JPH04150617A

JPH04150617A - Ｄ／ａ変換装置

Info

Publication number: JPH04150617A
Application number: JP2275705A
Authority: JP
Inventors: Junichi Yoshio; 淳一由雄
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1990-10-15
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1992-05-25
Also published as: US5157396A; EP0481626A2; EP0481626A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明はディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ（
ディジタル）／Ａ（アナログ）変換装置に関する。

背景技術楽音音響エネルギーは一般に周波数が高いほど小さい。

よって、低域及び高域に拘らず楽音オーディオ信号を同
一のピッチで量子化してディジタル信号にすると、高域
において量子化ノイズが相対的に大となる。すなわち、
ディジタルデータが記録された記録媒体を演奏するコン
パクトディスク（ＣＤ）プレーヤ等の演奏装置において
、再生して得られるディジタル信号は既に高域において
量子化ノイズを多く含んでいる。例えば、コンパクトデ
ィスクの場合に１６ビツトのディジタルデータを標本化
周波数４４　、　１　ｋＨｚで得ているので、１ｋＨｚ
；　　−９０ｄＢの微小レベルのサイン波は第１３図に
示すようにディジタルデータのＬＳＢ　（最下位ビット
）の変化かあるだけである。従って、ディジタルデータ
をＤ／Ａ変換して得たアナログ信号による再生音は量子
化ノイズにより高域において聴感が良くないという欠点
かあった。

発明の目的本発明の目的は、量子化ノイズによる悪影響を排除して
高域における聴感特性の改善を図ったＤ／Ａ変換装置を
提供することである。

発明の構成本発明のＤ／Ａ変換装置は、入力ディジタル信号の高域
成分のみを増幅し補間をとって前記高域成分以外の成分
と共に出力する高域増幅補間手段と、該高域増幅補間手
段の出力ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／
Ａ変換手段と、該Ｄ／Ａ変換手段で得られたアナログ信
号の高域成分を抑制する抑制手段とからなることを特徴
としている。

発明の作用本発明のＤ／Ａ変換装置においては、入力ディジタル信
号の高域成分のみを増幅し補間をとり、入力ディジタル
信号の高域成分以外の成分のディジタル信号と共にＤ／
Ａ変換し、その後、高域成分を抑制することにより、量
子化ノイズを減少させたオーディオ信号波形を得るので
、高域における聴感特性の改善を図ることができる。

実施例以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明す
る。

第１図に示した本発明によるＤ／Ａ変換装置は、例えば
、オーディオ信号がディジタルデータとして記録されて
いる記録媒体であるコンパクトディスク等から音楽信号
を再生するコンパクトデイクスプレーヤに設けられるも
のである。このＤ／Ａ変換装置においては、Ｄ／Ａ変換
されるべきオーディオデータからなるディジタルオーデ
ィオ信号かプリプロセッサ１に先ず供給される。すなわ
ち、このディジタルオーディオ信号とは、コンパクトデ
ィスクより所定の手段によって読み取られて得られたデ
ィジタルで表現された音楽信号等である。

プリプロセッサ１はディジタル信号の高域成分のレベル
アップと補間とを行なう。その構成については後述する
。プリプロセッサ１の出力には通常のＤ／Ａ変換器２か
接続されている。Ｄ／Ａ変換器２の出力には抑制手段と
してのポストアンプ３が接続されている。ポストアンプ
３は利得制御信号に応して利得か変化する高域減衰周波
数特性を有するアンプであり、Ｄ／Ａ変換器２から出力
されるアナログオーディオ信号の高域成分レベルを低下
させる。このアンプ３から出力されるアナログオーディ
オ信号か前述したコンパクトディスクプレーヤから出力
される音楽信号となる。

プリプロセッサ１においては、第２図に示すように入力
端子にはディジタルＨＰＦ１１，１２及びディジタルＬ
ＰＦ１３か接続されている。ディジタルＨ，ＰＦ１１．
１２はディジタル信号の高域成分のみを通過させる。な
お、ＨＰＦＩＩ、１２は個別に設けられているが、いず
れか１のみで兼用しても良い。ＬＰＦ１３はＨＰＦＩＩ
、１２が通過させるディジタル信号の高域成分以外の成
分のみを通過させる。ＨＰＦＩＩの出力にはディジタル
アンプ１４が接続されている。ディジタルアンプ１４は
所定の周波数特性でＨＰＦＩＩの出力ディジタルオーデ
ィオ信号を増幅し、また利得制御信号に応じて利得か全
帯域で変化する。ディジタルアンプ１４の出力には補間
回路１５が接続されている。補間回路１５の出力信号と
ＬＰＦ１３との出力信号とは加算器１６によって加算さ
れる。

