專利名稱：數(shù)字信號處理設備及其所用的記錄設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字信號處理設備和一種數(shù)字信號記錄設備，前者用以抑制至少用一位數(shù)字化的信號的噪聲，后者用以將數(shù)字信號或經(jīng)抑噪的信號記錄在記錄媒體上。
作為聲頻信號數(shù)字化的一種方法，西格馬-代爾塔(∑Δ)法是大家所熟悉的(參看例如《日本聲學協(xié)會雜志》1990年第46卷第3期第251至257頁上Y.山畸與的題為“模數(shù)/數(shù)模轉換器和數(shù)字濾波器的”的文章)。
用這種∑Δ調(diào)制獲得的1位數(shù)字數(shù)據(jù)是用比一般數(shù)字聲頻迄今使用的數(shù)據(jù)格式(例如64千赫的取樣頻率16位的數(shù)據(jù)字長)頻率高得多(例如44.1千赫×64)的取樣頻率和字長短得多(例如1位)的數(shù)據(jù)字長表示的，其特點在于，傳輸頻率范圍寬。通過這種∑Δ調(diào)制，可以在遠比64組過取樣頻率低得多的聲頻范圍獲得高動態(tài)范圍。利用這個特點可以記錄或傳輸音響質(zhì)量的數(shù)據(jù)。
∑Δ調(diào)制電路本身雖不是什么新技術，由于琪結構容易設計成集成電路(IC)，本身又容易進行高精度的模/數(shù)轉換，因而經(jīng)常用于模/數(shù)轉換器中。
在1位∑Δ調(diào)制的情況下，聲頻信號是用“+”和“-”的雙電平脈沖密度調(diào)制表示的。這時，處在相當于作為聲頻信號基準的中性點電壓(即O伏)的某點的∑Δ信號Xn可用(1)式表示Σn=0m×n=Σn=0m=a+b(+1)×a+(-1)×6=0→a=b(1)]]>從(1)式可以看出，a和b選取得必須使“+1”和“-”的脈沖密度彼此相等才能地中性點電位體現(xiàn)出來。
若將經(jīng)i位∑Δ調(diào)制過的信號真正作為數(shù)字信號記錄/重放或傳輸出去，則“+1”就轉換面“1”，“-1”就轉換成“0”。若在記錄和重放的過程中發(fā)生異常情況或傳輸路徑遭破壞時，會產(chǎn)生最大輸出的噪聲從而破壞監(jiān)控用的放大器或揚聲器。
記錄經(jīng)∑Δ調(diào)制的數(shù)字聲頻信號的數(shù)字錄音機和外圍設備，為了能夠高度靈活適應未來研制出的數(shù)字聲頻媒體，其動態(tài)范圍比以前的高，傳輸頻率范圍以前的寬。
另一方面，要制造出記錄經(jīng)∑Δ調(diào)制的數(shù)字聲頻信號的數(shù)字錄音機及其外圍設備，防噪和抑噪功能是不能或缺的，才能在信號因設備誤操作、記錄媒體損壞或傳輸路徑遭破壞而中斷的情況下保護下游的輔助設備。然而，迄今仍然缺乏一種在控制∑Δ調(diào)制過程的數(shù)字信號處理系統(tǒng)中的抑制噪聲的方法。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能抑制至少一位數(shù)字信號的噪聲的數(shù)字信號處理設備和一種能記錄至少一位數(shù)字信號或經(jīng)抑噪的信號的數(shù)字信號記錄設備。
