(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるアナログ信号を第１のサンプリング周波数で量子化して量子化ビツトがｍビツト（ｍは正の整数）のデイジタル信号に変換するアナログデイジタル変換手段と、
上記アナログデイジタル変換手段にて変換されたデイジタル信号を上記第１のサンプリング周波数より低い第２のサンプリング周波数で量子化された量子化ビツトがｎビツト（ｎ＞ｍ、ｎは正の整数）のデイジタル信号に変換する変換手段と、
上記変換手段において変換された第２のサンプリング周波数で量子化された量子化ビツトがｎビツト（ｎ＞ｍ、ｎは正の整数）のデイジタル信号の可聴周波数帯域の量子化ノイズを抑圧すると共に上記ｎビツトの量子化ビツトを低減させるノイズシエーパ手段と、
上記ノイズシエーパ手段において可聴周波数帯域の量子化ノイズを抑圧され、かつ上記ｎビツトの量子化ビツトを低減させられたデイジタル信号を記録媒体に記録する記録手段と
を具えることを特徴とする記録装置。
【請求項２】
上記ノイズシエーパ手段は、
上記変換手段において変換された第２のサンプリング周波数で量子化された量子化ビツトがｎビツト（ｎ＞ｍ、ｎは正の整数）のデイジタル信号とノイズフイルタ手段から出力されるデイジタル信号との差分を演算する第１の演算手段と、
上記第１の演算手段から出力されるデイジタル信号を再量子化する量子化手段と、
上記量子化手段から出力されるデイジタル信号と上記第１の演算手段から出力されるデイジタル信号との差分を演算する第２の演算手段とから構成され、
上記第２の演算手段の出力を上記ノイズフイルタ手段に入力する
ことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項３】
上記ノイズシエーパ手段は、
上記変換手段において変換された第２のサンプリング周波数で量子化された量子化ビツトがｎビツト（ｎ＞ｍ、ｎは正の整数）のデイジタル信号の周波数分布を分析するエネルギー分析手段と、
上記エネルギー分析手段の分析結果に応じて上記ノイズフイルタ手段の係数を決定する係数決定手段と
を具えることを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録装置に関し、例えばオーデイオ信号を高い標本化周波数でデイジタル信号に変換して磁気テープに記録するデイジタルオーデイオテープレコーダに適用し得る。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デイジタルオーデイオテープレコーダにおいては、オーデイオ信号をデイジタル信号に変換して磁気テープに記録することにより、高音質のオーデイオ信号を記録再生し得るようになされている。
【０００３】
すなわちこのデイジタルオーデイオテープレコーダは、順次入力されるオーデイオ信号を標本化周波数48〔ｋHz〕、又は44.1〔ｋHz〕でサンプリングしてアナログデイジタル変換処理することにより、このオーデイオ信号を16ビツトのデイジタル信号に変換する。
【０００４】
ここで周波数20〔Hz〕から20〔ｋHz〕帯域が人間の可聴周波数帯域と言われていることにより、デイジタルオーデイオテープレコーダは、このように標本化周波数を選定して人間の可聴周波数帯域とほぼ等しい周波数帯域で、オーデイオ信号をデイジタル信号に変換するようになされている。
【０００５】
さらにデイジタルオーデイオテープレコーダは、このデイジタル信号を所定ブロツク単位に分割した後、このブロツク単位で誤り訂正符号を付加すると共にインターリーブ処理し、これにより記録データを形成する。
【０００６】
これによりデイジタルオーデイオテープレコーダは、この記録データで磁気ヘツドを駆動し、これによりこの記録データを順次磁気テープに記録するようになされている。
【０００７】
かくしてデイジタルオーデイオテープレコーダは、再生時、磁気ヘツドから出力される再生信号を２値データに変換した後、記録時と逆の処理手順を実行して元のオーデイオ信号を復調するようになされ、これにより記録再生時の音質劣化を有効に回避し得るようになされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種のデイジタルオーデイオテープレコーダにおいては、回転ドラムの回転速度を通常の２倍の回転速度に設定すると共に、磁気テープ走行速度を通常の２倍の速度に設定することにより、さらに一段と高音質のオーデイオ信号を記録再生し得るようになされてもの（以下倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダと呼ぶ）が提案されている。
【０００９】
この倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダによれば、標本化周波数を通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの２倍に設定することができ、その分録音再生可能な周波数帯域を通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの２倍に拡大することができる。
