JPH0779257B2 - Quantizer - Google Patents
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- JPH0779257B2 JPH0779257B2 JP13440390A JP13440390A JPH0779257B2 JP H0779257 B2 JPH0779257 B2 JP H0779257B2 JP 13440390 A JP13440390 A JP 13440390A JP 13440390 A JP13440390 A JP 13440390A JP H0779257 B2 JPH0779257 B2 JP H0779257B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、語長の長いデジタル信号を高速サンプリング
された語長の短いデジタル信号に変換する量子化器に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quantizer for converting a digital signal having a long word length into a digital signal having a short word length sampled at high speed.
従来の技術 近年デジタル信号処理技術の向上により従来アナログ処
理されていた信号がデジタル処理化されてきている。こ
れにともない、デジタルアナログ変換器の高性能化、ロ
ーコスト化がさらに重要となってきている。これら目的
のために、ノイズシェーピング型の量子化器がよく用い
られている。ノイズシェーピングを用いた量子化器とし
ては、たとえば、特開昭63−209334号公報に多段ノイズ
シェーピング型による量子化器が示されている。この量
子化器を用いると、発振などを起こすことのない安定な
高次のノイズシェーピングを行うことができる。しか
し、一方で量子化器出力の階調が増えるという課題もあ
った。そこで、この量子化器に改良をほどこし、量子化
器出力の階調増加を抑える手法が提案されている(たと
えば、Journal of solid state circuit,Aug.1989,Vol.
24,No.4)。2. Description of the Related Art In recent years, due to improvements in digital signal processing technology, signals that have been analog processed conventionally have been digitalized. Along with this, higher performance and lower cost of digital-to-analog converters have become more important. Noise-shaping quantizers are often used for these purposes. As a quantizer using noise shaping, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-209334 shows a quantizer of a multi-stage noise shaping type. By using this quantizer, stable high-order noise shaping can be performed without causing oscillation. However, on the other hand, there is also a problem that the gradation of the quantizer output increases. Therefore, a method has been proposed in which this quantizer is improved to suppress the increase in gradation of the quantizer output (for example, Journal of solid state circuit, Aug.1989, Vol.
24, No. 4).
第3図は上記提案されている手法のブロック図を示す。
第3図において、遅延器127、加算器126により積分器10
2が構成され、この積分器102と加算器128、局部量子化
器103、遅延器4、減算器101により1次のシェーピング
次数を有する単積分型ノイズシェーピング量子化器とな
るメインループ100が構成されている。また、加算器120
と遅延器121により積分器108が構成され、また加算器12
2と遅延器123により積分器110が構成され、これら積分
器108,110と減算器107,109、局部量子化器6、遅延器11
2により2次のシェーピング次数を有する二重積分型ノ
イズシェーピング量子化器となるサブループ106が構成
されている。このサブループ106には、減算器2により
局部量子化器103の入出力の差が与えられている。ま
た、積分器108の出力は乗算器130により係数aが掛け合
わされた後加算器128に加えられ、局部量子化器103入力
に加算されている。ここでは、入力Xは16ビットのディ
ジタル信号であり、局部量子化器103、6は第1表およ
び第2表に示すような量子化を行っている。なお、出力
は16384で規格化している。FIG. 3 shows a block diagram of the proposed method.
In FIG. 3, the integrator 10 is composed of a delay device 127 and an adder 126.
2, the integrator 102, the adder 128, the local quantizer 103, the delay unit 4 and the subtractor 101 constitute a main loop 100 which is a single integral type noise shaping quantizer having a primary shaping order. Has been done. Also, the adder 120
And the delay device 121 constitute the integrator 108, and the adder 12
2 and the delay device 123 constitute an integrator 110. These integrators 108 and 110, subtractors 107 and 109, local quantizer 6, delay device 11
2 constitutes a sub-loop 106 which is a double integral type noise shaping quantizer having a quadratic shaping order. The difference between the input and output of the local quantizer 103 is given to the sub-loop 106 by the subtracter 2. The output of the integrator 108 is added to the adder 128 after being multiplied by the coefficient a by the multiplier 130, and added to the input of the local quantizer 103. Here, the input X is a 16-bit digital signal, and the local quantizers 103 and 6 perform quantization as shown in Tables 1 and 2. The output is standardized at 16384.
ここで、局部量子化器103により発生される量子化誤差
をVq1、局部量子化器6により発生される量子化誤差をV
q2とすると、メインループ100の入力X、出力Q1の関
係、およびサブループ106の入力X′、出力Q2の関係は
(1)式、(2)式のとおり表わされる。Here, the quantization error generated by the local quantizer 103 is Vq1, and the quantization error generated by the local quantizer 6 is Vq1.
