 주파수를 통과시키는 가파른 필터(steep filter)이다. DC 레벨은 입력단(20)을 경유하여 신호처리기(12)에서 공급된 DSD 신호를 위한 밴드패스필터(21)에서 나온 신호를 정류기(22)를 통해 정류함으로써 생성된다. 생성된 DC 레벨은 예컨대 제너 다이오드에 의해 생성되어 단자(24)를 경유하여 공급된 기준전압과 비교되고 그 비교결과가 출력단자(25)에서 스위칭설정회로(16)로 츨력된다. 비교결과에 의거하여, 스위칭설정회로(16)는 스위칭 설정신호를 생성한다. 예를 들어, DC 레벨이 기준전압보다 높으면, 즉 고주파수성분이 한 특정의 주파수에서 높은 것으로 판단되면, 다 음 연결된 시스템에서 발생하는 혼변조왜곡을 방지하기 위해 저역통과필터(13)의 주파수특성이 컷오프주파수 fc=50 KHz인 주파수특성으로 전환된다. 여기서, 밴드패스필터(21)는 20 KHz 이상의 한 특정 주파수를 추출할 수 있다.
도 11에서 도시된 바와 같이, 고주파수성분테스트회로(17)는 오디오 대역 이상의 근처에서의 소정의 주파수를 추출하는 밴드패스필터(27)와, 밴드패스필터(27)에 의해 추출된 신호를 정류하는 정류기(28)와, 스위칭설정회로(16)가 정류기(28)에 의해 얻은 직류성분에 기초한 스위칭설정신호를 생성하도록 하는 마이크로컴퓨터(29)로 구성된다.
밴드패스필터(27)는 20 KHz 이상의 복수의 특정 주파수에서 가파른 필터이다. 입력단(26)을 통해 신호처리기(12)에서부터 공급된 DSD 신호 중에서, 밴드패스필터(27)를 통과한 신호는 정류기(28)에 의해 정류되어 검출되는 DC 레벨을 공급한다. 이 DC 레벨은 마이크로컴퓨터(29)에 의해 디지털신호로 된다. 이 디지털신호에 의거하여 마이크로컴퓨터(29)는 스위칭설정회로(16)가 스위칭 설정신호를 생성하게 한다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(29)가 DC 레벨이 높다고 판단하면, 즉 고주파수성분이 여러 특정의 주파수에서 높으면, 저역통과필터(13)의 주파수특성이 혼변조왜곡이 다음에 연결된 시스템에서 발생하는 것을 방지하기 위해 컷오프주파수 fc=50 KHz를 갖는 주파수성분으로 전환된다. 여기서, 밴드패스필터(21)는 20 KHz 이상의 한 특정의 주파수 대역을 추출할 수 있다.
고주파수성분테스트회로(17)는 도 12에서 도시한 바와 같이, 오디오대역 이상의 근처에 있는 복수의 주파수를 추출하는 밴드패스필터(321∼32n)와, 이 밴드패 스필터에서 추출된 신호를 정류하는 정류기(331∼33n)와, 이 정류기에 의해 얻어진 DC 신성분에 의거하여 소정의 연산을 행하는 마이크로컴퓨터(34)로 구성된다. 이 마이크로컴퓨터(29)에 의한 연산 결과가 출력신호로서 출력된다.
밴드패스필터(321∼32n)는 20 KHz 이상의 한 특정의 주파수에서 가파른 필터이다. 입력단자(311∼31n)를 경유하여 신호처리기(12)로부터 공급되는 DSD 신호에서, 밴드패스필터(321∼32n)를 통과한 신호는 DC 레벨검출을 위해 정류기(331∼33n)에 의해 정류된다. 검출된 DC 레벨은 마이크로컴퓨터(34)에 의해 디지털신호로 만들어 진다. 복수의 DC 레벨 디지털신호에 의거하여, 마이크로컴퓨터(34)는 스위칭설정회로(16)가 스위칭설정신호를 발생하게 한다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(34)가 DC 레벨이 높다고 판단하면, 즉 고주파수성분이 한 특정의 주파수에서 높으면, 저역통과필터(13)의 주파수특성이 혼변조왜곡이 다음에 연결된 시스템에서 발생하는 것을 방지하기 위해 컷오프주파수 fc=50 KHz를 갖는 주파수성분으로 전환된다. 여기서, 밴드패스필터(321∼32n)는 20 KHz 이상의 한 특정의 주파수 대역을 추출할 수 있다.
도 13a∼13c는 노이즈쉐이퍼에 의해 얻은 3개의 노이즈특성에 대한 저역통과필터수단에서의 다른 주파수특성 사이에서의 선택적인 스위칭의 특정예를 도시한다. 노이즈쉐이퍼의 노이즈 특성은 도 13b에서 도시된 것처럼 "a", "b", "c"이다.
