(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力オーディオ信号の周波数帯域を複数のサブ周波数帯域に分割し、前記サブ周波数帯域別に、入力オーディオ信号のレベルを前記サブ周波数帯域別に互いに異なる周波数が大きいほど大きい値の所定臨界値と比較し、前記比較結果により、安定性判断信号を生成する安定性判断部と、
前記安定性判断信号により、前記入力オーディオ信号をΣΔ変調し、第１変調信号を出力するΣΔ変調部と、を含むことを特徴とするオーディオ信号処理装置。
【請求項２】
前記入力オーディオ信号を伝送され、前記安定性判断部が、前記安定性判断信号を生成するために所要する時間を補償し、補償された前記入力オーディオ信号を、前記ΣΔ変調部に出力する遅延部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項３】
前記安定性判断部は、
所定周波数帯域で、前記入力オーディオ信号のレベルが、前記所定臨界値と同じであるか、あるいはそれ以上になれば、所定周波数帯域で、前記入力オーディオ信号が不安定であると判断することを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項４】
前記安定性判断部は、
前記入力オーディオ信号の周波数帯域を、少なくとも２つ以上のサブ周波数帯域に分割し、前記サブ周波数帯域別に、前記入力オーディオ信号のレベルを所定臨界値と比較する感知部と、
前記比較結果により、前記入力オーディオ信号の安定性いかんを判断し、前記安定性判断信号を生成する調節部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項５】
前記ΣΔ変調部は、
前記入力オーディオ信号を積分して出力するループフィルタと、
前記ループフィルタから出力される信号を量子化し、前記第１変調信号を生成する量子化部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項６】
前記ΣΔ変調部は、
前記第１変調信号をフィードバックし、第１フィードバック信号として出力するフィードバックループと、
前記入力オーディオ信号から、前記第１フィードバック信号を減算して出力する合算部と、をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項７】
前記感知部は、
前記入力オーディオ信号の周波数帯域を、多数個のサブ周波数帯域に分割し、所定周期ごとに、前記分割された入力オーディオ信号それぞれを、所定周波数帯域に対応する前記所定臨界値と比較する信号レベル感知部と、
前記所定周期ごとの前記比較結果を累計するカウンタ部と、を含むことを特徴とする請求項４に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項８】
前記感知部は、
前記入力オーディオ信号を、周波数帯域の信号に変換する周波数変換部と、
前記周波数変換された入力オーディオ信号を利用して、前記サブ周波数帯域別に、前記入力オーディオ信号のレベルを、前記所定臨界値と比較するレベル感知部と、を含むことを特徴とする請求項４に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項９】
前記第１変調信号によって、スイッチング増幅動作を制御するための少なくとも１つの駆動信号を生成する駆動信号発生部と、
前記駆動信号に応答し、ターンオンまたはターンオフされ、前記スイッチング増幅動作を遂行する少なくとも１つのスイッチング素子を含み、前記スイッチング素子を利用して、前記入力オーディオ信号に対応する増幅されたオーディオ信号を出力するパワースイッチング増幅部と、をさらに含み、
前記少なくとも１つのスイッチング素子は、
窒化ガリウムトランジスタ、ヒ化ガリウムトランジスタ及び炭化ケイ素トランジスタのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項１０】
前記増幅されたオーディオ信号の遅延及び利得のうち少なくとも一つを補正するために、前記増幅されたオーディオ信号を減衰及び遅延させたフィードバック信号を、前記ΣΔ変調部に出力するフィードバックループをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項１１】
前記安定性判断部は、
前記比較結果により、前記ΣΔ変調部の信号対ノイズ比値及び安定性値のうち少なくとも一つを調節するように、前記安定性判断信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項１２】
前記安定性判断部は、
前記比較結果により、前記ΣΔ変調部のノイズ伝達関数の係数及び前記ΣΔ変調部の次数のうち少なくとも一つを調節するように、前記安定性判断信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項１３】
前記安定性判断部は、
所定周波数帯域で、前記入力オーディオ信号のレベルが、前記所定臨界値を超えれば、前記安定性判断信号の信号レベルを第１レベルに生成し、所定周波数帯域で、前記入力オーディオ信号のレベルが、前記所定臨界値を超えなければ、前記安定性判断信号の信号レベルを第２レベルに生成することを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項１４】
前記ΣΔ変調部は、
前記第１レベルを有する前記安定性判断信号を伝送され、前記ΣΔ変調時に生じる発振が減少するように、ノイズ伝達関数の係数及びΣΔ変調次数のうち少なくとも一つを調節することを特徴とする請求項１３に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項１５】
前記ΣΔ変調部は、
前記第２レベルを有する前記安定性判断信号を伝送され、前記ΣΔ変調部の信号対ノイズ比値が高くなるように、ノイズ伝達関数の係数及びΣΔ変調次数のうち少なくとも一つを調節することを特徴とする請求項１３に記載のオーディオ信号処理装置。
【請求項１６】
入力オーディオ信号の周波数帯域を、少なくとも１つのサブ周波数帯域に分割し、前記サブ周波数帯域別に、前記入力オーディオ信号のレベルを前記サブ周波数帯域別に互いに異なる周波数が大きいほど大きい値の所定臨界値と比較し、前記比較結果により、安定性判断信号を生成する段階と、
前記安定性判断信号により、前記入力オーディオ信号をΣΔ変調し、第１変調信号を出力する段階と、を含むことを特徴とするオーディオ信号処理方法。
【請求項１７】
前記安定性判断信号を生成する段階は、
前記入力オーディオ信号のレベルが、前記所定臨界値と同じであるか、あるいはそれ以上になれば、前記入力オーディオ信号が不安定であると判断する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のオーディオ信号処理方法。
【請求項１８】
前記第１変調信号を出力する段階は、
前記比較結果により、前記ΣΔ変調時、適用されるノイズ伝達関数の係数及び前記ΣΔ変調の次数のうち少なくとも一つを調節する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のオーディオ信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置に係り、さらに詳細には、入力オーディオ信号をΣΔ（シグマデルタ）変調するオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置、また入力オーディオ信号の安定性を正確に検出し、ΣΔ変調時、装置の安定性を高めることができるオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオ信号を入力されて聴覚的に認識することができる信号を出力することができるオーディオ用のパワーアンプとしては、Ａ級、Ｂ級、ＡＢ級及びＤ級が使用される。そのうちＤ級アンプは、Ａ級アンプ、Ｂ級アンプ、ＡＢ級アンプなどから発生する増幅効率低下を減らすことができ、広く利用されている。
