JPH0621820A - サインマグニチュード出力装置 - Google Patents

サインマグニチュード出力装置

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JPH0621820A
JPH0621820A JP4172351A JP17235192A JPH0621820A JP H0621820 A JPH0621820 A JP H0621820A JP 4172351 A JP4172351 A JP 4172351A JP 17235192 A JP17235192 A JP 17235192A JP H0621820 A JPH0621820 A JP H0621820A
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Naoaki Ito
直明 伊藤
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Casio Computer Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 デジタル波形データを正側範囲と負側範囲に
分けて別々にD/A変換を行い、その結果得られるアナ
ログ信号をアナログ回路で混合することによりクロス歪
み及びS/Nの優れた波形信号を出力するサインマグニ
チュード出力装置を、1系統のパラ/シリ変換器で実現
可能とすることを目的とする。 【構成】 演算器101は、波形データXについて、そ
れが正ならそれをそのまま出力し、それが負ならその最
下位ビットの桁で値“1”を減算しその減算結果を出力
する。1個のパラ/シリ変換器102は、演算器101
から出力されるパラレル波形データPDTの最上位ビッ
ト以外のビットからなるパラレル波形データをシリアル
波形データに変換する。その後、データ変換器103
は、シリアル波形データに対して論理演算を行い、第1
及び第2のD/A変換器用の出力1及び出力2を生成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、デジタル波形データを
正側範囲と負側範囲に分けて別々にD/A変換を行い、
その結果得られるアナログ信号をアナログ回路で混合す
ることによりクロス歪み及びS/Nの優れた波形信号を
出力するサインマグニチュード出力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子楽器においてデジタル楽音波形デー
タを楽音信号として発音する場合などのように、デジタ
ル波形データをアナログ波形信号として出力する場合
に、D/A変換時の量子化ビット数を例えば16ビット
から17ビットに増加させたい場合に、17ビットのD
/A変換器を1個使用するより16ビットのD/A変換
器を2個使用した方が装置全体を安価に構成することが
できる。
【0003】このように、デジタル波形データを2個の
D/A変換器を使用して出力する方式として、サインマ
グニチュード出力方式と呼ばれる方式が知られている。
この方式は、アナログ波形信号におけるクロス歪みを低
減し、S/Nを向上させることができる。
【0004】図8を用いてサインマグニチュード出力装
置の基本構成について説明する。図8において、デジタ
ルのパラレルデータである波形データは、まずサインマ
グニチュード演算回路801に入力される。ここでは、
パラレルの波形データが正側と負側の範囲に分けられ、
それぞれの範囲に対して後述するサインマグニチュード
演算が施される。サインマグニチュード演算が施された
正側と負側の波形データは、それぞれシリアルデータで
ある出力1及び出力2に変換され、それぞれD/A変換
器(DAC)802及び803へ出力される。
【0005】D/A変換器(DAC)802、803
は、上述の各出力をそれぞれアナログ信号に変換し、可
変抵抗R1及び抵抗R3を介してオペアンプ804に出
力する。オペアンプ804では、抵抗R1の出力電圧値
(出力1に対応する)から抵抗R3の出力電圧値(出力
2に対応する)が減算されて波形信号が出力される。こ
こで、オペアンプ804の出力のゼロ点は、オペアンプ
804の増幅率と抵抗R1、R2、R3、R4によって
定まる。そのため、入力波形データの振幅値が“0”の
場合にオペアンプ804の出力が“0”になるように、
可変抵抗器R1の抵抗値が調整される。
【0006】次に、図9の波形図を用いて図8のサイン
マグニチュード出力装置の動作原理について説明する。
まず、入力波形の0〜(+MAX)までの正側の範囲
(図9(a) のA)の値を表現するN+1ビット(例えば
17ビット)のデータのうち、MSBの符号ビットを除
いた下位Nビットは、図8のサインマグニチュード演算
回路801において、図9(b) のA′に示される最小値
(−MAX)〜最大値(+MAX)までの範囲の値を表
現する符号ビットを含むNビット(例えば16ビット)
のデータに変換され、出力1として出力される。それと
共に、出力2として、図9(c) のCに示される最小値
(−MAX)を表現する符号ビットを含むNビットのデ
ータが出力される。
【0007】一方、入力波形の0〜(−MAX)までの
負側の範囲(図9(a) のB)の値を表現するN+1ビッ
ト(例えば17ビット)のデータのうち、MSBの符号
ビットを除いた下位Nビットは、図8のサインマグニチ
ュード演算回路801において、図9(c) のB′に示さ
れる最小値(−MAX)〜(+MAX)の範囲の値を表
現する符号ビットを含むNビット(例えば16ビット)
のデータに変換され、出力2として出力される。この場
合、波形の凹凸は逆にされるように変換がなされる。そ
れと共に、出力1として、図9(b) のDに示される最小
値(−MAX)を表現する符号ビットを含むNビットの
データが出力される。
【0008】上述の符号ビットを含むNビットのデータ
である出力1と出力2は、それぞれD/A変換器802
