JPH02124622A - 量子化誤差低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はディジタル・オーディオ機器におけるディジ
タル信号処理に関するものである。

従来の技術 ディジタル・オーディオ機器において、原信号をディジ
タル変換して記録媒体に記録する記録系と、記録媒体よ
りディジタル信号を読み取り、アナログ変換して再生す
る再生系とは、ディジタルオーディオ機器の性能を決め
る重要な要素である。

第６図は従来のディジタルオーディオ機器の記録再生系
の基本構成を示す。入力アナログ信号１はサンプルホー
ルド回路２で一定の繰り返し周期１　／　Ｆ　ｓでサン
プリングされる。サンプルホールド回路２の出力信号は
量子化器３でｍビットのディジタル信号３１に変換され
る。このサンプルホールド回路２と量子化器３とにより
アナログ・ディジタル変換器４が構成されている。量子
化器３の出力であるｍビットのディジタル信号３１は符
号器５に入力され、ここで誤り訂正符号などの符号が付
加される。６は符号器５によって符号化された信号を記
録するための記録媒体である。このように、アナログ・
ディジタル変換器４と符号器５によって記録系が構成さ
れている。復号器７では、記録媒体６より読み出した信
号に誤り訂正などの処理を行い、ｍビットのディジタル
信号７１に復号する。復号器７の出力のｍビットのディ
ジタル信号７１はディジタル・アナログ変換器〔以下、
ＤＡＣと称す〕８によってアナログ変換される。ＤＡＣ
８の出力信号はローパスフィルタ９を介してＦ　ｓ　／
　２以上の不要な折り返し成分を取り除いたのち、アナ
ログ信号１０として出力される。第７図は入力アナログ
信号１としてレベルが低い信号を入力したときの各部の
信号波形を示し、（ａ）は入力アナログ信号１、（ｂ）
はサンプルホールド回路２の出力波形、（ｃ）はｍビッ
トのディジタル信号３１．７１およびＤＡＣ８の出力波
形、（ｄ）はアナログ信号１０の出力波形である。

発明が解決しようとする課題 このように従来のディジタルオーディオ機器の記録再生
系は、アナログ信号をｍビットという有限のディジタル
信号に量子化するため、特に信号レベルが小さいときは
そのアナログ信号出力１０が入力アナログ信号１とはか
け離れた波形となってしまい、量子化の際の誤差の影響
が大きく、量子化する前のアナログ信号１を忠実に再生
することが困難となる。

本発明は入力アナログ信号の信号レベルが小さいときの
量子化にともなう波形歪を低減できる量子化誤差低減装
置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明の量子化誤差低減装置は、入力アナログ信号をデ
ィジタル変換し、さらにアナログ変換して出力される信
号処理の経路中に介装されたフィルタと、前記フィルタ
の入力信号の周波数成分の分布を検出する周波数検出手
段とを設け、周波数検出手段の出力によって前記フィル
タの遮断特性を可変するようにしたことを特徴とする。

作用 この構成によると、量子化された後のディジタル信号の
周波数成分のうち、量子化前の信号が含まれる周波数帯
域の成分だけを通過させ、その他の成分をフィルタを用
いて遮断することができる。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第５図に基づいて説明
する。

第１図は本発明の第一の実施例による量子化誤差低減装
置を用いたディジタルオーディオ機器の記録再生系を示
す。なお、入力アナログ信号１、　　ｊ　− アナログ・ディジタル変換器４、符号器５、記録媒体６
、復号器７、ローパスフィルタ９は、それぞれ従来例を
示す第６図のそれとおなしものである。そして第１図で
は復号器７の後段に本発明の量子化誤差低減装置１１が
介装されている。ここでその出力８１のビット敗北は入
カフ１のビット数ｍと異なるため、ＤＡＣ１２の入力ビ
ツト数も第６図のＤＡＣ８とは異なる。

このように構成された本発明によるディジタルオーディ
オ機器の記録再生系について、以下その動作を説明する
。入力アナログ信号１をアナログ・ディジタル変換器４
によって量子化し、符号器５によって符号化して記録媒
体６に記録し、記録媒体６より再度読み出したディジタ
ル信号を復号器７によって復号するまでは第６図に示し
た従来例と同じである。そして復号器７の出力であるｍ
ビットのディジタル信号７１を量子化誤差低減装置１１
に入力し、その立ビットの演算結果８１をＤＡＣ１２、
ローパスフィルタ９に通すことによりアナログ信号出力
１０を得る。

量子化誤差低減装置１１は第２図に示すように構成され
ている。１３は周波数検出手段としてのフーリエ変換器
で、ｍビットの入力ディジタル信号７１をフーリエ変換
し、振幅積出力１４を出力する。１５はフーリエ変換器
１３の振幅積出力１４とある一定値とを比較し、量子化
する前の信号が含まれる周波数帯域だけを通過させるた
めの帯域制限用ディジタルフィルタである。第３図は第
２図における各信号の波形を示したものであり、（ａ）
はｍビットの入力ディジタル信号７１の波形、（ｂ）は
フーリエ変換器１３の振幅積出力１４、（ｃ）は帯域制
限用ディジタルフィルタ１５の遮断特性、（ｄ）は帯域
制限用ディジタルフィルタ１５の見ビット出力信号８１
の波形である。まず第２図においてフーリエ変換器１３
はｍビットの入力ディジタル信号７１のＮサンプルに対
してフーリエ変換を行って振幅積出力１４を求める。そ
の結果、第３図（、）に示した入力ディジタル信号７１
のスペクトルは第３図（ｂ）のようになる。そして振幅
積出力１４を平均的な量子化ノイズのレベルと比較し、
その結果平均的な量子化ノイズのレベルよりも振幅が大
きいスペクトル成分であるｆＯは量子化にともなう波形
歪成分ではなく、もともと量子化する前のアナログ信号
に含まれていた周波数成分であると考えられる。この様
な場合、帯域制限用ディジタルフィルタ１５にはｆＯだ
けを通過させるような遮断特性を持たせる。その結果、
帯域制限用ディジタルフィルタ１は第３図（ｃ）に示し
たような、周波数ｆＯだけを通過させるバンドパスフィ
ルタとなる。そしてこのときの帯域制限用ディジタルフ
ィルタ１５の出力信号８１のビット敗北を入力信号７１
のビット数ｍより多くすることにより、第３図（ｄ）に
示したような量子化にともなう歪成分のない滑らかな波
形が再現できる。

