(57)【要約】【課題】従来技術における高周波クロック信号が生成する電磁妨害（ＥＭＩ）を軽減させる。【解決手段】本発明一実施例は、オーディオ装置を提供する。オーディオ装置は、デジタルマイクモジュールとオーディオコーデックを有する。デジタルマイクモジュールは、スペクトラム拡散クロックに基づき外部音源を捉えて、デジタル音源信号を発生する。オーディオコーデックは、クロック発生モジュール、格納ユニット、オーディオコーデックコアを有する。クロック発生モジュールは、クロック信号とスペクトラム拡散クロックを発生する。格納ユニットは、スペクトラム拡散クロックに基づきデジタルマイクモジュールからの第一デジタル音源信号を一時記憶し、クロック信号に基づき第一デジタル音源信号を出力する。オーディオコーデックコアは、デジタル−アナログ変換回路とアナログ−デジタル変換回路を有する。【選択図】図１
2010154511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオコーデックであって、
クロック信号及びスペクトラム拡散クロックを発生するクロック発生モジュールと、  
前記スペクトラム拡散クロックに基づきデジタルマイクモジュールからの第一デジタル音源信号を一時記憶し、また前記クロック信号に基づき前記第一デジタル音源信号を出力する格納ユニットと、
前記格納ユニットに接続され、第一アナログ音源信号を第二デジタル音源信号へ変換するアナログ−デジタル（Ａ/Ｄ）変換回路及び放送するために第三デジタル音源信号を第二アナログ音源信号へ変換するデジタル−アナログ（Ｄ/Ａ）変換回路を有するオーディオコーデックコアと、
を有するオーディオコーデック。
【請求項２】
前記クロック発生モジュールは、
前記クロック信号を発生するクロック発生器と、
前記クロック信号をスペクトラム拡散し、前記スペクトラム拡散クロックを出力するスペクトラム拡散回路と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のオーディオコーデック。
【請求項３】
前記スペクトラム拡散クロックの変調速度の範囲は、４０ＫＨｚ以上、且つ５０ＫＨｚ以下であることを特徴とする請求項１に記載のオーディオコーデック。
【請求項４】
前記スペクトラム拡散クロックの拡散率は、±０．５％から±５％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のオーディオコーデック。
【請求項５】
前記クロック信号の周波数は、１ＭＨｚ以上、且つ４ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項１に記載のオーディオコーデック。
【請求項６】
前記オーディオコーデックコアと前記格納ユニットに接続され、前記第一デジタル音源信号に対し下方変換及び低域フィルタリングのうちの少なくとも一つを行い、濾過済みのデジタル音源信号を発生するフィルタを、更に有することを特徴とする請求項１に記載のオーディオコーデック。
【請求項７】
前記オーディオコーデックコアと前記フィルタに接続され、前記濾過済みの第一デジタル音源信号及び前記第二デジタル音源信号のうちの少なくとも一つをホストへ伝送し、また、前記第三デジタル音源信号を前記ホストから前記オーディオコーデックコアへ伝送するデジタルインターフェース回路を
更に有することを特徴とする請求項６に記載のオーディオコーデック。
【請求項８】
前記デジタルインターフェース回路は、ＡＣ−Ｌｉｎｋインターフェース及びハイディフィニションオーディオ（ＨＤＡ）インターフェースのうち少なくとも一つに準拠していることを特徴とする請求項７に記載のオーディオコーデック。
【請求項９】
前記デジタル−アナログ変換回路は、放送するために前記濾過済みの第一デジタル音源信号を変換することを特徴とする請求項６に記載のオーディオコーデック。
【請求項１０】
オーディオ処理方法であって、
クロック信号に基づきスペクトラム拡散クロックを発生するステップと、  
前記スペクトラム拡散クロックに基づきデジタルマイクモジュールからのデジタル音源信号を格納ユニットに一時記憶するステップと、
前記クロック信号に基づき前記格納ユニットに記憶されている前記デジタル音源信号を読み取るステップと、
デジタルインターフェース回路を介して前記デジタル音源信号を出力するステップと、
を有するオーディオ処理方法。
【請求項１１】
前記スペクトラム拡散クロックの変調速度の範囲は、４０ＫＨｚ以上、且つ５０ＫＨｚ以下であることを特徴とする請求項１０に記載のオーディオ処理方法。