按照本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種數(shù)字信號處理設備，以抑制至少一位數(shù)字化時獲得的數(shù)字信號噪聲，該設備包括抑噪模式信號發(fā)生裝置，用以產(chǎn)生預定的抑噪模式；轉接裝置，用以有選擇性地在以至少一位數(shù)字化的數(shù)字信號與抑噪模式信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的抑噪模式信號之間轉接；無限響應濾波裝置，用以將轉裝置的輸出轉換成模擬信號；和記錄裝置，用以人將轉換裝置的輸出信號記錄在記錄媒體上。預定抑噪模式信號的頻譜特性先取得使其與無限響應濾波裝置抑制頻率一致。
按照本發(fā)明的又另一個方面，本發(fā)明提供的數(shù)字信號抑噪法，是根據(jù)抑噪指令，將用至少一位數(shù)字化的數(shù)字信號在其傳輸時進行抑噪。該方法包括下列步驟選擇抑噪指令產(chǎn)生的抑噪信號，使抑噪信號和頻譜分布與為將數(shù)字信號轉換成模擬信號而構制的無限響應濾波器的抑制頻率一致。
有了本發(fā)明的數(shù)字信號處理設備，轉接裝置在抑噪模式發(fā)生裝置產(chǎn)生的抑噪模式信號與至少一位數(shù)字信號之間轉接，此轉接選擇出的輸出則由FIR濾波器轉換成模擬信號。由于抑噪模式信號有很多對對應于FIR濾波器抑制頻率的抑制頻率，從而使模氦信號在模擬調(diào)制之后處在中性占電位，因而用轉接裝置選取抑噪模式信號時可以抑制1位數(shù)字信號的噪聲。
有了本發(fā)明的數(shù)字信號記錄設備，轉接裝置在抑噪模式發(fā)生裝置產(chǎn)生的抑噪模式儲量與至少一位數(shù)字信號之間轉接，此轉接選擇出的則通過此轉接記錄在記錄裝置上，同時由FIR濾波器抑制頻率的抑制頻率，從而使模擬信號在模擬調(diào)制之后處在中性點電位，因而用轉換裝置選取抑噪模式信號時可以把經(jīng)抑噪的1位數(shù)字信號記錄下來。


圖1是本發(fā)明數(shù)字信號記錄設備的方框圖。
圖2是本發(fā)明∑Δ調(diào)制器的方框圖。
圖3是本發(fā)明FIR濾波器的詳細方框圖。
圖4是第一實施例中經(jīng)抑噪信號的頻率響應曲線。
圖5示出了第一實施例中經(jīng)抑噪信號的頻率響應。
圖6是經(jīng)抑噪信號輸出的波形圖。
圖7示出了通過FIR濾波器之后的抑噪信號。
圖8示出了第二實施例中經(jīng)抑噪信號的頻率響應。
參看附圖，現(xiàn)在詳細說明本發(fā)明數(shù)字信號處理設備和記錄設備的一些最佳實施例。
圖1所示的裝置包括數(shù)字信號處理設備1，用以抑制通過∑Δ調(diào)制法用一位數(shù)字化的數(shù)字信號的噪聲；抑噪模式信號發(fā)生器2，供產(chǎn)生1位數(shù)字信號的抑噪模式信號；轉接開關4，用以在1位數(shù)字信號與抑噪模式信號之間進行選擇，并用以輸出所選擇的信號；和模擬FIR濾波器5，用以將選擇出的轉接開關4的輸出轉換成模擬信號。選擇出的轉換開關4的輸出在記錄單元7中記錄下來。
轉接開關4經(jīng)選擇的輸出由控制單元8控制，饋送到模擬FIR濾波器5以便模擬解調(diào)從數(shù)字信號轉換成模擬信號。得出的模擬信號在輸出6輸出。轉接4開關選擇出的輸出可在記錄單元7中記錄下來。
1位數(shù)字信號進入輸入端3，在圖2所示的∑Δ調(diào)制電路輸出。現(xiàn)在說明此∑Δ調(diào)制電路。
輸入信號進入輸入端子21，經(jīng)加法器22提供給積分器23，積分器23的輸出發(fā)送給比較器25，使輸入信號的中性點電位與積分積23的輸出信號相比較。于是，比較器23在每個取樣期進行1位量化，輸出1位數(shù)字數(shù)據(jù)。
