(57)【要約】【課題】ノイズ除去および高品位の分解能向上を同時に行う。【解決手段】Ａ／Ｄ変換器１２０が出力するＡビットのデジタルデータＤＡを、データ処理部１３０により、Ｂビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータＤＢに変換する。帯域分割部１３１は、データＤＡを、高周波成分ＤＨと低周波成分ＤＬに分割する。ノイズ除去部１３２は、高周波成分ＤＨに対して、ノイズを抑圧するコアリング処理を行う。分解能向上部１３３は、低周波成分ＤＬに対して、各データの変化形態に基づいて、３次関数による補間曲線を用いた補間処理により、Ｂビットのデジタルデータを生成する。加算部１３４は、ノイズが抑圧されたＡビットのデジタルデータ（高周波成分）と、分解能向上されたＢビットのデジタルデータ（低周波成分）とを、最上位桁を一致させた状態で加算し、Ｂビットの出力デジタルデータＤＢを得る。【選択図】図１
2009033404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたＡビットのデジタルデータの変化形態を検出する変化形態検出部と、
上記変化形態検出部の検出出力に基づいて、３次関数による補間曲線を用いた補間処理により、上記Ａビットのデジタルデータの下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータを生成する下位ビット生成部と、
上記入力されたＡビットのデジタルデータの下位側に、上記下位ビット生成部で生成された（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを付加してＢビットのデジタルデータを出力する加算部と
を備えることを特徴とする分解能向上装置。
【請求項２】
上記変化形態検出部は、
現在のデジタルデータが１つ前のデジタルデータに対して大きい値に変化しているとき、上昇方向に変化していると見なして第１の変化形態フラグを出力し、
上記現在のデジタルデータが１つ前のデジタルデータに対して小さい値に変化しているとき、下降方向に変化していると見なして第２の変化形態フラグを出力し、
上記現在のデジタルデータが１つ前のデジタルデータに対して同一の値のとき、変化していないと見なして第３の変化形態フラグを出力し、
さらに、一定期間だけ上記第３の変化形態フラグを出力した後の上記現在のデジタルデータが１つ前のデジタルデータに対して同一の値のとき、第４の変化形態フラグを出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の分解能向上装置。
【請求項３】
上記下位ビット生成部は、
上記変化態様検出部における上記第１の変化形態フラグ、上記第２の変化形態フラグおよび上記第４の変化形態フラグの出力時点を上記入力されたＡビットのデジタルデータのサンプリング位相に対して１８０度だけ前にずらした時点を変化点とするとき、
連続する２つの変化点毎に、該２つの変化点の変化態様に応じて、該２つの変化点に対応した位置情報および勾配情報を用いて上記補間曲線を生成し、該補間曲線に基づいて上記２つの変化点の間に位置する、上記入力されたＡビットのデジタルデータの各サンプリングタイミングにおける上記（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の分解能向上装置。
【請求項４】
入力されたＡビットのデジタルデータの変化形態を検出する変化形態検出ステップと、
上記変化形態検出ステップの検出出力に基づいて、３次関数による補間曲線を用いた補間処理により、上記Ａビットのデジタルデータの下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータを生成する下位ビット生成ステップと、
上記入力されたＡビットのデジタルデータの下位側に、上記下位ビット生成ステップで生成された（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを付加してＢビットのデジタルデータを出力する加算ステップと
を備えることを特徴とする分解能向上方法。
【請求項５】
コンピュータを、
入力されたＡビットのデジタルデータの変化形態を検出する変化形態検出手段と、
上記変化形態検出手段の検出出力に基づいて、３次関数による補間曲線を用いた補間処理により、上記Ａビットのデジタルデータの下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータを生成する下位ビット生成手段と、
上記入力されたＡビットのデジタルデータの下位側に、上記下位ビット生成手段で生成された（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを付加してＢビットのデジタルデータを出力する加算手段と
して機能させるためのプログラム。
【請求項６】
入力アナログ信号をＡビットのデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
上記Ａ／Ｄ変換器から出力されるＡビットのデジタルデータに基づいて、Ｂビット（Ｂ＞Ａ）の出力デジタルデータを得る分解能向上部とを備えるＡ／Ｄ変換装置であって、
上記分解能向上部は、
上記Ａ／Ｄ変換器から出力されるＡビットのデジタルデータの変化形態を検出する変化形態検出部と、
上記変化形態検出部の検出出力に基づいて、３次関数による補間曲線を用いた補間処理により、上記Ａビットのデジタルデータの下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを生成する下位ビット生成部と、
上記入力されたＡビットのデジタルデータの下位側に、上記下位ビット生成部で生成された（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを付加してＢビットのデジタルデータを出力する加算部とを有する
ことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
【請求項７】
入力されたＡビットのデジタルデータを高周波成分および低周波成分に分割して出力する帯域分割部と、
上記帯域分割部から出力される上記高周波成分としてのＡビットのデジタルデータに対して、高周波成分で振幅が小さいものを微小ノイズと判断して抑圧する処理を行うノイズ除去部と、
上記帯域分割部から出力される上記低周波成分としてのＡビットのデジタルデータをＢビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータに変換する分解能向上部と、
上記ノイズ除去部から出力されるＡビットのデジタルデータと、上記分解能向上部から出力されるＢビットのデジタルデータとを、互いの最上位桁を一致させた状態で加算し、Ｂビットの出力デジタルデータを得る加算部と
を備えることを特徴とするデータ処理装置。
【請求項８】
上記分解能向上部は、
上記帯域分割部から出力される上記低周波成分としてのＡビットのデジタルデータの変化形態を検出する変化形態検出部と、
上記変化形態検出部の検出出力に基づいて、補間処理により、上記Ａビットのデジタルデータの下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータを生成する下位ビット生成部と、
上記帯域分割部から出力される上記低周波成分としてのＡビットのデジタルデータの下位側に、上記下位ビット生成部で生成された（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを付加してＢビットのデジタルデータを得る加算部とを有する
ことを特徴とする請求項７に記載のデータ処理装置。
【請求項９】
入力されたＡビットのデジタルデータを高周波成分および低周波成分に分割する帯域分割ステップと、
上記帯域分割ステップで得られる上記高周波成分としてのＡビットのデジタルデータに対して、高周波成分で振幅が小さいものを微小ノイズと判断して抑圧する処理を行うノイズ除去ステップと、
上記帯域分割ステップで得られる上記低周波成分としてのＡビットのデジタルデータをＢビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータに変換する分解能向上ステップと、
上記ノイズ除去ステップで得られるＡビットのデジタルデータと、上記分解能向上ステップで得られるＢビットのデジタルデータとを、互いの最上位桁を一致させた状態で加算し、Ｂビットの出力デジタルデータを得る加算ステップと
を備えることを特徴とするデータ処理方法。
【請求項１０】
コンピュータを、
入力されたＡビットのデジタルデータを高周波成分および低周波成分に分割して出力する帯域分割手段と、
上記帯域分割手段から出力される上記高周波成分としてのＡビットのデジタルデータに対して、高周波成分で振幅が小さいものを微小ノイズと判断して抑圧する処理を行うノイズ除去手段と、
上記帯域分割手段から出力される上記低周波成分としてのＡビットのデジタルデータをＢビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータに変換する分解能向上手段と、
上記ノイズ除去手段から出力されるＡビットのデジタルデータと、上記分解能向上手段から出力されるＢビットのデジタルデータとを、互いの最上位桁を一致させた状態で加算し、Ｂビットの出力デジタルデータを得る加算手段と
して機能させるためのプログラム。
【請求項１１】
入力アナログ信号をＡビットのデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
