(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022124126
(43)【公開日】2022-08-25
(54)【発明の名称】ＤＡ変換装置
(51)【国際特許分類】
H03M 1/78 20060101AFI20220818BHJP
【ＦＩ】
H03M1/78
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021021713
(22)【出願日】2021-02-15
(71)【出願人】
【識別番号】521068080
【氏名又は名称】株式会社ＨＳＥＬ
(74)【代理人】
【識別番号】110002871
【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】松本 美香
(72)【発明者】
【氏名】深谷 佳祐
(72)【発明者】
【氏名】廣木 良香
【テーマコード（参考）】
5J022
【Ｆターム（参考）】
5J022AB03
5J022BA02
5J022CA08
5J022CF02
(57)【要約】
【課題】原音の再現性が高く、グリッジの発生、影響を抑制することができるＤＡ変換装置を提供する。
【解決手段】ＰＣＭ方式のデジタル信号をＲ－２Ｒラダー回路を用いてアナログ信号に変換するＤＡ変換装置１であって、デジタル信号のデジタル値の中央値を記憶する記憶手段４と、記憶手段４が記憶する中央値に対するデジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である対象デジタル信号と対象デジタル信号に続く後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入するアップサンプリング手段２と、デジタル信号をアナログ信号に変換する変換手段３と、を有し、アップサンプリング手段２は、中央値に対するデジタル信号のデジタル値の差異が所定値より小さい場合には補間デジタル信号を挿入しないＤＡ変換装置１を提供する。
【選択図】図３
【解決手段】ＰＣＭ方式のデジタル信号をＲ－２Ｒラダー回路を用いてアナログ信号に変換するＤＡ変換装置１であって、デジタル信号のデジタル値の中央値を記憶する記憶手段４と、記憶手段４が記憶する中央値に対するデジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である対象デジタル信号と対象デジタル信号に続く後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入するアップサンプリング手段２と、デジタル信号をアナログ信号に変換する変換手段３と、を有し、アップサンプリング手段２は、中央値に対するデジタル信号のデジタル値の差異が所定値より小さい場合には補間デジタル信号を挿入しないＤＡ変換装置１を提供する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＰＣＭ方式のデジタル信号をＲ－２Ｒラダー回路を用いてアナログ信号に変換するＤＡ変換装置であって、
前記デジタル信号のデジタル値の中央値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段が記憶する前記中央値に対する前記デジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である対象デジタル信号と前記対象デジタル信号に続く後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入するアップサンプリング手段と、
前記デジタル信号を前記アナログ信号に変換する変換手段と、を有し、
前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル信号の前記デジタル値の差異が前記所定値より小さい場合には前記補間デジタル信号を挿入しないＤＡ変換装置。
前記デジタル信号のデジタル値の中央値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段が記憶する前記中央値に対する前記デジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である対象デジタル信号と前記対象デジタル信号に続く後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入するアップサンプリング手段と、
前記デジタル信号を前記アナログ信号に変換する変換手段と、を有し、
前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル信号の前記デジタル値の差異が前記所定値より小さい場合には前記補間デジタル信号を挿入しないＤＡ変換装置。
【請求項2】
前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル値の差異が前記中央値の所定比率以上である前記デジタル信号を前記対象デジタル信号とする、
請求項１に記載のＤＡ変換装置。
請求項１に記載のＤＡ変換装置。
【請求項3】
前記所定比率が２％以上３０％以下である、
請求項２に記載のＤＡ変換装置。
請求項２に記載のＤＡ変換装置。
【請求項4】
前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記対象デジタル信号の前記デジタル値の差異に基づいて挿入する前記補間デジタル信号の数を変更する、
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のＤＡ変換装置。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のＤＡ変換装置。
【請求項5】
前記アップサンプリング手段は、少なくとも前記対象デジタル信号と前記後続デジタル信号の前記デジタル値に基づいて前記補間デジタル信号の前記デジタル値を算出する、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のＤＡ変換装置。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のＤＡ変換装置。
【請求項6】
ＰＣＭ方式のデジタル信号をＲ－２Ｒラダー回路を用いてアナログ信号に変換するＤＡ変換装置であって、