と803でD/A変換される。そして、前述のようにオ
ペアンプ804において、図9(b) の出力1に対応する
アナログ信号から図9(c) の出力2に対応するアナログ
信号が減算され、図9(d) に示される出力波形が得られ
る。この出力波形のS/Nは、元のN+1ビットの入力
波形がそのままD/A変換された場合のS/Nと同じで
ある。
【0009】以上示したように、波形データの負側の範
囲の値と正側の範囲の値を、それぞれ別々にNビットの
D/A変換器によりアナログ信号に変換した後、アナロ
グ回路によって合成することにより、波形データの負側
の範囲の値から正側の範囲の値までを1個のN+1ビッ
トのD/A変換器によりアナログデータに変換した場合
に比較して、装置全体を安価に構成することができる。
【0010】また、上述のサインマグニチュード出力方
式では、入力波形のゼロ点がD/A変換器におけるゼロ
点に対応しなくなるため、D/A変換器のクロス歪みの
発生を抑制することができる。
【0011】図10は、図8のサインマグニチュード出
力装置におけるサインマグニチュード演算回路801の
従来例の基本構成図である。演算器1001は、波形デ
ータの正負判定を行ない、正側の範囲と負側の範囲のそ
れぞれの範囲毎に、前述した図9(a) →(b) 、又は図9
(a) →(c) で示される変換動作を行ない、それぞれの変
換結果を正側用パラシリ変換器1002及び負側用パラ
シリ変換器1003に出力する。
【0012】正側用パラシリ変換器1002及び負側用
パラシリ変換器1003は、それぞれパラレルデータで
ある変換出力をシリアルデータに変換し、図8の各D/
A変換器802、803に出力する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した図8
のサインマグニチュード演算回路801に関する従来例
では、波形データを出力するために2系統のパラレル−
シリアル変換器が必要になるため、その回路の規模が大
きくなり、コストアップも招いてしまうという問題点を
有している。
【0014】本発明の課題は、サインマグニチュード演
算を1系統のパラレル−シリアル変換器で実行可能とす
ることにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様は、
以下の構成を有する。まず、所定数のビットからなる楽
音波形データなどの入力パラレル波形データについて、
その入力パラレル波形データが正の符号を有する場合に
はそれをそのまま出力し、その入力パラレル波形データ
が負の符号を有する場合にはそれからその最下位ビット
の桁で値“1”を減算しその減算結果を出力する演算手
段を有する。この手段は、汎用のプロセッサ又は専用の
ハードウエア回路によって実現される。
【0016】次に、演算手段から出力されるパラレル波
形データの最上位ビット以外のビットからなるパラレル
波形データをシリアル波形データに変換するパラレル/
シリアル変換手段を有する。この手段は、例えば、並列
入力/直列出力タイプのシフトレジスタである。
【0017】また、入力パラレル波形データが正の符号
を有する場合には、パラレル/シリアル変換手段から出
力されるシリアル波形データの各ビットのうち、入力パ
ラレル波形データの最上位ビットより1ビット下位のビ
ットに対応するビットについてはその値を反転して第1
の出力シリアル波形データとして出力し、そのビット以
外のビットはそのまま第1の出力シリアル波形データと
して順次出力し、入力パラレル波形データが負の符号を
有する場合には、第1の出力シリアル波形データとして
入力パラレル波形データの最上位ビットより1ビット下
位のビットに対応するビットが値“1”であってそのビ
ット以外のビットは値“0”である各ビットを順次出力
する第1の出力手段を有する。この手段は、例えば、入
力パラレル波形データの符号を示すその最上位ビットの
値と、パラレル/シリアル変換手段から出力されるシリ
アル波形データの各ビット位置を示すタイミング信号に
基づいて動作する論理回路により実現される。
【0018】これと対で、入力パラレル波形データが負
の符号を有する場合には、パラレル/シリアル変換手段
から出力されるシリアル波形データの全ビットを順次反
転した後、その反転されたシリアル波形データの各ビッ
トのうち、入力パラレル波形データの最上位ビットより
1ビット下位のビットに対応するビットについてはその
値を反転して第2の出力シリアル波形データとして出力
し、そのビット以外のビットはそのまま第2の出力シリ
アル波形データとして順次出力し、入力パラレル波形デ
ータが正の符号を有する場合には、第2の出力シリアル
波形データとして入力パラレル波形データの最上位ビッ
トより1ビット下位のビットに対応するビットが値
“1”であってそのビット以外のビットは値“0”であ
る各ビットを順次出力する第2の出力手段を有する。こ
の手段は、例えば、第1の出力手段と同様の論理回路に
より実現される。
【0019】更に、第1の出力シリアル波形データを第
1のアナログ波形信号に変換する第1のデジタル/アナ
ログ変換手段を有する。これと対で、第2の出力シリア
ル波形データを第2のアナログ波形信号に変換する第2
のデジタル/アナログ変換手段を有する。
【0020】そして、第1のアナログ波形信号から第2
のアナログ波形信号を減算しその減算結果を出力アナロ
グ波形信号として出力するアナログ波形演算手段を有す
る。この手段は、例えば、演算増幅器によって実現され
る。
【0021】次に、本発明の第2の態様は、以下の構成
を有する。まず、所定数のビットからなる楽音波形デー
タなどの入力パラレル波形データについて、その入力パ
ラレル波形データが正の符号を有する場合にはそれをそ
のまま出力し、その入力パラレル波形データが負の符号
を有する場合にはその負の入力パラレル波形データの符
号を反転しそれと同じ振幅を有する正の符号を有するパ