上記Ａ／Ｄ変換器から出力されるＡビットのデジタルデータに基づいて、Ｂビット（Ｂ＞Ａ）の出力デジタルデータを得るデータ処理部とを備えるＡ／Ｄ変換装置であって、
上記データ処理部は、
上記Ａ／Ｄ変換器から出力されるＡビットのデジタルデータを高周波成分および低周波成分に分割して出力する帯域分割部と、
上記帯域分割部から出力される上記高周波成分としてのＡビットのデジタルデータに対して、高周波成分で振幅が小さいものを微少ノイズと判断して抑圧する処理を行うノイズ除去部と、
上記帯域分割部から出力される上記低周波成分としてのＡビットのデジタルデータに基づいて、Ｂビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータを得る分解能向上部と、
上記ノイズ除去部から出力されるＡビットのデジタルデータと、上記分解能向上部から出力されるＢビットのデジタルデータとを、互いの最上位桁を一致させた状態で加算し、Ｂビットの出力デジタルデータを得る加算部とを有する
ことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、音声、あるいは映像のデジタルデータの分解能を上げるために適用して好適な分解能向上装置、分解能向上方法、データ処理装置、データ処理方法、プログラムおよびＡ／Ｄ変換装置に関する。
【０００２】
詳しくは、この発明は、Ａビットの入力デジタルデータの変化形態の検出出力に基づいて、３次関数による補間曲線を用いた補間処理を行って、下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータを生成して、Ｂビットの出力デジタルデータを得ることにより、高品位の分解能向上を可能にした分解能向上装置等に係るものである。
【０００３】
また、この発明は、Ａビットの入力デジタルデータを高周波成分および低周波成分に分割し、ノイズ抑圧処理を行った高周波成分とＡビットからＢビットへの分解能向上処理を行った低周波成分とを互いの最上位桁を一致させた状態で加算してＢビットの出力デジタルデータを得ることにより、ノイズ除去および高品位の分解能向上を同時に行い得るデータ処理装置等に係るものである。
【背景技術】
【０００４】
現在の信号処理においては、アナログ信号をＡ／Ｄ変換器を通してデジタルデータに変換し、情報をデジタル情報として扱い、信号処理が行われる。このように情報をデジタル情報として扱うことで、ノイズの影響を受け難くし、また、算術演算等を含む処理を容易にしている。
【０００５】
しかし、情報をデジタル情報として取り扱うことで、上述のような利便性の高い情報形態とすることができるが、アナログ信号をデジタルデータに変換する際には、量子化の工程により元のアナログ信号の情報が失われてしまう。さらに、Ａ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換する際に、デジタルデータ自体にノイズが含まれてしまうことがある。
【０００６】
すなわち、Ａ／Ｄ変換器を通して得られるデジタルデータは、分解能によって制約を受けたデータであり、さらに、そのデータ自体がノイズを含むデータとなっている。このようなデジタルデータに対して、ノイズ除去を行い、さらに、分解能を向上させて、高品位なデジタルデータに変換することが望まれている。
【０００７】
分解能の向上は、例えば、特許文献１に記載されているように、フィルタ処理演算等で得られる結果の余剰ビットを付け足すことで簡単に行うことができる。図２７は、特許文献１に記載されている、フィルタを使って分解能を向上させるためのデータ処理装置（８ビットから１０ビットへの変換例）を示している。
【０００８】
下位ビット付加部１では、入力された８ビットのデジタルデータの下位側に２ビット「００」が付加されて、１０ビットのデジタルデータとされる。この時点では、下位の２ビットが「００」であるので、実質的には、入力された８ビットのデジタルデータと等価である。フィルタ２では、下位ビット付加部１から出力される１０ビットのデジタルデータに対して、フィルタ演算が行われる。この場合、下位２ビットには、フィルタ演算によるビットが生成される。
【０００９】
このフィルタ演算結果をそのまま出力するとすれば、入力されたデジタルデータがなまったものとなり、エッジなどがぼけてしまう。そこで、比較部３では、下位ビット付加部１から出力される１０ビットのデジタルデータとフィルタ演算結果である１０ビットのデジタルデータとが比較され、セレクタ４では、比較結果が大きい場合には下位ビット付加部１から出力される１０ビットのデジタルデータが出力デジタルデータとされ、比較結果が小さい場合にはフィルタ演算結果である１０のデジタルデータが出力デジタルデータとされる。
【００１０】
図２７に示すデータ処理装置においては、急峻なところはそのままで分解能を向上させることができる。しかし、図２７に示すデータ処理装置においては、図２８に示すように、同一データが連続するような波形に対しては、階段波形の一部をなまらせるだけなので、本来のアナログ信号に近づけることが難しかった。
【００１１】
具体的に説明すると、図２８において、破線ａで表している本来のアナログ信号が変換されて得られた入力デジタルデータが実線丸印で表されているが、このデジタルデータは量子化の影響により１ＬＳＢ(Least Significant Bit)の階段波形となっている。このデジタルデータの分解能を向上させるため、フィルタ処理演算等で得られる結果の余剰ビットを付け足して生成されたデジタルデータ(フィルタ後のデータ)が破線丸印で表されているが、本来のアナログ信号に近づけたとは言い難い。
【００１２】
この問題を解決するためにフィルタのタップ数を増やすと、回路規模が増大してしまうという問題がある。さらに、図２８には、入力デジタルデータにノイズ（ランダムノイズ）が混入されていない例を示したが、実際にはノイズが混入されていることが多い。そのようなノイズのあるデジタルデータからノイズ除去を行いつつ、分解能を向上させる処理を回路規模の増大を招くことなく、平易な構成で実現することは難しかった。
【００１３】
また、特許文献２には、Ｎビットの入力デジタルデータの変化形態の検出出力に基づいて、補間処理により、下位側に付加する（Ｍ−Ｎ）ビット（Ｍ＞Ｎ）のデジタルデータを生成して、Ｍビットの出力デジタルデータを得ることにより、分解能向上を図ることが記載されている。
【００１４】
この特許文献２に記載されている技術では、（Ｍ−Ｎ）ビットのデジタルデータを直線による補間処理で生成するものであり、当該（Ｍ−Ｎ）ビットのデジタルデータを滑らかに生成することが困難であり、高品位の分解能向上は難しかった。
【特許文献１】特開２００６−５０３５８号公報
【特許文献２】特開平９−６４７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したように特許文献１に記載される技術では、同一データが連続するような波形に対しては、階段波形の一部をなまらせるだけなので、本来のアナログ信号に近づけることが難しかった。また、この特許文献１に記載される技術では、フィルタのタップ数を増やすことで本来のアナログ信号に近づけることができるが、回路規模が増大してしまうという問題がある。さらに、この特許文献１に記載される技術では、ノイズのあるデジタルデータからノイズ除去を行いつつ、分解能を向上させる処理を回路規模の増大を招くことなく、平易な構成で実現することは難しかった。
【００１６】
また、上述したように特許文献２に記載される技術では、（Ｍ−Ｎ）ビットのデジタルデータを直線による補間処理で生成するものであり、当該（Ｍ−Ｎ）ビットのデジタルデータを滑らかに生成することが困難であり、高品位の分解能向上は難しかった。また、この特許文献２に記載される技術では、入力デジタルデータに含まれるノイズの取扱については何ら言及されていない。
【００１７】
この発明の目的は、高品位の分解能向上を可能にすることにある。また、この発明の他の目的は、ノイズ除去および高品位の分解能向上を同時に行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明の概念は、
入力されたＡビットのデジタルデータの変化形態を検出する変化形態検出部と、
上記変化形態検出部の検出出力に基づいて、３次関数による補間曲線を用いた補間処理により、上記Ａビットのデジタルデータの下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータを生成する下位ビット生成部と、
上記入力されたＡビットのデジタルデータの下位側に、上記下位ビット生成部で生成された（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを付加してＢビットのデジタルデータを出力する加算部と
を備えることを特徴とする分解能向上装置にある。
【００１９】
この発明において、変化形態検出部では、入力されたＡビットのデジタルデータの変化形態が検出される。このＡビットのデジタルデータは、例えば、入力アナログ信号がＡ／Ｄ変換器で変換されて得られたものである。変化形態検出部では、例えば、現在のデジタルデータが１つ前のデジタルデータと比較され、大きい値に変化しているとき第１の変化形態フラグが出力され、小さい値に変化しているとき第２の変化形態フラグが出力され、同一の値のとき第３の変化形態フラグが出力され、さらに、一定期間だけ第３の変化形態フラグを出力した後の現在のデジタルデータが１つ前のデジタルデータに対して同一の値のとき、第４の変化形態フラグが出力されるようにされてもよい。このように第１〜第３の変化形態フラグの他に、第４の変化形態フラグが出力されることで、後述するように、下位ビット生成部で補間曲線が生成される２つの変化点の時間間隔が一定時間内に規制され、Ａビットのデジタルデータの下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータの生成処理が停滞することが防止される。
