(57)【要約】【課題】直線補間する前までに得られたオーバーサンプリングレートに依存していた雑音及び歪率を改善できるデータ変換装置を提供する。【解決手段】今のタイミング（Ｔ１０１）の第１データ（Ｄ１０１）と次のタイミング（Ｔ１０２）の第２データ（Ｄ１０２）との間で直線補間された任意のタイミングにある第３データ（Ｄ２００）に補正データを加算して補正するデータ変換装置であって、第１データ（Ｄ１０１）と、第１データ（Ｄ１０１）の１サンプル前の第４データ（Ｄ１００）と第２データ（Ｄ１０２）との間で直線補間された今のタイミング（Ｔ１０１）の第５データ（Ｄ１１０）との差分値と、第２データ（Ｄ１０２）と、第１データ（Ｄ１０１）と第２データ（Ｄ１０２）の１サンプル後の第６データ（Ｄ１０３）との間で直線補間された次のタイミング（Ｔ１０２）の第７データ（Ｄ１２０）との差分値と、を用いて補正データを求める。【選択図】図２
2013211624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
今のタイミング（Ｔ１０１）の第１データ（Ｄ１０１）と次のタイミング（Ｔ１０２）の第２データ（Ｄ１０２）との間で直線補間された任意のタイミングにある第３データ（Ｄ２００）に補正データを加算して補正するデータ変換装置であって、
前記第１データ（Ｄ１０１）と、前記第１データ（Ｄ１０１）の１サンプル前の第４データ（Ｄ１００）と前記第２データ（Ｄ１０２）との間で直線補間された前記今のタイミング（Ｔ１０１）の第５データ（Ｄ１１０）との差分値と、
前記第２データ（Ｄ１０２）と、前記第１データ（Ｄ１０１）と前記第２データ（Ｄ１０２）の１サンプル後の第６データ（Ｄ１０３）との間で直線補間された前記次のタイミング（Ｔ１０２）の第７データ（Ｄ１２０）との差分値と、
を用いて前記補正データを算出するデータ変換装置。
【請求項２】
今のタイミング（Ｔ１０１０）の第８データ（Ｄ１０１０）と次のタイミング（Ｔ１０２０）の第９データ（Ｄ１０２０）との間で直線補間された任意のタイミングにある第１０データ（Ｄ２０００）に補正データを加算して補正するデータ変換装置であって、
前記第８データ（Ｄ１０１０）と、前記第８データ（Ｄ１０１０）の１サンプル前の第１１データ（Ｄ１０００）と前記第９データ（１０２０）の１サンプル後の第１２データ（１０３０）との間で線形補間された前記今のタイミング（Ｔ１０１０）の第１３データ（Ｄ１１００）との差分値と、
前記第９データ（Ｄ１０２０）と、前記第８データ（Ｄ１０１０）の１サンプル前の第１１データ（Ｄ１０００）と前記第９データ（１０２０）の１サンプル後の第１２データ（１０３０）との間で線形補間された前記次のタイミング（Ｔ１０２０）の第１４データ（Ｄ１２００）との差分値と、
を用いて前記補正データを算出するデータ変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響機器においてデジタルオーディオデータのサンプリングレートを変換するデータ変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サンプリングレートを変換するデータ変換装置は、コンパクトディスク、ＤＶＤの音声、テレビ放送などの異なるサンプリングレートで提供されるデジタルオーディオデータを、デジタルデータのまま非同期で任意のサンプリングレートに変換する。それにより、デジタルデータをアナログデータに変換した後にそのアナログデータからデジタルデータを得る方法よりも、アナログ回路によって引き起こされる雑音と歪率の劣化がない方式として広く用いられている。
【０００３】