加算器１６の出力はスイッチ回路１７に接続されている
。スイッチ回路１７は入力ディジタルオーディオ信号及
び加算器１６の出力信号のいずれか一方の信号を切替制
御信号に応じて選択的に中継出力する。ＨＰＦ１２の出
力には比較器１８が接続されている。

比較器１８はＨＰＦ１２の出力値と基準値Ｄ「とを比較
し、ＨＰＦ１２の出力値が基準値Ｄｒ以上のとき低レベ
ル出力を発生し、ＨＰＦ１２の出力値が基準値Ｄｒを下
回ると高レベル出力を発生する。比較器１８の出力には
制御回路１９が接続されている。制御回路１９は比較器
１８の出力レベルの反転に応じて上記の利得制御信号の
内容を変化させ、切替制御信号を発生又はその発生を停
止する。利得制御信号は複数ビットのディジタル信号か
らなり、ホストアンプ３及びディジタルアンプ１４に供
給される。制御回路１９は例えば、アップダウンカウン
タ及び遅延素子を有し、比較器１８から高レベル出力が
発生すると、直ちに切替制御信号を発生しかつアップダ
ウンカウンタがアップ計数する。アップダウンカウンタ
の計数値が利得制御信号として出力されるのであり、ま
た、そのアップ計数値は第１所定時間（デイケイタイム
）で下限値から上限値に達する。比較器１８から低レベ
ル出力が発生すると、遅延素子により第２所定時間（ア
タックタイム）だけ遅れて切替制御信号の発生を停止し
かつアップダウンカウンタがダウン計数する。ダウン計
数値は第２所定時間で上限値から下限値に達する。この
第１及び第２所定時間は同一の長さでも良い。

なお、ブリプロセッサ１の入出力特性は周波数によって
異なり、例えば、１００Ｈｚでは第３図（ａ）に示すよ
うになり、１　ｋ）Ｉｚでは第３図（ｂ）に示すように
なり、１０ｋＨｚでは第３図（Ｃ）に示すようになる。

かかる構成においては、入力ディジタルオーディオ信号
の高域成分かＨＰＦ１２によって抽出され、その高域成
分レベルが基準値Ｄｒ以上である場合には比較器１８は
低レベル出力を発生する。

この低レベルが継続している状態では入力ディジタルオ
ーディオ信号はスイッチ回路１７を介してＤ／Ａ変換器
２に直接供給されてアナログ信号に変換される。そのア
ナログ信号はポストアンプ３によって増幅されて本装置
から出力される。このときポストアンプ３は制御入力端
に供給される利得制御信号によって初期の周波数特性と
なっているので、Ｄ／Ａ変換器２によって得られたアナ
ログ信号が高域成分の減衰をされることなくそのまま出
力される。

ＨＰＦ１２によって抽出された入力ディジタルオーディ
オ信号の高域成分レベルが基準値Ｄ「を下回ると比較器
１８の出力レベルは低レベルから高レベルに反転する。

この反転により制御回路１９から切替制御信号がスイッ
チ回路１７に供給され、切替制御信号に応じてスイッチ
回路１７は加算器１６の出力ディジタル信号を中継出力
するように切替わる。また、制御回路１９から出力され
る利得制御信号が変化する。利得制御信号に応じてディ
ジタルアンプ１４の利得が徐々に上昇し、ディジタルア
ンプ１４によってＨＰＦＩＩから出力される高域成分が
増幅される。アタックタイムを経過するとディジタルア
ンプ１４の利得の上昇は停止して一定の利得が維持され
る。ディジタルアンプ１４の出力信号は補間回路１５に
供給されて補間動作によりディジタルデータ間のデータ
が作成される。例えば、第４図（ａ）に示すようにディ
ジタルデータＡ１〜ＡＩ２が変化する場合にはディジタ
ルデータの変化状態に従って第４図（ｂ）に黒丸で示し
た如くそのディジタルデータ間のデータを作成するので
ある。補間動作については特開平１−２９６７１４号公
報に開示されているので、ここでは更に詳述しない。補
間回路１５か゛ら出力されるディジタル信号はＬＰＦ１
３からの出力信号と加算器１６において加算される。加
算器１６の出力信号はスイッチ回路１７を介してＤ／Ａ
変換器２に供給されてアナログ信号に変換される。

そのアナログ信号はポストアンプ３によって増幅されて
本装置から出力される。このときポストアンプ３は制御
入力端に供給される利得制御信号によって高域において
はディジタルアンプ１４の増幅特性とは逆の減衰特性と
なり、Ｄ／Ａ変換器２こよって得られたアナログ信号の
高域成分か減衰されて出力される。