前記デジタル信号のデジタル値の中央値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段が記憶する前記中央値に対する前記デジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である第１デジタル信号と前記第１デジタル信号に続く第１後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入するアップサンプリング手段と、
前記デジタル信号を前記アナログ信号に変換する変換手段と、を有し、
前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル信号の前記デジタル値の差異が前記所定値より小さい第２デジタル信号と前記第２デジタル信号に続く第２後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数を前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数より少なくするＤＡ変換装置。
前記デジタル信号のデジタル値の中央値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段が記憶する前記中央値に対する前記デジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である第１デジタル信号と前記第１デジタル信号に続く第１後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入するアップサンプリング手段と、
前記デジタル信号を前記アナログ信号に変換する変換手段と、を有し、
前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル信号の前記デジタル値の差異が前記所定値より小さい第２デジタル信号と前記第２デジタル信号に続く第２後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数を前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数より少なくするＤＡ変換装置。
【請求項7】
前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル値の差異が前記中央値の所定比率以上である前記デジタル信号を前記第１デジタル信号とし、前記中央値に対する前記デジタル値の差異が前記中央値の所定比率より小さい前記デジタル信号を前記第２デジタル信号とする、
請求項６に記載のＤＡ変換装置。
請求項６に記載のＤＡ変換装置。
【請求項8】
前記所定比率が２％以上３０％以下である、
請求項７に記載のＤＡ変換装置。
請求項７に記載のＤＡ変換装置。
【請求項9】
前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記第１デジタル信号の前記デジタル値の差異及び前記中央値に対する前記第２デジタル信号の前記デジタル値の差異に基づいて挿入する前記補間デジタル信号の数を変更する、
請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載のＤＡ変換装置。
請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載のＤＡ変換装置。
【請求項10】
前記アップサンプリング手段は、前記第２デジタル信号と前記第２後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数を前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数の５０％以下とする、
請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載のＤＡ変換装置。
請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載のＤＡ変換装置。
【請求項11】
前記アップサンプリング手段は、少なくとも前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の前記デジタル値に基づいて前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の前記デジタル値を算出し、少なくとも前記第２デジタル信号と前記第２後続デジタル信号の前記デジタル値に基づいて前記第２デジタル信号と前記第２後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の前記デジタル値を算出する、
請求項６から請求項１０までのいずれか１項に記載のＤＡ変換装置。
請求項６から請求項１０までのいずれか１項に記載のＤＡ変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ＤＡ変換装置として、例えば、特許文献１が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平５－６７９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のような従来技術では、入力されるデジタル信号のサンプリング周波数（例えば、４４．１ｋＨｚ）より高い周波数（例えば、２０ＭＨｚ）で標本化することで、量子化誤差を小さくするオーバーサンプリングを行うものであり、デジタル信号をアナログ信号に変換する際にＲ－２Ｒラダー回路のスイッチング動作により発生するノイズ（グリッジ）はデジタル信号のデジタル値に関わらず高い周波数に応じて非常に高い頻度で発生してしまうという問題があった。
【0005】
そこで、本開示は、原音の再現性が高く、グリッジの発生、影響を抑制することができるＤＡ変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上記目的を達成するために以下によって把握される。
（１）本発明のＤＡ変換装置は、ＰＣＭ方式のデジタル信号をＲ－２Ｒラダー回路を用いてアナログ信号に変換するＤＡ変換装置であって、前記デジタル信号のデジタル値の中央値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶する前記中央値に対する前記デジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である対象デジタル信号と前記対象デジタル信号に続く後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入するアップサンプリング手段と、前記デジタル信号を前記アナログ信号に変換する変換手段と、を有し、前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル信号の前記デジタル値の差異が前記所定値より小さい場合には前記補間デジタル信号を挿入しない。