特許文献１には、非同期でサンプリングレートを変換するデータ変換装置が記載されている。特許文献１記載のデータ変換装置は、デジタルフィルタによってオーバーサンプリングされたデータについて、入力データのサンプリングレートと出力データのサンプリングレートの比を演算する。そして、真の出力タイミングを求め、オーバーサンプリングされた信号の２点の間になる出力タイミングの値を直線補間して出力する方式を採っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６０８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１記載のデータ変換装置では、出力データが、真の出力タイミングに一致する点までオーバーサンプリングされたデータからは誤差が生じ、雑音および歪率が、直線補間する前までに得られたオーバーサンプリングレートに依存するという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来技術の課題を解決するもので、直線補間する前までに得られたオーバーサンプリングレートに依存していた雑音および歪率を改善するデータ変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の第１の局面は、今のタイミング（Ｔ１０１）の第１データ（Ｄ１０１）と次のタイミング（Ｔ１０２）の第２データ（Ｄ１０２）との間で直線補間された任意のタイミングにある第３データ（Ｄ２００）に補正データを加算して補正するデータ変換装置であって、前記第１データ（Ｄ１０１）と、前記第１データ（Ｄ１０１）の１サンプル前の第４データ（Ｄ１００）と前記第２データ（Ｄ１０２）との間で直線補間された前記今のタイミング（Ｔ１０１）の第５データ（Ｄ１１０）との差分値と、前記第２データ（Ｄ１０２）と、前記第１データ（Ｄ１０１）と前記第２データ（Ｄ１０２）の１サンプル後の第６データ（Ｄ１０３）との間で直線補間された前記次のタイミング（Ｔ１０２）の第７データ（Ｄ１２０）との差分値と、を用いて前記補正データを算出する。
【０００８】
また、本発明の第２の局面は、今のタイミング（Ｔ１０１０）の第８データ（Ｄ１０１
０）と次のタイミング（Ｔ１０２０）の第９データ（Ｄ１０２０）との間で直線補間された任意のタイミングにある第１０データ（Ｄ２０００）に補正データを加算して補正するデータ変換装置であって、前記第８データ（Ｄ１０１０）と、前記第８データ（Ｄ１０１０）の１サンプル前の第１１データ（Ｄ１０００）と前記第９データ（１０２０）の１サンプル後の第１２データ（１０３０）との間で線形補間された前記今のタイミング（Ｔ１０１０）の第１３データ（Ｄ１１００）との差分値と、前記第９データ（Ｄ１０２０）と、前記第８データ（Ｄ１０１０）の１サンプル前の第１１データ（Ｄ１０００）と前記第９データ（１０２０）の１サンプル後の第１２データ（１０３０）との間で線形補間された前記次のタイミング（Ｔ１０２０）の第１４データ（Ｄ１２００）との差分値と、を用いて前記補正データを算出する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のデータ変換装置によれば、直線補間する前までに得られたオーバーサンプリングレートに依存していた雑音および歪率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態におけるデータ変換装置の基本構成を示す図
【図２】実施例１におけるデータ補正量生成器１１２の補正データの算出方法を説明するための図
【図３】実施例１におけるサンプリングレート変換されたデータの出力タイミングと出力任意の補正データとタイミングの関係を示す図
【図４】実施例２におけるデータ補正量生成器１１２の補正データの算出方法を説明するための図
【図５】実施例２におけるサンプリングレート変換されたデータの出力タイミングと出力任意の補正データとタイミングの関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下で説明する本発明の実施の形態は、本発明の好ましい一具体例を示すものである。本実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素は、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００１２】