【請求項１２】
前記スペクトラム拡散クロックの拡散率は、±０．５％から±５％の範囲であることを特徴とする請求項１０に記載のオーディオ処理方法。
【請求項１３】
前記デジタルインターフェース回路は、ＡＣ−Ｌｉｎｋインターフェース及びハイディフィニションオーディオ（ＨＤＡ）インターフェースのうち少なくとも一つに準拠していることを特徴とする請求項１０に記載のオーディオ処理方法。
【請求項１４】
前記クロック信号の周波数は、１ＭＨｚ以上、且つ４ＭＨｚ以下の範囲であることを特徴とする請求項１０に記載のオーディオ処理方法。
【請求項１５】
前記デジタル音源信号に対し下方変換及び低域フィルタリングのうち少なくとも一つを行うステップ
を更に有することを特徴とする請求項１０に記載のオーディオ処理方法。
【請求項１６】
前記デジタルマイクモジュールは、
左チャンネルデジタルマイク及び右チャンネルデジタルマイクを有することを特徴とする請求項１０に記載のオーディオ処理方法。
【請求項１７】
オーディオコーデックであって、
クロック信号を発生するクロック発生器と、
前記クロック信号を拡散し、スペクトラム拡散クロックを出力するスペクトラム拡散回路と、
前記スペクトラム拡散クロックに基づきデジタルマイクからのデジタル音源信号を受信し、前記クロック信号に基づき前記デジタル音源信号を出力する格納素子と、
前記デジタル音源信号に対し下方変換及び低域フィルタリングのうち少なくとも一つを行い、濾過済みのデジタル音源信号を発生するフィルタと、
前記フィルタに接続され、第一音源信号及び第二音源信号に対し信号変換を行うオーディオコーデックコアと、及び
前記フィルタと前記オーディオコーデックコアに接続され、前記フィルタからの前記濾過済みのデジタル音源信号及び前記オーディオコーデックコアからの前記第一音源信号をホストへ出力し、前記ホストから前記オーディオコーデックコアへの前記第二音源信号を受信するインターフェースユニットと、
を有することを特徴とするオーディオコーデック。
【請求項１８】
前記スペクトラム拡散回路の変調速度の範囲は、４０ＫＨｚ以上、且つ５０ＫＨｚ以下であることを特徴とする請求項１７に記載のオーディオコーデック。
【請求項１９】
前記スペクトラム拡散回路の拡散率は、±０．５％から±５％の範囲であることを特徴とする請求項１７に記載のオーディオコーデック。
【請求項２０】
前記インターフェースユニットは、ＡＣ−Ｌｉｎｋインターフェース及びハイディフィニションオーディオ（ＨＤＡ）インターフェースのうち少なくとも一つに準拠していることを特徴とする請求項１７に記載のオーディオコーデック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示内容は、オーディオ装置及びオーディオ処理方法に関し、特にデジタルマイクのオーディオ装置及びオーディオ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デスクトップ型パソコン、ノート型パソコン、ラップトップ型パソコンなどのコンピュータ及び携帯電話は、いずれもサウンドエフェクト処理機能を有し、且つ一般にはサウンドエフェクトコーデックによりサウンドエフェクト処理ユニットとしている。一般的にサウンドエフェクトコーデックは、出力装置及び入力装置に接続される。そのうち、出力装置として、例えば、スピーカー又はイヤーフォンなど、入力装置として、アナログマイク、デジタルマイク又はライン入力などがある。
【０００３】
従来のマイクは容易にノイズの干渉を受けやすく、例えば、携帯電話の発信音、又はプリント基板の配線が長ければ長いほど、発生する干渉源が多くなる。よって、デジタルマイクが提案される。デジタルマイクが伝送する信号はデジタルデータであるため、ノイズの干渉を受けにくいためである。
【０００４】
コンピュータ分野又は携帯電話分野で、デジタルマイクをオーディオ入力装置として使用する場合、サウンドエフェクトコーデックは、デジタルマイクが必要なクロック信号を供給し、デジタルマイクはクロック信号に基づき音源信号を取得して、音源信号をサウンドエフェクトコーデックに提供する。
【０００５】
