CN1119805C

CN1119805C - 信号处理装置

Info

Publication number: CN1119805C
Application number: CN99801520A
Authority: CN
Inventors: 阿部一任; 松本正治; 川村明久; 新保正利; 江岛直树
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2003-08-27
Anticipated expiration: 2019-09-01
Also published as: US6751177B1; KR100372904B1; WO2000014738A1; CA2309077A1; BR9906999A; AU5447299A; KR20010031670A; AU757410B2; CN1277717A; EP1026680A1

Abstract

在通过DVD音频系统的多个扬声器，用对于每一个声道来说使用不同的采样频率，进行信号记录/再生之际，减少滤波器电路的运算量。利用升频采样信息生成装置(6)获得升频采样信息是否是利用升频采样装置(2a、2b)产生的升频采用前的采样。再用半频带滤波器电路(3)对该升频采样后的信号进行滤波，进行无损耗压缩，并记录到记录媒体(8)上。

Description

信号处理装置

技术领域

本发明涉及信号处理装置，特别是涉及那些目的在于减少在对采样频率不同的多个信号进行再生之际的译码时的运算量的信号处理装置。

技术背景

DVD音频规格是以DVD为基础的音响盘，其存储容量为4.7千兆字节。其声音记录方式，是与CD或DVD-ROM相同的PCM方式。表示可以何等程度地忠实于原声地进行录音的采样频率为192KHz，与CD(44.1KHz)比较具有4.3倍之多的技术规格(spec)，可以进行迄今所没有的高音质的记录。

图3示出了使用DVD音频的再生音场的概念，40是中央扬声器，41a、41b是分别配置在中央扬声器40的左右的左右扬声器，42a、42b是分别配置在听者的后方，产生用来提高现场感的效果的左右环绕声扬声器，43是被称之为以低音为中心的进行输出的副低音扬声器的扬声器。在DVD音频中，制定有即便是在各个声道的采样频率和量子化比特数不同的情况也是可能的、可以使用6个扬声器进行再生的(6声道)规格，例如，在图3的构成中，要求比较高的音质的中央扬声器40和左右声道扬声器41a、41b可以用96KHz进行再生，不要求比较高的音质的左右环绕声扬声器42a、42b以及副低音扬声器43可以用48KHz进行再生。

然而，例如，如果要想把全部声道都变成为96KHz、24Bit、6ch(6声道)保持原样地进行记录，则结果将变成为超过最高转送速度的规格，因此，在记录时就必须对数据进行压缩。在这里作为压缩方法有使用在MPEG或AC3等中使用的听觉心理模型的非可逆压缩和可以采用使用作为赫夫曼(Huffman)编码化等可逆压缩的熵编码化的办法，完全地复原成压缩前的状态的无损耗压缩。为了进行上述那样的忠实于原声的高音质的再生，希望进行上述无损耗压缩。借助于此，在DVD音频数据转送内进行96KHz、24Bit、6ch这样的高音质的再生是可能的。此外，即便是在不超过最高转送速度的规格的情况下，采用进行无损耗压缩的办法，在4.7千兆字节之内，也可以进行更长时间的记录。

图4示出了DVD音频记录装置的构成。在这里为了使说明简化起见，决定把原本为6声道的装置画成为3声道的装置。在图4中，51a、51b是升频采样(Up Sampling)装置，分别用来以采样频率为48KHz的声道2、3的信号为输入，并使其采样频率与声道1的96KHz相吻合，50是延迟器，用来在正在进行上述声道2、3的信号的升频采样处理期间内，使声道1的信号延迟的定时进行对准，52是滤波电路，用来对声道2、3的信号进行了升频采样处理后的信号进行滤波并进行平滑的内插，54是无损耗压缩装置，用来对通过了滤波电路52后的声道2、3的信号和被延迟器50延迟后的信号进行可逆压缩，53是格式变换装置，用来把经过无损耗压缩处理后的信号变换成可以写入到记录媒体56上的规定的格式，55是记录装置，用来把压缩后的数据记录到记录媒体56上。

