JPH0818450A - ディジタル信号調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無信号時等に生じる微小変動が一方の極性範
囲となるように予め直流オフセットを与えたディジタル
信号を処理してＤ／Ａ変換を行う信号処理系において、
ディジタル信号処理回路が直流オフセットを除去して処
理を行うモードと除去しないで処理を行うモードをとる
場合に、常に元の直流オフセットを復元させた信号をＤ
／Ａ変換回路へ出力させて、無信号時等でのＤ／Ａ変換
回路の不安定化を防止する。 【構成】 ＬＰＦ2はディジタル信号処理回路5の入力側
から直流オフセット成分を抽出する機能を有する。モー
ド判別部6はディジタル信号処理回路5の動作状態を判別
し、その判別結果が直流オフセットの除去を伴う動作状
態である場合にのみ、制御部7がディジタルミキサ56又
はＬＰＦ2を制御してＬＰＦ2が抽出している直流オフセ
ット成分を出力側へ加算・復元する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタル信号調整装置
に係り、特にディジタルオーディオ信号の信号処理系に
適用され、入力が無信号状態又は再生対象外の微小信号
状態である場合に、処理後の信号に現われる微小量子化
ステップでの変動が後段のＤ／Ａ変換回路の不安定動作
を招くことを防止するための改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、オーディオ信号をディジタル
処理する信号処理系では図６に示すような回路構成が採
用されており、Ａ／Ｄ変換回路51でＡ／Ｄ変換したディ
ジタルオーディオ信号をディジタル信号処理回路52で所
定の信号処理を施した後、Ｄ／Ａ変換回路53でアナログ
信号へ変換して出力させる。その場合、入力が無信号状
態であるにも関わらず、Ａ／Ｄ変換回路51の特性等によ
ってその出力に微小量子化ステップでの変動が現われる
ことがある。特に、電源投入時にキャリブレイション処
理プロセスを行って自動オフセット調整を行うＡ／Ｄ変
換系ではその傾向が顕著である。

【０００３】そして、Ａ／Ｄ変換されたディジタル信号
をディジタル信号処理回路52を介してＤ／Ａ変換回路53
へ出力させると、前記の変動が“０"レベル付近で生じ
ていることから、Ｄ／Ａ変換回路53が等価的にオン／オ
フの繰返しと同様の動作状態になる。例えば、無信号時
にディジタル信号処理回路52の出力信号が図７に示すよ
うな信号波形である場合に、何等の調整を施さないと時
間帯Ｔ1〜Ｔ8…の移行段階でＤ／Ａ変換回路53が順次オ
ン/オフ状態を繰返すことになる。尚、図７において、
ｔoはサンプリング周期を、Δは量子化ステップを示
す。その結果、Ｄ／Ａ変換回路53側では接地回路等から
のノイズの回り込みが発生し、Ｄ／Ａ変換後の再生音に
ホワイトノイズ等の聴感上耳障りな音が混入する。ま
た、その不具合は再生対象外の極めて微小な信号が入力
されているような場合にも発生する。

【０００４】そこで、従来から、前記の問題点に対する
対策として次のような方式が採用・提案されている。 図８に示すように、Ａ／Ｄ変換回路51側にＤＣオフ
セット回路54を設けておき、入力アナログ信号に対して
予めアナログミキサ55で直流オフセット電圧を付加して
おくことにより、Ａ／Ｄ変換後の信号レベルが“０"付
近で変動しないようにする。即ち、付加された直流オフ
セット電圧に対応した量子化レベル分だけディジタル信
号処理回路52の出力信号を変化させることができ(例え
ば、図７に示した信号処理後のディジタル信号を図９の
ようにレベルシフトさせることができ)、“０"レベルで
のクロスをなくしてＤ／Ａ変換回路53の不安定動作を防
止できる。

