WO2002071619A1 - Digital-analog converter and converting method, data interpolator - Google Patents

Digital-analog converter and converting method, data interpolator Download PDF

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WO2002071619A1
WO2002071619A1 PCT/JP2001/001559 JP0101559W WO02071619A1 WO 2002071619 A1 WO2002071619 A1 WO 2002071619A1 JP 0101559 W JP0101559 W JP 0101559W WO 02071619 A1 WO02071619 A1 WO 02071619A1
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data
digital
value
oversampling
data value
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Application number
PCT/JP2001/001559
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French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Koyanagi
Original Assignee
Sakai, Yasue
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Application filed by Sakai, Yasue filed Critical Sakai, Yasue
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/02Digital function generators

Definitions

  • the present invention relates to a digital-to-analog converter (D / A converter) and method for converting discrete digital data into a continuous analog signal, and further to a data interpolation device, and in particular, to DZA conversion of audio data. It is suitable for use in applications such as: Background art
  • a digital filter is generally used to interpolate between digital data input discretely and increase the sampling frequency in a pseudo manner. After generating a staircase signal waveform by holding it with a sample hold circuit, it passes it through a low-pass filter to output a smooth analog audio signal. Normally, data interpolation by a digital filter included in the DZA converter is performed using a sampling function called a sinc function.
  • FIG. 2 is a diagram showing a relationship between discrete data and an interpolated value therebetween.
  • a smoothly changing analog audio signal is sampled at fixed time intervals, and by quantizing this, discrete audio data as sample data can be obtained.
  • the DZA converter inputs such discrete digital audio data, and outputs a continuous analog audio signal connecting the discrete digital audio data by interpolation using the sinc function.
  • the discrete data values at the equally spaced sampling points t 1, t 2, t 3, and t 4 are represented by Y (tl), Y (t 2), Y (t 3), and Y (t 4
  • Y (tl) the discrete data values at the equally spaced sampling points t 1, t 2, t 3, and t 4
  • Y (tl) the discrete data values at the equally spaced sampling points t 1, t 2, t 3, and t 4
  • Y (tl) the discrete data values at the equally spaced sampling points t 1, t 2, t 3, and t 4
  • the value of the sampling function at the interpolation position t 0 for each given piece of scattered data may be obtained, and the convolution operation may be performed using this. Specifically, for each of the sample points tl to t 4, the peak height at the center position of the sampling function is matched, and the value of the sampling function at each interpolation position t 0 at this time (indicated by the X mark) ) And add them all.
  • the interpolation position t0 moves with the lapse of time, but since the level corresponding to each sample position also changes with the lapse of time, the interpolation value y (t0) also changes continuously, and Can be obtained as a continuous analog signal.
  • the sinc function described above is a function that converges to 0 at ⁇ ⁇ , it is necessary to calculate and add the value of the sinc function for all discrete data in order to obtain an accurate interpolation value.
  • digital filter processing was performed by limiting the range of discrete data to be considered due to the processing capacity and circuit scale. For this reason, the obtained interpolated value includes a truncation error, and there is a problem that an accurate interpolated value cannot be obtained.
  • the phase characteristic deteriorates due to passing through the mouth-pass filter, and the digital filter to which the sinc function is applied is used. A truncation error occurred. As a result, there is a problem that the output waveforms corresponding to these are distorted, and the quality of the output voice is degraded.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain an output waveform with little distortion and improve the quality of output sound. Disclosure of the invention
  • the digital-to-analog converter of the present invention converts digital data of a basic waveform corresponding to the value of n discrete data to be input into an oversampling and one or more moving average calculations or convolution calculations. After obtaining a digital interpolation value for the discrete data by combining the digital data, the digital data values including the interpolation value are converted into analog quantities.
  • digital data of a basic waveform corresponding to the values of n discrete data to be input are combined by oversampling and moving average calculation or convolution calculation, and the combined digital data value After performing a moving average operation or a convolution operation on the digital data to obtain a digital interpolation value for the discrete data, each digital data value including the interpolation value is converted into an analog amount.
  • a synthesizing unit for synthesizing digital data of a basic waveform corresponding to the values of n discrete data to be inputted by a moving average operation or a convolution operation, For each day, each input data value is sampled at twice the frequency of the previous stage, and each obtained data value is shifted by a predetermined phase to each obtained data value.
  • Oversampling means for performing processing of adding and outputting to the next stage over several stages, and an arithmetic means for performing a moving average operation or a convolution operation on each data value obtained by the oversampling means.
  • DZA conversion means for converting each data value obtained by the calculation means into an analog quantity.
  • digital synthesis is performed by shifting digital data of a basic waveform corresponding to the value of n discrete data inputted according to a reference frequency clock while shifting the digital data by the reference frequency clock. And synthesizing the digital data generated by the synthesizing means, sampling each input data value with a frequency clock that is twice as high as that of the previous stage, and obtaining each obtained data value and it.
  • Oversampling means that performs processing of adding each data value shifted by half a clock and outputting the result to the next stage over several stages, and processing of each data value obtained by the oversampling unit.
  • the moving average is calculated by adding each data value by shifting it by one clock under the frequency clock of the last stage of the oversampling means.
  • the synthesizing means includes, for example, n delay means for sequentially delaying discrete data sequentially input according to the reference frequency clock by the reference frequency clock, and output signals from the n delay means, respectively.
  • Multiplying means for multiplying each of the data values by a gain value corresponding to the basic digital waveform, adding the respective multiplication results, and outputting the result to the oversampling means.
  • the oversampling unit samples, for example, each data value of the digital data generated by the synthesizing unit with a clock having a frequency twice as high as the reference frequency, and obtains each obtained data.
  • a first arithmetic means for adding the value and each data value shifted by half a clock, respectively, and for each data value obtained by the first arithmetic means, four times the reference frequency.
  • Second arithmetic means for performing sampling with a clock having a frequency and adding each data value obtained and a data value obtained by shifting the data value by a half clock; and each data value obtained by the second arithmetic means.
  • a third operation in which the value is sampled with a clock having a frequency eight times the reference frequency described above, and the obtained data value and a data value obtained by shifting the data value by a half clock are added. And a stage.
  • the arithmetic means includes, for example, a plurality of delay means for sequentially delaying the digital data obtained by the oversampling means by the frequency clock of the last stage of the oversampling means, and the plurality of delay means. Adding means for adding and outputting the outputs from the means.
  • the digital-to-analog conversion method of the present invention provides oversampling and one or more moving average calculations or convolutions of digital data of a basic waveform corresponding to the values of n pieces of input scattered data.
  • a combining step of combining digital data of a basic waveform according to the values of n discrete data to be inputted by a moving average operation or a convolution operation, and the combined digital data value By performing an oversampling operation involving a moving average operation or a convolution operation on the data, and further performing a moving average operation or a convolution operation on the data values obtained by the oversampling operation.
  • the data interpolation device of the present invention combines digital data of a basic waveform corresponding to the values of n discrete data to be inputted by oversampling and one or more moving average calculations or convolution calculations. Thus, a digital interpolation value for the discrete data is obtained.
  • digital data of a basic waveform corresponding to the values of n discrete data to be input are combined by a moving average operation or a convolution operation, and the combined digital data value is calculated. Oversampling is performed, and a moving average calculation or a convolution calculation is further performed on the obtained data value to obtain a digital interpolation value for the discrete data.
  • the result of the A conversion is a smooth analog signal.
  • the function generated from the basic digital waveform is a finite-order sampling function, the number of discrete data required to obtain one interpolated value can be reduced, and furthermore, the processing Even when the number of discrete data to be targeted is reduced, a truncation error can be prevented. Therefore, distortion of the output waveform can be minimized.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the sine function.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the interpolation operation.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the D / A converter according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a digital waveform generator in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a basic digital waveform used in the present embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an operation example of the compensation operation unit of the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a function generated from the basic digital waveform of FIG. 5 by the composition operation of FIG.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the digital waveform generator in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining another operation example of the compensation operation unit of the present embodiment.
  • FIG. 10 shows the digital base of FIG. 5 obtained by the compensation operation of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a function generated from the present waveform.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating another configuration example of the data interpolation device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the DZA converter of the present embodiment does not generate an analog signal through a sample-and-hold circuit and a low-pass filter after performing oversampling using a digital filter, but according to input discrete data.
  • the digital data of the basic waveform corresponding to the sampling function are synthesized, and the obtained data is oversampled and a moving average operation or a convolution operation (hereinafter, referred to as a “composition operation”).
  • the characteristic is that each interpolation value is digitally obtained by executing the above, and then an analog signal corresponding to this is generated.
  • FIGS. 3 and 4 are diagrams illustrating the configuration of the D / A converter according to the present embodiment
  • FIGS. 5 to 7 are diagrams illustrating the principle of the D / A conversion according to the present embodiment.
  • the principle of the DZA conversion will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a basic digital waveform used in the present embodiment.
  • the basic digital waveform shown in Fig. 5 is the basis of the sampling function used when performing data interpolation by oversampling. This basic digital waveform was created by changing the data value to –1, 1, 8, 8, 8, 1, 11 every clock (CK) of the reference frequency.
  • each data value obtained by the first oversampling is sampled with a clock (4 C ⁇ ) of twice the frequency, and each obtained sample value and 4 C ⁇ are sampled.
  • a clock (4 C ⁇ ) of twice the frequency
  • each obtained sample value and 4 C ⁇ are sampled.
  • each data value obtained by the second oversampling is further sampled with a clock having a frequency twice as high (8 C ⁇ ), and the obtained sample value and the half clock of 8 CK are obtained. (Semi-phase) By adding each sample value shifted by half, another double sampling with a two-stage compilation operation is performed once more.
  • each data value obtained by the third compensation operation is the same as the third one.
  • An 8-stage compilation operation is performed by shifting each sample value by one clock at a frequency clock (8C ⁇ ).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a result of performing the above-described oversampling and the computation calculation on the basic digital waveform of FIG. Among them, Fig. 6 (A) shows the result of the first oversampling and the compensation operation.
  • the first row of the number sequence is twice as large as the data value of the basic digital waveform shown in FIG. Are shown, and the numerical sequence in the second row indicates the result of shifting each sample value in the first row by a half phase.
  • the third row of numbers shows the result of adding each sample value of the first row and each sample value of the second row between the corresponding columns.
  • FIG. 6 (B) shows the result of performing the second sampling and the compensation operation for the second time.
  • the sequence in the first row is different from the data set shown in the third row in FIG. 6 (A) obtained by the first oversampling and the compensation operation. Shows the result of sampling twice, and the second row shows the result of shifting each sample value in the first row by half a phase.
  • the third row of the sequence shows the result of adding each sample value of the first row and each sample value of the second row between the corresponding columns.
  • FIG. 6 (C) shows the result of performing the third sampling and the compilation operation for the third time.
  • the sequence in the first row is 2 times the data value shown in the third row in FIG. 6 (B) obtained by the second oversampling and the composition operation.
  • the result of double over-sampling is shown, and the sequence in the second row is the result of shifting each sample value in the first row by half a phase.
  • the third row of the sequence shows the result of adding each sample value of the first row and each sample value of the second row between the corresponding columns.
  • a series of numbers is shown in a two-stage configuration.
  • FIG. 6 (D) shows the result of performing an eight-stage compensation operation.
  • the first row of the sequence is the data value itself shown in the third row of FIG. 6 (C) obtained by the third oversampling and the composition operation.
  • the columns in rows 2 through 8 show the result of sequentially shifting each sample value in the first row by one clock. I have.
  • the ninth row of the number sequence indicates the result of adding the sample values of the first to eighth rows between the corresponding columns.
  • a series of numerical sequences are shown in a two-stage configuration.
  • a signal of a waveform function as shown in FIG. 7 is obtained.
  • the function shown in Fig. 7 is once differentiable over the whole area, has a finite value other than 0 when the sample position t along the horizontal axis is between 1 and 65, and Is a function whose value is all .0 in the area of.
  • FIG. 3 is a diagram showing the overall configuration of the D / A converter according to the present embodiment.
  • the D / A converter shown in FIG. 3 includes a digital waveform generator 10, a component operation unit 20, and a DZA converter 30.
  • the digital waveform generating section 10 corresponds to the synthesizing means of the present invention
  • the composition calculating section 20 corresponds to the oversampling means and the calculating means of the present invention
  • the DZA converting section 30 corresponds to the present invention.
  • DZA conversion means corresponds to DZA conversion means.
  • the configuration of the digital waveform generator 10 will be described later with reference to FIG.
  • the compilation operation unit 20 executes the oversampling and the composition operation as described with reference to FIG. 6 above, and executes the discrete data input to the digital waveform generation unit 10. It generates digital data values at each sample point to interpolate between them.
  • the DZA conversion unit 30 converts each digital data obtained by the —D / A conversion of data values (interpolation by over sampling as in
  • the D-type flip-flop (hereinafter, abbreviated as DFF) 1a is a digital flip-flop that amplifies the digital data output from the digital waveform generation unit 10 by a frequency twice as high. Hold according to the clock (4CK).
  • the D ⁇ FF1b connected in parallel to the D ⁇ FF1a also holds the digital data output from the digital waveform generator 10 according to a clock (4CK) having a double frequency. However, here, data is retained at the cycle inverted by 4CK above.
  • the adder 2 adds the digital data values held in the above two D'FFla and lb.
  • the D ⁇ FF 1 a, 1 b and the adder 2 constitute the first arithmetic means of the present invention, and the digital data output from the digital waveform generator 10 is doubled.
  • a two-stage composition operation is performed, in which one sampling is performed and each sample value obtained by this is added to each sample value shifted by half a phase (see Fig. 6 (A)). .
  • the two DFFs 3a and 3b connected in parallel at the subsequent stage of the adder 2 convert the digital data output from the adder 2 into a half-phase with each other according to a clock having a double frequency (8 CK). Hold at a shifted cycle.
  • the adder 4 adds the digital data values held in the above two D ⁇ FF 3a and 3b.
  • the D ⁇ FFs 3a and 3b and the adder 4 constitute the second arithmetic means of the present invention.
  • the digital arithmetic unit obtained by the first-stage compensation operation further includes A double-stage oversampling and a two-stage compensation operation of adding each sample value obtained by this and each sample value shifted by half a phase are executed (Fig. 6). (B ))).
  • the two DFFs 5a and 5b connected in parallel at the subsequent stage of the adder 4 convert the digital data output from the adder 4 according to the clock (16 CK) of a double frequency. They are held at a period shifted by half a phase from each other.
  • the adder 6 adds the digital data values held in the two D ⁇ FFs 5a and 5b.