If q2, the relationship between the input X and the output Q1 of the main loop 100 and the relationship between the input X'and the output Q2 of the sub-loop 106 are expressed by the equations (1) and (2).
Q1=X+(1−z-1)・Vq1 …(1) Q2=X′+(1−z-1)2・Vq2 …(2) 一方、加算器2の出力は局部量子化器103の入出力差で
あるので、 X′=−Vq1 …(3) よってサブループ106の出力Q2を減算器13、遅延器14に
より構成される微分器10にて微分した後、加算器12によ
りメインループ100の出力Q1と加算すると、(1)式に
示すVq1の項が打ち消され、全体としての入出力X,Yの関
係は(4)式に示すとおりとなる。 Q1 = X + (1-z -1) · Vq1 ... (1) Q2 = X '+ (1-z -1) 2 · Vq2 ... (2) On the other hand, input of the adder output of the 2 local quantizer 103 Since it is the output difference, X ′ = − Vq1 (3) Therefore, after the output Q2 of the sub-loop 106 is differentiated by the differentiator 10 composed of the subtracter 13 and the delayer 14, the adder 12 of the main loop 100 is used. When added to the output Q1, the term of Vq1 shown in the equation (1) is canceled out, and the relation between the input and output X, Y as a whole is as shown in the equation (4).
Y=X+(1−z-1)3・Vq2 …(4) ここで、サブループ106の階調が±0.5であるにも関わら
ずこの回路が安定に動作するのは以下の理由による。す
なわち、乗算器130により積分器108の値が加算器128を
介して局部量子化器103にフィードバックされている。
よって、積分器108の値が大きな値のときは、局部量子
化器103の入力も大きくなるため、減算器2の値は負の
大きな値となる。この値が減算器107を介して積分器108
に与えられているが、減算器107のもう一方の入力は、
高々0.5であるので、積分器108には負の大きな値が入力
され、徐々に積分器108の出力は小さくなる。Y = X + (1−z −1 ) 3 · Vq2 (4) Here, the reason why this circuit operates stably despite the gradation of the sub-loop 106 being ± 0.5 is as follows. That is, the value of the integrator 108 is fed back by the multiplier 130 to the local quantizer 103 via the adder 128.
Therefore, when the value of the integrator 108 is large, the input of the local quantizer 103 is also large, and the value of the subtractor 2 is a large negative value. This value is transferred to the integrator 108 via the subtractor 107.
The other input of the subtractor 107 is
Since it is at most 0.5, a large negative value is input to the integrator 108, and the output of the integrator 108 gradually decreases.
このように、積分器108の値が小さくなる方向でメイン
ループ100に対してフィードバックをかけてやることで
局部量子化器6の入力を小さく抑えることが可能とな
り、局部量子化器6の出力階調を低くすることができる
ものである。In this way, by feeding back the main loop 100 in the direction in which the value of the integrator 108 becomes smaller, the input of the local quantizer 6 can be suppressed to a smaller value, and the output level of the local quantizer 6 can be reduced. The tone can be lowered.
ここで、Q1の取り得る値、すなわち階調は−2、−1、
…、+2の5とおり(5値)であり、Q2の取り得る値は
−0.5、+0.5の2値であるので、Yの取り得る値は−
3、−2、…、+3の7値となる。すなわち、入力信号
が7値(3ビット弱)に圧縮されたことになる。また、
(4)式は低域の量子化誤差が高域に追いやられること
を示しており、したがって第3図のように構成すること
により、入力されるディジタル信号のダイナミックレン
ジを損なうことなく出力するディジタル信号のビット数
を圧縮することができ、64倍オーバーサンプリングでこ
の回路を動作させると約118dBのダイナミックレンジが
得られるものである。Here, the possible values of Q1, that is, the gradation is -2, -1,
There are 5 values (5 values) of +2, and the possible values of Q2 are -0.5 and +0.5, so the possible values of Y are-.
7 values of 3, -2, ..., +3. That is, the input signal is compressed into 7 values (a little less than 3 bits). Also,
Equation (4) shows that the quantization error in the low frequency band is driven to the high frequency band. Therefore, by constructing as shown in FIG. 3, the digital output that does not impair the dynamic range of the input digital signal is output. The bit number of the signal can be compressed, and a dynamic range of about 118 dB can be obtained by operating this circuit with 64 times oversampling.