ラレル波形データを演算し出力する演算手段を有する。
この手段は、汎用のプロセッサ又は専用のハードウエア
回路によって実現される。
【0022】次に、演算手段から出力されるパラレル波
形データの最上位ビット以外のビットからなるパラレル
波形データをシリアル波形データに変換するパラレル/
シリアル変換手段を有する。
【0023】また、パラレル/シリアル変換手段から出
力されるシリアル波形データの各ビットのうち、入力パ
ラレル波形データの最上位ビットより1ビット下位のビ
ットに対応するビットについてはその値を反転して出力
し、そのビット以外のビットはそのまま順次出力する論
理演算手段を有する。
【0024】更に、入力パラレル波形データが正の符号
を有する場合には、第1の出力シリアル波形データとし
て論理演算手段から出力されるシリアル波形データの各
ビットを順次出力し、入力パラレル波形データが負の符
号を有する場合には、第1の出力シリアル波形データと
して入力パラレル波形データの最上位ビットより1ビッ
ト下位のビットに対応するビットが値“1”であってそ
のビット以外のビットは値“0”である各ビットを順次
出力する第1の出力手段を有する。
【0025】これと対で、入力パラレル波形データが正
の符号を有する場合には、第2の出力シリアル波形デー
タとして入力パラレル波形データの最上位ビットより1
ビット下位のビットに対応するビットが値“1”であっ
てそのビット以外のビットは値“0”である各ビットを
順次出力し、入力パラレル波形データが負の符号を有す
る場合には、第2の出力シリアル波形データとして論理
演算手段から出力されるシリアル波形データの各ビット
を順次出力する第2の出力手段を有する。
【0026】そして、本発明の第1の態様と同様の第1
及び第2のデジタル/アナログ変換手段と、アナログ波
形演算手段とを有する。
【0027】
【作用】サインマグニチュード演算では、入力パラレル
波形データが負の符号を有する場合に、その負の入力パ
ラレル波形データの符号を反転しそれと同じ振幅を有す
る正の符号を有するパラレル波形データを演算する処理
が必要であるが、本発明の第1の態様では、上述の演算
の一部である負の入力パラレル波形データについてその
最下位ビットの桁で値“1”を減算しその減算結果を出
力する演算を、パラレル/シリアル変換処理の前に行う
ことにより、また、本発明の第2の態様では、上述の演
算の全部をパラレル/シリアル変換処理の前に行うこと
により、サインマグニチュード演算のための構成におい
て必要なパラレル/シリアル変換手段の数を1個にする
ことができる。
【0028】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。 <実施例の構成>まず、サインマグニチュード出力装置
の基本構成は、前述した図8と同様であり、その動作原
理も前述した図9と同様である。
【0029】次に、図1は、本発明による図8のサイン
マグニチュード演算回路801の実施例のブロック図で
ある。図1において、まず、パラレルのデジタルデータ
として入力される波形データXは、演算器101で、そ
の波形の振幅の正負が判定される。その振幅が負である
と判定された波形データXについては、後述する理由に
より、そのデータの最下位ビットの桁で値“1”が減算
される。
【0030】次に、波形データXが演算器101で処理
された結果得られるパラレルデータPDTは、パラレル
−シリアル変換器(以後、パラシリ変換器と呼ぶ)10
2でシリアルデータに変換され、更に、データ変換器1
03によって、後述するようにデータ変換される。その
結果、図9(b) 、及び(c) に示す出力1、出力2が、図
8のD/A変換器802、803へそれぞれ出力され
る。
【0031】図2は、図1のパラシリ変換器102とデ
ータ変換器103の部分の回路構成図であり、パラシリ
変換器102以外の部分は、図1のデータ変換器103
に対応する。なお、図1の演算器101は、図2のパラ
シリ変換器102と、Dフリップフロップ(DFF)2
01の手前に設けられるが、汎用のマイクロプロセッサ
で実現されるため、特には図示されていない。
【0032】まず、波形データXが図1の演算器101
で処理された結果出力されるパラレルデータPDTのM
SB(最上位ビット)は、DFF201に取り込まれ
る。一方、パラレルデータPDTの上述の(MSB−
1)ビット目以下のNビットからなるデータは、パラシ
リ変換器102でシリアルデータに変換され、出力Yと
して順次出力される。
【0033】DFF201の出力は、ノア回路(NO
R)203及びインバータ205に入力し、パラシリ変
換器102からのシリアルデータ出力Yは、インバータ
202及びNOR206に入力する。
【0034】NOR203の出力Zは、排他論理和回路
(EOR)204に入力し、NOR206の出力Wは、
EOR207に入力する。サインマグニチュード演算回
路801内の特には図示しない信号発生回路からは、D
FF201にクロックMSBCKが入力し、パラシリ変
換器102に制御信号LDBとクロックPSCKが入力
し、EOR204、207に制御信号MSBINVが入
力する。 <実施例の動作>以上説明した図1及び図2の構成を有
する本発明の実施例の動作について、図3の動作フロー
チャートに沿って説明する。なお、図3の動作フローチ
ャートは、図1及び図2の各部分が実行する動作として
実現される。
【0035】まず、波形データXの1サンプル分(N+
1ビット)がサインマグニチュード演算回路801内の
演算器101へ入力される(ステップS301)。次
に、演算器101において、その波形データXの符号の
正負が、そのMSB(最上位ビット)の符号により判定
される(ステップS302)。
【0036】ステップS302での判定の結果、波形デ
ータXの符号が正(MSB=0)の場合は、演算器10
1は、波形データXをそのままパラレルデータPDTと
して出力する。