  • the D. FFs 5a and 5b and the adder 6 constitute the third arithmetic means of the present invention, and the digital data obtained by the second-stage compensation operation is further reduced by two. Double oversampling and a two-stage compensation operation of adding each sample value obtained by the oversampling and each sample value shifted by half a phase are performed (Fig. 6 (C ))).
  • the digital data output from the digital waveform generator 10 is multiplied by eight times. Oversampling has been performed.
  • the above-described configuration in the compensation operation unit 20 corresponds to the oversampling unit of the present invention, and the remaining configuration described below corresponds to the arithmetic unit of the present invention.
  • the eight DFFs 7a to 7h cascaded after the adder 6 convert the digital data output from the adder 6 one clock at a time according to a 16-times frequency clock (16 CK). Hold sequentially with delay.
  • These eight 0 ′ 7 & to 711 correspond to a plurality of delay means of the present invention. Further, the remaining configuration described below corresponds to the adding means of the present invention.
  • the adder 8a and the 12 multiplier 9a add the digital data values held in the D * FFs 7g and 7h to each other and multiply them by 1Z2.
  • the adder 8b and the 1/2 multiplier 9b output the digital data held in the DFFs 7e and 7f. Add the evening value to each other and multiply by 1 to 2 times.
  • the adder 8 c and the ⁇ ⁇ multiplier 9 c add the digital data values held in the D ⁇ FFs 7 c and 7 d to each other and 1 times the digital data values.
  • the adder 8d and the 12 multiplier 9d add the digital data values held in the DFFs 7a and 7b to each other and multiply them by 1/2.
  • the adder 8 e and the 2 multiplier 9 e add the digital data values output from the two 1 ⁇ 2 multipliers 9 a and 9 b to each other and multiply by 12 to obtain an adder 8 f and
  • the 12 multiplier 9f adds the digital data values output from the two 1/2 multipliers 9c and 9d to each other and multiplies them by 172.
  • the adder 8 g adds the digital data values output from the two 2 multipliers 9 e and 9 f to each other, and supplies the result to the DZA converter 30.
  • three D ⁇ FF 11 a to 11 c sequentially hold digital discrete data to be subjected to D / A conversion while delaying one digital clock at a time in accordance with a reference frequency clock (CK).
  • CK reference frequency clock
  • the 1 ⁇ multiplier 1 2 a multiplies the data value held in D.FF 11 a by _ 1 and the 1 ⁇ multiplier 13 a is held in D ⁇ FF 11 a. Multiply the data value (In this case, the data values remain the same).
  • the result of multiplication by these multipliers 12a and 13a is switched by switch 14a at a duty ratio of 1/2 according to the reference frequency clock (CK), and is selected by adder 16 Is output.
  • the adder 16 receives not only the multiplication result of the 1 ⁇ multiplier 1 2 a or the 1 ⁇ multiplier 13 a but also the multiplication result of the 8 ⁇ multiplier 15. Is added and output.
  • the octuple multiplier 15 multiplies the data value held in DF11b by eight.
  • — 1-time multiplier 1 2 b multiplies the data value held in D ′ FF 11 c by _ 1
  • 1-time multiplier 13 b multiplies the data value held in D ⁇ FF 11 c by Multiply the value overnight (in this case, the data value remains the same).
  • the result of the multiplication by these multipliers 12 b and 13 b is switched by switch 14 b at a duty ratio of 1/2 according to the clock (CK) of the reference frequency, and is selectively output to D • FF 17 a. Is output.
  • the D ⁇ FF 17a outputs the result of the multiplication by the one-time multiplier 12a or the one-time multiplier 13a selectively output by the switch 14b to a double-frequency clock ( 2 CK). Further, D ′ FF 17 b holds the addition result output from the adder 16 in accordance with a double frequency clock (2CK).
  • the adder 18 and the D. FF 19 add the data values output from the two D 'FFs 17a and 17b to each other and hold the data values according to a clock having a double frequency (2CK). Then, the signal is output to the next stage of the computation unit 20 shown in FIG.
  • the basic digital waveform shown in FIG. 5 is amplitude-modulated according to the size of each discrete data, Furthermore, the result of performing a three-stage composition operation on these data values is obtained.
  • a compositing operation is performed using three discrete data.
  • FIG. 8 is a diagram showing an operation example of the digital waveform generator 10.
  • FIG. 8 (A) is a diagram showing an example of discrete data input to the digital waveform generator 10.
  • the horizontal axis indicates time, and the vertical axis (a to f) indicates the size of the discrete data. Is shown.
  • FIG. 8 (B) is a diagram showing how the basic digital waveform shown in FIG. 5 is amplitude-modulated according to the size (a to f) of the scattered data, and is subjected to a composition operation. That is, data values arranged in the vertical direction are added and output.
  • the original discrete data is increased by 16 times.
  • Each interpolated interpolated value is obtained.
  • the DZA conversion unit 30 simply performs D / A conversion on the digital data including the respective interpolated values obtained in this manner, and performs smoothing such as oversampling based on the standardization function of FIG. It is possible to output various analog signal waveforms continuously.
  • digital data of a basic waveform corresponding to a sampling function are synthesized by a composition operation according to the input discrete data, and obtained.
  • a continuous interpolated value can be obtained simply by performing an oversampling and a composition operation on the data value, eliminating the need for a sample-and-hold circuit and a single-pass filter as in the past.
  • the deterioration of the phase characteristics due to the filter can be suppressed.
  • the function generated from the basic digital waveform of the present embodiment is a finite It is a finite sampling function that converges to 0 at the sampling position, and is a function that can be differentiated once, so that the number of discrete data to be considered to find one interpolation value can be finite, The processing amount can be reduced. Moreover, since no truncation error occurs, an output waveform with little distortion can be obtained. As a result, the quality of the output analog audio signal can be significantly improved.
  • the processing amount is smaller than in the conventional case where analog processing is performed. It has the advantage that it requires much less and is also suitable for mass production by IC.
  • FIG. 9 shows an example in which oversampling of 4 times is performed for the sake of drawing. However, oversampling of a larger magnification (for example, 8 times, 16 times,...) Is performed. Is also good.
  • the series of numerical values shown in the leftmost column are four times the number of original discrete data (11, 1, 8, 8, 1, 1, 11) / 8. This is the value after the pulling.
  • the numerical sequence of four columns from left to right is the numerical sequence shown in the leftmost column shifted down one by one.
  • the column direction in Fig. 9 shows the time axis. Shifting the numerical sequence downward corresponds to gradually delaying the numerical sequence shown in the leftmost column.
  • the second numerical sequence from the left indicates that the numerical sequence shown in the leftmost column is shifted by 1/4 phase of the 4 ⁇ frequency clock 4 CLK.
  • the third numerical column from the left is shown in the second column from the left.
  • the numerical sequence that is shifted by 1/4 phase of CLK 4 from the numerical sequence that is quadrupled, and the numerical sequence that is the fourth column from the left is the numerical sequence that is shown in the third column from the left is the quadruple frequency clock 4. This shows that the numerical sequence is further shifted by one to four phases of CLK.
  • the fifth numerical column from the left is a value obtained by adding each of the first to fourth numerical columns by the corresponding row and dividing by four. By the processing in the fifth column from the left, a four-fold oversampling involving a four-phase com- plication operation is performed digitally.
  • the four numeric columns are the numeric columns shown in the fifth column shifted down one by one. It is.
  • the ninth column from the left is the value obtained by adding each of the fifth to eighth columns in the corresponding row and dividing by 4. By processing up to the ninth column from the left, four times oversampling with four-phase compensation operation is performed digitally twice.
  • the 10th numerical sequence from the left is the numerical sequence shown in the ninth column shifted down by one. Also, the numeric column in the 11th column (the rightmost column) from the left is the value obtained by adding the numeric column in the ninth column and the numeric column in the 10th column by the corresponding rows and dividing by 2. It is. This rightmost numerical sequence is the target interpolation value.
  • Fig. 10 is a graph of the finally obtained numerical sequence shown in the rightmost column of Fig. 9.
  • the function having a waveform as shown in Fig. 10 is differentiable once in the entire region, and returns a finite value other than 0 when the sample position t along the horizontal axis is between 1 and 33. It is a finite function whose value is 0 in all other regions.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example for realizing the data interpolation processing shown in FIG.
  • the data interpolation device shown in FIG. 11 includes a normalized data storage unit 21, a phase shift unit 22, a plurality of digital multipliers 23 a to 23 d, and a plurality of digital adders 24. a to 24 c and a PLL circuit 25.
  • the normalized data storage unit 21 stores a normalized data sequence (the digital basic waveform is oversampled by a factor of 4 as shown in the rightmost column of FIG. 9 and normalized by a compiling operation). Data sequence) is stored in a manner shifted to four phases. When performing an oversampling such as 8 times or 16 times the digital basic waveform shown in Fig. 5, the normalized data storage unit 21 stores the digital basic waveform at 8 times or 16 times. Over one sun A data string that has been printed and normalized by the compilation operation is stored.
  • the four-phase normalized data stored in the normalized data storage unit 21 is read out according to clocks CLK and 8 CLK supplied from the PLL circuit 25, and each of the four digital multipliers 23a to 23 It is supplied to one input terminal of d.
  • phase shift unit 22 performs a phase shift process of shifting the phase of the input discrete data to four phases.
  • the four-phase discrete data generated by the phase shift unit 22 is output according to the clock signals 1 ⁇ and 8 CLK supplied from the PLL circuit 25, and each of the four digital multipliers 23a to 23 3d is supplied to the other input terminal.
  • the four digital multipliers 23a to 23d store the four-phase normalized data output from the normalized data storage unit 21 and the four-phase normalized data output from the phase shift unit 22. Multiply by discrete data.
  • the three digital adders 24a to 24c connected at the subsequent stage add and output all the multiplication results of the four digital multipliers 23a to 23d.
  • the rightmost column of normalized data obtained by the composition operation shown in FIG. 9 is stored in advance in the normalized data storage unit 21 such as a ROM. . Then, the normalized data is modulated into an amplitude corresponding to the value of the input discrete data, and the obtained data is synthesized and output by a four-phase composition operation.
  • the digital fundamental waveform shown in Fig. 5 is multiplied by the amplitude value of the input discrete data, and the resulting data value is subjected to a interpolation operation as shown in Fig. 9 during interpolation.
  • a interpolation operation as shown in Fig. 9 during interpolation.
  • the configuration as shown in Fig. 11 when performing the interpolation, It has the advantage that the interpolation itself does not need to be performed and the interpolation process can be sped up.
  • each of the interpolated values obtained by the digital waveform generator 10 and the component calculator 20 is finally D / A converted by the DZA converter 30.
  • the obtained interpolated values may be used for other digital processing without DZA conversion. That is, the configuration excluding the DZA converter 30 in FIG. 3 can be used as a data interpolation device.
  • the digital basic waveform is set to -1, 1, 8, 8, 1, -1.
  • the digital basic waveform is not limited to this example.
  • any waveform can be used as long as the obtained interpolation function can be differentiated once in the entire region and is a finite-level function that converges to 0 at a finite sample position.
  • the weights on both sides are 1 or 0 instead of 1 It is good.
  • the weight in the middle part may be set to a value other than 8. In any case, good curve interpolation can be realized.
  • the D / A converter and the data interpolation device according to the present embodiment described above can be configured by hardware as described above, or can be realized by DSP software and the like. Is possible.
  • the device of the present embodiment is actually configured by a computer CPU or MPU, RAM, ROM, etc., and can be implemented by operating a program stored in RAM or ROM. .
  • the present invention can be realized by recording a program for causing a computer to perform the functions of the above-described embodiment on a recording medium such as a CD-R ⁇ M and reading the program in the evening.
  • a recording medium such as a CD-R ⁇ M
  • downloading the above program to a computer via a network such as the Internet.
  • the functions of the above-described embodiments are realized by the computer executing the supplied program, but also the OS (operating system) or another application running on the computer.
  • the present invention reduces the distortion of the output waveform by suppressing the degradation of the phase characteristic due to the one-pass filter and suppressing the truncation error at the time of interpolation. This is useful for minimizing the output and significantly improving the quality of the output analog audio signal.

Abstract

A digital-analog converter comprising a digital waveform generating section (10) for combining items of digital data of a basic waveform generated depending on the value of input discrete data by convolution, a section (20) for performing oversampling and convolution of the output from the digital waveform generating section (10), and a section (30) for performing D/A conversion of the output from the convolution section (20). A basic digital waveform is subjected to amplitude modulation depending the discrete data and combined by convolution and then continuous interpolation values are obtained simply through oversampling and convolution. Conventional low-pass filter can be eliminated and deterioration of phase characteristics due to a filter is suppressed.

Description

明 細 書 デジ夕ルーアナログ変換器および方法、 データ補間装置 技術分野  Description Digital conversion analog converter and method, data interpolation device
本発明は、 離散的なデジタルデータを連続的なアナログ信号に変換す るデジタル一アナログ変換器 (D / A変換器) および方法、 さらにはデ —夕補間装置に関し、 特に、 音声データの D Z A変換等に用いて好適な ものである。 背景技術  The present invention relates to a digital-to-analog converter (D / A converter) and method for converting discrete digital data into a continuous analog signal, and further to a data interpolation device, and in particular, to DZA conversion of audio data. It is suitable for use in applications such as: Background art
最近のデジタルオーディオ装置、 例えば C D (コンパク トディスク) プレーヤや D V D (デジタルビデオディスク) プレーヤ等においては、 離散的なデジタルの音声データから連続的なアナログの音声信号を得る ために、 オーバーサンプリ ング技術を適用した D Z A変換器が用いられ ている。  In recent digital audio devices, such as CD (compact disk) players and DVD (digital video disk) players, oversampling technology is used to obtain continuous analog audio signals from discrete digital audio data. A DZA converter to which is applied is used.
