JPH05307833A - 圧縮・伸張回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力されたアナログ信号を圧縮、伸張して雑
音を除去する際に、アナログ信号のレベルに応じた圧縮
を行うことにより、分解能の向上を図る。 【構成】 圧縮回路及び伸張回路が、アナログ信号のレ
ベルに応じてリファレンス電圧可変のアナログ／ディジ
タル変換手段とディジタル／アナログ変換手段とを各々
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＴＶステレオ音声信号や
映像信号などの雑音低減に係るものであり、詳しくはス
ペクトル圧縮と増幅度圧縮された音声信号等をスペクト
ル伸張と増幅度伸張して元に戻すことにより、ダイナミ
ックレンジを拡大して雑音低減を図る圧縮・伸張回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】雑音を低減するために、従来用いられて
きた代表的なものに、ｄｂｘ方式やドルビ−方式があ
る。以下、図を用いてこれらの方式について説明する。

【０００３】図１０に、ｄｂｘ方式の原理を説明するた
めの図を示す。まず、入力されたアナログ信号を、対数
圧縮して磁気テ−プに記録する。再生時には、この圧縮
された信号を伸張してノイズを低減させ、ダイナミック
レンジの拡大を図る。

【０００４】一方、ドルビ−方式は、アナログ信号を入
力時に圧縮し、伸張して出力する点で、先に述べたｄｂ
ｘ方式と同様である。ただし圧縮は、レベルによるもの
でなく、周波数軸上で行われ、かつ、その効果も一様で
はなく、図１１に示すように、高い周波数ほど、圧縮率
を高める。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの雑音
の低減の方法では、入力信号のレベルが急激に変化する
と、圧縮および伸張が追随できなくなるためか、ブリ−
ジングノイズが発生するという問題があった。また、デ
ィジタル信号を使用した音声及び映像機器では、ブリ−
ジングノイズは発生しないものの、量子化ノイズが発生
し、微小レベルのデ−タほど分解能が悪くなっていた。

【０００６】本発明は、以上の問題を解決するためにな
されたものであり、ディジタル信号の微小レベルのデ−
タについて、分解能の高い雑音低減を行うための圧縮・
伸張回路を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の圧縮・伸張回路
は、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換す
るためのアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナロ
グ／ディジタル変換手段のリファレンス電源電圧を前記
アナログ信号のレベルに応じて変化させるための圧縮用
リファレンス電圧を発生するための圧縮用リファレンス
電圧発生手段と、前記ディジタル信号をアナログ信号に
変換するためのディジタル／アナログ変換手段と、前記
圧縮用リファレンス電圧に対応した伸張用リファレンス
電圧を前記ディジタル／アナログ変換手段に出力するた
めの伸張用リファレンス電圧発生手段とを具備してなる
ことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明者は、アナログ／ディジタル変換手段ま
たはディジタル／アナログ変換手段のリファレンス電圧
の大きさと得られるデ−タとの関係について、詳細に検
討したところ、以下に説明する結果を得た。

【０００９】一般に、アナログ／ディジタル変換手段の
リファレンス電圧を低くする程、１ビット当たりの入力
電圧の大きさは小さくなる。 したがって、アナログ／
ディジタル変換手段のリファレンス電圧を、低くする程
分解能を上げることができる。なお、ここでは、アナロ
グ／ディジタル変換用集積回路が逆特性である場合につ
いて説明している。一方、ディジタル／アナログ変換手
段のリファレンス電圧を低くする程、デ−タは圧縮さ
れ、リファレンス電圧を高くする程、デ−タは伸張され
る。なお、ここでは、ディジタル／アナログ変換用集積
回路が正特性である場合について、説明している。

【００１０】入力信号のレベルに対応して、アナログ／
ディジタル変換手段のリファレンス電圧を変化させるこ
とにより、圧縮回路を構成し、これに応じた型でリファ
レンス電圧の大きさを変化させるディジタル／アナログ
変換手段より伸張回路を構成して、これらを組み合わせ
て圧縮・伸張回路を構成することにより、分解能を向上
させることができる。

【００１１】すなわち、ここで説明する例では、アナロ
グ／ディジタル変換手段に入力される信号の内で、レベ
ルの大きいものに対しては、リファレンス電圧を低く
し、レベルの小さいものに対してはリファレンス電圧を
高くすれば、入力信号のレベルの上限を損なうことな
く、分解能を向上させることができる。

【００１２】

【実施例】図面を用いて、実施例を詳細に説明する。図
１は、本発明の圧縮・伸張回路の一実施例のブロック図
である。１１はアナログ／ディジタル変換器（以下Ａ／
Ｄ変換器と略す）、１２は圧縮用リファレンス電圧回
路、１３はアナログ／ディジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変
換器と略す）、１４は記録媒体、１５はディジタル／ア
ナログ変換器（以下Ｄ／Ａ変換器と略す）、１６はディ
ジタル／アナログ変換器（以下Ｄ／Ａ変換器と略す）１
７はアナログ信号入力端子、１８はアナログ信号出力端
子，１９は反転アンプである。

