(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の入力変調度の下でのΔΣ変調により得られた１ビットデジタル信号を固定減衰処理するとともに、当該固定減衰処理した１ビットデジタル信号をマルチビットデジタル信号に変換する信号変換手段と、
上記信号変換手段により変換されたマルチビットデジタル信号のレベルを検出するレベル検出手段と、
上記レベル検出手段により検出された信号のレベルに応じて、上記入力変調度及び上記固定減衰処理の固定減衰量に基づいて、上記信号変換手段により変換されたマルチビットデジタル信号のレベルが所定値を超えないように制御するレベル制御手段と
を備えるデジタル信号処理装置。
【請求項２】
上記信号変換手段は上記減衰処理を施すために、
ΔΣ変調による無信号１ビットデジタル信号を発生する無信号発生手段と、
上記無信号発生手段から発生された無信号１ビットデジタル信号と入力１ビットデジタル信号を加算する加算手段とを備える請求項１記載のデジタル信号処理装置。
【請求項３】
上記信号変換手段は、
上記入力１ビットデジタル信号と、上記無信号発生手段から発生された無信号１ビットデジタル信号とを切り換えて出力する切換スイッチを更に有し、
上記切換スイッチからの出力が上記加算手段に送られて上記入力１ビットデジタル信号と加算される請求項２記載のデジタル信号処理装置。
【請求項４】
上記レベル制御手段は、上記マルチビットデジタル信号のレベルが所定の値を越えないように入力変調度により定まる固定のゲインで制御する請求項１記載のデジタル信号処理装置。
【請求項５】
記録媒体に予め記録されているΔΣ変調により得られた１ビットデジタル信号を再生する再生装置において、
上記記録媒体から上記１ビットデジタル信号を再生する再生手段と、
上記再生手段から再生された上記１ビットデジタル信号を固定減衰処理するとともに、当該固定減衰処理した１ビットデジタル信号をマルチビットデジタル信号に変換する信号変換手段と、
上記信号変換手段により変換されたマルチビットデジタル信号のレベルを検出するレベル検出手段と、
上記レベル検出手段により検出された信号のレベルに応じて、上記入力変調度及び上記固定減衰処理の固定減衰量に基づいて、前記信号変換手段により変換されたマルチビットデジタル信号のレベルが所定値を超えないように制御するレベル制御手段と
を備えてなる再生装置。
【請求項６】
上記信号変換手段は上記減衰処理を施すために、
ΔΣ変調による無信号１ビットデジタル信号を発生する無信号発生手段と、
上記無信号発生手段から発生された無信号１ビットデジタル信号と入力１ビットデジタル信号を加算する加算手段とを備える請求項５記載の再生装置。
【請求項７】
上記信号変換手段は、
上記入力１ビットデジタル信号と、上記無信号発生手段から発生された無信号１ビットデジタル信号とを切り換えて出力する切換スイッチを更に有し、
上記切換スイッチからの出力が上記加算手段に送られて上記入力１ビットデジタル信号と加算される請求項６記載の再生装置。
【請求項８】
上記レベル制御手段は、上記マルチビットデジタル信号のレベルが所定の値を越えないように入力変調度により定まる固定のゲインで制御する請求項５記載の再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ΔΣ変調された１ビットデジタル信号をマルチビットデジタル信号に変換するデジタル信号処理装置、及び記録媒体に予め記録されているΔΣ変調された１ビットデジタル信号を再生する再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アナログオーディオ信号に対し、従来のレートよりはるかに高いサンプリング周波数を用い、かつΔΣ変調回路構成を持つＡＤ変換器にてΔΣ変調を施して１ビットデジタル信号を得、それを記録再生するシステムは、以前より提案されている。
【０００３】