このような Dノ A変換器では、 離散的に入力されるデジタルデータの 間を補間して擬似的にサンプリ ング周波数を上げるために、 一般にはデ ジタルフィルタが用いられており、 各補間値をサンプルホ一ルド回路に よって保持して階段状の信号波形を生成した後に、 それをローパスフィ ルタに通すことによって滑らかなアナログの音声信号を出力している。 通常、 D Z A変換器に含まれるデジタルフィルタによるデータ補間は 、 s i n c関数と称される標本化関数を用いて行われる。 図 1は、 s i n c関数の説明図である。 s i n c関数は、 ディ ラックのデルタ関数を 逆フーリエ変換したときに現れるものであり、 標本化周波数を f とした ときに s i n ( π f t ) / ( 7t f t ) で定義される。 この s i n c関数 は、 t = 0の標本点のみで値が 1 になり、 他の全ての標本点では値が 0 となる。 In such a D / A converter, a digital filter is generally used to interpolate between digital data input discretely and increase the sampling frequency in a pseudo manner. After generating a staircase signal waveform by holding it with a sample hold circuit, it passes it through a low-pass filter to output a smooth analog audio signal. Normally, data interpolation by a digital filter included in the DZA converter is performed using a sampling function called a sinc function. FIG. 1 is an explanatory diagram of the sinc function. The sinc function appears when the Dirac delta function is inverse-Fourier-transformed, and is defined as sin (πft) / (7tft), where f is the sampling frequency. This sinc function Has a value of 1 only at the sample point at t = 0, and a value of 0 at all other sample points.
図 2は、 離散データとその間の補間値との関係を示す図である。 例え ば、 滑らかに変化するアナログの音声信号を一定の時間間隔で標本化し 、 これを量子化することにより標本データとしての離散的な音声データ が得られる。 DZA変換器は、 このような離散的なデジタルの音声デ一 タを入力して、 その間を上記 s i n c関数を用いた補間処理によってつ ないだ連続的なアナログの音声信号を出力する。  FIG. 2 is a diagram showing a relationship between discrete data and an interpolated value therebetween. For example, a smoothly changing analog audio signal is sampled at fixed time intervals, and by quantizing this, discrete audio data as sample data can be obtained. The DZA converter inputs such discrete digital audio data, and outputs a continuous analog audio signal connecting the discrete digital audio data by interpolation using the sinc function.
図 2 において、 等間隔の標本点 t 1, t 2 , t 3 , t 4のそれぞれに おける離散データの値を Y ( t l ) , Y ( t 2 ) , Y ( t 3 ) , Y ( t 4 ) とし、 例えば標本点 t 2 と t 3の間の所定位置 t 0 ( t 2から距離 a ) に対応した補間値 yを求める場合を考える。  In FIG. 2, the discrete data values at the equally spaced sampling points t 1, t 2, t 3, and t 4 are represented by Y (tl), Y (t 2), Y (t 3), and Y (t 4 For example, consider a case where an interpolated value y corresponding to a predetermined position t 0 (a distance a from t 2) between sample points t 2 and t 3 is obtained.
一般に、 補間値 yを標本化関数を用いて求めるには、 与えられた各離 散データのそれぞれについて補間位置 t 0 における標本化関数の値を求 め、 これを用いて畳み込み演算を行えばよい。 具体的には、 t l〜 t 4 の各標本点毎に、 標本化関数の中心位置におけるピーク高さを一致させ 、 このときのそれぞれの補間位置 t 0 における標本化関数の値 (X印で 示す) を求めて、 それらを全て加算する。  In general, in order to obtain the interpolated value y using a sampling function, the value of the sampling function at the interpolation position t 0 for each given piece of scattered data may be obtained, and the convolution operation may be performed using this. . Specifically, for each of the sample points tl to t 4, the peak height at the center position of the sampling function is matched, and the value of the sampling function at each interpolation position t 0 at this time (indicated by the X mark) ) And add them all.
なお、 時間経過とともに補間位置 t 0が移動するが、 各標本位置に対 応するそれぞれのレベルも経過時間と共に変化するため、 補間値 y ( t 0 ) も連続的に変化し、 各離散データ間を滑らかにつなぐ連続したアナ ログの信号を得ることができる。  Note that the interpolation position t0 moves with the lapse of time, but since the level corresponding to each sample position also changes with the lapse of time, the interpolation value y (t0) also changes continuously, and Can be obtained as a continuous analog signal.
しかしながら、 上記オーバーサンプリ ング技術を用いた従来の A 変換器では、 補間により得た階段状の信号波形をローパスフィルタに通 して滑らかなアナログ信号を生成しているため、 出力されるアナログ信 号にローパスフィルタによる位相特性の劣化が生じるという問題があつ た。 However, in the conventional A-converter using the above-mentioned oversampling technique, a step-like signal waveform obtained by interpolation is passed through a low-pass filter to generate a smooth analog signal. The problem is that the phase characteristic is deteriorated by the low-pass filter. Was.
また、 上述した s i n c関数は、 ±∞で 0に収束する関数であるため 、 正確な補間値を求めよう とすると、 全ての離散データについて s i n c 関数の値を求めて加算する必要がある。 ところが実際には、 処理能力 や回路規模等の都合から、 考慮する離散データの範囲を限定してデジ夕 ルフィルタの処理が行われていた。 そのため、 得られる補間値には打ち 切り誤差が含まれ、 正確な補間値が得られないという問題があった。  In addition, since the sinc function described above is a function that converges to 0 at ± ∞, it is necessary to calculate and add the value of the sinc function for all discrete data in order to obtain an accurate interpolation value. However, in practice, digital filter processing was performed by limiting the range of discrete data to be considered due to the processing capacity and circuit scale. For this reason, the obtained interpolated value includes a truncation error, and there is a problem that an accurate interpolated value cannot be obtained.
このように、 オーバ一サンプリ ング技術を適用した従来の D Z A変換 器では、 口一パスフィルタを通すために位相特性の劣化が生じるととも に、 s i n c関数を適用したデジタルフィルタを用いているために打ち 切り誤差が生じていた。 そのため、 これらに対応した出力波形に歪みが 生じ、 出力音声の品質が劣化するという問題があった。  As described above, in the conventional DZA converter to which the over-sampling technique is applied, the phase characteristic deteriorates due to passing through the mouth-pass filter, and the digital filter to which the sinc function is applied is used. A truncation error occurred. As a result, there is a problem that the output waveforms corresponding to these are distorted, and the quality of the output voice is degraded.
本発明は、 このような問題を解決するために成されたものであり、 歪 みの少ない出力波形を得て、 出力音声の品質を向上させることができる ようにすることを目的としている。 発明の開示  The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain an output waveform with little distortion and improve the quality of output sound. Disclosure of the invention
本発明のデジタル一アナログ変換器は、 入力される n個の離散データ の値に応じた基本波形のデジタルデータどう しを、 ォ一バ一サンプリ ン グおよび 1回以上の移動平均演算または畳み込み演算により合成するこ とによって、 上記離散データに対するデジタルの補間値を求めた後、 当 該補間値を含む各デジタルデータ値をアナログ量に変換するようにした ものである。  The digital-to-analog converter of the present invention converts digital data of a basic waveform corresponding to the value of n discrete data to be input into an oversampling and one or more moving average calculations or convolution calculations. After obtaining a digital interpolation value for the discrete data by combining the digital data, the digital data values including the interpolation value are converted into analog quantities.
本発明の他の態様では、 入力される n個の離散データの値に応じた基 本波形のデジタルデータどう しをオーバーサンプリ ングおよび移動平均 演算または畳み込み演算により合成し、 当該合成したデジタルデータ値 に対して更に移動平均演算または畳み込み演算を行う ことによって上記 離散データに対するデジタルの補間値を求めた後、 当該補間値を含む各 デジタルデータ値をアナログ量に変換するようにしている。 In another aspect of the present invention, digital data of a basic waveform corresponding to the values of n discrete data to be input are combined by oversampling and moving average calculation or convolution calculation, and the combined digital data value After performing a moving average operation or a convolution operation on the digital data to obtain a digital interpolation value for the discrete data, each digital data value including the interpolation value is converted into an analog amount.
本発明のその他の態様では、 入力される n個の離散データの値に応じ た基本波形のデジタルデータどう しを移動平均演算または畳み込み演算 により合成する合成手段と、 上記合成手段により生成されたデジタルデ 一夕に対して、 入力される各データ値を前段と比べて 2倍の周波数でサ ンプリ ングし、 得られた各データ値とそれを所定位相分ずらした各デ一 夕値とを夫々加算して次段に出力するという処理を数段に渡って行うォ 一バーサンプリ ング手段と、 上記オーバーサンプリング手段により得ら れた各データ値に対して移動平均演算または畳み込み演算を行う演算手 段と、 上記演算手段により求められた各データ値をアナログ量に変換す る D Z A変換手段とを備えている。  According to another aspect of the present invention, there is provided a synthesizing unit for synthesizing digital data of a basic waveform corresponding to the values of n discrete data to be inputted by a moving average operation or a convolution operation, For each day, each input data value is sampled at twice the frequency of the previous stage, and each obtained data value is shifted by a predetermined phase to each obtained data value. Oversampling means for performing processing of adding and outputting to the next stage over several stages, and an arithmetic means for performing a moving average operation or a convolution operation on each data value obtained by the oversampling means. And DZA conversion means for converting each data value obtained by the calculation means into an analog quantity.
本発明のその他の態様では、 基準周波数クロックに従って入力される n個の離散データの値に応じた基本波形のデジタルデータどう しを上記 基準周波数クロック分ずつずらして加算することによりデ一夕合成を行 う合成手段と、 上記合成手段により生成されたデジタルデータに対して 、 入力される各データ値を前段と比べて 2倍の周波数クロックでサンプ リ ングし、 得られた各データ値とそれを半クロック分ずらした各データ 値とを夫々加算して次段に出力するという処理を数段に渡って行うォー バーサンプリング手段と、 上記オーバーサンプリ ング手段により得られ た各データ値に対して、 上記オーバーサンプリ ング手段の最終段の周波 数クロックの下で各データ値を 1 クロックずつずらして加算することに より移動平均演算または畳み込み演算処理を行う演算手段と、 上記演算 手段により求められた各データ値をアナログ量に変換する D Z A変換手 段とを備えている。 ここで、 上記合成手段は、 例えば、 上記基準周波数クロックに従って 順次入力される離散データを上記基準周波数クロック分ずつ順次遅延さ せる n個の遅延手段と、 上記 n個の遅延手段から出力されるそれぞれの デ一タ値に対して、 基本デジタル波形に対応した各利得値を夫々乗算す るとともに、 それぞれの乗算結果を加算して上記オーバーサンプリ ング 手段に出力する乗加算手段とを備える。 In another embodiment of the present invention, digital synthesis is performed by shifting digital data of a basic waveform corresponding to the value of n discrete data inputted according to a reference frequency clock while shifting the digital data by the reference frequency clock. And synthesizing the digital data generated by the synthesizing means, sampling each input data value with a frequency clock that is twice as high as that of the previous stage, and obtaining each obtained data value and it. Oversampling means that performs processing of adding each data value shifted by half a clock and outputting the result to the next stage over several stages, and processing of each data value obtained by the oversampling unit. The moving average is calculated by adding each data value by shifting it by one clock under the frequency clock of the last stage of the oversampling means. Other includes calculating means for performing a convolution calculation process, a DZA conversion means to convert the analog quantity of each data value obtained by the calculating means. Here, the synthesizing means includes, for example, n delay means for sequentially delaying discrete data sequentially input according to the reference frequency clock by the reference frequency clock, and output signals from the n delay means, respectively. Multiplying means for multiplying each of the data values by a gain value corresponding to the basic digital waveform, adding the respective multiplication results, and outputting the result to the oversampling means.
また、 上記オーバーサンプリング手段は、 例えば、 上記合成手段によ り生成されたデジタルデータの各データ値に対して、 上記基準周波数の 2倍の周波数のクロックでサンプリ ングを行い、 得られた各データ値と それを半クロック分ずらした各データ値とを夫々加算する第 1の演算手 段と、 上記第 1 の演算手段により得られた各データ値に対して、 上記基 準周波数の 4倍の周波数のクロックでサンプリ ングを行い、 得られた各 データ値とそれを半クロック分ずらした各データ値とを夫々加算する第 2の演算手段と、 上記第 2の演算手段により得られた各データ値に対し て、 上記基準周波数の 8倍の周波数のクロックでサンプリ ングを行い、 得られた各データ値とそれを半クロック分ずらした各データ値とを夫々 加算する第 3の演算手段とを備える。  Further, the oversampling unit samples, for example, each data value of the digital data generated by the synthesizing unit with a clock having a frequency twice as high as the reference frequency, and obtains each obtained data. A first arithmetic means for adding the value and each data value shifted by half a clock, respectively, and for each data value obtained by the first arithmetic means, four times the reference frequency. Second arithmetic means for performing sampling with a clock having a frequency and adding each data value obtained and a data value obtained by shifting the data value by a half clock; and each data value obtained by the second arithmetic means. A third operation in which the value is sampled with a clock having a frequency eight times the reference frequency described above, and the obtained data value and a data value obtained by shifting the data value by a half clock are added. And a stage.
また、 上記演算手段は、 例えば、 上記オーバーサンプリ ング手段によ り得られたデジタルデータを、 上記オーバーサンプリ ング手段の最終段 の周波数クロック分ずつ順次遅延させる複数の遅延手段と、 上記複数の 遅延手段からの出力をそれぞれ加算して出力する加算手段とを備える。 また、 本発明のデジタル一アナログ変換方法は、 入力される n個の離 散データの値に応じた基本波形のデジタルデ一夕どう しをオーバーサン プリ ングおよび 1 回以上の移動平均演算または畳み込み演算により合成 することによって、 上記離散データに対するデジタルの補間値を求める 演算ステップと、 上記演算により求められた補間値を含む各デジタルデ —夕値をアナログ量に変換する D Z A変換ステップとを有するものであ る。 Further, the arithmetic means includes, for example, a plurality of delay means for sequentially delaying the digital data obtained by the oversampling means by the frequency clock of the last stage of the oversampling means, and the plurality of delay means. Adding means for adding and outputting the outputs from the means. In addition, the digital-to-analog conversion method of the present invention provides oversampling and one or more moving average calculations or convolutions of digital data of a basic waveform corresponding to the values of n pieces of input scattered data. An arithmetic step of obtaining a digital interpolation value for the discrete data by combining by arithmetic operation; and a digital data including the interpolation value obtained by the arithmetic operation. —A DZA conversion step of converting the evening value into an analog quantity.
本発明の他の態様では、 入力される n個の離散データの値に応じた基 本波形のデジタルデータどうしを移動平均演算または畳み込み演算によ り合成する合成ステップと、 上記合成したデジタルデータ値に対して移 動平均演算または畳み込み演算を伴うオーバーサンプリ ングを行うォ一 バーサンプリ ングステップと、 上記オーバ一サンプリ ングにより得られ たデータ値に対して更に移動平均演算または畳み込み演算を行う ことに よって上記離散データに対するデジタルの補間値を求める演算ステップ と、 上記演算により求められた補間値を含む各デジタルデータ値をアナ ログ量に変換する D / A変換ステップとを有している。  In another aspect of the present invention, a combining step of combining digital data of a basic waveform according to the values of n discrete data to be inputted by a moving average operation or a convolution operation, and the combined digital data value By performing an oversampling operation involving a moving average operation or a convolution operation on the data, and further performing a moving average operation or a convolution operation on the data values obtained by the oversampling operation. A calculating step of obtaining a digital interpolation value for the discrete data; and a D / A conversion step of converting each digital data value including the interpolation value obtained by the calculation into an analog amount.