此1位數(shù)字數(shù)據(jù)是個經(jīng)量化的數(shù)據(jù)，發(fā)送給1取樣延遲單元25，使其延遲1個取樣周期。此延遲數(shù)據(jù)由1位數(shù)/模轉換器26轉換成模擬信號后提供給加順22，以便和來自輸入端21的輸入信號相加起來。來自比較器24的1位輸出數(shù)字信號經(jīng)輸出端27發(fā)送給輸入端3。
參看圖3，說明一下模擬FIR濾波器5。此模擬FIR濾波器5可按本專利受讓人在日本專利公開平-5-145423中所公開的數(shù)/模轉換系統(tǒng)制造。
圖3中所示的模擬FIR濾波器5由八個串級連接D型觸發(fā)器f1、f2、f3……f8和與這些觸發(fā)器f1、f2、f3……f8分別連接的八個電阻器R1、R2、R3……R8組成。來自這八個電阻器R1、R2、R3……R8的電流匯合在一起形成模擬FIR濾波器，濾波器的輸出經(jīng)電容器C校平，在輸出端11輸出出去。
饋有1位數(shù)字信號的輸入端9接D型觸發(fā)器f1的數(shù)據(jù)輸入端D，D型觸發(fā)器f1的輸入端Q接D觸發(fā)器f2的數(shù)據(jù)輸入端D。D型觸發(fā)器f2的輸出端Q接D觸發(fā)器f3的數(shù)據(jù)輸入端D，D型觸發(fā)器f3的輸出端Q接D型觸發(fā)器f4的數(shù)據(jù)輸入端D。D型發(fā)器f4的輸出端Q接D型觸發(fā)器f5的數(shù)據(jù)輸入端D，D型觸發(fā)器f5的輸出端Q接D型觸發(fā)器f6的數(shù)據(jù)輸入端。D型觸發(fā)器f5的輸出端Q接D型觸發(fā)器f7的數(shù)據(jù)輸入端D，D型觸發(fā)器f7的輸出端Q接D型觸發(fā)器f8的數(shù)據(jù)輸入端D。
饋有時鐘信號的輸入端10接各D型觸發(fā)器f1、f2、f3……f8的時鐘輸入端CK。
電阻器R1的一端接D型觸發(fā)器f1的輸出端Q，電阻器R2的一端接D型觸發(fā)器f2的輸出端Q。電阻器R3的一端接D型觸發(fā)器f3的輸出端Q，電阻器R4的一端接D型觸發(fā)器f4的輸出端Q。電阻器R5的一端接D型觸發(fā)器f5的輸出端Q，而電阻器R6的一端接D型觸發(fā)器f6的輸出端Q。同樣，電阻器R7的一端接D型觸發(fā)器f7的輸出端Q，電阻器R8的一端則接D型觸發(fā)器f8垢輸出端Q。
電阻器R1、R2、R3、……R8的另一端連接在一起，輸出端11即從該連接點引出，其模擬輸出則由連接在連接點與地之間的電容器C校平。
由于模擬FIR濾波器5是為校平輸出產(chǎn)生模擬信號而構制的，因而數(shù)/換轉換可以通過消除在數(shù)/模轉換過程中形成的噪聲所產(chǎn)生的通帶外的噪聲在高信/噪比下高度精確地進行。此外，由于只要確保各系數(shù)相應電阻加權較為精確就可以了，因而濾波電路不難設計IC電路。
模擬FIR濾波器5的抽頭數(shù)N為8，D型觸發(fā)器f1、f2、f3、……f8的輸出端電阻值都相同。模擬FIR濾波器5的頻率/振幅特性曲線如圖4中所示。從圖4中可以看到，模擬FIR濾波器5的增益在高頻范圍內(nèi)政降。此外，有很多對應于所謂振幅特性的下傾的抑制頻率。這些抑制頻率的數(shù)目和大小取決于模擬FIR濾波器5的抽頭數(shù)N。鑒于N＝8，因而抑制頻率可用FS n/8表示，其中FS為取樣頻率，n＝1至8。
由于如上所述，模擬FIR濾波器5貴所謂振特性的下傾相應的抑制頻率很多，因而若抑噪模式信號發(fā)生器2產(chǎn)生的是各個在這些頻率中只有一個分量的1位模式信號，則這些1位模式信號表示1位抑噪模式信號。
