特許 7545998 オーディオ信号処理回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-28

(45)【発行日】2024-09-05

(54)【発明の名称】オーディオ信号処理回路

(51)【国際特許分類】

   H03M 3/02 20060101AFI20240829BHJP

   H03H 17/06 20060101ALI20240829BHJP

   H03H 17/00 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

H03M3/02

H03H17/06 635D

H03H17/00 621Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021567211

(86)(22)【出願日】2020-12-10

(86)【国際出願番号】 JP2020046077

(87)【国際公開番号】W WO2021131747

(87)【国際公開日】2021-07-01

【審査請求日】2023-11-15

(31)【優先権主張番号】P 2019239619

(32)【優先日】2019-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】山上 真司

【審査官】北村 智彦

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０９７４８９２９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２００５－００５７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１８６４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００１／００３３６５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｍ ３／０２

Ｈ０３Ｈ １７／０６

Ｈ０３Ｈ １７／００

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デジタルオーディオ信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリングフィルタと、
前記オーバーサンプリングフィルタの出力をΔΣ変調するΔΣ変調器と、
前記ΔΣ変調器の出力をアナログオーディオ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、
を備え、
前記オーバーサンプリングフィルタは、ファームウェアを実行可能なプロセッサを含み、演算アルゴリズムがプログラム可能に構成され、
前記オーバーサンプリングフィルタの係数群を、複数、ロード可能に構成され、レジスタ設定に応じて、使用する前記係数群が選択可能であり、
前記係数群は、暗号化された状態でロードされ、
暗号化された前記係数群を復号するデコーダをさらに備えることを特徴とするオーディオ信号処理回路。

【請求項2】

デジタルオーディオ信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリングフィルタと、
前記オーバーサンプリングフィルタの係数群を暗号化した状態で受信するインタフェース回路と、
前記インタフェース回路が受信した前記係数群を復号し、前記オーバーサンプリングフィルタにセットするデコーダと、
を備えることを特徴とするオーディオ信号処理回路。

【請求項3】

ひとつの半導体基板上に一体集積化されることを特徴とする請求項１または２に記載のオーディオ信号処理回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、オーディオ信号処理回路に関する。

【背景技術】

【0002】

オーディオ信号処理では、音質改善のために、Ｄ／Ａコンバータの前段に、オーバーサンプリングフィルタが挿入される場合がある。オーバーサンプリングフィルタは、インターポレータやインターポレーションフィルタなどと称され、ナイキスト周波数よりも大幅に高い周波数で入力信号をサンプリングする。オーバーサンプリングによって、Ｓ／Ｎ比と分解能が改善されるとともに、Ｄ／Ａコンバータの後段に挿入するアンチエイリアシングフィルタの要件を緩和することができる。

【0003】

図１は、オーバーサンプリング処理を説明する図である。Ｋ倍のオーバーサンプリングでは、入力信号Ｓ_ＩＮのサンプルの間に、Ｋ－１個のゼロ点が挿入される（アップサンプリング）。図１はＫ＝４の例が示される。そして、アップサンプリング後のオーディオ信号を、直線位相（線形位相）デジタルフィルタを通過させることにより、オーバーサンプリングした信号を生成できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－３９３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、デジタルフィルタは、ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタあるいはＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタが用いられ、その特性が音質に大きな影響を与える。従来のオーディオ信号処理ＩＣには、ＦＩＲフィルタの係数群が選択可能なものや、セットの設計者が生成したものをロード可能なものがあった。これにより、セットの設計者は、係数群をパラメータとして、オーディオ信号の音質を、希望するそれに近づける必要があった。

【0006】

オーディオ信号の音質は、デジタルフィルタの係数群のみでなく、演算アルゴリズムにも大きな影響を受けるところ、従来のオーディオ信号処理ＩＣは、デジタルフィルタの演算アルゴリズムが固定されており、セットの設計者が演算アルゴリズムを変更する余地はなく、音質設計の自由度に制約があった。なお、こうした課題は、本発明者らが独自に認識したものである。