また、 本発明のデータ補間装置は、 入力される n個の離散データの値 に応じた基本波形のデジタルデータどうしをオーバーサンプリ ングおよ び 1回以上の移動平均演算または畳み込み演算により合成することによ つて、 上記離散データに対するデジタルの補間値を求めるようにしたも のである。  Further, the data interpolation device of the present invention combines digital data of a basic waveform corresponding to the values of n discrete data to be inputted by oversampling and one or more moving average calculations or convolution calculations. Thus, a digital interpolation value for the discrete data is obtained.
本発明の他の態様では、 入力される n個の離散データの値に応じた基 本波形のデジタルデータどう しを移動平均演算または畳み込み演算によ り合成し、 当該合成したデジタルデータ値に対してオーバーサンプリ ン グを行い、 これにより得られたデータ値に対して更に移動平均演算また は畳み込み演算を行う ことによって上記離散データに対するデジタルの 補間値を求めるようにしている。  In another aspect of the present invention, digital data of a basic waveform corresponding to the values of n discrete data to be input are combined by a moving average operation or a convolution operation, and the combined digital data value is calculated. Oversampling is performed, and a moving average calculation or a convolution calculation is further performed on the obtained data value to obtain a digital interpolation value for the discrete data.
上記のように構成した本発明によれば、 入力される離散データに応じ た基本波形のデジタルデータどうしをオーバーサンプリ ングおよび移動 平均演算または畳み込み演算により合成するというデジタル処理だけで According to the present invention configured as described above, only digital processing of combining digital data of a basic waveform according to input discrete data by oversampling and moving average calculation or convolution calculation is performed.
、 元の離散データに対する連続的な補間値が得られるため、 これを D / A変換した結果は滑らかなアナログ信号となる。 これにより、 従来のよ うにサンプルホ一ルド回路やローパスフィルタを設けなくても済み、 フ ィル夕による位相特性の劣化を抑制することができる。 さ らに、 本発明 において基本デジタル波形から生成される関数は有限台の標本化関数で あるため、 1つの補間値を得るために必要な離散データの数を減らすこ とができ、 しかも処理の対象とすべき離散データの数を減らした場合で あっても打ち切り誤差が生じないようにすることができる。 そのため、 出力波形の歪みを最小限に抑えることができる。 , Since a continuous interpolated value is obtained for the original discrete data, The result of the A conversion is a smooth analog signal. As a result, it is not necessary to provide a sample-hold circuit and a low-pass filter as in the related art, and it is possible to suppress the deterioration of the phase characteristic due to the filtering. Furthermore, in the present invention, since the function generated from the basic digital waveform is a finite-order sampling function, the number of discrete data required to obtain one interpolated value can be reduced, and furthermore, the processing Even when the number of discrete data to be targeted is reduced, a truncation error can be prevented. Therefore, distortion of the output waveform can be minimized.
以上のことから、 出力されるアナログ音声信号の品質を格段に向上さ せることができる。 図面の簡単な説明  From the above, the quality of the output analog audio signal can be significantly improved. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1 は、 s i n e関数の説明図である。  FIG. 1 is an explanatory diagram of the sine function.
図 2は、 補間動作の説明図である。  FIG. 2 is an explanatory diagram of the interpolation operation.
図 3は、 本実施形態による D / A変換器の構成例を示す図である。 図 4は、 図 3中のデジタル波形発生部の構成例を示す図である。  FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the D / A converter according to the present embodiment. FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a digital waveform generator in FIG.
図 5は、 本実施形態で用いる基本デジタル波形を示す図である。  FIG. 5 is a diagram showing a basic digital waveform used in the present embodiment.
図 6は、 本実施形態のコンポリューシヨ ン演算部の動作例を説明する ための図である。  FIG. 6 is a diagram for explaining an operation example of the compensation operation unit of the present embodiment.
図 7は、 図 6のコンポリューシヨ ン演算によって図 5の基本デジタル 波形から生成される関数を示す図である。  FIG. 7 is a diagram showing a function generated from the basic digital waveform of FIG. 5 by the composition operation of FIG.
図 8は、 図 3中のデジタル波形発生部の動作を説明するための図であ る。  FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the digital waveform generator in FIG.
図 9は、 本実施形態のコンポリューシヨ ン演算部の他の動作例を説明 するための図である。  FIG. 9 is a diagram for explaining another operation example of the compensation operation unit of the present embodiment.
図 1 0は、 図 9のコンポリューシヨ ン演算によって図 5のデジタル基 本波形から生成される関数を示す図である。 FIG. 10 shows the digital base of FIG. 5 obtained by the compensation operation of FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a function generated from the present waveform.
図 1 1 は、 データ補間装置の他の構成例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 11 is a diagram illustrating another configuration example of the data interpolation device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
本実施形態の D Z A変換器は、 デジタルフィルタを用いてォ一バーサ ンプリ ングを行った後にサンプルホールド回路、 ローパスフィルタを通 してアナログ信号を生成するのではなく、 入力される離散データに応じ て標本化関数に対応した基本波形のデジタルデータどう しを合成し、 得 られたデ一夕値に対してオーバーサンプリ ングと移動平均演算または畳 み込み演算 (以下では、 コンポリューシヨン演算と称する) を実行する ことによって各補間値をデジタル的に求めた後、 これに対応したアナ口 グ信号を生成することに特徴がある。  The DZA converter of the present embodiment does not generate an analog signal through a sample-and-hold circuit and a low-pass filter after performing oversampling using a digital filter, but according to input discrete data. The digital data of the basic waveform corresponding to the sampling function are synthesized, and the obtained data is oversampled and a moving average operation or a convolution operation (hereinafter, referred to as a “composition operation”). The characteristic is that each interpolation value is digitally obtained by executing the above, and then an analog signal corresponding to this is generated.
以下、 本実施形態の D / A変換器について、 図面を参照しながら詳細 に説明する。 図 3および図 4は、 本実施形態による D / A変換器の構成 を示す図であり、 図 5〜図 7は、 本実施形態による D / A変換の原理を 説明するための図である。 まず最初に、 上記図 5〜図 7 を参照して D Z A変換の原理を説明する。  Hereinafter, the D / A converter of the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 3 and 4 are diagrams illustrating the configuration of the D / A converter according to the present embodiment, and FIGS. 5 to 7 are diagrams illustrating the principle of the D / A conversion according to the present embodiment. First, the principle of the DZA conversion will be described with reference to FIGS.
図 5は、 本実施形態で用いる基本デジタル波形の説明図である。 図 5 に示す基本デジタル波形は、 オーバーサンプリ ングによるデータ補間を 行う際に使用する標本化関数の基本となるものである。 この基本デジ夕 ル波形は、 基準周波数の 1 クロック ( C K ) 毎にデータ値を— 1 , 1 , 8 , 8 , 1, 一 1 と変化させて作成したものである。  FIG. 5 is an explanatory diagram of a basic digital waveform used in the present embodiment. The basic digital waveform shown in Fig. 5 is the basis of the sampling function used when performing data interpolation by oversampling. This basic digital waveform was created by changing the data value to –1, 1, 8, 8, 8, 1, 11 every clock (CK) of the reference frequency.
ここでは、 本実施形態による D / A変換動作の基本原理を説明するた めに、 図 5 のような基本デジタル波形そのものに対して、 以下に述べる ような処理を行う場合を考える。  Here, in order to explain the basic principle of the D / A conversion operation according to the present embodiment, consider a case where the following processing is performed on the basic digital waveform itself shown in FIG.
まず、 図 5のような基本波形のデジタルデータ値に対して、 2倍の周 波数のクロック ( 2 C K ) でサンプリ ングを行い、 得られた各サンプル 値とそれを 2 C Κの半クロック (半位相) 分ずらした各サンプル値とを それぞれ加算することにより、 2段のコンポリ ューシヨン演算を伴う 2 倍のオーバ一サンプリ ングをデジタル的に実行する。 First, double the frequency of the digital data value of the basic waveform as shown in Fig. 5. Sampling is performed using the clock of the wave number (2CK), and each obtained sample value is added to each sample value shifted by 2CΚ half clock (half phase), thereby obtaining a two-stage compo- sition. Digitally perform double oversampling with usage computation.
次に、 この 1 回目のオーバ一サンプリ ングにより得られた各データ値 に対し、 更に 2倍の周波数のクロック ( 4 C Κ ) でサンプリングを行い 、 得られた各サンプル値とそれを 4 C Κの半クロック (半位相) 分ずら した各サンプル値とをそれぞれ加算することにより、 2段のコンポリュ —シヨ ン演算を伴う更に 2倍のオーバ一サンプリ ングを 1 回目と同様に 実行する。  Next, each data value obtained by the first oversampling is sampled with a clock (4 CΚ) of twice the frequency, and each obtained sample value and 4 CΚ are sampled. By adding each sample value shifted by half a clock (half phase) of the above, further double sampling with a two-stage compilation operation is performed in the same way as the first time.
さらに、 2回目のオーバーサンプリ ングにより得られた各データ値に 対して、 更に 2倍の周波数のクロック ( 8 C Κ ) でサンプリングを行い 、 得られた各サンプル値とそれを 8 C Kの半クロック (半位相) 分ずら した各サンプル値とをそれぞれ加算することによ り、 2段のコンポリュ —シヨン演算を伴う更に 2倍のォ一バーサンプリ ングをもう 1回実行す る。  Further, each data value obtained by the second oversampling is further sampled with a clock having a frequency twice as high (8 CΚ), and the obtained sample value and the half clock of 8 CK are obtained. (Semi-phase) By adding each sample value shifted by half, another double sampling with a two-stage compilation operation is performed once more.
このように、 2倍のォ一バーサンプリ ングおよび 2段のコンポリユー シヨン演算を 3回繰り返し行った後に、 3回目のコンポリューシヨ ン演 算により得られた各データ値に対して、 3回目と同じ周波数のクロック ( 8 C Κ ) で各サンプル値を 1クロックずつずらして 8段のコンポリュ ーシヨン演算を実行する。  In this way, after performing twice the oversampling and the two-stage compensation operation three times, each data value obtained by the third compensation operation is the same as the third one. An 8-stage compilation operation is performed by shifting each sample value by one clock at a frequency clock (8CΚ).
図 6は、 図 5の基本デジタル波形に対して上述のオーバーサンプリ ン グとコンポリ ユーショ ン演算を行った結果を示す図である。 このうち図 6 ( A ) は、 1回目にオーバ一サンプリ ングとコンポリューシヨ ン演算 を行った結果を示す。 図 6 ( A ) において、 1行目の数列は、 図 5 に示 した基本デジタル波形のデータ値に対して 2倍のオーバ一サンプリ ング を行った結果を示し、 2行目の数列は 1行目の各サンプル値を半位相分 ずらした結果を示している。 さ らに、 3行目の数列は、 1行目の各サン プル値と 2行目の各サンプル値とを対応する列間で加算した結果を示し ている。 FIG. 6 is a diagram illustrating a result of performing the above-described oversampling and the computation calculation on the basic digital waveform of FIG. Among them, Fig. 6 (A) shows the result of the first oversampling and the compensation operation. In FIG. 6 (A), the first row of the number sequence is twice as large as the data value of the basic digital waveform shown in FIG. Are shown, and the numerical sequence in the second row indicates the result of shifting each sample value in the first row by a half phase. Further, the third row of numbers shows the result of adding each sample value of the first row and each sample value of the second row between the corresponding columns.
また、 図 6 ( B ) は、 2回目にォ一バーサンプリ ングとコンポリュー シヨ ン演算を行った結果を示す。 図 6 ( B ) において、 1行目の数列は 、 1 回目のオーバーサンプリ ングとコンポリューシヨ ン演算により得ら れた上記図 6 ( A ) の 3行目に示されるデ一夕値に対して 2倍のオーバ —サンプリ ングを行った結果を示し、 2行目の数列は 1行目の各サンプ ル値を半位相分ずらした結果を示している。 さらに、 3行目の数列は、 1行目の各サンプル値と 2行目の各サンプル値とを対応する列間で加算 した結果を示している。  Further, FIG. 6 (B) shows the result of performing the second sampling and the compensation operation for the second time. In FIG. 6 (B), the sequence in the first row is different from the data set shown in the third row in FIG. 6 (A) obtained by the first oversampling and the compensation operation. Shows the result of sampling twice, and the second row shows the result of shifting each sample value in the first row by half a phase. Further, the third row of the sequence shows the result of adding each sample value of the first row and each sample value of the second row between the corresponding columns.
また、 図 6 ( C ) は、 3回目にォ一バーサンプリ ングとコンポリュ一 シヨ ン演算を行った結果を示す。 図 6 ( C ) において、 1行目の数列は 、 2回目のオーバーサンプリ ングとコンポリューショ ン演算により得ら れた上記図 6 ( B ) の 3行目に示されるデータ値に対して 2倍のオーバ 一サンプリ ングを行った結果を示し、 2行目の数列は 1行目の各サンプ ル値を半位相分ずらした結果を示している。 さらに、 3行目の数列は、 1行目の各サンプル値と 2行目の各サンプル値とを対応する列間で加算 した結果を示している。 なお、 ここでは図面の都合上、 一連の数列を 2 段構成にて示している。  Further, FIG. 6 (C) shows the result of performing the third sampling and the compilation operation for the third time. In FIG. 6 (C), the sequence in the first row is 2 times the data value shown in the third row in FIG. 6 (B) obtained by the second oversampling and the composition operation. The result of double over-sampling is shown, and the sequence in the second row is the result of shifting each sample value in the first row by half a phase. Further, the third row of the sequence shows the result of adding each sample value of the first row and each sample value of the second row between the corresponding columns. Here, for convenience of the drawing, a series of numbers is shown in a two-stage configuration.