１ビットデジタル信号方式は、サンプリング周波数（ｆs）４４．１ＫＨｚ、１６ビット量子化のコンパクトディスク（ＣＤ）などに代表されるマルチビットデジタル信号方式とは根本的に異なり、広い周波数帯域の再生が可能となる。現在、ＣＤのサンプリング周波数ｆsの６４倍のサンプリング周波数を持つ１ビットデジタル信号方式を採用した、高品質オーディオディスク規格が提唱されている。この高品質オーディオディスク規格は、いわゆるスーパーオーディオＣＤ（Super Audio CD）規格と呼ばれている。
【０００４】
また、ΔΣ変調により得られた１ビットデジタル信号は、デシメーションフィルタなどの変換器でダウンサンプリングすることにより、従来レートのマルチビットデジタル信号に変換できる。そこで、１ビットデジタル信号を、ＩＥＣ９５８等で規定される、従来のデジタルオーディオインターフェースに出力するには、ダウンサンプリングにより従来レートのマルチビットデジタル信号に変換すればよい。
【０００５】
さて、アナログオーディオ信号をΔΣ変調により１ビットデジタル信号に変換する際、入力変換レベルに相当する変調度が定義されている。これは、１ビット状態の信号が持っているレベル情報そのものである。また、最大変調度、つまりΔΣ変調器で規定される許容最大入力レベルは、変調器の特性の最良点に合わせて設定されるのが一般的であるが、最大変調度を得るアナログオーディオ信号レベルが入力されても、そのレベルの増加によって、出力１ビットデジタル信号のレベル特性、歪み率特性などが、急激に悪化することは少ない。
【０００６】
一方、デシメーションフィルタでは、一般的に、入力される１ビットデジタル信号の変調度と出力されるマルチビットデジタル信号のレベルは、一意的に定まるものである。例えば、最大変調度５０％に定義されたデシメーションフィルタでは、変調度５０％の１ビットデジタル信号入力時に、ちょうどマルチビットデジタル信号の最大値（フルビット）が出力される。さらに、最大変調度を越えた１ビットデジタル信号が入力されても、マルチビット出力信号は、最大値に固定（クリップ）されたままである。
【０００７】
上述の内容を説明するために、図７の従来のデジタル信号処理装置を参照する。このデジタル信号処理装置５０は、入力端子５１から入力されるアナログオーディオ信号ＡIに１ビットΔΣ変調器５２でΔΣ変調処理を施し、１ビットデジタル出力信号Ｄ1を１ビットＤ／Ａ変換器５３及びデシメーションフィルタ５５に供給する。
【０００８】
１ビットΔΣ変調器５２の構成を図８に示す。この１ビットΔΣ変調器は、加算器７１と、積分器７２と、量子化器７３と、遅延器７５とを備えてなる。加算器７１の加算出力は積分器７２に供給され、積分器７２からの積分出力は量子化器７３に供給される。量子化器７３の量子化出力は出力端子７４から導出されると共に、遅延器７５を介して負符号とされて加算器７１にフィードバックされ、入力端子７０から供給されるアナログオーディオ信号に加算される。この加算器７１からの加算出力は、積分器７２で積分される。そして、この積分器７２からの積分出力を量子化器７３で１サンプル期間毎に量子化しているので、出力端子７４から１ビット量子化データ、すなわち上記１ビットデジタル信号Ｄ1を出力することができる。
【０００９】
１ビットＤ／Ａ変換器５３は、上記１ビットデジタル信号Ｄ1をアナログ出力信号ＡOに変換し、出力端子５４に供給する。一般的に１ビットデジタル信号からなるオーディオ信号は、このようにＤ／Ａ変換器でアナログオーディオ信号に戻される。
【００１０】
デシメーションフィルタ５５は、上記１ビットデジタル信号Ｄ1をマルチビットデジタル信号ＤMにし、出力端子５６に供給する。サンプリング周波数６４ｆｓの上記１ビットディジタル信号をサンプリング周波数ｆｓの１６ビットのディジタル信号にし、ＣＤと同等の音質とするようなときに用いられる。このデシメーションフィルタ５５は、例えば最大変調度５０％のデシメーションフィルタである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最大変調度が５０％と規定されたデシメーションフィルタ５５により、１ビット信号をダウンサンプリングし、マルチビット信号にする変換器を構成する場合、最大変調度を超える１ビット信号が入力されると、出力マルチビット信号はクリップレベルに固定されてしまう。