【0007】

本開示は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、セットの設計者が、より自由に音質を決定することが可能なオーディオ信号処理回路の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示のある態様はオーディオ信号処理回路に関する。オーディオ信号処理回路は、デジタルオーディオ信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリングフィルタと、オーバーサンプリングフィルタの出力をΔΣ変調するΔΣ変調器と、ΔΣ変調器の出力をアナログオーディオ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、を備える。オーバーサンプリングフィルタは、ファームウェアを実行可能なプロセッサを含み、演算アルゴリズムがプログラム可能に構成される。

【0009】

ファームウェア（ソフトウェア）を書き換えることにより、デジタルフィルタの演算アルゴリズムを変更でき、セットの設計者が希望する音質に近づけることが可能となる。

【0010】

オーバーサンプリングフィルタの係数群が、複数、ロード可能に構成され、レジスタ設定に応じて、使用する係数群が選択可能であってもよい。

【0011】

係数群は、暗号化された状態でロードされてもよい。オーディオ信号処理回路は、暗号化された係数群を復号するデコーダをさらに備えてもよい。セットの設計者にとって、係数群はノウハウが詰まった機密情報であるところ、それを暗号化することで、悪意の第三者が覗き見することができなくなる。

【0012】

本開示の別の態様もまた、オーディオ信号処理回路である。このオーディオ信号処理回路は、デジタルオーディオ信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリングフィルタと、オーバーサンプリングフィルタの係数群を暗号化した状態で受信するインタフェース回路と、インタフェース回路が受信した係数群を復号し、オーバーサンプリングフィルタにセットするデコーダと、を備える。

【0013】

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0014】

本開示に係るオーディオ信号処理回路によれば、セットの設計者に対して、音質を決定について、より多くの自由度を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】オーバーサンプリング処理を説明する図である。

【図2】実施の形態に係るオーディオ信号処理回路のブロック図である。

【図3】変形例に係るオーディオ信号処理回路のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0017】

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂに接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0018】

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0019】

図２は、実施の形態に係るオーディオ信号処理回路１００のブロック図である。オーディオ信号処理回路１００は、主として、オーバーサンプリングフィルタ１１０、ΔΣ変調器１２０、Ｄ／Ａコンバータ１３０を備え、ひとつの半導体基板に集積化された機能ＩＣである。オーディオ信号処理回路１００は、たとえばＤＡＣチップであってもよいし、より高度なＤＳＰ（Digital Signal Processor）であってもよい。

【0020】

オーバーサンプリングフィルタ１１０は、デジタルオーディオ信号Ｓ_１をオーバーサンプリングする。ΔΣ変調器１２０は、オーバーサンプリングフィルタ１１０の出力Ｓ_２をΔΣ変調する。Ｄ／Ａコンバータ１３０は、ΔΣ変調器１２０の出力Ｓ_３をアナログオーディオ信号Ｓ_４に変換する。

【0021】

オーバーサンプリングフィルタ１１０は、プロセッサ１１２およびメモリ１１４を備える。プロセッサ１１２は、メモリ１１４に格納されるファームウェア（ソフトウェアプログラム）を実行可能に構成される。ファームウェアには、オーバーサンプリングフィルタ１１０の機能を実現するための処理が記述されている。すなわち、オーバーサンプリングフィルタ１１０における演算アルゴリズムはプログラム可能となっている。ファームウェアを保存するＲＯＭ（Read Only Memory）は、オーディオ信号処理回路１００に内蔵されてもよいし、外付けされてもよいし、あるいは外部のホストプロセッサ（マイクロコントローラ）を経由して、ＲＯＭからロードするようにしてもよい。

【0022】

以上がオーディオ信号処理回路１００の構成である。このオーディオ信号処理回路１００によれば、ファームウェア（ソフトウェア）を書き換えることにより、デジタルフィルタの演算アルゴリズムを変更でき、セットの設計者が希望する音質に近づけることが可能となる。

