JP3912389B2 - ディジタル信号処理装置及びディジタル信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディジタル信号処理方法及び装置に関し、ΔΣ変調されたディジタルオーディオ信号に対して切り替え信号処理を施すディジタル信号処理装置及びディジタル信号処理方法に関する。

デルタシグマ（ΔΣ）変調された高速１ビット信号は、従来のデジタルオーディオに使われてきた例えばサンプリング周波数４４．１ＫＨｚ、データ語長１６ビットのいわゆるマルチビットディジタル信号に比べて、サンプリング周波数が４４．１ＫＨｚの６４倍でデータ語長が１ビットというように、非常に高いサンプリング周波数と短いデータ語長といった形をとり、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従来のオーディオ帯域（２０ＫＨｚ）においては、高いダイナミックレンジを確保できる。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。

図１４は、１ビットオーディオデータを生成する１ビットΔΣ変調器６０の構成を示す図である。ΔΣ変調器６０は、加算器６２と、積分器６３と、１ビット量子化器６４と、１サンプル遅延器６５とを備えてなる。加算器６２の加算出力は積分器６３に供給され、積分器６３からの積分出力は１ビット量子化器６４に供給される。１ビット量子化器６４の量子化出力は出力端子６６から導出される一方、１サンプル遅延器６５を介して負符号とされて加算器６２にフィードバックされ、入力端子６１から供給されるアナログオーディオ信号に加算される。加算器６２からの加算出力は、積分器６３で積分される。そして、この積分器６３からの積分出力を１ビット量子化器６５で１サンプル期間毎に量子化しているので、出力端子６６から１ビット量子化データ、すなわち上記１ビットオーディオデータを出力することができる。

このΔΣ変調処理を用いた回路自体はとりわけ新しい技術ではなく、回路構成がＩＣ化に適していて、また比較的簡単にＡ／Ｄ変換の精度を得ることができることから従来からＡ／Ｄ変換器の内部などではよく用いられている。ΔΣ変調された信号は、簡単なアナログローパスフィルターを通すことによって、アナログオーディオ信号に戻すことができる。

ところで、上記ΔΣ変調器によって生成された“１” 対 ”−１” の重みを持つディジタルオーディオ信号を用いてなるダイレクトストリームデジタル（Direct Stream Digital：ＤＳＤ）方式の１ビットオーディオデータを記録しているスーパーオーディオ（Super Audio）ＣＤ（ＳＡＣＤ）には、２チャンネルと、マルチチャンネルの異なる記録エリアが設けられている。ここでマルチチャンネルの信号を２チャンネルの装置や、ヘッドフォンで再生する場合には、ダウンミックス処理によって２チャンネルの信号への変換処理を行う。

スーパーオーディオＣＤを再生するような光ディスク再生装置にあって、光ディスクに記録されているデータはデコーダによって６４ｆｓレートの１ビット再生信号にデコードされる。またマルチチャンネルの信号を２チャンネルで再生する場合には、ダウンミックス処理が行われる。ここで、ダウンミックス処理を６４ｆｓレートで行った場合、再生信号とダウンミックス信号のレートは同じとなる。

これら２系統の同一レート１ビットオーディオ信号の切り替えには、１ビット信号切り替え処理装置が用いられる。図１５は従来の１ビット信号切り替え処理装置７０の構成図の一例である。図１６は１ビット信号切り替え処理装置７０の動作を説明するタイミングチャートの一例である。

１ビット信号切り替え処理装置７０は、サンプリング周波数６４ｆｓの再生信号１０２と６４ｆｓのダウンミックス信号１０３とを切り替える切り替えスイッチ７１と、サンプリング周波数が６４ｆｓのミュートパターン信号１０４を発生するミュートパターンジェネレータ７３と、ミュートパターンジェネレータ７３に対して光ディスク再生装置のシステムコントローラからの切り替え要求信号１０１に基づいた切り替え制御信号を供給するコントローラ７４とを備えている。また、この１ビット信号切り替え装置７０は、サンプリング周波数６４ｆｓの再生信号１０２をサンプリング周波数に等しい６４ｆｓのレートでサンプリング周波数６４ｆｓのミュートパターン信号１０４へとクロスフェードし、かつサンプリング周波数６４ｆｓのダウンミックス信号１０３をサンプリング周波数に等しい６４ｆｓのレートでサンプリング周波数６４ｆｓのミュートパターン信号１０４からクロスフェードするクロスフェード処理装置７２とを備えている。

また、この１ビット信号切り替え装置７０は、サンプリング周波数６４ｆｓの再生信号１０２又は６４ｆｓのダウンミックス信号１０３にコントローラ７４から供給される乗算係数（クロスフェードゲイン）ｋを乗算して振幅レベルを可変しマルチビットデータにする第１の係数乗算器７５と、ミュートパターンジェネレータ７３が発生するサンプリング周波数６４ｆｓのミュートパターン信号１０４にコントローラ７４から供給される乗算係数（クロスフェードゲイン）ｋを１から減算した係数（１−ｋ）乗算して振幅レベルを可変しマルチビットデータにする第２の係数乗算器７６と、第１の係数乗算器７５の乗算出力と第２の係数乗算器７６の乗算出力とを加算する加算器７７とを備える。

また、クロスフェード処理装置７２は、加算器７７からの加算出力に再ΔΣ変調処理を施してサンプリング周波数６４ｆｓの１ビットオーディオデータ（クロスフェード信号）を出力するΔΣ変調器７８と、サンプリング周波数６４ｆｓの再生信号１０２又は６４ｆｓのダウンミックス信号１０３と、ΔΣ変調器７８からの出力データ（６４ｆｓクロスフェード信号１０５）と、ミュートパターンジェネレータ７３からのサンプリング周波数６４ｆｓのミュートパターン信号１０４をコントローラ７４の制御にしたがって切り替える切り替えスイッチ７９とを備える。

以下、１ビット信号切り替え処理装置７０の動作について図１６を参照して説明する。切り替え要求信号１０１を受けると、クロスフェード処理装置７２によって、６４ｆｓ再生信号１０２と、ミュートパターンジェネレータ７２によって生成されるミュートパターン１０３が、クロスフェード処理され、６４ｆｓ再生信号１０２から６４ｆｓクロスフェード信号１０５ａ、そして６４ｆｓミュートパターン１０４へとスムーズに切り替わる。なおここで用いる１ビット信号のクロスフェード処理装置の処理手法については、本件出願人によってすでに特許化されている（特許３３１８８２３号）。６４ｆｓミュートパターン１０４が出力されると、コントローラ７４は切り替え信号１０７を発生し、これによって入力信号を６４ｆｓ再生信号１０２から６４ｆｓダウンミックス信号１０３へと切り替える。またディスク再生装置は２チャンネル再生よりマルチチャンネル再生へ切り替える。その後今度はクロスフェード処理装置７２によって、６４ｆｓダウンミックス信号１０３と６４ｆｓミュートパターン信号１０４のクロスフェード処理を行い、得られた６４ｆｓクロスフェード信号１０５ｂから６４ｆｓダウンミックス信号１０３へとスムーズに切り替わる。同装置は同一サンプリング周波数の信号同士の切り替え装置であり、これらの処理はすべて６４ｆｓで処理される。

また、ΔΣ変調された高速１ビット・オーディオ信号を記録したスーパーオーディオＣＤのような光ディスクにおいて、ミュート領域の再生時にはディスクに記録されているミュートパターンをそのまま再生するが、停止時にはミュートパターンジェネレーターによって生成されるミュートパターンへと切り替える必要がある。

図１７は、停止時にミュートパターンジェネレータによって生成されるミュートパターンへと切り替える、従来の１ビット信号切り替え処理装置８０の構成を示す図である。図１８は１ビット信号切り替え処理装置８０の動作を説明するタイミングチャートの一例である。

