JPH0265407A - ディジタル信号処理回路 - 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り、特にレベルが低い音
楽信号に対する高忠実度再生を実現するものである。

従来の技術 ディジタル・オーディオ機器において、アナログ・ディ
ジタル変換器等により原信号をディジタル信号に変換し
、記録媒体に記録する記録系と、記録媒体よりディジタ
ル信号を読みとりディジタル・アナログ変換器等によシ
アナログ信号を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。

以下図面を参照しながら上述した従来のディジタル・オ
ーディオ機器の記録再生系の一例について説明する。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
の基本構成を示すものである。第６図において１は入力
アナログ信号、２は入力アナログ信号１を一定の周期１
７Ｆｔｘ　　でサンプリングするためのサンプルホール
ド回路、３はサンプルホールド回路２の出力信号をｍビ
ットのディジタル信号３１に変換する量子化器である。

そして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９が構成されている。さらに
４は量子化器３の出力であるｍビットのディジタル信号
３１に誤り訂正符号等の符号を付加するための符号器、
６は符号器４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。そして上記アナログ・ディジタル変
換２９９と符号器４によって記録系が構成されている。

次に６は記録媒体５より読み出した信号から誤り訂正等
の処理を行い、ｍビットのディジタル信号６１を復号す
るための復号器、７はｍビットのディジタル信号６１を
ディジタル・アナミグ変換するためのディジタル・アナ
ログ変換器である。以下このディジタル変換器７をＤＡ
Ｃ７と称する。そして８はＤＡＣ７の出力から不要な折
返し成分を取り除くだめのローパスフィルタであり、ア
ナログ信号１ｏを出力する。

以上のように構成された従来のディジタル−オーディオ
機器の記録再生系について図面を参照しながら以下その
動作について説明する。なお第７図は第６図の各信号波
形を図示したものであり、ａはアナログ信号人力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３１．６１およびＤＡＣ−ｒの出力波形
であシ、ｄはアナログ信号出力波形である。まずサンプ
ルホールド回路２は入力アナログ信号１を一定の周期１
／Ｆｓ　でサンプリングし、その結果、第７図ａに示し
た入力アナログ信号１は、第７図すに示した様な波形に
変化する。さらに量子化器３でｍビットに量子化するこ
とによって、第７図すの波形が第７図Ｃの様になる。そ
して符号器４においてこの波形にｌｌ’？シ訂正等の符
号を付加し１．７８録媒体５に記録する。

次に再生系において記録媒体５より読み出した信号を復
号器６によって復号し、その出力であるｍビットのディ
ジタル信号６１を再度ＤＡＣ７によりアナログ信号に変
換する。そして最後にローパスフィルタ８によって１８
７２以上の折返し成分を取り除き、第７図のｄに示した
アナログ出力１ｏを得る。このように入力アナログ信号
１をｍビットという有限のディジタル信号に量子化する
事により、特に信号レベルが小さい時はそのアナログ信
号出力１０が入力アナログ信号１はかけ離れた波形とな
ってしまう。

発明が解決しようとする課題 上記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時、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を忠実
に再生する事が困難となる。

課題を解決するための手段 本発明によるディジタル信号処理回路は上記問題点に鑑
み、入力ディジタル信号を７−リエ変換する第一の変換
手段と上記第一の変換手段によって得られたスペクトル
をあらかじめ決められた値と比較する比較手段と、上記
比較手段の出力及び上記第一の変換手段の出力とを逆フ
ーリエ変換する第二の変換手段とを備え、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
事により、量子化に伴う波形歪を低減するものである。

作　　　用 本発明によるディジタル信号処理回路は上記した構成に
より量子化された後のディジタル信号に含まれる周波数
成分のうち特定の周波数成分だけを抽出し、逆フーリエ
変換する事により特に信号レベルが小さい時、量子化に
伴う波形歪を大幅に低減するものである。

実施例 以下本発明の一実施例のディジタル信号処理回路につい
て、図面を参照しながら説明する。まず第１図は本発明
の第一の実施例によるディジタル信号処理回路を用いた
ディジタル・オーディオ機器の記録再生系のブロック図
を示すものである。