【００１０】
従つてこの倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダによれば、帯域制限に使用するアンチエリアシングフイルタの遮断周波数を可聴周波数帯域に対して十分高い周波数に設定することができ、従来のデイジタルオーデイオテープレコーダに比して、可聴周波数帯域内の過渡特性の劣化を格段的に低減することができる。
【００１１】
ところがこの倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダにおいて、録音再生可能な量子化ビツト数は、従来のデイジタルオーデイオテープレコーダと同一のため、周波数特性を改善し得る反面、従来のデイジタルオーデイオテープレコーダに比して振幅特性は何ら改善されていない欠点がある。
【００１２】
この倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダの特性を有効に利用して振幅特性をも簡易に向上することができれば、この種のデイジタルオーデイオテープレコーダの音質をさらに向上することができ、またこの種のデイジタルオーデイオテープレコーダの使い勝手を向上すると共に、適用分野も拡大し得ると考えられる。
【００１３】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、周波数特性の良い伝送路を介してオーデイオ信号を伝送する際に、この伝送路の特性を有効に利用して振幅特性をも簡易に向上することができる記録装置を提案しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明の記録装置においては、入力されるアナログ信号を第１のサンプリング周波数で量子化して量子化ビツトがｍビツト（ｍは正の整数）のデイジタル信号に変換するアナログデイジタル変換手段と、アナログデイジタル変換手段にて変換されたデイジタル信号を第１のサンプリング周波数より低い第２のサンプリング周波数で量子化された量子化ビツトがｎビツト（ｎ＞ｍ、ｎは正の整数）のデイジタル信号に変換する変換手段と、変換手段において変換された第２のサンプリング周波数で量子化された量子化ビツトがｎビツト（ｎ＞ｍ、ｎは正の整数）のデイジタル信号の可聴周波数帯域の量子化ノイズを抑圧すると共にｎビツトの量子化ビツトを低減させるノイズシエーパ手段と、ノイズシエーパ手段において可聴周波数帯域の量子化ノイズを抑圧され、かつｎビツトの量子化ビツトを低減させられたデイジタル信号を記録媒体に記録する記録手段とを設けるようにした。
【００１５】
この結果、本発明の記録装置では、第１のサンプリング周波数を例えば可聴周波数帯域の上限周波数よりも高い値に設定することで、入力されるアナログ信号を、量子化ノイズが可聴周波数帯域で抑圧されるようにノイズシエーピングした効果を維持しつつ量子化ビツトを低減させたデイジタル信号に変換して記録媒体に記録することができるので、可聴周波数帯域内でデイジタル信号のビツト数以上の聴感上の分解能を得ることができる。
【００１６】
また本発明の記録装置においては、ノイズシエーパ手段が、変換手段において変換された第２のサンプリング周波数で量子化された量子化ビツトがｎビツト（ｎ＞ｍ、ｎは正の整数）のデイジタル信号とノイズフイルタ手段から出力されるデイジタル信号との差分を演算する第１の演算手段と、第１の演算手段から出力されるデイジタル信号を再量子化する量子化手段と、量子化手段から出力されるデイジタル信号と第１の演算手段から出力されるデイジタル信号との差分を演算する第２の演算手段とから構成され、第２の演算手段の出力をノイズフイルタ手段に入力するようにした。この結果、本発明の記録装置では、可聴周波数帯域について振幅特性を抑圧し、その分可聴周波数帯域以上の周波数帯域で振幅特性を強調するようにノイズフィルタ手段の周波数特性を選定すれば、ノイズシェーパ手段の出力データにおいては、可聴周波数の量子化ノイズを抑圧し得る。
【００１７】
さらに本発明の記録装置においては、ノイズシエーパ手段に、変換手段において変換された第２のサンプリング周波数で量子化された量子化ビツトがｎビツト（ｎ＞ｍ、ｎは正の整数）のデイジタル信号の周波数分布を分析するエネルギー分析手段と、エネルギー分析手段の分析結果に応じてノイズフイルタ手段の係数を決定する係数決定手段とを設けるようにした。この結果、本発明の記録装置では、入力されるディジタル信号のエネルギーが高域又は低域に集中している場合でも、当該エネルギーが集中する高域又は低域の量子化ノイズを低減し、さらにこの量子化ノイズを可聴周波数帯域以上に分布するように設定することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１９】
（１）第１の実施の形態
図１において、１は全体としてデイジタルオーデイオテープレコーダを示し、倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２を用いてオーデイオ信号Ｓ１を記録し、さらに記録したオーデイオ信号Ｓ２を再生する。
【００２０】
すなわちデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、入力端子３を介してアナログオーデイオ信号Ｓ１をローパスフイルタ（ＬＰＦ）４に入力し、ここで通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの場合に比して２倍の周波数帯域で帯域制限して出力する。
【００２１】
さらにデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、このローパスフイルタ４の出力信号をアナログデイジタル変換回路（Ａ／Ｄ）５に入力し、ここでデイジタル信号に変換する。
【００２２】
ここでこの実施の形態の場合、倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２は、標本化周波数２ｆｓ（２ｆｓ＝96〔ｋHz〕）のデイジタルオーデイオ信号を記録再生し得るように形成され、アナログデイジタル変換回路５の標本化周波数は、このデイジタルオーデイオテープレコーダ２の標本化周波数の32倍の周波数（すなわち通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの標本化周波数をｆｓで表せば、64ｆｓの周波数でなる）に選定されるようになされている。
【００２３】
これによりデイジタルオーデイオテープレコーダにおいては、可聴周波数帯域の上限周波数に対して、さらには倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２の記録可能な上限周波数に対して、標本化周波数を充分高い周波数に選定してオーデイオ信号の音質劣化を有効に回避し得るようになされている。
【００２４】
さらにデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、このアナログデイジタル変換回路５の出力データＤ１をデシメーシヨンフイルタ６に出力し、ここで標本化周波数を低減すると共に、出力データのビツト数を増大し、これによりこのデイジタルオーデイオ信号Ｄ１を標本化周波数２ｆｓ、20ビツトのデイジタルオーデイオ信号Ｄ２に変換する。
【００２５】
これによりデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、このデシメーシヨンフイルタ６でデイジタルオーデイオ信号Ｄ１の周波数帯域を、倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２で記録可能な周波数帯域に低減するようになされている。
【００２６】
かくして倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２を使用すれば、標本化周波数２ｆｓ（96〔ｋHz〕）、16ビツトのデイジタルオーデイオ信号を記録再生し得、これにより記録再生可能な周波数帯域を通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの２倍に拡大することができる。
【００２７】
これに対してデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、デシメーシヨンフイルタ６の出力データＤ２をノイズシエイパー７に出力し、ここでこのデイジタル信号のビツト数を16ビツトに低減する。
【００２８】
これによりデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、このノイズシエイパー７の出力データを倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２に出力して記録することにより、従来のデイジタルオーデイオテープレコーダで記録可能な周波数帯域に比して、周波数帯域を２倍に拡大してオーデイオ信号Ｓ１を記録する。
【００２９】
さらにこの実施の形態においては、ノイズシエイパー７でオーデイオデータＤ２のビツト数を低減する際、いわゆるノイズシエーピングの手法を適用して聴感上の分解能を改善する。
【００３０】
すなわち図２に示すように、ノイズシエイパー７は、順次入力される入力データＤ２を量子化器９に入力し、ここでこの入力データＤ２を再量子化して出力データＤ３に変換するようになされ、これにより20ビツトの入力データＤ２を16ビツトの出力データＤ３に変換する。
【００３１】
このときノイズシエイパー７は、量子化器９で再量子化する際に発生する量子化誤差データＤＺを減算回路１０で検出し、ノイズフイルタ１１を介してこの誤差データＤＺを減算回路１２に出力する。
【００３２】
さらにノイズシエイパー７は、減算回路１２において、入力データＤ１から誤差データＤＺを減算し、これにより量子化器９で再量子化する際の量子化ノイズをノイズフイルタ１１の周波数特性で決まる特性に設定し得るようになされている。
【００３３】
すなわち図３に示すように、可聴周波数帯域について振幅特性を抑圧し、その分可聴周波数帯域以上の周波数帯域で振幅特性を強調するようにノイズフイルタ１１の周波数特性を選定すれば、ノイズシエイパー７の出力データＤ３においては、可聴周波数帯域の量子化ノイズを抑圧し得る。