さらに、 図 6 ( D ) は、 8段のコンポリューシヨ ン演算を行った結果 を示す。 図 6 ( D ) において、 1行目の数列は、 3回目のオーバ一サン プリ ングとコンポリューシヨ ン演算により得られた上記図 6 ( C ) の 3 行目に示されるデータ値そのものであり、 2〜 8行目の数列は、 この 1 行目の各サンプル値を順次 1 クロックずつずらしていった結果を示して いる。 さらに、 9行目の数列は、 1〜 8行目の各サンプル値を対応する 列間で加算した結果を示している。 なお、 ここでも図面の都合上、 一連 の数列を 2段構成にて示している。 Further, FIG. 6 (D) shows the result of performing an eight-stage compensation operation. In FIG. 6 (D), the first row of the sequence is the data value itself shown in the third row of FIG. 6 (C) obtained by the third oversampling and the composition operation. , And the columns in rows 2 through 8 show the result of sequentially shifting each sample value in the first row by one clock. I have. Further, the ninth row of the number sequence indicates the result of adding the sample values of the first to eighth rows between the corresponding columns. Here, for convenience of the drawing, a series of numerical sequences are shown in a two-stage configuration.
図 6 ( D ) の 9行目に示される最終的に得られた各サンプル値を D / A変換すると、 図 7 に示すような波形関数の信号が得られる。 この図 7 に示す関数は、 全域において 1回微分可能であって、 横軸に沿った標本 位置 tが 1から 6 5の間にあるときに 0以外の有限な値を有し、 それ以 外の領域では値が全て.0 となる関数である。  When the finally obtained sample values shown in the ninth row of FIG. 6 (D) are D / A converted, a signal of a waveform function as shown in FIG. 7 is obtained. The function shown in Fig. 7 is once differentiable over the whole area, has a finite value other than 0 when the sample position t along the horizontal axis is between 1 and 65, and Is a function whose value is all .0 in the area of.
なお、 関数の値が局所的な領域で 0以外の有限の値を有し、 それ以外 の領域で 0 となる場合を 「有限台」 と称する。  A case where the value of a function has a finite value other than 0 in a local area and becomes 0 in other areas is referred to as “finite base”.
また、 図 7の関数は、 t = 3 3の標本点でのみ極大値をとり、 t = l , 1 7 , 4 9 , 6 5の 4つの標本点において 0になるという特徴を有す る標本化関数であり、 滑らかなアナログ波形の信号を得るために必要な サンプル点は全て通る。  In addition, the function shown in Fig. 7 has a maximum value only at the sample points of t = 33, and becomes zero at four sample points of t = l, 17, 49, and 65. Function, which passes through all the sample points necessary to obtain a smooth analog waveform signal.
このように、 図 7 に示す関数は、 標本化関数であって、 全域において 1回微分可能であり、 しかも標本位置 t = l, 6 5において 0に収束す る有限台の関数である。 したがって、 図 1 に示した従来の s i n c関数 の代わりに図 7 の標本化関数を用いて各離散データに基づく重ね合わせ を行う ことにより、 離散データ間の値を 1回微分可能な関数を用いて補 間することが可能である。  Thus, the function shown in Fig. 7 is a sampling function that is differentiable once over the entire range, and is a finite-based function that converges to 0 at the sampling position t = l, 65. Therefore, by performing superposition based on each discrete data using the sampling function of Fig. 7 instead of the conventional sinc function shown in Fig. 1, a function that can differentiate once between the discrete data is used. It is possible to compensate.
ただし、 本実施形態において、 各離散データに基づく重ね合わせ (合 成) は、 図 5の基本デジタル波形から図 7のような標本化関数を求めた 後に行うのではなく、 図 3および図 4を用いて後述するように、 上述し たオーバ一サンプリ ングとコンポリューシヨ ン演算を行う前の段階でデ ジタル的に行う。 したがって、 各離散データの重ね合わせが行われたデ ジタルデ一夕に対して上述のオーバ一サンプリングとコンポリューショ ン演算を行うだけで、 図 2のように各離散データの大きさに応じた標本 化関数を重ね合わせるのと同等の結果を直ちに得ることができる。 従来用いられていた s i n c関数は、 t = ±∞の標本点で 0に収束す る関数であるため、 補間値を正確に求めよう とすると、 t = ±∞までの 各離散データに対応して補間位置での s i n c 関数の値を計算し、 これ を用いて畳み込み演算を行う必要があった。 これに対して、 本実施形態 で用いる図 7の標本化関数は、 t = l, 6 5の標本点で 0 に収束するた め、 t = 1〜 6 5の範囲内での離散データだけを考慮に入れればよい。 したがって、 ある 1つの補間値を求める場合には、 限られた数の離散 データの値のみを考慮すればよいことになり、 処理量を大幅に削減する ことができる。 しかも、 t = l〜 6 5の範囲外の各離散データについて は、 本来考慮すべきであるが処理量や精度等を考慮して無視していると いうわけではなく、 理論的に考慮する必要がないため、 打ち切り誤差は 発生しない。 However, in this embodiment, superposition (synthesis) based on each discrete data is not performed after obtaining the sampling function as shown in FIG. 7 from the basic digital waveform in FIG. 5, but in FIG. 3 and FIG. As will be described later, this is performed digitally at a stage before the above-described oversampling and composition operation are performed. Therefore, over-sampling and compo- By simply performing the computation, a result equivalent to superimposing the sampling function according to the size of each discrete data as shown in Fig. 2 can be obtained immediately. The sinc function used conventionally is a function that converges to 0 at t = ± ∞ sample points, so when trying to find the interpolation value accurately, the sinc function corresponds to each discrete data up to t = ± ∞. It was necessary to calculate the value of the sinc function at the interpolation position and use this to perform the convolution operation. On the other hand, the sampling function of FIG. 7 used in the present embodiment converges to 0 at the sampling points of t = 1 and 65, so that only the discrete data within the range of t = 1 to 65 is used. Just take it into account. Therefore, when obtaining a certain interpolated value, only a limited number of discrete data values need to be considered, and the processing amount can be greatly reduced. Moreover, discrete data outside the range of t = l to 65 should be considered originally, but are not neglected in consideration of the processing amount, accuracy, etc., and need to be considered theoretically. There is no truncation error.
図 3は、 本実施形態による D / A変換器の全体構成を示す図である。 図 3 に示す D / A変換器は、 デジタル波形発生部 1 0 と、 コンポリュー シヨ ン演算部 2 0 と、 D Z A変換部 3 0 とを含んで構成されている。 上 記デジタル波形発生部 1 0が本発明の合成手段に対応し、 コンポリュー ショ ン演算部 2 0が本発明のオーバーサンプリ ング手段および演算手段 に対応し、 D Z A変換部 3 0が本発明の D Z A変換手段に対応する。 デジタル波形発生部 1 0の構成については、 図 4を用いて後述する。 また、 コンポリ ュ一シヨ ン演算部 2 0は、 上記図 6 を用いて説明したよ うなオーバーサンプリ ングおよびコンポリューショ ン演算を実行し、 デ ジタル波形発生部 1 0 に入力された離散データの間を補間する各サンプ ル点のデジタルデータ値を発生させるものである。 また、 D Z A変換部 3 0は、 コンポリューショ ン演算部 2 0により求められた各デジタルデ —タ値を D/A変換する (こ こでは従来のようなオーバ一サンプリ ング による補間は行わない) 。 FIG. 3 is a diagram showing the overall configuration of the D / A converter according to the present embodiment. The D / A converter shown in FIG. 3 includes a digital waveform generator 10, a component operation unit 20, and a DZA converter 30. The digital waveform generating section 10 corresponds to the synthesizing means of the present invention, the composition calculating section 20 corresponds to the oversampling means and the calculating means of the present invention, and the DZA converting section 30 corresponds to the present invention. Corresponds to DZA conversion means. The configuration of the digital waveform generator 10 will be described later with reference to FIG. Further, the compilation operation unit 20 executes the oversampling and the composition operation as described with reference to FIG. 6 above, and executes the discrete data input to the digital waveform generation unit 10. It generates digital data values at each sample point to interpolate between them. Further, the DZA conversion unit 30 converts each digital data obtained by the —D / A conversion of data values (interpolation by over sampling as in the past is not performed here).
上記コンポリューショ ン演算部 2 0の構成において、 D型フリ ップフ ロップ (以下、 D · F Fと略記する) 1 aは、 デジタル波形発生部 1 0 より出力されたデジタルデータを 2倍の周波数のクロック ( 4 C K) に 従って保持する。 この D · F F 1 aに並列接続された D · F F 1 bも、 デジタル波形発生部 1 0より出力されたデジタルデータを 2倍の周波数 のクロック ( 4 C K) に従って保持する。 ただし、 こちらは上記 4 C K の位相反転した周期でデータを保持する。  In the configuration of the above-described composition operation unit 20, the D-type flip-flop (hereinafter, abbreviated as DFF) 1a is a digital flip-flop that amplifies the digital data output from the digital waveform generation unit 10 by a frequency twice as high. Hold according to the clock (4CK). The D · FF1b connected in parallel to the D · FF1a also holds the digital data output from the digital waveform generator 10 according to a clock (4CK) having a double frequency. However, here, data is retained at the cycle inverted by 4CK above.
また、 加算器 2は、 上記 2つの D ' F F l a , l bに保持されたデジ タルデータ値を加算するものである。 これらの D · F F 1 a , 1 bおよ び加算器 2により本発明の第 1 の演算手段が構成され、 デジタル波形発 生部 1 0より出力されたデジタルデータに対して、 2倍のオーバ一サン プリ ングと、 それにより得られた各サンプル値とそれを半位相分ずらし た各サンプル値とを加算するという 2段のコンポリューシヨン演算とが 実行される (図 6 ( A) 参照) 。  Further, the adder 2 adds the digital data values held in the above two D'FFla and lb. The D · FF 1 a, 1 b and the adder 2 constitute the first arithmetic means of the present invention, and the digital data output from the digital waveform generator 10 is doubled. A two-stage composition operation is performed, in which one sampling is performed and each sample value obtained by this is added to each sample value shifted by half a phase (see Fig. 6 (A)). .
上記加算器 2の後段に並列接続された 2つの D · F F 3 a , 3 bは、 加算器 2より出力されるデジタルデータを、 更に 2倍の周波数のクロッ ク ( 8 C K) に従って互いに半位相ずれた周期で保持する。 また、 加算 器 4は、 上記 2つの D · F F 3 a , 3 bに保持されたデジタルデータ値 を加算する。  The two DFFs 3a and 3b connected in parallel at the subsequent stage of the adder 2 convert the digital data output from the adder 2 into a half-phase with each other according to a clock having a double frequency (8 CK). Hold at a shifted cycle. The adder 4 adds the digital data values held in the above two D · FF 3a and 3b.
これらの D · F F 3 a , 3 bおよび加算器 4により本発明の第 2の演 算手段が構成され、 1段目のコンポリューシヨ ン演算により得られたデ ジタルデ一夕に対して、 更に 2倍のオーバ一サンプリ ングと、 それによ り得られた各サンプル値とそれを半位相分ずらした各サンプル値とを加 算するという 2段のコンポリ ューシヨ ン演算とが実行される (図 6 ( B ) 参照) 。 The D · FFs 3a and 3b and the adder 4 constitute the second arithmetic means of the present invention. The digital arithmetic unit obtained by the first-stage compensation operation further includes A double-stage oversampling and a two-stage compensation operation of adding each sample value obtained by this and each sample value shifted by half a phase are executed (Fig. 6). (B ))).
上記加算器 4の後段に並列接続された 2つの D · F F 5 a , 5 bは、 加算器 4より出力されるデジタルデ一夕を、 更に 2倍の周波数のクロッ ク ( 1 6 C K) に従って互いに半位相ずれた周期で保持する。 また、 加 算器 6は、 上記 2つの D · F F 5 a, 5 bに保持されたデジタルデータ 値を加算する。  The two DFFs 5a and 5b connected in parallel at the subsequent stage of the adder 4 convert the digital data output from the adder 4 according to the clock (16 CK) of a double frequency. They are held at a period shifted by half a phase from each other. The adder 6 adds the digital data values held in the two D · FFs 5a and 5b.
これらの D . F F 5 a , 5 bおよび加算器 6 により本発明の第 3の演 算手段が構成され、 2段目のコンポリューシヨ ン演算により得られたデ ジタルデータに対して、 更に 2倍のオーバーサンプリングと、 それによ り得られた各サンプル値とそれを半位相分ずらした各サンプル値とを加 算するという 2段のコンポリューシヨ ン演算とが実行される (図 6 ( C ) 参照) 。  The D. FFs 5a and 5b and the adder 6 constitute the third arithmetic means of the present invention, and the digital data obtained by the second-stage compensation operation is further reduced by two. Double oversampling and a two-stage compensation operation of adding each sample value obtained by the oversampling and each sample value shifted by half a phase are performed (Fig. 6 (C ))).
このように、 2倍のォ一バーサンプリ ングおよび 2段のコンポリュ一 シヨ ン演算を 3回繰り返し行う ことにより、 デジタル波形発生部 1 0 よ り出力されるデジタルデ一夕に対して、 8倍のオーバーサンプリ ングが 実行されたことになる。 コンポリューシヨ ン演算部 2 0内の以上に述べ た構成が本発明のオーバーサンプリ ング手段に対応し、 以下に述べる残 りの構成が本発明の演算手段に対応する。  In this way, by repeating twice the oversampling and the two-stage compilation operation three times, the digital data output from the digital waveform generator 10 is multiplied by eight times. Oversampling has been performed. The above-described configuration in the compensation operation unit 20 corresponds to the oversampling unit of the present invention, and the remaining configuration described below corresponds to the arithmetic unit of the present invention.
上記加算器 6の後段に従属接続された 8個の D · F F 7 a〜 7 hは、 加算器 6 より出力されたデジタルデータを 1 6倍の周波数のクロック ( 1 6 C K) に従って 1 クロックずつ遅延しながら順次保持する。 これら 8個の0 ' 7 &〜 7 11は、 本発明の複数の遅延手段に対応する。 ま た、 以下に述べる残りの構成が本発明の加算手段に対応する。  The eight DFFs 7a to 7h cascaded after the adder 6 convert the digital data output from the adder 6 one clock at a time according to a 16-times frequency clock (16 CK). Hold sequentially with delay. These eight 0 ′ 7 & to 711 correspond to a plurality of delay means of the present invention. Further, the remaining configuration described below corresponds to the adding means of the present invention.