우선, 고주파수성분테스트회로(17)가 도 10 또는 11에서 도시된 회로와 같고 통과대역이 50 KHz인 가파른 밴드패스필터가 사용된다고 가정하자. 노이즈 특성 "a"는 50 KHz와 같이 비교적 낮은 주파수의 노이즈레벨에서 높다. 역으로, 노이즈특성 "c"는 비교적 낮은 주파수의 노이즈레벨에서 낮다. 따라서, 노이즈특성 "a"에 대해서는, 저역통과필터(13)가 도 13a에서 도시된 바와 같이 컷오프주파수 fc=40 KHz인 주파수특성으로 설정된다. 노이즈특성 "c"에 대해서는, 저역통과필터(13)가 도 13a에서 도시된 바와 같이 컷오프주파수 fc=70 KHz인 주파수특성으로 설정된다.
다음, 고주파수성분테스트회로(17)가 도 12에서와 같은 회로이고 50 KHz와 100KHz의 두 점에서 가파른 밴드패스필터가 사용된다고 가정하자. 도 13b에서 도시된 노이즈 특성 "b"가 두 주파수 사이에서 크게 다르다. 이 경우에, 13c에서 도시한 바와 같이 감쇄특성의 차수가 5로 올려지고 가파르게 된 감쇄 기울기를 가진 주파수특성이 선택된다. 두 주파수 사이에서 낮은 노이즈 레벨을 갖는 주파수특성 "c"에 대해서, 감쇄특성의 차수가 3으로 낮추어지고 비교적 완만한 감쇄 기울기를 가진 주파수특성이 선택된다.
도 9의 신호 재생장치에서, 단지 하나의 저역통과필터(13)가 다른 컷오프주파수(fc)를 갖는 두 개의 주파수특성과 3개의 다른 차수의 감쇄특성을 갖는 3개의 주파수특성 사이에서 전환하는 데 사용된다. 대신, 신호재생장치는 다른 컷오프주파수(fc)의 주파수특성을 갖는 두 개의 저역통과필터 또는 3개의 다른 차수의 감쇄특성의 주파수특성을 갖는 세 개의 저역통과필터를 양자택일로 사용할 수 있어 서, 필요에 따라 이 저역통과필터가 전환된다.
또한, 주파수특성이 선택될 저역통과필터에 대해, 감쇄특성함수는 예컨대, 버터워스(Butterworth), 베셀(Bessel), 또는 체비세프(Chebishev)가 사용될 수 있으며 뿐만아니라 컷오프주파수(fc) 및 감쇄특성 기울기도 사용될 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 디지털신호 재생장치에 의하면, 적절한 저역통과필터 특성은 재생되는 DSD 신호의 고주파수성분에 의해 선택된다. 이것이 불충분한 블럭킹에 기인하는 다음 단계에서의 희망하지 않는 고주파수성분이 누출되는 것을 방지한다. 따라서, 증폭기 및 스피커와 같은 다음 단계에서 혼변조왜곡이 일어나지 않는다.
다음은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예로서 실시되는 디지털신호 재생장치를 설명한다. 이 실시예는 도 14에서 도시한 것처럼 증폭기(46)의 전단계에 설치되어 있고 혼변조왜곡이 발생하지 않도록 하는 방지회로로서 기능을 하는 디지털 신호처리장치이다. 결과적으로, 증폭기(46)는 본 발명에 의한 디지털신호 처리장치에 의해 자동으로 혼변조왜곡을 억제하여 아날로그 오디오신호를 증폭할 수 있다.
본 발명에 의한 디지털신호 처리장치는 오디오대역 이상의 컷오프주파수를 갖는 다른 주파수특성을 제공하는 저역통과필터(41)와, 입력단자(40)에서 나온 DSD 신호에 포함된 고주파수성분을 측정하는 고주파수성분테스트회로(42)와, DSD 신호에 대해 수행한 볼륨조작을 검출하는 볼륨조작검출기(44)와, 고주파수성분테스트회로(42)의 출력신호와 볼륨조작검출기(44)로부터의 검출신호에 의거하여 자동으로 저역통과필터(41)의 다른 주파수특성 중 하나를 선택하는 스위칭제어기(45)로 구성된다. 이 디지털 처리장치는 스위칭 제어기(45)에 의해 자동으로 선택된 저역통과필터(41)의 주파수특성에 의거하여 DSD 신호를 필터링한다.