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、サブループ106内
の積分器108の値が確定した後、積分器108出力→乗算器
130→加算器128→局部量子化器103→減算器2→減算器1
07→積分器108→減算器109→積分器110→局部量子化器
6の経路をとおって再度演算を行わなければならず、非
常に多くの演算時間を要する。しかも、帰還が初段の積
分器である積分器108の出力から掛かっており、以降の
積分器である積分器110については無帰還であるため、
積分器110については発振、あるいはオーバーフローの
防止策が無いに等しい。したがって、たとえばサブルー
プとして3次以上のシェーピング次数を有するものを用
いることが困難となるという問題があった。However, in the above configuration, after the value of the integrator 108 in the subloop 106 is determined, the output of the integrator 108 → the multiplier
130 → adder 128 → local quantizer 103 → subtractor 2 → subtractor 1
The calculation must be performed again through the path of 07 → integrator 108 → subtractor 109 → integrator 110 → local quantizer 6, which requires a very long calculation time. Moreover, since the feedback is applied from the output of the integrator 108, which is the first-stage integrator, and the integrator 110, which is the subsequent integrator, has no feedback,
With respect to the integrator 110, there is no measure for preventing oscillation or overflow. Therefore, for example, there is a problem that it is difficult to use a sub-loop having a shaping order of 3 or higher.
本発明は上記問題を解決するもので、より少ない演算時
間で、同様の効果を得ることができる量子化器を提供す
ることを目的とするものである。The present invention solves the above problem, and an object of the present invention is to provide a quantizer that can obtain the same effect in a shorter calculation time.
課題を解決するための手段 上記問題を解決するために、本発明による量子化器は、
入力信号の量子化を行う第1の局部量子化器を有し、与
えられた入力のノイズシェーピングを行う第1のノイズ
シェーピング型量子化器と、入力信号の量子化を行う第
2の局部量子化器、前記第2の局部量子化器の発生する
量子化誤差を検出する検出手段、前記検出手段出力を所
定の伝達関数により帰還させる帰還回路を有し、前記第
1のノイズシェーピング型量子化器が発生した量子化誤
差を前記帰還回路出力と加算して前記第2の局部量子化
器に入力し、ノイズシェーピングを行う第2のノイズシ
ェーピング型量子化器と、前記帰還回路の出力レベルに
基づき、前記第1の局部量子化器の入力信号に対し、所
定の値を加減算する振幅検出手段、あるいは、前記帰還
回路出力のレベルに基づき前記第1の局部量子化器の量
子化レベルを変化させる手段と、前記第1のノイズシェ
ーピング型量子化器の第1の局部量子化器出力に対し、
前記第2のノイズシェーピング型量子化器の第2の局部
量子化器出力を第1のノイズシェーピング型量子化器の
シェーピング次数に応じて微分して加算する手段とを備
え、この加算結果を出力として取り出すように構成した
ものである。In order to solve the above problems, the quantizer according to the present invention,
It has a first local quantizer for quantizing an input signal, a first noise shaping quantizer for performing noise shaping of a given input, and a second local quantizer for quantizing an input signal. And a feedback circuit for feeding back an output of the detection means by a predetermined transfer function, the first noise shaping type quantization The quantization error generated by the feedback circuit is added to the output of the feedback circuit and input to the second local quantizer, and a second noise shaping quantizer for noise shaping and an output level of the feedback circuit are provided. On the basis of the amplitude detection means for adding / subtracting a predetermined value to / from the input signal of the first local quantizer, or the quantization level of the first local quantizer is changed based on the level of the output of the feedback circuit. Means for, with respect to the first local quantizer output of the first noise shaping quantization circuit,
Means for differentiating and adding the second local quantizer output of the second noise shaping quantizer according to the shaping order of the first noise shaping quantizer, and outputting the addition result It is configured to be taken out as.
作用 上記構成により、帰還回路出力のレベルに応じて、メイ
ンループにおける局部量子化器の入力に所定の値を加
算、あるいは、減算することにより、メインループの発
生する量子化誤差が必ず帰還回路出力と逆極性になり、
あるいは、帰還回路出力のレベルに応じてメインループ
における局部量子化器の量子化レベルが変化し、局部量
子化器が出力する値をより大きく、あるいはより小さく
することによりメインループの発生する量子化誤差が必
ず帰還回路出力と逆極性になる。したがって、この値と
帰還回路出力との加算結果が入力されるサブループにお
ける局部量子化器の入力レベルの絶対値は常に帰還回路
出力のそれより小さくなり、サブループにおける局部量
子化器の階調を少なくすることができる。また、帰還回
路出力があらかじめ確定しているため、演算に要する時
間も少なくて済むものである。Action With the above configuration, depending on the level of the feedback circuit output, by adding or subtracting a predetermined value to the input of the local quantizer in the main loop, the quantization error generated by the main loop must be the feedback circuit output. And the opposite polarity,
Alternatively, the quantization level of the local quantizer in the main loop changes according to the level of the output of the feedback circuit, and the value output by the local quantizer is made larger or smaller, resulting in the quantization generated by the main loop. The error always has the opposite polarity to the feedback circuit output. Therefore, the absolute value of the input level of the local quantizer in the subloop to which the addition result of this value and the feedback circuit output is input is always smaller than that of the feedback circuit output, and the gradation of the local quantizer in the subloop is reduced. can do. Further, since the output of the feedback circuit is fixed in advance, the time required for the calculation can be shortened.