（２）上記（１）において、前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル値の差異が前記中央値の所定比率以上である前記デジタル信号を前記対象デジタル信号とする。
（３）上記（２）において、前記所定比率が２％以上３０％以下である。
（４）上記（１）から（３）までのいずれかにおいて、前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記対象デジタル信号の前記デジタル値の差異に基づいて挿入する前記補間デジタル信号の数を変更する。
（５）上記（１）から（４）までのいずれかにおいて、前記アップサンプリング手段は、少なくとも前記対象デジタル信号と前記後続デジタル信号の前記デジタル値に基づいて前記補間デジタル信号の前記デジタル値を算出する。
（６）本発明のＤＡ変換装置は、ＰＣＭ方式のデジタル信号をＲ－２Ｒラダー回路を用いてアナログ信号に変換するＤＡ変換装置であって、前記デジタル信号のデジタル値の中央値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶する前記中央値に対する前記デジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である第１デジタル信号と前記第１デジタル信号に続く第１後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入するアップサンプリング手段と、前記デジタル信号を前記アナログ信号に変換する変換手段と、を有し、前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル信号の前記デジタル値の差異が前記所定値より小さい第２デジタル信号と前記第２デジタル信号に続く第２後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数を前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数より少なくする。
（７）上記（６）において、前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル値の差異が前記中央値の所定比率以上である前記デジタル信号を前記第１デジタル信号とし、前記中央値に対する前記デジタル値の差異が前記中央値の所定比率より小さい前記デジタル信号を前記第２デジタル信号とする。
（８）上記（７）において、前記所定比率が２％以上３０％以下である。
（９）上記（６）から（８）までのいずれかにおいて、前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記第１デジタル信号の前記デジタル値の差異及び前記中央値に対する前記第２デジタル信号の前記デジタル値の差異に基づいて挿入する前記補間デジタル信号の数を変更する。
（１０）上記（６）から（９）までのいずれかにおいて、前記アップサンプリング手段は、前記第２デジタル信号と前記第２後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数を前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数の５０％以下とする。
（１１）上記（６）から（１０）までのいずれかにおいて、前記アップサンプリング手段は、少なくとも前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の前記デジタル値に基づいて前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の前記デジタル値を算出し、少なくとも前記第２デジタル信号と前記第２後続デジタル信号の前記デジタル値に基づいて前記第２デジタル信号と前記第２後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の前記デジタル値を算出する。
（１）本発明のＤＡ変換装置は、ＰＣＭ方式のデジタル信号をＲ－２Ｒラダー回路を用いてアナログ信号に変換するＤＡ変換装置であって、前記デジタル信号のデジタル値の中央値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶する前記中央値に対する前記デジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である対象デジタル信号と前記対象デジタル信号に続く後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入するアップサンプリング手段と、前記デジタル信号を前記アナログ信号に変換する変換手段と、を有し、前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル信号の前記デジタル値の差異が前記所定値より小さい場合には前記補間デジタル信号を挿入しない。
（２）上記（１）において、前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル値の差異が前記中央値の所定比率以上である前記デジタル信号を前記対象デジタル信号とする。
（３）上記（２）において、前記所定比率が２％以上３０％以下である。
（４）上記（１）から（３）までのいずれかにおいて、前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記対象デジタル信号の前記デジタル値の差異に基づいて挿入する前記補間デジタル信号の数を変更する。
（５）上記（１）から（４）までのいずれかにおいて、前記アップサンプリング手段は、少なくとも前記対象デジタル信号と前記後続デジタル信号の前記デジタル値に基づいて前記補間デジタル信号の前記デジタル値を算出する。