使用以上那样的构成，要想使例如声道2、3的信号的采样频率从48KHz升频采样为96KHz，就要用升频采样装置51a、51b向数据中插入规定个数的‘0’，并借助于具有下一级的规定系数的滤波电路52，向内插进来的‘0’的采样中，放入一个值使得能够平滑地进行内插，以便使得采样频率变成为加倍(48×2＝96)。在上述声道2、3的信号正进行升频采样处理的期间内，声道1的信号被延迟器50延迟。另外，升频采样装置51a、51b的处理，除去要插入上述的‘0’之外，还可以使用保持规定数量的前边紧挨着的采样数据的采样保持处理或用直线而不是‘0’进行的内插处理。此外在滤波电路52中，也可以使用FIR(Finite Impulse Response，有限脉冲响应)、IIR(Infinite Impulse Response，无限脉冲响应)等的滤波器实现的低通滤波器。在滤波器电路52中，对升频采样装置51a、51b的输出信号进行利用滤波器进行的滤波处理。

然后，滤波电路52的输出和上述延迟器50的输出，经由用低损耗压缩装置54和格式变换装置53进行各自的处理后，用记录装置55写入到记录媒体(DVD音频盘)56中。

接着，为了从上述那样制成的记录媒体56中读出数据进行声音再生，可以使用图5所示的那样的再生装置。在图5中，60是读出装置，用来从记录媒体56中读出数据，62是格式反变换装置，用来把所读出的数据(有无损耗压缩)变换成可再生的声音形式的信号(有无损耗压缩)，61是压缩数据伸长装置，用来使进行了格式反变化的数据(有无损耗压缩)伸长，63是滤波电路，用来使伸长后的信号之内，根据需要对规定的信号进行降频采样(DownSampling)处理。

要使用以上那样的构成，在使用压缩数据装置61进行了伸长后的信号之内，例如，使采样频率从96KHz下降到48KHz后进行再生，结果就变成为使用滤波电路63对该信号进行降频采样处理。

现有的信号处理装置，象以上那样地构成，在记录时，有时候要先用滤波电路使多个信号的采样频率整齐一致为相同的频率并记录到记录媒体上，然后在再生一侧，用滤波电路把规定声道的采样频率变更为规定的频率后输出。

在这种情况下，存在着这样的问题：在这些处理中使用的滤波电路，要求其精度和运算量就变得非常之多，因而使硬件性的负担变大，此外处理后的信号还不能完全地再现出来。

本发明就是为消除以上那样的问题而发明的，目的是提供可以减少在处理采样频率不同的多个信号的情况下的滤波电路的运算量，可以完全地再现所有的信号的信号处理装置。

发明的公开

本发明的第1方面的信号处理装置，在为了把采样频率不同的多声道信号记录到记录媒体上而进行编码的信号处理装置中，具备下述装置：升频采样装置，用来把在采样频率不同的多声道信号之内，采样频率低的声道信号的采样频率变换成采样频率高的声道信号的采样频率；半频带滤波器，该滤波器把借助于上述升频采样装置进行了升频采样处理后的信号进行滤波，然后除去信号中产生的不需要波段的信号；格式变换装置，用来把用上述半频带滤波器处理过的声道信号和上述采样频率高的声道信号变换成规定的格式。

此外，本发明的第2方面的信号处理装置，在上述第1方面所述的信号处理装置中，具备数据压缩装置，用来对用上述半频带滤波器处理过的信号和上述采样频率高的声道信号进行完全可逆压缩。

此外，本发明的第3方面的信号处理装置，在上述第1方面所述的信号处理装置中，具备升频采样信息记述装置，用来把用上述半频带滤波器处理后的声道信号之内，表示作为用上述升频采样装置进行上述升频采样处理前的采样的升频采样信息记述到上述记录媒体的规定场所中。