【００１２】
以下、上記課題について詳細に説明する。図９は、上記デジタル信号処理装置５０における１ビットΔΣ変調器５２からの１ビットデジタル信号Ｄ1の変調度（入力信号レベル）に対する、１ビットデジタル信号そのものを１ビットＤ／Ａ変換器５３でＤＡ変換したアナログ信号ＡOのレベル及び、デシメーションフィルタ５５を通った後のデジタル出力信号ＤMのレベルの関係を示す一例である。アナログ出力信号ＡOのレベルが破線の特性６１であり、マルチビットデジタル出力信号ＤMのレベルが実線の特性６２である。
【００１３】
破線の特性６１を見ると、アナログ出力信号ＡOのレベルは、入力信号の変調度が５０％を超えてもほぼ直線性が保たれている。いわゆるソフトクリップされた状態である。完全にリニアな状態は保てないが、ほぼリニアである。
これに対して、マルチビットデジタル出力信号ＤMのレベルは、実線の特性６２に示すように、変調度が５０％を超えると、フルビットにクリップされてしまう。デシメーションフィルタ５５は、例えば変調度５０％のときにフルビットを出すのが決まっている。このため、変調度５０％の入力が入ったときに特性６２のように出力信号はクリップされる。
【００１４】
図１０は、デジタル信号処理装置５０における１ビット信号の変調度に対する、１ビット信号そのものを１ビットＤ／Ａ変換器５３でＤＡ変換したアナログ出力信号ＡOの歪み率、及びデシメーションフィルタ５５を通った後のマルチビットデジタル出力信号ＤMの歪み率の関係を示す特性図である。アナログ出力信号ＡOの歪み率が破線の特性６３であり、マルチビットデジタル出力信号ＤMの歪み率が実線の特性６４である。
【００１５】
破線の特性６３を見ると、アナログ出力信号ＡOの歪み率は、変調度が５０％位のときが一番小さい（極小点）。これは、１ビットΔΣ変調器５２が変調度５０％位のときに一番特性がよいことを示している。これに対してデシメーションフィルタ５５からのマルチビットデジタル出力信号ＤMの歪み率は実線の特性６４に示すように変調度５０％で極端に上がる。これは、変調度５０％でフルビットにクリップされるためである。
【００１６】
したがって、図９，図１０から判断できるように、アナログオーディオ信号入力レベルが増大し、最大変調度５０％を超えて１ビットデジタル信号に変換されたとき、この１ビットデジタル信号をそのままＤＡ変換したアナログ出力信号ＡOのレベル、歪み率は、さほど特性悪化しないが、デシメーションフィルタ５５を通った後のマルチビット信号出力ＤMにおいては、明らかに最大値（フルビット）に固定されたレベルクリップとなり、歪み率も極端に増大し、悪化する。
【００１７】
このように最大変調度の規定されたデシメーションフィルタ５５により、１ビットデジタル信号をダウンサンプリングし、マルチビットデジタル信号にする変換器を構成する場合、最大変調度を超える１ビットデジタル信号が入力されると、出力マルチビット信号はクリップレベルに固定されてしまう問題がある。
【００１８】
いったん、デシメーションフィルタ５５でクリップしてしまうと、その後段でマルチビット信号におけるレベル減衰を行っても、クリップ状態を回避することはできない。また、１ビット信号状態のままで、そのレベルを自由に可変させることは原理的にも困難であり、その信号処理回路の規模も増大してしまうという欠点がある。
【００１９】
特に、スーパーオーディオＣＤに代表される１ビットデジタル信号方式のシステムにおける応用を考えた場合、基本的にはディスク録音上の最大変調度が規定されるわけであるが、例えば、録音制作者側の意図により、最大変調度を超えた過変調レベルのディスクが作成される可能性もある。このようなディスクを再生するプレーヤにおいて、再生された１ビットデジタル信号をそのままＤＡ変換し、アナログ出力する場合に、アナログ回路にある程度のダイナミックレンジの余裕があれば、過変調レベル部分も、録音時のレベルの通りに再生される。
【００２０】
