JPH09261071A - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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JPH09261071A
JPH09261071A JP8066834A JP6683496A JPH09261071A JP H09261071 A JPH09261071 A JP H09261071A JP 8066834 A JP8066834 A JP 8066834A JP 6683496 A JP6683496 A JP 6683496A JP H09261071 A JPH09261071 A JP H09261071A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばサンプリング周波数が４４．１ＫＨｚ
で、データ語長が１６ビットのマルチビットディジタル
データを記録している光ディスクと、例えばサンプリン
グ周波数が６４×４４．１ＫＨｚ（＝２．８２２４ＭＨ
ｚ）の１ビットデータを記録している光ディスクとが存
在すると、それぞれ専用の再生装置を用いなければオー
ディオ信号の再生が不可能である。 【解決手段】 復調部３はＣＤ再生装置１からのディジ
タルオーディオインターフェースの信号を復調し、マル
チビットのオーディオデータと、付加データとに分離す
る。データ変換部４は、４４．１ＫＨｚ／１６ビットの
オーディオデータのサンプリング周波数を、一挙に６４
倍にオーバーサンプリングしてから、シグマデルタ変調
処理を施して、２．８２２４ＭＨｚ／１ビットのディジ
タルデータを出力する。制御部５は、復調部３から供給
された上記付加データにより、データ変換部４及びＤ／
Ａ変換装置６を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、標本化周波数ｆS
のマルチビットディジタルデータと付加データとを変調
したデータストリームから標本化周波数ｍｆS（ｍは整
数）の１ビットディジタルデータを生成するような信号
処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、音声信号をディジタル化して記
録、再生及び伝送する方法は、従来からコンパクトディ
スク（ＣＤ）等の光ディスクや、ディジタルオーディオ
テープ（ＤＡＴ）等の磁気テープを媒体とした記録再生
装置や、衛星放送等のディジタル放送で実施されてい
る。このようなディジタルオーディオ伝送装置におい
て、従来はそのディジタル化に際し、サンプリング周波
数として４８ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ等、また量子化ビ
ット数として１６ビット、２０ビット等のフォーマット
が規定されていた。
【０００３】また、音声信号をディジタル化する他の方
法としては、シグマデルタ（ΣΔ）変調と呼ばれる方法
が提案されている（日本音響学会誌４６巻３号（１９９
０）第２５１〜２５７頁「ＡＤ／ＤＡ変換器とディジタ
ルフィルター（山崎芳男）」等参照）。このΣΔ変調に
より得られる１ビットディジタルデータは、従来のデジ
タルオーディオに使われてきたデータのフォーマット
（例えばサンプリング周波数４４．１ＫＨｚ、データ語
長１６ビット）に比べて、非常に高いサンプリング周波
数と短いデータ語長（例えばサンプリング周波数が４
４．１ＫＨｚの６４倍でデータ語長が１ビット）といっ
た形をしており、広い伝送可能周波数帯域を特長にして
いる。また、ΣΔ変調により１ビット信号であっても、
６４倍というオーバーサンプリング周波数に対して低域
であるオーディオ帯域において、高いダイナミックレン
ジをも確保できる。この特徴を生かして高音質のレコー
ダーやデータ伝送に応用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、例えばサンプリング周波数が４４．１ＫＨｚで、
データ語長が１６ビットのマルチビットディジタルデー
タを記録している光ディスクと、例えばサンプリング周
波数が６４×４４．１ＫＨｚ（＝２．８２２４ＭＨｚ）
の１ビットデータを記録している光ディスクとが存在す
ると、それぞれ専用の再生装置を用いなければオーディ
オ信号の再生が不可能であるので、ユーザ側にすれば不
便であり、コンパチブル再生が可能である再生装置の開
発が待たれることになる。