実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示す量子化器のブロック図
である。第1図において、加算器3,5、第1の局部量子
化器1、減算器2、遅延器4により単積分型ノイズシェ
ーピング量子化器となるメインループが構成されてお
り、減算器2の出力には局部量子化器1の入出力差が得
られ、この出力は遅延器4を介して加算器3に加えら
れ、入力にフィードバックされる。一方、減算器2の出
力は加算器7にも入力され、この加算器7、第2の局部
量子化器6、減算器8、帰還回路9により二重積分型ノ
イズシェーピング量子化器となるサブループが構成され
ており、減算器8の出力には局部量子化器6の入出力差
が得られ、この出力は帰還回路9を介して加算器7に加
えられて入力にフィードバックされる。さらに、帰還回
路9の出力は振幅検出器11を介してメインループの加算
器5にも加えられる。また局部量子化器6の出力は微分
器10にて第1のノイズシェーピング型量子化器のシェー
ピング次数に応じて微分した後、加算器12に加えられ、
メインループの局部量子化器1の出力と加算される。FIG. 1 is a block diagram of a quantizer showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the adders 3 and 5, the first local quantizer 1, the subtractor 2, and the delay unit 4 constitute a main loop which is a single integral type noise shaping quantizer. The output is the input / output difference of the local quantizer 1, and this output is added to the adder 3 via the delay unit 4 and fed back to the input. On the other hand, the output of the subtractor 2 is also input to the adder 7, and the adder 7, the second local quantizer 6, the subtractor 8 and the feedback circuit 9 serve as a sub-loop which becomes a double integral type noise shaping quantizer. The input / output difference of the local quantizer 6 is obtained from the output of the subtractor 8, and this output is added to the adder 7 via the feedback circuit 9 and fed back to the input. Further, the output of the feedback circuit 9 is also applied to the adder 5 of the main loop via the amplitude detector 11. The output of the local quantizer 6 is differentiated by the differentiator 10 according to the shaping order of the first noise shaping quantizer, and then added to the adder 12,
It is added to the output of the local quantizer 1 of the main loop.
メインループの局部量子化器1は入力される信号の量子
化を行い、入力と出力の関係は第3表に示すとおりであ
る。なお、出力は11264で規格化している。The local quantizer 1 of the main loop quantizes the input signal, and the relationship between the input and the output is as shown in Table 3. The output is standardized by 11264.
サブループの局部量子化器6の入力と出力の関係は前記
第2表と同じである。サブループの帰還回路9は、その
伝達関数H(z)は(5)式に示されるとおりであり、
具体的には、第2図に示す構成となっている。 The relationship between the input and the output of the local quantizer 6 of the sub loop is the same as in Table 2 above. The transfer function H (z) of the feedback circuit 9 of the sub-loop is as shown in the equation (5),
Specifically, it has the configuration shown in FIG.
H(z)=−2z-1+z-2 …(5) すなわち、入力が遅延回路41に与えられ、この遅延回路
41出力が乗算器44によって2倍された信号と遅延回路41
出力が入力される遅延回路42の出力との差を減算器43に
より求めている。振幅検出器11は帰還回路9の出力βを
入力とし、そのレベルに応じて所定の値Cを出力する。
これは量子化器の一種とも考えられ、ここでは、入力β
に応じて第4表に示すとおりの値を出力する。H (z) = − 2z −1 + z −2 (5) That is, the input is given to the delay circuit 41, and this delay circuit
41 signal whose output is doubled by multiplier 44 and delay circuit 41
The difference between the output and the output of the delay circuit 42 is obtained by the subtractor 43. The amplitude detector 11 receives the output β of the feedback circuit 9 and outputs a predetermined value C according to the level thereof.
This is considered a kind of quantizer, and here the input β
The values shown in Table 4 are output accordingly.