１ビット信号切り替え処理装置８０は、サンプリング周波数が６４ｆｓのミュートパターン信号２０３を発生するミュートパターンジェネレータ８１と、後述するクロスフェード処理装置８３に対して光ディスク再生装置のシステムコントローラから供給される切り替え要求信号２０１に基づいた切り替え制御信号を供給するコントローラ８２とを備えている。クロスフェード処理装置８３は、後述する構成により、サンプリング周波数６４ｆｓの再生信号２０２をサンプリング周波数に等しい６４ｆｓのレートでサンプリング周波数６４ｆｓのミュートパターン信号２０３へとクロスフェードしてクロスフェード信号２０４を生成する。

クロスフェード処理装置８３は、サンプリング周波数６４ｆｓの再生信号２０２にコントローラ８２から供給される乗算係数（クロスフェードゲイン）ｋを乗算して振幅レベルを可変しマルチビットデータにする第１の係数乗算器８４と、ミュートパターンジェネレータ８１が発生するサンプリング周波数６４ｆｓのミュートパターン信号２０３にコントローラ８２から供給される乗算係数（クロスフェードゲイン）ｋを１から減算した係数（１−ｋ）乗算して振幅レベルを可変しマルチビットデータにする第２の係数乗算器８５と、第１の係数乗算器８４の乗算出力と第２の係数乗算器８５の乗算出力とを加算する加算器８６とを備える。

また、クロスフェード処理装置８３は、加算器８６からの加算出力に再ΔΣ変調処理を施してサンプリング周波数６４ｆｓの１ビットオーディオデータを出力するΔΣ変調器８７と、サンプリング周波数６４ｆｓの再生信号２０２と、ΔΣ変調器８７からの出力データ（６４ｆｓクロスフェード信号２０４）と、ミュートパターンジェネレータ８１からのサンプリング周波数６４ｆｓのミュートパターン信号２０３をコントローラ８２の制御にしたがって切り替える切り替えスイッチ８８とを備える。

以下、１ビット信号切り替え処理装置８０の動作について図１８を参照して説明する。切り替え要求信号２０１を受けると、クロスフェード処理装置８３によって、６４ｆｓ再生信号２０２と、ミュートパターンジェネレータ８１によって生成されるミュートパターン信号２０３が、クロスフェード処理され、６４ｆｓ再生信号２０２から６４ｆｓクロスフェード信号２０４、そして６４ｆｓミュートパターン２０３へとスムーズに切り替わる。なおここで用いる１ビット信号のクロスフェード処理装置の処理手法についても本件出願人によってすでに特許化されている特許３３１８８２３号の技術を用いる。

このように、ΔΣ変調された高速１ビット・オーディオ信号を記録した光ディスクにおいて、ミュート領域の再生時にはディスクに記録されているミュートパターンをそのまま再生するが、停止時にはミュートパターンジェネレーターによって生成されるミュートパターンへと切り替える必要がある。そして、上述したように、再生時にはスーパーオーディオＣＤに記録されているデータをデコーダによって１ビット再生信号にデコードし、停止時にはミュートパターンを出力する。１ビット信号の切り替えには、１ビット信号切り替え処理装置が用いられる。

特許第３３１８８２３号

ところで、２チャンネルと、マルチチャンネルの異なる記録エリアがある上記スーパーオーディオＣＤのような光ディスクにあって、マルチチャンネルの信号を２チャンネルの装置や、ヘッドフォンで再生する場合には、上述したようにダウンミックス処理によって２チャンネルの信号への変換処理を行っていた。しかし、高音質のシステムにおいてはこれらの処理は、１ビットドメインンで処理され、かつ１ビットドメインンでの処理を高音質化する一手段として、記録されているサンプリング周波数である６４ｆｓの２倍のレートである１２８ｆｓで処理する手法がある。これにより、マルチチャンネルの信号をより高音質の１２８ｆｓ、２チャンネル信号に変換することができる。しかし、もともと２チャンネルの信号を再生する場合には、これらの処理は必要ないため、記録されている６４ｆｓの信号をダイレクトに再生する必要がある。このシステム実現するためには、一つのシステムの中に、６４ｆｓと１２８ｆｓの２つの異なるサンプリング周波数の信号を混在させることになるが、その境目でこれらの異なるレートの１ビット信号を直接繋ぎ合わせると、そこでノイズを生じてしまうという問題があった。

また、停止時にミュートパターンジェネレータによって生成されるミュートパターンへと切り替えるという上記図１７の構成は、大きなハードウェア構成を必要とするという課題があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、整数倍の関係にある、異なったサンプリング周波数の１ビット信号をノイズなく繋ぎ合わせることを実現することによって、複数のサンプリング周波数の混在するシステムの実現を可能にするディジタル信号処理装置及びディジタル信号処理方法の提供を目的とする。

また、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、異なる２系統の１ビットミュートパターンを直接ノイズなく繋ぎ合わせることを実現することによって、簡単な構成でのデジタルミュートの実現を可能にするディジタル信号処理装置及びディジタル信号処理方法の提供を目的とする。

本発明に係るディジタル信号処理装置は、上記課題を解決するために、“１” 対 “−１” の重みを持つ少なくとも２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するディジタル信号処理装置において、それぞれの重みのサンプル数が同数からなるパターンの繰り返しによって得られる少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて発生するミュートパターン信号発生手段と、上記ミュートパターン信号発生手段に対して切り替え要求信号に基づいた切り替え信号を供給する制御手段とを備え、上記制御手段から供給された切り替え信号に応じて上記ミュートパターン信号発生手段は最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記少なくとも２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせる。

ミュートパターン信号発生手段は、制御手段から供給された切り替え信号に応じて最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記少なくとも２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせる。

本発明に係るディジタル信号処理装置は、上記課題を解決するために、“１” 対 “−１” の重みを持ち、かつサンプリング周波数が整数倍の関係で異なっている２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するディジタル信号処理装置において、それぞれの重みのサンプル数が同数からなり、さらに一方のミュートパターンとしてｍ（ｍは２以上の整数）サンプル単位で連続して同一値をとるパターンを用い、１：（１／ｍ）の異なるサンプリング周波数の２系統のミュートパターン信号を切り替えて発生するミュートパターン信号発生手段と、上記ミュートパターン信号発生手段に対して切り替え要求信号に基づいた切り替え信号を供給する制御手段とを備え、上記制御手段から供給された切り替え信号に応じて上記ミュートパターン信号発生手段は最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい上記２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせる。

ミュートパターン信号発生手段は、制御手段から供給された切り替え信号に応じて最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせる。

例えば、サンプリング周波数６４ｆｓのディスク再生信号を、一端クロスフェード処理装置によって、６４ｆｓレートのミュートパターンへとクロスフェードする。そしてこの６４ｆｓレートのミュートパターンより１２８ｆｓレートのミュートパターンへと、切り替える。このとき、繋ぎあわせるミュートパターンとして、特定条件を満たしたパターンを用いることによって、切り替え点での可聴帯域のノイズ成分を十分抑えることができ、これにより異なるサンプリング周波数のミュートパターンどうしの繋ぎ合わせが実現できる。その後、１２８ｆｓレートのミュートパターンを１２８ｆｓレートの信号へと１２８ｆｓレートでクロスフェード処理することによって、６４ｆｓレートの信号から１２８ｆｓレートの信号への切り替えが、可能になる。同様に１２８ｆｓレートの信号から６４ｆｓレートの信号への切り替えも、可能である。これにより、異なるサンプリング周波数の信号間の切り替えが可能となり、これらにより上記課題を解決する。

本発明に係るディジタル信号処理装置は、上記課題を解決するために、“１” 対 “−１” の重みを持ち、かつサンプリング周波数が同じである２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するディジタル信号処理装置において、入力された１ビットオーディオ再生信号から第１のミュートパターン信号を検出するミュートパターン信号検出手段と、上記ミュートパターン信号検出手段で検出された第１のミュートパターン信号の１周期分のデータに２重積分処理を施す２重積分処理手段と、上記２重積分処理手段にて得られた２重積分値の平均値を検出する平均値検出手段と、上記第１のミュートパターン信号と同じサンプリング周波数でありながらパターンが異なり、かつ一周期分のデータの２重積分の平均値が所定値となる第２のミュートパターン信号を発生するミュートパターン信号発生手段と、上記入力された１ビットオーディオ再生信号と上記ミュートパターン信号発生手段が発生した第２のミュートパターン信号とを切り替える切り替え手段と、上記平均値検出手段で得られた第１のミュートパターン信号の２重積分値の平均値が上記所定値と同じになったタイミングを検出すると、このタイミングで上記切り替え手段の切り替えを制御し、上記１ビットオーディオ再生信号から上記第２のミュートパターン信号へと切り替える制御手段とを備える。