【０００５】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、標本化周波数ｆSのマルチビットディジタルデ
ータを標本化周波数ｍｆSの１ビットディジタルデータ
に変換することのできる信号処理装置の提供を目的とす
る。
【０００６】また、本発明は、再量子化による量子化歪
みを最小に抑えて高精度の変換を実現することのできる
信号処理装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る信号処理装
置は、上記実情に鑑みてなされたものであり、標本化周
波数ｆSのマルチビットディジタルデータと付加データ
とを変調したデータストリームから標本化周波数ｍｆS
（ｍは整数）の１ビットディジタルデータを生成する際
に、復調手段で上記データストリームを復調してマルチ
ビットディジタルデータと付加データを分離し、データ
変換手段でマルチビットディジタルデータを標本化周波
数ｍｆSの１ビットディジタルデータに変換し、制御手
段で上記付加データを基に上記データ制御手段を制御す
る。
【０００８】ここで、上記データ変換手段は、上記標本
化周波数ｆSを一挙にｍ倍にしてから、上記マルチビッ
トディジタルデータにシグマデルタ変調処理を施すの
で、再量子化による量子化歪みを最小に抑えることがで
きる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る信号処理装置
のいくつかの実施の形態について図面を参照しながら説
明する。
【００１０】先ず、第１の実施の形態は、図１に示すよ
うに、コンパクトディスク（ＣＤ）再生装置１が再生し
たサンプリング周波数ｆSのディジタルオーディオイン
ターフェース信号をフォーマット変換装置２でサンプリ
ング周波数６４ｆSの１ビットディジタルデータに変換
してから、Ｄ／Ａ変換装置６でアナログオーディオ信号
に変換して出力するようなオーディオ再生装置である。
【００１１】ＣＤ再生装置１は、標本化周波数ｆSが４
４．１ＫＨｚで語長が１６ビットのマルチビットディジ
タルデータを付加データと共に変調して記録しているＣ
Ｄを光ピックアップを用いて再生し、図２に示すような
ディジタルオーディオインターフェース信号を出力す
る。
【００１２】このディジタルオーディオインターフェー
ス信号について説明しておく。ディジタルオーディオイ
ンターフェース信号は、３２個のタイムスロットを持っ
た、信号伝送のためのサブフレーム、サブフレームの列
となるフレーム、１９２の連続するフレームよりなるブ
ロックから構成されている。なお、２チャネルステレオ
伝送ではフレームは二つのサブフレームで構成される。
【００１３】サブフレームのタイムスロット０〜３はサ
ブフレーム、フレーム、ブロックなどの周期の抽出に使
われるプリアンブルの伝送に使用する。例えば、フレー
ム０のチャネル１のサブフレームのプリアンブルは、こ
のフレーム０がブロックの先頭となるので“Ｂ”とす
る。チャネル１のサブフレームのプリアンブルは通常
“Ｍ”、チャネル２のサブフレームのプリアンブルは常
に“Ｗ”である。
【００１４】タイムスロット４〜７はオーディオオグジ
リャリ情報、またはオーディオサンプルワードを２４ビ
ットにするときのオーディオサンプルワードの伝送に使
用する。タイムスロット８〜２７はオーディオサンプル
ワードの伝送に使用する。
【００１５】タイムスロット２８はバリディティフラグ
Ｖの伝送に使用する。タイムスロット２９はユーザデー
タＵの伝送に使用する。タイムスロット３０はチャネル
ステータスＣの伝送に使用する。タイムスロット３１は
パリティビットＰの伝送に使用する。
【００１６】バリディティフラグＶは伝送するオーディ
オサンプルワードの正誤を示すフラグである。ユーザデ
ータＵはユーザの要求に応じて使用される。チャネルス
テータスＣはオーディオサンプルワードがどのような種
類の情報であるのかを示す。例えば放送局スタジオ用、
民生用ディジタルオーディオ機器用、音楽ソフト生産用
等の情報があるが、ここでは民生用ディジタルオーディ
オ機器用情報であることが示されている。パリティビッ
トＰは誤り訂正用の符号である。
【００１７】そして、サブフレームのタイムスロット４
〜３１は例えばバイフェーズマーク方式で変調される。
【００１８】このようなディジタルオーディオインター
フェース信号がフォーマット変換装置２に供給される。
このフォーマット変換装置２は、上記ディジタルオーデ
ィオインターフェース信号を復調してマルチビットディ