加算器 8 aおよび 1 2乗算器 9 aは、 D * F F 7 g, 7 hに保持さ れたデジタルデータ値を互いに加算して 1 Z 2倍する。 加算器 8 bおよ び 1 / 2乗算器 9 bは、 D · F F 7 e , 7 f に保持されたデジタルデー 夕値を互いに加算して 1ノ 2倍する。 加算器 8 cおよび 1 / 2乗算器 9 cは、 D · F F 7 c , 7 dに保持されたデジタルデータ値を互いに加算 して 1 / 2倍する。 また、 加算器 8 dおよび 1 2乗算器 9 dは、 D · F F 7 a , 7 bに保持されたデジタルデータ値を互いに加算して 1 / 2 倍する。 The adder 8a and the 12 multiplier 9a add the digital data values held in the D * FFs 7g and 7h to each other and multiply them by 1Z2. The adder 8b and the 1/2 multiplier 9b output the digital data held in the DFFs 7e and 7f. Add the evening value to each other and multiply by 1 to 2 times. The adder 8 c and the 乗 算 multiplier 9 c add the digital data values held in the D · FFs 7 c and 7 d to each other and 1 times the digital data values. The adder 8d and the 12 multiplier 9d add the digital data values held in the DFFs 7a and 7b to each other and multiply them by 1/2.
また、 加算器 8 eおよび 1 / 2乗算器 9 eは、 2つの 1ノ 2乗算器 9 a , 9 bより出力されたデジタルデータ値を互いに加算して 1 2倍し 、 加算器 8 f および 1 2乗算器 9 f は、 2つの 1 / 2乗算器 9 c, 9 dより出力されたデジタルデータ値を互いに加算して 172倍する。 さ らに、 加算器 8 gは、 2つの 1 / 2乗算器 9 e, 9 f より出力されたデ ジタルデータ値を互いに加算してその結果を D Z A変換部 3 0に供給す る。  The adder 8 e and the 2 multiplier 9 e add the digital data values output from the two 1 × 2 multipliers 9 a and 9 b to each other and multiply by 12 to obtain an adder 8 f and The 12 multiplier 9f adds the digital data values output from the two 1/2 multipliers 9c and 9d to each other and multiplies them by 172. Further, the adder 8 g adds the digital data values output from the two 2 multipliers 9 e and 9 f to each other, and supplies the result to the DZA converter 30.
以上の D · F F 7 a〜 7 h、 加算器 8 a〜 8 gおよび 1 / 2乗算器 9 a〜 9 f の構成により、 上記 1 6倍のオーバ一サンプリ ングが行われた デジタルデータに対し、 1 6倍の周波数のクロック ( 1 6 C K ) の下で 各サンプル値を 1 クロックずつずらして加算する 8段のコンボリュ一シ ヨン演算が実行される (図 6 (D ) 参照) 。 D Z A変換部 3 0は、 この ようにして得られたデジタルデータの各サンプル値を単純に D / A変換 することにより、 滑らかなアナログの信号波形を連続的に出力する。 次に、 上記デジタル波形発生部 1 0の構成を図 4を用いて説明する。 図 4において、 3つの D · F F 1 1 a〜 l 1 c は、 D /A変換の対象と するデジタルの離散データを基準周波数のクロック ( C K) に従って 1 クロックずつ遅延しながら順次保持する。 これら 3つの D · F F 1 1 a 〜 l l cは、 本発明の n個の遅延手段に対応する。 また、 一 1倍乗算器 1 2 aは、 上記 D . F F 1 1 aに保持されたデータ値を _ 1倍し、 1倍 乗算器 1 3 aは、 上記 D · F F 1 1 aに保持されたデータ値を 1倍する (この場合、 データ値はそのままである) 。 With the above configuration of DFF 7a to 7h, adders 8a to 8g, and 1/2 multipliers 9a to 9f, the digital data subjected to the above 16 times over sampling is performed. Then, an 8-stage convolution operation is performed in which each sample value is shifted by one clock and added under a clock of 16 times the frequency (16 CK) (see FIG. 6 (D)). The DZA conversion unit 30 continuously outputs a smooth analog signal waveform by simply performing D / A conversion on each sample value of the digital data thus obtained. Next, the configuration of the digital waveform generator 10 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, three D · FF 11 a to 11 c sequentially hold digital discrete data to be subjected to D / A conversion while delaying one digital clock at a time in accordance with a reference frequency clock (CK). These three D · FF11a to llc correspond to the n delay means of the present invention. Also, the 1 × multiplier 1 2 a multiplies the data value held in D.FF 11 a by _ 1 and the 1 × multiplier 13 a is held in D × FF 11 a. Multiply the data value (In this case, the data values remain the same).
これらの乗算器 1 2 a , 1 3 aによる乗算結果は、 基準周波数のクロ 'ック ( C K) に従って 1 / 2のデューティ比でスィッチ 1 4 aにより切 り換えられ、 加算器 1 6 に選択的に出力される。 この加算器 1 6は、 上 記一 1倍乗算器 1 2 aまたは 1倍乗算器 1 3 aでの乗算結果の他に、 8 倍乗算器 1 5での乗算結果も入力し、 これら 2入力を加算して出力する 。 上記 8倍乗算器 1 5は、 D · F F 1 1 bに保持されたデータ値を 8倍 する。  The result of multiplication by these multipliers 12a and 13a is switched by switch 14a at a duty ratio of 1/2 according to the reference frequency clock (CK), and is selected by adder 16 Is output. The adder 16 receives not only the multiplication result of the 1 × multiplier 1 2 a or the 1 × multiplier 13 a but also the multiplication result of the 8 × multiplier 15. Is added and output. The octuple multiplier 15 multiplies the data value held in DF11b by eight.
また、 — 1倍乗算器 1 2 bは、 D ' F F 1 1 c に保持されたデータ値 を _ 1倍し、 1倍乗算器 1 3 bは、 D · F F 1 1 c に保持されたデ一夕 値を 1倍する (この場合、 データ値はそのままである) 。 これらの乗算 器 1 2 b , 1 3 bによる乗算結果は、 基準周波数のクロック ( C K) に 従って 1 / 2のデューティ比でスィッチ 1 4 bにより切り換えられ、 D • F F 1 7 aに選択的に出力される。  Also, — 1-time multiplier 1 2 b multiplies the data value held in D ′ FF 11 c by _ 1, and 1-time multiplier 13 b multiplies the data value held in D · FF 11 c by Multiply the value overnight (in this case, the data value remains the same). The result of the multiplication by these multipliers 12 b and 13 b is switched by switch 14 b at a duty ratio of 1/2 according to the clock (CK) of the reference frequency, and is selectively output to D • FF 17 a. Is output.
D · F F 1 7 aは、 スィッチ 1 4 bにより選択的に出力された上記一 1倍乗算器 1 2 aまたは 1倍乗算器 1 3 aでの乗算結果を、 2倍の周波 数のクロック ( 2 C K) に従って保持する。 また、 D ' F F 1 7 bは、 加算器 1 6より出力された加算結果を、 2倍の周波数のクロック ( 2 C K) に従って保持する。 加算器 1 8および D . F F 1 9は、 2つの D ' F F 1 7 a , 1 7 bより出力されたデータ値を互いに加算して 2倍の周 波数のクロック ( 2 C K) に従って保持した後、 図 3 に示した次段のコ ンポリューショ ン演算部 2 0 に出力する。  The D · FF 17a outputs the result of the multiplication by the one-time multiplier 12a or the one-time multiplier 13a selectively output by the switch 14b to a double-frequency clock ( 2 CK). Further, D ′ FF 17 b holds the addition result output from the adder 16 in accordance with a double frequency clock (2CK). The adder 18 and the D. FF 19 add the data values output from the two D 'FFs 17a and 17b to each other and hold the data values according to a clock having a double frequency (2CK). Then, the signal is output to the next stage of the computation unit 20 shown in FIG.
上記のように構成したデジタル波形発生部 1 0 によって D/A変換対 象の離散データを処理することにより、 図 5 に示した基本デジタル波形 を各離散データの大きさに応じて振幅変調し、 更にそれらのデータ値に 対して 3段のコンポリューショ ン演算を施した結果が得られる。 上述し たように、 本実施形態においては、 1つの補間値を求める際に、 有限台 の標本化関数において 0以外の有限値を有する範囲内に存在する離散デ —夕のみを考慮すれば良いので、 この例では 3個の離散データを用いて コンポリューショ ン演算を行っている。 By processing the discrete data to be D / A converted by the digital waveform generator 10 configured as described above, the basic digital waveform shown in FIG. 5 is amplitude-modulated according to the size of each discrete data, Furthermore, the result of performing a three-stage composition operation on these data values is obtained. Above As described above, in the present embodiment, when obtaining one interpolated value, only the discrete data existing within a range having a finite value other than 0 in the sampling function of finite units need to be considered, so that In this example, a compositing operation is performed using three discrete data.
図 8は、 上記デジタル波形発生部 1 0の動作例を示す図である。 図 8 ( A ) は、 デジタル波形発生部 1 0 に入力される離散データの一例を示 す図であり、 横軸は時間を示し、 縦軸 ( a〜 : f ) は離散データの大きさ を示している。 また図 8 ( B ) は、 図 5 に示した基本デジタル波形を離 散データの大きさ ( a ~ f ) に応じて振幅変調し、 それをコンポリュー シヨ ン演算する様子を示す図である。 すなわち、 縦方向に並んだデータ 値どうしが加算されて出力される。  FIG. 8 is a diagram showing an operation example of the digital waveform generator 10. FIG. 8 (A) is a diagram showing an example of discrete data input to the digital waveform generator 10. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis (a to f) indicates the size of the discrete data. Is shown. FIG. 8 (B) is a diagram showing how the basic digital waveform shown in FIG. 5 is amplitude-modulated according to the size (a to f) of the scattered data, and is subjected to a composition operation. That is, data values arranged in the vertical direction are added and output.
以上のようなデジタル波形発生部 1 0 によるデジタルコンポリ ュ——ン ョ ンの演算結果を図 3 に示したコンポリ ユーショ ン演算部 2 0に通すこ とにより、 元の離散データが 1 6倍にオーバ一サンプリ ングされた各補 間値が得られる。 D Z A変換部 3 0は、 このようにして得られた各補間 値を含むデジタルデータを単純に D / A変換することにより、 図 7の標 本化関数に基づきオーバ一サンプリ ングをしたような滑らかなアナログ の信号波形を連続的に出力することができる。  By passing the result of the digital computation performed by the digital waveform generator 10 as described above to the computation operator 20 shown in FIG. 3, the original discrete data is increased by 16 times. Each interpolated interpolated value is obtained. The DZA conversion unit 30 simply performs D / A conversion on the digital data including the respective interpolated values obtained in this manner, and performs smoothing such as oversampling based on the standardization function of FIG. It is possible to output various analog signal waveforms continuously.
以上詳しく説明したように、 本実施形態によれば、 入力される離散デ —夕に応じて標本化関数に対応した基本波形のデジタルデータどう しを コンポリューショ ン演算により合成し、 得られたデータ値に対してォー バ一サンプリ ングとコンポリューショ ン演算を実行するだけで、 連続的 な補間値を得ることができるので、 従来のようにサンプルホールド回路 や口一パスフィルタを設けなくても済み、 フィルタによる位相特性の劣 化を抑制することができる。  As described in detail above, according to the present embodiment, digital data of a basic waveform corresponding to a sampling function are synthesized by a composition operation according to the input discrete data, and obtained. A continuous interpolated value can be obtained simply by performing an oversampling and a composition operation on the data value, eliminating the need for a sample-and-hold circuit and a single-pass filter as in the past. Thus, the deterioration of the phase characteristics due to the filter can be suppressed.
また、 本実施形態の基本デジタル波形から生成される関数は、 有限の 標本位置で 0に収束する有限台の標本化関数であり、 1回微分可能な関 数であるため、 1つの補間値を求めるために考慮すべき離散データの数 を有限にすることができ、 処理量を少なくすることができる。 しかも、 打ち切り誤差が生じないため、 歪みの少ない出力波形を得ることができ る。 これにより、 出力されるアナログ音声信号の品質を格段に向上させ ることができる。 The function generated from the basic digital waveform of the present embodiment is a finite It is a finite sampling function that converges to 0 at the sampling position, and is a function that can be differentiated once, so that the number of discrete data to be considered to find one interpolation value can be finite, The processing amount can be reduced. Moreover, since no truncation error occurs, an output waveform with little distortion can be obtained. As a result, the quality of the output analog audio signal can be significantly improved.
また、 本実施形態では、 滑らかなアナログ信号を得るのに必要な連続 的な補間値を全てデジタル的な処理によって求めているので、 従来のよ うにアナログ的に処理する場合と比べて処理量が格段に少なくて済み、 さらに I C化による大量生産にも向く というメリ ツ トを有する。  Further, in the present embodiment, since all continuous interpolation values necessary for obtaining a smooth analog signal are obtained by digital processing, the processing amount is smaller than in the conventional case where analog processing is performed. It has the advantage that it requires much less and is also suitable for mass production by IC.
次に、 図 9 を用いて、 図 5のデジタル基本波形に応じた離散的なデー 夕値 (一 1 , 1, 8, 8, 1, 一 1 ) ノ 8から、 n倍のオ バーサンプ リ ングとコンポリ ュ一ショ ン演算によって補間値を生成する他の処理例 を説明する。 なお、 図 9では、 図面の都合上 4倍のオーバ一サンプリ ン グを行う例について示しているが、 これより大きな倍率 (例えば 8倍、 1 6倍、 …) のオーバ一サンプリ ングを行っても良い。  Next, using FIG. 9, the discrete sampling values (11, 1, 8, 8, 1, 1, 11) corresponding to the digital basic waveform in FIG. Another example of processing for generating an interpolated value by means of a compiling operation will be described. Note that FIG. 9 shows an example in which oversampling of 4 times is performed for the sake of drawing. However, oversampling of a larger magnification (for example, 8 times, 16 times,...) Is performed. Is also good.
図 9において、 一番左の列に示される一連の数値列は、 元の離散デー 夕値 (一 1 , 1, 8, 8, 1 , 一 1 ) / 8 に対して 4倍のオーバ一サン プリングを行った値である。 また、 一番左から右に向かって 4列分の数 値列は、 一番左の列に示される数値列を 1つずつ下方向にシフ トしてい つたものである。 図 9 の列方向は時間軸を示しており、 数値列を下方向 にシフ トするという ことは、 一番左の列に示される数値列を徐々に遅延 させていく ことに対応する。  In Fig. 9, the series of numerical values shown in the leftmost column are four times the number of original discrete data (11, 1, 8, 8, 1, 1, 11) / 8. This is the value after the pulling. Also, the numerical sequence of four columns from left to right is the numerical sequence shown in the leftmost column shifted down one by one. The column direction in Fig. 9 shows the time axis. Shifting the numerical sequence downward corresponds to gradually delaying the numerical sequence shown in the leftmost column.