（６）本発明のＤＡ変換装置は、ＰＣＭ方式のデジタル信号をＲ－２Ｒラダー回路を用いてアナログ信号に変換するＤＡ変換装置であって、前記デジタル信号のデジタル値の中央値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶する前記中央値に対する前記デジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である第１デジタル信号と前記第１デジタル信号に続く第１後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入するアップサンプリング手段と、前記デジタル信号を前記アナログ信号に変換する変換手段と、を有し、前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル信号の前記デジタル値の差異が前記所定値より小さい第２デジタル信号と前記第２デジタル信号に続く第２後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数を前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数より少なくする。
（７）上記（６）において、前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記デジタル値の差異が前記中央値の所定比率以上である前記デジタル信号を前記第１デジタル信号とし、前記中央値に対する前記デジタル値の差異が前記中央値の所定比率より小さい前記デジタル信号を前記第２デジタル信号とする。
（８）上記（７）において、前記所定比率が２％以上３０％以下である。
（９）上記（６）から（８）までのいずれかにおいて、前記アップサンプリング手段は、前記中央値に対する前記第１デジタル信号の前記デジタル値の差異及び前記中央値に対する前記第２デジタル信号の前記デジタル値の差異に基づいて挿入する前記補間デジタル信号の数を変更する。
（１０）上記（６）から（９）までのいずれかにおいて、前記アップサンプリング手段は、前記第２デジタル信号と前記第２後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数を前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の数の５０％以下とする。
（１１）上記（６）から（１０）までのいずれかにおいて、前記アップサンプリング手段は、少なくとも前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の前記デジタル値に基づいて前記第１デジタル信号と前記第１後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の前記デジタル値を算出し、少なくとも前記第２デジタル信号と前記第２後続デジタル信号の前記デジタル値に基づいて前記第２デジタル信号と前記第２後続デジタル信号の間に挿入する前記補間デジタル信号の前記デジタル値を算出する。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、原音の再現性が高く、グリッジの発生、影響を抑制することができるＤＡ変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態に係るＤＡ変換装置のブロック図である。
【図2】Ｒ－２Ｒラダー回路の例を示す図である。
【図3】ＤＡ変換の処理フローの例を示す図である。
【図4】アナログ波形のデジタル信号への変換を示す概念図である。
【図5】補間デジタル信号を挿入しない場合のＤＡ変換の例を示す図である。
【図6】補間デジタル信号を挿入した場合のＤＡ変換の例を示す図である。
【図7】ＤＡ変換後のアナログ信号の例を示す図である。
【図8】ＤＡ変換後のアナログ信号の例を示す図である。
【図9】ＤＡ変換後のアナログ信号をフィルタ処理した例を示す図である。
【図10】ＤＡ変換後のアナログ信号をフィルタ処理した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照しながら各実施形態について詳細に説明する。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。
【0010】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係るＤＡ変換装置１のブロック図である。
ＤＡ変換装置１は、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）などのオーディオ用のデジタル信号を入力してアナログ信号に変換する装置である。ＤＡ変換装置１により変換されたアナログ信号はスピーカーなどに入力されて、ＣＤなどの音楽データが再生される。
図１は、本発明の実施形態に係るＤＡ変換装置１のブロック図である。
ＤＡ変換装置１は、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）などのオーディオ用のデジタル信号を入力してアナログ信号に変換する装置である。ＤＡ変換装置１により変換されたアナログ信号はスピーカーなどに入力されて、ＣＤなどの音楽データが再生される。
【0011】
図１において、アップサンプリング手段２は、入力されるデジタル信号のデジタル値を検知して、入力されるデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である場合にこのデジタル信号を対象デジタル信号とする。そして、この対象デジタル信号と対象デジタル信号に続く後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入する。また、アップサンプリング手段２は、入力されるデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異が所定値より小さい場合には補間デジタル信号を挿入しない。
【0012】
変換手段３は、アップサンプリング手段２により処理されたデジタル信号をアナログ信号にＤＡ変換する。ＤＡ変換する方式はいくつかあり、例えば、抵抗ラダー型、抵抗ストリング型、容量アレイ型、ΔΣ（デルタ・シグマ）型、電流源スイッチ型（電流ソース型）などがある。抵抗ラダー型は、構成が簡単で、低消費電力で、回路規模が小さいとの特徴があり、本実施形態において変換手段３は、抵抗ラダー型のＤＡ変換方式を用いたものとしてもよい。
【0013】