【００３４】
すなわちデイジタルオーデイオテープレコーダ１においては、量子化ノイズを可聴周波数帯域以上の帯域に追いやり得、これにより量子化ノイズが可聴周波数帯域の上限周波数以上に分布するように形成し得る。これにより再量子化の際の量子化のノイズを聴感上低減することができる。
【００３５】
従つてデイジタルオーデイオテープレコーダ１においては、入力されたオーデイオ信号Ｓ１を単に標本化周波数２ｆｓ、16ビツトのデイジタルオーデイオ信号に変換してデイジタルオーデイオテープレコーダ２で記録する場合に比して、可聴周波数帯域内で記録可能なビツト数以上の分解能を聴感上得ることができる。これによりデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、可聴周波数帯域の２倍の周波数帯域を記録再生することができる倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２の特性を有効に利用して高音質のオーデイオ信号を記録再生することができる。
【００３６】
さらにこの実施の形態において、デイジタルオーデイオテープレコーダ１は、図４に示すように具体的にノイズシエイパー７を形成し、これにより適応予測符号化の手法を適用してさらに一段と聴感上のノイズを低減する。
【００３７】
すなわちノイズシエイパー７は、入力データＤ２をエネルギー分析器１４に入力し、ここで所定の時間窓関数で入力データＤ２を累積加算することにより、入力データＤ２の周波数分布を検出する。
【００３８】
係数算出器１５は、エネルギー分析器１４の検出結果に基づいて、ノイズフイルタ１１の係数を切り換えることにより、入力データＤ２の周波数特性に対応して、出力データＤ２の量子化ノイズが低減するように、さらにこの量子化ノイズを可聴周波数帯域以上に追いやるように、ノイズフイルタ１１の特性を切り換える。
【００３９】
すなわち図５に示すように、係数算出器１５は、入力信号でなる入力データＤ１のエネルギーが低域に集中している場合、図６に示すように低域の量子化ノイズを低減するようにノイズフイルタ１１の係数を設定し、これにより出力データＤ２の量子化ノイズを低減し、さらにこの量子化ノイズが可聴周波数帯域以上に分布するように設定する。
【００４０】
これに対して図７に示すように、高域にエネルギーが集中している場合、係数算出器１５は、図８に示すように、低域より中高域の量子化ノイズを低減するようにノイズフイルタ１１の係数を設定し、これにより出力データＤ２の量子化ノイズを低減し、さらにこの量子化ノイズが可聴周波数帯域以上に分布するように設定する。
【００４１】
これに対して倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２は、回転ドラムの回転速度及び磁気テープの走行速度を通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの２倍の速度に設定し、さらに全体の信号処理速度を通常のデイジタルオーデイオテープレコーダの２倍の速度に設定するようになされ、これによりノイズシエイパー７から出力される標本化周波数96〔ｋHz〕、16ビツトのデイジタルオーデイオ信号Ｄ３を順次磁気テープに記録する。
【００４２】
これに対して再生時、デイジタルオーデイオテープレコーダ２は、記録時と同様の処理速度で動作し、これにより順次磁気ヘツドから出力される再生信号を処理して標本化周波数96〔ｋHz〕、16ビツトのデイジタルオーデイオ信号Ｄ４を出力する。
【００４３】
オーバーサンプリングフイルタ１７は、このデイジタルオーデイオ信号Ｄ４を帯域制限して出力し、デイジタルアナログ変換回路１８は、このフイルタ１７の出力データをアナログ信号に変換して出力する。
【００４４】
これによりデイジタルオーデイオテープレコーダ１は、このアナログ信号をローパスフイルタ１９を介して出力することにより、オーデイオ信号Ｓ２を再生することができ、このときこのオーデイオ信号Ｓ２においては、量子化ノイズが可聴周波数帯域で抑圧されるように、かつ適応予測符号化の手法を適用してこの量子化ノイズを低減したことにより、単に倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２を用いてオーデイオ信号を記録再生する場合に比して音質を格段的に向上することができる。
【００４５】
（１−１）実施の形態の効果
以上の構成によれば、ノイズシエーピングの手法を適用して量子化ノイズが可聴周波数帯域以上に分布するようにオーデイオ信号を再量子化し、さらにこのとき適応予測符号化の手法を適用して量子化ノイズを低減したことにより、単に標本化周波数２ｆｓ、16ビツトのデイジタルオーデイオ信号をデイジタルオーデイオテープレコーダ２で記録する場合に比して、可聴周波数帯域内で記録可能なビツト数以上の分解能を聴感上得ることができ、これにより倍速録音再生のデイジタルオーデイオテープレコーダ２の特性を有効に利用して高音質のオーデイオ信号を記録再生することができる。
【００４６】
（２）第２の実施の形態
