(57)【要約】【課題】デジタルＤ級アンプの搭載を可能にして電力高効率化を図ることができる半導体装置を得る。【解決手段】第１のサンプリング周波数変換処理回路Ｓ１でデジタル音楽信号ＳＤＭのサンプリング周波数変換処理を行い、該サンプリング周波数変換処理を行ったデジタル音楽信号ＳＤＭとデジタル音声信号ＳＤＶ２との加算又は減算処理を第２のデジタル処理回路Ｄ２で行い、第２のサンプリング周波数変換処理回路Ｓ２でデジタル音声信号ＳＤＶ１のサンプリング周波数変換処理を行い、該サンプリング周波数変換処理を行ったデジタル音声信号ＳＤＶ１とデジタル音声信号ＳＤＶ２との加算又は減算処理を第３のデジタル処理回路Ｄ３で行うようにした。【選択図】図１
2008160870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された音声信号及び音楽信号に対して所定の信号処理を行って出力する半導体装置において、
所定の第１サンプリング周波数でサンプリングされたデジタル音楽信号をデジタル音声信号用の所定の第２サンプリング周波数でサンプリングされた信号に変換する第１サンプリング周波数変換回路部と、
前記第２サンプリング周波数でサンプリングされたデジタル音声信号をデジタル音楽信号用の前記第１サンプリング周波数でサンプリングされた信号に変換する第２サンプリング周波数変換回路部と、
前記第１サンプリング周波数変換回路部によって第２サンプリング周波数でサンプリングされた信号に変換されたデジタル音楽信号とデジタル音声信号に対して、所定のデジタル信号処理で演算を行う第１デジタル処理回路部と、
前記第２サンプリング周波数変換回路部によって第１サンプリング周波数でサンプリングされた信号に変換されたデジタル音声信号とデジタル音楽信号に対して、所定のデジタル信号処理で演算を行う第２デジタル処理回路部と、
該第２デジタル処理回路部から出力された信号をＤ／Ａ変換して、音を出力する出力手段に出力する、該出力手段の直前に設けられたＤ／Ａ変換回路部と、
音声入力手段から入力された前記音声信号をＡ／Ｄ変換して前記第１デジタル処理回路部に出力する、該音声入力手段の直後に設けられたＡ／Ｄ変換回路部と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル信号処理による音声処理及び音楽処理を行う半導体装置に関し、特に音声信号及び音楽信号の相互間処理を行う半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩの集積度向上と共に携帯電話装置における機能集積が進んでおり、電話機能と音楽再生機能を一台で利用することができる携帯電話装置、並びに電話機能、音楽再生機能、動画録画機能及び音楽録音機能を一台で利用することができる携帯電話装置が普及している。このような携帯電話装置では、搭載されたＬＳＩ内部、又はディスクリート部品にて、必要に応じてマイク等の音声入力手段からの音声信号と再生された音楽信号との混合、受信復調された相手側音声信号と再生された音楽信号との混合が行われていた。このような混合処理された信号は、携帯電話装置内の送信処理ブロック又はスピーカ及びヘッドフォン等の出力手段へそれぞれ伝送される。
【０００３】
図４は、従来の携帯電話装置内の音に関する処理を行う部分の例を示したブロック図である（例えば、特許文献１参照。）。
図４では、受信復調されたデジタル音声信号ＳＤＶａは音声Ｄ／Ａ変換器１０１でアナログ信号に変換され、アナログ処理回路１０４内で音量調整処理等が行われた後、第１スピーカＳＰ１等の音声出力手段から出力される。また、再生されたデジタル音楽信号ＳＤＭはオーディオＤ／Ａ変換器１０３でアナログ音楽信号に変換された後、アナログ処理回路１０６で前記アナログ音声信号との加減算処理や音量調整処理が行われた後、第２スピーカＳＰ２やヘッドフォンＨＰ等のオーディオ出力手段から出力される。
【０００４】