【００２０】
下位ビット生成部では、変化形態検出部の検出出力に基づいて、３次関数による補間曲線を用いた補間処理により、Ａビットのデジタルデータの下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータが生成される。例えば、下位ビット生成部では、変化態様検出部における第１の変化形態フラグ、第２の変化形態フラグおよび第４の変化形態フラグの出力時点を入力されたＡビットのデジタルデータのサンプリング位相に対して１８０度だけ前にずらした時点を変化点とするとき、連続する２つの変化点毎に、この２つの変化点の変化態様に応じて、この２つの変化点に対応した位置情報および勾配情報を用いて３時間数による補間曲線が生成され、この補間曲線に基づいて２つの変化点の間に位置する、入力されたＡビットのデジタルデータの各サンプリングタイミングにおける（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータが生成されるようにされてもよい。
【００２１】
このように、この発明においては、Ａビットの入力デジタルデータの変化形態の検出出力に基づいて、３次関数による補間曲線を用いた補間処理が行われて、下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータが生成されて、Ｂビットの出力デジタルデータが得られるものであり、下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータが滑らかに得られることから、高品位の分解能向上が可能となる。
【００２２】
また、この発明の概念は、
入力されたＡビットのデジタルデータを高周波成分および低周波成分に分割して出力する帯域分割部と、
上記帯域分割部から出力される上記高周波成分としてのＡビットのデジタルデータに対して、高周波成分で振幅が小さいものを微小ノイズと判断して抑圧する処理を行うノイズ除去部と、
上記帯域分割部から出力される上記低周波成分としてのＡビットのデジタルデータをＢビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータに変換する分解能向上部と、
上記ノイズ除去部から出力されるＡビットのデジタルデータと、上記分解能向上部から出力されるＢビットのデジタルデータとを、互いの最上位桁を一致させた状態で加算し、Ｂビットの出力デジタルデータを得る加算部と
を備えることを特徴とするデータ処理装置にある。
【００２３】
この発明において、帯域分割部では、入力されたＡビットのデジタルデータが高周波成分および低周波成分に分割される。このＡビットのデジタルデータは、例えば、入力アナログ信号がＡ／Ｄ変換器で変換されて得られたものである。この発明においては、後述するように、ノイズの目立つ高周波成分に対してノイズ抑圧処理が行われ、分解能の粗さが目立つ低周波成分に対して分解能向上処理が行われる。
【００２４】
ノイズ除去部では、帯域分割部から出力される高周波成分としてのＡビットのデジタルデータに対して、高周波成分で振幅が小さい信号を微少ノイズと判断し、該信号を抑圧する処理が行われる。この処理はコアリング処理と呼ばれる。
【００２５】
分解能向上部では、帯域分割部から出力される低周波成分としてのＡビットのデジタルデータがＢビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータに変換される。この分解能向上部は、例えば、帯域分割部から出力される低周波成分としてのＡビットのデジタルデータの変化形態を検出する変化形態検出部と、この変化形態検出部の検出出力に基づいて、補間処理により、Ａビットのデジタルデータの下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを生成する下位ビット生成部と、帯域分割部から出力される低周波成分としてのＡビットのデジタルデータの下位側に、下位ビット生成部で生成された（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを付加してＢビットのデジタルデータを得る加算部とを有するものとされてもよい。上述の構成の分解能向上部では、Ａビットのデジタルデータの変化点のみに着目した処理が行われることから、ハードウェアあるいはソフトウェアにかかる処理負荷が軽減される。
【００２６】
加算部では、ノイズ除去部から出力されるＡビットのデジタルデータと、分解能向上部から出力されるＢビットのデジタルデータとが、互いの最上位桁を一致させた状態で加算され、Ｂビットの出力データが得られる。
【００２７】
このように、この発明においては、Ａビットの入力デジタルデータが高周波成分および低周波成分に分割され、ノイズ抑圧処理が行われた高周波成分とＡビットからＢビットへの分解能向上処理が行われた低周波成分とが互いの最上位桁を一致させた状態で加算されてＢビットの出力デジタルデータが得られるものであり、ノイズ除去および高品位の分解能向上が同時に行われる。なお、この場合、ハードウェア上で、ノイズ抑圧処理と分解能向上処理とを並列的に実行できる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、Ａビットの入力デジタルデータの変化形態の検出出力に基づいて、３次関数による補間曲線を用いた補間処理を行って、下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビット（Ｂ＞Ａ）のデジタルデータを生成して、Ｂビットの出力デジタルデータを得るものであり、高品位の分解能向上が可能となる。
【００２９】
また、この発明によれば、Ａビットの入力デジタルデータを高周波成分および低周波成分に分割し、ノイズ抑圧処理を行った高周波成分とＡビットからＢビットへの分解能向上処理を行った低周波成分とを互いの最上位桁を一致させた状態で加算してＢビットの出力デジタルデータを得るものであり、ノイズ除去および高品位の分解能向上を同時に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態としてのＡ／Ｄ変換装置１００の構成例を示している。このＡ／Ｄ変換装置１００は、入力端子１１０と、Ａ／Ｄ変換器１２０と、データ処理部１３０と、出力端子１４０とを備えている。
【００３１】
入力端子１１０は、音声、映像等のアナログ信号ＳＡが入力される端子である。Ａ／Ｄ変換器１２０は、入力端子１１０に入力されたアナログ信号ＳＡをＡビットのデジタルデータに変換する。ここで、Ａは正の整数である。データ処理部１３０は、Ａ／Ｄ変換器１２０から出力されるＡビットのデジタルデータＤＡに基づいて、Ｂビットのデジタルデータを得る。ここで、Ｂは正の整数で、Ｂ＞Ａの関係を満たしている。このデータ処理部１３０の詳細については、後述する。出力端子１４０は、データ処理部１３０から出力されるＢビットのデジタルデータＤＢを出力する。
【００３２】
図１に示すＡ／Ｄ変換装置１００の動作を説明する。入力端子１１０に入力されるアナログ信号ＳＡはＡ／Ｄ変換器１２０でＡビットのデジタル信号ＤＡに変換され、その後に、データ処理部１３０に供給される。このデータ処理部１３０では、ＡビットのデジタルデータＤＡに基づいて、ＢビットのデジタルデータＤＢが得られ、分解能の向上が図られる。このデータ処理部１３０で得られるＢビットのデジタルデータＤＢは、出力端子１４０に出力される。
【００３３】
次に、データ処理部１３０の詳細を説明する。このデータ処理部１３０は、帯域分割部１３１と、ノイズ除去部１３２と、分解能向上部１３３と、加算部１３４とを有している。帯域分割部１３１は、入力されたＡビットのデジタルデータＤＡを、高周波成分ＤＨと低周波成分ＤＬに分割して出力する。
【００３４】
図２は、帯域分割部１３１の構成例を示している。この帯域分割部１３１は、減算器１３１ａおよびローパスフィルタ１３１ｂにより構成されている。入力されたＡビットのデジタルデータＤＡは、減算器１３１ａおよびローバスフィルタ１３１ｂに供給される。ローパスフィルタ１３１ｂでは、デジタルデータＤＡから低周波成分ＤＬが抽出される。
【００３５】
また、ローパスフィルタ１３１ｂで抽出される低域成分ＤＬは減算器１３１ａに供給される。この減算器１３１ａでは、デジタルデータＤＡから低域成分ＤＬが減算され、高周波成分ＤＨが得られる。このように減算器１３１ａで得られる高周波成分ＤＨ、および、上述したローパスフィルタ１３１ｂで抽出される低域成分ＤＬは、帯域分割部１３１の出力とされる。なお、高周波成分ＤＨおよび低周波成分ＤＬは、帯域分割部１３１から、Ａビットのデジタルデータとして出力される。
【００３６】
ここで、高周波成分ＤＨに関してはノイズが目立つことから、後述するように当該高周波成分ＤＨに対してはノイズを抑圧する処理が行われる。Ａ／Ｄ変換器１２０から出力されるデジタルデータＤＡは、当該Ａ／Ｄ変換器１２０の分解能によって制約を受けたデータであり、さらに、ノイズを含むデータとなっている。高周波成分ＤＨには、デジタルデータＤＡに含まれていたノイズも含まれている。一方、低周波成分ＤＬに関しては分解能の粗さが目立つことから、後述するように当該低周波成分ＤＬに対しては分解能を向上する処理が行われる。なお、この低周波成分ＤＬは、帯域分割部１３１の帯域分割の処理により、ノイズが除去されたものとなっている。