すなわち、 左から 2列目の数値列は、 一番左の列に示される数値列を 4倍周波数のクロック 4 C L Kの 1 / 4位相分だけずらした数値列であ ることを示す。 また、 左から 3列目の数値列は、 左から 2列目に示され る数値列を 4倍周波数のクロック 4 C L Kの 1 / 4位相分だけずらした 数値列、 左から 4列目の数値列は、 左から 3列目に示される数値列を 4 倍周波数のクロック 4 C L Kの 1ノ 4位相分だけ更にずら した数値列で あることを示す。 That is, the second numerical sequence from the left indicates that the numerical sequence shown in the leftmost column is shifted by 1/4 phase of the 4 × frequency clock 4 CLK. The third numerical column from the left is shown in the second column from the left. The numerical sequence that is shifted by 1/4 phase of CLK 4 from the numerical sequence that is quadrupled, and the numerical sequence that is the fourth column from the left is the numerical sequence that is shown in the third column from the left is the quadruple frequency clock 4. This shows that the numerical sequence is further shifted by one to four phases of CLK.
また、 左から 5列目の数値列は、 1〜 4列目の各数値列を対応する行 どう しで加算して 4で割った値である。 この左から 5列目までの処理に より、 4相のコンポリューショ ン演算を伴う 4倍のオーバ一サンプリ ン グがデジタル的に実行されることになる。  The fifth numerical column from the left is a value obtained by adding each of the first to fourth numerical columns by the corresponding row and dividing by four. By the processing in the fifth column from the left, a four-fold oversampling involving a four-phase com- plication operation is performed digitally.
上記 5列目から右に向かって 4列分の数値列 (左から 5〜 8列の数値 列) は、 5列目に示される数値列を 1つずつ下方向にシフ トしていった ものである。 また、 左から 9列目の数値列は、 5〜 8列目の各数値列を 対応する行どうしで加算して 4で割った値である。 この左から 9列目ま での処理により、 4相のコンポリューシヨ ン演算を伴う 4倍のオーバー サンプリ ングがデジタル的に 2回実行されることになる。  From the fifth column to the right, the four numeric columns (the five to eight numeric columns from the left) are the numeric columns shown in the fifth column shifted down one by one. It is. The ninth column from the left is the value obtained by adding each of the fifth to eighth columns in the corresponding row and dividing by 4. By processing up to the ninth column from the left, four times oversampling with four-phase compensation operation is performed digitally twice.
また、 左から 1 0列目の数値列は、 9列目に示される数値列を 1つ下 方向にシフ トしたものである。 また、 左から 1 1列目 (一番右の列) の 数値列は、 9列目の数値列と 1 0列目の数値列とを対応する行どう しで 加算して 2で割った値である。 この一番右の数値列が、 目的の補間値と いう ことになる。  The 10th numerical sequence from the left is the numerical sequence shown in the ninth column shifted down by one. Also, the numeric column in the 11th column (the rightmost column) from the left is the value obtained by adding the numeric column in the ninth column and the numeric column in the 10th column by the corresponding rows and dividing by 2. It is. This rightmost numerical sequence is the target interpolation value.
この図 9の一番右の列に示される最終的に得られた数値列をグラフ化 したのが、 図 1 0である。 図 1 0 に示すような波形を有する関数は、 全 域において 1回微分可能であって、 横軸に沿った標本位置 tが 1 から 3 3の間にあるときに 0以外の有限な値を有し、 それ以外の領域では値が 全て 0 となる有限台の関数である。  Fig. 10 is a graph of the finally obtained numerical sequence shown in the rightmost column of Fig. 9. The function having a waveform as shown in Fig. 10 is differentiable once in the entire region, and returns a finite value other than 0 when the sample position t along the horizontal axis is between 1 and 33. It is a finite function whose value is 0 in all other regions.
また、 図 1 0の関数は、 t = l 7の標本点でのみ極大値をとり、 t = 1, 9 , 2 5 , 3 3の 4つの標本点において値が 0になるという特徴を 有する標本化関数であり、 滑らかな波形のデータを得るために必要なサ ンプル点は全て通る。 In addition, the function in Fig. 10 takes the local maximum only at the sample points of t = l7, and the value is 0 at the four sample points of t = 1, 9, 25, 33. It has a sampling function and passes all the sample points necessary to obtain smooth waveform data.
このように、 図 1 0 に示す関数は、 標本化関数であって、 全域におい て 1回微分可能であり、 しかも標本位置 t = l , 3 3 において 0 に収束 する有限台の関数である。 したがって、 図 1 0の標本化関数を用いて各 離散データに基づく重ね合わせを行う ことにより、 離散データ間の値を 1回微分可能な関数を用いて補間することが可能である。  Thus, the function shown in Fig. 10 is a sampling function, which is differentiable once in the whole area, and is a finite function that converges to 0 at the sampling position t = l, 33. Therefore, by superimposing based on each discrete data using the sampling function of FIG. 10, it is possible to interpolate the value between the discrete data using a function that can be differentiated once.
この補間に際しては、 t = 1 ~ 3 3の範囲内での離散デ一タだけを考 慮に入れればよい。 したがって、 ある 1つの補間値を求める場合には、 限られた n個の離散データの値のみを考慮すればよいことになり、 処理 量を大幅に削減することができる。 しかも、 t = 1〜 3 3の範囲外の各 離散データについては、 本来考慮すべきであるが処理量や精度等を考慮 して無視しているというわけではなく、 理論的に考慮する必要がないた め、 打ち切り誤差は発生しない。 したがって、 本実施形態のデータ補間 手法を用いれば、 正確な補間値を得ることができる。  In this interpolation, only discrete data in the range of t = 1 to 33 need be taken into account. Therefore, when obtaining a certain interpolated value, only a limited number of n discrete data values need to be considered, and the processing amount can be greatly reduced. Moreover, discrete data outside the range of t = 1 to 33 should be considered originally, but are not neglected in consideration of the processing amount, accuracy, etc., and need to be considered theoretically. There is no truncation error. Therefore, if the data interpolation method of the present embodiment is used, an accurate interpolated value can be obtained.
図 1 1 は、 上記図 9に示したデータ補間処理を実現するための構成例 を示すブロック図である。 図 1 1 に示すデータ補間装置は、 正規化デ一 夕記憶部 2 1 と、 位相シフ ト部 2 2 と、 複数のデジタル乗算器 2 3 a〜 2 3 dと、 複数のデジタル加算器 2 4 a〜 2 4 c と、 P L L回路 2 5 と を備えて構成される。  FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example for realizing the data interpolation processing shown in FIG. The data interpolation device shown in FIG. 11 includes a normalized data storage unit 21, a phase shift unit 22, a plurality of digital multipliers 23 a to 23 d, and a plurality of digital adders 24. a to 24 c and a PLL circuit 25.
上記正規化データ記憶部 2 1 は、 図 9の一番右の列に示したように正 規化されたデータ列 (デジタル基本波形が 4倍にオーバーサンプリ ング されてコンポリ ユーショ ン演算により正規化されたデータ列) を 4相に ずらして記憶している。 なお、 図 5 に示したデジタル基本波形に対して 8倍や 1 6倍などのオーバ一サンプリ ングを行う場合は、 正規化データ 記憶部 2 1 には、 デジタル基本波形が 8倍や 1 6倍などにオーバ一サン プリ ングされてコンポリ ユ ーショ ン演算により正規化されたデータ列が 記憶される。 The normalized data storage unit 21 stores a normalized data sequence (the digital basic waveform is oversampled by a factor of 4 as shown in the rightmost column of FIG. 9 and normalized by a compiling operation). Data sequence) is stored in a manner shifted to four phases. When performing an oversampling such as 8 times or 16 times the digital basic waveform shown in Fig. 5, the normalized data storage unit 21 stores the digital basic waveform at 8 times or 16 times. Over one sun A data string that has been printed and normalized by the compilation operation is stored.
この正規化データ記憶部 2 1 に記憶された 4相の正規化データは、 P L L回路 2 5より供給されるクロック C L K , 8 C L Kに従って読み出 され、 それぞれ 4つのデジタル乗算器 2 3 a 〜 2 3 dの一方の入力端子 に供給される。  The four-phase normalized data stored in the normalized data storage unit 21 is read out according to clocks CLK and 8 CLK supplied from the PLL circuit 25, and each of the four digital multipliers 23a to 23 It is supplied to one input terminal of d.
また、 位相シフ ト部 2 2 は、 入力される離散データの位相を 4相にず らす位相シフ ト処理を行う。 この位相シフ ト部 2 2により生成された 4 相の離散データは、 P L L回路 2 5ょり供給されるクロックじし 1^ , 8 C L Kに従って出力され、 それぞれ 4つのデジタル乗算器 2 3 a 〜 2 3 dの他方の入力端子に供給される。  Further, the phase shift unit 22 performs a phase shift process of shifting the phase of the input discrete data to four phases. The four-phase discrete data generated by the phase shift unit 22 is output according to the clock signals 1 ^ and 8 CLK supplied from the PLL circuit 25, and each of the four digital multipliers 23a to 23 3d is supplied to the other input terminal.
上記 4つのデジタル乗算器 2 3 a 〜 2 3 dは、 上記正規化データ記憶 部 2 1より出力される 4相の正規化データと、 上記位相シフ ト部 2 2よ り出力される 4相の離散データとをそれぞれ乗算する。 これらの後段に 接続された 3つのデジタル加算器 2 4 a 〜 2 4 cは、 上記 4つのデジタ ル乗算器 2 3 a 〜 2 3 dでの乗算結果を全て加算して出力する。  The four digital multipliers 23a to 23d store the four-phase normalized data output from the normalized data storage unit 21 and the four-phase normalized data output from the phase shift unit 22. Multiply by discrete data. The three digital adders 24a to 24c connected at the subsequent stage add and output all the multiplication results of the four digital multipliers 23a to 23d.
この図 1 1 に示す構成では、 図 9に示したようなコンポリューシヨ ン 演算により得られる一番右の列の正規化データをあらかじめ R O M等の 正規化データ記憶部 2 1 に記憶しておく。 そして、 この正規化データを 入力される離散データの値に応じた振幅に変調し、 これにより得られた デ一タを 4相のコンポリューション演算により合成して出力するように している。  In the configuration shown in FIG. 11, the rightmost column of normalized data obtained by the composition operation shown in FIG. 9 is stored in advance in the normalized data storage unit 21 such as a ROM. . Then, the normalized data is modulated into an amplitude corresponding to the value of the input discrete data, and the obtained data is synthesized and output by a four-phase composition operation.
入力される離散データの振幅値を図 5に示したデジタル基本波形に対 して乗算し、 それにより得られたデータ値に対して図 9 に示したような コンポリューシヨ ン演算を補間時に行うようにしても良いが、 図 1 1 の ように構成した場合には、 実際の補間時に図 9 のコンポリューショ ン演 算そのものを行う必要がなく、 補間処理を高速化することができるとい うメリ ッ トを有する。 The digital fundamental waveform shown in Fig. 5 is multiplied by the amplitude value of the input discrete data, and the resulting data value is subjected to a interpolation operation as shown in Fig. 9 during interpolation. However, in the case of the configuration as shown in Fig. 11, when performing the interpolation, It has the advantage that the interpolation itself does not need to be performed and the interpolation process can be sped up.
なお、 上記説明した実施の形態は、 本発明を実施するにあたっての具 体化の一例を示したものに過ぎず、 これによつて本発明の技術的範囲が 限定的に解釈されてはならないものである。 すなわち、 本発明はその精 神、 またはその主要な特徴から逸脱することなく、 様々な形で実施する ことができる。 '  The above-described embodiment is merely an example of embodying the present invention, and should not be construed as limiting the technical scope of the present invention. It is. That is, the present invention can be embodied in various forms without departing from its spirit or its main features. '
例えば、 図 3 に示したコンポリューシヨ ン演算部 2 0では 2倍のォー バーサンプリ ングを 3回行っているが、 本発明はこの回数には限定され ない。 また、 このような合計 8倍のオーバ一サンプリングの後で 8段の コンポリュ一シヨ ン演算を行っているが、 この段数もこれに限定される ものではない。 また、 このようなォ一バーサンプリ ングおよびコンポリ ュ一シヨ ン演算を行う回路構成自体も、 図 3に示した例には限定されな い。 さらに、 図 4に示したデジタル波形発生部 1 0では 3段のコンポリ ユーショ ン演算を行っているが、 本発明はこの段数に限定されない。 また、 上記図 3の実施形態では、 デジタル波形発生部 1 0およびコン ポリュ一ショ ン演算部 2 0 により求められた各補間値を最終的には D Z A変換部 3 0 により D / A変換しているが、 上記求められた各補間値を D Z A変換することなく、 他のデジタル処理のために用いるようにして も良い。 すなわち、 図 3の D Z A変換部 3 0 を除いた構成をデータ補間 装置として利用することも可能である。  For example, in the compensation operation unit 20 shown in FIG. 3, double oversampling is performed three times, but the present invention is not limited to this number. In addition, after such a total of eight times over-sampling, an eight-stage compilation operation is performed, but the number of stages is not limited to this. Further, the circuit configuration itself for performing such oversampling and compilation operation is not limited to the example shown in FIG. Furthermore, although the digital waveform generator 10 shown in FIG. 4 performs three-stage computational operations, the present invention is not limited to this number of stages. Further, in the embodiment of FIG. 3 described above, each of the interpolated values obtained by the digital waveform generator 10 and the component calculator 20 is finally D / A converted by the DZA converter 30. However, the obtained interpolated values may be used for other digital processing without DZA conversion. That is, the configuration excluding the DZA converter 30 in FIG. 3 can be used as a data interpolation device.
また、 上記実施形態では、 デジタル基本波形を— 1, 1, 8, 8 , 1, - 1 としているが、 デジタル基本波形はこの例に限定されるものではない。 す なわち、 得られる補間関数が全域において 1回微分可能であり、 しかも有限 の標本位置において 0に収束する有限台の関数となれば、 どのような波形で も良い。 例えば、 両脇に当たる部分のウェイ トを— 1ではなく 1あるいは 0 としても良い。 また、 真中に当たる部分のウェイ トを 8以外の値にしても良 い。 何れにしても、 良好な曲線補間を実現する ことが可能である。 Further, in the above embodiment, the digital basic waveform is set to -1, 1, 8, 8, 1, -1. However, the digital basic waveform is not limited to this example. In other words, any waveform can be used as long as the obtained interpolation function can be differentiated once in the entire region and is a finite-level function that converges to 0 at a finite sample position. For example, the weights on both sides are 1 or 0 instead of 1 It is good. Also, the weight in the middle part may be set to a value other than 8. In any case, good curve interpolation can be realized.