記憶手段４は、デジタル値の中央値を記憶する。デジタル値の最大値は、入力されるデジタル信号の量子化ビット数により一義的に決定され、最小値である０と最大値より中央値が算出される。例えば、ＣＤの場合、量子化ビット数は１６ビットであり、０～６５、５３５の６５、５３６段階の量子化ビット数による音声データで構成されている。この場合、最大値は６５、５３５であり、中央値は３２、７６８である。したがって、記憶手段４は、入力されるデジタル信号の量子化ビット数を記憶して、記憶した量子化ビット数からデジタル値の最大値を算出し、この最大値から中央値を算出するようにしてもよい。
【0014】
ＤＡ変換装置１に入力されるデジタル信号は、例えば、ＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式のデジタル信号である。ＰＣＭ方式のデジタル信号は、音声などのアナログ信号を、アナログ-デジタル変換回路により、デジタル信号に変換する変調方式の一つである。
【0015】
ＰＣＭ方式のデジタル信号は、信号の強度を一定周期で標本化（サンプリング）したものである。アナログ信号の強度をサンプリング周波数に従って一定間隔で測定し、定められたビット数の範囲で整数値として量子化する。例えば、ＣＤの音声はサンプリング周波数４４．１ｋＨｚ、量子化ビット数１６ビットで記録されており、これは毎秒４４、１００回信号を測定し、その強度を６５、５３６（２１６）段階のデジタル値で表していることを意味する。同様にハイレゾの音声は、例えば、サンプリング周波数９６ｋＨｚ、量子化ビット数２４ビットで記録されており、ＣＤよりも原音をより高精度に記録、再生することができる。
【0016】
図２は、Ｒ－２Ｒラダー回路７の例を示す図である。図１の変換手段３は、Ｒ－２Ｒラダー回路７を有するようにしてもよい。Ｒ－２Ｒラダー回路７は、参照電圧Ｖ（ｒｅｆ）をＲ－２Ｒの抵抗で分圧していき、その電流をそれぞれのデジタルビットに応じた重み付けをして出力する回路である。重み付けをして出力された電流は電流電圧変換器８に入力されて電圧に変換されて、出力電圧Ｖ（ＯＵＴ）が出力される。図２に示すＲ－２Ｒラダー回路７は、簡略化のため４ビットに対応した回路の例を示している。
【0017】
Ｒ－２Ｒラダー回路７に入力されるデジタル信号Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に応じてスイッチＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が切り替わり、これによってデジタル信号Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に応じた出力電圧Ｖ（ＯＵＴ）が出力される。スイッチＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が切り替わることで回路に電流が流れたり切断されたりするため、この過渡現象に起因したノイズ（グリッジ）が発生することがある。
【0018】
Ｒ－２Ｒラダー回路７がＮビットの回路の場合、任意のスイッチＳＷＫが接続された場合の出力電圧Ｖ（ＯＵＴ）＝参照電圧Ｖ（ｒｅｆ）／２Ｋとなる。Ｒ－２Ｒラダー回路７は、このスイッチＳＷＫの組み合わせによって、デジタル信号をアナログ信号の電圧に変換するものである。
【0019】
図３は、ＤＡ変換の処理フローの例を示す図である。
デジタル信号を入力し（ステップＳ１）、入力されたデジタル信号をＩ２Ｓに変換する（ステップＳ２）。Ｉ２Ｓは、ＩＣ間でデジタル音声データをシリアル転送するための規格である。記憶手段４は、入力されＩ２Ｓに変換されたデジタル信号の中央値を記憶する（ステップＳ３）。
デジタル信号を入力し（ステップＳ１）、入力されたデジタル信号をＩ２Ｓに変換する（ステップＳ２）。Ｉ２Ｓは、ＩＣ間でデジタル音声データをシリアル転送するための規格である。記憶手段４は、入力されＩ２Ｓに変換されたデジタル信号の中央値を記憶する（ステップＳ３）。
【0020】
記憶手段４が記憶した中央値に対するデジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である場合には、アップサンプリング手段２が補間デジタル信号を挿入する（ステップＳ４）。アイソレータによりデジタル信号とアナログ信号を分離することで、デジタル信号のノイズがアナログ信号に乗らないようにして（ステップＳ５）、変換手段３が、デジタル信号をアナログ信号に変換する（ステップＳ６）。
【0021】
変換されたアナログ信号をローパスフィルタによってノイズ除去して（ステップＳ７）、アナログ信号を出力する（ステップＳ８）。
【0022】
図４は、アナログ波形のデジタル信号への変換を示す概念図である。
図５は、補間デジタル信号を挿入しない場合のＤＡ変換の例を示す図である。
図６は、補間デジタル信号を挿入した場合のＤＡ変換の例を示す図である。
図４におけるデジタル信号１０Ｄａは、図５における２０Ｄａ、図６における３０Ｄａに相当し、図４おけるデジタル信号１０Ｄｂなどについても同様である。
図５は、補間デジタル信号を挿入しない場合のＤＡ変換の例を示す図である。
図６は、補間デジタル信号を挿入した場合のＤＡ変換の例を示す図である。
図４におけるデジタル信号１０Ｄａは、図５における２０Ｄａ、図６における３０Ｄａに相当し、図４おけるデジタル信号１０Ｄｂなどについても同様である。
【0023】
ＰＣＭ方式によるアナログ信号のデジタル信号への変換は、アナログ信号の強度をサンプリング周波数に従って一定間隔で測定して標本化し、定められたビット数の範囲で整数値として量子化するものである。例えば、ＣＤの場合には、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚであり、量子化ビット数が１６ビットである。
【0024】
図４においてグラフ１０に示す波形１１は、ＣＤなどのデジタル信号を作成する前の原音のアナログ波形であり、波長はグラフ１０においては一定で波長Ｆａである。デジタル信号１０Ｄａ、１０Ｄｂ、１０Ｄｃ、１０Ｄｄ、１０Ｄｅは、波形１１からＣＤの場合には４４．１ｋＨｚの周波数に従って一定間隔でアナログ信号の強度を測定し、これをデジタル信号に変換したものである。ＣＤの場合、一定間隔は１／４４１００秒であり、デジタル信号１０Ｄａ、１０Ｄｂの間隔ＳＦａは１／４４１００秒である。
【0025】
図４において、説明のためアナログ波形とデジタル信号を同じグラフ１０に記載しているが、アナログ波形とデジタル信号では縦軸の内容は異なるものであり、これは図５、図６においても同様である。すなわち、アナログ波形では縦軸は連続的な振幅の値であるが、デジタル値では、これを量子化ビット数に量子化した整数値である。
【0026】