ところが、規定された最大変調度を持つデシメーションフィルタでダウンサンプリングしてマルチビット信号に変換、それをデジタルオーディオインターフェースに出力する場合には、過変調レベル部分は、確実にレベルクリップして再生されてしまい、アナログ出力とデジタル出力で、レベルの差、歪みの差が存在することになる。
【００２１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、最大変調度の規定されたデシメーションフィルタにより、１ビットデジタル信号をダウンサンプリングし、マルチビットデジタル信号にする変換器を構成する場合、最大変調度を超える１ビットデジタル信号が入力されても、出力マルチビットデジタル信号がフルビット（最大値）に固定される事態を回避し、かつ平均的なレベルの上昇が可能となるデジタル信号処理装置及び再生装置の提供を目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデジタル信号処理装置は、上記課題を解決するために、所定の入力変調度の下でのΔΣ変調により得られた１ビットデジタル信号を固定減衰処理するとともに、当該固定減衰処理した１ビットデジタル信号をマルチビットデジタル信号に変換する信号変換手段と、上記信号変換手段により変換されたマルチビットデジタル信号のレベルを検出するレベル検出手段と、上記レベル検出手段により検出された信号のレベルに応じて、上記入力変調度及び上記固定減衰処理の固定減衰量に基づいて、上記信号変換手段により変換されたマルチビットデジタル信号のレベルが所定値を超えないように制御するレベル制御手段とを備える。
【００２３】
また、上記デジタル信号処理装置において、上記信号変換手段は上記減衰処理を施すために、ΔΣ変調による無信号１ビットデジタル信号を発生する無信号発生手段と、上記無信号発生手段から発生された無信号１ビットデジタル信号と入力１ビットデジタル信号を加算する加算手段とを備える。
【００２４】
本発明に係る再生装置は、上記課題を解決するために、記録媒体に予め記録されているΔΣ変調により得られた１ビットデジタル信号を再生する再生装置において、上記記録媒体から上記１ビットデジタル信号を再生する再生手段と、上記再生手段から再生された上記１ビットデジタル信号を固定減衰処理するとともに、当該固定減衰処理した１ビットデジタル信号をマルチビットデジタル信号に変換する信号変換手段と、上記信号変換手段により変換されたマルチビットデジタル信号のレベルを検出するレベル検出手段と、上記レベル検出手段により検出された信号のレベルに応じて、上記入力変調度及び上記固定減衰処理の固定減衰量に基づいて、前記信号変換手段により変換されたマルチビットデジタル信号のレベルが所定値を超えないように制御するレベル制御手段とを備えてなる。
【００２５】
また、上記再生装置において、上記信号変換手段は上記減衰処理を施すために、ΔΣ変調による無信号１ビットデジタル信号を発生する無信号発生手段と、上記無信号発生手段から発生された無信号１ビットデジタル信号と入力１ビットデジタル信号を加算する加算手段とを備える。
【００２６】
すなわち、本発明は、ΔΣ変調により得られた高レート１ビットデジタルオーディオ信号を、低レートマルチビットデジタルオーディオ信号にダウンコンバートするとき、マルチビットデータがオーバーフローする前段階に、レベルを減衰し、さらに後段でマルチビットデータのレベルに対し、その出力レベルが所定の値を超えないようにマルチビット状態にてレベルを制御することによって、変換手段の規定最大変調度を超える１ビットデータが入力されても、マルチビットデータ出力が最大値に固定（クリップ）されることを防止するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、ＩＥＣ９５８規格等で規定されるデジタルオーディオインターフェース出力装置を搭載する、図１に示すような、高品質オーディオを再生するオーディオディスクプレーヤ１である。このオーディオディスクプレーヤ１は、ＣＤのサンプリング周波数ｆsの６４倍のサンプリング周波数（６４ｆｓ）を持つ１ビットデジタル信号からなる高品質オーディオ信号を記録している光ディスクを再生する。１ビットディジタル信号は、上記図８に示した１ビットΔΣ変調器により得られる。