図１は、本実施の形態におけるデータ変換装置の基本構成を示す図である。
【００１３】
図１において、データ変換装置１００は、デジタルフィルタ１０５、出力タイミング演算器１０６、直線補間演算器１０７、データ補正量生成器１１２、データ演算器１１３を備えている。
【００１４】
データ変換装置１００には、外部からマスタークロック１０１（マスタークロック＜１＞）、ビットクロック１０２（ビットクロック＜１＞）、ＬＲクロック１０３（ＬＲクロック＜１＞）、入力データ１０４（データ＜１＞）、マスタークロック１０８（マスタークロック＜２＞）が入力される。そして、ビットクロック１０９（ビットクロック＜２＞）、ＬＲクロック１１０（ＬＲクロック＜２＞）、出力データ１１１（データ＜２＞）が外部に出力される。
【００１５】
入力データ１０４、出力データ１１１は、２の補数で表現されたデータである。
【００１６】
デジタルフィルタ１０５は、マスタークロック１０１とビットクロック１０２とＬＲクロック１０３を用いて入力データ１０４をオーバーサンプリングし、直線補間演算器１０７とデータ補正量生成器１１２へオーバーサンプリングされたデータを出力する。
【００１７】
出力タイミング演算器１０６は、マスタークロック１０１とマスタークロック１０８から、サンプリングレートの比を求め、タイミング信号を直線補間演算器１０７とデータ補正量生成器１１２へ出力する。
【００１８】
直線補間演算器１０７は、マスタークロック１０８とデジタルフィルタ１０５から得られたデータから、出力タイミング演算器１０６からのタイミング信号に基づいて、データ演算器１１３へデータを出力する。そして、ビットクロック１０９とＬＲクロック１１０を、出力データ１１１のタイミング、並びにデータ補正量生成器１１２とデータ演算器１１３で演算する遅延にタイミングを合わせて生成して出力する。
【００１９】
データ補正量生成器１１２は、デジタルフィルタ１０５で得られたデータと、マスタークロック１０１をもとに補正データを生成してデータ演算器１１３へ出力する。
【００２０】
データ演算器１１３は、データ補正量生成器１１２で得られた補正データを、マスタークロック１０１をもとに直線補間演算器１０７で得られたデータと加算することによりデータを補正して出力する。
【００２１】
出力データ１１１は、データ演算器１１３によって補正されたデータである。
【００２２】
このように、データを補正する回路構成とすることで、低歪のサンプリングレート変換されたデータを得ることができる。
【００２３】
以下、データ補正量生成器１１２の補正データの算出方法について、具体的な実施例を説明する。
【００２４】
（実施例１）
図２は、データ補正量生成器１１２の補正データの算出方法を説明するための図である。
【００２５】
図２において、時間Ｔ１００、Ｔ１０１、Ｔ１０２、Ｔ１０３は、デジタルフィルタ１０５から出力されるデータのタイミングである。時間Ｔ２００は、出力タイミング演算器１０６で得られたタイミングの一つである。データＤ１００は、時間Ｔ１００において大きさＹ１００をとる。データＤ１０１は、時間Ｔ１０１において大きさＹ１０１をとる。データＤ１０２は、時間Ｔ１０２において大きさＹ１０２をとる。データＤ１０３は、時間Ｔ１０３において大きさＹ１０３をとる。
【００２６】
直線Ｌ１１０は、データＤ１００とデータＤ１０２を直線で結んだ線である。直線Ｌ１２０は、データＤ１０１とデータＤ１０３を直線で結んだ線である。
【００２７】
データＤ２００は、出力タイミング演算器１０６で得られた複数のタイミングの一つとなる時間Ｔ２００のときに、直線補間演算器１０７で演算されたＤ１０１とＤ１０２を直線で結んだ線上の大きさＹ２００をとる。
【００２８】
Ｌ３００は、無限にオーバーサンプリングされたときに得られる信号の曲線である。
データＤ１１０は、時間Ｔ１０１における、直線Ｌ１１０との交点である。データＤ１２０は、時間Ｔ１０２における、直線Ｌ１２０との交点である。