図５において、グラフ２０に示す波形２１は、図４におけるデジタル信号１０Ｄａなどに相当するデジタル信号２０Ｄａ、２０Ｄｂ、２０Ｄｃ、２０Ｄｄ、２０Ｄｅに基づいてアナログ変換した出力波形を示している。デジタル信号２０Ｄａなどにより再現した波形２１の波長はグラフ２０においては一定で波長Ｆｂである。
【0027】
図４に示す原音のアナログ波形である波形１１の波長は波長Ｆａであり、グラフ１０とグラフ２０の時間軸は同じであるため、明らかに波長Ｆａ＞波長Ｆｂであり、波長Ｆｂは波長Ｆａの半分程度になっている。このように、図４に示すアナログ信号のサンプリング周波数では、原音の再現性が良好でない場合が発生する。
【0028】
図６において、グラフ３０は、図４におけるデジタル信号１０Ｄａなどに相当するデジタル信号３０Ｄａ、３０Ｄｂ、３０Ｄｃ、３０Ｄｄ、３０Ｄｅの間にそれぞれ補間デジタル信号３０Ｄａｂ、３０Ｄｂｃ、３０Ｄｃｄ、３０Ｄｄｅを挿入した状態を示している。
【0029】
グラフ３０においては、デジタル信号３０Ｄａなどの間に１個の補間デジタル信号３０Ｄａｂなどを挿入しており、デジタル信号３０Ｄａ、３０Ｄｂの間隔ＳＦａに対して、デジタル信号３０Ｄａと補間デジタル信号３０Ｄａｂの間隔ＳＦｂは半分になっている。
【0030】
デジタル信号３０Ｄａ、３０Ｄｂ、３０Ｄｃ、３０Ｄｄ、３０Ｄｅと補間デジタル信号３０Ｄａｂ、３０Ｄｂｃ、３０Ｄｃｄ、３０Ｄｄｅに基づいてアナログ変換したアナログ信号の出力波形である波形３１は、グラフ３０においては一定で波長Ｆｃである。
【0031】
図４に示す原音のアナログ波形である波形１１の波長は波長Ｆａであり、グラフ１０とグラフ３０の時間軸は同じであるため、ほぼ波長Ｆａ＝波長Ｆｃである。このように、補間デジタル信号３０Ｄａｂなどを挿入することで、原音のアナログ波形である波形１１に対して再現性の高いアナログ波形である波形３１を得ることができる。
【0032】
図６において、補間デジタル信号３０Ｄａｂなどは、デジタル信号３０Ｄａ、３０Ｄｂ、３０Ｄｃ、３０Ｄｄ、３０Ｄｅの間に１個挿入しているが、これに限定されず、複数個挿入してもよい。
【0033】
【0034】
図７においてグラフ４０に示すとおり、波形４１のアナログ値Ａａは、デジタル信号をアナログ信号に変換した際に発生するグリッジＧのノイズ値Ａｇに対して十分大きく、ＳＮ比が非常に高くなっている。このため、雑音が殆ど聞こえない原音に近い再生が可能なアナログ信号になっている。
【0035】
図８においてグラフ５０に示すとおり、波形５１のアナログ値Ａｂは、デジタル信号をアナログ信号に変換した際に発生するグリッジＧのノイズ値Ａｇとほぼ同等であり、ＳＮ比が非常に低くなっている。このため、原音に本来存在しない大きな雑音が発生し、再生した場合に不快に感じるアナログ信号になっている。
【0036】
図２に示すＲ－２Ｒラダー回路７を用いてデジタル信号をアナログ信号に変換する際、Ｒ－２Ｒラダー回路７のスイッチＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が接続状態と切断状態が切り替わることで回路に電流が流れたり切断されたりするため、この過渡現象に起因したノイズ（グリッジ）が発生することがある。
【0037】
デジタル信号の周波数が大きくなるほどＲ－２Ｒラダー回路７のスイッチＳＷ０などの切り替わり回数が多くなるため、グリッジの発生頻度が高くなる。そして、図６に示すように、補間デジタル信号３０Ｄａｂなどを挿入してデジタル信号の周波数を高くすると、このデジタル信号をアナログ信号に変換する場合のグリッジの発生頻度は、補間デジタル信号３０Ｄａｂなどを挿入しない場合より高くなる。
【0038】
図８に示すように、デジタル信号のデジタル値が小さい場合に補間デジタル信号を挿入してデジタル信号の周波数を高くすると、このデジタル信号をアナログ信号に変換した場合、グリッジの発生頻度が高くなり、この影響でＳＮ比が非常に低いアナログ信号になってしまう。
【0039】
このため、アップサンプリング手段２は、入力されたデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である対象デジタル信号とこの対象デジタル信号に続く後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入するようにしており、入力されたデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異が所定値より小さい場合には、補間デジタル信号を挿入しないようにしている。
【0040】
すなわち、アップサンプリング手段２は、入力されたデジタル信号のデジタル値の中央値に対するデジタル信号のデジタル値の差異が、グリッジが発生しても影響が少なく、良好なＳＮ比となる所定値以上である場合には、図６に示すように、補間デジタル信号３０Ｄａｂなどを挿入することで、原音のアナログ波形である波形１１に対して再現性の高いアナログ波形である波形３１を得るようにしている。
【0041】
図６において、対象デジタル信号がデジタル信号３０Ｄａの場合、デジタル信号３０Ｄａに続く後続デジタル信号はデジタル信号３０Ｄｂである。そして、デジタル信号３０Ｄａと後続デジタル信号であるデジタル信号３０Ｄｂの間に補間デジタル信号３０Ｄａｂを挿入している。同様に、対象デジタル信号がデジタル信号３０Ｄｂの場合、デジタル信号３０Ｄｂに続く後続デジタル信号はデジタル信号３０Ｄｃである。そして、デジタル信号３０Ｄｂと後続デジタル信号であるデジタル信号３０ｃの間に補間デジタル信号３０Ｄｂｃを挿入している。
【0042】
このような対象デジタル信号の該否の判断と、この判断に基づく補間デジタル信号の挿入を順次各デジタル信号について行うことで、入力されたデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である場合には補間デジタル信号を挿入して原音に対する再現性を高くし、入力されたデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異が所定値より小さいデジタル信号については、補間デジタル信号を挿入しないで、アナログ信号に変換する際のグリッジの発生を抑制するようにしている。
【0043】
ＤＡ変換装置１は、デジタル値の中央値を記憶する記憶手段４を有し、アップサンプリング手段２は、補間デジタル信号を挿入する対象となるデジタル信号である対象デジタル信号の該否の判断において、記憶手段４が記憶するデジタル値の中央値に対するデジタル値の差異が中央値の所定比率以上である場合に、そのデジタル信号を対象デジタル信号とするようにしてもよい。デジタル値の中央値は、入力されるデジタル信号の量子化ビット数により一義的に決定される。