【００２８】
このオーディオディスクプレーヤ１は、光ディスク２から１ビットデジタル信号をＲＦ信号として読み出す光学ピックアップ３と、光学ピックアップ３が読み出したＲＦ信号に所定の信号処理を施して１ビットデジタル信号Ｄ1を生成する共にトラッキング，フォーカシング等のサーボ信号を生成する再生信号処理部４と、再生信号処理部４からの１ビットデジタル信号Ｄ1をアナログのオーディオ信号ＡOに変換する１ビットＤ／Ａ変換器５と、再生信号処理部４からの１ビットデジタル信号Ｄ1をマルチビットデジタル信号ＤMに変換するとともに減衰する変換部７と、変換部７にて変換されたマルチビットデジタル信号ＤMのレベルを検出するレベル検出部１０と、このレベル検出部１０にて検出されたレベルに応じて変換部７から出力されるマルチビットデジタル信号ＤMのレベルがフルビットを越えないように制御するレベル制御部１２と、レベル制御部１２からのマルチビットデジタル信号をＩＥＣ９５８で規格されているデジタルオーディオインターフェース出力のオーディオデータエリアに乗せるデジタルＩ／Ｆ部１３とを備える。デジタルＩ／Ｆ部１３からのデジタルオーディオインターフェース出力はディジタル出力端子１４から出力される。なお、このデジタルオーディオインターフェース出力は後段で高周波成分を除去するためのフィルタ手段に供給されてもよい。
【００２９】
変換部７は固定量減衰部８とマルチビット変換／デシメーション部９とを備え、上記１ビットデジタル信号Ｄ1をマルチビットデジタル信号ＤMに変換、及びサンプリング周波数を６４ｆｓからｆｓにダウンサンプリングする途中に固定の減衰処理を施す。
【００３０】
このように、このオーディオディスクプレーヤ１は、従来のオーディオディスクプレーヤに比べて、１ビットデジタル信号Ｄ1をマルチビットデジタル信号ＤMに変換する途中に例えば固定の減衰処理を施す変換部７と、変換部７で減衰処理が施されたマルチビットデジタル信号のレベルがフルビットを越えないように制御するレベル制御部１２を設けた点が特徴的である。
【００３１】
従来のオーディオディスクプレーヤは、規定された最大変調度を持つデシメーションフィルタでダウンサンプリングしてマルチビット信号に変換、それをデジタルオーディオインターフェースに出力する場合に、過変調レベル部分を、確実にレベルクリップして再生してしまう。このため、１ビットデジタル信号をＤ／Ａ変換して出力するアナログ出力信号と、マルチビットデジタル出力信号では、レベルの差、歪みの差が存在することになる。
【００３２】
図２には、このような問題点を持つ従来のオーディオディスクプレーヤ１５の構成を示す。
【００３３】
変換部１６は、再生信号処理部４からの１ビットディジタル信号Ｄ1をマルチビットデジタル信号ＤMに変換する。具体的に、変換部１６はデシメーションフィルタとよばれる回路であり、入力される１ビットデジタル信号を何段階かのステップを踏みながら、マルチビット変換すると共に、デシメーション（間引き）演算してサンプリング周波数のレートをｆsまで落とし、ダウンサンプリング処理を行うものである。この変換部１６では、上記マルチビットデジタル信号ＤMになる前に減衰処理を施さない。また、このマルチビットデジタル信号ＤMは上記図１に示したようなレベル制御部１２でレベルが制御されることなく、デジタルＩ／Ｆ１３に供給される。
【００３４】
このような構成では、変換部１６の規定最大変調度を超える入力があった場合、デジタル出力端子１４でのレベルがクリップしたままとなる。
【００３５】
そこで、上記図１のオーディオディスクプレーヤ１では、変換部７において、マルチビット変換／デシメーション部９の前段に固定量減衰部８を設けている。また、変換部７からのマルチビット信号を、レベル制御部１２を通してＤ−Ｉ／Ｆ部１３に入力している。また、マルチビット信号をレベル検出部１０にも入力し、その結果をシステムコントローラ１１で読み取り、レベル制御部１２でのレベル制御処理をコントロールしている。