ミュートパターン信号発生手段は、第１のミュートパターン信号と同じサンプリング周波数でありながらパターンが異なり、かつ一周期分のデータの２重積分の平均値が所定値となる第２のミュートパターン信号を発生する。制御手段は、平均値検出手段で得られた第１のミュートパターン信号の２重積分値の平均値が上記所定値と同じになったタイミングを検出すると、このタイミングで切り替え手段の切り替えを制御し、１ビットオーディオ再生信号から第２のミュートパターン信号へと切り替える。
つまり、再生信号より同一パターンの繰り返しからなるミュートパターンを検出し、そのミュートパターンの２重積分の時間平均値を検出する。またミュートパターン信号発生器によって、２重積分の時間平均値がこれと同一となるパターンを発生させる。そして両信号の時間平均値が同一となるタイミングで両ミュートパターンを切り替える。これによって、簡単な構成での異なるミュートパターン間の直接切り替えが可能となり、上記課題を解決する。

本発明に係るディジタル信号処理方法は、上記課題を解決するために、“１” 対 “−１” の重みを持つ少なくとも２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するためのディジタル信号処理方法において、それぞれの重みのサンプル数が同数からなるパターンの繰り返しによって得られる少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて発生するミュートパターン信号発生工程を備え、上記ミュートパターン信号発生工程は、切り替え信号に応じて最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記少なくとも２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせる。

ミュートパターン信号発生工程は、切り替え信号に応じて最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記少なくとも２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせる。

本発明に係るディジタル信号処理方法は、上記課題を解決するために、“１” 対 “−１” の重みを持ち、かつサンプリング周波数が整数倍の関係で異なっている２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するためのディジタル信号処理方法において、それぞれの重みのサンプル数が同数からなり、さらに一方のミュートパターンとしてｍ（ｍは２以上の整数）サンプル単位で連続して同一値をとるパターンを用い、１：（１／ｍ）の異なるサンプリング周波数の２系統のミュートパターン信号を切り替えて発生するミュートパターン信号発生工程を備え、上記ミュートパターン信号発生工程は、切り替え信号に応じて最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせる。

ミュートパターン信号発生工程は、切り替え信号に応じて最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせる。

本発明に係るディジタル信号処理方法は、上記課題を解決するために、“１” 対 “−１” の重みを持ち、かつサンプリング周波数が同じである２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するためのディジタル信号処理方法において、入力された１ビットオーディオ再生信号から第１のミュートパターン信号を検出するミュートパターン信号検出工程と、上記ミュートパターン信号検出工程で検出された第１のミュートパターン信号の１周期分のデータに２重積分処理を施す２重積分処理工程と、上記２重積分処理工程にて得られた２重積分値の平均値を検出する平均値検出工程と、上記第１のミュートパターン信号と同じサンプリング周波数でありながらパターンが異なり、かつ一周期分のデータの２重積分の平均値が所定値となる第２のミュートパターン信号を発生するミュートパターン信号発生工程と、上記入力された１ビットオーディオ再生信号と上記ミュートパターン信号発生工程が発生した第２のミュートパターン信号とを切り替える切り替え工程とを備え、上記切り替え工程は、上記平均値検出工程で得られた第１のミュートパターン信号の２重積分値の平均値が上記所定値と同じになったタイミングにしたがって、上記１ビットオーディオ再生信号から上記第２のミュートパターン信号へと切り替える。

ミュートパターン信号発生工程は、第１のミュートパターン信号と同じサンプリング周波数でありながらパターンが異なり、かつ一周期分のデータの２重積分の平均値が所定値となる第２のミュートパターン信号を発生する。そして、平均値検出工程で得られた第１のミュートパターン信号の２重積分値の平均値が上記所定値と同じになったタイミングが検出されると、このタイミングで切り替え工程の切り替えを制御し、１ビットオーディオ再生信号から第２のミュートパターン信号へと切り替える。

本発明に係るディジタル信号処理装置は、ミュートパターン信号発生手段が制御手段から供給された切り替え信号に応じて最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記少なくとも２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせるので、少なくとも２系統の１ビット信号をノイズの発生なく、切り替える処理を実現可能としている。

本発明に係るディジタル信号処理装置は、ミュートパターン信号発生手段が制御手段から供給された切り替え信号に応じて最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせるので、２つの異なるサンプリング周波数の１ビット信号をノイズの発生なく、切り替える処理を実現可能としている。

本発明に係るディジタル信号処理装置は、ミュートパターン信号発生手段が第１のミュートパターン信号と同じサンプリング周波数でありながらパターンが異なり、かつ一周期分のデータの２重積分の平均値が所定値となる第２のミュートパターン信号を発生し、制御手段が平均値検出手段で得られた第１のミュートパターン信号の２重積分値の平均値が上記所定値と同じになったタイミングを検出すると、このタイミングで切り替え手段の切り替えを制御し、１ビットオーディオ再生信号から第２のミュートパターン信号へと切り替えるので、２重積分信号の時間平均値が等しいミュートパターンを用いることによって、２つの異なる１ビットミュートパターンをノイズの発生なく、直接切り替える処理を実現可能としている。

本発明に係るディジタル信号処理方法は、ミュートパターン信号発生工程が切り替え信号に応じて最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記少なくとも２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせるので、少なくとも２系統の１ビット信号をノイズの発生なく、切り替える処理を実現可能としている。

本発明に係るディジタル信号処理方法は、ミュートパターン信号発生工程が切り替え信号に応じて最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい２系統のミュートパターン信号を切り替えて２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせるので、２つの異なるサンプリング周波数の１ビット信号をノイズの発生なく、切り替える処理を実現可能としている。

本発明に係るディジタル信号処理方法は、ミュートパターン信号発生工程が第１のミュートパターン信号と同じサンプリング周波数でありながらパターンが異なり、かつ一周期分のデータの２重積分の平均値が所定値となる第２のミュートパターン信号を発生する。このとき、平均値検出工程で得られた第１のミュートパターン信号の２重積分値の平均値が上記所定値と同じになったタイミングを検出すると、このタイミングで切り替え工程の切り替えを制御し、１ビットオーディオ再生信号から第２のミュートパターン信号へと切り替えるので、２重積分信号の時間平均値が等しいミュートパターンを用いることによって、２つの異なる１ビットミュートパターンをノイズの発生なく、直接切り替える処理を実現可能としている。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明のディジタル信号処理装置及びディジタル信号処理方法の具体例となる１ビット信号切り替え処理装置１０を内蔵している光ディスク再生装置１の構成図である。

この光ディスク再生装置１が再生の対象とする光ディスク２は、“１” 対 “−１” の重みを持つディジタルオーディオ信号、例えばΔΣ変調により生成されたダイレクトストリームデジタル（Direct Stream Digital：ＤＳＤ）方式の１ビットオーディオデータを記録しているスーパーオーディオ（Super Audio）ＣＤ（ＳＡＣＤ）である。

特に、この光ディスク２には、サンプリング周波数６４ｆｓで生成されたＤＳＤ方式の１ビットオーディオデータによるステレオ２チャンネルの楽曲が記録される２ＣＨエリア２−１と、サンプリング周波数６４ｆｓで生成されたＤＳＤ方式のマルチチャンネル（例えば６チャンネル）の楽曲が記録されるマルチＣＨエリア２−２とが設けられている。

もちろん、上記２ＣＨエリアと上記マルチＣＨエリアは、同一平面上の別エリアにのみ形成されるものではなく、異なる２層の信号記録層にそれぞれ形成されてもよい。さらに、１層目に２ＣＨエリアを、１層目の途中から２層目に跨いでマルチＣＨエリアが形成されてもよい。