【0044】
例えば、ＣＤの場合、量子化ビット数は１６ビットであり、０～６５、５３５の６５、５３６段階の量子化ビット数になる。原音のアナログ信号において、波形はマイナスとプラスの振幅で表現される。これに対応したデジタル値の振幅は、０～６５、５３５の中央値である３２、７６８からの差異で表現され、－３２、７６８～３２、７６７の範囲になる。対象デジタル信号の該否の判断に係る所定比率は、この中央値である３２、７６８に対する差異の比率である。例えば、所定比率が５％の場合、＋５％の閾値は、３２、７６８×１．０５の端数切り上げにより、３４、４０７であり、－５％の閾値は、３２、７６８×０．９５の端数切り下げにより、３１、１２９であり、デジタル値が３４、４０７以上又は３１、１２９以下のデジタル信号が対象デジタル信号となる。
【0045】
所定比率は、２％以上３０％以下であることが望ましく、より好適には２％以上１５％以下であることが望ましく、更に好適には２％以上７％以下であることが望ましい。このようにすることで、変換後のアナログ信号において所定のＳＮ比を確保することができる。そして、所定比率をこの範囲にすることで、所定比率以上であるデジタル信号については補間デジタル信号を挿入して原音に対する再現性を高くし、所定比率より小さいデジタル信号については、補間デジタル信号を挿入しないで、アナログ信号に変換する際のグリッジの発生を抑制することができる。すなわち、所定比率が大き過ぎると補間デジタル信号を挿入して原音に対する再現性を高くする対象が少なくなって原音の再現性が不十分になり、所定比率が小さ過ぎるとアナログ信号に変換する際のグリッジの発生を抑制する対象が少なくなってＳＮ比が不十分となる。
【0046】
図６において、補間デジタル信号３０Ｄａｂなどは、デジタル信号３０Ｄａ、３０Ｄｂ、３０Ｄｃ、３０Ｄｄ、３０Ｄｅの間に１個挿入しているが、これに限定されず、複数個挿入してもよい。
【0047】
デジタル信号のデジタル値が大きく、これを変換したアナログ信号において良好なＳＮ比が得られる場合には、より多くの補間デジタル信号を挿入することで、より原音の再現性が高いアナログ信号を出力することができる。
【0048】
したがって、アップサンプリング手段２は、入力されたデジタル信号のデジタル値の中央値に対する対象デジタル信号のデジタル値の差異に基づいて挿入する補間デジタル信号の数を変更するようにしてもよい。また、アップサンプリング手段２は、入力されたデジタル信号のデジタル値の中央値に対する対象デジタル信号のデジタル値の差異の中央値に対する比率に基づいて挿入する補間デジタル信号の数を変更するようにしてもよい。いずれの場合も、中央値に対する対象デジタル信号のデジタル値の差異に基づいて挿入する補間デジタル信号の数を変更するものである。挿入する補間デジタル信号の数は、１個であってもよく、２個、３個、４個、５個、１０個、２０個などの複数個であってもよい。
【0049】
アップサンプリング手段２は、少なくとも対象デジタル信号と後続デジタル信号のデジタル値に基づいて挿入する補間デジタル信号のデジタル値を算出するようにしてもよい。例えば、図６において、デジタル信号３０Ｄａが対象デジタル信号であり、デジタル信号３０Ｄｂが後続デジタル信号である場合に、挿入する補間デジタル信号３０Ｄａｂのデジタル値は、少なくともデジタル信号３０Ｄａとデジタル信号３０Ｄｂのデジタル値により補間デジタル信号のデジタル値を予測して、挿入するようにしてもよい。
【0050】
この場合、補間デジタル信号のデジタル値を対象デジタル信号であるデジタル信号３０Ｄａと後続デジタル信号であるデジタル信号３０Ｄｂのデジタル値の平均値にしてもよい。あるいは、対象デジタル信号であるデジタル信号３０Ｄａと後続デジタル信号であるデジタル信号３０Ｄｂのデジタル値から正弦波を予測し、この正弦波に乗るデジタル値から補間デジタル信号のデジタル値を算出するようにしてもよい。
【0051】
また、対象デジタル信号であるデジタル信号３０Ｄａと後続デジタル信号であるデジタル信号３０Ｄｂだけでなく、対象デジタル信号の１つ前のデジタル信号や後続デジタル信号の１つ後のデジタル信号のデジタル値を含めて補間デジタル信号のデジタル値を予測して、挿入するようにしてもよい。更に、対象デジタル信号の１つ前のデジタル信号や後続デジタル信号の１つ後のデジタル信号だけでなく、対象デジタル信号の複数個前、後続デジタル信号の複数個後のデジタル信号のデジタル値を含めて補間デジタル信号のデジタル値を予測して、挿入するようにしてもよい。
【0052】
図９、図１０は、ＤＡ変換後のアナログ信号をフィルタ処理した例を示す図である。
図９に示すグラフ６０は、図７に示すグラフ４０と同様に、補間デジタル信号を挿入したデジタル信号をアナログ信号に変換して、ローパスフィルタによって処理した波形６１を示すものである。したがって、波形６１の波長Ｆｆは、図７に示す波形４１の波長Ｆｄと同じである。
図９に示すグラフ６０は、図７に示すグラフ４０と同様に、補間デジタル信号を挿入したデジタル信号をアナログ信号に変換して、ローパスフィルタによって処理した波形６１を示すものである。したがって、波形６１の波長Ｆｆは、図７に示す波形４１の波長Ｆｄと同じである。
【0053】
図１０は、図８に示す場合と異なり、補間デジタル信号を挿入しないでデジタル信号をアナログ信号に変換して、フィルタ処理した波形７１を示すものである。したがって、波形７１の波長Ｆｇは、図８に示す波形５１の波長Ｆｅより長くなっている。このようにすることで、グリッジが発生するのを抑制している。
【0054】
図９、図１０に示す波形６１、波形７１は、デジタル信号を変換手段３によって変換したアナログ信号である波形４１などをローパスフィルタによって処理したものである。ローパスフィルタによって、一定以上の周波数の部分をカットしてノイズを除去し、ＳＮ比の高いアナログ信号としている。ローパスフィルタがカットする周波数はアナログ信号の内容や求めるＳＮ比などによって選択することが可能であり、例えば、２．５ＭＨｚ以上の周波数成分をカットするようにしてもよい。
【0055】
このように、第１実施形態に係るＤＡ変換装置１は、入力されたデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上であるデジタル信号については補間デジタル信号を挿入して原音の再現性を高くし、入力されたデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異が所定値より小さいデジタル信号については、補間デジタル信号を挿入しないで、アナログ信号に変換する際のグリッジの発生を抑制するようにしている。