此外，本发明的第4方面的信号处理装置，在使采样频率不同的多个声道信号之内的至少一个声道信号的采样频率进行升频采样之后，用半频带滤波器进行处理，变换成规定格式后，为了再生记录到记录媒体上的数据而进行译码，该信号处理装置具备下述装置：从上述记录媒体中读出数据的数据读出装置；用来把从上述数据读出装置读出来的数据反变换为规定格式的信号的格式反变换装置；在上述已进行了格式反变换的信号之内，对规定信号的采样频率进行降频采样处理的降频采样装置；对上述降频采样装置下达指示，使得进行上述格式反变换后的信号之内的规定信号的间歇读出的降频采样控制装置。

此外，本发明的第5方面的信号处理装置，在上述第4方面所述的信号处理装置中，用上述数据读出装置读出来的信号，是在再生时可以在完全状态下进行再生的完全可逆变压缩的信号，该装置具备数据伸长装置，用来在上述格式反变换后，使之变成为压缩前状态的数据。

此外，本发明的第6方面的信号处理装置，在上述第4方面所述的信号处理装置中，具备下述装置：升频采样信息抽出装置，用来在检测进行上述升频采样后信号的数据之际，检测表明作为用上述升频采样装置进行升频采样处理前的采样的信息的升频采样信息；降频采样控制装置，用来根据该信息指示上述降频采样装置使得进行上述间歇读出。

此外，本发明的第7方面的信号处理装置，在上述第6方面所述的信号处理装置中，上述升频采样信息，是作为表明用上述升频采样装置进行升频采样处理前的采样的信息记录到记录媒体的规定的场所中的信息，上述降频采样装置，做成为这样的装置：采用根据上述升频采样信息，进行数据的奇数号或偶数号的不论哪一个位置的数据读出的办法，进行上述间歇读出。

如上所述，倘采用本发明的第1方面的信号处理装置，在为了把采样频率不同的多声道信号记录到记录媒体上而进行编码的信号处理装置中，具备下述装置：升频采样装置，用来把在采样频率不同的多声道信号之内，采样频率低的声道信号的采样频率变换成采样频率高的声道信号的采样频率；半频带滤波器，该滤波器把借助于上述升频采样装置处理后的声道信号当作输入；格式变换装置，用来把用上述半频带滤波器处理过的声道信号和上述采样频率高的声道信号变换成规定的格式，故可以得到这样的效果：可以把升频采样时的用滤波器进行的运算量减少到大约一半。

此外，倘采用本发明的第2方面的信号处理装置，由于变成为在上述第1方面所述的信号处理装置中，具备数据压缩装置，用来对用上述半频带滤波器处理过的信号和上述采样频率高的声道信号进行完全可逆压缩，故具有如下效果：可以把许多的数据记录到记录媒体中而不会使原来的音质劣化。

此外，本发明的第3方面的信号处理装置，由于变成为在上述第1方面所述的信号处理装置中，具备升频采样信息记述装置，用来把用上述半频带滤波器处理后的声道信号之内，表示作为用上述升频采样装置进行上述升频采样处理前的采样的升频采样信息记述到上述记录媒体的规定场所中，故具有如下效果：在后边用记录媒体再生信号的情况下，可以识别升频采样后的信号的本来形状，可以确实地进行间歇性读出。

此外，本发明的第4方面的信号处理装置，由于变成为在使采样频率不同的多个声道信号之内的至少一个声道信号的采样频率进行升频采样之后，用半频带滤波器进行处理，变换成规定格式后，为了再生记录到记录媒体上的数据而进行译码的信号处理装置中，具备下述装置：擦上述记录媒体中读出数据的数据读出装置；用来把从上述数据读出装置读出来的数据反变换为规定格式的信号的格式反变换装置；在上述已进行了格式反变换的信号之内，对规定信号的采样频率进行降频采样处理的降频采样装置；对上述降频采样装置下达指示，使得进行上述格式反变换后的信号之内的规定信号的间歇读出的降频采样控制装置，故具有如下效果：仅仅进行间歇性的读出就可以进行降频采样处理，且可以不要再生电路一侧的滤波器，可以大幅度地减少运算量。