ステレオ２チャンネルが記録されている２ＣＨエリア２−１は、スタジオ、ホールなどに複数本設定されたマイクロホンで収録した音響状態をリスナーの前方左右のスピーカによって再現するための１ビットオーディオデータが記録されたエリアである。また、マルチチャンネルが記録されているマルチＣＨエリア２−２は、スタジオ、ホールなどに複数本設定されたマイクロホンで収録した音響状態をリスナーのフロントの左右スピーカ、センタースピーカ、及びサブウーファー、さらにリアの左右サラウンドスピーカによって再現するためにマルチチャンネルの１ビットオーディオデータが記録されたエリアである。

このため、光ディスク再生装置１には、元々ステレオ２チャンネルで収録された１ビットオーディオデータを再生する通常２チャンネル再生モードと、マルチチャンネルで収録された１ビットオーディオデータを再生するマルチチャンネル再生モードが設定されている。さらに、図１に示した光ディスク再生装置１には、マルチＣＨエリア２−２に記録されたマルチチャンネルの１ビットオーディオデータを２チャンネルにダウンミックスして再生するためのダウンミックス２チャンネル再生モードも設定されている。マルチチャンネル用のアンプ、スピーカシステム等がない場合や、ヘッドフォンでマルチチャンネルソースを聴きたいときに選択されることを想定しているモードである。これらの、２チャンネル再生モード、マルチチャンネル再生モード、ダウンミックス２チャンネル再生モードは、光ディスク再生装置１の筐体の正面の操作パネル上に設けられた各操作スイッチや、リモートコントローラの操作部各スイッチをリスナーが操作することによって選択される。

例えば、リスナーが通常２チャンネル再生モードで一つの楽曲を聴いた後、上記ダウンミックス２チャンネル再生モードで別の楽曲を聴きたいときには、このモードの操作スイッチを操作することによって、無音状態を挟んでダウンミックス２チャンネル再生モードで楽曲が再生されることになる。

図１の光ディスク再生装置１にあって、本発明の具体例となる１ビット信号切り替え処理装置１０は、上記のような通常２チャンネル再生モードからダウンミックス２チャンネル再生モードへの切り替え時に、ノイズを発生させない無音状態で信号切り替えを行うものである。

先ず、光ディスク再生装置１の構成を図１に基づいて説明する。光ピックアップ３は、レーザ光源、ビームスプリッタ、対物レンズ、受光素子（フォトダイオード）等を備えてなる。光ピックアップ３は、光ディスク２にレーザ光を照射し、このレーザ光のディスクからの反射光を受光して電気信号に変換し、これをＲＦ回路４に供給する。光ディスク２からの反射光は、光ディスク２に記録されているデータに応じて変化するものである。

ＲＦ回路４は、光ピックアップ３からの信号から再生ＲＦ信号を形成し、波形等化及び２値化処理などを行って、再生データを形成し、これをフロントエンド回路５（ＦＥ回路という）に供給する。なお、ＲＦ回路４は、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号などのサーボエラー信号も形成する。

これら各サーボエラー信号を用いて、トラッキングエラー制御、フォーカスエラー制御などを行って、適正な大きさのスポット形状のレーザ光により、ディスク上のデータが記録されたトラック上を正確に走査することができる。

なお、図１においては、説明を簡単にするため、光ディスク２を回転駆動させるスピンドルモータ、光ピックアップをディスクの半径方向に移動させるスレッド機構部、光ピックアップ３の位置をディスクに直交する方向、及び、ディスクの半径方向に微調整するための２軸アクチュエータなどについての記載は省略した。

ＦＥ回路５は、これに供給された再生データの復調や誤り訂正などの処理を行い、処理後の再生データをデコーダ６に供給する。デコーダ６は、上記再生データを６４ｆｓレートの１ビットオーディオデータにデコードして、１ビット信号切り替え処理装置１０に供給する。

例えば、リスナーが通常２ＣＨ再生モードを選択したのであれば、光ディスク再生装置１は２ＣＨエリア２−１から光ピックアップ３、ＲＦ回路４及びＦＥ回路５を介して取り出した２ＣＨの再生データをデコーダ６によってデコードし、２ＣＨ再生信号３００として１ビット信号切り替え処理装置１０に供給する。１ビット信号切り替え処理装置１０は、システムコントローラ８の制御に基づいて２ＣＨ再生信号３００をそのままスルーして切り替え出力信号３０５として出力端子９から図示しない２ＣＨ分のＤ／Ａフィルタに供給する。Ｄ／Ａフィルタは、１ビットオーディオデータからなる２ＣＨ再生信号３００をアナログオーディオ信号に変換し、ステレオアンプに供給する。ステレオアンプで増幅された２ＣＨアナログオーディオ信号は、リスナーの前方に配置された左右のスピーカから放音される。

また、リスナーがマルチチャンネル再生モードを選択したのであれば、光ディスク再生装置１はマルチＣＨエリア２−２から光ピックアップ３、ＲＦ回路４及びＦＥ回路５を介して取り出したマルチＣＨの再生データをデコーダ６によってデコードし、マルチチャンネル再生信号３０１として１ビット信号切り替え処理装置１０に供給する。１ビット信号切り替え処理装置１０は、システムコントローラ８の制御に基づいてマルチＣＨ再生信号３０１をそのままスルーし、切り替え出力信号３０５として出力端子９から図示しないマルチＣＨ分のＤ／Ａフィルタに供給する。Ｄ／Ａフィルタは、１ビットオーディオデータからなるマルチＣＨ再生信号３０１をアナログオーディオ信号に変換し、マルチチャンネル用アンプに供給する。マルチチャンネル用アンプで増幅されたマルチＣＨアナログオーディオ信号は、リスナーの周囲に配置された例えば５．１ＣＨ用のスピーカから放音される。

また、リスナーが例えば通常２ＣＨ再生モードの終了後に、ダウンミックス２チャンネル再生モードを選択すると、光ディスク再生装置１では、システムコントローラ８がリスナーによる操作キー入力（ダウンミックス２チャンネル再生モード選択）に応じたダウンミックス２チャンネル再生モードへの変更命令（切り替え要求信号）３０２をデコーダ６、１ビット信号切り替え処理装置１０に供給する。デコーダ６は、マルチチャンネル記録エリア２−２からＲＦ回路４、ＦＥ回路５を介して取り出されたマルチチャンネルの１ビットオーディオデータを６４ｆｓのクロックに同期してデコードし、このデコードされたマルチチャンネルデータ３０１をダウンミックス処理部７に供給する。

ダウンミックス処理部７は、デコーダ６でデコードされたマルチチャンネルデータ３０１にダウンミックス処理を施す。ここで、ダウンミックス処理部７は、ダウンミックス処理をサンプリング周波数６４ｆｓではなく、その２倍の１２８ｆｓで行う。これにより、マルチチャンネルの信号を６４ｆｓでダウンミックスするよりも高音質の２チャンネル信号に変換することができる。

デコーダ６が用いる６４ｆｓのクロックとダウンミックス処理部７が用いる１２８ｆｓのクロックは、例えばシステムコントローラ８の中で、マスタークロックを分周して生成される。

ダウンミックス処理部７にて１２８ｆｓでダウンミックスされて得られたダウンミックス信号３０３は、１ビット信号切り替え処理装置１０に供給される。この１ビット信号切り替え処理装置１０には、通常２チャンネルの１ビット再生信号３００も供給されている。

１ビット信号切り替え装置１０は、リスナーが通常２チャンネル再生モードで一つの楽曲を聴き終わってから、上記ダウンミックス２チャンネル再生モードを選択したときに、切り替えノイズを発生させずに、無音状態を挟んでダウンミックス２チャンネルのダウンミックス信号３０３を切り替え出力信号３０５として出力する。１ビット信号切り替え処理装置１０は、切り替え信号３０６をシステムコントローラ８等に供給する。