ジタルデータと付加データを分離する復調部３と、復調
部３で分離されたマルチビットディジタルデータを標本
化周波数６４×４４．１ＫＨｚ（＝２．８２２４ＭＨ
ｚ）の１ビットディジタルデータに変換するデータ変換
部（図中６４ｆS／１ｂｉｔと記す）４と、上記復調部
３で分離された上記付加データを基に上記データ変換部
４を制御する制御部５とを備えて成る。
【００１９】ここで、付加データとは、上述したような
バリディティフラグＶ、ユーザデータＵ、チャネルステ
ータスＣ、パリティビットＰのことである。
【００２０】すなわち、復調部３はＣＤ再生装置１から
のディジタルオーディオインターフェースの信号を復調
し、マルチビットのオーディオデータと、バリディティ
フラグＶとユーザデータＵとチャネルステータスＣとパ
リティビットＰよりなる付加データとに分離し、オーデ
ィオデータをデータ変換部４に、付加データを制御部５
に供給する。つまり、復調部３は上記オーディオデータ
と上記付加データよりなる所定長のフレーム単位である
サブフレーム毎にデータ列を復調分離する。
【００２１】データ変換部４は、図３に示すように、４
４．１ＫＨｚ／１６ビットデータを６４倍にオーバーサ
ンプリングするオーバーサンプリングフィルタ８と、シ
グマデルタ変調器９とを備えて成る。そして、４４．１
ＫＨｚ／１６ビットのオーディオデータのサンプリング
周波数を、一挙に６４倍にオーバーサンプリングしてか
ら、シグマデルタ変調処理を施して、２．８２２４ＭＨ
ｚ／１ビットのディジタルデータを出力しＤ／Ａ変換器
６に供給するので、再量子化による量子化歪みの発生を
一度とすることができ、量子化誤差を最小限に抑制して
４４．１ＫＨｚ／１６ビットのオーディオデータを２．
８２２４ＭＨｚ／１ビットのディジタルデータに変換で
き、該２．８２２４ＭＨｚ／１ビットのディジタルデー
タの音質劣化を抑えることができる。ここでデータ変換
部４は上記サブフレーム毎に上記マルチビットのオーデ
ィオデータを１ビットディジタルデータに変換してい
る。
【００２２】このデータ変換部４のシグマデルタ変調器
９は、図４に示すような構成となる。入力端子１０から
のマルチビットディジタルデータが加算器１１を通じて
積分器１２に供給される。この積分器１２からの信号が
比較器１３に供給され、１サンプル期間ごとに例えば１
ビット量子化される。この量子化データが１サンプル遅
延器１５に供給されて１サンプル期間分遅延される。こ
の遅延データが加算器１１に供給されて、入力端子１０
からのマルチビットディジタルデータに加算される。そ
して比較器１３から出力される量子化データがシグマデ
ルタ変調された１ビットディジタルデータとして出力端
子１４から取り出される。
【００２３】図１に戻り、制御部５は、復調部３から供
給された上記付加データにより、データ変換部４及びＤ
／Ａ変換装置６を制御する。データ変換部４へは、ΣΔ
変調器９でのΣΔ変調のタイミング信号を供給する。Ｄ
／Ａ変換装置６へは、Ｄ／Ａ変換のためのクロックを供
給する。
【００２４】そして、Ｄ／Ａ変換装置６は、フォーマッ
ト変換装置２から供給された２．９２２４ＭＨｚ／１ビ
ットディジタルデータをアナログオーディオ信号に変換
して出力端子７から出力する。
【００２５】以上に説明したように、この第１の実施の
形態となるオーディオ再生装置は、４４．１ＫＨｚ／１
６ビットのオーディオデータのサンプリング周波数を、
一挙に６４倍にオーバーサンプリングしてから、シグマ
デルタ変調処理を施して、２．８２２４ＭＨｚ／１ビッ
トのディジタルデータを出力しＤ／Ａ変換器６に供給す
るので、再量子化による量子化歪みの発生を一度とする
ことができ、量子化誤差を最小限に抑制して４４．１Ｋ
Ｈｚ／１６ビットのオーディオデータを２．８２２４Ｍ
Ｈｚ／１ビットのディジタルデータに変換でき、該２．
８２２４ＭＨｚ／１ビットのディジタルデータの音質劣
化を抑えることができる。
【００２６】また、このオーディオ再生装置を用いたコ
ンパチブル再生装置、すなわちＣＤと新たな２．８２２
４ＭＨｚ／１ビットのディジタルデータが記録された光
ディスクを共に再生することのできる再生装置を考慮し
た場合、Ｄ／Ａコンバータを共通化することができるの
で、該装置の小型化、及び低価格化を実現できる。
【００２７】次に、第２の実施の形態は、図５に示すよ
うに、ＣＤ再生装置２１又はテープ再生装置２２が再生
したサンプリング周波数ｆSのディジタルオーディオイ
ンターフェース信号をフォーマット変換装置２４でサン
プリング周波数６４ｆSの１ビットディジタルデータに