【００２９】
Ｂ１１０は、データＤ１０１とデータＤ１１０の大きさの差（差分値）である。Ｂ１２０は、データＤ１０２とデータＤ１２０の大きさの差（差分値）である。
【００３０】
Ｂ１１０は、時間Ｔ１００のときのデータＤ１００と、時間Ｔ１０２のときのデータＤ１０２をもとに得られている大きさであるため、デジタルフィルタ１０５でオーバーサンプリングされたデータがとり得るタイミングの半分にあたるタイミングを使って導出されている。
【００３１】
Ｂ１２０は、時間Ｔ１０１のときのデータＤ１０１と、時間Ｔ１０３のときのデータＤ１０３をもとに得られている大きさであるため、デジタルフィルタ１０５でオーバーサンプリングされたデータがとりえるタイミングの半分にあたるタイミングを使って導出されている。
【００３２】
デジタルフィルタ１０５によってオーバーサンプリングされたデータを、入力サンプリングレートと出力サンプリングレートの比を演算し、真の出力タイミングになるタイミングを求める。そして、オーバーサンプリングされた信号の２点の間になる出力タイミングの値を直線補間で補間された直線上にある値で出力してデータＤ２００を得る。そのような方式のサンプリングレートコンバータでは、曲線Ｌ３００上にある値からは誤差が生じる。その誤差による雑音および歪率が、直線補間する前までに得られたオーバーサンプリングレートに依存し、依存量は、オーバーサンプリングレートを２倍にすると誤差の改善量が２ビットに相当する。そのことから、Ｄ２００の補正量を、Ｂ１１０とＢ１２０の平均値（Ｂ１３０）から、最大で２ビットのシフトを行って加算演算することで誤差を補正して歪の少ないデータを得る。
【００３３】
図３は、時間Ｔ１０１と時間Ｔ１０２の時間間隔を限定された数に分割して、時間Ｔ１１１〜Ｔ１１９を予め設定しておき、補正データをＤ２００に加算してＤ３００を算出する方法を説明するための図である。
【００３４】
Ｂ１３０は、上記図２で説明したＢ１１０とＢ１２０の平均値である。時間Ｔ２００は、時間Ｔ１１４と時間Ｔ１１５の間にある。
【００３５】
まず、時間Ｔ１０１から時間Ｔ１０２の間を、時間Ｔ１０１を（０×π）、時間Ｔ１０１と時間Ｔ１０２の中間点になる時間Ｔ１１５で（０．５×π）、時間Ｔ１０２を（π）とする。時間Ｔ１０１〜Ｔ１０２の間について、以下のように補正データの値を設定する。
（１）時間Ｔ１０１以上かつ時間Ｔ１１１未満では、逆正弦が０以上０．０６２５未満になる区間として、補正データを０とする。
（２）時間Ｔ１１１以上かつ時間Ｔ１１２未満では、逆正弦が０．０６２５以上０．１２５未満になる区間として、補正データを、Ｂ１３０を２の補数表現された値上で５ビット分０へ近づく方向へシフトした値とする。
（３）時間Ｔ１１２以上かつ時間Ｔ１１３未満では、逆正弦が０．１２５以上０．２５未満になる区間として、補正データを、Ｂ１３０を２の補数表現された値上で４ビット分０へ近づく方向へシフトした値とする。
（４）時間Ｔ１１３以上かつ時間Ｔ１１４未満では、逆正弦が０．２５以上０．５未満になる区間として、補正データを、Ｂ１３０を２の補数表現された値上で３ビット分０へ近づく方向へシフトした値とする。
（５）時間Ｔ１１４以上かつ時間Ｔ１１５未満では、逆正弦が０．５以上１未満になる区間として、補正データを、Ｂ１３０を２の補数表現された値上で２ビット分０へ近づく方向へシフトした値とする。
（６）時間Ｔ１１５以上かつ時間Ｔ１１６未満では、逆正弦が１以下０．５超になる区間として、補正データを、Ｂ１３０を２の補数表現された値上で２ビット分０へ近づく方向へシフトした値とする。
（７）時間Ｔ１１６以上かつ時間Ｔ１１７未満では、逆正弦が０．５以下かつ０．２５超になる区間として、補正データを、Ｂ１３０を２の補数表現された値上で３ビット分０へ近づく方向へシフトした値とする。
（８）時間Ｔ１１７以上かつ時間Ｔ１１８未満では、逆正弦が０．２５以下０．１２５超になる区間として、補正データを、Ｂ１３０を２の補数で表現された値上で４ビット分シフトした値とする。