【0037】ステップS302での判定の結果、波形デ
ータXの符号が負(MSB=1)の場合は、演算器10
1は、波形データXの最下位ビットの桁で値“1”を減
算し、その減算結果をパラレルデータPDTとして出力
する(ステップS303)。次に、パラレルデータPD
TのMSBは、図4の動作タイミングチャートに示され
るように、MSBの出力タイミングを示すクロックMS
BCKの立ち上がりのタイミングで、他のビットから分
離されてDFF201に取り込まれる(ステップS30
4)。従って、DFF201からは、MSBが正の場合
には“0”が、負の場合には“1”が、それぞれ出力さ
れる。このDFF201の出力値に応じて、パラレルデ
ータPDTの(MSB−1)ビット目以下の(MSB−
1)、(MSB−2)、・・・、(MSB−N)のNビ
ットのデータに対して実行される後述するデータ変換動
作が制御される。
【0038】一方、パラレルデータPDTの上述の(M
SB−1)ビット目以下のNビットからなるデータは、
パラシリ変換器102でシリアルデータに変換される
(ステップS305)。即ち、パラシリ変換器102
は、図4の動作タイミングチャートに示されるように、
制御信号LDBがローレベルである期間内のクロックP
SCKの立ち上がりタイミングで、パラレルデータPD
Tの(MSB−1)ビット目以下のNビットを同時に取
り込み、その後の制御信号LDBがハイレベルの期間内
のクロックPSCKの各立ち上がりタイミングで、上述
の取り込んだデータの各ビットを順次シリアルデータ出
力Yとして出力する。
【0039】なお、上述のビット数Nは、図8のD/A
変換器802、803での変換ビット数に等しい。この
ように、パラシリ変換器102からは、パラレルデータ
PDTのMSBビット目以下ではなく、(MSB−1)
ビット目以下のデータがシリアルデータとして出力され
る。
【0040】次に、パラシリ変換器102のデータ出力
Yは、パラレルデータPDTのMSBの符号を示すDF
F201の出力と制御信号MSBINVの値に応じて、
以下に示すようにして、NOR回路203と206の各
出力Z、W及びEXOR204、207の各出力である
出力1と出力2に変換される。ここで、図5は、そのと
きの各信号の状態を示す真理値表である。波形データXの符号が正の場合の動作 まず、符号が正である波形データXに対しては、図3の
ステップS302→S304の処理ルートとして示され
るように、図1の演算器101では何も処理されず、そ
のままパラレルデータPDTとして演算器101から出
力された後、図3のステップS306に相当する処理が
なされる。
【0041】パラレルデータPDTの符号が正の場合に
はDFF201の出力が“0”となる。この場合、NO
R203は、インバータとして機能する。従って、イン
バータ202とNOR203とで、パラシリ変換器10
2からのシリアルデータ出力Yを単に通過させる回路と
なり、NOR203の出力Zは、図5(a) 〜(d) に示さ
れるように、出力Yと同じになる。
【0042】そして、パラレルデータPDTの(MSB
−1)ビット目に対応するシリアルデータYが出力され
ているタイミングでは、前述したように制御信号MSB
INVが“1”となるため(図3参照)、EOR204
はインバータとして機能する。従って、符号が正である
パラレルデータPDXの(MSB−1)ビット目に対応
するシリアルデータYが出力されるタイミングでは、イ
ンバータ202、NOR203、及びEOR204から
なる回路部分は全体としてインバータとして機能し、出
力1として、図5(a),(b) に示されるように、上述の
(MSB−1)ビット目が反転された信号が出力され
る。
【0043】また、パラレルデータPDTの(MSB−
2)ビット目以下のビットに対応するシリアルデータY
が出力されているタイミングでは、前述したように制御
信号MSBINVが“0”となるため(図3参照)、E
OR204は信号を単に通過させる回路となる。従っ
て、符号が正であるパラレルデータPDXの(MSB−
2)ビット目以下のビットに対応するシリアルデータY
が出力されるタイミングでは、インバータ202、NO
R203、及びEOR204からなる回路部分は全体と
して単に信号を通過させる回路となり、出力1として、
図5(c),(d) に示されるように、上述の(MSB−2)
ビット目以下の各ビットがそのまま出力される。
【0044】一方、パラレルデータPDTの符号が正で
DFF201の出力が“0”の場合には、インバータ2
05の出力は“1”となり、NOR206の出力Wは、
図5(a) 〜(d) に示されるように、常に“0”となる。
【0045】従って、パラレルデータPDTの(MSB
−1)ビット目に対応するシリアルデータYが出力され
制御信号MSBINVが“1”となるタイミングでは、
EOR207からの出力2は、図5(a),(b) に示される
ように、“1”となる。
【0046】また、パラレルデータPDTの(MSB−
2)ビット目以下のビットに対応するシリアルデータY
が出力され制御信号MSBINVが“0”となるタイミ
ングでは、EOR207からの出力2は、図5(a),(b)
に示されるように、“0”となる。
【0047】以上の動作をまとめると、次のようにな
る。今、波形データXは、図9(a) に示したように、
(−MAX)≦X<(+MAX)の範囲の値をとり得る
とし、各値は、MSBの符号ビットを含めてN+1ビッ
ト(例えば17ビット)で表現されるとする。
【0048】そして、波形データXの符号が正でそのM
SBが“0”である場合には、波形データXは、図9
(a) のAに示されるように、0≦X<(+MAX)の範
囲の値をとり得る。そして、(MSB−1)ビット目が
“0”から“1”に変化すると、波形データXの値の範
囲は、(+MAX/2未満)から(+MAX/2以上)
に変化する。
【0049】従って、MSBが分離された後に、(MS