次に第1図に示す回路の動作について説明する。単積分
型ノイズシェーピング量子化器のメインループの加算器
5および局部量子化器1により発生される量子化誤差を
Vq1とすると、減算器2の出力は−Vq1となる。この値が
遅延器4を介して入力にフィードバックされ、メインル
ープの局部量子化器1の出力Q1は従来例の場合と同様
(6)式のとおりとなる。Next, the operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described. The quantization error generated by the adder 5 and the local quantizer 1 of the main loop of the single integration type noise shaping quantizer is
Assuming Vq1, the output of the subtractor 2 becomes -Vq1. This value is fed back to the input via the delay unit 4, and the output Q1 of the local quantizer 1 of the main loop is as in the equation (6) as in the case of the conventional example.
Q1=X+(1−z-1)・Vq1 …(6) 一方、二重積分型ノイズシェーピング量子化器のサブル
ープで用いる局部量子化器6は先に述べたように±0.5
を出力する。また帰還回路9による帰還量βは、その伝
達関数より明らかなように、局部量子化器6による量子
化誤差の最大3倍である。通常動作時には局部量子化器
6の発生する量子化誤差は0.5以下であるので、帰還回
路9による帰還量βの最大値は1.5である。Q1 = X + (1−z −1 ) · Vq1 (6) On the other hand, the local quantizer 6 used in the sub-loop of the double integral type noise shaping quantizer is ± 0.5 as described above.
Is output. Further, the feedback amount β by the feedback circuit 9 is up to three times the quantization error by the local quantizer 6, as is clear from the transfer function. Since the quantization error generated by the local quantizer 6 is 0.5 or less during normal operation, the maximum value of the feedback amount β by the feedback circuit 9 is 1.5.
ここで、局部量子化器6への入力について考えると、こ
の値は帰還回路9による帰還量βと前記メインループの
発生する量子化誤差Vq1の差となる。振幅検出器11に入
力される帰還量βが0〜11264の場合について考える
と、第4表より局部量子化器1の入力に5632が加算され
るため、局部量子化器1が出力する量子化誤差Vq1は0
〜11264の範囲にあり、よって局部量子化器6への入力
Pは−11264〜11264の範囲にある。すなわち11264で規
格化すると、−1.0〜10の範囲にある。しかし、β、Vq1
ともランダムな値と考えられるため、このときのβ、Vq
1の平均値はともに5632であり、その差であるPの平均
値PAVEはほぼ0になる。Here, considering the input to the local quantizer 6, this value is the difference between the feedback amount β by the feedback circuit 9 and the quantization error Vq1 generated by the main loop. Considering the case where the feedback amount β input to the amplitude detector 11 is 0 to 11264, 5632 is added to the input of the local quantizer 1 from Table 4, so that the quantization output by the local quantizer 1 is The error Vq1 is 0
.About.11264, and therefore the input P to the local quantizer 6 is in the range -11264 to 11264. That is, when standardized by 11264, it is in the range of -1.0 to 10. However, β, Vq1
Since both are considered to be random values, β and Vq at this time
The average value of 1 is 5632, and the average value P AVE of P, which is the difference, is almost 0.
同様にその他の場合について考えると、帰還量β、振幅
検出器11の出力C、量子化誤差Vq1、局部量子化器6の
入力Pの平均値PAVEとの関係は第5表のとおりとなる。
ただし、この第5表は各数値を11264で規格化した値を
記してある。Similarly, considering other cases, the relationship between the feedback amount β, the output C of the amplitude detector 11, the quantization error Vq1, and the average value P AVE of the input P of the local quantizer 6 is as shown in Table 5. .
However, in this Table 5, each numerical value is standardized by 11264.
このようにい、局部量子化器6の入力の平均値は常に±
0.25以内になり、サブループによる歪の発生を抑えるこ
とができる。したがって、この回路においても従来例の
場合と同様、サブループの局部量子化器6が発生する量
子化誤差をVq2として、その出力Q2は Q2=−Vq1+(1−z-1)2・Vq2 …(7) また、加算器12の出力Yは Y=Q1+(1−z-1)・Q2 =X+(1−z-1)3・Vq2 …(8) となり、3次のノイズシェーピングが得られることにな
る。この場合、局部量子化器1の出力が−3〜+3の7
値であり、局部量子化器6の出力が±0.5の2値である
ので、最終出力Yは−4〜+4の9値となり、従来例と
同様のシェーピング効果を得ることができる。 In this way, the average value of the input of the local quantizer 6 is always ±
Within 0.25, it is possible to suppress the occurrence of distortion due to the sub loop. Therefore, as in the prior also in this circuit example, as Vq2 the quantization error local quantizer 6 sub-loop occurs, the output Q2 is Q2 = -Vq1 + (1-z -1) 2 · Vq2 ... ( 7) Further, the output Y of the adder 12 is Y = Q1 + (1-z -1) · Q2 = X + (1-z -1) 3 · Vq2 ... (8) , and the the third-order noise shaping is obtained become. In this case, the output of the local quantizer 1 is 7 from -3 to +3.