【0023】

デジタルフィルタの重要なパラメータとして、フィルタの係数群ＣＯＥＦＦがある。デジタルフィルタはＦＩＲフィルタであり、係数群ＣＯＥＦＦは、インパルス応答の波形と把握される。一実施例において、オーディオ信号処理回路１００は、フィルタの係数群が、外部からロード可能に構成される。なお、ファームウェアは、フィルタの係数群ＣＯＥＦＦのデフォルト値を含んでもよく、デフォルト値と、ロードした値を選択的に使用できるようにしてもよい。

【0024】

オーディオ信号処理回路１００は、Ｉ^２Ｃ（Inter IC）などのインタフェース回路１４０およびメモリ１５０をさらに備える。インタフェース回路１４０は、外部のホストプロセッサ２００と接続されており、ホストプロセッサ２００から、係数群ＣＯＥＦＦを受信し、メモリ１５０に格納する。メモリ１５０は、レジスタであってもよいし、タップ数が多い場合には、ＲＡＭ（Random Access Memory）であってもよい。これにより演算アルゴリズムに加えて、係数群ＣＯＥＦＦを変更することが可能となり、より自由度の高い音質決定が可能となる。

【0025】

オーディオ信号処理回路１００は、複数の係数群ＣＯＥＦＦ_１～ＣＯＥＦＦ_Ｎ（Ｎ≧２）をロード可能である。たとえばオーディオ信号処理回路１００の起動時に、ホストプロセッサ２００からオーディオ信号処理回路１００に、複数の係数群ＣＯＥＦＦ_１～ＣＯＥＦＦ_Ｎをロードし、メモリ１５０に格納する。ホストプロセッサ２００は、実際に使用する係数群ＣＯＩＦＦ_ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）を指定する選択データＳＥＬを、インタフェース回路１４０に送信し、メモリ１５０に書き込む。オーバーサンプリングフィルタ１１０には、複数の係数群ＣＯＥＦＦ_１～ＣＯＥＦＦ_Ｎのうち、メモリ１５０に書き込まれた選択データＳＥＬに応じたひとつがセットされる。

【0026】

係数群が１つのみロード可能である場合、係数群を変更する際に、係数群を新たにロードし直す必要があるため、遅延が大きくなる。これに対して、図２のオーディオ信号処理回路１００では、選択信号ＳＥＬの送信のみで、係数を切り替えることが可能となり、応答性が高まる。

【0027】

図３は、変形例に係るオーディオ信号処理回路１００Ａのブロック図である。オーディオ信号処理回路１００Ａは、デコーダ１６０をさらに備える。

【0028】

係数群ＣＯＥＦＦは、セットの設計者にとって、ノウハウが詰まった機密情報である。係数群ＣＯＥＦＦをロード可能とした場合、悪意の第三者がオーディオ信号処理回路１００とホストプロセッサ２００の間の通信を盗み見ることにより、係数ＣＯＥＦＦが漏洩するおそれがある。

【0029】

ホストプロセッサ２００からインタフェース回路１４０には、係数群ＣＯＥＦＦが暗号化された状態で送信される。オーディオ信号処理回路１００Ａは、暗号化された係数群ＣＯＥＦＦを復号するデコーダ１６０を備える。オーバーサンプリングフィルタ１１０のデジタルフィルタには、復号された係数群ＣＯＥＦＦがセットされる。

【0030】

この変形例によれば、ホストプロセッサ２００とインタフェース回路１４０の間の通信を盗み見たとしても、暗号化のプロトコルあるいは秘密鍵が漏れない限りは、係数群ＣＯＥＦＦの漏洩を防止できる。

【0031】

実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本開示は、オーディオ信号処理回路に関する。

【符号の説明】

【0033】

１００ オーディオ信号処理回路
１１０ オーバーサンプリングフィルタ
１１２ プロセッサ
１１４ メモリ
１２０ ΔΣ変調器
１３０ Ｄ／Ａコンバータ
１４０ インタフェース回路
１５０ メモリ
１６０ デコーダ
２００ ホストプロセッサ

【図1】

【図2】

【図3】