【００３６】
すなわち、上記図１のオーディオディスクプレーヤ１では、規定最大変調度を持つマルチビット変換／デシメーション部９で、マルチビットデータが、その演算過程においてオーバーフロー、つまりクリップする前段階に、固定量減衰部８で予め一定量のレベルを減衰させ、規定最大変調度を超える入力に対してクリップしないようにしておき、レベル制御部１２では、その減衰分の補正をかけ、平均的なレベルを保てるよう、マルチビット信号状態で、レベル上昇が可能なように構成している。
【００３７】
変換部７の具体的な例について図３，図４を用いて説明する。図３は固定量減衰部８の要部であり、図４はマルチビット変換／デシメーション部９の要部である。
【００３８】
固定量減衰部８は、無信号を意味する、ΔΣ変調により得られた１ビットデジタル信号、例えば０パターン信号であるミュート信号を発生するミュートパターン発生器１８と、ミュートパターン発生器１８からのミュート信号に入力端子１７を介して供給される１ビットデジタル信号Ｄ1とを加算し、加算器出力信号Ｄｓを出力端子１９に供給する１ビット加算器２６とを備えてなる。ミュートパターンとは、６４倍ｆｓレートの１ビット信号データの２値（０と１）の、ある一定期間中の出現比率が１対１である固定パターンで、これをＤＡ変換すると、アナログ信号でのゼロレベルに相当する。
【００３９】
ここで、端子２１，２２から後の構成は、図４に示すマルチビット変換／デシメーション部９の前部の構成とほぼ同様となる。すなわち、図４の切換スイッチ２５が下側の被選択端子に接続されたとき、加算器２６は端子２１からの１ビット入力信号Ｄ1と端子２２からのミュート信号を加算する。これをデュアル入力という。
【００４０】
これに対して、図４の切換スイッチ２５が上側の被選択端子に接続されると、加算器２６は端子２１からの１ビット入力信号Ｄ1同士を加算する。これをシングル入力という。このときの固定減衰量部８の等価回路を図５に示す。
【００４１】
変換部７の１ビットデジタル信号の入力が例えば図５のように、端子２１同士からの加算構成を持っていたとする。１ビット加算器２６の加算器出力信号Ｄｓは、Ａ＋Ｂで表せるが、１ビット入力信号Ｄ1は２入力が１ビット加算器２６に接続されているので、加算器出力信号ＤｓはＡ＋Ａつまり２Ａとなる。
【００４２】
一方、Ｂ入力（端子２２）に、図３のようにミュートパターン発生器１８を接続したとする。図３の加算器出力Ｄｓは、Ａ＋Ｂであるが、Ｂ入力はミュートパターンなので、Ｂ＝０、よって、出力は、Ａ＋０つまりＡとなる。図５の出力２Ａに対し、図３のような構成をとれば出力はＡとなり、レベルはちょうど半分、６ｄＢの固定量減衰になる。この方法は、１ビット信号をマルチビットへ変換していく初段にて、ミュートパターンとの合成により固定減衰量を得るもので、後段のマルチビット変換／デシメーション部９でのクリップに達するまでのレベルを、引き下げたことに相当する。
【００４３】
図４において、切換スイッチ２５を切り換えて上記デュアル入力又はシングル入力を切り換えるための切換制御信号は、制御信号端子２３から与えられる。この切換制御信号は、ユーザによるマニュアル操作で生成されてもよいし、あるいは自動的に生成されてもよい。
【００４４】
図４のマルチビット変換／デシメーション部９の残りの構成について説明する。１ビット加算器２６からの２ビットの加算器出力信号Ｄｓはフォーマット部２７に供給される。フォーマット部２７は２ビットの３値、例えば１＋１を表す“１０”、１＋０又は０＋１を表す“０１”、０＋０を表す“００”を、４ビットのオフセットバイナリー３値にフォーマット化する。すなわち、上記“１０”を“１１００”（＋４）、“０１”を“１０００”（０）、“００”を“０１００”（−４）に変換する。
【００４５】
フォーマット部２７からの４ビットは、切換スイッチ２８に供給される。この切換スイッチは、入力端子２４からの６４ｆｓ４ビット入力と、フォーマット部２７からの４ビットとを切り換えてオフセットバイナリー変換部２９に供給する。