Since this is a value, and the output of the local quantizer 6 is a binary value of ± 0.5, the final output Y is a nine value from -4 to +4, and the same shaping effect as the conventional example can be obtained.
なお、振幅検出器11が入力値βに基づいて第6表に示す
とおりの動作行い、加算器5で局部量子化器1の入力に
対して所定の値を加算する代わりに、局部量子化器1が
振幅検出器11の出力Cの値に応じてその量子化レベルを
第7表に示すとおりに変化させるものであっても同様の
効果を得ることができる。なお、第6表、第7表に記載
の数値はすべて11264で規格化した値である。The amplitude detector 11 operates as shown in Table 6 based on the input value β, and instead of the adder 5 adding a predetermined value to the input of the local quantizer 1, the local quantizer The same effect can be obtained even if 1 changes the quantization level according to the value of the output C of the amplitude detector 11 as shown in Table 7. All the numerical values shown in Tables 6 and 7 are values standardized by 11264.
この場合、量子化レベルの異なる局部量子化器を4個用
意し、振幅検出器11の出力Cによってその内の1個の出
力を取り出すようにするか、あるいは、比較レベルを振
幅検出器11の出力Cを用いて暫時変化させるように局部
量子化器1を構成するものである。 In this case, four local quantizers having different quantizing levels are prepared and one of the outputs is taken out by the output C of the amplitude detector 11, or the comparison level is set to the amplitude detector 11's output. The local quantizer 1 is configured to change the output C for a while.
ここで、信号の伝達経路について考えると、第2図より
わかるように、帰還回路9の出力は確定しているので、
信号の伝達経路は振幅検出器11→加算器5→局部量子化
器1→減算器2→加算器7→減算器8または局部量子化
器6となり、大幅に短くなる。また、メインループに対
する帰還についても、局部量子化器6の入力となる値が
小さくなるように帰還を掛けているため、サブループ全
体に対しての帰還が掛かり、帰還回路9の設計の自由度
が高くなり、たとえば帰還回路9の特性が3次以上のも
のであっても、つまり、シェーピング次数が3次以上で
あっても、回路を安全に動作させることができる。Here, considering the signal transmission path, as can be seen from FIG. 2, since the output of the feedback circuit 9 is fixed,
The signal transmission path is the amplitude detector 11 → adder 5 → local quantizer 1 → subtractor 2 → adder 7 → subtractor 8 or the local quantizer 6, which is significantly shortened. As for the feedback to the main loop, the feedback is applied so that the value to be input to the local quantizer 6 becomes small, so that feedback is applied to the entire sub-loop, and the degree of freedom in designing the feedback circuit 9 is increased. For example, even if the characteristics of the feedback circuit 9 are third order or higher, that is, the shaping order is third order or higher, the circuit can be operated safely.
3次のシェーピング次数を有する例として、局部量子化
器6に第8表に示すとおりのものを用い、帰還回路9の
伝達関数として(9)式に示すような高次のものを用い
た場合について次に示す。As an example having a third-order shaping order, the local quantizer 6 shown in Table 8 is used, and the transfer function of the feedback circuit 9 is a high-order one as shown in equation (9). Is shown below.
なお、ここでは局部量子化器6は第8表に示すような量
子化を行い、また、振幅検出器11は第9表に示すような
動作を行うものを用いている。 Here, the local quantizer 6 performs the quantization as shown in Table 8 and the amplitude detector 11 uses the one as shown in Table 9.
ここで、局部量子化器6の入力について考えると、この
値は帰還回路9による帰還量βとメインループの発生す
る量子化誤差Vq1の差であるので、まず、振幅検出器11
に入力される帰還量βが−11264〜+11264の場合につい
て考えると、第9表に示すように局部量子化器1の入力
には何も加算されたいので、局部量子化器1のが出力す
る量子化誤差Vq1は−5632〜+5632の範囲にある。した
がって局部量子化器6の入力Pの値は−16896〜+16896
の範囲、すなわち11264で規格化すると、−1.5〜+1.5
の範囲にある。したがって局部量子化器6が発生する量
子化誤差Vq2は±0.5以内となり、安定に動作することが
わかる。同様にして、その他の場合について考えると第
10表に示すとおりになる。 Here, considering the input of the local quantizer 6, since this value is the difference between the feedback amount β by the feedback circuit 9 and the quantization error Vq1 generated by the main loop, first, the amplitude detector 11
Considering the case where the feedback amount β input to is from -11264 to +11264, nothing is added to the input of the local quantizer 1 as shown in Table 9, so that the local quantizer 1 outputs The quantization error Vq1 is in the range of −5632 to +5632. Therefore, the value of the input P of the local quantizer 6 is -16896 to +16896.