変換すると共に、上記付加データを新たに付加してから
変調した変調データを出力し、この変調データを光磁気
ディスク制作装置２９に供給してマスターとなる光磁気
ディスクに記録させるようなマスタリング装置である。
【００２８】ＣＤ再生装置２１が出力した図２に示した
ディジタルオーディオインターフェース信号は、切り換
えスイッチ２３の被選択端子ａに供給される。テープ再
生装置２２が出力した上記ディジタルオーディオインタ
ーフェース信号は、切り換えスイッチ２３の被選択端子
ｂに供給される。切り換えスイッチ２３の可動片ｃの切
り換わりによりフォーマット変換装置２４にはＣＤ再生
装置２１又はテープ再生装置２２からのディジタルオー
ディオインターフェース信号が供給される。
【００２９】フォーマット変換装置２４は、いずれかの
上記ディジタルオーディオインターフェース信号を復調
してマルチビットディジタルデータと付加データを分離
する復調部２５と、復調部２５で分離されたマルチビッ
トディジタルデータを標本化周波数６４×４４．１ＫＨ
ｚ（＝２．８２２４ＭＨｚ）の１ビットディジタルデー
タに変換するデータ変換部（図中６４ｆS／１ｂｉｔと
記す）２６と、このデータ変換部２６からの２．８２２
４ＭＨｚ／１ビットデータに上記付加データを加えて変
調する変調部２７と、上記付加データを基に上記データ
変換部２６及び上記変調部２７を制御する制御部２８と
を備えて成る。
【００３０】復調部２５は、切り換えスイッチ２３で切
り換えられた上記いずれかのディジタルオーディオイン
ターフェース信号を復調分離し、マルチビットのオーデ
ィオデータをデータ変換部２６に、そして上記バリディ
ティフラグＶとユーザデータＵとチャネルステータスＣ
とパリティビットＰよりなる付加データを制御部２８に
供給する。
【００３１】データ変換部２６は、図３に示した構成を
備え、４４．１ＫＨｚ／１６ビットのオーディオデータ
のサンプリング周波数を、一挙に６４倍にオーバーサン
プリングしてから、シグマデルタ変調処理を施して、
２．８２２４ＭＨｚ／１ビットのディジタルデータを出
力し変調部２７に供給するので、再量子化による量子化
歪みの発生を一度とすることができ、量子化誤差を最小
限に抑制し音質劣化を最小にできる。
【００３２】制御部２８は、復調部２５から供給された
上記付加データにより、データ変換部２６及び変調部２
７を制御する。データ変換部２６へは、ΣΔ変調器９で
のΣΔ変調のタイミング信号を供給する。変調部２７へ
は、データ変換部２６からのΣΔ変調信号を光磁気ディ
スク製作装置２９に供給するためのタイミング制御信号
を送ると共に、上記付加データを送る。
【００３３】変調部２７は、データ変換部２６からの上
記ΣΔ変調信号に上記付加データを付加して変調し、光
磁気ディスク製作装置２９で上記光磁気ディスクに記録
する変調データを出力する。
【００３４】そして、光磁気ディスク製作装置２９は、
２．８２２４ＭＨｚ／１ビットのΣΔ変調信号と上記付
加データよりなる上記変調データを上記光磁気ディスク
に記録する。
【００３５】以上に説明したように、この第２の実施の
形態となるマスタリング装置は、４４．１ＫＨｚ／１６
ビットのオーディオデータのサンプリング周波数を、一
挙に６４倍にオーバーサンプリングしてから、シグマデ
ルタ変調処理を施して得られた２．８２２４ＭＨｚ／１
ビットのディジタルデータに、上記付加データを付加し
て変調データを生成し、この変調データを光磁気ディス
ク製作装置２９で上記光磁気ディスクに記録するので、
量子化誤差を最小限に抑制し音質劣化を最小にしたオー
ディオ信号を上記光磁気ディスクに記録することができ
る。
【００３６】また、このマスタリング装置で例えばＣＤ
のデータを変換して得たマスター光磁気ディスクに基づ
いて作製した図６に示すような再生用光ディスク３１
と、新たに製作された２．８２２４ＭＨｚ／１ビットデ
ータが記録された再生光ディスク３２に記録されたそれ
ぞれの１ビットディジタルデータは、共通のＤ／Ａコン
バータ３３により、アナログオーディオ信号に変換さ
れ、出力端子３４から導出される。すなわち、ＣＤから
マスタリング装置を経て作製された再生用光ディスク３
１は、新規の再生用光ディスク３２用のＤ／Ａコンバー
タ３３によりアナログオーディオ信号への変換が可能と
なる。
【００３７】なお、上記第１及び第２の実施の形態で
は、データ変換部４及び２６を図７に示すような構成と
してもよい。すなわち、４４．１ＫＨｚ／１６ビットの