【００４６】
オフセットバイナリー変換部２９は、切換スイッチ２８からの６４ｆｓ４ビットのオフセットバイナリーを、２の補数に変換する。具体的には、上記“１１００”を“０１００”に、上記“１０００”を“００００”に、上記“０１００”を“１１００”に変換する。このオフセットバイナリー変換部２９の変換出力までが６４ｆｓの４ビットであり、移動平均フィルタ３０に供給される。
【００４７】
移動平均フィルタ３０は、サンプリングレートを１／８に落とし、かつ語長を１９ビットに増やす。この１９ビット、８ｆｓのフィルタ出力は、ゲイン設定部３１に供給され、ゲインが設定される。
【００４８】
このとき、ゲイン設定部３１では、オーバーフローリミッタがかけられる。上記図９に示した特性６２中のリミッタはここで定義される。そして、このゲイン設定部３１からの８ｆｓ、２０ビットはＦＩＲ（１）３２に供給される。
【００４９】
ＦＩＲ（１）３２は上記８ｆｓ、２０ビットを４ｆｓ、２１ビットにダウンサンプリング／デシメーションする。
【００５０】
また、ＦＩＲ（２）３３及びＦＩＲ（３）３４を通すことによって、端子３５にはｆｓ、２１／２４ビットが得られる。
【００５１】
ここでは、変換部７の入力にて固定量減衰を行ったが、１ビットディジタル信号をマルチビットディジタル信号に変換する途中、具体的にはゲイン設定部３１より前のブロックにおいて固定量減衰がなされていればよい。
【００５２】
次に、レベル制御部１２の動作を詳細に説明する。図６は、レベル制御部１２の制御特性の例を示したものである。マルチビット変換／デシメーション部９の規定最大変調度が５０％であったとすると、上記図２の従来構成でのマルチビット出力の特性４１は、変調度５０％の入力信号レベルにてフルビットに達し、それ以上の入力上昇に対してレベルはフルビット固定となる。固定量減衰部８で上述したような６ｄＢの固定量減衰のみを行ったときの特性４２は変調度５０％でフルビットより６ｄＢ低いレベルとなり、原理的には１００％変調のレベル入力でフルビットに達する。つまりこの状態は、いなかるレベル入力においてもフルビット固定とはならず、入出力の直線性も保たれるが、通常使用する変調度５０％以下のレベルにおいては本来の特性４１のレベルに対して、常に６ｄＢ低くなってしまう。
【００５３】
そこで、レベル制御部１２にて、固定減衰量と入力変調度の兼ね合いを考慮し特性４３のようにレベル上昇させる。例えば、入力変調度が約７１％までに収まる場合には、レベル制御部１２で３ｄＢゲインアップを行う。予め入力される最大の変調度が分かっている、もしくは想定できる場合は、このように必要分の固定ゲインでレベル上昇をさせれば、出力がクリップに至ることはない。ただし、平均的なレベルは低くなり気味である。
【００５４】
一方、入力される最大の変調度が分からない場合には、レベル検出部１０でレベルを測定、その値によってシステムコントローラ１１よりレベル制御部１２のゲインを動的に変化させていく。これは上記特性４３のカーブを所定の範囲４４で時間的に可変させる、自動ゲイン調整器構成である。レベルクリップを回避できる。
【００５５】
また、特性４５のように、レベル制御部１２のゲインを静的に変化させ、レベル圧縮カーブを作成するという、リミッター方式も構成できる。これは、規定最大変調度より低いレベルから圧縮が始まり歪み率も徐々に悪化していくが、平均的なレベルは、従来構成と同等程度のレベルが保て、また圧縮によりレベルクリップもある程度は避けられる。
【００５６】
以上のように、レベル検出部１０、制御部１１、レベル制御部１２の構成や、制御方式の選定・組み合わせにより、固定量減衰を行った後のレベル上昇の方法は様々に設定できる。
【００５７】
本発明は、このように、マルチビット変換の前段階での固定量減衰によりレベルクリップを防ぎ、かつ、後段のレベル制御部での制御により平均的なレベルを上昇させられるというものである。
【００５８】