一方、マイクＭＩＣ等の音声入力手段からのアナログ音声信号は、アナログ処理回路１０５内で音量調整処理やアナログ音楽信号との加減算処理等が行われた後、音声Ａ／Ｄ変換器１０２でデジタル音声信号ＳＤＶｂに変換され送信変調処理ブロックに伝送される。なお、図４に示した音声信号、オーディオ信号の混合信号経路は一例であり、実際の混合信号経路は携帯電話装置により種々存在する。
【特許文献１】特開２０００−２９９７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来技術ではアナログ信号処理、具体的にはオペアンプを用いて加減算処理や音量調整処理を行っていたため、プロセス変動によるアナログ信号特性の劣化、携帯電話装置内の高周波ノイズの注入による聴感ノイズの発生等の問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、スピーカ等の出力手段の直前にＤ／Ａ変換器を配置すると共に、マイク等の音声入力手段の直後にＡ／Ｄ変換器を配置し、アナログ信号に変換される前段のデジタル信号及びデジタル信号に変換された後段のデジタル信号に対して、デジタル信号処理を行って加減算や音量調整等の処理及び制御を行えるようにして、近年、民生品において従来のアナログＡＢ級アンプに置き換わりつつあるデジタルＤ級アンプの搭載を可能にして電力高効率化を図ることができる半導体装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る半導体装置は、入力された音声信号及び音楽信号に対して所定の信号処理を行って出力する半導体装置において、
所定の第１サンプリング周波数でサンプリングされたデジタル音楽信号をデジタル音声信号用の所定の第２サンプリング周波数でサンプリングされた信号に変換する第１サンプリング周波数変換回路部と、
前記第２サンプリング周波数でサンプリングされたデジタル音声信号をデジタル音楽信号用の前記第１サンプリング周波数でサンプリングされた信号に変換する第２サンプリング周波数変換回路部と、
前記第１サンプリング周波数変換回路部によって第２サンプリング周波数でサンプリングされた信号に変換されたデジタル音楽信号とデジタル音声信号に対して、所定のデジタル信号処理で演算を行う第１デジタル処理回路部と、
前記第２サンプリング周波数変換回路部によって第１サンプリング周波数でサンプリングされた信号に変換されたデジタル音声信号とデジタル音楽信号に対して、所定のデジタル信号処理で演算を行う第２デジタル処理回路部と、
該第２デジタル処理回路部から出力された信号をＤ／Ａ変換して、音を出力する出力手段に出力する、該出力手段の直前に設けられたＤ／Ａ変換回路部と、
音声入力手段から入力された前記音声信号をＡ／Ｄ変換して前記第１デジタル処理回路部に出力する、該音声入力手段の直後に設けられたＡ／Ｄ変換回路部と、
を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体装置によれば、所定の第１サンプリング周波数でサンプリングされたデジタル音楽信号をデジタル音声信号用の所定の第２サンプリング周波数でサンプリングされた信号に変換する第１サンプリング周波数変換回路部、及び前記第２サンプリング周波数でサンプリングされたデジタル音声信号をデジタル音楽信号用の前記第１サンプリング周波数でサンプリングされた信号に変換する第２サンプリング周波数変換回路部を備えるようにした。このことから、従来のアナログ信号処理をデジタル信号処理に置換することができ、プロセス変動によるアナログ特性の劣化、外来ノイズの注入による聴感ノイズの発生を低減させることができる。また、デジタル化による回路規模の縮小及びプロセス移管の容易化を図ることができ、デジタルアンプ搭載化による電力効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における半導体装置の例を示したブロック図である。なお、図１では、携帯電話装置における音声オーディオ装置に使用した場合を例にして示しており、音声の送受信を行う部分及び音楽を再生する部分は省略している。