B−1)ビット目が“0”の場合には、それが“1”に
反転されて符号ビットとされ、(MSB−2)ビット目
以下の各ビットはそのまま出力されることにより、波形
データXの0≦X<(+MAX/2)の範囲の値を表現
するN+1ビットのデータのうち、MSBの符号ビット
を除いた下位Nビットは、(−MAX)≦X<0の範囲
の値を表現する符号ビットを含むNビット(例えば16
ビット)のデータに変換される。
【0050】同様に、MSBが分離された後に、(MS
B−1)ビット目が“1”の場合には、それが“0”に
反転されて符号ビットとされ、(MSB−2)ビット目
以下の各ビットはそのまま出力されることにより、波形
データXの(+MAX/2)≦X<(+MAX)の範囲
の値を表現するN+1ビットのデータのうち、MSBの
符号ビットを除いた下位Nビットは、0≦X<(+MA
X)の範囲の値を表現する符号ビットを含むNビットの
データに変換される。
【0051】上述のように、波形データXの正側の範囲
(図9(a) のA)の値を表現するN+1ビットのデータ
のうち、MSBの符号ビットを除いた下位Nビットは、
図9(b) のA´で示される範囲の値を表現する符号ビッ
トを含むNビットのデータに変換されて、出力1として
出力される。この場合、波形データXのN+1ビットの
データのうち、MSBの符号ビットを除いた下位Nビッ
トにより表現される情報は、出力1を表現する符号ビッ
トを含むNビットにより表現される情報としてそのまま
保存され、また、MSBの符号ビットにより表現される
情報は、出力1を選択するための情報として保存され
る。従って、上述の変換動作において、元の波形データ
Xの情報量は失われていない。
【0052】上述の変換動作と共に、出力2としては、
(MSB−1)ビット目が符号ビット“1”とされ、
(MSB−2)ビット目以下の各ビットは“0”として
出力されることにより、最小値(−MAX)が符号ビッ
トを含むNビットのデータとして出力される(図9(c)
のC)。波形データXの符号が負の場合の動作 次に、符号が負である波形データXに対しては、図3の
ステップS302→S303→S304の処理ルートと
して示されるように、図1の演算器101において、波
形データXの最下位ビットの桁で値“1”が減算され、
その減算結果がパラレルデータPDTとして出力され
る。
【0053】パラレルデータPDTの符号が負の場合に
はDFF201の出力が“1”となる。この場合、NO
R206はインバータとして機能し、NOR206の出
力Wは、図5(e) 〜(f) に示されるように、パラシリ変
換器102からのシリアルデータ出力Yが反転されたも
のになる(ステップS307)。
【0054】以上の演算器101における減算動作とN
OR206における全ビットの反転動作によって、符号
が負の波形データXの値をそれと絶対値が等しい正の値
に変換する動作が実現される。
【0055】上述の動作の後、図3のステップS308
に相当する処理がなされる。まず、パラレルデータPD
Tの(MSB−1)ビット目に対応するシリアルデータ
Yが出力されているタイミングでは、前述のように制御
信号MSBINVが“1”となるため(図3参照)、E
OR207はインバータとして機能する。従って、符号
が負であるパラレルデータPDXの(MSB−1)ビッ
ト目に対応するシリアルデータYが出力されるタイミン
グでは、出力2として、図5(a),(b)に示されるよう
に、シリアルデータYに対応するNOR206の出力W
が更に反転された信号が出力される。
【0056】また、パラレルデータPDTの(MSB−
2)ビット目以下のビットに対応するシリアルデータY
が出力されているタイミングでは、前述したように制御
信号MSBINVが“0”となるため(図3参照)、E
OR207は信号を単に通過させる回路となる。従っ
て、符号が負であるパラレルデータPDXの(MSB−
2)ビット目以下のビットに対応するシリアルデータY
が出力されるタイミングでは、出力2として、図5(g),
(h) に示されるように、NOR206の出力Wがそのま
ま出力される。一方、パラレルデータPDTの符号が負
でDFF201の出力が“1”の場合には、NOR20
3の出力Zは、図5(e) 〜(h) に示されるように、常に
“0”となる。
【0057】従って、パラレルデータPDTの(MSB
−1)ビット目に対応するシリアルデータYが出力され
制御信号MSBINVが“1”となるタイミングでは、
EOR204からの出力1は、図5(e),(f) に示される
ように、“1”となる。
【0058】また、パラレルデータPDTの(MSB−
2)ビット目以下のビットに対応するシリアルデータY
が出力され制御信号MSBINVが“0”となるタイミ
ングでは、EOR204からの出力1は、図5(g),(h)
に示されるように、“0”となる。
【0059】以上の動作をまとめると、次のようにな
る。今、波形データXは、図9(a) に示したように、
(−MAX)≦X<(+MAX)の範囲の値をとり得る
とし、各値は、MSBの符号ビットを含めてN+1ビッ
ト(例えば17ビット)で表現されるとする。
【0060】そして、波形データXの符号が負でそのM
SBが“1”である場合には、波形データXは、図9
(a) のBに示されるように、(−MAX)≦X<0の範
囲の値をとり得る。
【0061】そして、(MSB−1)ビット目が“1”
から“0”に変化すると、元のデータ値は、(−MAX
/2より大)から(−MAX/2以下)に変化する。従
って、演算器101によって−1され、MSBが分離さ
れると共に(MSB−1)ビット目以下の全ビットが反
転された後に、元の波形データXの(MSB−1)ビッ
ト目が“0”の場合には、上述の反転された(MSB−
1)ビット目の“1”が更に“0”に反転されて符号ビ
ットとされ、上述の反転された(MSB−2)ビット目
以下の各ビットはそのまま出力されることにより、波形
データXの0>X>(−MAX/2)の範囲の値を表現