サウンドエフェクトコーデックが供給したクロック信号は高周波信号であり、且つデジタルマイクが設置された位置とサウンドエフェクトコーデックは通常一定の距離を有するので、その長い配線のためにアンテナのように、クロック信号中の高周波成分が放射され、電子装置への干渉、つまり電磁妨害（ＥＭＩ）が発生してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上を鑑み、本発明は、オーディオ装置及びオーディオ処理方法を提供する。デジタルマイクの応用上の問題に対して改良を加え、本発明が提供する装置又は方法により、従来技術における高周波クロック信号が生成する電磁妨害（ＥＭＩ）を軽減させるとともに、電磁波による人への傷害を減少させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、クロック発生モジュールと、格納ユニットと、オーディオコーデックコアを有するオーディオコーデックを提供する。クロック発生モジュールは、クロック信号及びスペクトラム拡散クロックを発生する。格納ユニットは、スペクトラム拡散クロックに基づきデジタルマイクモジュールからの第一デジタル音源信号を一時記憶し、また、クロック信号に基づき第一デジタル音源信号を出力する。オーディオコーデックコアは、デジタル-アナログ変換回路とアナログ-デジタル変換回路を有する。アナログ-デジタル変換回路は、第一アナログオーディオ信号を第二デジタルオーディオ信号へ変換し、デジタル-アナログ変換回路は、放送するために第三デジタルオーディオ信号を第二オーディオ信号へ変換する。
【０００８】
また、本発明は、更にオーディオ処理方法を提供する。オーディオ処理方法は、クロック信号に基づきスペクトラム拡散クロックを発生するステップと、デジタルマイクモジュールからのデジタル音源信号をスペクトラム拡散クロックに基づき格納ユニットに一時記憶するステップと、クロック信号に基づき格納ユニットに格納されたデジタル音源信号を読み取るステップと、デジタルインターフェース回路を介してデジタル音源信号を出力するステップとを有する。
【０００９】
本発明は、更に、オーディオコーデックコアとクロック発生器とスペクトラム拡散回路と格納素子とフィルタとインターフェースユニットを有するオーディオコーデックを提供する。オーディオコーデックコアは、第一音源信号と第二音源信号に対し信号変換を行う。クロック発生器はクロック信号を発生する。スペクトラム拡散回路はクロック信号を拡散し、且つスペクトラム拡散クロックを出力する。格納素子は、スペクトラム拡散クロックに基づき、デジタルマイクからのデジタル音源信号を受信し、且つクロック信号に基づきデジタル音源信号を出力する。フィルタは、デジタル音源信号に対し下方変換及び低域フィルタリングのうちの少なくとも一つを行い、濾過済みのデジタル音源信号を発生する。インターフェースユニットは、濾過済みのデジタル音源信号とオーディオコーデックコアからの第一音源信号をホストへ出力し、且つホストからの第二音源信号をオーディオコーデックコアへ受信する。
【００１０】
次に、図面に基づき、本発明の実施形態及びその機能を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示内容一実施例のオーディオ装置の概略図である。
【図２】本開示内容一実施例のデジタルマイクとスペクトラム拡散クロックの概略図である。
【図３】クロックのスペクトラム拡散の概略図である。
【図４】本開示内容一実施例のオーディオ処理方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本開示内容一実施例のオーディオ装置の概略図である。図１を参照すると、本実施例のオーディオ装置は、オーディオコーデック１０とデジタルマイクモジュール３０を有する。そのうち、オーディオコーデック１０は、オーディオコーデックコア６０、デジタルインターフェース回路１７、クロック発生モジュール１５、及び格納ユニット４０を有する。オーディオコーデックコア６０は本分野の業者であれば知っているものなので、ここでは詳しく述べない。デジタルインターフェース回路１７は、ハイディフィニション オーディオ（High Definition Audio/ＨＤＡ）インターフェース又はＡＣ−ＬＩＮＫインターフェースの仕様に準拠可能である。
【００１３】
クロック発生モジュール１５はクロック信号とスペクトラム拡散クロックを発生する。デジタルマイクモジュール３０は、スペクトラム拡散クロックに基づき外部音声を取得して、デジタル音源信号を発生し、また、デジタル音源信号をオーディオコーデック１０へ伝送する。
【００１４】