【０００３】
Ｄ級アンプは、アナログ形態で入力されるオーディオ信号をデジタル形態に変調し、デジタル変調されたオーディオ信号を増幅させて出力するデジタルアンプである。
【０００４】
デジタルアンプは、データ変換損失がほとんどなく、理論上１００％の増幅効率を達成することができるので、広く利用されている。
【０００５】
かようなデジタルアンプは、入力されたオーディオ信号をパルス信号に変調して増幅させる。前述のパルス変調のために、ΣΔ変調（sigma-delta  modulation）法を利用することができる。ΣΔ変調法を利用した変調器をΣΔ変調器（sigma-delta  modulator）という。
【０００６】
高次ΣΔ変調器を利用すれば、ノイズを所定周波数以上の帯域に押し込むノイズ・シェーピング（noise  shaping）機能を向上させ、それにより、信号対ノイズ比（ＳＮＲ：signal  to  noise  ratio）性能を向上させることができる。しかし、高次ΣΔ変調器は、多数個の積分器を利用して、信号値を累積させることにより、ΣΔ変調器の次数を高めるほど、発振（oscillation）が大きく発生する。発振が発生すれば、ΣΔ変調器の変調動作が正常に遂行されないので、ΣΔ変調器の動作安定性を確保することができない。
【０００７】
従って、ΣΔ変調器の動作安定性を確保するための方法及びその装置を提供する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ΣΔ変調時、動作安定性を確保することができるオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置の提供を目的とする。
【０００９】
具体的には、入力オーディオ信号の信号安定性を精密に検出し、ΣΔ変調時、動作安定性を確保することができるオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置の提供を目的とする。
【００１０】
また、高安定性を有しながら、向上した信号対ノイズ比を有するオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置は、入力オーディオ信号の周波数帯域を、少なくとも１つのサブ周波数帯域に分割し、前記サブ周波数帯域別に、前記入力オーディオ信号のレベルを所定臨界値と比較し、前記比較結果により、安定性判断信号を生成する安定性判断部、及び前記安定性判断信号により、前記入力オーディオ信号をΣΔ変調し、第１変調信号を出力するΣΔ変調部を含む。
【００１２】
また、前記所定臨界値は、前記サブ周波数帯域別に互いに異なる値を有し、前記サブ周波数帯域の周波数値に比例する値として設定される。
【００１３】
本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置は、前記入力オーディオ信号を伝送され、前記安定性判断部が、前記安定性いかんの判断に所要する時間を補償し、補償された前記入力オーディオ信号を、前記ΣΔ変調部に出力する遅延部をさらに含んでもよい。
【００１４】
また、前記安定性判断部は、前記入力オーディオ信号のレベルが、前記所定臨界値と同じであるか、あるいはそれ以上になれば、前記入力オーディオ信号が不安定であると判断することができる。
【００１５】
また、前記安定性判断部は、前記入力オーディオ信号の周波数帯域を、前記少なくとも１つのサブ周波数帯域に分割し、前記サブ周波数帯域別に、前記入力オーディオ信号のレベルを所定臨界値と比較する感知部、及び前記比較結果により、前記入力オーディオ信号の安定性いかんを判断し、前記安定性判断信号を生成する調節部を含んでもよい。
【００１６】
また、前記ΣΔ変調部は、前記入力オーディオ信号を積分して出力するループフィルタ、及び前記ループフィルタから出力される信号を量子化し、前記第１変調信号を生成する量子化部を含んでもよい。
【００１７】
また、前記ΣΔ変調部は、前記第１変調信号をフィードバックし、第１フィードバック信号として出力するフィードバックループ、及び前記入力オーディオ信号から前記第１フィードバック信号を減算して出力する合算部をさらに含んでもよい。
【００１８】
また、前記感知部は、前記入力オーディオ信号の周波数帯域を、多数個のサブ周波数帯域に分割し、所定周期ごとに、前記分割された入力オーディオ信号それぞれを、所定周波数帯域に対応する前記所定臨界値と比較する信号レベル感知部、及び前記所定周期ごとの前記比較結果を累計するカウンタ部を含んでもよい。
【００１９】
また、前記感知部は、前記入力オーディオ信号を、周波数帯域の信号に変換する周波数変換部、及び前記周波数変換された入力オーディオ信号を利用して、前記サブ周波数帯域別に、前記入力オーディオ信号のレベルを、前記所定臨界値と比較するレベル感知部を含んでもよい。
【００２０】
また、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置は、前記第１変調信号によって、スイッチング増幅動作を制御するための少なくとも１つの駆動信号を生成する駆動信号発生部、及び前記駆動信号に応答して、ターンオンまたはターンオフされ、前記スイッチング増幅動作を遂行する少なくとも１つのスイッチング素子を含み、前記スイッチング素子を利用して、前記入力オーディオ信号に対応する増幅されたオーディオ信号を出力するパワースイッチング増幅部をさらに含んでもよい。ここで、前記少なくとも１つのスイッチング素子は、窒化ガリウムトランジスタ、ヒ化ガリウムトランジスタ及び炭化ケイ素トランジスタのうち少なくとも一つを含んでもよい。
【００２１】
また、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置は、前記増幅されたオーディオ信号の遅延及び利得のうち少なくとも一つを補正するために、前記増幅されたオーディオ信号を減衰及び遅延させたフィードバック信号を、前記ΣΔ変調部に出力するフィードバックループをさらに含んでもよい。
【００２２】
また、安定性判断部は、前記比較結果により、前記ΣΔ変調部の信号対ノイズ比値及び安定性値のうち少なくとも一つを調節するように、前記安定性判断信号を生成することができる。
【００２３】
また、前記安定性判断部は、前記比較結果により、前記ΣΔ変調部のノイズ伝達関数（ＮＴＦ：noise  transfer  function）の係数及び前記ΣΔ変調部の次数のうち少なくとも一つを調節するように、前記安定性判断信号を生成することができる。
【００２４】
また、前記安定性判断部は、前記入力オーディオ信号のレベルが、前記所定臨界値と同じであるか、あるいはそれ以上になれば、前記安定性判断信号の信号レベルを第１レベルに生成し、前記入力オーディオ信号のレベルが、前記所定臨界値未満になれば、前記安定性判断信号の信号レベルを第２レベルに生成することができる。
【００２５】
また、前記ΣΔ変調部は、前記第１レベルを有する前記安定性判断信号を伝送され、前記ΣΔ変調時に発生する発振が減少するように、ノイズ伝達関数の係数及びΣΔ変調次数のうち少なくとも一つを調節することができる。