【００３７】
ノイズ除去部１３２は、帯域分割部１３１から出力される高周波成分ＤＨとしてのＡビットのデジタルデータに対して、高周波成分で振幅が小さい信号を微少ノイズと判断し、当該信号を抑圧する処理を行う。この処理は、コアリング処理と呼ばれ、従来から知られている。このコアリング処理は、簡単な構成でノイズ除去が実現できるという特徴がある。
【００３８】
ノイズ除去部１３２は、入力されたデジタルデータをＤとして、（１）Ｄ＜−ＴＨであるとき、Ｄ＋ＴＨを出力し、（２）−ＴＨ≦Ｄ≦ＴＨであるとき、０を出力し、（３）Ｄ＞ＴＨであるとき、Ｄ−ＴＨを出力する、ことでノイズを抑圧する。ここで、ＴＨはある一定の閾値であり、固定値でもよく、あるいは、ユーザが任意に設定できるようにしてもよい。図３は、ノイズ除去部１０３の、入出力特性を示している。ここで、ノイズ除去部１３２の出力は、Ａビットのデジタルデータである。
【００３９】
分解能向上部１３３は、帯域分割部１３１から出力される低周波成分ＤＬとしてのＡビットのデジタルデータを、Ｂビットのデジタルデータに変換する。上述しように低周波成分ＤＬは帯域分割部１３１の帯域分割の処理によりノイズが除去されたものとなっているので、分解能向上部１３３における処理にノイズが影響を与えることはなく、当該分解能向上部１３３では高品位な分解能向上が可能となる。この分解能向上部１３３の原理および具体的動作については後述する。
【００４０】
加算部１３４は、ノイズ除去部１３２から出力されるＡビットのデジタルデータと、分解能向上部１３３から出力されるＢビットのデジタルデータとを、互いの最上位桁を一致させた状態で加算し、Ｂビットの出力デジタルデータＤＢを得る。
【００４１】
データ処理部１３０における処理の全体フローを、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００４２】
まず、データ処理部１３０は、ステップＳＴ１において、処理を開始し、その後、ステップＳＴ２に移る。このステップＳＴ２において、データ処理部１３０は、帯域分割部１３１により、入力されたＡビットのデジタルデータＤＡを、高周波成分ＤＨと低周波成分ＤＬに分割する。
【００４３】
次に、データ処理部１３０は、ステップＳＴ３において、ステップＳＴ２で得られた高周波成分ＤＨとしてのＡビットのデジタルデータに対して、ノイズ除去部１３２により、ノイズを抑圧する処理を行う。また、データ処理部１３０は、ステップＳＴ４において、ステップＳＴ２で得られた低周波成分ＤＬとしてのＡビットのデジタルデータに対して、分解能向上部１３３により、分解能を向上する処理を行い、Ｂビットのデジタルデータを得る。
【００４４】
次に、データ処理部１３０は、ステップＳＴ５において、加算部１３４により、ステップＳＴ３でノイズが抑圧されたＡビットのデジタルデータ（高周波成分）と、ステップＳＴ４で分解能向上されたＢビットのデジタルデータとを、最上位桁を一致させた状態で加算し、Ｂビットの出力デジタルデータＤＢを得る。このステップＳＴ５の処理の後、データ処理部１３０は、ステップＳＴ６において、処理を終了する。
【００４５】
なお、図４に示す処理フローにおいて、ステップＳＴ３とステップＳＴ４の順序は逆でもよいし、また、ハードウェア上では並列に処理してもよい。
【００４６】
以上のデータ処理部１３０における処理により、ＡビットのデジタルデータＤＡから、ノイズが除去され、かつ高品位に分解能が向上されたＢビットのデジタルデータＤＢが生成されて出力される。
【００４７】
次に、分解能向上部１３３について説明する。まず、始めに、分解能を向上させる原理を説明する。図５は、アナログ信号をデジタル化して得られたデジタルデータ(○印で表現)を示している。図５に示す破線Ｓは、そのデジタルデータの各点を順に結んだ曲線である。ここで、破線Ｓは、アナログ信号をサンプリングして形成されたＡビットのデジタルデータの変化の形態を示したものといえる。
【００４８】
この破線Ｓで示されたＡビットのデジタルデータの変化の形態を表した信号に対応する原アナログ信号は、図５に斜線を付して示した領域の内部に存在している。すなわち、原アナログ信号とＡビットのデジタルデータの変化の形態を表した信号との間には、±０．５ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットにおける１ＬＳＢを表す）分の誤差が生じていると言える。言い換えれば、アナログ信号をＡビットのデジタルデータへ変換した時点で、±０．５ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットにおける１ＬＳＢを表す）以下の情報は失われてしまう。
【００４９】
分解能向上部１３３では、このＡビットの１ＬＳＢ以下の情報を下位ビットデータとして作り出すことで、Ａビットより細かいＢビットのデジタルデータを生成する。すなわち、ＡビットのデジタルデータをＢビットのデジタルデータへ変換する際には、図５の斜線領域内にＡビットの１[ＬＳＢ]より細かい下位ビット（ここでは、最終的にＢビットを生成するため、（Ｂ−Ａ）ビット）のデジタルデータを生成し、元のＡビットのデジタルデータの下位側に、当該（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを付加することで、Ｂビットのデジタルデータを生成する。以上が分解能を向上させる原理である。
【００５０】
図６は、分解能向上部１３３の構成例を示している。この分解能向上部１３３は、変化形態検出部１３３ａと、下位ビット生成部１３３ｂと、加算部１３３ｃとを有している。変化形態検出部１３３ａは、入力されたＡビットのデジタルデータＤinの変化形態を検出する。下位ビット生成部１３３ｂは、変化形態検出部１３３ａの検出出力に基づいて、入力されたＡビットのデジタルデータＤinの下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを生成する。つまり、下位ビット生成部１３３ｂは、ＡビットのデジタルデータＤinの変化形態に即して、Ａビットの±０．５ＬＳＢ以内に、Ａビットの１ＬＳＢより細かい（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを生成する。加算部１３３ｃは、入力されたＡビットのデジタルデータＤinの下位側に、下位ビット生成部１３３ｂで生成され（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを付加して、ＢビットのデジタルデータＤoutを生成して出力する。
【００５１】
図６に示す分解能向上部１３３の動作を説明する。入力されたＡビットのデジタルデータＤinは、変化形態検出部１３３ａおよび加算部１３３ｃに供給される。変化形態検出部１３３ａでは、各デジタルデータが１つ前のデジタルデータに対して、上昇方向に変化しているか、下降方向に変化しているか、あるいは変化していない等の変化形態が検出される。
【００５２】
下位ビット生成部１３３ｂには、変化形態検出部１３３ａで得られる検出出力が供給される。下位ビット生成部１３３ｂでは、当該検出出力に基づいて、補間処理により、入力されたＡビットのデジタルデータＤinの下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータが生成される。この場合、詳細は後述するが、連続する２つの変化点毎に補間曲線が生成され、この補間曲線に基づいて、当該２つの変化点の間に位置する、入力されたＡビットのデジタルデータＤinの各サンプリングタイミングにおける（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータが生成される。
【００５３】
下位ビット生成部１３３ｂで生成された、下位ビットとしての（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータは、加算部１３３ｃに供給される。加算部１３３ｃでは、入力されたＡビットのデジタルデータＤinの下位側に、下位ビット生成部１３３ｂで生成され（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータが付加され、ＢビットのデジタルデータＤoutを生成される。このＢビットのデジタルデータＤoutは、分解能向上部１３３の出力とされる。
【００５４】
変化形態検出部１３３ａおよび下位ビット生成部１３３ｂについてさらに説明する。始めに、変化形態検出部１３３ａを説明する。
【００５５】
変化形態検出部１３３ａでは、デジタルデータＤinを構成する各デジタルデータの変化形態を検出し、各デジタルデータに対して、その変化形態フラグを出力する。変化形態フラグとは、デジタルデータが過去のデータに対して上昇方向に変化しているのか下降方向に変化しているのか、あるいは変化していないのかを表したフラグである。
【００５６】
すなわち、変化形態検出部１３３ａは、現在のデジタルデータが１つ前のデジタルデータに対して大きい値に変化しているとき、上昇方向に変化しているとみなして、「ＵＰ」と定義される変化形態フラグ（第１の変化形態フラグ）を出力する。また、変化形態検出部１３３ａは、現在のデジタルデータが１つ前のデジタルデータに対して小さい値に変化しているとき、そのデジタルデータの変化は下降方向に変化しているとみなし、「ＤＯＷＮ」と定義される変化形態フラグ（第２の変化形態フラグ）を出力する。