また、 以上に説明した本実施形態による D/ A変換器およびデータ補間装 置は、 上述したようにハー ドウェアによ り構成する ことも可能であるし、 D S Pゃソフ トウエア等によっても実現する ことが可能である。 例えばソフ ト ウェアによって実現する場合、 本実施形態の装置は、 実際にはコンピュータ の C P Uあるいは M P U、 RAM, R OMなどで構成され、 RAMや R OM に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。  Also, the D / A converter and the data interpolation device according to the present embodiment described above can be configured by hardware as described above, or can be realized by DSP software and the like. Is possible. For example, when implemented by software, the device of the present embodiment is actually configured by a computer CPU or MPU, RAM, ROM, etc., and can be implemented by operating a program stored in RAM or ROM. .
したがって、 コ ンピュータが上記本実施形態の機能を果たすよう に動作さ せるプログラムを例えば C D— R〇 Mのような記録媒体に記録し、 コンビュ —夕に読み込ませる ことによって実現できるものである。 この記録媒体とし ては、 C D— R OM以外に、 フロッ ピ一ディスク、 ハー ドディスク、 磁気テ —プ、 光ディ スク、 光磁気ディスク、 D VD、 不揮発性メモリカー ド等を用 いることができる。 また、 上記プログラムをイ ンターネッ ト等のネッ トヮ一 クを介してコンピュータにダウンロー ドする ことによつても実現できる。 また、 コンピュータが供給されたプログラムを実行することによ り上述の 実施形態の機能が実現されるだけでなく 、 そのプログラムがコンピュータに おいて稼働している O S (オペレーティ ングシステム) あるいは他のアプリ ケ一シヨ ンソフ ト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合や、 供給されたプログラムの処理の全てあるいは一部がコンピュータの機能拡張 ボー ドや機能拡張ユニッ トによ.り行われて上述の実施形態の機能が実現され る場合も、 かかるプログラムは本発明の実施形態に含まれる。 産業上の利用可能性  Therefore, the present invention can be realized by recording a program for causing a computer to perform the functions of the above-described embodiment on a recording medium such as a CD-R〇M and reading the program in the evening. As this recording medium, besides CD-ROM, a floppy disk, hard disk, magnetic tape, optical disk, magneto-optical disk, DVD, nonvolatile memory card, etc. may be used. it can. Further, it can also be realized by downloading the above program to a computer via a network such as the Internet. In addition, not only the functions of the above-described embodiments are realized by the computer executing the supplied program, but also the OS (operating system) or another application running on the computer. In the case where the functions of the above-described embodiment are realized in cooperation with a case software or the like, or all or a part of the processing of the supplied program is performed by a function expansion board or a function expansion unit of a computer. Such a program is also included in the embodiments of the present invention when the functions of the above-described embodiments are implemented by being performed. Industrial applicability
本発明は、 口一パスフィルタによる位相特性の劣化を抑制するととも ' に、 補間時における打ち切り誤差を抑制する ことで、 出力波形の歪みを 最小限に抑え、 出力されるアナログ音声信号の品質を格段に向上させる のに有用である。 The present invention reduces the distortion of the output waveform by suppressing the degradation of the phase characteristic due to the one-pass filter and suppressing the truncation error at the time of interpolation. This is useful for minimizing the output and significantly improving the quality of the output analog audio signal.

Claims

求 の 範 囲 Range of request
1 . 入力される n個の離散データの値に応じた基本波形のデジタルデー 夕どう しを、 オーバーサンプリ ングおよび 1回以上の移動平均演算また は畳み込み演算により合成することによって、 上記離散データに対する デジタルの補間値を求めた後、 当該補間値を含む各デジタルデータ値を アナログ量に変換するようにしたことを特徴とするデジタル—アナログ 変換器。 1. The digital data of the basic waveform corresponding to the values of the n discrete data to be input are combined by oversampling and one or more moving average calculations or convolution calculations to obtain the discrete data. A digital-to-analog converter characterized in that after obtaining a digital interpolation value, each digital data value including the interpolation value is converted into an analog quantity.
2 . 入力される n個の離散データの値に応じた基本波形のデジタルデー タどう しをオーバ一サンプリ ングおよび移動平均演算または畳み込み演 算により合成し、 当該合成したデジタルデータ値に対して更に移動平均 演算または畳み込み演算を行う ことによって上記離散データに対するデ ジタルの補間値を求めた後、 当該補間値を含む各デジタルデータ値をァ ナログ量に変換するようにしたことを特徴とするデジタル一アナログ変 換器。  2. Digital data of the basic waveform corresponding to the values of the n discrete data to be input are combined by over sampling and moving average calculation or convolution operation, and the combined digital data value is further processed. After obtaining a digital interpolation value for the discrete data by performing a moving average calculation or a convolution calculation, each digital data value including the interpolation value is converted into an analog amount. Analog converter.
3 . 入力される n個の離散データの値に応じた基本波形のデジタルデー タどう しを移動平均演算または畳み込み演算により合成する合成手段と  3. Synthesizing means for synthesizing digital data of the basic waveform according to the values of the n discrete data to be inputted by a moving average operation or a convolution operation.
上記合成手段により生成されたデジタルデータに対して、 入力される 各データ値を前段と比べて 2倍の周波数でサンプリ ングし、 得られた各 データ値とそれを所定位相分ずらした各データ値とを夫々加算して次段 に出力するという処理を数段に渡って行うォ一バーサンプリ ング手段と The digital data generated by the synthesizing means, at a frequency twice the respective data value in comparison with the preceding input sampling Ngushi, resulting each data value and the data value it has shifted by a predetermined phase amount Oversampling means for performing processing of adding several times to each other and outputting the result to the next stage over several stages.
上記オーバ一サンプリ ング手段により得られた各データ値に対して移 動平均演算または畳み込み演算を行う演算手段と、 上記演算手段により求められた各データ値をアナログ量に変換する D A変換手段とを備えたことを特徴とするデジタル一アナログ変換器。 An arithmetic means for performing a moving average operation or a convolution operation on each data value obtained by the over sampling means; and a D means for converting each data value obtained by the arithmetic means into an analog quantity. A digital-to-analog converter comprising A conversion means.
4 . 基準周波数クロックに従って入力される n個の離散データの値に応 じた基本波形のデジタルデータどうしを上記基準周波数クロック分ずつ ずらして加算することによりデータ合成を行う合成手段と、 4. Synthesizing means for synthesizing data by shifting the digital data of the basic waveform corresponding to the value of the n discrete data input according to the reference frequency clock while shifting the digital data by the reference frequency clock, and
上記合成手段により生成されたデジタルデータに対して、 入力される 各データ値を前段と比べて 2倍の周波数クロックでサンプリ ングし、 得 られた各データ値とそれを半クロック分ずらした各データ値とを夫々加 算して次段に出力するという処理を数段に渡って行うオーバ一サンプリ ング手段と、  For the digital data generated by the synthesizing means, each input data value is sampled with twice the frequency clock as compared to the previous stage, and each obtained data value is shifted by half a clock. Oversampling means for performing a process of adding each value and outputting the result to the next stage over several stages;
上記オーバ一サンプリ ング手段により得られた各データ値に対して、 上記オーバーサンプリング手段の最終段の周波数クロックの下で各デ一 タ値を 1 クロックずつずらして加算することにより移動平均演算または 畳み込み演算処理を行う演算手段と、  Moving average calculation or convolution is performed by adding each data value shifted by one clock under the last stage frequency clock of the oversampling means to each data value obtained by the oversampling means. Arithmetic means for performing arithmetic processing;
上記演算手段により求められた各データ値をアナログ量に変換する D Z A変換手段とを備えたことを特徴とするデジタル一アナログ変換器。  A digital-to-analog converter comprising: a DZA converter for converting each data value obtained by the arithmetic means into an analog quantity.
5 . 上記合成手段は、 上記基準周波数クロックに従って順次入力される 離散データを上記基準周波数クロック分ずつ順次遅延させる n個の遅延 手段と、 5. The synthesizing means includes: n delay means for sequentially delaying discrete data sequentially input according to the reference frequency clock by the reference frequency clock;
上記 n個の遅延手段から出力されるそれぞれのデータ値に対して、 基 本デジタル波形に対応した各利得値を夫々乗算するとともに、 それぞれ の乗算結果を加算して上記オーバ一サンプリング手段に出力する乗加算 手段とを備えることを特徴とする請求の範囲第 4項記載のデジタルーァ ナ口グ変換器。  Each data value output from the n delay means is multiplied by each gain value corresponding to the basic digital waveform, and the respective multiplication results are added and output to the over sampling means. 5. The digital analog converter according to claim 4, further comprising: multiplying and adding means.
6 . 上記オーバーサンプリ ング手段は、 上記合成手段により生成された デジタルデータの各データ値に対して、 上記基準周波数の 2倍の周波数 のクロックでサンプリングを行い、 得られた各データ値とそれを半クロ ック分ずらした各データ値とを夫々加算する第 1 の演算手段と、 上記第 1 の演算手段により得られた各データ値に対して、 上記基準周 波数の 4倍の周波数のクロックでサンプリ ングを行い、 得られた各デー 夕値とそれを半クロック分ずらした各データ値とを夫々加算する第 2の 演算手段と、 6. The oversampling unit samples each data value of the digital data generated by the synthesizing unit with a clock having a frequency twice as high as the reference frequency, and obtains each obtained data value and the data value. Half black A first calculating means for adding each data value shifted by the same clock, and a sampling of each data value obtained by the first calculating means with a clock having a frequency four times the reference frequency. A second arithmetic means for performing calculation and adding each obtained data value and each data value obtained by shifting the data value by a half clock,
上記第 2の演算手段により得られた各データ値に対して、. 上記基準周 波数の 8倍の周波数のクロックでサンプリ ングを行い、 得られた各デ一 夕値とそれを半クロック分ずらした各データ値とを夫々加算する第 3の 演算手段とを備えることを特徴とする請求の範囲第 4項記載のデジタル 一アナログ変換器。  Sampling is performed on each data value obtained by the second arithmetic means with a clock having a frequency eight times the reference frequency, and each obtained data value is shifted by half a clock. 5. The digital-to-analog converter according to claim 4, further comprising: third calculating means for adding each of the data values obtained from the digital-to-analog conversion.
7 . 上記演算手段は、 上記オーバーサンプリング手段により得られたデ ジタルデータを、 上記オーバーサンプリ ング手段の最終段の周波数クロ ック分ずつ順次遅延させる複数の遅延手段と、  7. The arithmetic means includes a plurality of delay means for sequentially delaying the digital data obtained by the oversampling means by the frequency clock of the last stage of the oversampling means,
上記複数の遅延手段からの出力をそれぞれ加算して出力する加算手段 とを備えることを特徴とする請求の範囲第 3項記載のデジタル一アナ口 グ変換器。  4. The digital-to-analog converter according to claim 3, further comprising an adder that adds and outputs the outputs from the plurality of delay units.
8 . 入力される n個の離散データの値に応じた基本波形のデジタルデ一 夕どう しをオーバ一サンプリングおよび 1回以上の移動平均演算または 畳み込み演算により合成することによって、 上記離散データに対するデ ジタルの補間値を求める演算ステップと、  8. The digital data of the basic waveform corresponding to the values of the n discrete data to be input are synthesized by over-sampling and one or more moving average calculations or convolution calculations. An operation step for obtaining an interpolation value of digital,
上記演算により求められた補間値を含む各デジタルデータ値をアナ口 グ量に変換する D / A変換ステップとを有することを特徴とするデジ夕 ルーアナログ変換方法。  A digital / analog conversion method for converting each digital data value including the interpolated value obtained by the above calculation into an analog amount.
9 . 入力される n個の離散データの値に応じた基本波形のデジタルデ一 タどう しを移動平均演算または畳み込み演算により合成する合成ステツ プと、 上記合成したデジタルデータ値に対して移動平均演算または畳み込み 演算を伴うオーバーサンプリ ングを行うオーバ一サンプリ ングステップ と、 ' 9. A combining step of combining digital data of the basic waveform according to the values of the n discrete data to be input by a moving average operation or a convolution operation; An oversampling step of performing oversampling with a moving average operation or a convolution operation on the combined digital data values;
上記ォ一バ一サンプリ ングにより得られたデータ値に対して更に移動 平均演算または畳み込み演算を行うことによって上記離散データに対す るデジタルの補間値を求める演算ステップと、  An operation step of obtaining a digital interpolation value for the discrete data by further performing a moving average operation or a convolution operation on the data value obtained by the oversampling;
上記演算により求められた補間値を含む各デジタルデータ値をアナ口 グ量に変換する D Z A変換ステップとを有することを特徴とするデジタ ルーアナログ変換方法。  A DZA conversion step of converting each digital data value including the interpolated value obtained by the above calculation into an analog amount.
1 0 . 入力される n個の離散データの値に応じた基本波形のデジタルデ 一夕どう しをオーバーサンプリングおよび 1回以上の移動平均演算また は畳み込み演算により合成することによって、 上記離散データに対する デジタルの補間値を求めるようにしたことを特徴とするデータ補間装置  10. The digital data of the basic waveform corresponding to the values of the n discrete data to be input are synthesized by oversampling and one or more moving average calculations or convolution calculations. A data interpolation device for obtaining a digital interpolation value
1 1 . 入力される n個の離散データの値に応じた基本波形のデジタルデ —夕どうしを移動平均演算または畳み込み演算により合成し、 当該合成 したデジタルデータ値に対してオーバ一サンプリ ングを行い、 これによ り得られたデ一夕値に対して更に移動平均演算または畳み込み演算を行 うことによって上記離散データに対するデジタルの補間値を求めるよう にしたことを特徴とするデータ補間装置。 1 1. Digital data of the basic waveform according to the value of the n discrete data to be input are synthesized by moving average calculation or convolution operation, and oversampling is performed on the synthesized digital data value. A data interpolating device for obtaining a digital interpolation value for the discrete data by further performing a moving average operation or a convolution operation on the obtained data.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62115194A (en) * 1985-11-14 1987-05-26 ロ−ランド株式会社 Waveform generator for electronic musical apparatus
JPH06244679A (en) * 1993-02-15 1994-09-02 Nec Corp Digital filter circuit
JPH1155076A (en) * 1997-07-30 1999-02-26 Yamaha Corp Sampling frequency converting device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62115194A (en) * 1985-11-14 1987-05-26 ロ−ランド株式会社 Waveform generator for electronic musical apparatus
JPH06244679A (en) * 1993-02-15 1994-09-02 Nec Corp Digital filter circuit
JPH1155076A (en) * 1997-07-30 1999-02-26 Yamaha Corp Sampling frequency converting device

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