舉例說，這里考慮采用翠五進制表示為“10010110”、用十六進制表示為“$96”的1碼位模式信號。1位抑噪模式信號由抑噪模式信號發(fā)生器2通過重復該“$96”模式產(chǎn)生。
圖5示出了模式“$96”的頻率分量分布情況。模式頻率分量為FS 1/8、FS 2/8和FS 3/8，與圖4中所示的抑制頻率一致。因此，這個模式“$93”可以饋送到模擬FIR濾波器5上加以消除從而可以重放相當于沒有信號存在的中性點電壓(通常為O伏)的模擬信號。
上面主要說明了模擬解調(diào)的處理過程，但若知道模擬解調(diào)時使用的模擬FIR濾波器的抽頭數(shù)，在記錄數(shù)字抑噪信號的過程中也可以類似的方式記錄數(shù)字抑噪信號。
若模擬解調(diào)時沒有使用模擬FIR濾波器，則可以采用高精度模擬濾波器來消除處在高頻范圍的頻率分量，從而減小對聲頻范圍的影響。
雖然上面論述的是∑Δ調(diào)制時獲得的1位數(shù)字信號，但也可以按類似的條件處理多位的∑Δ調(diào)制履行抑噪功能。
權利要求
1.一種數(shù)字信號處理設備，用以抑制按至少1位進行數(shù)字化獲得的數(shù)字信號的噪聲，包括抑噪模式信號發(fā)生裝置，用以產(chǎn)生預定的抑噪模式；轉接裝置，用以仍選擇地任以至少1位數(shù)字化的數(shù)字信號和抑模式信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的抑噪模式信號之間轉接；和無限響應濾波裝置，用以將所述轉接裝置的輸出轉換成模擬信號；其特征在于，進行了下列改進；所述預定抑噪模式信號的頻譜特性選擇得使其與所述無限響應濾波裝置的抑制頻率一致。
2.如權利要求1所述的數(shù)字信號處理設備，其特征在于，所述數(shù)字信號有∑Δ調(diào)制器獲得的1位數(shù)字信號。
3.一種數(shù)字信號記錄設備，用以抑制以至少1位在記錄媒體上數(shù)字化獲得的抑噪數(shù)字信號的噪聲，包括抑噪模式信號發(fā)生裝置，用以產(chǎn)生預定的抑噪模式；轉接裝置，用以有選擇地在以至少1位數(shù)字化的數(shù)字信號與抑噪模式信號發(fā)生裝置所產(chǎn)生的抑噪模式信號之間轉換；無限響應濾波裝置，用以將所述轉接裝置的輸出轉換成模擬信號；和記錄裝置，用以在記錄媒體上記錄所述轉接裝置的輸出信號；其特征在于，進行了下列改進所述預定抑噪模式信號的頻譜特性選擇得使其與所述無限響應濾波裝置的抑制頻率一致。
4.如權利要求3所述的數(shù)字信號記錄設備，其特征在于，所述數(shù)字信號是用∑Δ調(diào)制的1位數(shù)字信號。
5.一種數(shù)字信號抑噪法，用以在發(fā)送所述數(shù)字信號時根據(jù)抑噪指令抑制以至少一位數(shù)字化的抑噪數(shù)字信號的噪聲，包括下列步驟選擇所述抑噪指令產(chǎn)生的抑噪信號，使所述抑噪信號的頻譜分布與專為將數(shù)字信號轉換成模擬信號構制的無限響應濾波器的所述抑制頻率一致。
全文摘要
一種抑噪電路，用以抑制1位數(shù)字信號的噪聲，該電路無需采取特殊的電路結構。抑制1位信號的噪聲用的抑噪信號選取得使用以轉換1位數(shù)字信號的無限響應濾波器的抑制頻率與根據(jù)抑噪指令產(chǎn)生的抑噪信號的頻譜分布一致。
文檔編號H03H17/06GK1164086SQ9611725
公開日1997年11月5日 申請日期1996年11月30日 優(yōu)先權日1995年11月30日
發(fā)明者市村元, 野口雅義 申請人:索尼公司