【００２６】
また、前記ΣΔ変調部は、前記第２レベルを有する前記安定性判断信号を伝送され、前記ΣΔ変調部の信号対ノイズ比値が高くなるように、ノイズ伝達関数の係数及びΣΔ変調次数のうち少なくとも一つを調節することができる。
【００２７】
本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法は、入力オーディオ信号の周波数帯域を、少なくとも１つのサブ周波数帯域に分割し、前記サブ周波数帯域別に、前記入力オーディオ信号のレベルを所定臨界値と比較し、前記比較結果により、安定性判断信号を生成する段階、及び前記安定性判断信号により、前記入力オーディオ信号をΣΔ変調し、第１変調信号を出力する段階を含む。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、入力オーディオ信号の信号安定性を精密に検出し、ΣΔ変調時、動作安定性を確保することができるオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置の提供を可能とする。
【００２９】
本発明によれば、また、高安定性を有しながら、向上した信号対ノイズ比を有するオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置の提供を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置を示す一図面である。
【図２】本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置を示す一図面である。
【図３Ａ】ΣΔ変調時に発生する発振について説明するためのグラフである。
【図３Ｂ】ΣΔ変調時に発生する発振について説明するためのグラフである。
【図４】本発明の実施形態によるオーディオ信号処理装置で利用される周波数帯域別に所定臨界値について説明するためのグラフである。
【図５】図１の安定性判断部を詳細に示す一図面である。
【図６】図１の安定性判断部を詳細に示す他の図面である。
【図７】本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置を示す他の図面である。
【図８Ａ】図７のパワースイッチング増幅部を詳細に示す図面である。
【図８Ｂ】図７のパワースイッチング増幅部を詳細に示す図面である。
【図９】本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置を示す図面である。
【図１０】図２のΣΔ変調部を詳細に示す他の図面である。
【図１１】本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置の動作について説明するためのグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
ΣΔ（sigma-delta）変調器は、入力オーディオ信号に含まれたノイズ成分を、ノイズ伝達関数（ＮＴＦ：noise  transfer  function）の特性によって、周波数帯域の外周領域（out  band）側にシェーピング（shaping）する。
【００３２】
ノイズ伝達関数（ＮＴＦ）のノイズシェーピング（noise  shaping）特性は、ΣΔ変調器の次数に影響を受ける。具体的には、ΣΔ変調器の次数が高くなるほど、ノイズがシェーピングされる周波数帯域は、さらに外周に向かう。それにより、高次のΣΔ変調器であればあるほど、高い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を有する。
【００３３】
また、ΣΔ変調器のフィードバック（feedback）特性により、入力された信号のレベルが特定臨界値以上になれば、ΣΔ変調（ＳＤＭ：sigma-delta  modulation）時、発振（oscillation）が生じる。発振が発生すれば、ΣΔ変調器が正常動作することができないので、システムの安定性（stability）が低下する。
【００３４】
前述の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の向上と、システムの安定性は、反比例関係にある。すなわち、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の向上のために、ΣΔ変調器を高次に設計すれば、システムの安定性が低下して発振が生じる確率が高くなる。また、システムの安定性を高めるために、ΣΔ変調器を低次に設計すれば、信号対ノイズ比が低下する。
【００３５】
以下では、添付された図面を参照し、信号対ノイズ比を向上させながら、ΣΔ変調時、動作安定性を確保することができる本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法及びそれによるオーディオ信号処理装置について詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置を示す一図面である。図１を参照すれば、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置１００は、安定性判断部１１０及びΣΔ変調部１３０を含む。
【００３７】
安定性判断部１１０は、入力オーディオ信号Ｓｉｎの周波数帯域を、少なくとも１つのサブ周波数帯域に分割する。そして、サブ周波数帯域別に、入力オーディオ信号Ｓｉｎのレベルを、所定臨界値と比較する。そして、前記比較結果により、安定性判断信号Ｓｍを生成する。
【００３８】
ここで、所定臨界値は、所定サブ周波数帯域での入力オーディオ信号Ｓｉｎが、所定値と同じであるか、あるいはそれ以上になれば、ΣΔ変調動作時に発振が生じるとするとき、前記発振が生じる入力オーディオ信号レベルの下限値といえる。従って、所定周波数帯域で、入力オーディオ信号Ｓｉｎのレベルが所定臨界値未満になれば、入力オーディオ信号が安定した信号であると判断することができる。また、所定周波数帯域で、入力オーディオ信号Ｓｉｎのレベルが所定臨界値と同じであるか、あるいはそれ以上になれば、入力オーディオ信号が不安定な信号であると判断することができる。
【００３９】
例えば、安定性判断部１１０が入力オーディオ信号Ｓｉｎの周波数帯域をＮ個に分割する場合、サブ周波数帯域は、Ｎ個になる。サブ周波数帯域Ｎ個それぞれのＮ個の所定臨界値に対応する。すなわち、第１サブ周波数帯域では、第１所定臨界値と第１サブ周波数帯域での入力オーディオ信号Ｓｉｎを比較する。そして、第２サブ周波数帯域では、第２所定臨界値と、第２サブ周波数帯域での入力オーディオ信号Ｓｉｎと、を比較する。
【００４０】
ここで、所定臨界値は、ΣΔ変調部１３０のノイズ伝達関数（ＮＴＦ）の係数によって、異なって設定される。具体的には、ΣΔ変調部１３０の設計仕様によって、ノイズ伝達関数のポール（pole）値及びゼロ値を含むノイズ伝達関数の特性が異なる。ここで、ノイズ伝達関数のポール値及びゼロ値のように、ノイズ伝達関数の特性を決定する値をノイズ伝達関数の係数であるといえる。また、ノイズ伝達関数のポール値及びゼロ値を調節すれば、ΣΔ変調部１３０の発振程度を調節することができる。従って、所定臨界値は、ΣΔ変調部１３０の設計仕様を考慮して、実験的に最適化されて設計される。
【００４１】
また、安定性判断部１１０は、周波数帯域別に、入力オーディオ信号Ｓｉｎのレベルが所定臨界値と同じであるか、あるいはそれ以上になれば、当該周波数帯域での入力オーディオ信号Ｓｉｎが不安定であると判断することができる。
【００４２】