更に、スペクトラム拡散クロックは動態変化する（時間的に変化する）。つまり、クロック周波数は速くなったり遅くなったりする。それに応じて、デジタルマイクモジュール３０が返信するデジタル音源信号も速くなったり遅くなったりする。これにより非同期の問題が起こる。非同期の問題を解決するために、オーディオコーデック１０は、格納ユニット４０を有する。格納ユニット４０はＦＩＦＯバッファであってもよい。ＦＩＦＯバッファは、デジタルマイクモジュール３０からのデジタル音源信号を記憶して、非同期によってデータがデータの処理が間に合わないときの漏れが発生するのを防止する。更に、オーディオコーデック１０は、フィルタ５０を有し、デジタル音源信号の下方変換及び/又は低域フィルタリングを行い、デジタルインターフェース回路１７の規範に符合する濾過済みのデジタル音源信号を発生する。
【００１５】
実施例において、濾過済みのデジタル音源信号は、オーディオコーデックコア６０へ供給される。オーディオコーデックコア６０により、濾過済みのデジタル音源信号をデジタル−アナログ変換して、放送するためにアナログ音源信号を発生する。
【００１６】
実施例において、スペクトラム拡散クロックを受信した後、デジタルマイクモジュール３０は、スペクトラム拡散クロック中の立ち上がり（rising edge）及び立下り（falling edge）を利用して、デジタルマイクモジュール３０中のアンプが増幅した音源信号を捉える。図２は、詳細なクロック図であり、実施例に係るデジタルマイク及びスペクトラム拡散のクロックの概略図が示されている。
【００１７】
実施例において、デジタルマイクモジュール３０は、左チャンネルデジタルマイク及び右チャンネルデジタルマイクを有してもよく、単にシングルチャンネルデジタルマイクを採用してもよい。よって、これに制限されない。図１及び２は、二つのデジタルマイクモジュール３０を有し、それぞれ左チャンネルデジタルマイクと右チャンネルデジタルマイクを例として説明する。引き続き図２を参照すると、ここで先ず説明しなければならないことは、左及び右チャンネルデジタルマイクは音源信号を同時に捉えるわけではない。実際、二つのデジタルマイクのうち一方が高インピーダンス状態のときにだけ、もう一方のデジタルマイクが、音源信号を捉えることができる。このように左及び右チャンネルの音源信号が捉えられる。
【００１８】
デジタルマイクモジュール３０は、スペクトラム拡散クロックが立ち上がりであるのを検知した場合、左チャンネルデジタルマイクは、先ず高インピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）状態へ変換される。それから、短時間の後（一般的には数ナノ秒（ｎｓ））、右チャンネルデジタルマイクは、高インピーダンス状態から音源信号を捉えることができる状態、即ち、データ妥当性状態（Ｄａｔａ  ｖａｌｉｄ  ｓｔａｔｅ）へ変換される。この場合、オーディオコーデック１０は、スペクトラム拡散クロックが立ち上がりであり、且つ左チャンネルデジタルマイクが高インピーダンス状態に変換される前に、先ず、左チャンネルデジタルマイクの音源信号を捉える。
【００１９】
別の側面では、デジタルマイクモジュール３０が、スペクトラム拡散クロックがたち下がりであることを検知した場合、右チャンネルデジタルマイクが高インピーダンス状態へ変換される。同様に、短時間の後、左チャンネルデジタルマイクは、高インピーダンス状態からデータ妥当性状態へ変換される。同様に、スペクトラム拡散クロックが立下りであり、且つ右チャンネルデジタルマイクが高インピーダンス状態へ変換される前に、オーディオコーデック１０は右チャンネルデジタルマイクの音源信号を捉える。
【００２０】
上述の音源信号の周波数は、２０Ｈｚから２０ＫＨｚの範囲であり、つまり、人が聞こえる音の周波数分布範囲である。この他、スペクトラム拡散クロックの周波数は、１ＭＨｚから４ＭＨｚの範囲であり、デジタルマイクモジュール３０が受信できる周波数範囲である。よって、本開示内容は、ある範囲のスペクトラム拡散クロックの周波数を分配して、電磁妨害（ＥＭＩ）を軽減する。
【００２１】
図３は、クロック信号のスペクトラム拡散の概略図である。スペクトラム拡散機能を有するスペクトラム拡散回路２０は、時間に従って周波数が変化するスペクトラム拡散クロックを発生する。オーディオ装置を例に挙げると、クロック信号の周波数範囲が１ＭＨｚから４ＭＨｚであるので、中心周波数ｆｃを２ＭＨｚとすると考えられている。本実施例のスペクトラム拡散回路２０に拠れば、電磁妨害（ＥＭＩ）は、上方拡散技術又は下方拡散技術により軽減できる。上方拡散技術を例に挙げると、中心周波数ｆｃは、(１＋δ)×ｆｃまで上昇できる。そのうち、δは本実施例では拡散率（ｓｐｒｅａｄ  ｒａｔｅ）と称す。拡散率（δ）が５％とすると、つまり、拡散振幅は、０．１ＭＨｚ（２ＭＨｚ×５％)であり、中心周波数ｆｃは、もとの２ＭＨｚから２．１ＭＨｚへ増加する。