図２との対応部分に同一符号を付して示す図９において、２０は第２の実施の形態によるデイジタルオーデイオテープレコーダを示し、この実施の形態の場合、プリエンフアシス及びデイエンフアシス回路を使用してさらに音質を向上する。
【００４７】
すなわちデイジタルオーデイオテープレコーダ２０は、デシメーシヨンフイルタ６及びノイズシエイパー７間にプリエンフアシス回路２１を配置し、これに対応してデイジタルオーデイオテープレコーダ２及びオーバーサンプリングフイルタ１７間にデイエンフアシス回路２２を介挿する。
【００４８】
ここでプリエンフアシス回路２１は、図１０に示すように、可聴周波数帯域以上の周波数帯域を強調するように周波数振幅特性が選定されるのに対し、デイエンフアシス回路２２は、図１１に示すように、このプリエンフアシス回路２１の周波数特性を補うように、周波数振幅特性が選定されるようになされている。
【００４９】
すなわち図３について上述したノイズフイルタ１１の周波数特性と同じように、可聴周波数帯域以上の周波数帯域を強調するようにプリエンフアシス回路２１の周波数特性を選定すれば、デイジタルオーデイオテープレコーダ２の録音再生可能周波数帯域内で、記録可能なビツト数以上の分解能を聴感上得ることができる。これによりさらに一段と高音質のオーデイオ信号を記録再生することができる。
【００５０】
（３）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、時間窓関数を使用してデイジタル信号Ｄ２のエネルギー分布を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、デイジタル信号Ｄ２を帯域分割してエネルギー分布を検出する場合、さらには高速フーリエ変換の手法を適用する場合等、種々のエネルギー分布検出手法を広く適用することができる。
【００５１】
さらに上述の実施の形態においては、ノイズシーピングするだけでなく、併せて適応予測符号化の手法を適用し、またプリアンフアシスしてオーデイオ信号を記録する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じてノイズシーピングだけ実施しても良く、また適応予測符号化の手法、又はプリアンフアシスの何れかの手法とノイズシーピングとを組合わせてもよい。
【００５２】
さらに上述の実施の形態においては、本発明をデイジタルオーデイオテープレコーダに適用してデイジタルオーデイオ信号を記録再生する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光デイスク等の記録媒体を介してデイジタルオーデイオ信号を記録再生する場合、さらにはこのような記録媒体以外の種々の伝送路を介してオーデイオ信号を伝送する場合に広く適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、第１のサンプリング周波数を例えば可聴周波数帯域の上限周波数よりも高い値に設定することで、入力されるアナログ信号を、量子化ノイズが可聴周波数帯域で抑圧されるようにノイズシエーピングした効果を維持しつつ量子化ビツトを低減させたデイジタル信号に変換して記録媒体に記録することができるので、可聴周波数帯域内でデイジタル信号のビツト数以上の聴感上の分解能を得ることができ、かくして伝送路の特性を有効に利用して振幅特性をも簡易に向上することができる記録装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるデイジタルオーデイオテープレコーダを示すブロツク図である。
【図２】そのノイズシエイパーを示すブロツク図である。
【図３】そのフイルタの特性を示す特性曲線図である。
【図４】ノイズシエイパーの具体的構成を示すブロツク図である。
【図５】エネルギーが低域に集中している場合を示す特性曲線図である。
【図６】その場合のフイルタの周波数特性を示す特性曲線図である。
【図７】高域にエネルギーが集中している場合を示す特性曲線図である。
【図８】その場合のフイルタの周波数特性を示す特性曲線図である。
【図９】第２の実施の形態によるデイジタルオーデイオテープレコーダを示すブロツク図である。
【図１０】プリエンフアシス回路の周波数振幅特性を表す特性曲線図である。
【図１１】デイエンフアシス回路の周波数振幅特性を表す特性曲線図である。
【符号の説明】
１、２、２０……デイジタルオーデイオテープレコーダ、４、１９……ローパスフイルタ、５……アナログデイジタル変換回路、６……デシメーシヨンフイルタ、７……ノイズシエイパー、１７……オーバーサンプリングフイルタ、１８……デイジタルアナログ変換回路、９……量子化器、１１……ノイズフイルタ、１４……エネルギー分析回路、１５……フイルタ係数算出回路、２１……プリエンフアシス回路、２２……デイエンフアシス回路。
【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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【図１１】
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