【０００５】 図１０に示すように、Ｄ／Ａ変換回路
53の前段にディジタルミキサ56を設け、データオフセッ
ト回路57から出力されているオフセットデータを付加す
る(特開昭63-238723号)。即ち、ディジタル信号処理回
路52から出力されたディジタル信号のＬＳＢ側に微小な
オフセットデータを付加し、図９と同様の信号レベルに
調整することにより無信号時等にＤ／Ａ変換回路53が等
価的なオン／オフ動作を繰返すことを防止するものであ
る。この方式によれば、Ｄ／Ａ変換回路53の前段で調整
を行うため、ディジタル信号処理回路52で生じるノイズ
等も含めて、前記の問題を解消できるという利点を有し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、の方式
は、ディジタル信号処理回路52が直流オフセットを含ん
だ入力ディジタル信号に対してそのまま信号処理を施す
こと、即ち、予め与えた直流オフセット成分が処理後の
出力信号にそのまま含まれていることを前提としてい
る。しかし、ディジタル信号処理回路52によっては、内
蔵の高域通過フィルタ(ＨＰＦ)で直流オフセット成分を
除去して処理を実行するものや、イコライジング等のよ
うに実質的に直流オフセット成分をキャンセルさせるよ
うな処理を実行するものがある。そして、そのような処
理がなされた場合には出力信号に直流オフセット成分が
含まれておらず、無信号時又は微小信号入力時にＤ／Ａ
変換回路53が不安定化して再生音にホワイトノイズ等が
混入する。

【０００７】一方、の方式によれば、Ａ／Ｄ変換回路
51やディジタル信号処理回路52の如何によらず、何れに
しても直流オフセットが付加された信号をＤ／Ａ変換回
路53へ入力させることができる。しかし、ディジタル信
号処理回路52の出力信号が何れの極性側へずれているか
を計測してオフセットデータを調整する必要があり、ま
た大きなオフセットデータを付与するとＤ／Ａ変換後の
アナログ信号にそれだけ大きい直流成分が含まれること
になってスピーカや出力アンプの再生特性に悪影響を及
ぼすことから、その調整作業は極めて面倒になる。

【０００８】そこで、本発明は、無信号時又は微小信号
時における変動幅が一方の極性範囲となるように直流オ
フセットが与えられているディジタル信号を処理してＤ
／Ａ変換を行う信号処理系において、ディジタル信号処
理回路で直流オフセットが除去されて、結果的にその出
力信号から直流オフセットがなくなる場合にも、無信号
時又は微小信号時でＤ／Ａ変換回路を不安定化させない
ディジタル信号調整装置を提供することを目的として創
作された。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、無信号時
又は微小信号時における変動幅が一方の極性範囲となる
ように直流オフセットが与えられているディジタル信号
がディジタル信号処理回路へ入力され、前記ディジタル
信号処理回路が前記入力ディジタル信号から直流オフセ
ット成分を除去して所定の信号処理を施し、その処理後
の信号をＤ／Ａ変換回路へ出力させる信号処理系におい
て、入力ディジタル信号から直流オフセット成分を抽出
するオフセット抽出手段と、前記オフセット抽出手段が
抽出した直流オフセット成分を前記ディジタル信号処理
回路で信号処理したディジタル信号に付加するデータ付
加手段を設けたことを特徴とするディジタル信号調整装
置に係る。

【００１０】第２の発明は、第１の発明と同様に直流オ
フセットが与えられたディジタル信号がディジタル信号
処理回路へ入力され、前記ディジタル信号処理回路が前
記入力ディジタル信号から直流オフセット成分を除去し
て所定の信号処理を施し、その処理後の信号をＤ／Ａ変
換回路へ出力させる信号処理系において、入力ディジタ
ル信号から直流オフセット成分を除去してディジタル信
号処理回路へ出力させる高域通過フィルタと、第１の発
明と同様のオフセット抽出手段及びデータ付加手段を設
けたことを特徴とするディジタル信号調整装置に係る。