具体的には、安定性判断部１１０は、入力オーディオ信号Ｓｉｎのレベルが所定臨界値と同じであるか、あるいはそれ以上になれば、安定性判断信号Ｓｍの信号レベルを第１レベルに生成し、入力オーディオ信号Ｓｉｎのレベルが所定臨界値未満になれば、安定性判断信号Ｓｍの信号レベルを第２レベルに生成することができる。
【００４３】
ΣΔ変調部１３０は、安定性判断部１１０から伝送される安定性判断信号により、入力オーディオ信号ＳｉｎをΣΔ変調（ＳＤＭ）し、第１変調信号Ｓｏｕｔ１を出力する。それにより、入力オーディオ信号Ｓｉｎに対応してパルス変調（pulse  modulation）された第１変調信号Ｓｏｕｔ１が生成される。
【００４４】
ここで、ΣΔ変調部１３０は、所定次数を有することができる。ここで、次数は、ΣΔ変調部１３０内部に具備される積分器（integrator）の個数によって異なる。また、ΣΔ変調部１３０は、安定性判断部１１０から伝送される第１変調信号Ｓｏｕｔ１によって、可変する次数を有することができる。
【００４５】
本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理装置１００は、入力オーディオ信号の周波数帯域を、少なくとも一つに分割し、分割されたサブ周波数帯域別に、入力オーディオ信号の安定性を個別的に判断することにより、入力オーディオ信号の安定性を精密に判断することができる。それにより、ΣΔ変調部１３０の安定性は維持しながら、各周波数帯域別に、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を最大限向上させることができる。
【００４６】
図２は、本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置を示す一図面である。図２を参照すれば、本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置２００は、図１のオーディオ信号処理装置に比べ、遅延部２２０及びフィードバックループ２４０のうち少なくとも一つをさらに含んでもよい。図２に図示されたオーディオ信号処理装置２００の安定性判断部２１０及びΣΔ変調部２３０は、それぞれ図１に図示されたオーディオ信号処理装置１００の安定性判断部１１０及びΣΔ変調部１３０と同一に対応する。従って、図１のオーディオ信号処理装置１００と重複する説明は省略する。
【００４７】
遅延部２２０は、入力オーディオ信号Ｓｉｎを伝送され、安定性判断部２１０が、前述の入力オーディオ信号Ｓｉｎの安定性いかんの判断に所要する時間を補償することができる。それにより、時間補償された入力オーディオ信号Ｓｉｎを、ΣΔ変調部２３０に出力する。
【００４８】
具体的には、安定性判断部２１０が、入力オーディオ信号Ｓｉｎを入力された時点から、安定性判断信号Ｓｍを生成した時点まで、ｔ１時間が必要となったら、遅延部２２０は、入力オーディオ信号Ｓｉｎをｔ１時間ほど遅延させ、遅延された入力オーディオ信号Ｓｉｎ１をΣΔ変調部２３０に伝送することができる。
【００４９】
安定性判断部２１０は、感知部２１１及び調節部２１２を含んでもよい。感知部２１１は、入力オーディオ信号Ｓｉｎの周波数帯域を、少なくとも１つのサブ周波数帯域に分割し、分割されたサブ周波数帯域別に、入力オーディオ信号Ｓｉｎのレベルを、対応する所定臨界値と比較する。すなわち、感知部２１１は、入力オーディオ信号Ｓｉｎの周波数帯域をＮ個に分割する場合、Ｎ回の比較動作を遂行することができる。
【００５０】
調節部２１２は、感知部２１１の比較結果により、入力オーディオ信号Ｓｉｎの安定性いかんを判断し、前記判断に対応する安定性判断信号Ｓｍを生成する。
【００５１】
また、ΣΔ変調部２３０は、ループフィルタ２３１及び量子化部２３２をさらに含んでもよい。
【００５２】
ループフィルタ２３１は、少なくとも１つの積分器（integrator）（図示せず）を含み、入力オーディオ信号Ｓｉｎを積分して出力する。また、ループフィルタ２３１は、所定ノイズ伝達関数（ＮＴＦ）によって、入力オーディオ信号Ｓｉｎに含まれるノイズを、外郭の周波数帯域にシェーピング（shaping）する。
【００５３】
量子化部２３２は、ループフィルタ２３１から出力される信号を入力され、入力された信号を量子化し、パルス信号形態を有する第１変調信号Ｓｏｕｔ１を生成する。
【００５４】
また、ΣΔ変調部２３０は、フィードバックループ２４０及び合算部２５０をさらに含んでもよい。
【００５５】
フィードバックループ２４０は、第１変調信号Ｓｏｕｔ１をフィードバックし、第１フィードバック信号Ｓｏｕｔ２として出力する。
【００５６】
合算部２５０は、入力オーディオ信号Ｓｉｎから第１フィードバック信号Ｓｏｕｔ２を減算して調整された入力オーディオ信号Ｓｉｎ２を、ループフィルタ２３１に出力する。また、オーディオ信号処理装置２００が遅延部２２０を含む場合、合算部２５０は、遅延された入力オーディオ信号Ｓｉｎ１から第１フィードバック信号Ｓｏｕｔ２を減算し、ループフィルタ２３１に出力することができる。
【００５７】
ΣΔ変調部２３０は、フィードバックループ２４０及び合算部２５０を含む場合、ΣΔ変調部２３０の出力信号の利得（gain）及び位相（phase）を考慮し、ΣΔ変調部２３０の入力オーディオ信号（ＳｉｎまたはＳｉｎ１）の利得及び位相のうち、少なくとも一つを調節することができる。それにより、ΣΔ変調部２３０は、オーディオ信号処理装置２００の目標利得または定格最大出力に合わせ、正確な利得制御（gain  control）を行うことができる。
【００５８】
図３Ａ及び図３Ｂは、ΣΔ変調時に生じる発振について説明するためのグラフである。
【００５９】
図３Ａは、低周波数帯域で生じる発振について説明するための図面であり、図３Ｂは、高周波数帯域で生じる発振について説明するための図面である。
【００６０】
図３Ａにおいて、ｘ軸は、時間を示し、ｙ軸は、発振の振幅を示す。図３Ａを参照すれば、低周波数帯域で所定レベルを有する入力オーディオ信号をΣΔ変調する場合、経時的に生じる発振の強度は、早く増加する。
【００６１】
図３Ｂにおいて、ｘ軸は、時間を示し、ｙ軸は、発振の振幅を示す。図３Ｂを参照すれば、高周波数帯域で所定レベルを有する入力オーディオ信号をΣΔ変調する場合、発振は、急激な増加なしに、一定振幅を有しながら続く。
【００６２】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、同一の信号レベルを有する入力オーディオ信号において、周波数帯域によって発振の強度が異なるということが分かる。具体的には、図３Ａを参照すれば、低周波数領域では、ｔ１時点以上では、発振の振幅が−１＊１０００００ないし１＊１０００００値の範囲を超えて急激に大きくなるということが分かる。これに比べ、高周波数領域では、全体的に発振の振幅が−１＊１０００００ないし１＊１０００００値以内の値になる。
【００６３】
従って、同一の信号レベルを有する入力オーディオ信号であるとしても、周波数帯域別に発振の強度が異なるということが分かり、低周波数領域で発振の振幅がさらに大きくなるということが分かる。
【００６４】
図４は、本発明の実施形態によるオーディオ信号処理装置で利用される、周波数帯域別の所定臨界値について説明するための図面である。
【００６５】
従って、本発明の一実施形態または他の実施形態によるオーディオ信号処理装置１００，２００は、入力オーディオ信号Ｓｉｎの安定性を判断するにおいて、サブ周波数帯域によって、所定臨界値を異なって設定することができる。
【００６６】