第１図において入力アナログ信号１、アナログ・ディジ
タル変換器９、符号器４、記録媒体５、復号器６、ロー
パスフィルタ８、はそれぞれ第６図のそれとおなしもの
である。そして第１図の１１が本発明によるディジタル
信号処理回路であり、その出カフ１０ビット数１ｆ′ｉ
、入力６１０ビット数ｍと異なるため、ＤＡＣ１２の入
力ビツト数も第６図のＤＡＣ７とは異なる。

以上の様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
。まず入力アナログ信号１ｔアナログ・ディジタル変換
器９によって１１量子化し、符号器４によって符号化し
た後、記録媒体５に記録し、記録媒体５より再度読み出
したディジタル信号を復号器６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６の
出力であるｍビ、ットのディジタル信号６１をディジタ
ル信号処理回路１１に入力し、その１ビツトの演算結果
７１　ヲＤＡＣ７、ローパスフィルタ８に通す事により
アナログ信号出力１ｏを得る。

次に第１図に示した本発明の第１の実施例によるディジ
タル信号処理回路１１の回路構成を第２図に示す。第２
図において１３はｍビットの入力ディジタル信号６１を
フーリエ変換し、位相項１６と振幅環１７とを出力する
ためのフーリエ変換手段、１４は上記７一リエ変換手段
１３の振幅環出力１７とある一定値とを比較するための
比較手段、そして１６は上記フーリエ変換手段１３０位
相項出力１６と比較手段１４の出力とを逆フーリエ変換
し、１ビツトのディジタル信号７１を出力するための逆
フーリエ変換手段であり、１ビツトのディジタル信号７
１を出力する。

以上の様に構成された本発明の第１の実施例によるディ
ジタル信号処理回路について以下その動作を第２図およ
び第３図を用いて説明する。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ビットのディジタ
ル信号６１の波形、ｂはフーリエ変換手段１３の振幅環
出力１７、Ｃは比較手段１４の出力、ｄは逆フーリエ変
換手段１５の１ビット出力信号７１である。まず第２図
においてフーリエ変換手段１３はｍビットのディジタル
信号人力６１のＮサンプルに対してフーリエ変換を行い
、位相項１６と振幅環１７とを求める。その結果第３図
ａに示した入力信号６１のスペクトルは第３図すの様に
なる。そして振幅環１７に対しては、比較手段１４によ
って平均的な量子化ノイズのレベルと比較する。そして
比較の結果、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は、量子化に伴う波形歪成分で
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のでそのまま逆フーリエ変換手段
１６に送る。そして比較の結果、上記量子化ノイズのレ
ベルよりも振幅が小さいスペクトル成分は量子化に伴う
歪成分であると考えられるため、その値をゼロとして逆
フーリエ変換手段１５に送る。従って、第３図すに示し
たスペクトルは第３図Ｃの様になる。そしてこの変換手
段１４の出力と上記フーリエ変換手段１３の位相項出力
１６とを用い、逆フーリエ変換手段１６において逆フー
リエ変換する事によって量子化に伴う歪成分を取シ除き
、量子化する前のアナログ信号に含まれていた周波数成
分だけを抽出する事が出来る。そしてこの時の逆フーリ
エ変換手段１６の出力信号７１のビット数はフーリエ変
換手段１３０入力信号６１のビット数とは無関係である
ため、１の鎮をｍよりも大きくする事により１ビツトの
ディジタル信号出カフ１の振幅方向の分解能をいくらで
も上げる事が可能となる。その結果、第３図ｄに示した
様な量子化に伴う歪成分のない滑らかな波形が再現でき
る。

また第１図に示した本発明によるディジタル信号処理回
路１１の第２の実施例による回路構成を第４図に示す。

第４図においてフーリエ変換手段１３、逆フーリエ変換
手段１６は第２図と同じである。そして１８はｍビット
のディジタル信号入力６１を１サンプル分遅らせる遅延
素子、１９は３つのフーリエ変換手段１３の振幅環出力
１７を用いて比較演算を行なうための比較手段である。