Range, that is, if standardized with 11264, -1.5 to +1.5
Is in the range. Therefore, the quantization error Vq2 generated by the local quantizer 6 is within ± 0.5, and it can be seen that the operation is stable. Similarly, considering other cases,
10 As shown in the table.
ここで、帰還量βの最大値について考えると、帰還回路
9による利得の最大値はその伝達関数より2.64である。
正常に動作しているときには、局部量子化器6が発生す
る量子化誤差は、±5632(規格化すると0.5)以内であ
るので、βの値は1.5を超えることはほとんどないと言
える。したがってこの量子化器の初期値として帰還量β
を0に設定すれば、この量子化器は安定に動作すること
がわかる。 Here, considering the maximum value of the feedback amount β, the maximum value of the gain by the feedback circuit 9 is 2.64 from its transfer function.
During normal operation, the quantization error generated by the local quantizer 6 is within ± 5632 (0.5 when standardized), so it can be said that the value of β rarely exceeds 1.5. Therefore, as the initial value of this quantizer, the feedback amount β
It can be seen that this quantizer operates stably when is set to 0.
以上のように、(9)式に示す伝達関数を用い、局部量
子化器6、振幅検出器11を第8表、第9表のように設計
すると、低域で4次のノイズシェーピング効果が得ら
れ、32倍オーバーサンプリングでこの回路を動作させる
と約118dBのダイナミックレンジを得ることができる。As described above, when the local quantizer 6 and the amplitude detector 11 are designed as shown in Tables 8 and 9 by using the transfer function shown in the equation (9), the fourth-order noise shaping effect is obtained in the low frequency range. Obtained and operating this circuit with 32 times oversampling, a dynamic range of about 118 dB can be obtained.
なお、以上の実施例において、局部量子化器1としては
−3〜+3の7値を出力するものを用いたが、無論これ
に限ったものではなく、8値以上、あるいは、6値以下
のものであって良い。また、帰還回路9の伝達関数とし
て(5)式、あるいは(9)式に示すものを用い、ま
た、局部量子化器6として2値、あるいは3値出力のも
のを用いた場合について示したが、無論これに限定され
たもので無いことは言うまでもない。さらに、メインル
ープについても単積分型のノイズシェーピング回路であ
る必要はなく、要は、このループで発生される量子化誤
差がサブループに入力され、サブループにおける量子化
誤差の帰還量とサブループに入力されるメインループか
らの値が逆極性になれば良い。In the above embodiments, the local quantizer 1 which outputs 7 values from -3 to +3 is used, but of course, the present invention is not limited to this, and the value of 8 values or more or 6 values or less is used. It can be one. Further, the case where the transfer function of the feedback circuit 9 shown in the equation (5) or the equation (9) is used and the local quantizer 6 having a binary or ternary output is shown. Of course, it goes without saying that it is not limited to this. Furthermore, the main loop does not have to be a single-integration type noise shaping circuit. It is only necessary that the value from the main loop has the opposite polarity.
発明の効果 以上のように本発明によれば、入力信号の量子化を行う
第1の局部量子化器を有し、与えられた入力のノイズシ
ェーピングを行う第1のノイズシェーピング型量子化器
と、入力信号の量子化を行う第2の局部量子化器、前記
第2の局部量子化器の発生する量子化誤差を検出する検
出手段、前記検出手段出力を所定の伝達関数により帰還
させる帰還回路と有し、前記第1のノイズシェーピング
型量子化器が発生した量子化誤差を前記帰還回路出力と
を加算して前記第2の局部量子化器に入力し、ノイズシ
ェーピングを行う第2のノイズシェーピング型量子化器
と、前記帰還回路の出力レベルに基づき、前記第1の局
部量子化器の入力信号に対し、所定の値を加減算する振
幅検出手段、あるいは、前記帰還回路出力のレベルに基
づき前記第1の局部量子化器の量子化レベルを変化させ
る手段と、前記第1の局部量子化器の出力に対し、前記
第2の局部量子化器出力を第1のノイズシェーピング型
量子化器のシェーピング次数に応じて微分して加算する
手段とを備え、この加算結果を出力として取り出すよう
にしたため、サブループにおける局部量子化器の階調が
少なくて済み、量子化器全体としての階調を減らすこと
ができる。また、サブループの帰還回路として2次を超
えるようなものを用いた場合においても、階調を増やす
ことなく帰還回路の発振を抑えることができ、しかも演
算に要する時間も少なくて済むという優れた効果を有す
るものである。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, there is provided a first local quantizer for quantizing an input signal, and a first noise shaping quantizer for performing noise shaping on a given input. A second local quantizer for quantizing the input signal; a detecting means for detecting a quantization error generated by the second local quantizer; and a feedback circuit for feeding back the output of the detecting means by a predetermined transfer function. Second noise for performing noise shaping by adding the quantization error generated by the first noise shaping quantizer to the feedback circuit output and inputting the sum to the second local quantizer. Based on the output level of the shaping type quantizer and the feedback circuit, an amplitude detecting means for adding / subtracting a predetermined value to / from the input signal of the first local quantizer, or based on the level of the output of the feedback circuit Previous A means for changing the quantization level of the first local quantizer, and a first noise shaping quantizer for outputting the output of the second local quantizer with respect to the output of the first local quantizer. Means for differentiating and adding according to the shaping order of, and taking out the addition result as an output, the gradation of the local quantizer in the sub-loop is small, and the gradation of the quantizer as a whole is reduced. Can be reduced. Further, even if a sub-loop feedback circuit having a quadratic degree or more is used, the oscillation of the feedback circuit can be suppressed without increasing the gray scale, and the time required for the calculation can be shortened. Is to have.