【００１３】図２は、本発明の圧縮回路の一実施例のブ
ロック図である。２２は圧縮用のリファレンス電圧発生
回路、２７はアナログ信号入力端子、２５はアンプ、２
６は反転アンプ、２１，２３はＡ／Ｄ変換器、２１２は
アナログ信号入力端子、２１３は反転したアナログ信号
入力端子、２１４はディジタル信号出力端子、２２１，
２２２は絶対値検出用ダイオ−ド、２２３はアンプ、
Ａ，Ｂはディジタル信号用端子である。

【００１４】図３は、本発明の伸張回路の一実施例のブ
ロック図である。３１は反転アンプ、３２は伸張用のリ
ファレンス電圧発生回路、３５，３６はＤ／Ａ変換器、
３７はロ−パスフィルタ、３８はアンプ、３５２はリフ
ァレンス電圧入力端子、３５４はディジタル信号入力端
子、３９，３５１はアナログ信号出力端子、Ａ，Ｂはデ
ィジタル信号用端子である。

【００１５】まず、圧縮回路について図１により、説明
する。アナログ信号入力端子１７より入力されたアナロ
グ信号は、Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル変換される。
Ａ／Ｄ変換器１１のリファレンス電圧は圧縮用リファレ
ンス電圧発生回路１２によって、アナログ信号の大きさ
に応じた値の電圧が与えられる。相対的に小さいレベル
のアナログ信号に対しては、より大きい値のリファレン
ス電圧を与え、大きいレベルのアナログ信号に対しては
より小さい値のリファレンス電圧を与える。このリファ
レンス電圧の値は、Ａ／Ｄ変換器１３によって、ディジ
タル信号に変換される。このようにして得られたディジ
タル圧縮信号は、リファレンス電圧、ディジタル信号と
位相を合わせて、記録媒体１４に記録される。圧縮され
たアナログ信号とリファレンス電圧について、以下で詳
細に説明する。

【００１６】図４のｂは、Ａ／Ｄ変換器に与えられたリ
ファレンス電圧で、ａはリファレンス電圧によって、圧
縮されたアナログ信号である。アナログ信号としては、
正弦波を用いている。ａは正弦波の上下を押しつぶした
ように圧縮されている様子が分る。また、ｂより正弦波
の上下部の電圧の絶対値が高い部分のリファレンス電圧
は低くく、正弦波のゼロに近い部分はリファレンス電圧
が高いことが分る。

【００１７】以下、図２に示す圧縮回路により、動作を
詳細に説明する。アナログ信号入力端子２７より入力さ
れたアナログ信号は、アンプ２５と反転アンプ２６で増
幅され、Ａ／Ｄ変換器２１でディジタル信号に変換され
る。Ａ／Ｄ変換器２１のリファレンス電圧は、圧縮用の
リファレンス電圧発生回路２２によって、リファレンス
電圧入力端子２１１から与えられる。このリファレンス
電圧はすでに説明したやり方で、アナログ信号の大きさ
に応じて変化させる。また、Ａ／Ｄ変換器２３でディジ
タル信号に変換され、端子Ａを経由して、図３に示した
伸張回路へ出力される。Ａ／Ｄ変換器２１で圧縮されデ
ィジタル変換された信号は、ディジタル信号出力端子２
１４より、ディジタル信号端子Ｂを経由して、図３の伸
張回路へと出力される。

【００１８】次に、伸張回路について図１により説明す
る。Ａ／Ｄ変換器１１により、圧縮されディジタル変換
された信号は、Ｄ／Ａ変換器１６でアナログ変換されて
アナログ信号出力端子１８より出力される。Ｄ／Ａ変換
器１６のリファレンス電圧は、記録媒体１４に先に記録
された圧縮用のリファレンス電圧に基づいて与えられ
る。すなわち、記録媒体１４に記録された圧縮用のリフ
ァレンス電圧は、Ｄ／Ａ変換器１５で、アナログ変換さ
れて、伸張用のリファレンス電圧としてＤ／Ａ変換器１
６に与えられる。伸張されたアナログ信号とリファレン
ス電圧について、以下で詳細に説明する。

【００１９】図５のｂは、Ｄ／Ａ変換器１６に与えられ
たリファレンス電圧で、ａはリファレンス電圧によっ
て、伸張されたアナログ信号である。アナログ信号とし
ては、正弦波を用いた場合を示した。ａにより、正弦波
の上下を引伸したように伸張されている様子が分る。ま
た、ｂにより、正弦波の上下部の電圧の絶対値が高い部
分のリファレンス電圧は高く、正弦波のゼロに近い部分
は、リファレンス電圧が低いことが分る。