此外，本发明的第5方面的信号处理装置，由于变成为在上述第4方面所述的信号处理装置中，用上述数据读出装置读出来的信号，是在再生时可以在完全状态下进行再生的完全可逆变压缩的信号，该装置具备数据伸长装置，用来在上述格式反变换后，使之变成为压缩前状态的数据，故具有如下效果：在对压缩后的数据进行再生之际，原来的音质完全不会劣化。

此外，本发明的第6方面的信号处理装置，由于变成为在上述第4方面所述的信号处理装置中，具备下述装置：升频采样信息抽出装置，用来在检测进行上述升频采样后信号的数据之际，检测表明作为用上述升频采样装置进行升频采样处理前的采样的信息的升频采样信息；降频采样控制装置，用来根据该信息指示上述降频采样装置使得进行上述间歇读出，故具有如下效果：可以识别进行升频采样后的声道信号的本来形状，可以确实地进行间歇性读出。

此外，本发明的第7方面的信号处理装置，由于变成为在上述第6方面所述的信号处理装置中，上述升频采样信息，是作为表明用上述升频采样装置进行升频采样处理前的采样的信息记录到记录媒体的规定的场所中的信息，上述降频采样装置，定为这样的装置：采用根据上述升频采样信息进行数据的奇数号或偶数号的不论哪一个位置的数据读出的办法，进行上述间歇读出，故具有如下效果：可以用简单的构成容易地对信号进行降频采样处理。

附图的简单说明

图1是以本发明的实施例1的信号处理装置的编码电路为中心的构成图。

图2是以本发明的实施例1的信号处理装置的译码电路为中心的构成图。

图3示出了在DVD音频的多声道中使用6个扬声器进行再生时的概念。

图4是以现有的信号处理装置的编码电路为中心的构成图。

图5是以现有的信号处理装置的译码电路为中心的构成图。

优选实施例

(实施例1)

图1示出了本发明的实施例1的信号处理装置的编码电路的构成，在图中，2a、2b分别是以采样频率为48KHz的声道2、3的信号为输入，且使其采样频率上升的升频采样装置，1是正在进行上述声道2、3的升频采样处理期间内，使声道1的信号延迟的定时对准用的延迟器，3是对声道2、3的信号进行了升频采样处理后的信号进行滤波，并借助于升频采样处理除去在声道2、3的信号中产生的不需要波段的信号的半频带滤波器电路，5是无损耗压缩装置，是对通过了半频带滤波器电路3后的声道2、3和延迟器1的信号进行可逆性压缩的数据压缩装置。4是格式变换装置，用来把压缩后的数据变换成可以向记录媒体8中写入的规定的格式，7是记录装置，用来把压缩后的数据记录到记录媒体8中。升频采样信息产生装置6，产生用升频采样装置2a、2b进行升频采样时的升频采样信息，并将该信息向上述记录装置7输出。在以上的构成中，结果变成为用升频采样信息产生装置6和记录装置7构成升频采样信息记述装置。

要想使用以上那样的构成，使例如声道2、3的信号的采样频率从48KHz升频采样为96KHz，就要用升频采样装置2a、2b向声道2、3的数据内插入规定个数的‘0’，使得采样频率加倍(48×2＝96)。这时，声道1的信号被延迟器1延迟规定的时间。然后，用下一级的半频带滤波器电路3，对声道2、3的信号进行内插处理。这时，半频带滤波器，其F I R(有限脉冲响应)系数，例如，象(C，0，B，0，A，1，A，0，B，0，C)那样，是一种左右对称的形状，而且，以基准值‘1’为中心在相邻两侧具有系数，具有从该系数的邻近开始，‘0’与系数交互地出现那样的系数排列，借助于此，对升频采样后的数据进行处理。