ＨＰＦ、１２によって抽出された入力ディジタルオーデ
ィオ信号の高域成分レベルか基準値Ｄｒを上回ると比較
器１８の出力レベルは高レベルから低レベルに反転する
。この反転により制御回路１９から出力される利得制御
信号が変化する。利得制御信号に応じてディジタルアン
プ１４の利得か徐々に低下し、ＨＰＦｌｌから出力され
る高域成分のディジタルアンプ１４による増幅が徐々に
減少する。また、反転からデイケイタイムか経過すると
制御回路１９からの切替制御信号の発生が停止し、スイ
ッチ回路１７は入力ディジタルオーディオ信号をそのま
ま中継出力するように切替わる。

よって、第１３図に示したサイン波はディジタルデータ
のＬＳＢの変化があるたけであったか、プリプロセッサ
１において例えば、第５図に示すような波形にレヘル変
換か行なわれ、実際のサイン波にほぼ等しい波形のディ
ジタルデータが得られるのである。

上記したアタックタイムとデイケイタイムとはオーディ
オ信号波形上で示すと第６図の如くである。すなわち、
オーディオ信号レベルが基準値Ｄｒより小さくなるとア
タックタイムとなり、このアタックタイムでは徐々に高
域成分レベルが上昇される。アタックタイムが経過する
と高域成分レベルの増幅利得は一定となる。その後、オ
ーディオ信号レベルか基準値Ｄｒ以上になるとデイケイ
タイムとなり、このデイケイタイムでは徐々に高域成分
レベルか減少される。デイケイタイムが経過すると高域
成分レベル制御は停止される。

なお、オーディオ信号レベルか基準値Ｄｒより小さくな
っても、又はオーディオ信号レベルか基準値Ｄｒ以上に
なっても、その状態が所定時間継続しなければ高域成分
レベルの上昇や減少等の制御は行なわれない。この所定
時間はアタックタイム、デイケイタイムに含まれるが、
アタックタイム及びデイケイタイム共に同一時間である
必要はない。

二のように、本発明による装置によれば、第７図に示す
ように楽音音響エネルギーの周波数分布特性は、高域成
分か基準値Ｄｒより小となると、アタックタイムにより
高域では破線の特性から実線の特性へ向って変動するこ
ととなり、アタックタイムを経過すると実線の特性とな
る。高域成分が基準値Ｄｒ以上となると、デイケイタイ
ムにより高域では実線の特性から破線の特性へ向って変
動し、デイケイタイムを経過すると破線の特性に戻る。

なお、上記した実施例においては、アタックタイム及び
デイケイタイムの各期間には高域成分の増幅利得を徐々
に変化させているか、アタックタイム及びデイケイタイ
ムの経過後に直ちに所望の増幅利得に直ちに変化させて
も良いのである。

また、抑制手段としては上記したポストアンプ３に限ら
ない。例えば、第８図に示すように抵抗２５．２６及び
コンデンサ２７からなる低音ブースト回路を用いて第９
図に示すような周波数特性を得るものであっても良い。

第１０図はプリプロセッサ１の他の構成を示している。

このプリプロセッサ１においては、ＨＰＦ１２の出力に
は２つの比較器２１．２２か接続されている。比較器２
１はＨＰＦ１２の出力値と第１基準値Ｄ　ｒ　１　とを
比較し、ＨＰＦ１２の出力値が第１基準値Ｄｒ１以上の
とき低レベル出力を発生し、Ｉ（ＰＦ１２の出力値が第
１基準値Ｄ　ｒ　１を下回ると高レベル出力を発生する
。比較器２２はＨＰＦ１２の出力値と第２基準値Ｄｒ２
とを比較し、ＨＰＦ１２の出力値か第１基準値Ｄｒ１以
上のとき低レベル出力を発生し、ＨＰＦ１２の出力値が
第２基準値Ｄｒ２を下回ると高レベル出力を発生する。

第１基準値Ｄｒ１は第２基準値Ｄｒ２より大である。比
較器２１の出力は制御回路１９に接続され、制御回路１
９は比較器２１の出力レベルの反転に応じて上記の利得
制御信号及び切替制御信号を発生する。比較器２２の８
力はディジタルアンプ１４に接続されている。この実施
例においてディジタルアンプ１４は２つの異なる周波数
特性を有し、比較器２２が低レベル出力であるとき一方
の周波数特性を用いて入力ディジタル信号を利得制御信
号で定まる利得で増幅し、高レベル出力であるとき他方
の周波数特性を用いて入力ディジタル信号を利得制御信
号で定まる利得で増幅するのである。その他の構成及び
動作は上記した第２図の回路の場合と同様である。なお
、比較器２２の出力レベルに応じてポストアンプ３の周
波数特性を変化させても良い。