【００１０】
図１において、音声オーディオ装置１は、第１及び第２の各サンプリング周波数変換処理回路Ｓ１，Ｓ２、第１及び第２の各オーバサンプリング処理回路Ｓ３，Ｓ４、並びにダウンサンプリング処理回路Ｓ５を備えている。更に、音声オーディオ装置１は、第１から第３の各デジタル処理回路Ｄ１〜Ｄ３、音声Ｄ／Ａ変換器Ｃ１、音声Ａ／Ｄ変換器Ｃ２、オーディオＤ／Ａ変換器Ｃ３、音声出力手段をなす第１スピーカＳＰ１、音声入力手段をなすマイクＭＩＣ、並びにオーディオ出力手段をなす第２スピーカＳＰ２及びヘッドフォンＨＰを備えている。第１スピーカＳＰ１及びマイクＭＩＣは、携帯電話装置の受話器を構成している。
【００１１】
なお、図１では、第１のサンプリング周波数変換処理回路Ｓ１は第１サンプリング周波数変換回路部を、第２のサンプリング周波数変換処理回路Ｓ２は第２サンプリング周波数変換回路部をそれぞれなし、第２のデジタル処理回路Ｄ２は第１デジタル処理回路部を、第３のデジタル処理回路Ｄ３は第２デジタル処理回路部をそれぞれなす。また、マイクＭＩＣは音声入力部を、音声Ｄ／Ａ変換器Ｃ１は音声Ｄ／Ａ変換部を、音声Ａ／Ｄ変換器Ｃ２は音声Ａ／Ｄ変換部を、第１スピーカＳＰ１は音声出力部を、オーディオＤ／Ａ変換器Ｃ３はオーディオＤ／Ａ変換部を、第２スピーカＳＰ２はオーディオ出力部をそれぞれなす。また、第１〜第３の各デジタル処理回路Ｄ１〜Ｄ３、第１及び第２の各サンプリング周波数変換処理回路Ｓ１，Ｓ２、音声Ｄ／Ａ変換器Ｃ１、音声Ａ／Ｄ変換器Ｃ２及びオーディオＤ／Ａ変換器Ｃ３は半導体装置をなす。
【００１２】
第１及び第２の各サンプリング周波数変換処理回路Ｓ１，Ｓ２、第１及び第２の各オーバサンプリング処理回路Ｓ３，Ｓ４、ダウンサンプリング処理回路Ｓ５、第１から第３の各デジタル処理回路Ｄ１〜Ｄ３、音声Ｄ／Ａ変換器Ｃ１、音声Ａ／Ｄ変換器Ｃ２、オーディオＤ／Ａ変換器Ｃ３は１つのＩＣに集積するようにしてもよい。
【００１３】
ここで、通常、デジタル音声信号ＳＤＶに対するサンプリング周波数ｆｓは、８ｋＨｚ、１６ｋＨｚが使用される。一方、デジタル音楽信号ＳＤＭに対するサンプリング周波数Ｆｓは、一般的に３２ｋＨｚ、４４.１ｋＨｚ、４８ｋＨｚがよく使用される。なお、サンプリング周波数ｆｓは第２サンプリング周波数を、サンプリング周波数Ｆｓは第１サンプリング周波数をそれぞれなす。アナログ信号は連続信号でありサンプリング（標本化）の概念が存在しないため、そのまま加算又は減算処理を行うことができるが、デジタル信号はサンプリングされた離散時間信号のため異なるサンプリング周波数の信号同士の加算又は減算を行うことはできない。
【００１４】
このため、第１のサンプリング周波数変換処理回路Ｓ１は、デジタル音楽信号ＳＤＭをデジタル音声信号ＳＤＶのサンプリング周波数ｆｓでサンプリングされた信号に変換するものである。また、第２のサンプリング周波数変換処理回路Ｓ２は、デジタル音声信号ＳＤＶをデジタル音楽信号ＳＤＭのサンプリング周波数Ｆｓでサンプリングされた信号に変換するものである。
このように、サンプリング周波数を同一化することで、デジタル音声信号ＳＤＶへのデジタル音楽信号ＳＤＭの加算又は減算、デジタル音楽信号ＳＤＭへのデジタル音声信号ＳＤＶの加算又は減算がそれぞれ可能になる。
【００１５】
前記の例では、図２で示すように、サンプリング周波数ｆｓ及びＦｓの各周波数の組み合わせから、１２通りのサンプリング周波数変換処理が必要になる。これらの内、音声デジタル信号ＳＤＶ及び音楽デジタル信号ＳＤＭは、それぞれの使用条件により定められたサンプリング周波数にしたがって、例えば、８ｋＨｚ→４４.１ｋＨｚ、４４.１ｋＨｚ→８ｋＨｚといったような２通りのサンプリング周波数変換処理がその都度選択される。なお、サンプリング周波数変換処理の回路技術は公知であり、例えば「Interpolation and Decimation of Digital Signal-A tutorial Review」 Lawrence R.Rabiner, Proceeding of The IEEE, vol.69, No.3 March 1981で紹介されている。