【００５７】
また、変化形態検出部１３３ａは、現在のデジタルデータが１つ前のデジタルデータ対して同一の値のとき、変化していないとみなし、「変化なし」と定義される変化形態フラグ（第３の変化形態フラグ）を出力する。さらに、変化形態検出部１３３ａは、一定期間だけ「変化なし」と定義される変化形態フラグを連続して出力した後の現在のデジタルデータが１つ前のデジタルデータに対して同一の値のとき、「ＺＥＲＯ」と定義される変化形態フラグ（第４の変化形態フラグ）を出力する。
【００５８】
このように、変化形態検出部１３３ａは、各デジタルデータの変化形態を、「ＵＰ」、「ＤＯＷＮ」、「ＺＥＲＯ」、「変化なし」で定義された４種類の変化形態フラグで表現し、出力する。なお、以後の説明においては、上述の「ＺＥＲＯ」と定義される変化形態フラグを出力するための条件である一定期間は、３１個のデジタルデータに対応する期間であるとする。
【００５９】
変化形態検出部１３３ａについてさらに具体例を挙げて説明する。図７は均質時間間隔の時点ｔ０，ｔ１，ｔ２，・・・でサンプリングされたＡビットのデジタルデータの波形である。この図７のデジタルデータの例では、例えば、時点ｔ１および時点ｔ２でサンプリングされたデジタルデータは、前のデジタルデータと同一の値を保持している。このように、前のデジタルデータと同一の値を有するデジタルデータは、図７の例では他に、時点ｔ４，ｔ５，ｔ７，ｔ８，ｔ９，ｔ１１，ｔ１４，ｔ１５でサンプリングされたデジタルデータがある。これらのデジタルデータに対する変化形態フラグは「変化なし」となる。
【００６０】
また、時点ｔ３でサンプリングされたデジタルデータは時点ｔ２でサンプリングされたデジタルデータに対して大きくなる方向に変化が生じている。このように、１つ前のデジタルデータに対して大きい値に変化しているデジタルデータは、図７の例では他に、時点ｔ１０および時点ｔ１２でサンプリングされたデジタルデータがある。これらのデジタルデータに対する変化形態フラグは「ＵＰ」となる。
【００６１】
同様に、時点ｔ６でサンプリングされたデジタルデータは時点ｔ５でサンプリングされたデジタルデータに対して小さくなる方向に変化が生じている。このように、１つ前のデジタルデータに対して小さい値に変化しているデジタルデータは、図７の例では他に、時点ｔ１３でサンプリングされたデジタルデータがある。これらのデジタルデータに対する変化形態フラグは「ＤＯＷＮ」となる。
【００６２】
このように、変化形態検出部１３３ａでは、デジタルデータ毎に、対応する変化の形態を「ＵＰ」、「ＤＯＷＮ」、「ＺＥＲＯ」、「変化なし」の４種類のフラグで表現し、変化形態フラグとして出力する。なお、図７の例では、３１個連続して「変化なし」が続く状態がないので、「ＺＥＲＯ」のフラグは出力されない。
【００６３】
次に、下位ビット生成部１３３ｂを説明する。下位ビット生成部１３３ｂは、変化形態検出部１３３ａから出力される変化形態フラグを入力として受け取り、元のＡビットのデジタルデータをＢビットのデジタルデータに変換する際に、下位ビットとして付加する(Ｂ-Ａ)ビットのデジタルデータを補間処理により生成する。
【００６４】
(Ｂ-Ａ)ビットのデジタルデータを生成する際に、どのようなデータに着目するかを、図８を用いて説明する。図８（ａ）は、均質時間間隔の時点ｔ０，ｔ１，ｔ２，・・・でサンプリングされたＡビットのデジタルデータＤinの波形例を示している。ここで、時点ｔ０のデジタルデータをｄ０、時点ｔ１のデジタルデータをｄ１、・・としている。上述した変化形態検出部１３３ａでは、このＡビットのデジタルデータＤinの変化形態が検出される。
【００６５】
図８（ｂ）は、変化形態検出部１３３ａが各時点のデジタルデータに対応して出力する変化形態フラグを表している。便宜上、変化形態フラグが「ＵＰ」のときに対応するフラグを図中では上向き矢印で、「ＤＯＷＮ」のときに対応するフラグを図中では下向き矢印で、「ＺＥＲＯ」に対応するフラグは横向き矢印で（ただし、図８（ｂ）には「ＺＥＲＯ」に対応する変化形態フラグはない）、「変化なし」に対応するフラグは図中では空白としている。
【００６６】
図８（ｃ）の実線波形は、変化形態が「ＵＰ」のとき、１ステップ（１ステップはＡビットの１ＬＳＢの分解能を表す）だけデータレベルを増加させ、変化形態が「ＤＯＷＮ」のとき、１ステップ（１ステップはＡビットの１ＬＳＢの分解能を表す）だけデータレベルを減少させることにより形成した波形図である。ただし、1ステップの増減を行う位置は、図８(ａ)に示すＡビットのデジタルデータＤinのサンプリング位相に対して１８０度だけ前にずらしたものとなっている。
【００６７】
下位ビット生成部１３３ｂでは、図８（ｃ）の波形の増減部の中点、すなわち、図の例では、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊの点に着目して処理を行う。これらの点を、ここでは、下位ビット生成用データ点と定義する。下位ビット生成用データ点は、デジタルデータに対応する変化形態フラグが「ＵＰ」、「ＤＯＷＮ」、あるいは「ＺＥＲＯ」であることにより生成される点である。例えば、点Ａは時点ｔ３のデジタルデータｄ３に対応する変化形態フラグが「ＵＰ」であることにより生成される点である。また、例えば、点Ｃは時点ｔ９のデジタルデータｄ９に対応する変化形態フラグが「ＤＯＷＮ」であることにより生成される点である。なお、上述したように図８（ｂ）には「ＺＥＲＯ」に対応する変化形態フラグはなく、従って、図８（ｃ）には変化形態フラグが「ＺＥＲＯ」であることにより生成される点は存在しない。
【００６８】
このように、時点ｔｉ（ｉ＝０，１，２，・・・）のデジタルデータｄｉに対応する変化形態フラグが「ＵＰ」、「ＤＯＷＮ」、または、「ＺＥＲＯ」であるとき、下位ビット生成用データ点が生成される。したがって、逆に言えば、時点ｔｉ（ｉ＝０，１，２，・・・）のデジタルデータｄｉに対応する変化形態フラグが「変化なし」であるとき、下位ビット生成用データ点は生成されない。
【００６９】
以上の説明からわかるように、必然的に下位ビット生成用データ点には、変化形態フラグの情報が反映されている。すなわち、図８（ｃ）のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊの点は、変化形態フラグの情報も保持している。このように、Ａビットのデジタルデータのビットコードに変化が生じた箇所およびその増減を特徴として抽出し、それ以外の変化していないデータを一度捨て去ることで、無駄なデータを用いることなく、本質的なデータから下位ビットとしての（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを連続的に生成することができ、より自然な波形を持つＢビットへのビット拡張を可能にする。
【００７０】
次に、下位ビット生成用データ点を用いて、下位ビットを生成する手法について説明する。下位ビット生成部１３３ｂは、連続する２個の下位ビット生成用データ点を１組として抽出し、その間に位置する、入力されたＮビットのデジタルデータＤinの各サンプリングタイミングにおける（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを生成する。
【００７１】
例えば、図８の例において、下位ビット生成部１３３ｂは、以下のように動作する。すなわち、下位ビット生成部１３３ｂは、点Ａと点Ｂという連続する２個の下位ビット生成用データ点を１組として抽出し、その間の時点ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６のデジタルデータｄ３、ｄ４、ｄ５、ｄ６の下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを生成する。また、下位ビット生成部１３３ｂは、点Ｂと点Ｃという連続する２個の下位ビット生成用データ点を１組として抽出し、その間の時点ｔ７、ｔ８のデジタルデータｄ７、ｄ８の下位ビットを生成する。下位ビット生成部１３３ｂは、以下、同様の工程を繰り返すことで、全てのデジタルデータｄｉ（ｉ＝０，１，２，…）に対して、下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを生成する。
【００７２】
図９は、図８（ｃ）を拡大した図である。この図９を用いて、下位ビット生成部１３３ｂにおける（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータの生成処理について、さらに詳細に説明する。
【００７３】
下位ビット生成部１３３ｂは、１組として抽出される２個の下位ビット生成用データ点の間を補間曲線によって補間していく。すなわち、下位ビット生成部１３３ｂは、点Ａと点Ｂという連続する２個の下位ビット生成用データ点から、当該点Ａと点Ｂを結ぶ補間曲線Ｃabを生成し、点Ｂと点Ｃという連続する２個の下位ビット生成用データ点から、当該点Ｂと点Ｃを結ぶ補間曲線Ｃbcを生成し、以下同様に、連続する２個の下位ビット生成用データ点からその２点を結ぶ補間曲線を形成していく。そして、下位ビット生成部１３３ｂは、各補間曲線から２点の間に位置する、ＡビットのデジタルデータＤinの各サンプリングタイミングにおける補間値を求め、当該補間値を（Ｂ−Ａ）ビットスケールで換算（再量子化）して、（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを求める。
【００７４】