マルチビットディジタルデータのサンプリング周波数を
図７のような直列に接続された６台の２倍オーバーサン
プリングフィルタ４１、４２、４３、４４、４５及び４
６でオーバーサンプリング処理して６４倍としてから、
その後シグマデルタ変調器４７でのシグマデルタ変調処
理により２８２２．４ＫＨｚ／１ビットのデータを得て
もよい。
【００３８】しかし、この図７の方法では、各２倍オー
バーサンプリングフィルタ４１、４２、４３、４４、４
５及び４６で再量子化による量子化歪みが発生すること
になるので、上記１ビットデータは丸め誤差の多いデー
タとなってしまう。
【００３９】
【発明の効果】本発明に係る信号処理装置は、標本化周
波数ｆSのマルチビットディジタルデータと付加データ
とを変調したデータストリームから標本化周波数ｍｆS
（ｍは整数）の１ビットディジタルデータを生成する際
に、復調手段で上記データストリームを復調してマルチ
ビットディジタルデータと付加データを分離し、データ
変換手段でマルチビットディジタルデータを標本化周波
数ｍｆSの１ビットディジタルデータに変換し、制御手
段で上記付加データを基に上記データ制御手段を制御す
るので、標本化周波数ｆSのマルチビットディジタルデ
ータを標本化周波数ｍｆSの１ビットディジタルデータ
に変換することができる。
【００４０】また、ここで、上記データ変換手段が、上
記標本化周波数ｆSを一挙にｍ倍にしてから、上記マル
チビットディジタルデータにシグマデルタ変調処理を施
せば、再量子化による量子化歪みを最小に抑えて高精度
の変換を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る信号処理装置の第１の実施の形態
となるオーディオ再生装置のブロック図である。
【図２】上記オーディオ再生装置が扱うディジタルオー
ディオインターフェース信号のデータフォーマット図で
ある。
【図３】上記オーディオ再生装置のデータ変換部の構成
図である。
【図４】上記データ変換部を構成するΣΔ変調器のブロ
ック図である。
【図５】本発明に係る信号処理装置の第２の実施の形態
となるマスタリング装置のブロック図である。
【図６】上記マスタリング装置で得たマスタ光磁気ディ
スクに基づいて作製した再生用光ディスクと、新たに製
作された２．８２２４ＭＨｚ／１ビットデータが記録さ
れた再生光ディスクに記録されたそれぞれの１ビットデ
ィジタルデータを共通のＤ／Ａコンバータでアナログオ
ーディオ信号に変換する場合を示す図である。
【図７】上記オーディオ再生装置及び上記マスタリング
装置のデータ変換部の他の具体例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ コンパクトディスク再生装置、２ フォーマット変
換装置、３ 復調部、４ データ変換部、５ 制御部、
６ ディジタル／アナログ変換装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 標本化周波数ｆSのマルチビットディジ
    タルデータと付加データとを変調したデータストリーム
    から標本化周波数ｍｆS（ｍは整数）の１ビットディジ
    タルデータを生成する信号処理装置であって、 上記データストリームを復調してマルチビットディジタ
    ルデータと付加データを分離する復調手段と、 上記復調手段で分離されたマルチビットディジタルデー
    タを標本化周波数ｍｆSの１ビットディジタルデータに
    変換するデータ変換手段と、 上記復調手段で分離された付加データを基に上記データ
    変換手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とす
    る信号処理装置。
  2. 【請求項２】 上記データ変換手段は、上記標本化周波
    数ｆSを一挙にｍ倍にオーバーサンプリングしてから、
    上記マルチビットディジタルデータにシグマデルタ変調
    処理を施すことを特徴とする請求項１記載の信号処理装
    置。
  3. 【請求項３】 上記復調手段はマルチビットのメインデ
    ータと補助データよりなる所定長フレーム単位にデータ
    列を復調分離し、上記データ変換手段は上記所定長フレ
    ーム単位に上記マルチビットメインデータを１ビットデ
    ィジタルデータに変換することを特徴とする請求項１記
    載の信号処理装置。
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