【００１６】
次に、ΔΣタイプのＤ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器を用いた場合のサンプリング周波数変換処理について説明する。ΔΣタイプのＤ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器では、デジタル処理においてそれぞれオーバサンプリング処理及びダウンサンプリング処理がそれぞれ必要になる。第１及び第２の各オーバサンプリング処理回路Ｓ３，Ｓ４及びダウンサンプリング処理回路Ｓ５は、ΔΣタイプで必要となるオーバサンプリング処理及びダウンサンプリング処理と、サンプリング周波数変換処理で必要となるオーバサンプリング処理及びダウンサンプリング処理の一部を兼用したものである。この場合、サンプリング周波数変換処理は、例えば、第１のサンプリング周波数変換処理回路Ｓ１では４・Ｆｓ→４・ｆｓとなり、第２のサンプリング周波数変換処理回路Ｓ２では４・ｆｓ→４・Ｆｓとなるように、元のサンプリング周波数の逓倍から、対象のサンプリング周波数の逓倍への変換処理となる。
【００１７】
図１において、サンプリング周波数ｆｓでサンプリングされて受信復調されたデジタル音声信号ＳＤＶ１は、第１のオーバサンプリング処理回路Ｓ３でサンプリング周波数ｆｓの逓倍、例えば４倍の周波数４・ｆｓでオーバサンプリング処理が行われ、第１のデジタル処理回路Ｄ１及び第２のサンプリング周波数変換処理回路Ｓ２へそれぞれ伝送される。更に、デジタル音声信号ＳＤＶ１は、第１のデジタル処理回路Ｄ１で音量調整処理や信号帯域制限処理等が行われた後、音声Ｄ／Ａ変換器Ｃ１でアナログ音声信号ＳＡＶ１に変換されて第１スピーカＳＰ１から出力される。第２のサンプリング周波数変換処理回路Ｓ２では、デジタル音声信号ＳＤＶ１をデジタル音楽信号ＳＤＭのサンプリング周波数４・Ｆｓでサンプリングされた信号に変換する。
【００１８】
また、サンプリング周波数Ｆｓでサンプリングされて再生されたデジタル音楽信号ＳＤＭは、第２のオーバサンプリング処理回路Ｓ４でサンプリング周波数Ｆｓの逓倍、例えば４倍の周波数４・Ｆｓでサンプリングが行われ、第３のデジタル処理回路Ｄ３及び第１のサンプリング周波数変換処理回路Ｓ１へそれぞれ伝送される。更に、デジタル音楽信号ＳＤＭは、第３のデジタル処理回路Ｄ３で、前記サンプリング周波数変換されたデジタル音声信号ＳＤＶ１との加算若しくは減算処理、該加算若しくは減算比率設定処理、音量設定処理、並びにあらかじめ所定のプログラミング設定の行われた信号帯域制限処理での聴感音色調整がそれぞれ行われた後、オーディオＤ／Ａ変換器Ｃ３でアナログ音楽信号ＳＡＭに変換され、第２スピーカＳＰ２やヘッドフォンＨＰ等から出力される。第１のサンプリング周波数変換処理回路Ｓ１では、デジタル音楽信号ＳＤＭをデジタル音声信号ＳＤＶ１のサンプリング周波数４・ｆｓでサンプリングした信号に変換する。
【００１９】
一方、マイクＭＩＣ等の音声入力手段からのアナログ音声信号ＳＡＶ２は、音声Ａ／Ｄ変換器Ｃ２でデジタル音声信号ＳＤＶ２に変換される。変換されたデジタル音声信号ＳＤＶ２は、第２のデジタル処理回路Ｄ２でデジタル音楽信号ＳＤＭとの加算若しくは減算処理、該加算若しくは減算比率設定処理、並びに音量設定処理等が行われた後、ダウンサンプリング処理回路Ｓ５でサンプリング周波数４・ｆｓの１／４倍の周波数ｆｓでサンプリングが行われて、送信変調処理が行われる回路ブロック（図示せず）に伝送される。
【００２０】
なお、図１の音声Ｄ／Ａ変換器Ｃ１の代わりに音声デジタルアンプＣ１ａを、図１のオーディオＤ／Ａ変換器Ｃ３の代わりにオーディオデジタルアンプＣ３ａを使用してもよく、このようにした場合、図１は図３のようになる。なお、図３において、音声デジタルアンプＣ１ａは音声デジタルアンプ部を、オーディオデジタルアンプＣ３ａはオーディオデジタルアンプ部をそれぞれなす。また、第１〜第３の各デジタル処理回路Ｄ１〜Ｄ３、第１及び第２の各サンプリング周波数変換処理回路Ｓ１，Ｓ２、音声デジタルアンプＣ１ａ、音声Ａ／Ｄ変換器Ｃ２及びオーディオデジタルアンプＣ３ａは半導体装置をなす。