次に、補間曲線の生成、再量子化の過程について説明する。この過程は、連続する２個の下位ビット生成用データ点の変化形態に応じて場合分けされる。
（１）連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＵＰ」、２点目の変化形態が「ＵＰ」のとき（例えば、図９の例では、連続する２個の下位ビット生成用データ点の組がＡ，Ｂ、あるいはＥ，Ｆであった場合）、図１０に示すように、下位ビット生成用データ点の１点目が−０．５ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）、２点目が＋０．５ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）にあるように２点を配置し、補間曲線を生成し、補間値を（Ｂ−Ａ）ビットスケールに換算（再量子化）し出力する。なお、具体的な補間曲線の生成手法は後述する。なお、Ｃ12は２点をつなぐ補間曲線を示している。
（２）連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＵＰ」、２点目の変化形態が「ＤＯＷＮ」のとき（例えば、図９の例では、連続する２個の下位ビット生成用データ点の組がＢ，Ｃ、あるいはＦ，Ｇであった場合）、図１１に示すように下位ビット生成用データ点の１点目が０ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）、２点目が０ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）にあるように２点を配置し、補間曲線を生成し、補間値を（Ｂ−Ａ）ビットスケールに換算（再量子化）し出力する。
（３）連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＤＯＷＮ」、２点目の変化形態が「ＵＰ」のとき（例えば、図９の例では、連続する２個の下位ビット生成用データ点の組がＤ，Ｅ、あるいはＩ，Ｊであった場合）、図１２に示すように下位ビット生成用データ点の２点目が０ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）、２点目が０ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）にあるように２点を配置し、補間曲線を生成し、補間値を（Ｂ−Ａ）ビットスケールに換算（再量子化）し出力する。
（４）連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＤＯＷＮ」、２点目の変化形態が「ＤＯＷＮ」のとき（例えば、図９の例では、連続する２個の下位ビット生成用データ点の組がＣ，Ｄ、Ｇ，Ｈ、あるいはＨ，Ｉであった場合）、図１３に示すように下位ビット生成用データ点の１点目が＋０．５ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）、２点目が−０．５ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）にあるように２点を配置し、補間曲線を生成し、補間値を（Ｂ−Ａ）ビットスケールに換算（再量子化）し出力する。
（５）連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＺＥＲＯ」、２点目の変化形態が「ＵＰ」のとき（図９の例にはない）、図１４に示すように下位ビット生成用データ点の１点目が０ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）、２点目が＋０．５ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）にあるように２点を配置し、補間曲線を生成し、補間値を（Ｂ−Ａ）ビットスケールに（再量子化）し出力する。
（６）連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＺＥＲＯ」、２点目の変化形態が「ＤＯＷＮ」のとき（図９の例にはない）、図１５に示すように下位ビット生成用データ点の１点目が０ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）、２点目が−０．５ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）にあるように２点を配置し、補間曲線を生成し、補間値を（Ｂ−Ａ）ビットスケールに換算（再量子化）し出力する。
（７）連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＵＰ」、２点目の変化形態が「ＺＥＲＯ」のとき（図９の例にはない）、図１６に示すように下位ビット生成用データ点の１点目が−０．５ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）、２点目が０ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）にあるように２点を配置し、補間曲線を生成し、補間値を（Ｂ−Ａ）ビットスケールに換算（再量子化）し出力する。
（８）連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＤＯＷＮ」、２点目の変化形態が「ＺＥＲＯ」のとき（図９の例にはない）、図１７に示すように下位ビット生成用データ点の１点目が＋０．５ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）、２点目が０ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）にあるように２点を配置し、補間曲線を生成し、補間値を（Ｂ−Ａ）ビットスケールに換算（再量子化）し出力する。
（９）連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＺＥＲＯ」、２点目の変化形態が「ＺＥＲＯ」のとき（図９の例にはない）、図１８に示すように下位ビット生成用データ点の１点目が０ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）、２点目が０ＬＳＢ（１ＬＳＢはＡビットの１ＬＳＢを表す）にあるように２点を配置し、補間曲線を生成し、補間値を（Ｂ−Ａ）ビットスケールに換算（再量子化）し出力する。
【００７５】
以上が、下位ビット生成用データ点を用いて下位ビットを生成する手法であり、下位ビット生成部１３３ｂはこのような処理を実行することで、下位ビットとしての（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを生成する。
【００７６】
次に、下位ビット生成部１３３ｂで行われる補間処理を具体的に説明する。本来滑らかに接続されていたアナログ信号を再現させるため、下位ビット生成部１３３ｂの補間手法においては、全体を連続的に（滑らかに）接続する曲線が望ましいと考えられる。そこで、下位ビット生成部１３３ｂは、下位ビット生成用データ点の勾配を考慮した３次曲線を用いて、全体を滑らかに接続する補間を用いる。
【００７７】
図１９は、下位ビット生成部１３３ｂの具体的な構成例を示している。この下位ビット生成部１３３ｂは、勾配算出部１４１と、補間処理部１４２とを有している。下位ビット生成部１３３ｂは、変化形態検出部１３３ａから出力された変化形態フラグをもとに勾配算出部１４１で勾配を算出した後、補間処理部１４２で補間処理を実行して再量子化を行う。
【００７８】
勾配算出部１４１は、勾配を算出すべき対象の下位ビット生成用データ点に対して、前後の下位ビット生成用データ点を用いて、勾配（１階微分値）を算出する。勾配の算出は、勾配を算出すべき下位ビット生成用データ点を着目点とすると、着目点の前後の下位ビット生成用データ点までの時間差Δｔを用いて、着目点に対する勾配を算出する。
【００７９】
すなわち、変化形態が「ＵＰ」の場合、当該着目点は上昇傾向にあることを示しているため、正の勾配を与えるが、その前後の下位ビット生成用データ点との関係を考慮し、勾配を、（１）式により算出する。ただし、delta1は着目点と当該着目点の１つ前の下位ビット生成用データ点との時間差を表し、delta2は着目点と当該着目点の１つ後の下位ビット生成用データ点との時間差を表す。例えば、図９の場合のＢ点を例にとると、delta1＝４、delta2＝２となる。
【００８０】
（１／delta1＋１／delta2）／２        ・・・（１）
【００８１】
また、着目点に対する変化形態が「ＤＯＷＮ」の場合、当該着目点は下降傾向にあることを示しているため、負の勾配を与えるが、その前後の下位ビット生成用データ点との関係を考慮し、勾配を、（２）式により算出する。ただし、delta1は着目点と当該着目点の１つ前の下位ビット生成用データ点との時間差を表し、delta2は着目点と当該着目点の１つ後の下位ビット生成用データ点との時間差を表す。例えば、図９の場合のＣ点を例にとると、delta1＝２、delta2＝２となる。
【００８２】
−（１／delta1＋１／delta2）／２        ・・・（２）
【００８３】
また、着目点に対する変化形態が「ＺＥＲＯ」の場合、当該着目点は変化していないことを示しているため勾配を０とする。
【００８４】
勾配算出部１４１は、上述のように算出した各下位ビット生成用データ点の勾配を、補間処理部１４２に供給する。
【００８５】