此外，这时，升频采样信息产生装置6的构成为：产生升频采样信息，表明是否是用升频采样装置2a、2b进行的升频采样处理前的采样。

接着，象上述那样处理后的半频带滤波器电路3的输出，经由无损耗压缩装置5和格式变换装置4进行各自的处理后，用记录装置7写入记录媒体(DVD音频盘)8。(作为上述格式变换，例如有变换为MPEG系统的Pack/Packet构造的变换。)这时，记录装置7，把用上述升频采样信息产生装置6产生的升频采样信息(是否是升频采样处理前的采样等)和压缩后的数据，写入上述记录媒体8的规定的位置中。至于该规定位置，例如，可以考虑作为DVD音频规格的向放音磁头中记述的方法等等。

这样一来，要想从以上那样制成的记录媒体8中读出数据进行声音再生，就要用图2所示的那种再生装置。在图2中，20是用来从记录媒体8中读出数据的读出装置，21是从记录媒体8的规定场所中读出与上述数据读出装置20所读出的数据对应的升频采样信息的升频采样抽出装置，23是用来把已读出来的数据(有无损耗压缩)变换成无损耗压缩的声音数据和采样频率等的磁头信息的格式反变换装置，22是用来伸长格式反变换后的数据(有无损耗压缩)的压缩数据伸长装置。此外，24是用来使进行了升频采样后的信号进行降频采样的降频采样装置，25是使用上述升频采样信息来控制上述降频采样装置的降频采样控制装置。作为上述格式反变换，有从MPEG系统的Pack/Packet构造，使已进行了无损耗压缩的数据和采样频率等向磁头进行的变换。

用以上那样的构成从记录媒体8中读出来的数据，借助于格式反变换装置23变换成已进行了无损耗压缩的声音数据和磁头信息，然后输入到压缩数据伸长装置22中去，使无损耗压缩后的信号进行伸长处理，复原成压缩前的信号并分别输出各个声道信号。

接着，借助于降频采样控制装置25的指示进行间歇读出。在读出声道2、3信号的情况下，根据升频采样信息抽出装置21所抽出的升频采样信息，例如，在已经得到了表明该声道2、3的信号就是用升频采样装置2a、2b进行的升频采样处理前的采样的标志的情况下，降频采样装置24就进行动作使得对于声道2、3的信号各自仅仅读出其升频采样处理前的数据。

就是说，上述升频采样信息抽出装置21的输出的升频采样信息被输入到降频采样控制装置25中，降频采样控制装置根据该升频采样信息对降频采样装置24进行控制，在上述格式反变换后的信号之内，对声道2和声道3的信号的采样频率进行从96KHz到48KHz的降频采样处理。

如上所述，倘采用本实施例，由于做成为使得作为升频采样信息产生是否是用升频采样装置2a、2b进行的升频采样处理前的采样数据，同时，用半频带滤波器电路3对升频采样处理后的信号进行滤波处理，进行无损耗压缩并记录到记录媒体8中去，故与使用现有的滤波器的情况比较，可以使升频采样时的滤波器处理的运算量减少一半，此外，在再生时，由于还做成为使得参照上述升频采样信息每隔一个地间歇性地进行数据读出，故在读出时，由于可以采用仅仅间歇性地读出数据的办法进行降频采样处理，所以可以不再需要象现有技术那样在再生时使用的滤波器电路，可以减少降频采样时的运算量。此外，还具有如下优点：在再生时在进行降频采样之际，可以完全地复原原始数据(采样)。

另外，在上述实施例中，虽然做成为对每一个数据都要把升频采样信息写入磁盘的规定位置中去，但是也可以做成为预先决定好在升频采样时要插入的数据的位置，一律决定是否是已插入了最初的数据的数据，并据此借助于软件方面的处理进行间歇性的再生。