【００１１】第３の発明は、第１の発明と同様に直流オ
フセットが与えられたディジタル信号がディジタル信号
処理回路へ入力され、前記ディジタル信号処理回路で入
力ディジタル信号に信号処理を施し、その処理後の信号
をＤ／Ａ変換回路へ出力させる信号処理系であって、前
記ディジタル信号処理回路が入力ディジタル信号から直
流オフセット成分を除去して信号処理を施す動作モード
と直流オフセットを除去することなく信号処理を施す動
作モードを並行的に又は選択的に実行する場合におい
て、第１の発明と同様のオフセット抽出手段及びデータ
付加手段と、ディジタル信号処理回路の動作モードを判
別するモード判別手段と、前記モード判別手段によって
入力ディジタル信号から直流オフセット成分を除去して
信号処理を施す動作モードが判別されている場合にの
み、前記オフセット抽出手段と前記データ付加手段によ
って前記ディジタル信号処理回路で信号処理したディジ
タル信号へのデータ付加を実行させる制御手段を設けた
ことを特徴とするディジタル信号調整装置に係る。

【００１２】

【作用】

第１の発明について；ディジタル信号処理回路では直流
オフセット成分を除去した入力ディジタル信号の信号処
理がなされるためにその出力信号には直流オフセットが
含まれなくなるが、オフセット抽出手段が入力ディジタ
ル信号から直流オフセット成分のみを抽出し、データ付
加手段がその直流オフセット成分をディジタル信号処理
回路の出力信号に付加させるため、Ｄ／Ａ変換回路に対
しては当初に与えられている直流オフセットが復元され
た信号が入力される。

【００１３】第２の発明について；ディジタル信号処理
回路が入力ディジタル信号から直流オフセット成分を除
去することなく信号処理を施す場合、第１の発明をその
まま適用すると、Ｄ／Ａ変換回路に対しては直流オフセ
ットが重畳された信号が入力され、Ｄ／Ａ変換後の信号
に大きな直流成分が含まれてしまうことになる。そこ
で、この発明では、ディジタル信号処理回路の前段に高
域通過フィルタを設けて予め直流オフセット成分を除去
させる。従って、ディジタル信号処理回路の出力信号に
は直流オフセット成分が含まれず、第１の発明と同様に
直流オフセット成分だけが復元された信号をＤ／Ａ変換
回路へ入力できる。

【００１４】第３の発明について；ディジタル信号処理
回路が入力ディジタル信号から直流オフセット成分を除
去して信号処理を施す動作モードと直流オフセットを除
去することなく信号処理を施す動作モードを並行的に又
は選択的に実行する場合、後者のモードの実行時には、
第２の発明と同様にＤ／Ａ変換回路に対して直流オフセ
ットが重畳された信号が入力される。この発明では、モ
ード判別手段が常にディジタル信号処理回路の動作モー
ドを判別しており、前記の前者のモードだけが実行され
ている場合にのみ、制御手段がオフセット抽出手段とデ
ータ付加手段によるデータ付加を実行させて直流オフセ
ットを復元させる。尚、後者のモードの実行時にはデー
タ付加が行われないが、ディジタル信号処理回路の出力
信号には当初の直流オフセットが含まれるために問題は
ない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明のディジタル信号調整装置の実
施例を図１から図５を用いて詳細に説明する。 実施例１；この実施例に係る信号処理系は図１に示さ
れ、Ａ／Ｄ変換回路51からディジタル信号処理回路1と
ディジタルミキサ56を介してＤ／Ａ変換回路53に至る構
成は図１０に示した方式と類似しているが、この実施例
における特徴は、ディジタル信号処理回路1が内蔵のＨ
ＰＦで直流オフセット成分を除去して信号の処理(又は
イコライジング等のように実質的に直流オフセット成分
をキャンセルさせる処理)を実行する点、及びそのディ
ジタル信号処理回路1の入力側からディジタルフィルタ
で構成された低域通過フィルタ(ＬＰＦ)2を介して前記
のディジタルミキサ56へ信号が入力されるようになって
いる点にある。

【００１６】ここに、ＬＰＦ2としては、例えば、図４
に示すような回路構成からなる２次ＩＩＲ(Infinite Im
pulse Responce)型フィルタを３段カスケード接続させ
たものを用いることができ、入力ディジタル信号の周波
数帯域より低い遮断周波数でその信号の直流成分を抽出
する。尚、図４におけるＣ0〜Ｃ4は係数乗算器を、Ｄは
遅延回路を示す。例えば、入力ディジタル信号がオーデ
ィオ信号である場合には、図５に示すような周波数特性
で遮断周波数ｆoが約５Ｈzに設定される。