図２は、本発明の具体例となる、６４ｆｓと１２８ｆｓの１ビット信号を切り替える処理装置（６４ｆｓ／１２８ｆｓ１ビット信号切り替え処理装置）１０の構成図である。図３は、１ビット信号切り替え処理装置１０の動作を説明するタイミングチャートの一例を示す図である。

上記１ビット信号切り替え処理装置１０は、サンプリング周波数が整数倍の関係で、６４ｆｓと１２８ｆｓのように異なっている２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を切り替えるディジタル信号処理装置の具体例である。高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号は、上述したＤＳＤ方式の１ビットオーディオデータであり、“１” 対 ”−１” の重みを持つデータであるといえる。

この１ビット信号切り替え装置１０は、図２に示すように、サンプリング周波数６４ｆｓの再生信号３００と１２８ｆｓのダウンミックス信号３０３とを切り替える切り替えスイッチ１１と、サンプリング周波数が６４ｆｓ／１２８ｆｓの２系統のミュートパターンを切り替えて発生するミュートパターンジェネレータ１２と、ミュートパターンジェネレータ１２に対して光ディスク再生装置１のシステムコントローラ８からの切り替え要求信号３０２に基づいた切り替え制御信号３０７を供給するコントローラ１３とを備えている。また、この１ビット信号切り替え装置１０は、サンプリング周波数６４ｆｓの再生信号３００をサンプリング周波数に等しい６４ｆｓのレートでサンプリング周波数６４ｆｓのミュートパターン信号３０８へとクロスフェードし、かつサンプリング周波数１２８ｆｓのダウンミックス信号３０３をサンプリング周波数に等しい１２８ｆｓのレートでサンプリング周波数１２８ｆｓのミュートパターン信号３０９からクロスフェードするクロスフェード処理装置１４とを備えている。

ミュートパターンジェネレータ１２は、コントローラ１３によってマスタークロックをカウンターで分周して生成された６４ｆｓのクロックと１２８ｆｓのクロックに同期して、６４ｆｓと１２８ｆｓのミュートパターンを発生する。つまり、一系統のマスタークロックを整数の関係を基に６４ｆｓと１２８ｆｓに分周して生成した各クロックに応じて６４ｆｓのミュートパターンと１２８ｆｓのミュートパターンを生成している。このため、これらミュートパターンのパルス形状は、立ち上がりと立ち下がりがずれないでつながる。また、ミュートーパターンジェネレータ１２は、特定条件を満たした６４ｆｓミュートパターン３０８から１２８ｆｓミュートパターン３０９へとノイズを発生させることなくつなぐ。この特定条件とは、最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しいということである。詳細については後述する。

クロスフェード処理装置１４は、上記特許文献１の特許第３３１８８２３号に開示されている技術に従ったクロスフェード処理を行う。このため、クロスフェード処理装置１４は、サンプリング周波数６４ｆｓの再生信号３００又は１２８ｆｓのダウンミックス信号３０３にコントローラ１３から供給される乗算係数（クロスフェードゲイン）ｋを乗算して振幅レベルを可変しマルチビットデータにする第１の係数乗算器１６と、ミュートパターンジェネレータ１２が発生するサンプリング周波数６４ｆｓのミュートパターン信号３０８又は１２８ｆｓのミュートーパターン信号３０９にコントローラ１３から供給される乗算係数（クロスフェードゲイン）ｋを１から減算した係数（１−ｋ）乗算して振幅レベルを可変しマルチビットデータにする第２の係数乗算器１７と、第１の係数乗算器１６の乗算出力と第２の係数乗算器１７の乗算出力とを加算する加算器１８とを備える。

また、クロスフェード処理装置１４は、加算器１８からの加算出力に再ΔΣ変調処理を施してサンプリング周波数６４ｆｓ又は１２８ｆｓの１ビットオーディオデータ（クロスフェード信号３１０／３１１）を出力するΔΣ変調器１９と、サンプリング周波数６４ｆｓの再生信号３００又は１２８ｆｓのダウンミックス信号３０３と、ΔΣ変調器１９からの出力データ（６４ｆｓクロスフェード信号３１０／１２８ｆｓクロスフェード信号３１１）と、ミュートパターンジェネレータ１２からのサンプリング周波数６４ｆｓのミュートパターン信号３０８又は１２８ｆｓのミュートーパターン信号３０９をコントローラ１３の制御にしたがって切り替える切り替えスイッチ１５とを備える。

以下、１ビット信号切り替え装置１０の動作について図３を参照して説明する。リスナーが６４ｆｓの通常２チャンネル再生モードで一つの楽曲を聴いた後、１２８ｆｓのダウンミックス２チャンネル再生モードで別の楽曲を聴きたいので、光ディスク再生装置１の正面操作パネル上の操作スイッチにてダウンミックス２チャンネル再生モードを選択した場合の動作である。

先ず、システムコントローラ８から１ビット信号切り替え処理装置１０のコントローラ１３が切り替え要求信号３０２を受けると、コントローラ１３は既に切り替えスイッチ１１により選択されている６４ｆｓ再生信号３００と、ミュートパターンジェネレータ１２によって特定条件を満たして生成される６４ｆｓミュートパターン３０８とをクロスフェード処理装置１４によりクロスフェード処理する。

具体的には、第１の係数乗算器１６及び第２の係数乗算器１７に１から０へと遷移する乗算係数（クロスフェードゲイン）ｋを与える。すると、第１の係数乗算器１６は、６４ｆｓの再生信号３００に１から０へと遷移する乗算係数ｋを乗算したマルチビットの乗算出力（フェードアウト出力）を加算器１８に供給する。このとき、第２の係数乗算器１７は、６４ｆｓのミュートパターン信号３０８に０から１へと遷移する乗算係数（１−ｋ）を乗算したマルチビットの乗算出力（フェードイン出力）を加算器１８に供給する。加算器１８は、第１の係数乗算器１６の乗算出力（フェードアウト出力）と第２の係数乗算器１７の乗算出力（フェードイン出力）との加算出力（クロスフェード出力）をΔΣ変調器１９に供給する。ΔΣ変調器１９は、コントローラ１３から供給される６４ｆｓのクロックを用いて上記加算出力（クロスフェード出力）に再ΔΣ変調処理を施し、６４ｆｓの１ビットのディジタルクロスフェード信号３１０を切り替えスイッチ１５に供給する。切り替えスイッチ１５には、６４ｆｓの再生信号３１０、及び６４ｆｓのミュートパターン信号３０８も供給されている。

コントローラ１３は、図３に示すように、システムコントローラ８から切り替え要求信号３０２がくると、切り替えスイッチ１５を適切に切り替えて６４ｆｓレート再生信号３００から６４ｆｓクロスフェード信号３１０、そして６４ｆｓミュートパターン信号３０８へとスムーズに切り替えた切り替え出力信号３０５を出力させる。

切り替え出力信号３０５として、６４ｆｓのミュートパターン信号３０８が出力されると、コントローラ１３は適切に制御されたタイミングで切り替え信号３０６を発生して、ミュートパターンジェネレータ１２に特定条件を満たした６４ｆｓミュートパターン信号３０８から１２８ｆｓミュートパターン信号３０９への切り替えを行わせる。なおこの特定条件については後述する。また、同時に切り替えスイッチ１１の切り替えを制御し、入力信号を６４ｆｓ再生信号３００から１２８ｆｓダウンミックス信号３０３へと切り替える。さらにクロスフェード処理装置１４内の処理レートを６４ｆｓから１２８ｆｓへと切り替える。