具体的には、所定臨界値は、前記サブ周波数帯域の周波数値に比例する値に設定される。例えば、第１サブ周波数帯域ないし第Ｎサブ周波数帯域にそれぞれ対応する第１所定臨界値ないし第Ｎ所定臨界値は、いずれも互いに異なる値を有する。また、サブ周波数帯域の周波数値が増大するほど、対応する所定臨界値が増大するので、第１所定臨界値が最小の値を有し、第Ｎ所定臨界値が最大の値を有することができる。
【００６７】
図４を参照すれば、ｘ軸は、入力オーディオ信号４２０の周波数帯域を示し、ｙ軸は、所定臨界値４１０の大きさを示す。図４では、入力オーディオ信号の周波数帯域を３個に分け、第１周波数帯域ないし第３サブ周波数帯域に分割した場合を例として挙げて説明した。また、サブ周波数帯域それぞれは、同一間隔を有することもあり、互いに異なる間隔を有することもある。
【００６８】
例えば、０ないしｆ１の周波数値を有する第１サブ周波数区間では、第１所定臨界値Ｔｈ１を設定し、ｆ１ないしｆ２の周波数値を有する第２サブ周波数区間では、第２所定臨界値Ｔｈ２を設定する。そして、ｆ２ないしｆ３の周波数値を有する第３サブ周波数区間では、第３所定臨界値Ｔｈ３を設定する。
【００６９】
従って、第１周波数区間では、入力オーディオ信号４２０の信号レベルが、第１所定臨界値Ｔｈ１と同じであるか、あるいはそれ以上になれば、第１周波数区間での入力オーディオ信号４２０は、不安定であると判断することができる。また、第３周波数区間では、入力オーディオ信号４２０の信号レベルが第３所定臨界値Ｔｈ３と同じであるか、あるいはそれ以上になれば、第３周波数区間での入力オーディオ信号４２０は、不安定であると判断することができる。
【００７０】
図５は、図１の安定性判断部を詳細に示す一図面である。図５の安定性判断部５１０は、図１の安定性判断部１１０または図２の安定性判断部２１０と同一に対応する。また、感知部５１１及び調節部５１２は、図２で説明した感知部２１１及び調節部２１２と同一に対応する。従って、図１及び図２と重複する説明は省略する。
【００７１】
図５を参照すれば、感知部５１１は、信号レベル感知部５３０及びカウンタ部５４０を含んでもよい。
【００７２】
信号レベル感知部５３０は、入力オーディオ信号Ｓｉｎの周波数帯域を、多数個のサブ周波数帯域に分割し、所定周期ごとに、サブ周波数帯域別に分割された入力オーディオ信号それぞれを、所定周波数帯域に対応する所定臨界値と比較する。図５では、入力オーディオ信号Ｓｉｎの周波数帯域を、Ｎ個である第１サブ周波数帯域ないし第Ｎサブ周波数帯域  に分割した場合を例として挙げて図示した。
【００７３】
具体的には、信号レベル感知部５３０は、サブ周波数帯域別に比較動作を遂行する、第１レベル感知部５３１，第２レベル感知部５３２，第３レベル感知部５３３，第Ｎレベル感知部５３４を含んでもよい。例えば、第１レベル感知部５３１は、第１サブ周波数帯域書の入力オーディオ信号Ｓｉｎを入力され、入力オーディオ信号Ｓｉｎが、第１所定臨界値と同じであるか、あるいはそれ以上になるか否かを比較判断する。そして、前記比較判断は、所定周期Ｔ１間隔ごとに遂行される。
【００７４】
カウンタ部５４０は、信号レベル感知部５３０の所定周期Ｔ１ごとの比較判断結果を累計する。
【００７５】
具体的には、カウンタ部５４０は、サブ周波数帯域別に累計動作を遂行する、第１区間カウンタ５４１，第２区間カウンタ５４２，第３区間カウンタ５４３，第Ｎ区間カウンタ５４４を含んでもよい。例えば、第１区間カウンタ５４１は、第１レベル感知部５３１の比較判断結果を所定周期Ｔ１ごとに入力され、入力オーディオ信号Ｓｉｎが、第１所定臨界値と同じであるか、あるいはそれ以上になる回数をカウントすることができる。例えば、カウンタ部５４０のカウンティング周期が２０＊Ｔ１であり、第１サブ周波数帯域での入力オーディオ信号Ｓｉｎが、第１所定臨界値と同じであるか、あるいはそれ以上になる回数が１０回検出された場合、第１区間カウンタ５４１は、カウンティングされた回数、すなわち、１０回を調節部５１２に伝送する。
【００７６】
調節部５１２は、カウンタ部５４０から出力されるカウンティング回数により、入力オーディオ信号Ｓｉｎの安定性を判断する。例えば、所定サブ周波数帯域での入力オーディオ信号Ｓｉｎが、対応する所定臨界値と同じであるか、あるいはそれ以上になる回数が、全体カウンティング周期の所定比率、例えば、２０％を超える場合、入力オーディオ信号Ｓｉｎが、所定サブ周波数帯域で不安定な状態であると判断することができる。ここで、安定性いかんを判断する基準カウンティング回数は、オーディオ信号処理装置１００，２００の動作信頼度などの製品仕様によって、異なって設定される。
【００７７】
調節部５１２は、入力オーディオ信号Ｓｉｎが不安定であると判断すれば、第１信号レベルを有する安定性判断信号Ｓｍを生成し、入力オーディオ信号Ｓｉｎが安定していると判断すれば、第２信号レベルを有する安定性判断信号Ｓｍを生成することができる。
【００７８】
具体的には、調節部５１２は、サブ周波数帯域別に、入力オーディオ信号Ｓｉｎの安定性を判断し、いずれか１つのサブ周波数帯域でも、入力オーディオ信号Ｓｉｎが不安定であると判断すれば、安定性判断信号Ｓｍを、第１信号レベルに出力する。
【００７９】
また、調節部５１２は、サブ周波数帯域別に、入力オーディオ信号Ｓｉｎの安定性を判断し、全体サブ周波数帯域で、入力オーディオ信号Ｓｉｎが不安定であると判断されて初めて、安定性判断信号Ｓｍを、第１信号レベルに出力する。
【００８０】
また、調節部５１２は、サブ周波数帯域別に、入力オーディオ信号Ｓｉｎの安定性を判断し、低周波数に該当する少なくとも１つのサブ周波数帯域で、入力オーディオ信号Ｓｉｎが不安定であると判断されれば、安定性判断信号Ｓｍを、第１信号レベルに出力する。
【００８１】
図６は、図１の安定性判断部を詳細に示す他の図面である。図６の安定性判断部６１０は、図１の安定性判断部１１０または図２の安定性判断部２１０と同一に対応する。また、感知部６１１及び調節部６１２は、図２で説明した感知部２１１及び調節部２１２と同一に対応する。従って、図１及び図２と重複する説明は省略する。
【００８２】
図６を参照すれば、感知部６１１は、周波数変換部６３０及びレベル感知部６４０を含んでもよい。
【００８３】
周波数変換部６３０は、入力オーディオ信号Ｓｉｎを、周波数帯域の信号に変換する。具体的には、周波数変換部６３０は、入力オーディオ信号Ｓｉｎを、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：fast  Fourier  transform）する。具体的には、周波数変換部６３０は、指定されたサンプルの個数をフレーム化し、入力オーディオ信号Ｓｉｎに対して、フレーム別に高速フーリエ変換を行う。そして、高速フーリエ変換によって生成された周波数スペクトル情報を、レベル感知部６４０に伝送することができる。前記周波数スペクトル情報は、周波数別に、入力オーディオ信号のレベルに係わる情報を有しているので、入力オーディオ信号を、周波数帯域の信号に変換する場合、周波数別に、入力オーディオ信号のレベルを直接認識することができる。
【００８４】
レベル感知部６４０は、周波数変換部６３０から出力される周波数変換された入力オーディオ信号を利用して、サブ周波数帯域別に、入力オーディオ信号Ｓｉｎのレベルを、対応する所定臨界値と比較して判断する。
【００８５】
調節部６１２は、レベル感知部６４０から、サブ周波数帯域別に、前記比較判断結果を伝送され、入力オーディオ信号Ｓｉｎの安定性を判断し、第１レベルまたは第２レベルを有する安定性判断信号Ｓｍを生成する。ここで、調節部６１２の詳細動作は、図５の調節部５１２と同一であるので、詳細説明は省略する。
【００８６】