（９）時間Ｔ１１８以上かつ時間Ｔ１１９未満では、逆正弦が０．１２５以下かつ０．０６２５超になる区間として、補正データを、Ｂ１３０を２の補数表現された値上で５ビット分シフトした値とする。
（１０）時間Ｔ１１９以上かつ時間Ｔ１０２未満では、逆正弦が０．０６２５以下になる区間として、補正データを０とする。
【００３６】
以上より、図３に示すようにＤ２００を補正データによりＤ３００に補正することで、Ｄ１０００に近づいて、サンプリングレート変換されたデータの雑音および歪率がより効果的に改善される。また、Ｂ１１０とＢ１２０の平均値をＢ１３０として算出し、（１）〜（１０）の区間に応じて、Ｂ１３０をビットシフトするだけで、加算する補正データを求めることができるため、回路規模も小さくてすむ。
【００３７】
（実施例２）
図４は、データ補正量生成器１１２の補正データの算出方法を説明するための図である。
【００３８】
図４において、時間Ｔ１０００、Ｔ１０１０、Ｔ１０２０、Ｔ１０３０は、デジタルフィルタ１０５から出力されるデータのタイミングである。時間Ｔ２０００は、出力タイミング演算器１０６で得られたタイミングの一つである。データＤ１０００は、時間Ｔ１０００において大きさＹ１０００をとる。データＤ１０１０は、時間Ｔ１０１０において大きさＹ１０１０をとる。データＤ１０２０は、時間Ｔ１０２０において大きさＹ１０２０をとる。データＤ１０３０は、時間Ｔ１０３０において大きさＹ１０３０をとる。
【００３９】
直線Ｌ１１００は、データＤ１０００とデータＤ１０３０を直線で結んだ線である。
【００４０】
データＤ２０００は、出力タイミング演算器１０６で得られた複数のタイミングの一つの時間Ｔ２０００のときに、直線補間演算器１０７で演算されたＤ１０１０とＤ１０２０を直線で結んだ線Ｌ２０００上の大きさＹ２０００をとる。
【００４１】
Ｌ３０００は、無限にオーバーサンプリングされたときに得られる信号の曲線である。
【００４２】
データＤ１１００は、時間Ｔ１０１０における、直線Ｌ１１００との交点である。データＤ１２００は、時間Ｔ１０２０における、直線Ｌ１１００との交点である。
【００４３】
Ｂ１１００は、データＤ１０１０とデータＤ１１００の大きさの差（差分値）である。Ｂ１２００は、データＤ１０２０とデータＤ１２００の大きさの差（差分値）である。
【００４４】
Ｂ１１００およびＢ１２００は、時間Ｔ１０００のときのデータＤ１０００と、時間Ｔ１０３０のときのデータＤ１０３０をもとに得られている大きさであり、デジタルフィルタでオーバーサンプリングされたデータがとり得るタイミングのＴ１０１０で得られるデータＤ１０１０およびＴ１０２０のタイミングで得られるＤ１０２０から演算されている
。
【００４５】
デジタルフィルタによってオーバーサンプリングされたデータを、入力サンプリングレートと出力サンプリングレートの比を演算し、真の出力タイミングになるタイミングを求める。そして、オーバーサンプリングされた信号の２点の間になる出力タイミングの値を直線補間で補間された直線上にある値で出力してデータＤ２０００を得る。そのような方式のサンプリングレートコンバータでは、曲線Ｌ３０００上にある値からは誤差が生じ、雑音および、歪率が、直線補間する前までに得られたオーバーサンプリングレートに依存し、依存量は、オーバーサンプリングレートを３倍にすると誤差の改善量が３ビットに相当する。そのことから、Ｄ２０００の補正量を、Ｂ１１００とＢ１２００の平均値(Ｂ１３００)から、最大で３ビットのシフトを行って加算演算することで誤差を補正して歪の少ないデータを得る。
【００４６】
図５は、時間Ｔ１０１０と時間Ｔ１０２０の時間間隔を限定された数に分割して、時間Ｔ１１１０〜Ｔ１１９０を予め設定しておき補正データをＤ２０００に加算してＤ３０００を算出する方法を説明するための図である。
【００４７】
Ｂ１３００は、上記図４で説明したＢ１１００とＢ１２００の平均値である。時間Ｔ２０００は、時間Ｔ１１４０と時間Ｔ１１５０の間にある。