【００２０】以下、図３に示す伸張回路により、動作を
詳細に説明する。圧縮回路より、出力されたディジタル
信号はディジタル信号用端子Ａ，Ｂより、伸張用のリフ
ァレンス電圧発生回路３２、Ｄ／Ａ変換器３５へ各々入
力される。伸張用のリファレンス電圧は、リファレンス
電圧発生回路３２より、リファレンス電圧入力端子３５
２を経由してＤ／Ａ変換器３５へ入力される。先に説明
したように、伸張用のリファレンス電圧は、 圧縮用の
リファレンス電圧に対応して変化する。Ｄ／Ａ変換器３
５で変換されたアナログ信号は、ロ−パスフィルタ３７
からアンプ３８を経てアナログ信号出力端子３９から出
力される。

【００２１】以上、説明したように、入力されるアナロ
グ信号のレベルに応じたリファレンス電圧を与えて、圧
縮・伸張を行えば、最終的に元の正弦波が得られる。

【００２２】次に、正弦波を入力信号として用いた場合
に、本発明の圧縮回路により得られるディジタルデ−タ
について説明する。図６は本発明の回路により得られる
圧縮モ−ドのディジタルデ−タである。図７は従来の回
路により得られる通常モ−ドのディジタルデ−タであ
る。図７において、４ビットであらわされる信号ａは図
６の信号ａでは６ビットで表現され、分解能が向上して
いることが分かる。

【００２３】最終的に得られるアナログ信号について、
説明する。図８は本発明により得られる波形、図９は従
来の方法により得られる波形である。図９で見られるノ
イズが、図８では著しく減少していることが分かる。

【００２４】以上では、アナログ信号として正弦波を入
力した場合を、例に説明したが、本発明は、これに限ら
れたものではない。本発明はステレオ音声信号を始めと
する様々なアナログ信号に応用可能である。

【００２５】なお、圧縮率と伸張率の関係を合わせてお
けば、リファレンス電圧信号を伝送する必要はなく、伸
張時に圧縮されたディジタル信号からリファレンス電圧
情報を得ることもできるので、ＣＤなどの従来のメディ
アに適用できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、アナログ／ディジタル変換手
段及びディジタル／アナログ変換手段のリファレンス電
圧を、入力信号のレベルに合わせて変化させるので、ダ
イナミックレンジを犠牲にすることなく、分解能が向上
できる。したがって、大幅に雑音を取り除くことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧縮・伸張回路の一実施例のブロック
図である。

【図２】本発明の圧縮回路の一実施例のブロック図であ
る。

【図３】本発明の伸張回路の一実施例のブロック図であ
る。

【図４】本発明の圧縮回路により、与えられたリファレ
ンス電圧と圧縮された信号を示す図である。

【図５】本発明の伸張回路により、与えられたリファレ
ンス電圧と伸張された信号を示す図である。

【図６】本発明の回路により得られる圧縮モ−ドのディ
ジタルデ−タである。

【図７】従来の回路により得られる通常モ−ドのディジ
タルデ−タである。

【図８】本発明の圧縮・伸張回路により雑音を取り除い
たアナログ信号を示す図である。

【図９】従来の回路により、雑音を取り除いたアナログ
信号を示す図である。

【図１０】ｄｂｘ方式の原理を説明するための図であ
る。

【図１１】ドルビ−方式の原理を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１１ アナログ／ディジタル変換器 １２ 圧縮用リファレンス電圧回路 １３ アナログ／ディジタル変換器 １４ 記録媒体 １５ ディジタル／アナログ変換器 １６ ディジタル／アナログ変換器 １７ アナログ信号入力端子 １８ アナログ信号出力端子 １９ 反転アンプ ２１ Ａ／Ｄ変換器 ２２ 圧縮用のリファレンス電圧発生回路 ２３ Ａ／Ｄ変換器 ２５ アンプ ２６ 反転アンプ ２７ アナログ信号入力端子 ２１２ アナログ信号入力端子 ２１３ 反転したアナログ信号入力端子 ２１４ ディジタル信号出力端子 ２２１，２２２ 絶対値検出用ダイオ−ド ２２３ アンプ Ａ，Ｂ ディジタル信号用端子 ３１ 反転アンプ ３２ 伸張用のリファレンス電圧発生回路 ３５，３６ Ｄ／Ａ変換器 ３７ ロ−パスフィルタ ３８ アンプ ３９，３５１ アナログ信号出力端子 ３５２ リファレンス電圧入力端子 ３５４ ディジタル信号入力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力されたアナログ信号をディジタル信
   号に変換するためのアナログ／ディジタル変換手段と、
   前記アナログ／ディジタル変換手段のリファレンス電源
   電圧を前記アナログ信号のレベルに応じて変化させるた
   めの圧縮用リファレンス電圧を発生するための圧縮用リ
   ファレンス電圧発生手段と、前記ディジタル信号をアナ
   ログ信号に変換するためのディジタル／アナログ変換手
   段と、前記圧縮用リファレンス電圧に対応した伸張用リ
   ファレンス電圧を前記ディジタル／アナログ変換手段に
   出力するための伸張用リファレンス電圧発生手段とを具
   備してなることを特徴とする圧縮・伸張回路。