光ディスク再生装置１が２チャンネル再生よりマルチチャンネル再生へ切り替わると、１ビット信号切り替え処理装置１０は、その後今度はクロスフェード処理装置１４によって、１２８ｆｓダウンミックス信号３０３と１２８ｆｓミュートパターン信号３０９とのクロスフェード処理を行う。このクロスフェード処理は、第１の係数乗算器１６及び第２の係数乗算器１７に０から１へと遷移する乗算係数（クロスフェードゲイン）ｋを与える。すると、第１の係数乗算器１６は、１２８ｆｓのダウンミックス信号３０３に０から１へと遷移する乗算係数ｋを乗算したマルチビットの乗算出力（フェードイン出力）を加算器１８に供給する。このとき、第２の係数乗算器１７は、１２８ｆｓのミュートパターン信号３０９に１から０へと遷移する乗算係数（１−ｋ）を乗算したマルチビットの乗算出力（フェードアウト出力）を加算器１８に供給する。加算器１８は、第１の係数乗算器１６の乗算出力（フェードイン出力）と第２の係数乗算器１７の乗算出力（フェードアウト出力）との加算出力（クロスフェード出力）をΔΣ変調器１９に供給する。ΔΣ変調器１９は、コントローラ１３から供給される１２８ｆｓのクロックを用いて上記加算出力（クロスフェード出力）に再ΔΣ変調処理を施し、１２８ｆｓの１ビットのディジタルクロスフェード信号３１１を切り替えスイッチ１５に供給する。切り替えスイッチ１５には、１２８ｆｓのダウンミックス信号３０３の他に、１２８ｆｓの上記ディジタルクロスフェード信号３１１、及び１２８ｆｓのミュートパターン信号３０９も供給されている。

コントローラ１３は、図３に示すように、切り替えスイッチ１３の切り替えを制御して１２８ｆｓのミュートパターン信号３０９から１２８ｆｓクロスフェード信号３１１、そして１２８ｆｓのダウンミックス信号３０３へとスムーズに切り替えた切り替え出力信号３０５を出力させる。

１ビット信号切り替え処理装置１０は６４ｆｓ信号と１２８ｆｓ信号との切り替え装置であり、これらの処理はミュートパターンが６４ｆｓから１２８ｆｓに切り替わるまでは６４ｆｓで、切り替わった後は１２８ｆｓで処理される。

図４はミュートパターンジェネレータ１２で行われる６４ｆｓレートのミュートパターン信号３０８と１２８ｆｓレートのミュートパターン信号３０９との繋ぎ合わ処理を説明するための図である。それぞれのレートでの固定パターンの繰り返しからなるミュートパターン信号Ａ、ミュートパターン信号Ｂを、ある点Ｐでダイレクトに切り替えている。このような異なるミュートパターンをダイレクトに繋ぎあわせた時には従来であれば、可聴域のノイズ成分が発生してしまう。本発明では、異なるミュートパターンをダイレクトに繋ぎあわせた時でも、可聴域のノイズ成分を充分抑えるために、その接続点Ｐを端点とするそれぞれの最小繰り返しパターン１周期分の２重積分信号を時間平均した値が一致する固定パターンを用いる。

図５は図４に示したミュートパターンの積分波形を示す図である。６４ｆｓレートの最小繰り返しパターンＡとして、「１、１、−１、−１、−１、−１、１、１、−１、−１、１、１、１、１、−１、−１」、１２８ｆｓレートの最小繰り返しパターンＢとして、「１、−１、−１、１、−１、１、１、−１」を用いた場合である。６４ｆｓレートの信号は、同一レベルのデータがｍ＝２サンプルづつ連続する１２８ｆｓレートの信号で表されている。つまり、１２８ｆｓに対しては１／ｍ（＝１／２）の６４ｆｓである。

図５(ａ)はミュートパターン信号、図５(ｂ)はその積分信号、図５(ｃ)は２重積分信号である。１２８ｆｓレートで見た最小繰り返しパターンＡの１周期が１６、最小繰り返しパターンＢの１周期が８で、どちらのパターンも２重積分信号の時間平均値は０となり、接続点Ｐを端点とする１周期の２重積分信号の時間平均値が一致する。このとき、これらのミュートパターンを繋ぎ合わせても可聴帯域にはノイズが発生しない。

一方、図６は６４ｆｓの最小繰り返しパターンＣとして、図６（ａ）に示す「１、１、−１、−１」、１２８ｆｓの最小繰り返しパターンＤとして、「１、−１」を用いた場合である。図６（ｂ）は積分信号を、図６（ｃ）は２重積分信号を示す。このパターンの場合、１と−１の数が同数のミュートパターンでありながら、図６（ｃ）に示されるように２重積分値の時間平均値が“３”と“１”となり一致しない。このようなミュートパターンを直接繋ぐとノイズとなり、切り替えには適さない。

以上に説明したように、光ディスク再生装置１にあって、１ビット信号切り替え処理装置１０は、６４ｆｓの２ＣＨ再生信号と、１２８ｆｓのダウンミックス２ＣＨ信号のように、“１” 対 ”−１” の重みを持ち、かつサンプリング周波数が整数２倍の関係で異なっている２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を、可聴帯域のノイズを抑制しながらも切り替えることができる。すなわち、本発明によるディジタル信号処理装置及び方法によって、異なるサンプリング周波数の信号間で可聴域のノイズ成分を充分抑えた切り替えが実現可能となる。

なお、上記実施の形態では、６４ｆｓ２ＣＨから１２８ｆｓ２ＣＨの１ビットオーディオデータへ繋いだが、１２８ｆｓ２ＣＨから６４ｆｓ２ＣＨの１ビットオーディオデータへ繋ぐ場合にも適用できる。１２８ｆｓ２ＣＨの再生信号に１２８クロスフェード信号を接続し、この１２８クロスフェード信号に１２８ｆｓのミュートパターン信号を接続し、この１２８ｆｓのミュートパターン信号に６４ｆｓのミュートパターン信号を２重積分信号の時間平均値が等しくなる接続点で繋ぎ、さらに６４ｆｓのミュートパターン信号を接続し、６４ｆｓのクロスフェード信号を接続し、６４ｆｓの２ＣＨ再生信号に繋ぐようにすればよい。

また、上記実施の形態では、サンプリング周波数の例として、６４ｆｓと１２８ｆｓ間の切り替えの場合についての述べたが、もちろん、他の整数倍の関係にあるサンプリング周波数間の切り替えにも同様に実現できる。例えば、６４ｆｓと１９２ｆｓ、６４ｆｓと２５６ｆｓのような、３倍、４倍のような関係である。

また、上記実施の形態では、ミュートパターンを１度で切り替えたが、同条件を満たすパターンどうしを複数回繋ぎ合わせてもよい。すなわち、サンプリング周波数が整数倍の関係になっている、例えば６４ｆｓ、１２８ｆｓ、２５６ｆｓの１ビットオーディオ信号を、２重積分信号の時間平均値が等しくなる接続点を持つ６４ｆｓ、１２８ｆｓ、２５６ｆｓのミュートパターン信号を用いてダイレクトに繋いでもよい。

また、上記実施の形態では、２重積分信号の時間平均値が等しいミュートパターン信号を用いたが、さらにこの中でも３重積分信号の時間平均値が近いパターンの方が好ましい。 さらに再生装置としてスーパーオーディオＣＤを用いた場合について示したが、１ビット信号を扱う他のシステムに適応可能であり、これに限定されるものではない。

次に、本発明の他の最良の形態について図面を参照しながら説明する。図７は、本発明のディジタル信号処理装置及びディジタル信号処理方法の具体例となる１ビット信号切り替え処理装置５０を内蔵している光ディスク再生装置４１のシステム構成を示す図である。

この光ディスク再生装置４１が再生の対象とする光ディスク４２も、“１” 対 ”−１” の重みを持つディジタルオーディオ信号、例えばΔΣ変調により生成されたＤＳＤ方式の１ビットオーディオデータを記録しているスーパーオーディオＣＤである。

光ディスク再生装置４１は、再生時には光ディスク４２に記録されているデータをデコーダによって１ビット再生信号にデコードし、停止時にはミュートパターンを出力する。１ビット再生信号からミュートパターン信号への１ビット信号の切り替えに、１ビット信号切り替え処理装置５０が用いられる。

この１ビット信号切り替え処理装置５０は、“１” 対 ”−１” の重みを持ち、かつサンプリング周波数が同じである２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するディジタル信号処理装置の具体例である。