するN+1ビットのデータのうち、MSBの符号ビット
を除いた下位Nビットは、波形の凹凸が反転されながら
(−MAX)<X<0の範囲の値を表現する符号ビット
を含むNビット(例えば16ビット)のデータに変換さ
れる。
【0062】同様に、演算器101によって−1され、
MSBが分離されると共に(MSB−1)ビット目以下
の全ビットが反転された後に、元の波形データXの(M
SB−1)ビット目が“1”の場合には、上述の反転さ
れた(MSB−1)ビット目の“0”が更に“1”に反
転されて符号ビットとされ、上述の反転された(MSB
−2)ビット目以下の各ビットはそのまま出力されるこ
とにより、波形データXの(−MAX/2)≧X≧(−
MAX)の範囲の値を表現するN+1ビットのデータの
うち、MSBの符号ビットを除いた下位Nビットは、波
形の凹凸が反転されながら0≦X≦(+MAX)の範囲
の値を表現する符号ビットを含むNビットのデータに変
換される。
【0063】上述のように、波形データXの負側の範囲
(図9(a) のB)の値を表現するN+1ビットのデータ
のうち、MSBの符号ビットを除いた下位Nビットは、
波形の凹凸が反転されながら、図9(c) のB´で示され
る範囲の値を表現する符号ビットを含むNビットのデー
タに変換されて、出力2として出力される。この場合も
波形データXの正側に対する処理の場合と同様、波形デ
ータXのN+1ビットのデータのうち、MSBの符号ビ
ットを除いた下位Nビットにより表現される情報は、出
力2を表現する符号ビットを含むNビットにより表現さ
れる情報としてそのまま保存され、また、MSBの符号
ビットにより表現される情報は、出力2を選択するため
の情報として保存される。従って、上述の変換動作にお
いて、元の波形データXの情報量は失われていない。
【0064】上述の変換動作と共に、出力1としては、
(MSB−1)ビット目が符号ビット“1”とされ、
(MSB−2)ビット目以下の各ビットは“0”として
出力されることにより、最小値(−MAX)が符号ビッ
トを含むNビットのデータとして出力される(図9(b)
のD)。具体例は以上のようにして、サインマグニチュード演算回
路801でデータ変換される前の波形データXと変換後
の出力1又は出力2の例を示した図である。この例で
は、説明の簡単のため、変換前の波形データXのビット
数N+1は6ビット、変換後の出力1又は出力2のビッ
ト数Nは5ビットである。
【0065】例えば、波形データXの値が+5(10進
表示)である場合、その2進数表示は“0101.0
0”であり、MSBは“0”である。この波形データX
は、演算器101からそのままパラレルデータPDTと
して出力される。
【0066】なお、“.”は整数部と小数部の境界を示
しているが、この小数点の位置はD/A変換器の特性に
依存する便宜的なものである。この場合、図2のパラシ
リ変換器102には、パラレルデータPDT“010
1.00”のうち、MSBの“0”を除いたデータ“1
01.00”が出力される。従って、パラシリ変換器1
02からは、シリアルデータ出力Yとして、“1”、
“0”、“1”、“0”、そして“0”が、順次出力さ
れる。
【0067】図5の真理値表に従って、出力1のデータ
を求めると、上記出力Yのデータ“101.00”のう
ち、波形データXの(MSB−1)ビット目に対応する
最初の“1”は、制御信号MSBINVの“1”に基づ
いて“0”に反転され、出力1として出力される。ま
た、波形データXの(MSB−2)ビット目以下のデー
タ列“01.00”は、制御信号MSBINVの“0”
に基づいて“01.00”のまま出力1として出力され
る。この結果、波形データXの値+5.0(“010
1.00”)は、出力1の値+2(“0010.0”)
に変換される。なお、小数点の位置は、出力1が入力さ
れるD/A変換器802(図8参照)に合わせて決定さ
れる。
【0068】なお、上述の場合、出力2としては、(M
SB−1)ビット目のみ“1”で、(MSB−2)ビッ
ト目以下の各ビットは“0”であるデータ“1000.
0”=−8(10進表示)、即ち、(−MAX)が出力
される。
【0069】また、波形データXの値が−7(10進表
示)である場合、その2進数表示は“1001.00”
であり、MSBは“1”である。従って、演算器101
は、波形データX=“1001.00”の最下位ビット
の桁で値“1”を減算する。この結果、演算器101か
ら出力されるパラレルデータPDTは、“1000.1
1”=−7.25(10進表示)となる。
【0070】この場合、図2のパラシリ変換器102に
は、パラレルデータPDT“1000.11”のうち、
MSBの“1”を除いたデータ“000.11”が出力
される。従って、パラシリ変換器102からは、シリア
ルデータ出力Yとして、“0”、“0”、“0”、
“1”、そして“1”が、順次出力される。
【0071】図5の真理値表に従って、出力1のデータ
を求めると、上記出力Yのデータ“000.11”のう
ち、波形データXの(MSB−1)ビット目に対応する
最初の“0”は、まず、NOR206(図2参照)で
“1”に反転された後、制御信号MSBINVの“1”
に基づいて更に“0”に反転され、出力2として出力さ
れる。また、波形データXの(MSB−2)ビット目以
下のデータ列“00.11”は、NOR206(図2参
照)で“11.00”に反転された後、制御信号MSB
INVの“0”に基づいて“11.00”のまま出力2
として出力される。この結果、波形データXの値−7.
0(“1001.00”)は、出力2の値+6.0
(“0110.0”)に変換される。なお、この場合
も、小数点の位置は、出力2が入力されるD/A変換器
803(図8参照)に合わせて決定される。
【0072】なお、上述の場合、出力1としては、(M
SB−1)ビット目のみ“1”で、(MSB−2)ビッ
ト目以下の各ビットは“0”であるデータ“1000.