【００４８】
時間Ｔ１０１０から時間Ｔ１０２０の間を、時間Ｔ１０１０を（０×π）、時間Ｔ１０１０と時間Ｔ１０２０の中間点になる時間Ｔ１１５０で（０．５×π）、時間Ｔ１０２０を（π）とする。時間Ｔ１０１０〜Ｔ１０２０の間について、以下のように補正データの値を設定する。
（１）時間Ｔ１０１０以上かつ時間Ｔ１１１０未満を、逆正弦が０以上０．０６２５未満になる区間として、補正データを０とする。
（２）時間Ｔ１１１０以上かつ時間Ｔ１１２０未満では、逆正弦が０．０６２５以上０．１２５未満になる区間として、補正データを、Ｂ１３００を２の補数表現された値上で６ビット分０へ近づく方向へシフトした値とする。
（３）時間Ｔ１１２０以上かつ時間Ｔ１１３０未満では、逆正弦が０．１２５以上０．２５未満になる区間として、補正データを、Ｂ１３００を２の補数表現された値上で５ビット分０へ近づく方向へシフトした値とする。
（４）時間Ｔ１１３０以上かつ時間Ｔ１１４０未満では、逆正弦が０．２５以上０．５未満になる区間として、補正データを、Ｂ１３００を２の補数表現された値上で４ビット分０へ近づく方向へシフトした値とする。
（５）時間Ｔ１１４０以上かつ時間Ｔ１１５０未満では、逆正弦が０．５以上１未満になる区間として、補正データを、Ｂ１３００を２の補数表現された値上で３ビット分０へ近づく方向へシフトした値とする。
（６）時間Ｔ１１５０以上かつ時間Ｔ１１６０未満では、逆正弦が１以下０．５超になる区間として、補正データを、Ｂ１３００を２の補数表現された値上で３ビット分０へ近づく方向へシフトした値とする。
（７）時間Ｔ１１６０以上かつ時間Ｔ１１７０未満では、逆正弦が０．５以下かつ０．２５超になる区間とし、補正データを、Ｂ１３００を２の補数表現された値上で４ビット分０へ近づく方向へシフトした値とする。
（８）時間Ｔ１１７０以上かつ時間Ｔ１１８０未満では、逆正弦が０．２５以下０．１２５超になる区間として、補正データを、Ｂ１３００を２の補数で表現された値上で５ビット分シフトした値とする。
（９）時間Ｔ１１８０以上かつ時間Ｔ１１９０未満では、逆正弦が０．１２５以下かつ０．０６２５超になる区間として、補正データを、Ｂ１３００を２の補数表現された値上で６ビット分シフトした値とする。
（１０）時間Ｔ１１９０以上かつ時間Ｔ１０２０未満では、逆正弦が０．０６２５以下になる区間として、補正データを０とする。
【００４９】
以上より、図５に示すようにＤ２０００を補正データによりＤ３０００に補正することで、Ｄ１００００に近づいて、サンプリングレート変換されたデータの雑音および歪率が改善される。また、Ｂ１１００とＢ１２００の平均値をＢ１３００として算出し、（１）〜（１０）の区間に応じて、Ｂ１３００をビットシフトするだけで、加算する補正データを求めることができるため、回路規模も小さくてすむ。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明のデータ変換装置は、直線補間する前までに得られたオーバーサンプリングレートに依存していた雑音および歪率を改善することができるという効果を有し、音響機器においてデジタルオーディオデータのサンプリングレートを変換するデータ変換装置等として有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１００  データ変換装置
１０１、１０８  マスタークロック
１０２、１０９  ビットクロック
１０３、１１０  ＬＲクロック
１０４  入力データ
１０５  デジタルフィルタ
１０６  出力タイミング演算器
１０７  直線補間演算器
１１１  出力データ
１１２  データ補正量生成器
１１３  データ演算器
【図１】
2013211624.tif 000003
【図２】
2013211624.tif 000004
【図３】
2013211624.tif 000005
【図４】
2013211624.tif 000006
【図５】
2013211624.tif 000007