つまり、ΔΣ変調により得られた高レート１ビットデジタルオーディオ信号を、低レートマルチビットデジタルオーディオ信号にダウンコンバートするとき、マルチビットデータがオーバーフローする前段階に、レベルを減衰し、さらに後段でマルチビットデータのレベルを可変にし、その出力レベルが所定の値を超えないようにマルチビット状態にてレベルを可変することによって、変換手段の規定最大変調度を超える１ビットデータが入力されても、マルチビットデータ出力が最大値に固定されることを防止するものである。
【００５９】
したがって、ΔΣ変調により得られた１ビット信号をＤ／Ａ変換して出力するアナログ出力と、マルチビットデジタル出力では、レベルの差、歪みの差が存在しない。
【００６０】
なお、本発明の実施の形態としては図１に示したオーディオディスクプレーヤ１を挙げたが、本発明は他の具体例に適用することもできる。他の具体例としては、少なくとも、図１の変換部７と、レベル制御部１２を備えたデジタル信号処理装置である。
【００６１】
このデジタル信号処理装置は、ΔΣ変調により得られた１ビットデジタル信号を受信し、マルチビットデジタル信号に変換して出力するような信号処理装置である。
【００６２】
また、ΔΣ変調により得られた１ビットデジタル信号をそのまま光ディスク等の記録媒体の所定のエリアに記録する系を備えると共に、マルチビットデジタル信号に変換して他の所定のエリアに記録する系を備えるようなデジタル信号処理装置にも適用できる。このデジタル信号処理装置においては、二つの系によって記録したデジタル信号に、レベルの差、歪みの差を存在させない。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、最大変調度の規定されたデシメーションフィルタにより、１ビットデジタル信号をダウンサンプリングし、マルチビットデジタル信号にする変換器を構成する場合、最大変調度を超える１ビット信号が入力されても、出力マルチビットデジタル信号がフルビット（最大値）に固定される自体を回避し、かつ平均的なレベルの上昇が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態となるオーディオディスクプレーヤの構成を示すブロック図である。
【図２】従来のオーディオディスクプレーヤの構成を示すブロック図である。
【図３】上記図１に示したオーディオディスクプレーヤの要部となる変換部内の固定量減衰部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】上記図１に示したオーディオディスクプレーヤの要部となる変換部内のマルチビット変換／デシメーション部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】上記図３に示した固定量減衰部の原理を説明するためのブロック図である。
【図６】上記図１に示したオーディオディスクプレーヤの要部となるレベル制御部の動作を説明するための特性図である。
【図７】従来のデジタル信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図８】１ビットΔΣ変調器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図９】上記図７に示したデジタル信号処理装置の出力信号のレベル特性を示す特性図である。
【図１０】上記図７に示したデジタル信号処理装置の出力信号の歪み率特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１  オーディオディスクプレーヤ、２  光ディスク、３  光学ピックアップ、４  再生信号処理部、５  １ビットＤ／Ａ変換器、７  変換部、８  固定量減衰部、９  マルチビット変換／デシメーション部、１０  レベル検出部、１１  システムコントローラ、１２  レベル制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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