0”=−8(10進表示)、即ち、(−MAX)が出力
される。
【0073】図7はサインマグニチュード演算方式によ
る変換前後の波形を示した図で、図6に対応する。図7
において、A、A′、B、B′、C、Dは、それぞれ図
9の同じ記号が付された範囲に対応している。
【0074】以上説明したように、本発明の実施例で
は、図2の1個のパラシリ変換器102と、DFF20
1、インバータ202、205、NOR203、20
6、及びEOR204、207などからなる簡単なデー
タ変換器103によって、サインマグニチュード演算回
路の主要部を構成することができる。 <他の実施例>以上の実施例では、図1の演算器101
は、汎用のマイクロプロセッサによって実現されている
が、専用のハードウエア回路によって実現されてもよ
い。
【0075】また、更に他の実施例として次のような構
成が実現されてもよい。即ち、まず、図1の演算器10
1は、波形データXについて、そのMSBが“0”の場
合にはそれをそのまま出力し、MSBが“1”の場合に
は波形データXの符号を反転しそれと同じ振幅を有する
正の符号を有するパラレルデータPDTを演算し出力す
る。
【0076】パラシリ変換器102は、演算器101か
ら出力されるパラレルデータPDTの(MSB−1)ビ
ット目以下のビットからなるデータをシリアルデータに
変換する。
【0077】データ変換器103内の論理演算回路は、
パラ/シリ変換器102から出力されるシリアルデータ
の各ビットのうち、波形データXの(MSB−1)ビッ
ト目に対応するビットについてはその値を反転して出力
し、(MSB−2)ビット目以下のビットに対応するビ
ットはそのまま順次出力する。
【0078】データ変換器103内の第1の出力回路
は、波形データXのMSBが“0”の場合には、出力1
として前述の論理演算回路から出力されるシリアルデー
タの各ビットを順次出力し、波形データXのMSBが
“1”の場合には、出力1として波形データXの(MS
B−1)ビット目に対応するビットが値“1”であって
波形データXの(MSB−2)ビット目以下のビットに
対応するビットは値“0”である各ビットを順次出力す
る。
【0079】データ変換器103内の第2の出力回路
は、波形データXのMSBが“0”の場合には、出力2
として波形データXの(MSB−1)ビット目に対応す
るビットが値“1”であって波形データXの(MSB−
2)ビット目以下のビットに対応するビットは値“0”
である各ビットを順次出力し、波形データXのMSBが
“1”の場合には、出力2として前述の論理演算回路か
ら出力されるシリアルデータの各ビットを順次出力す
る。
【0080】このような構成を有する実施例により、前
述した実施例(図2参照)と同様の効果を、1個のパラ
/シリ変換器102のみで実現できる。
【0081】
【発明の効果】サインマグニチュード演算では、入力パ
ラレル波形データが負の符号を有する場合に、その負の
入力パラレル波形データの符号を反転しそれと同じ振幅
を有する正の符号を有するパラレル波形データを演算す
る処理が必要であるが、本発明の第1の態様によれば、
上述の演算の一部である負の入力パラレル波形データに
ついてその最下位ビットの桁で値“1”を減算しその減
算結果を出力する演算を、パラレル/シリアル変換処理
の前に行うことによって、サインマグニチュード演算の
ための構成において必要なパラレル/シリアル変換手段
の数を1個にすることが可能となる。
【0082】また、本発明の第2の態様によれば、上述
の演算の全部をパラレル/シリアル変換処理の前に行う
ことによって、やはりサインマグニチュード演算のため
の構成において必要なパラレル/シリアル変換手段の数
を1個にすることが可能となる。
【0083】この結果、回路規模を小さくし、コストダ
ウンを図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるサインマグニチュード演算回路の
実施例のブロック図である。
【図2】本発明によるサインマグニチュード演算回路の
実施例の回路構成図である。
【図3】サインマグニチュード演算に関する動作フロー
チャートである。
【図4】サインマグニチュード演算回路の動作タイミン
グチャートである。
【図5】サインマグニチュード演算回路の各部の信号状
態を示す真理値表である。
【図6】サインマグニチュード演算方式による変換前の
波形データXと変換後の出力1又は出力2の例を示した
図である。
【図7】サインマグニチュード演算方式による変換前後
の波形図である。
【図8】サインマグニチュード出力装置の基本構成図で
ある。
【図9】サインマグニチュード出力装置の動作原理を示
す波形図である。
【図10】従来のサインマグニチュード演算回路の基本
構成図である。
【符号の説明】
101 演算器 102 パラシリ変換器 103 データ変換器 201 D−フリップフロップ(DFF) 202、205 インバータ 203、206 ノア回路(NOR) 204、207 排他論理和回路(EOR) 801 サインマグニチュード演算回路 802、803 D/A変換器 804 オペアンプ R1 可変抵抗器 R2、R3、R4 抵抗器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定数のビットからなる入力パラレル波
    形データについて、該入力パラレル波形データが正の符
    号を有する場合には該入力パラレル波形データをそのま
    ま出力し、該入力パラレル波形データが負の符号を有す
    る場合には該入力パラレル波形データからその最下位ビ
    ットの桁で値“1”を減算しその減算結果を出力する演
    算手段と、 該演算手段から出力されるパラレル波形データの最上位
    ビット以外のビットからなるパラレル波形データをシリ
    アル波形データに変換するパラレル/シリアル変換手段
    と、 前記入力パラレル波形データが正の符号を有する場合に
    は、前記パラレル/シリアル変換手段から出力される前
    記シリアル波形データの各ビットのうち、前記入力パラ
    レル波形データの最上位ビットより1ビット下位のビッ
    トに対応するビットについてはその値を反転して第1の
    出力シリアル波形データとして出力し、該ビット以外の
    ビットはそのまま前記第1の出力シリアル波形データと
    して順次出力し、前記入力パラレル波形データが負の符
    号を有する場合には、前記第1の出力シリアル波形デー
    タとして前記入力パラレル波形データの最上位ビットよ
    り1ビット下位のビットに対応するビットが値“1”で
    あって該ビット以外のビットは値“0”である各ビット
    を順次出力する第1の出力手段と、 前記入力パラレル波形データが負の符号を有する場合に
    は、前記パラレル/シリアル変換手段から出力される前
    記シリアル波形データの全ビットを順次反転した後、該
    反転されたシリアル波形データの各ビットのうち、前記
    入力パラレル波形データの最上位ビットより1ビット下