先ず、光ディスク再生装置４１の構成を図７に基づいて説明する。光ピックアップ４３は、レーザ光源、ビームスプリッタ、対物レンズ、受光素子（フォトダイオード）等を備えてなる。光ピックアップ４３は、光ディスク４２にレーザ光を照射し、このレーザ光のディスクからの反射光を受光して電気信号に変換し、これをＲＦ回路４４に供給する。光ディスク４２からの反射光は、光ディスク４２に記録されているデータに応じて変化するものである。

ＲＦ回路４４は、光ピックアップ４３からの信号から再生ＲＦ信号を形成し、波形等化及び２値化処理などを行って、再生データを形成し、これをフロントエンド回路４５（ＦＥ回路という）に供給する。なお、ＲＦ回路４４は、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号などのサーボエラー信号も形成する。

これら各サーボエラー信号を用いて、トラッキングエラー制御、フォーカスエラー制御などを行って、適正な大きさのスポット形状のレーザ光により、ディスク上のデータが記録されたトラック上を正確に走査することができる。

なお、図７においては、説明を簡単にするため、光ディスク４２を回転駆動させるスピンドルモータ、光ピックアップをディスクの半径方向に移動させるスレッド機構部、光ピックアップ３の位置をディスクに直交する方向、及び、ディスクの半径方向に微調整するための２軸アクチュエータなどについての記載は省略した。

ＦＥ回路４５は、これに供給された再生データの復調や誤り訂正などの処理を行い、処理後の再生データをデコーダ４６に供給する。デコーダ４６は、上記再生データを６４ｆｓレートの１ビットオーディオデータにデコードして、１ビット信号切り替え処理装置５０に供給する。
システムコントローラ４７は、リスナーが再生状態から停止状態への切り替え操作が成されると、切り替え要求信号を１ビット信号切り替え処理装置５０に供給する。

１ビット切り替え処理装置５０は、再生信号からミュートパターン信号を用いた停止状態へと切り替える。

図８は、本発明の具体例となる、１ビット切り替え処理装置５０の構成図である。図９は、１ビット切り替え処理装置５０の動作を説明するためのタイミングチャートである。

この１ビット切り替え処理装置５０は、サンプリング周波数が例えば６４ｆｓで同じである２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するディジタル信号処理装置の具体例である。高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号は、上述したＤＳＤ方式の１ビットオーディオデータであり、“１” 対 ”−１” の重みを持つデータであるといえる。

この１ビット信号切り替え処理装置５０は、図８に示すように、入力された６４ｆｓ１ビットオーディオ再生信号４０１から第１のミュートパターン信号を検出するミュートパターン検出器５１と、ミュートパターン検出器５１で検出された第１のミュートパターン信号の１周期分のデータに２重積分処理を施す２重積分器５２と、２重積分器５２にて得られた２重積分値の平均値を検出する平均値検出器５３と、上記第１のミュートパターンと同じサンプリング周波数６４ｆｓでありながらパターンが異なり、かつ一周期分のデータの２重積分の平均値が所定値となる第２のミュートパターンを発生するミュートパターンジェネレータ５４と、入力された１ビットオーディオ再生信号４０１とミュートパターンジェネレータ５４の第２のミュートパターンとを切り替える切り替えスイッチ５５と、平均値検出器５３で得られた第１のミュートパターンの２重積分値の平均値が上記所定値と同じになったタイミングを検出すると、このタイミングで切り替えスイッチ５５の切り替えを制御し、上記１ビットオーディオ再生信号４０１から上記第２のミュートパターン信号と切り替えるコントローラ５６とを備える。

次に、１ビット信号切り替え装置５０の動作について図９を参照して説明する。１ビット信号切り替え装置５０は、ミュートパターン検出器５１によって再生信号４０１より同一パターンの繰り返しからなるミュートパターンを検出し、２重積分器５２によってその１周期分のデータの２重積分を行い、さらに平均値検出器５３によって、その１周期の時間平均値を導出する。ここで、光ディスク再生装置４１のシステムコントローラ４７から切り替え要求信号４０２を受けると、コントローラ５６は上記検出器５３より、再生ミュートパターンの２重積分の時間平均値がたとえば０となるタイミングを検出し、このタイミングで切り替えスイッチ５５によって再生信号４０１よりミュートパターンジェネレータ５４からのミュートパターン信号４０３へとダイレクトに切り替える。この時ミュートパターンジェネレータ５４からは、ミュートパターン一周期の２重積分の時間平均値が同じ０となるパターンをそのパターンの先頭より発生させる。これによって、再生ミュートパターン信号から、ミュートパターンジェネレータ５４のミュートパターン信号へのスムーズな切り替えを実現することが出来る。

図１０は、ミュートパターン再生信号４０１とミュートパターンジェネレータ５４のミュートパターン信号４０３を想定した２種類のミュートパターンを繋ぎ合わせた場合の一例である。それぞれ固定パターンの繰り返しからなるミュートパターンを、ある点Ｐでダイレクトに切り替えている。このような異なるミュートパターンをダイレクトに繋ぎあわせた時に可聴域のノイズ成分を充分抑えるために、その接続点Ｐを端点とするそれぞれの最小繰り返しパターンＡ、Ｂの１周期分の２重積分信号を時間平均した値が一致する固定パターンを用いている。

図１１は図１０に示した二つのミュートパターン信号の積分波形図である。最小繰り返しパターンＡとして「１、−１、−１、１、−１、１、１、−１」、最小繰り返しパターンＢとして「１、１、−１、−１、−１，−１、１、１、−１、−１、１、１、１、１、−１、−１」を用いた場合である。 図１１(ａ)はミュートパターン信号、図１１(ｂ)はその積分信号、図１１(ｃ)は２重積分信号である。最小繰り返しパターンＡの１周期が８、最小繰り返しパターンＢの１周期が１６で、どちらのパターンも２重積分信号の時間平均値は０となり、接続点Ｐを端点とする１周期の２重積分信号の時間平均値が一致することより、これらのミュートパターンは繋ぎ合わせることができる。

一方、図１２は最小繰り返しパターンＣとして、図１２（ａ）の「１、−１」、最小繰り返しパターンＤとして、「１、１、−１、−１」を用いた場合である。図１２（ｂ）は積分信号、Ｕ １２（ｃ）は２重積分信号を示す。図１２（ａ）のパターンの場合、１と−１の数が同数のミュートパターンでありながら、図１２（ｃ）に示されるように２重積分値の時間平均値が“１”と“３”となり一致しない。よってこのようなミュートパターンを直接繋ぐとノイズとなり、切り替えには適さない。

図１３は、ミュートパターン再生信号として「１、−１、−１、１、−１、１、１、−１」を２重積分した値の時間平均値を示した図で、同一のミュートパターンであっても、その１周期の先頭をどこからとるかによって、その値が異なり、遷移することを示している図である。図１３（ｃ）は時刻ｔ0からの１周期Ｔ0の２重積分信号で、その時間平均値は５．５である。また図１３（ｅ）は時刻ｔ１からの１周期Ｔ１の２重積分信号で、その時間平均値は１。さらに図１３（ｇ）は時刻ｔ２からの１周期Ｔ２の２重積分信号で、その時間平均値は−５．５。そして図１３（ｉ）は時刻ｔ３からの１周期Ｔ３の２重積分信号で、その時間平均値は０となる。よって、Ｔ３の１周期の端点となる時刻ｔ１１では、同じく２重積分信号の時間平均値が０となるミュートパターンと繋ぎあわせることができる。同図では同値が０となるミュートパターンジェネレーター信号４０３の一例で「１、１、−１、−１，−１，−１、１、１、−１、−１、１、１、１、１、−１、−１」とした場合であり、このタイミングでこれらのミュートパターンは繋ぎ合わせることができる。

以上に説明したように、光ディスク再生装置４１にあって、１ビット信号切り替え処理装置５０は、サンプリング周波数６４ｆｓでありながらも、異なるミュートパターン間で可聴域のノイズ成分を充分抑えた切り替えを実現可能とする。

なお、上記他の実施の形態では、ミュートパターンの選定法として２重積分信号の時間平均値が等しいパターンを用いたが、さらにこの中でも３重積分信号の時間平均値が近いパターンの方が好ましい。