아날로그 오디오신호, 즉 디지털신호 처리장치의 필터링된 출력은 입력신호를 볼륨조작검출기(44)에서 나온 검출신호에 의거하여 입력신호를 증폭하는 증폭기(46)에 공급된다. 증폭기(46)에 의해 증폭되는 아날로그신호는 출력단(47)에 공급된다.
도 7에서 도시된 바와 같이, 저역통과필터(41)는 컷오프주파수 fc=50 KHz인 주파수특성과 컷오프주파수 fc=100 KHz인 주파수특성을 갖고, 이 특성 사이에서 자동전환된다.
또한, 저역통과필터(41)는 도 8에서 도시한 바와 같이 오디오 대역 20 KHz이상의 컷오프주파수에서 다른 차수의 감쇄특성을 갖는 두 개 이상의 다른 주파수특성을 가질 수 있다.
상기 디지털신호 처리장치에서, 저역통과필터(41)의 특성은 또한 자동으로 전환된다. 따라서, DSD 신호에 포함된 고주파수성분은 고주파수성분 테스트회로(42)에 의해 측정된다. 고주파수성분 테스트회로(42)는 전반적으로 구성에 있어서 도 10내지 12에 도시된 것과 같다. 고주파수성분 테스트회로(42)에 의해 측정된 결과가 스위칭제어기(45)에 출력된다. 스위칭제어기(45)에는 또한 볼륨조작검출기(44)의 증폭된 출력신호에서 검출된 출력레벨과 관련된 검출결과가 제공된다. 이 정보에 의거하여, 스위칭제어기(45)는 저역통과필터(41)의 주파수특성 사이를 전환한다.
따라서, 상기 디지털신호 처리장치는 DSD 신호의 고주파수성분에 따라 자동으로 적당한 저역통과필터의 주파수특성을 선택하여, 희망하지 않는 고주파수성분이 누출되지 않게 한다. 또 이것은 자동으로 혼변조왜곡이 발생하는 것을 방지하고 증폭기(46)의 손상을 막는다.
상기 디지털신호 처리장치에서, 저역통과필터(41)의 주파수특성 사이에서의 자동전환은 고주파수성분 테스트회로(42)에 의해 측정된 결과에 따라 수행된다. 대신에, 사용자는 도 6에서와 같이 저역통과필터(41)의 주파수특성에서의 전환을 수동으로 할 수 있다. 도 14에서 도시한 디지털신호 처리장치의 실시예에서, 도 2의 광디스크 재생장치의 신호처리기(62)로부터 출력된 DSD 신호는 디지털 인터페이스(예컨대, 광케이블)를 통해 도 14에 도시된 DSD 입력단자(40)에 입력된다. 즉, 도 14의 디지털신호 처리장치는 D/A변환이 가능한 증폭기와 동일하다.
본 발명에 의해, 디지털신호 처리장치는 다음단에 연결된 장치의 구조나 재생되는 1비트 양자화 데이터로 구성된 디지털신호의 고주파수성분에 따라 자동 또는 수동으로 적당한 저역통과필터의 주파수특성을 선택한다. 결과적으로 이 디지털신호 처리장치는 자동 또는 수동으로 불충분한 블럭킹에 기인하는 희망하지 않는 고주파수성분이 누출되는 것을 방지하여 혼변조왜곡이 발생하지 않게 한다.
본 발명에 의해, 디지털신호 처리장치는 입력 1비트 디지털 신호의 고주파수성분에 따라 적당한 저역통과필터의 주파수특성을 선택하여, 혼변조왜곡이 발생하 지 않게 함으로써 증폭기의 손상을 방지한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 특정 용어를 사용하여 설명하였는데, 그러한 설명은 단지 도시적 목적을 위한 것이며, 기술적 사상이나 특허청구범위에서 벗어나지 않는 한도에서의 변경이 있을 수 있음을 알 수 있다.

Claims (20)

  1. 오디오 대역보다 높은 샘플링주파수 fs(Hz)로 샘플링된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호가 기록된 기록매체를 재생하는 재생장치에 있어서,
    상기 기록매체로부터 디지털 오디오신호를 재생하는 재생수단과,
    상기 재생수단에 의해 재생된 디지털 오디오신호에 소정의 신호처리를 행하는 신호처리수단과,
    상기 오디오 대역 이상의 컷오프 주파수와, 복수의 다른 주파수특성을 갖는 저역통과필터수단과,
    사용자의 조작에 따라 상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성 중의 어느 하나를 선택하는 선택수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 재생장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성은 다른 컷오프주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 재생장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성은 다른 감쇄특성을 갖는 것을 특징으로 하는 재생장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성은 다른 전달함수을 갖는 것을 특징으로 하는 재생장치.