【００１７】ここで、この実施例に係る信号処理系のＡ
／Ｄ変換回路51に予め直流オフセット電圧が与えられた
入力アナログ信号(例えば、図８のアナログミキサ55と
ＤＣオフセット回路45によって作成されたアナログ信
号)が入力されているとする。その場合、Ａ／Ｄ変換回
路51でＡ／Ｄ変換された信号がディジタル信号処理回路
1で信号処理されると、その処理後のディジタル信号か
らは直流オフセット成分が除去されている。具体的な事
例として、例えば、前記の直流オフセット電圧が量子化
レベルで３Δ分だけ与えられており、仮にこの実施例に
係るディジタル信号処理回路1が直流オフセット成分を
除去せずに信号処理を施すものであって、その処理後の
信号が図９の実線波形で得られている場合を想定する
と、この実施例ではディジタル信号処理回路1が直流オ
フセット成分を除去して信号処理を行うため、図９の実
線波形を量子化レベルで３Δ分だけシフトさせた図７に
示すような信号波形がディジタル信号処理回路1から出
力されることになる。従って、その信号をそのままＤ／
Ａ変換器53へ入力させると、無信号時又は微小信号入力
時における微小量子化レベル範囲での変動によって
“０"レベルでのクロスが頻繁に発生し、Ｄ／Ａ変換回
路53側で等価的なオン／オフ動作が発生してしまう。

【００１８】しかし、この実施例では、ＬＰＦ2によっ
てＡ／Ｄ変換回路51からディジタル信号処理回路1へ入
力されているディジタル信号の直流成分(直流オフセッ
ト成分)を抽出し、その直流オフセット成分をディジタ
ルミキサ56でディジタル信号処理回路1の出力信号に加
算するようにしているため、処理後のディジタル信号に
対して当初の直流オフセット成分がそのまま加算・復元
される。即ち、前記の事例についてみれば、ディジタル
信号処理回路1で除去された量子化レベルで３Δ分の直
流オフセットが処理後のディジタル信号に復元され、図
９の実線波形で示した信号がＤ／Ａ変換回路53へ入力さ
れることになり、Ｄ／Ａ変換回路53側で等価的なオン／
オフ動作が発生することによるホワイトノイズ等の発生
を防止できる。

【００１９】実施例２；この実施例の信号処理系は図２
に示され、基本的には前記の実施例１と同様の構成を有
しているが、ディジタル信号処理回路3が直流オフセッ
ト成分を除去することなく信号の処理を実行する点、及
びディジタル信号処理回路3の前段にＡ／Ｄ変換後のデ
ィジタル信号に含まれている直流オフセット成分を除去
するＨＰＦ4が設けられている点に特徴がある。尚、Ｈ
ＰＦ4の遮断周波数はＡ／Ｄ変換後のディジタル信号が
有している周波数帯域の下限より低く設定されている。

【００２０】この実施例は、ディジタル信号処理回路3
で直流オフセット成分が除去されないためにＨＰＦ4を
設けて予め直流オフセット成分を除去させるようにして
いるだけであり、実施例１におけるディジタル信号処理
回路1に内蔵されているＨＰＦを回路要素として外付け
した場合と等価である。また、ＬＰＦ2によってＡ／Ｄ
変換後のディジタル信号から直流オフセット成分を抽出
し、ディジタルミキサ56でその直流オフセット成分を付
加することは実施例１の場合と同様である。

【００２１】換言すれば、ディジタル信号処理回路3が
直流オフセット成分を除去する機能を有していなけれ
ば、その処理後の信号に対してディジタルミキサ56で当
初の直流オフセット成分を付加するとオフセットが重畳
してＤ／Ａ変換回路53へ入力されることになり、Ｄ／Ａ
変換後のアナログ信号に必要以上に大きな直流成分が含
まれるためにディジタル信号処理回路3の前段にＨＰＦ4
を設けている。従って、機能的には実施例１と相違する
ものではなく、無信号時又は微小信号入力時におけるＤ
／Ａ変換回路53側での不安定化を防止できる。