【００２２】
下方拡散技術を例に挙げると、中心周波数ｆｃは(１−δ)×ｆｃへ減少する。同様に、拡散率（δ）を５％とすると、拡散振幅は、同様に０．１ＭＨｚであり、よって、中心周波数ｆｃは、もとの２ＭＨｚから１．９ＭＨｚへ減少する。この場合、拡散率の範囲は、±０．５％から±５％の間でありえる。この他、拡散率の数値は、オーディオ装置が発生する電磁妨害（ＥＭＩ）の数値に反比例する。つまり、拡散率の数値が大きくなると電磁妨害の数値が小さくなる。従って、拡散率を高くすることによって、電磁妨害が軽減される。
【００２３】
続いて図３を参照すると、時間軸上にパラメータｆｍがあることがわかる。このｆｍは即ち変調速度（modulation rate）である。１/ｆｍは、スペクトラム拡散クロックの時間周期である。一つの時間周期（１/ｆｍ）内において、最高周波数のスペクトラム拡散クロック（例えば、２．１ＭＨｚ）及び最低周波数のスペクトラム拡散クロック（例えば、１．９ＭＨｚ）がそれぞれ一回発生する。本実施例の音源信号の周波数範囲は、可聴域、即ち２０Ｈｚから２０ＫＨｚである。実験データからわかるように、単周波数音源信号を例にすると、その変調速度（ｆｍ）は４０ＫＨｚ以下であり、スペクトラム拡散後、２０Ｈｚから２０ＫＨｚの間のある周波数で相互変調ひずみ（inter-modulation distortion）が起こる。これを、「ＩＭＤ信号＝ｆｍ−音源信号」の式で表すことができる。このように、使用者は余計な雑音が聞こえてしまい、音質に影響を与える。従って、本実施例のスペクトラム拡散回路２０の変調速度（ｆｍ）は、４０ＫＨｚから５０ＫＨｚの間であってもよく、スペクトラム拡散後、人が聞こえる範囲には如何なるひずみ信号（distorted signal）も発生しない。もちろん、変調速度（ｆｍ）の周波数範囲は、必要に応じて調整可能である。
【００２４】
図４は、本実施例のオーディオ処理方法のフローチャートである。図４を参照すると、この方法は以下のステップが含まれる。
【００２５】
ステップＳ１０において、クロック信号及びスペクトラム拡散クロックが発生する。クロック信号の周波数範囲は１ＭＨｚから４ＭＨｚである。
【００２６】
実施例において、デジタルマイクモジュールは、スペクトラム拡散クロックに基づいて外部オーディオを捉え、デジタル音源信号を発生する。実施例において、デジタルマイクモジュールは左チャンネルデジタルマイク及び右チャンネルデジタルマイクを有する。スペクトラム拡散クロックの変調速度のため、周波数は４０ＫＨｚから５０ＫＨｚの間のある周波数を選択し、スペクトラム拡散を行う。この他、スペクトラム拡散クロックの拡散率の数値は、オーディオ処理方法により発生した電磁妨害（ＥＭＩ）の数値に反比例する。この場合、拡散率の範囲は±０．５％から±５％である。
【００２７】
ステップＳ２０において、デジタルマイクモジュールからのデジタル音源信号は、スペクトラム拡散クロックに基づいて格納ユニットに一時記憶される。格納ユニットはＦＩＦＯバッファであってもよい。
【００２８】
ステップＳ３０において、格納ユニットに記憶されたデジタル音源信号は、クロック信号に基づき読み取られる。
【００２９】
ステップＳ４０において、デジタル音源信号はデジタルインターフェース回路を介して出力される。ある実施例において、デジタルインターフェース回路はＨＤＡインターフェース又はＡＣ−Ｌｉｎｋインターフェースであってもよい。
【００３０】
上記ステップ以外に、前記方法は更に、デジタル音源信号の下方変換及び/又は低域フィルタリングを行うステップを含む。
【符号の説明】
【００３１】
１０  オーディオコーデック
１５  クロック発生モジュール
１７  デジタルインターフェース回路
２０  スペクトラム拡散回路
３０  デジタルマイクモジュール
４０  格納ユニット
５０  フィルタ
６０  オーディオコーデックコア
７０  クロック発生器
【図１】
2010154511.tif 000003
【図２】
2010154511.tif 000004
【図３】
2010154511.tif 000005
【図４】
2010154511.tif 000006
【外国語明細書】
2010154511000001.pdf