另外，在上述实施例中，虽然是用使用半频带滤波器的例子进行的说明，但是也可以不使用半频带滤波器而代之以使用通常的FIR或IIR滤波器，采用仅仅变更内插后的采样数据的办法，只要在再生时在降频采样之际仅仅抽出原始数据，就可以完全地复原原始的数据(采样)。

此外，在上述实施例中，为了简化说明，虽然使输入信号变成为3声道进行说明，但是即便是在使用更多数目声道的情况下也可以同样地适用。

此外，在上述实施例中，在数据压缩时虽然说明的是进行无损耗压缩的情况，但是，即便是在使用MPEG等的非可逆压缩的装置，或均衡器等的音响处理装置等中也可以适用，还可以期待装置中的运算量减少一个与该运算处理所减少的量相对应的量。

工业上利用的可能性

本发明在信号处理装置中，特别涉及那些目的在于减少对采样频率不同的多个信号进行再生之际的译码时的运算量的信号处理装置。

Claims

1.一种为了把采样频率不同的多声道信号记录到记录媒体上而进行编码的信号处理装置，其特征是具备下述装置：

升频采样装置，用来在采样频率不同的多声道信号之内，把采样频率低的声道信号的采样频率变换成采样频率高的声道信号的采样频率；

半频带滤波器，该滤波器把借助于上述升频采样装置进行了升频采样处理后的信号进行滤波，然后除去信号中产生的不需要波段的信号；

格式变换装置，用来把用上述半频带滤波器处理过的声道信号和上述采样频率高的声道信号变换成规定的格式。

2.权利要求1所述的信号处理装置，其特征是：具备数据压缩装置，用来对用上述半频带滤波器处理过的信号和上述采样频率高的声道信号进行完全可逆压缩。

3.权利要求1所述的信号处理装置，其特征是：具备升频采样信息记录装置，用来把在用上述半频带滤波器处理后的声道信号之内的，表示作为用上述升频采样装置进行上述升频采样处理前的采样的升频采样信息记录到上述记录媒体的规定场所中。

4.一种信号处理装置，在使采样频率不同的多个声道信号之内的至少一个声道信号的采样频率进行升频采样之后，用半频带滤波器进行处理，变换成规定格式后，为了再生记录到记录媒体上的数据而进行译码，其特征是所述信号处理装置具备下述装置：

从上述记录媒体中读出数据的数据读出装置；

用来把从上述数据读出装置读出来的数据反变换为规定格式的信号的格式反变换装置；

在上述已进行了格式反变换的信号之内，对规定信号的采样频率进行降频采样处理的降频采样装置；

对上述降频采样装置下达指示，使得进行上述格式反变换后的信号之内的规定信号的间歇读出的降频采样控制装置。

5.权利要求4所述的信号处理装置，其特征是：

用上述数据读出装置读出来的信号，是在再生时可以在完全状态下进行再生的完全可逆变压缩的信号，

具备数据伸长装置，用来在上述格式反变换后，使之变成为压缩前状态的数据。

6.权利要求4所述的信号处理装置，其特征是具备下述装置：

升频采样信息抽出装置，用来在检测进行上述升频采样后信号的数据之际，检测表明作为用上述升频采样装置进行升频采样处理前的采样的信息的升频采样信息；降频采样控制装置，用来根据该信息指示上述降频采样装置使得进行上述间歇读出。

7.权利要求6所述的信号处理装置，其特征是：上述升频采样信息，是作为表明用上述升频采样装置进行升频采样处理前的采样的信息记录到记录媒体的规定的场所中的信息，

上述降频采样装置，是这样的装置：采用根据上述升频采样信息，进行数据的奇数号或偶数号的不论哪一个位置的数据读出的办法，进行上述间歇读出。