また、上記した各実施例においては、ＨＰＦ及びＬＰＦ
によってディジタル信号の高域成分とそれ以外の成分と
を分離しているが、これに限らない。例えば、第１１図
に示すように変化するディジルタ信号のデータ列におい
て、連続する２つのデータｎとデータｎ＋１との差か所
定値Δより大であるときをディジタル信号の高域成分と
判別していも良い。

更に、プリプロセッサ１をＤＳＰ　（ディジタル信号プ
ロセッサ）によって構成しても良い。この場合、ＤＳＰ
の動作は第１２図に示すように入力ディジタル信号デー
タをその前回データとの差が所定値Δより大であるか否
かを判別しくステップＳ１）、データ差か所定値Δ以下
ならば、そのまま次の処理（例えば、出力処理）に進み
、データ差が所定値Δより大ならば、ゲインアップ及び
補間処理を行ない（ステップＳ２）、そして次の処理に
進むように行なわれる。

発明の効果以上の如く、本発明のＤ／Ａ変換装置においては、入力
ディジタル信号の高域成分のみか増幅補間手段によって
増幅されかつその補間がとられ、高域成分以外の成分と
共にアナログ信号に変換された後、そのアナログ信号の
高域成分を抑制することが行なわれる。よって、ディジ
タル信号中の高域において相対的に大となっている量子
化ノイズを減少させることができ、高域における聴感特
性の改善を図ることができる。また、本発明によれば、
通常、構成が複雑で規模も大きい補間回路が高域部分に
のみ補間をとるものであるので、その構成規模が小さい
故、ＩＣ化も容易である。

また、本発明によるＤ／Ａ変換装置は、前述したコンパ
クトディスクプレーヤだけでなく、ＤＡＴ（ディジタル
オーディオチーブ）プレーヤ等のディジタル信号からア
ナログ信号への変換処理を必要とする装置全般において
使用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図の装置中のプリプロセッサの具体的構成を示すブロ
ック図、第３図（ａ）ないしくＣ）はプリプロセッサの
各周波数の入出力特性を示す図、第４図（ａ）及び（ｂ
）は補間動作について示す図、第５図はプリプロセッサ
において得られるディジタルデータを示す図、第６図は
アタックタイム及びデイケイタイムを示す図、第７図は
音響エネルギーの周波数分布特性を示す図、第８図は抑
制手段としての低音ブースト回路を示す回路図、第９図
は第８図の回路の周波数特性を示す図、第１０図はプリ
プロセッサの他の具体的構成を示すブロック図、第１１
図は高域成分を示すディジタル信号データの判別方法を
説明するための図、第１２図はＤＳＰの動作を示すフロ
ー図、第１３図は微小レベルの高域成分によるサイン波
をデイデータとして示す図である。主要部分の符号の説明１・・プリプロセッサ２・・・Ｄ／Ａ変換器３・・・ポストアンプ１１．１２・・・ディジタルＨＰＦ１３・・・ディジタルＬＰＦ１４・・・ディジタルアンプ〕５・・補間回路１６・・加算器１７・・・スイッチ回路１８．２１．２２・・・比較器１９・・・制御回路ジタル

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力ディジタル信号の高域成分のみを増幅し補間
をとって前記高域成分以外の成分と共に出力する高域増
幅補間手段と、前記高域増幅補間手段の出力ディジタル
信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、前記
アナログ信号の高域成分を抑制する抑制手段とからなる
ことを特徴とするＤ／Ａ変換装置。
（２）前記高域増幅補間手段は増幅率を前記入力ディジ
タル信号の高域成分レベルが基準値を下回ったとき徐々
に増大させ前記入力ディジタル信号の高域成分レベルが
前記基準値を上回ったとき徐々に減少させ、前記抑制手
段は抑制率を前記入力ディジタル信号の高域成分レベル
が基準値を下回ったとき徐々に増大させ前記入力ディジ
タル信号の高域成分レベルが前記基準値を上回ったとき
徐々に減少させることを特徴とする請求項１記載のＤ／
Ａ変換装置。
（３）前記高域増幅補間手段は前記入力ディジタル信号
の高域成分レベルに応じて周波数特性を変化させ、前記
抑制手段は前記入力ディジタル信号の高域成分レベルに
応じて周波数特性を変化させることを特徴とする請求項
１記載のＤ／Ａ変換装置。
（４）前記入力ディジタル信号はディジタルデータが記
録された記録媒体から再生して得られる再生ディジタル
信号であって、前記抑制手段からの出力は前記再生ディ
ジタル信号をＤ／Ａ変換して得られたオーディオ信号で
あることを特徴とする請求項１記載のＤ／Ａ変換装置。