【００２２】実施例３；この実施例の信号処理系は図３
に示され、基本的には前記の実施例１と同様の構成を有
しているが、ディジタル信号処理回路5が入力ディジタ
ル信号から直流オフセット成分を除去して信号処理を施
す動作モード(モードＡ)と直流オフセットを除去するこ
となく信号処理を施す動作モード(モードＢ)を並行的に
又は選択的に実行する点、ディジタル信号処理回路5の
動作モード状態を判別するモード判別部6と、そのモー
ド判別部6の判別信号に基づいてディジタルミキサ56の
加算動作を制御する加算制御部7又はＬＰＦ2の出力を制
御するＬＰＦ制御部7が設けられている点に特徴があ
る。

【００２３】ここで、ディジタル信号処理回路5が前記
のモードＡのみを実行している状態では、ＬＰＦ2によ
ってＡ／Ｄ変換後のディジタル信号から抽出した直流オ
フセット成分をディジタルミキサ56で信号処理後のディ
ジタル信号に付加するために実施例１の場合と同様にな
る。

【００２４】しかし、モードＢのみが実行されている場
合又はモードＡとモードＢが並行に実行されている場合
においては、実施例２で説明したように直流オフセット
成分が重畳されてＤ／Ａ変換がなされることになる。そ
こで、この実施例では、モード判別部6によってディジ
タル信号処理回路5の動作モード状態を判別し、その判
別結果がモードＢのみの実行状態か又はモードＡとモー
ドＢの並行実行状態である場合に、加算制御部7によっ
てディジタルミキサ56の加算動作を停止させてスルー状
態とするか、又はＬＰＦ制御部7によってＬＰＦ2の出力
を“０"にする制御を実行させる。その結果、ディジタ
ル信号処理回路5の動作モードの如何によらず、常に当
初に与えられている直流オフセット成分がそのまま処理
後のディジタル信号に付加されることになり、無信号時
又は微小信号入力時におけるＤ／Ａ変換回路53の不安定
化を防止できると共に、出力アナログ信号に大きな直流
成分が含まれてスピーカや出力アンプ等の特性に悪影響
を与えることを防止できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明のディジタル信号調整装置は、以
上の構成を有していることにより、次のような効果を奏
する。請求項１の発明は、無信号時又は微小信号時にお
ける変動幅が一方の極性範囲となるように直流オフセッ
トが与えられているディジタル信号がディジタル信号処
理回路へ入力され、ディジタル信号処理回路が所定の信
号処理を施し、その処理後の信号をＤ／Ａ変換回路へ出
力させる信号処理系において、ディジタル信号処理回路
が前記入力ディジタル信号から直流オフセット成分を除
去する場合にその処理後の信号に元の直流オフセットを
復元させ、入力が無信号時又は再生対象外の微小信号で
ある時に処理後の信号に現われる微小量子化ステップの
変動がＤ／Ａ変換回路に等価的なオン／オフ動作の繰返
しを発生させてホワイトノイズ等が生じることを防止す
る。請求項２の発明は、ディジタル信号処理回路が前記
入力ディジタル信号から直流オフセット成分を除去しな
い場合において、入力ディジタル信号の直流オフセット
成分を除去する高域通過フィルタを設けることにより、
請求項１の発明と同様の効果を実現する。請求項３の発
明は、ディジタル信号処理回路が入力ディジタル信号か
ら直流オフセット成分を除去して信号処理を施す動作モ
ードと直流オフセットを除去することなく信号処理を施
す動作モードを並行的に又は選択的に実行する場合にお
いて、モード判別手段と制御手段を設けたことにより、
ディジタル信号処理回路の動作モードの如何に関わら
ず、請求項１の発明と同様の効果を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディジタル信号調整装置の実施例１に
係るディジタル信号処理系のブロック回路図である。