  5. 오디오 대역보다 높은 샘플링주파수 fs(Hz)로 샘플링된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호가 기록된 기록매체를 재생하는 재생장치에 있어서,
    상기 기록매체로부터 상기 디지털 오디오신호를 재생하는 재생수단과,
    상기 재생수단에 의해 재생된 디지털 오디오신호에 소정의 신호처리를 행하는 신호처리수단과,
    상기 오디오 대역 이상의 컷오프 주파수와, 복수의 다른 주파수특성을 갖는 저역통과필터수단과,
    상기 신호처리수단에 의해 소정의 방식으로 처리된 디지털 오디오신호에 포함된 고주파수성분을 측정하는 고주파수성분테스트수단과,
    상기 고주파수성분테스트수단의 측정결과에 의거하여, 상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성 중의 어느 하나를 자동적으로 선택하는 선택수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 재생장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성은 다른 컷오프주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 재생장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성은 다른 감쇄특성을 갖는 것을 특징으로 하는 재생장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성이 다른 전달함수을 갖는 것을 특징으로 하는 재생장치.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 고주파수성분테스트수단은,
    상기 오디오 대역 위의 소정의 주파수 근방을 추출하는 밴드패스필터수단과,
    상기 밴드패스필터수단에 의해 추출된 신호를 정류하는 정류수단과,
    상기 정류수단에 의해 얻은 직류성분을 기준직류성분과 비교하는 비교수단과,
    상기 측정결과로서 상기 비교수단에 의한 비교결과를 출력하는 출력수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 재생장치.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 고주파수성분테스트수단은,
    상기 오디오 대역 위의 복수의 주파수 근방을 추출하는 복수의 밴드패스필터수단과,
    상기 복수의 밴드패스필터수단에 의해 추출된 복수의 신호를 정류하는 복수의 정류수단과,
    상기 복수의 정류수단에 의해 얻은 직류성분에 의거하여 소정의 연산을 행하는 연산수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 재생장치.
  11. 오디오 대역보다 높은 샘플링주파수 fs(Hz)로 샘플링된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호를 아날로그신호로 변환하는 신호처리장치에 있어서,
    오디오 대역보다 높은 샘플링주파수 fs(Hz)로 샘플링된 양자화 1비트 데이터로 구성된 상기 디지털 오디오신호를 수신하는 수신수단과,
    컷오프주파수가 상기 오디오 대역 이상이고 복수의 다른 주파수특성을 가지며 상기 수신수단에 의해 수신된 양자화 1비트 데이터로 구성된 상기 디지털 오디오신호를 필터링하는 저역통과필터수단과,
    사용자의 조작에 따라 상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성 중의 어느 하나를 선택하는 선택수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성은 다른 컷오프주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성은 다른 감쇄특성을 갖는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성이 다른 전달함수을 갖는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
  15. 오디오 대역보다 높은 샘플링주파수 fs(Hz)로 샘플링된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호를 아날로그신호로 변환하는 신호처리장치에 있어서,
    오디오 대역보다 높은 샘플링주파수 fs(Hz)로 샘플링된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호를 수신하는 수신수단과,
    컷오프주파수가 상기 오디오 대역 이상이고 복수의 다른 주파수특성을 가지며 상기 수신수단에 의해 수신된 양자화 1비트 데이터로 구성된 상기 디지털 오디오신호를 필터링하는 저역통과필터수단과,
    상기 수신수단에 의해 수신된 양자화 1비트 데이터로 구성된 디지털 오디오신호에 포함된 고주파수성분을 측정하는 고주파수성분테스트수단과,
    상기 고주파수성분테스트수단의 측정결과에 의거하여, 상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성 중의 어느 하나를 자동적으로 선택하는 선택수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성은 다른 컷오프주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성은 다른 감쇄특성을 갖는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 저역통과필터수단의 상기 복수의 다른 주파수특성이 다른 전달함수을 갖는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 고주파수성분테스트수단은,
    상기 오디오 대역 위의 소정의 주파수 근방을 추출하는 밴드패스필터수단과,
    상기 밴드패스필터수단에 의해 추출된 신호를 정류하는 정류수단과,
    상기 정류수단에 의해 얻은 직류성분을 기준직류성분과 비교하는 비교수단과,
    상기 측정결과로서 상기 비교수단에 의한 비교결과를 출력하는 출력수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 고주파수성분테스트수단은,
    상기 오디오 대역 위의 복수의 주파수 근방을 추출하는 복수의 밴드패스필터수단과,
    상기 복수의 밴드패스필터수단에 의해 추출된 복수의 신호를 정류하는 복수의 정류수단과,
    상기 복수의 정류수단에 의해 얻은 직류성분에 의거하여 소정의 연산을 행하는 연산수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
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