以上の様に構成された本発明の第２の実施例によるディ
ジタル信号処理回路について以下その動作を第４図およ
び第５図を用いて説明する。第６図は第４図における各
信号の波形を示したものでありａはｍビットのディジタ
ル信号入力６１０波形、ｂは第４図上段のフーリエ変換
手段１３の振幅環出力１７、Ｃは第４図中段のフーリエ
変換手段１３の振幅環出力１７、ｄは第４図下段のフー
リエ変換手段１３の振幅環出力１７、ｅは比較手段１９
の出力、ｆは逆フーリエ変換手段１６の１ビット出力信
号７１である。まず第５図とに示した入力ディジタル信
号３１を１サンプル分ずつ遅らせてフーリエ変換手段１
３によってフーリエ変換した結果は第５図す、ｃ、ｄの
様になる。第６［司Ｃを見ると、比較レベルよりも振幅
が大きいスペクトル成分はｆ２のみである。しかし第５
図Ｃよりも１サンプル前の入力ディジタル信号３１に対
してフーリエ変換を行なった結果である第５図すにおい
てはｆ２の他にｆ３のスペクトル成分も比較レベルより
も振幅が大きくなっている。また１サンプル後の入力デ
ィジタル信号３１に対してフーリエ変換を行なった結果
である第６図ｄにおいてはｆ２の他にｆｌのスペクトル
成分も比較レベルよりも振幅が大きくなっている。一般
に音楽信号はその時間変動に関して前後の信号との相関
関係が強い。このため第５図Ｃにおいて比較レベルより
も振幅が小さいｆｌや１３のスペクトル成分もその前後
において比較レベルよりも振幅が大きくなっている事か
らもともと量子化する前のアナログ信号に含まれていた
成分であると考える事が出来る。従ってこの様な場合、
比較手段１９は第５図ｅに示したごと（ｆ２の他にｆｌ
とｆ３のスペクトル成分についても出力し、その他のス
ペクトル成分に関しては全てゼロとする。そしてこのス
ペクトル成分子１．ｆ２．ｆ３と位相項成分１６とを用
いて逆フーリエ変換手段１５によって逆フーリエ変換す
る事によっ−Ｃ，第５図正に示したごとく前記第１の実
施例よりもさらに量子化する前のアナログ信号に近い１
ビツトのディジタル信号子１を得る事が出来る。

発明の効果 以上の様に本発明によるディジタル信号処理回路は、入
力ディジタル信号をフーリエ変換する第一の変換手段と
上記第一の変換手段によって得られたスペクトルをあら
かじめ決められた値と比較する比較手段と、上記比較手
段の出力及び上記第一の変換手段の出力とを逆フーリエ
変換する第二の変換手段とを備え、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事によ
り、特に信号レベルが小さい時、量子化に伴う波形歪を
大幅に低減する事を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるディジタル・オーディオ機器の記
録再生系の回路図、第２図は本発明の第１の実施例によ
るディジタル信号処理回路図、第３図は上記第１の実施
例における信号波形図、第４図は本発明の第２の実施例
によるディジタル信号処理回路図、第６図は上記第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回路図、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。 ２・・・・・・サンプルホールド回路、３・・・・・・
量子化器、４・・・・・・符号器、５・・・・・・記録
媒体、６・・・・・・復号器、７．１２・・・・・・Ｄ
ＡＣ，ｓ・・・・・・ローパスフィルタ、９・・・・・
・アナログ・ディジタル変換器、１１・・・・・・ディ
ジタル信号処理回路、１３・・・・・・フーリエ変換手
段、１４・・・・・・比較手段、１５・・・・・・逆フ
ーリエ変換手段。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第 図 味

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力ディジタル信号をフーリエ変換する第一の変換手段
   と上記第一の変換手段によって得られたスペクトルをあ
   らかじめ決められた値と比較する比較手段と、上記比較
   手段の出力及び上記第一の変換手段の出力とを逆フーリ
   エ変換する第二の変換手段とを備えた事を特徴とするデ
   ィジタル信号処理回路。