【図２】実施例２に係るディジタル信号処理系のブロッ
ク回路図である。

【図３】実施例３に係るディジタル信号処理系のブロッ
ク回路図である。

【図４】ＬＰＦとして適用されるディジタルフィルタの
電気回路図である。

【図５】ディジタルフィルタの周波数特性を示すグラフ
である。

【図６】直流オフセットを付加しない信号処理系のブロ
ック回路図である。

【図７】直流オフセットを付加しない場合における無信
号時のディジタル信号処理回路の出力信号波形を示すグ
ラフである。

【図８】アナログ入力側に直流オフセット電圧を与える
方式による信号処理系のブロック回路図である。

【図９】直流オフセットを付加した場合における無信号
時のディジタル信号処理回路の出力信号波形を示すグラ
フである。

【図１０】ディジタル信号処理回路の出力信号にオフセ
ットデータを付与する方式による信号処理系のブロック
回路図である。

【符号の説明】

1,3,5,52…ディジタル信号処理回路、2…ＬＰＦ(オフセ
ット抽出手段)、4…ＨＰＦ(高域通過フィルタ)、6…モ
ード判別部(モード判別手段)、7…加算制御部又はＬＰ
Ｆ制御部(制御手段)、51…Ａ／Ｄ変換回路、53…Ｄ/Ａ
変換回路、54…ＤＣオフセット回路、55…アナログミキ
サ、56…ディジタルミキサ(データ付加手段)、57…デー
タオフセット回路、Ｃ0〜Ｃ4…係数乗算器、Ｄ…遅延回
路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無信号時又は微小信号時における変動幅
   が一方の極性範囲となるように直流オフセットが与えら
   れているディジタル信号がディジタル信号処理回路へ入
   力され、前記ディジタル信号処理回路が前記入力ディジ
   タル信号から直流オフセット成分を除去して所定の信号
   処理を施し、その処理後の信号をＤ／Ａ変換回路へ出力
   させる信号処理系において、入力ディジタル信号から直
   流オフセット成分を抽出するオフセット抽出手段と、前
   記オフセット抽出手段が抽出した直流オフセット成分を
   前記ディジタル信号処理回路で信号処理したディジタル
   信号に付加するデータ付加手段を設けたことを特徴とす
   るディジタル信号調整装置。
2. 【請求項２】 無信号時又は微小信号時における変動幅
   が一方の極性範囲となるように直流オフセットが与えら
   れているディジタル信号がディジタル信号処理回路へ入
   力され、前記ディジタル信号処理回路が前記入力ディジ
   タル信号から直流オフセット成分を除去することなく所
   定の信号処理を施し、その処理後の信号をＤ／Ａ変換回
   路へ出力させる信号処理系において、入力ディジタル信
   号から直流オフセット成分を除去してディジタル信号処
   理回路へ出力させる高域通過フィルタと、入力ディジタ
   ル信号から直流オフセット成分を抽出するオフセット抽
   出手段と、前記オフセット抽出手段が抽出した直流オフ
   セット成分を前記ディジタル信号処理回路で信号処理し
   たディジタル信号に付加するデータ付加手段を設けたこ
   とを特徴とするディジタル信号調整装置。
3. 【請求項３】 無信号時又は微小信号時における変動幅
   が一方の極性範囲となるように直流オフセットが与えら
   れているディジタル信号がディジタル信号処理回路へ入
   力され、前記ディジタル信号処理回路で入力ディジタル
   信号に信号処理を施し、その処理後の信号をＤ／Ａ変換
   回路へ出力させる信号処理系であって、前記ディジタル
   信号処理回路が入力ディジタル信号から直流オフセット
   成分を除去して信号処理を施す動作モードと直流オフセ
   ットを除去することなく信号処理を施す動作モードを並
   行的に又は選択的に実行する場合において、入力ディジ
   タル信号から直流オフセット成分を抽出するオフセット
   抽出手段と、前記オフセット抽出手段が抽出した直流オ
   フセット成分を前記ディジタル信号処理回路で信号処理
   したディジタル信号に付加するデータ付加手段と、ディ
   ジタル信号処理回路の動作モードを判別するモード判別
   手段と、前記モード判別手段によって入力ディジタル信
   号から直流オフセット成分を除去して信号処理を施す動
   作モードが判別されている場合にのみ、前記オフセット
   抽出手段と前記データ付加手段によって前記ディジタル
   信号処理回路で信号処理したディジタル信号へのデータ
   付加を実行させる制御手段を設けたことを特徴とするデ
   ィジタル信号調整装置。