さらに再生装置としてスーパーオーディオＣＤを用いた場合について示したが、１ビット信号を扱う他のシステムに適応可能であり、光ディスク再生装置に限定されるものではない。

１ビット信号切り替え処理装置を内蔵している光ディスク再生装置のシステム構成を示す図である。 １ビット信号切り替え処理装置の構成図である。 １ビット信号切り替え処理装置の動作を説明するタイミングチャートである。 ミュートパターンジェネレータで行われる６４ｆｓレートのミュートパターン信号と１２８ｆｓレートのミュートパターン信号との繋ぎ合わ処理を説明するための図である。 ミュートパターンの積分波形を示す図である。 他のミュートパターンの積分波形を示す図である。 他の実施の形態の１ビット信号切り替え処理装置を内蔵している光ディスク再生装置のシステム構成を示す図である。 他の１ビット信号切り替え処理装置の構成図である。 他の１ビット信号切り替え処理装置の動作を説明するタイミングチャートである。 ミュートパターン切り替えの一例を示す図である。 ミュートパターンの積分波形を示す図である。 他のミュートパターンの積分波形を示す図である。 ミュートパターンの２重積分時間平均値の遷移を示す図である。 ΔΣ変調器の構成を示す図である。 従来の１ビット信号切り替え処理装置の構成図である。 従来の１ビット信号切り替え処理装置の動作を説明するタイミングチャートである。 従来の他の１ビット信号切り替え処理装置の構成図である。 従来の他の１ビット信号切り替え処理装置の動作を説明するタイミングチャートである。

符号の説明

１，４１ 光ディスク再生装置、２，４２ 光ディスク（スーパーオーディオＣＤ）、２−１ ２チャンネル記録エリア、２−２ マルチチャンネル記録エリア、７ ダウンミックス処理回路、８ システムコントローラ、１０，５０ １ビット信号切替処理装置、１２ ミュートパターンジェネレータ、１３ コントローラ、１４ クロスフェード処理装置、５１ ミュートパターン検出器、５２ 二重積分器、５３ 平均値検出器、５４ ミュートパターンジェネレータ、５６ コントローラ

Claims (8)

1. “１” 対 “−１” の重みを持つ少なくとも２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するディジタル信号処理装置において、
   それぞれの重みのサンプル数が同数からなるパターンの繰り返しによって得られる少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて発生するミュートパターン信号発生手段と、
   上記ミュートパターン信号発生手段に対して切り替え要求信号に基づいた切り替え信号を供給する制御手段とを備え、
   上記制御手段から供給された切り替え信号に応じて上記ミュートパターン信号発生手段は最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記少なくとも２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせることを特徴とするディジタル信号処理装置。
2. “１” 対 “−１” の重みを持ち、かつサンプリング周波数が整数倍の関係で異なっている２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するディジタル信号処理装置において、
   それぞれの重みのサンプル数が同数からなり、さらに一方のミュートパターンとしてｍ（ｍは２以上の整数）サンプル単位で連続して同一値をとるパターンを用い、１：（１／ｍ）の異なるサンプリング周波数の２系統のミュートパターン信号を切り替えて発生するミュートパターン信号発生手段と、
   上記ミュートパターン信号発生手段に対して切り替え要求信号に基づいた切り替え信号を供給する制御手段とを備え、
   上記制御手段から供給された切り替え信号に応じて上記ミュートパターン信号発生手段は最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい上記２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせることを特徴とするディジタル信号処理装置。
3. 第１のサンプリング周波数の１ビット信号を第１のサンプリング周波数に等しいレートでミュートパターン信号へとクロスフェードし、かつ第２のサンプリング周波数の１ビット信号を第２のサンプリング周波数に等しいレートでミュートパターン信号からクロスフェードするクロスフェード手段をさらに備えてなることを特徴とする請求項２記載のディジタル信号処理装置。
4. 上記ミュートパターン信号発生手段は上記制御手段から供給された切り替え信号に応じて上記クロスフェード手段によって第１のサンプリング周波数の１ビット信号とクロスフェードされた第１のサンプリング周波数のミュートパターンと、上記クロスフェード手段によって第２のサンプリング周波数の１ビット信号とクロスフェードされる第２のサンプリング周波数のミュートパターンとを切り替えて上記２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせることを特徴とする請求項３記載のディジタル信号処理装置。
5. “１” 対 “−１” の重みを持ち、かつサンプリング周波数が同じである２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するディジタル信号処理装置において、
   入力された１ビットオーディオ再生信号から第１のミュートパターン信号を検出するミュートパターン信号検出手段と、
   上記ミュートパターン信号検出手段で検出された第１のミュートパターン信号の１周期分のデータに２重積分処理を施す２重積分処理手段と、
   上記２重積分処理手段にて得られた２重積分値の平均値を検出する平均値検出手段と、
   上記第１のミュートパターン信号と同じサンプリング周波数でありながらパターンが異なり、かつ一周期分のデータの２重積分の平均値が所定値となる第２のミュートパターン信号を発生するミュートパターン信号発生手段と、
   上記入力された１ビットオーディオ再生信号と上記ミュートパターン信号発生手段が発生した第２のミュートパターン信号とを切り替える切り替え手段と、
   上記平均値検出手段で得られた第１のミュートパターン信号の２重積分値の平均値が上記所定値と同じになったタイミングを検出すると、このタイミングで上記切り替え手段の切り替えを制御し、上記１ビットオーディオ再生信号から上記第２のミュートパターン信号へと切り替える制御手段と
   を備えることを特徴とするディジタル信号処理装置。
6. “１” 対 “−１” の重みを持つ少なくとも２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するためのディジタル信号処理方法において、
   それぞれの重みのサンプル数が同数からなるパターンの繰り返しによって得られる少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて発生するミュートパターン信号発生工程を備え、
   上記ミュートパターン信号発生工程は、切り替え信号に応じて最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい少なくとも２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記少なくとも２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせることを特徴とするディジタル信号処理方法。
7. “１” 対 “−１” の重みを持ち、かつサンプリング周波数が整数倍の関係で異なっている２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するためのディジタル信号処理方法において、
   それぞれの重みのサンプル数が同数からなり、さらに一方のミュートパターンとしてｍ（ｍは２以上の整数）サンプル単位で連続して同一値をとるパターンを用い、１：（１／ｍ）の異なるサンプリング周波数の２系統のミュートパターン信号を切り替えて発生するミュートパターン信号発生工程を備え、
   上記ミュートパターン信号発生工程は、切り替え信号に応じて最小繰り返しパターンの２重積分信号の時間平均値が等しい２系統のミュートパターン信号を切り替えて上記２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を繋ぎ合わせることを特徴とするディジタル信号処理方法。
8. “１” 対 “−１” の重みを持ち、かつサンプリング周波数が同じである２系統の高速サンプリング１ビットディジタルオーディオ信号を処理するためのディジタル信号処理方法において、
   入力された１ビットオーディオ再生信号から第１のミュートパターン信号を検出するミュートパターン信号検出工程と、
   上記ミュートパターン信号検出工程で検出された第１のミュートパターン信号の１周期分のデータに２重積分処理を施す２重積分処理工程と、
   上記２重積分処理工程にて得られた２重積分値の平均値を検出する平均値検出工程と、
   上記第１のミュートパターン信号と同じサンプリング周波数でありながらパターンが異なり、かつ一周期分のデータの２重積分の平均値が所定値となる第２のミュートパターン信号を発生するミュートパターン信号発生工程と、
   上記入力された１ビットオーディオ再生信号と上記ミュートパターン信号発生工程が発生した第２のミュートパターン信号とを切り替える切り替え工程とを備え、
   上記切り替え工程は、上記平均値検出工程で得られた第１のミュートパターン信号の２重積分値の平均値が上記所定値と同じになったタイミングにしたがって、上記１ビットオーディオ再生信号から上記第２のミュートパターン信号へと切り替えることを特徴とするディジタル信号処理方法。

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