補間処理部１４２は、連続する２個の下位ビット生成用データ点の変化形態に応じた位置関係（図１０から図１８を参照）、および勾配算出部１４１で算出された勾配を用いて補間処理を行う。
【００８６】
まず、補間処理部１４２は、連続する２点の位置およびその２点の勾配が既知であるため、４つの未知数を持つ３次関数を用いて補間曲線を生成する。この場合、１点目の位置をｙ０、２点目の位置をｙ１、１点目の勾配をｙ０′、２点目の勾配をｙ１′、１点目の時点をｔ０、２点目の時点をｔ１、求めたい補間点の時点をｔとすると、補間曲線は、（３）式で表される。ここで、位置とは、上述した図１０〜図１８の説明における配置位置のことである。例えば、図１０の例の場合、ｙ０＝−０．５ＬＳＢ、ｙ１＝＋０．５ＬＳＢとなる。
【００８７】
ｆ(t)＝ａ×Δ３＋ｂ×Δ２＋ｃ×Δ＋ｄ      ・・・（３）
ただし、
ａ＝−２×（ｙ１−ｙ０）＋（ｔ１−ｔ０）（ｙ１′−ｙ０′）
ｂ＝３×（ｙ１−ｙ０）−（ｔ１−ｔ０）（ｙ１′−２ｙ０′）
ｃ＝（ｔ１−ｔ０）×ｙ０′
ｄ＝ｙ０
Δ＝（ｔ−ｔ０）／（ｔ１−ｔ０）
【００８８】
補間処理部１４２は、上述したように生成された補間曲線に基づいて、連続する２点の間に位置する、求めたい補間点、つまり上述したＡビットのデジタルデータＤinの各サンプリングタイミングにおける補間値を取得し、当該補間値を（Ｂ−Ａ）ビットスケールに換算（再量子化）し、下位ビットとしての（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを出力する。
【００８９】
上述の下位ビット生成部１３３ｂの処理は、変化態様検出部１３３ａにおける「ＵＰ」、「ＤＯＷＮ」および「ＺＥＲＯ」の変化形態フラグの出力時点を入力されたＡビットのデジタルデータＤinのサンプリング位相に対して１８０度だけ前にずらした時点を変化点とするとき、以下のように表現できる。すなわち、下位ビット生成部１３３ｂは、連続する２つの変化点毎に、この２つの変化点の変化態様に応じて、この２つの変化点に対応した位置情報および勾配情報を用いて補間曲線を生成し、この補間曲線に基づいて２つの変化点の間に位置する、入力されたＡビットのデジタルデータＤinの各サンプリングタイミングにおける（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを生成する。
【００９０】
以上説明したように、図１に示すＡ／Ｄ変換装置１００においては、Ａ／Ｄ変換器１２０から出力されたＡビットのデジタルデータＤＡが高周波成分ＤＨおよび低周波成分ＤＬに分割され、ノイズ除去部１３２でノイズ抑圧処理が行われた高周波成分ＤＨと分解能向上部１３３でＡビットからＢビットへの分解能向上処理が行われた低周波成分ＤＬとが、加算部１３４で互いの最上位桁を一致させた状態で加算されてＢビットの出力デジタルデータＤＢが得られるものである。
【００９１】
このように、図１に示すＡ／Ｄ変換装置１００においては、ノイズの目立つ高周波成分に対してノイズ抑圧処理が行われ、分解能の粗さが目立つ低周波成分に対して分解能向上処理が行われ、また、分解能向上処理が施される低周波成分ＤＬは帯域分割部１３１の帯域分割の処理によりノイズが除去されたものとなっていることから、分解能向上処理にノイズが悪影響を与えることはなく、高品位な分解能向上が行われる。したがって、図１に示すＡ／Ｄ変換装置１００において、ノイズ除去および高品位の分解能向上を同時に行うことができる。この場合、ハードウェア上では、ノイズ抑圧処理と分解能向上処理とを並列的に実行でき、処理速度を高めることができる。
【００９２】
また、図１に示すＡ／Ｄ変換装置１００においては、分解能向上部１３３では、Ａビットの入力デジタルデータＤinの変化形態の検出出力（変化形態フラグ）に基づいて、３次関数による補間曲線を用いた補間処理が行われて、下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータが生成されて、Ｂビットの出力デジタルデータＤoutが得られるものであり、下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータが滑らかに得られることから、高品位の分解能向上が可能となる。
【００９３】
また、図１に示すＡ／Ｄ変換装置１００においては、変化形態検出部１３３ａでは一定期間だけ「変化なし」と定義される変化形態フラグを連続して出力した後の現在のデジタルデータが１つ前のデジタルデータに対して同一の値のとき「ＺＥＲＯ」と定義される変化形態フラグが出力される。そして、下位ビット生成部１３３ｂでは、デジタルデータに対応する変化形態フラグが「ＵＰ」、「ＤＯＷＮ」、あるいは「ＺＥＲＯ」であることにより下位ビット生成用データ点が生成され、連続する２個の下位ビット生成用データ点毎に補間曲線が生成されて補間処理が行われる。
【００９４】
したがって、変化形態検出部１３３ａで「ＺＥＲＯ」の変化形態フラグが出力されることで、同一の値のデジタルデータの長く続く場合であっても、下位ビット生成用データ点の時間間隔が一定の時間内に規制され、ＡビットのデジタルデータＤinの下位側に付加する（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータの生成処理が停滞することが防止される。
【００９５】
図２０は、図１に示すＡ／Ｄ変換装置１００のデータ処理部１３０の入出力の信号波形の一例を示している。この図２０においては、データ処理部１３０の入力（Ａ／Ｄ変換器１２０の出力）である、ノイズが含まれている１０ビットのデジタルデータＤＡを「×印」で表し、また、データ処理部１３０の出力である１４ビットのデジタルデータＤＢを「＋印」で表している。この図２０から明らかなように、デジタルデータＤＢは、ノイズが抑圧され、高品位な１４ビットのデジタルデータとなっている。なお、図２１は、図２０をわかりやすくするために、１０ビットのデジタルデータＤＡの各データを直線でつないで表したものである。
【００９６】
また、図２２は、分解能向上部１３３だけの効果を示すために、当該分解能向上部１３３の入出力の信号波形の一例を示している。この図２２においては、分解能向上部１３３の入力である、ノイズが含まれていない１０ビットのデジタルデータＤinを「＋印」で表し、また、分解能向上部１３３の出力である２４ビットのデジタルデータＤoutを「×印」で表している。（２４−１０）ビットのデジタルデータが滑らかに得られていることがわかる。
【００９７】
なお、上述実施の形態において、下位ビット生成部１３３ｂでは、３次関数による補間曲線を用いて補間処理を行っているが、直線を用いて補間処理を行うことも考えられる。図２３は、直線を用いて補間処理を行う場合における下位ビット生成部１３３ｂの構成例を示している。この下位ビット生成部１３３ｂは、３次関数による補間曲線を用いる場合と異なり、勾配を算出する必要がなく、補間処理部１４３のみを有している。
【００９８】
補間処理部１４３は、連続する２個の下位ビット生成用データ点の変化形態に応じた位置関係（図１０から図１８を参照）を用いて補間処理を行う。
【００９９】
まず、補間処理部１４３は、連続する２点の位置を用いて補間直線を生成する。この場合、１点目の位置をｙ０、２点目の位置をｙ１、１点目の時点をｔ０、２点目の時点をｔ１、求めたい補間点の時点をｔとすると、補間直線は、（４）式で表される。
【０１００】
ｆ(t)＝（ｙ１−ｙ０）（ｔ−ｔ０）／（ｔ１−ｔ０）＋ｙ０      ・・・（４）
【０１０１】
補間処理部１４３は、上述したように生成された補間直線に基づいて、連続する２点の間に位置する、求めたい補間点、つまり上述したＡビットのデジタルデータＤinの各サンプリングタイミングにおける補間値を取得し、当該補間値を（Ｂ−Ａ）ビットスケールに換算（再量子化）し、下位ビットとしての（Ｂ−Ａ）ビットのデジタルデータを出力する。
【０１０２】
図２４は、下位ビット生成部１３３ｂで上述したように直線を用いて補間処理を行った場合における、分解能向上部１３３の入出力の信号波形の一例を示している。この図２４においては、分解能向上部１３３の入力である、ノイズが含まれていない１０ビットのデジタルデータＤinを「＋印」で表し、また、分解能向上部１３３の出力である２４ビットのデジタルデータＤoutを「×印」で表している。例えば、２個の下位ビット生成用データ点の変化形態が「ＵＰ」、「ＤＯＷＮ」である場合には、破線の楕円枠で囲んで示しているように、下位ビットとしての（２４−１０）ビットのデジタルデータを滑らかに得ることができない。
【０１０３】
また、上述実施の形態におけるＡ／Ｄ変換装置１００は、Ａ／Ｄ変換器１２０から出力されるＡビットのデジタルデータＤＡに対して、データ処理部１３０でデータ抑圧処理および分解向上処理を施して、ＢビットのデジタルデータＤＢを得るようにしたものである。しかし、Ａ／Ｄ変換器１２０から出力されるＡビットのデジタルデータＤＡにノイズが含まれていないか、あるいは当該デジタルデータＤＡに含まれているノイズが少ない場合には、Ａ／Ｄ変換器１２０から出力されるＡビットのデジタルデータＤＡに分解能向上処理のみを施して、ＢビットのデジタルデータＤＢを得ることも考えられる。
【０１０４】
図２５は、この発明の他の実施の形態としてのＡ／Ｄ変換装置１００Ａの構成例を示している。この図２５において、図１と対応する部分には同一符号を付して示している。
【０１０５】
このＡ／Ｄ変換装置１００Ａにおいては、入力端子１１０に入力されるアナログ信号ＳＡがＡ／Ｄ変換器１２０でＡビットのデジタルデータＤＡに変換され、このデジタルデータＤＡは分解能向上部１３３に供給される。この分解能向上部１３３では、ＡビットのデジタルデータＤＡに対し、上述したと同様の分解能向上処理が施され（図６参照）、ＢビットのデジタルデータＤＢが生成される。そして、このデジタルデータＤＢが出力端子１４０に出力される。