【００２１】
図３の場合、第１及び第２の各サンプリング周波数変換処理回路Ｓ１，Ｓ２、第１及び第２の各オーバサンプリング処理回路Ｓ３，Ｓ４、ダウンサンプリング処理回路Ｓ５、第１から第３の各デジタル処理回路Ｄ１〜Ｄ３、音声デジタルアンプＣ１ａ、音声Ａ／Ｄ変換器Ｃ２、オーディオデジタルアンプＣ３ａは１つのＩＣに集積するようにしてもよい。
【００２２】
図１ではすでに信号処理はすべてデジタル処理化していることから、Ｄ／Ａ変換器をデジタルアンプに容易に差し替えることが可能である。図３のような構成にすることにより、アナログ信号はマイクＭＩＣ等の音声入力手段から直後の音声Ａ／Ｄ変換器Ｃ２までのみで、他は前記音声出力手段及びオーディオ出力手段の駆動を含め、すべてデジタル処理で行うことができる。このため、デジタルアンプによる電力効率の向上を図ることができる。
【００２３】
このように、本第１の実施の形態における音声オーディオ装置は、デジタル音声信号及びデジタル音楽信号に対してサンプリング周波数変換処理を行うことにより、該各デジタル信号の加算又は減算処理を実現するようにしたことから、入出力系における信号処理をすべてデジタル処理で行うことができるため、プロセス変動の影響、外来ノイズの影響に対して聴感特性感度の低い特性を容易に確保することができる。
【００２４】
なお、前記第１の実施の形態で示した音声信号とオーディオ信号加算又は減算信号経路は一例であり、アプリケーションに応じて様々な加算又は減算信号経路が実際の携帯電話装置には存在する。例えば、デジタル音楽信号ＳＤＭをデジタル音声信号ＳＤＶ１へ加算若しくは減算して音声出力系統へ出力する、又は音声Ａ／Ｄ変換器Ｃ２からのデジタル音声信号ＳＤＶ２をデジタル音楽信号ＳＤＭへ加算若しくは減算してオーディオ出力系統へ出力する等の加減算経路も考えられる。これらは、本発明によるサンプリング周波数変換処理回路を介することにより、デジタル処理での加算又は減算処理を行うことができ、入出力系における信号処理をすべてデジタル処理で行うこともできる。更に、音楽録音等のためにオーディオＡ／Ｄ変換器を追加した場合、加算又は減算信号経路がもっと複雑になるが、本発明によるサンプリング周波数変換処理回路を介することによって入出力系における信号処理をすべてデジタル処理で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体装置の例を示したブロック図である。
【図２】サンプリング周波数ｆｓ及びＦｓの各周波数の組み合わせに対するサンプリング周波数変換処理を示した図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における半導体装置の他の例を示したブロック図である。
【図４】従来の携帯電話装置内の音に関する処理を行う部分の例を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  音声オーディオ装置
Ｓ１  第１のサンプリング周波数変換処理回路
Ｓ２  第２のサンプリング周波数変換処理回路
Ｓ３  第１のオーバサンプリング処理回路
Ｓ４  第２のオーバサンプリング処理回路
Ｓ５  ダウンサンプリング処理回路
Ｄ１  第１のデジタル処理回路
Ｄ２  第２のデジタル処理回路
Ｄ３  第３のデジタル処理回路
Ｃ１  音声Ｄ／Ａ変換器
Ｃ２  音声Ａ／Ｄ変換器
Ｃ３  オーディオＤ／Ａ変換器
ＳＰ１  第１のスピーカ
ＳＰ２  第２のスピーカ
ＭＩＣ  マイク
ＨＰ  ヘッドフォン
Ｃ１ａ  音声デジタルアンプ
Ｃ３ａ  オーディオデジタルアンプ
【図１】
2008160870.tif 000003
【図２】
2008160870.tif 000004
【図３】
2008160870.tif 000005
【図４】
2008160870.tif 000006