図７は、本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置を示す他の図面である。図７を参照すれば、本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置７００は、図２のオーディオ信号処理装置２００に比べ、フィードバックループ７４０、駆動信号生成部７６０、パワースイッチング増幅部（power  switching  amplifier）７７０、ローパスフィルタ７８０及びスピーカ部７９０のうち少なくとも一つをさらに含んでもよい。また、オーディオ信号処理装置７００において、安定性判断部７１０及びΣΔ変調部７３０は、それぞれ図１及び図２のオーディオ信号処理装置１００，２００の安定性判断部１１０，２１０及びΣΔ変調部１３０，２３０と同一に対応する。また、遅延部７２０は、図２の遅延部２２０と同一に対応する。従って、図７のオーディオ信号処理装置７００において、図１及び図２と重複する説明は省略する。
【００８７】
駆動信号生成部７６０は、第１変調信号Ｓｏｕｔ１を入力され、入力オーディオ信号Ｓｉｎと第１変調信号Ｓｏｕｔ１とによってスイッチング増幅（switching  amplifying）動作を制御するための少なくとも１つの駆動信号ＣＯＮを生成する。ここで、スイッチング増幅動作は、パワースイッチング増幅部７７０内に具備される少なくとも１つのスイッチング素子（図示せず）を利用して遂行される。駆動信号ＣＯＮは、スイッチング素子（図示せず）のターンオンまたはターンオフを制御するためのスイッチング制御信号になる。生成された駆動信号ＣＯＮは、パワースイッチング増幅部７７０に伝送される。
【００８８】
パワースイッチング増幅部７７０は、駆動信号ＣＯＮに応答してターンオンまたはターンオフされ、前述のスイッチング増幅動作を遂行する少なくとも１つのスイッチング素子（図示せず）を含む。そして、スイッチング素子（図示せず）を利用して、入力オーディオ信号Ｓｉｎに対応する増幅オーディオ信号Ｓｏｕｔを出力する。
【００８９】
ここで、増幅オーディオ信号Ｓｏｕｔは、第１変調信号Ｓｏｕｔ１の振幅を増幅した信号にもなる。例えば、パワースイッチング増幅部７７０は、オーディオ信号処理装置７００に入力された入力オーディオ信号Ｓｉｎが、定格最大出力に合わせて出力されるように、第１変調信号Ｓｏｕｔ１を増幅させることができる。
【００９０】
また、パワースイッチング増幅部７７０の内部に含まれるスイッチング素子（図示せず）は、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタ、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）トランジスタ及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）トランジスタのうち少なくとも一つを含んでもよい。
【００９１】
窒化ガリウムトランジスタ及びヒ化ガリウムトランジスタは、伝達遅延（propagation  delay）が短く、高電圧で高速動作可能である。ここで、伝達遅延は、トランジスタのゲートに、当該トランジスタをターンオンさせる駆動信号ＣＯＮが入力された後、トランジスタの出力端であるソース端またはドレイン端に、飽和された電圧信号が出力されるまでにかかる時間を意味する。
【００９２】
パワースイッチング増幅部７７０でスイッチング増幅動作を遂行するスイッチング素子として、窒化ガリウムトランジスタまたはヒ化ガリウムトランジスタを利用する場合、高速でスイッチング動作を遂行することができる。それにより、スイッチングノイズを最小化することができ、オーディオ信号出力装置１００の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を低減させることができる。また、早く高電圧に増幅された信号を出力することができ、オーディオ信号処理装置７００の最大出力を増大させることができる。
【００９３】
また、スイッチング素子として利用される窒化ガリウムトランジスタは、ヘテロ接合電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ：hetero  junction  field  effect  transistor）でもある。
【００９４】
パワースイッチング増幅部７７０の詳細構成は、以下の図８を参照して説明する。
【００９５】
ローパスフィルタ７８０は、パワースイッチング増幅部７７０から出力される増幅オーディオ信号Ｓｏｕｔをアナログオーディオ信号に復調して出力する。すなわち、パワースイッチング増幅部７７０から出力される信号は、パルス形態を有するデジタル信号であるので、これをアナログ信号に変換して出力するのである。
【００９６】
スピーカ部７９０は、ローパスフィルタ７８０の出力信号を、ユーザが聴覚的に認識することができる物理的な振動信号に変換して出力する。
【００９７】
フィードバックループ７４０は、増幅オーディオ信号Ｓｏｕｔの利得及び位相を、オーディオ信号処理装置７００の定格出力、または目標利得及び目標位相に合わせて最適化させるように、増幅オーディオ信号Ｓｏｕｔをフィードバックし、ΣΔ変調部７３０の入力端に伝送する。
【００９８】
オーディオ信号処理装置７００がフィードバックループ７４０を含む場合、合算部７５０は、入力オーディオ信号Ｓｉｎから第２フィードバック信号Ｓｏｕｔ３を減算し、調整された入力オーディオ信号Ｓｉｎ２をループフィルタ７３１に出力する。また、オーディオ信号処理装置７００が遅延部７２０を含む場合、合算部７５０は、遅延された入力オーディオ信号Ｓｉｎ１から第２フィードバック信号Ｓｏｕｔ３を減算し、ループフィルタ７３１に出力する。
【００９９】
具体的には、フィードバックループ７４０は、増幅オーディオ信号Ｓｏｕｔを所定比率ほど減衰（attenuation）させ、所定時間ほどの遅延時、第２フィードバック信号Ｓｏｕｔ２を出力することができる。
【０１００】
図８Ａ及び図８Ｂは、図７のパワースイッチング増幅部を詳細に示す図面である。図８Ａは、図７のパワースイッチング増幅部７７０の一例を示し、図８Ｂは、図７のパワースイッチング増幅部７７０の他の例を示す。図８Ａ及び図８Ｂにおいて、駆動信号生成部８６０，８９０は、図７の駆動信号生成部７６０と同一に対応するので、詳細説明は省略する。
【０１０１】
図８Ａを参照すれば、パワースイッチング増幅部８７０は、前述のようなスイッチング素子８７１を含んでもよい。スイッチング素子８７１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタ、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）トランジスタ及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）トランジスタのうちいずれか一つで構成される。
【０１０２】
スイッチング素子８７１は、一端及び他の一端に、高電源電圧＋ＶＤＤ及び低電源電圧−ＶＤＤを供給され、ゲート端子に駆動信号ＣＯＮを入力される。そして、駆動信号ＣＯＮに応答し、高電源電圧＋ＶＤＤレベル及び低電源電圧−ＶＤＤレベルを有する電圧信号である増幅オーディオ信号Ｓｏｕｔを出力する。
【０１０３】
図８Ｂを参照すれば、駆動信号生成部８９０は、２つの駆動信号である第１駆動信号ＣＯＮ１及び第２駆動信号ＣＯＮ２を生成することができる。ここで、第２駆動信号ＣＯＮ２は、反転された第１駆動信号ＣＯＮ１になる。
【０１０４】