【０１０６】
なお、上述実施の形態においては、ＡビットのデジタルデータＤＡをＢビットのデジタルデータＤＢに変換する処理をハードウェア（図１のデータ処理部１３０、図２５の分解能向上部１３３）で行うものを示したが、同様の処理をソフトウェアで行うこともできる。図２６は、ソフトウェアで処理を行うコンピュータ装置１００Ｃの構成例を示している。このコンピュータ装置１００Ｃは、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１８１、ＲＯＭ(Read OnlyMemory)１８２、ＲＡＭ(Random Access Memory)１８３、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)１８４、入力部１８５、表示部１８６およびデータ入出力部（データＩ／Ｏ）１８７を有してなり、これらはバス１８８に接続されている。
【０１０７】
ＲＯＭ１８２には、ＣＰＵ１８１の処理プログラム等が格納されている。ＲＡＭ１８３は、ＣＰＵ１８１のワークエリアとして機能する。ＣＰＵ１８１は、ＲＯＭ１８２に格納されている処理プログラムを必要に応じて読み出し、読み出した処理プログラムをＲＡＭ１８３に転送して展開し、当該展開された処理プログラムを読み出して、ＡビットのデジタルデータＤＡをＢビットのデジタルデータＤＢに変換する処理を実行する。
【０１０８】
入力部１８５は、キーボード、マウス等の入力装置により構成されている。ユーザは、当該入力部１８５により、ＡビットのデジタルデータＤＡに付加すべき下位ビットのビット数（Ｂ−Ａ）を設定できる。表示部１８６は、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)、ＰＤＰ(Plasma DisplayPanel)などの表示器により構成され、この表示部１８６にはコンピュータ装置１００Ｃの状態等が表示される。
【０１０９】
このコンピュータ装置１００Ｃにおいては、ＡビットのデジタルデータＤＡは、データＩ／Ｏ１８７を介して入力され、ＲＡＭ１８３に一時的に蓄積される。このＲＡＭ１８３に蓄積されたデジタルデータＤＡに対して、ＣＰＵ１８１により、図１のデータ処理部１３０あるいは図２５の分解能向上部１３３の処理に対応した処理が行われる。そして、生成されるＢビットのデジタルデータＤＢは、ＲＡＭ１８３からデータＩ／Ｏ１８７を介して外部に出力される。
【０１１０】
なお、上述実施の形態においては、データ処理部１３０、分解能向上部１３３は、図１、図２５に示すように、Ａ／Ｄ変換器１２０の後段に取り付けられている。しかし、これらデータ処理部１３０、分解能向上部１３３は、Ａ／Ｄ変換器１２０の後段に取り付ける以外にも、既に得られたデジタルデータを高品位なデータに変換する用途であれば、どのような形態でも用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
この発明は、ノイズ除去および高品位の分解能向上を同時に行い得るものであり、例えば、音声、あるいは映像のデジタルデータの分解能を上げるために適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】この発明の実施の形態としてのＡ／Ｄ変換装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】ＡビットのデジタルデータＤＡを高周波成分ＤＨおよび低周波成分ＤＬに分割する帯域分割部の構成例を示すブロック図である。
【図３】コアリング処理により高周波成分ＤＨのノイズを抑圧するノイズ除去部の入出力特性を示す図である。
【図４】低周波成分ＤＬに対して分解能向上処理を行うデータ処理部の処理フローを示すフローチャートである。
【図５】アナログ信号をデジタル化して得られたデジタルデータ（○印で表現）と、原アナログ信号の存在領域（斜線を付した領域）を示す図である。
【図６】ＡビットのデジタルデータＤinをＢビットのデジタルデータＤoutに変換する分解能向上部の構成例を示すブロック図である。
【図７】均質時間間隔の時点ｔ０，ｔ１，ｔ２，・・・でサンプリングされたＡビットのデジタルデータの波形を示す図である。
【図８】（ａ）は均質時間間隔の時点ｔ０，ｔ１，ｔ２，・・・でサンプリングされたＡビットのデジタルデータＤinの波形例を示し、（ｂ）は変化形態検出部が各時点のデジタルデータに対応して出力する変化形態フラグを示し、（ｃ）は変化形態の「ＵＰ」、「ＤＯＷＮ」に応じて、データレベルを１ステップだけ増加あるいは減少させて形成した波形を示す図である。
【図９】図８（ｃ）を拡大して示した図である。
【図１０】連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＵＰ」、２点目の変化形態が「ＵＰ」であるときの、補間曲線生成、再量子化の過程を説明するための図である。
【図１１】連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＵＰ」、２点目の変化形態が「ＤＯＷＮ」であるときの、補間曲線生成、再量子化の過程を説明するための図である。
【図１２】連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＤＯＷＮ」、２点目の変化形態が「ＵＰ」であるときの、補間曲線生成、再量子化の過程を説明するための図である。
【図１３】連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＤＯＷＮ」、２点目の変化形態が「ＤＯＷＮ」であるときの、補間曲線生成、再量子化の過程を説明するための図である。
【図１４】連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＺＥＲＯ」、２点目の変化形態が「ＵＰ」であるときの、補間曲線生成、再量子化の過程を説明するための図である。
【図１５】連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＺＥＲＯ」、２点目の変化形態が「ＤＯＷＮ」であるときの、補間曲線生成、再量子化の過程を説明するための図である。
【図１６】連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＵＰ」、２点目の変化形態が「ＺＥＲＯ」であるときの、補間曲線生成、再量子化の過程を説明するための図である。
【図１７】連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＤＯＷＮ」、２点目の変化形態が「ＺＥＲＯ」であるときの、補間曲線生成、再量子化の過程を説明するための図である。
【図１８】連続する２個の下位ビット生成用データ点について、１点目の変化形態が「ＺＥＲＯ」、２点目の変化形態が「ＺＥＲＯ」であるときの、補間曲線生成、再量子化の過程を説明するための図である。
【図１９】分解能向上部を構成する下位ビット生成部の構成例（補間方式：３次関数）を示すブロック図である。
【図２０】Ａ／Ｄ変換装置を構成するデータ処理部の入出力の信号波形の一例を示す図である（１０ビットの入力デジタルデータＤＡを「×印」で表し、１４ビットの出力デジタルデータＤＢを「＋印」で表している）。
【図２１】図２０において、わかりやすくするために、１０ビットのデジタルデータＤＡを直線でつないで表した図である。
【図２２】分解能向上部の入出力の信号波形の一例を示す図である（ノイズが含まれていない１０ビットの入力デジタルデータＤinを「＋印」で表し、２４ビットの出力デジタルデータＤoutを「×印」で表している）。
【図２３】分解能向上部を構成する下位ビット生成部の他の構成例（補間方式：直線）を示すブロック図である。
【図２４】下位ビット生成部で直線を用いて補間処理を行った場合における、分解能向上部の入出力の信号波形の一例を示す図である（ノイズが含まれていない１０ビットの入力デジタルデータＤinを「＋印」で表し、２４ビットの出力デジタルデータＤoutを「×印」で表している）。
【図２５】この発明の他の実施の形態としてのＡ／Ｄ変換装置の構成例を示すブロック図である。
【図２６】ソフトウェアで処理を行うコンピュータ装置の構成例を示すブロック図である。
【図２７】フィルタを使って分解能を向上させるためのデータ処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図２８】図２７のデータ処理装置の各部の波形を示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１００，１００Ａ・・・Ａ／Ｄ変換装置、１００Ｃ・・・コンピュータ装置、１１０・・・入力端子、１２０・・・Ａ／Ｄ変換器、１３０・・・データ処理部、１３１・・・帯域分割部、１３１ａ・・・減算器、１３１ｂ・・・ローパスフィルタ、１３２・・・ノイズ除去部、１３３・・・分解能向上部、１３３ａ・・・変化形態検出部、１３３ｂ・・・下位ビット生成部、１３３ｃ・・・加算部、１３４・・・加算部、１４０・・・出力端子、１４１・・・勾配検出部、１４２，１４３・・・補間処理部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図５】
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