    位のビットに対応するビットについてはその値を反転し
    て第2の出力シリアル波形データとして出力し、該ビッ
    ト以外のビットはそのまま前記第2の出力シリアル波形
    データとして順次出力し、前記入力パラレル波形データ
    が正の符号を有する場合には、前記第2の出力シリアル
    波形データとして前記入力パラレル波形データの最上位
    ビットより1ビット下位のビットに対応するビットが値
    “1”であって該ビット以外のビットは値“0”である
    各ビットを順次出力する第2の出力手段と、 前記第1の出力シリアル波形データを第1のアナログ波
    形信号に変換する第1のデジタル/アナログ変換手段
    と、 前記第2の出力シリアル波形データを第2のアナログ波
    形信号に変換する第2のデジタル/アナログ変換手段
    と、 前記第1のアナログ波形信号から前記第2のアナログ波
    形信号を減算しその減算結果を出力アナログ波形信号と
    して出力するアナログ波形演算手段と、 を有することを特徴とするサインマグニチュード出力装
    置。
  2. 【請求項2】 所定数のビットからなる入力パラレル波
    形データについて、該入力パラレル波形データが正の符
    号を有する場合には該入力パラレル波形データをそのま
    ま出力し、該入力パラレル波形データが負の符号を有す
    る場合には該入力パラレル波形データからその最下位ビ
    ットの桁で値“1”を減算しその減算結果を出力する演
    算回路と、 該演算手段から出力されるパラレル波形データの最上位
    ビット以外のビットからなるパラレル波形データをシリ
    アル波形データに変換するパラレル/シリアル変換回路
    と、 該パラレル/シリアル変換手段が1サンプル分の前記入
    力パラレル波形データに対応する前記シリアル波形デー
    タを出力している間、前記演算手段から出力されるパラ
    レル波形データの最上位ビットを保持するフリップフロ
    ップ回路と、 前記パラレル/シリアル変換手段から出力される前記シ
    リアル波形データの各ビットを順次反転する第1のイン
    バータ回路と、 前記フリップフロップ回路の出力を第1の入力とし、前
    記第1のインバータ回路の出力を第2の入力とする第1
    のノア回路と、 前記フリップフロップ回路の出力を反転する第2のイン
    バータ回路と、 該第2のインバータ回路の出力を第1の入力とし、前記
    パラレル/シリアル変換手段の出力を第2の入力とする
    第2のノア回路と、 前記パラレル/シリアル変換手段から前記シリアル波形
    データとして前記入力パラレル波形データの最上位ビッ
    トより1ビット下位のビットに対応するビットが出力さ
    れるタイミングでハイレベルとなりそれ以外のビットが
    出力されるタイミングでローレベルとなる制御信号を第
    1の入力とし、前記第1のノア回路の出力を第2の入力
    とする第1の排他論理和回路と、 前記制御信号を第1の入力とし、前記第2のノア回路の
    出力を第2の入力とする第2の排他論理和回路と、 前記第1の排他論理和回路から出力されるシリアル波形
    データを第1のアナログ波形信号に変換する第1のデジ
    タル/アナログ変換器と、 前記第2の排他論理和回路から出力されるシリアル波形
    データを第2のアナログ波形信号に変換する第2のデジ
    タル/アナログ変換器と、 前記第1のアナログ波形信号から前記第2のアナログ波
    形信号を減算しその減算結果を出力アナログ波形信号と
    して出力するアナログ波形演算回路と、 を有することを特徴とするサインマグニチュード出力装
    置。
  3. 【請求項3】 所定数のビットからなる入力パラレル波
    形データについて、該入力パラレル波形データが正の符
    号を有する場合には該入力パラレル波形データをそのま
    ま出力し、該入力パラレル波形データが負の符号を有す
    る場合には該負の入力パラレル波形データの符号を反転
    しそれと同じ振幅を有する正の符号を有するパラレル波
    形データを演算し出力する演算手段と、 該演算手段から出力されるパラレル波形データの最上位
    ビット以外のビットからなるパラレル波形データをシリ
    アル波形データに変換するパラレル/シリアル変換手段
    と、 該パラレル/シリアル変換手段から出力される前記シリ
    アル波形データの各ビットのうち、前記入力パラレル波
    形データの最上位ビットより1ビット下位のビットに対
    応するビットについてはその値を反転して出力し、該ビ
    ット以外のビットはそのまま順次出力する論理演算手段
    と、 前記入力パラレル波形データが正の符号を有する場合に
    は、第1の出力シリアル波形データとして前記論理演算
    手段から出力されるシリアル波形データの各ビットを順
    次出力し、前記入力パラレル波形データが負の符号を有
    する場合には、前記第1の出力シリアル波形データとし
    て前記入力パラレル波形データの最上位ビットより1ビ
    ット下位のビットに対応するビットが値“1”であって
    該ビット以外のビットは値“0”である各ビットを順次
    出力する第1の出力手段と、 前記入力パラレル波形データが正の符号を有する場合に
    は、第2の出力シリアル波形データとして前記入力パラ
    レル波形データの最上位ビットより1ビット下位のビッ
    トに対応するビットが値“1”であって該ビット以外の
    ビットは値“0”である各ビットを順次出力し、前記入
    力パラレル波形データが負の符号を有する場合には、前
    記第2の出力シリアル波形データとして前記論理演算手
    段から出力されるシリアル波形データの各ビットを順次
    出力する第2の出力手段と、 前記第1の出力シリアル波形データを第1のアナログ波
    形信号に変換する第1のデジタル/アナログ変換手段
    と、 前記第2の出力シリアル波形データを第2のアナログ波
    形信号に変換する第2のデジタル/アナログ変換手段
    と、 前記第1のアナログ波形信号から前記第2のアナログ波
    形信号を減算しその減算結果を出力アナログ波形信号と
    して出力するアナログ波形演算手段と、 を有することを特徴とするサインマグニチュード出力装
    置。
  4. 【請求項4】 前記入力パラレル波形データは楽音波形
    データである、 ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の
    サインマグニチュード出力装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100737627B1 (ko) * 2002-01-28 2007-07-10 엘지노텔 주식회사 펄스 쉐이핑 구현 방법 및 장치

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