第４図は量子化誤差低減装置１１の第２の実施例を示す
。１６はｍビットの入力ディジタル信号７１が特定の周
波数帯域の信号成分を含んでいるか否かを検出するため
の周波数検出用ディジタルフィルタであり、周波数検出
出力１７を有する。１８は上記周波数検出用ディジタル
フィルタの周波数構出出ノ月７に応してその遮断特性を
変化させる帯域制限用ディジタルフィルタである。第５
図は第４図における各信号の波形を示したものであり、
（、）はｍビットの入力ディジタル信号７１の波形、（
ｂ）は上記入力ディジタル信号７１のスペクトル、（ｃ
）は周波数検出用ディジタルフィルタ１６の遮断特性、
（ｄ）は周波数検出出力１７のスペクトル、（ｅ）は帯
域制限を行なったときの帯域制限用ディジタルフィルタ
１８の遮断特性である。そして（ｆ）は入力ディジタル
信号７１を帯域制限用ディジタルフィルタ１８で帯域制
限したときの出力信号８１の波形、（ｇ）は上記波形（
ｆ）のスペクトルである。

まず第５図（ｂ）に示したスペクトルを持つ入力ディジ
タル信号７１に対し、第５図（ｃ）に示した遮断特性を
持つ周波数検出用ディジタルフィルタ１６でフィルタリ
ングを行なうことにより、周波数検出出力１７を得る。

このとき周波数検出出力１７のスペクトルは第５図（ｄ
）のようになる。第５図（ｂ）。

（ｄ）よりも明らかなように、このときの入力ディジタ
ル信号７１には周波数がｆｃ以上の信号成分が含まれて
いないため、周波数検出出力１７は量子化誤差の成分の
みとなる。そこで帯域制限用ディジタルフィルタ１８は
周波数検出出力１７が量子化誤差の成分のみであること
を検出し、そのカットオフ周波数をｆｃとする。そのた
め第５図（ｇ）に示すように入力ディジタル信号７１は
帯域制限用ディジタルフィルタ１８によってｆｃ以上の
量子化誤差成分を取り除かれる。そしてその結果、第５
図（ｆ）に示したように量子化にともなう波形歪が少な
い出力信号８１が得られる。そして入力ディジタル信号
７１にｆｃ以上の成分が含まれているときは、帯域制限
用ディジタルフィルタ１８は入力ディジタル信号７１を
そのまま出力する。

上記第２の実施例では周波数検出用ディジタルフィルタ
１６がひとつの場合について説明したが、ふたつ以上の
周波数検出用ディジタルフィルタを用いて、帯域制限用
ディジタルフィルタ１８の遮断特性を３通り以上に変化
させることによって、さらに最適な帯域制限をすること
ができる。

上記第１、第２の実施例では帯域制限用のフィルタをデ
ィジタルフィルタ１５．１８として説明したが、入力デ
ィジタル信号をＤ／Ａ変換し、アナログ信号にした後で
アナログフィルタを用いて帯域制限することも可能であ
る。

発明の効果 以上のように本発明によれば、入力信号の周波数成分の
分布を検出する周波数検出手段と上記検出手段の出力に
よってその遮断特性を変更するフィルタとを備えたため
、量子化後の信号に含まれる特定の周波数成分だけを抽
出して再生することによって特に信号レベルが小さい場
合の量子化にともなう波形歪を大幅に低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の量子化誤差低減装置を使用したディジ
タルオーディオ機器の記録再生系の構成図、第２図は本
発明による量子化誤差低減装置の第１の実施例の構成図
、第３図は上記第１の実施例における信号波形図、第４
図は本発明による量子化誤差低減装置の第２の実施例の
構成図、第５図は−に記第２の実施例における信号波形
図、第６図は従来のディジタルオーディオ機器の記録再
生系の構成図、第７図は従来のディジタルオーディオ機
器の記録再生系における信号波形図である。 １・・・入力アナログ信号、４・・・アナログ・ディジ
タル変換器、５・・・符号器、６・・・記録媒体、７・
・・復号器、１１・・・量子化誤差低減装置、１２・・
・ディジタルアナログ変換器、１３・・・フーリエ変換
器（周波数検出手段）　、１５．１８・・・帯域制限用
ディジタルフィルタ〔フィルタ〕、１６・・・周波数検
出用ディジタルフィルタ〔周波数検出手段〕。 代理人　　　森　　本　　義　　弘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、入力アナログ信号をディジタル変換し、さらにアナ
   ログ変換して出力される信号処理の経路中に介装された
   フィルタと、前記フィルタの入力信号の周波数成分の分
   布を検出する周波数検出手段とを設け、周波数検出手段
   の出力によって前記フィルタの遮断特性を可変するよう
   にした量子化誤差低減装置。