また、パワースイッチング増幅部８９５は、直列連結された２個の第１スイッチング素子８９６第２スイッチング素子８９７を含んでもよい。第１スイッチング素子８９６がターンオンされれば、高電源電圧＋ＶＤＤがドライビングされ、第２スイッチング素子８９７がターンオンされれば、低電源電圧−ＶＤＤがドライビングされる。
【０１０５】
図９は、本発明の他の実施形態によるオーディオ信号処理装置を示す図面である。図９を参照すれば、オーディオ信号処理装置９００は、図２のオーディオ信号処理装置９００に対応する。具体的には、安定性判断部９１０及びΣΔ変調部９３０は、それぞれ図２の安定性判断部２１０及びΣΔ変調部２３０に対応する。従って、図２と重複する説明は省略する。また、図９では、オーディオ信号処理装置９００が、図２の遅延部２２０に対応する構成を含まず、ΣΔ変調部９３０の合算部９５０が、入力オーディオ信号Ｓｉｎを直接入力される場合を例として挙げて図示した。
【０１０６】
安定性判断部９１０は、前述のサブ周波数帯域別に、入力オーディオ信号のレベルと、所定限界値との比較結果により、ΣΔ変調部９３０の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）値及び安定性値のうち少なくとも一つを調節するように、安定性判断信号Ｓｍを生成することができる。ここで、安定性値は、ΣΔ変調部９３０の発振程度を示す値である。例えば、周波数帯域別に、発振の比率などを安定性値と判断することができる。
【０１０７】
例えば、安定性判断部９１０は、前述の比較結果、入力オーディオ信号が不安定であると判断し、安定性判断信号Ｓｍを第１レベルに出力し、ΣΔ変調部９３０の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を維持または低減させ、ΣΔ変調の安定性値が増大するように、ΣΔ変調部９３０を制御することができる。すなわち、ΣΔ変調時に生じる発振が低減するように、ΣΔ変調部９３０を制御することができる。
【０１０８】
他の例で、安定性判断部９１０は、前述の比較結果、入力オーディオ信号が安定していると判断し、安定性判断信号Ｓｍを第２レベルに出力し、ΣΔ変調部９３０の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を増大させ、ΣΔ変調の安定性値が維持または低減されるように、ΣΔ変調部９３０を制御することができる。
【０１０９】
または、安定性判断部９１０は、前述のサブ周波数帯域別に、入力オーディオ信号のレベルと所定限界値との比較結果により、ΣΔ変調部９３０のノイズ伝達関数（ＮＴＦ：noise  transfer  function）の係数及びΣΔ変調部９３０の次数のうち少なくとも一つを調節するように、安定性判断信号Ｓｍを生成することができる。
【０１１０】
ループフィルタ９３１は、安定性判断信号Ｓｍの制御により、高ＳＮＲ動作モード９３１及び高安定性動作モード９３１で動作する。すなわち、安定性判断信号Ｓｍは、Ｓｉｎ２信号が高ＳＮＲ動作モードループフィルタ９３２または高安定性動作モードループフィルタ９３３のうちいずれか一つに入力されるように制御するところに利用される。
【０１１１】
具体的には、安定性判断部９１０から、第２レベルの安定性判断信号Ｓｍが伝送されれば、調整された入力オーディオ信号Ｓｉｎ２は、Ｎ１ノードに伝送されるようにスイッチングされる。それにより、ループフィルタ９３１は、高い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を有するループフィルタ９３２として動作することができる。また、安定性判断部９１０から、第１レベルの安定性判断信号Ｓｍが伝送されれば、調整された入力オーディオ信号Ｓｉｎ２は、Ｎ２ノードに伝送されるようにスイッチングされる。それにより、ループフィルタ９３１は、高安定性を有するループフィルタ９３３として動作することができる。
【０１１２】
また、ΣΔ変調部９３０は、第１レベルを有する安定性判断信号Ｓｍを伝送され、ΣΔ変調部９３０の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）値が低くなるように、ノイズ伝達関数（ＮＴＦ）の係数及びΣΔ変調次数のうち少なくとも一つを調節することができる。または、ΣΔ変調部９３０の発振が低減するように、ノイズ伝達関数（ＮＴＦ）の係数及びΣΔ変調次数のうち少なくとも一つを調節することができる。
【０１１３】
また、ΣΔ変調部９３０は、第２レベルを有する安定性判断信号Ｓｍを伝送され、ΣΔ変調部９３０の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）値が高くなるように、ノイズ伝達関数（ＮＴＦ）の係数及びΣΔ変調次数のうち少なくとも一つを調節することができる。
【０１１４】
例えば、安定性判断部９１０は、前述の比較結果、入力オーディオ信号が不安定であると判断し、安定性判断信号Ｓｍを第１レベルに出力する。ΣΔ変調部９３０は、第１レベルを有する安定性判断信号Ｓｍに応答し、ΣΔ変調部９３０の次数を減源させるか、あるいはΣΔ変調動作時に生じる発振が減源するように、ΣΔ変調部９３０のノイズ伝達関数（ＮＴＦ）係数を調節することができる。
【０１１５】
他の例で、安定性判断部９１０は、前述の比較結果、入力オーディオ信号が安定していると判断し、安定性判断信号Ｓｍを第２レベルに出力する。ΣΔ変調部９３０は、第２レベルを有する安定性判断信号Ｓｍに応答し、ΣΔ変調部９３０の次数を増大させるか、あるいは信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が高くなるように、ΣΔ変調部９３０のノイズ伝達関数（ＮＴＦ）係数を調節することができる。
【０１１６】
量子化部９３２、フィードバックループ９４０及び合算部９５０は、それぞれ図２の量子化部２３２、フィードバックループ２４０及び合算部２５０と同一に対応するので、詳細説明は省略する。
【０１１７】
図１０は、図２のΣΔ変調部を詳細に示す他の図面である。
【０１１８】
ΣΔ変調部１０００、ループフィルタ１０３１、量子化部１０３２、フィードバックループ１０４０及び合算部１０５０は、それぞれ図２のΣΔ変調部２３０、ループフィルタ２３１、量子化部２３２、フィードバックループ２４０及び合算部２５０と同一に対応するので、図２と重複する説明は省略する。
【０１１９】
また、ループフィルタ１０３１は、図９のループフィルタ９３１と同一であり、高信号対ノイズ比（ＳＮＲ）動作モード９３１及び高安定性動作モード９３１として動作することができる。従って、図９と重複する説明は省略する。
【０１２０】
図１０を参照すれば、ループフィルタ１０３１は、入力オーディオ信号Ｓｉｎを積分する少なくとも１つの積分器である第１積分器１０５５及び第２積分器１０６０、多数個の係数ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｇ１，ｃ１，ｃ２，−ａ１，−ａ２並びにｂ’１，ｂ’２，ｂ’３，ｇ’１，ｃ’１，ｃ’２，−ａ’１，−ａ’２及び信号を合算する多数個の合算部１０５０，１０５６，１０５７を含んでもよい。ここで、前記係数は、ΣΔ変調に必要なノイズ伝達関数（ＮＴＦ）の係数でもある。図１０では、２個の積分器を含む２次ΣΔ変調器１０００を例として挙げて図示した。しかし、当業者であるならば、１つの積分器が提供されるだけではなく、２個以上の積分器が提供されもするということを理解することができるであろう。
【０１２１】