【0056】
（第２実施形態）
第２実施形態に係るＤＡ変換装置１について説明する。以下、第２実施形態に係るＤＡ変換装置１が、第１実施形態に係るＤＡ変換装置１と異なる内容についてのみ説明する。
第２実施形態に係るＤＡ変換装置１について説明する。以下、第２実施形態に係るＤＡ変換装置１が、第１実施形態に係るＤＡ変換装置１と異なる内容についてのみ説明する。
【0057】
第１実施形態に係るＤＡ変換装置１において、アップサンプリング手段２は、入力されるデジタル信号のデジタル値を検知して、入力されるデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である場合にこのデジタル信号を対象デジタル信号として、この対象デジタル信号と対象デジタル信号に続く後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入し、入力されるデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異が所定値より小さい場合には補間デジタル信号を挿入しないものである。
【0058】
第２実施形態に係るＤＡ変換装置１において、アップサンプリング手段２は、入力されるデジタル信号のデジタル値を検知して、入力されるデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異が所定値以上である場合にこのデジタル信号を第１対象デジタル信号として、この第１デジタル信号と第１デジタル信号に続く第１後続デジタル信号の間に補間デジタル信号を挿入し、入力されるデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異が所定値より小さい第２デジタル信号とこの第２デジタル信号に続く第２後続デジタル信号の間に挿入する補間デジタル信号の数を第１デジタル信号と第１後続デジタル信号の間に挿入する補間デジタル信号の数より少なくするものである。
【0059】
また、第２実施形態に係るＤＡ変換装置１において、アップサンプリング手段２は、中央値に対するデジタル値の差異が中央値の所定比率以上であるデジタル信号を第１対象デジタル信号とし、中央値に対するデジタル値の差異が中央値の所定比率より小さいデジタル信号を第２対象デジタル信号とするようにしてもよい。
【0060】
所定比率は、２％以上３０％以下であることが望ましく、より好適には２％以上１５％以下であることが望ましく、更に好適には２％以上７％以下であることが望ましい。このようにすることで、変換後のアナログ信号において所定のＳＮ比を確保することができる。
【0061】
アップサンプリング手段２は、中央値に対する第１デジタル信号のデジタル値の差異及び中央値に対する第２デジタル信号のデジタル値の差異に基づいて挿入する補間デジタル信号の数を変更するようにしてもよい。挿入する補間デジタル信号の数は、１個でも複数個でもよい。
【0062】
アップサンプリング手段２は、第２デジタル信号と第２後続デジタル信号の間に挿入する補間デジタル信号の数を第１デジタル信号と第１後続デジタル信号の間に挿入する補間デジタル信号の数の所定割合以下にするようにしてもよい。所定割合以下は、７０％以下であることが望ましく、より好適には５０％以下であることが望ましく、更に好適には３０％以下であることが望ましい。
【0063】
例えば、第１デジタル信号と第１後続デジタル信号の間に挿入する補間デジタル信号の数が１０個の場合、第２デジタル信号と第２後続デジタル信号の間に挿入する補間デジタル信号の数を５個以下、すなわち、５個、４個、３個、２個、１個、あるいは０個とするようにしてもよい。このように、中央値に対する第２デジタル信号のデジタル値の差異によっては、補間デジタル信号を挿入しないようにしてもよい。
【0064】
アップサンプリング手段２は、少なくとも第１デジタル信号と第１後続デジタル信号のデジタル値に基づいて第１デジタル信号と第１後続デジタル信号の間に挿入する補間デジタル信号のデジタル値を算出し、少なくとも第２デジタル信号と第２後続デジタル信号のデジタル値に基づいて第２デジタル信号と第２後続デジタル信号の間に挿入する補間デジタル信号のデジタル値を算出するようにしてもよい。具体的なデジタル値の算出の方法の例は、第１実施形態の対象デジタル信号と後続デジタル信号の場合と同様である。
【0065】
このように、第２実施形態に係るＤＡ変換装置１は、入力されたデジタル信号のデジタル値の中央値に対する個々のデジタル信号のデジタル値の差異によって第１デジタル信号と第２デジタル信号に区分して、差異が所定値以上の第１デジタル信号については、挿入する補間デジタル信号の数を多くして原音の再現性を高くし、差異が所定値より小さい第２デジタル信号については、挿入する補間デジタル信号の数を第１デジタル信号より少なくして、アナログ信号に変換する際のグリッジの発生を抑制するようにしている。
【0066】
本発明に係るＤＡ変換装置１は、事前にデジタル信号を処理する必要がなく、ＣＤなどのデジタル信号をそのまま入力してノイズが低く原音に近いアナログ信号に変換するので、一般的に使用される転送速度の遅いＣＤプレーヤーなどでもリアルタイムに変換することができるため利便性が高い。
【0067】
以上説明したように、本発明によれば、原音の再現性が高く、デジタル値が小さいデジタル信号をアナログ信号に変換する際のグリッジの発生を抑制することができるＤＡ変換装置１を提供することができる。
【0068】
以上、具体的な実施形態に基づいて本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良を実施しても良い。
【0069】
このように、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良を施したものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【0070】
１ ＤＡ変換装置
２ アップサンプリング手段
３ 変換手段
４ 記憶手段
７ Ｒ－２Ｒラダー回路
８ 電流電圧変換器
２ アップサンプリング手段
３ 変換手段
４ 記憶手段
７ Ｒ－２Ｒラダー回路
８ 電流電圧変換器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