図１０を参照すれば、係数ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｇ１，ｃ１，ｃ２，−ａ１，−ａ２は、それぞれΣΔ変調部１０００をして高安定性を有させるノイズ伝達関数（ＮＴＦ）の係数である。すなわち、係数ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｇ１，ｃ１，ｃ２，−ａ１，−ａ２は、ΣΔ変調部１０００が低い発振率を有するように設計される。
【０１２２】
また、係数ｂ’１，ｂ’２，ｂ’３，ｇ’１，ｃ’１，ｃ’２，−ａ’１，−ａ’２は、それぞれΣΔ変調部１０００をして高い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を有させるノイズ伝達関数（ＮＴＦ）の係数である。
【０１２３】
ループフィルタ１０３１は、安定性判断信号Ｓｍに応答し、ΣΔ変調部１０００をして高安定性を有させる係数、及びΣΔ変調部１０００をして高い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を有させる係数のうちいずれか一つを選択させる多数個のスィッチ１０９１，１０９２，１０９３，１０９４，１０９５，１０９６，１０９７，１０９８を含んでもよい。
【０１２４】
例えば、安定性判断部１０１０から、第１レベルの安定性判断信号Ｓｍが伝送されれば、多数個のスィッチ１０９１，１０９２，１０９３，１０９４，１０９５，１０９６，１０９７，１０９８は、ΣΔ変調部１０００をして高安定性を有させる係数ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｇ１，ｃ１，ｃ２，−ａ１，−ａ２が、ループフィルタ１０３１内に適用されるように、スイッチングされる。
【０１２５】
また、安定性判断部１０１０から、第２レベルの安定性判断信号Ｓｍが伝送されれば、多数個のスィッチ１０９１，１０９２，１０９３，１０９４，１０９５，１０９６，１０９７，１０９８は、ΣΔ変調部１０００をして高い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を有させる係数ｂ’１，ｂ’２，ｂ’３，ｇ’１，ｃ’１，ｃ’２，−ａ’１，−ａ’２が、ループフィルタ１０３１内に適用されるように、スイッチングされる。
【０１２６】
図１０では、フィードバックループ１０４０が、デジタル・ツー・アナログ・コンバータ（ＤＡＣ）１０７０を含む場合を例として挙げて図示した。量子化部１０３２から出力される第１変調信号Ｓｏｕｔ１は、パルス信号であるので、デジタル信号の形態を有する。そして、入力オーディオ信号Ｓｉｎは、アナログ信号の形態を有することができる。従って、第１変調信号Ｓｏｕｔ１の形態を、アナログ信号形態に変換し、合算部１０５０に出力することにより、合算部１０５０をして、容易い信号を合算または減算させる。
【０１２７】
図１０のΣΔ変調部１０００は、安定性判断部１０１０の制御により、ΣΔ変調時、利用される係数の値を調節することにより、高信号対ノイズ比動作モードまたは高安定性動作モードで動作することができる。
【０１２８】
図１１は、本発明の実施形態によるオーディオ信号処理装置の動作について説明するためのグラフである。図１１を参照すれば、ｘ軸は、入力オーディオ信号Ｓｉｎの信号レベルを、デシベル（ｄＢ）単位で示し、ｙ軸は、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）をデシベル（ｄＢ）単位で示した。
【０１２９】
１１１０曲線は、高い信号対ノイズ比を有するように設計された特性曲線であり、１１２０曲線は、高安定性を有するように設計されたΣΔ変調部の特性曲線である。
【０１３０】
１１１０曲線を参照すれば、入力オーディオ信号のレベルが所定値Ｐ１になるまでは、高い信号対ノイズ比を維持していて、入力オーディオ信号のレベルが所定値Ｐ１を超えれば、ΣΔ変調時に生じる発振によって、信号対ノイズ比が急激に低減する。従って、入力オーディオ信号のレベルが高くなれば、システムの安定性を保証することができない。
【０１３１】
１１２０曲線を参照すれば、入力オーディオ信号のレベルが上昇しても、信号対ノイズ比が持続的に所定値に維持されるが、維持される信号対ノイズ比値が低い値を有する。
【０１３２】
本発明の一実施形態による信号処理装置は、入力オーディオ信号のレベルが、所定値Ｐ１を超えない間は、高い信号対ノイズ比を有するように、ΣΔ変調部を駆動させ、入力オーディオ信号のレベルが所定値Ｐ１を超えれば、発振を防止し、安定してΣΔ変調動作を遂行させる。
【０１３３】
それにより、本発明の一実施形態による信号処理装置は、ΣΔ変調時、動作安定性を確保しながら、信号対ノイズ比を最大限確保することができる。
【０１３４】
図１２は、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法を示すフローチャートである。本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法は、本発明の実施形態または他の実施形態によるオーディオ信号処理装置内で遂行される。
【０１３５】
図１２を参照すれば、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法１２００は、入力オーディオ信号Ｓｉｎの周波数帯域を、少なくとも１つのサブ周波数帯域に分割し（１２１０段階）、サブ周波数帯域別に、入力オーディオ信号のレベルを所定臨界値と比較し（１２２０段階）、前記比較結果により、安定性判断信号Ｓｍを生成する（１２３０段階）。１２３０段階は、安定性判断部（例えば、安定性判断部１１０）で遂行される。
【０１３６】
また、少なくとも１つの所定サブ周波数帯域での入力オーディオ信号Ｓｉｎのレベルが、前記所定臨界値と同じであるか、あるいはそれ以上になれば、入力オーディオ信号Ｓｉｎが不安定であると判断することができる。また、入力オーディオ信号Ｓｉｎが不安定であると判断すれば、安定性判断信号Ｓｍを、第１レベルの信号として生成することができる。
【０１３７】
１２３０段階で生成される安定性判断信号Ｓｍにより、入力オーディオ信号ＳｉｎをΣΔ変調し（１２４０段階）第１変調信号Ｓｏｕｔ１を出力する（１２５０段階）。
【０１３８】
また、本発明の一実施形態によるオーディオ信号処理方法１２００は、１２１０段階の比較結果により、ΣΔ変調時、適用されるノイズ伝達関数（ＮＴＦ）の係数及びΣΔ変調の次数のうち少なくとも一つを調節する段階（図示せず）をさらに含んでもよい。
【０１３９】
図１２で図示したオーディオ信号処理方法は、図１及び図１１を参照して説明した本発明の実施形態によるオーディオ信号処理装置の詳細動作構成とその動作構成が同一である。従って、図１ないし図１１と重複する説明は省略する。
【０１４０】
以上の説明は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明が属する技術分野で当業者であるならば、本発明の本質的特性からはずれない範囲で変形された形態でもって具現することができるであろう。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された内容と同等な範囲内にある多様な実施形態が含まれるものであると解釈されなければならないであろう。
【図１】
0005815863.tif 000002
【図２】
0005815863.tif 000003
【図４】
0005815863.tif 000004
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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