第1図は本発明の量子化器の一実施例を示すブロック
図、第2図は同量子化器の帰還回路の詳細を示すブロッ
ク図、第3図は従来の量子化器のブロック図である。 1,6……第1、第2の局部量子化器、2……減算器、3,5
……加算器、4……遅延器、7……加算器、8……減算
器、9……帰還回路、10……微分器、11……振幅検出
器。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a quantizer of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing details of a feedback circuit of the quantizer, and FIG. 3 is a block diagram of a conventional quantizer. is there. 1,6 ... First and second local quantizers, 2 ... Subtractors, 3,5
…… Adder, 4 …… Delayer, 7 …… Adder, 8 …… Subtractor, 9 …… Feedback circuit, 10 …… Differentiator, 11 …… Amplitude detector.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−265810(JP,A) 特開 昭61−84914(JP,A) 特開 平3−289810(JP,A) 特開 昭63−161713(JP,A) 特開 平4−30619(JP,A) 特開 平4−30620(JP,A) 特開 平3−289809(JP,A) 特開 平3−289808(JP,A) 特開 平4−56407(JP,A) 特開 平3−289709(JP,A) 特公 平6−83150(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP 62-265810 (JP, A) JP 61-84914 (JP, A) JP 3-289810 (JP, A) JP 63- 161713 (JP, A) JP-A-4-30619 (JP, A) JP-A-4-30620 (JP, A) JP-A-3-289809 (JP, A) JP-A-3-289808 (JP, A) JP-A-4-56407 (JP, A) JP-A-3-289709 (JP, A) JP-B 6-83150 (JP, B2)
Claims (2)
器を有し、与えられた入力のノイズシェーピングを行う
第1のノイズシェーピング型量子化器と、入力信号の量
子化を行う第2の局部量子化器、前記第2の局部量子化
器の発生する量子化誤差を検出する検出手段、前記検出
手段出力を所定の伝達関数により帰還させる帰還回路を
有し、前記第1のノイズシェーピング型量子化器が発生
した量子化誤差を前記帰還回路出力と加算して前記第2
の局部量子化器に入力し、ノイズシェーピングを行う第
2のノイズシェーピング型量子化器と、前記帰還回路の
出力レベルに基づき、前記第1の局部量子化器の入力信
号に対し、所定の値を加減算する振幅検出手段と、前記
第1のノイズシェーピング型量子化器の第1の局部量子
化器出力に対し、前記第2のノイズシェーピング量子化
器の第2の局部量子化器出力を第1のノイズシェーピン
グ型量子化器のシェーピング次数に応じて微分して加算
する手段とを備え、この加算結果を出力として取り出す
ように構成した量子化器。1. A first noise-shaping quantizer for noise-shaping a given input, and a first local quantizer for quantizing an input signal, and quantizing an input signal. A first local quantizer, a detection means for detecting a quantization error generated by the second local quantizer, and a feedback circuit for feeding back the output of the detection means by a predetermined transfer function, The quantization error generated by the noise shaping quantizer is added to the output of the feedback circuit to add the second error.
A second noise shaping type quantizer which performs noise shaping by inputting to the local quantizer and a predetermined value for the input signal of the first local quantizer based on the output level of the feedback circuit. To the first local quantizer output of the first noise shaping quantizer, and the second local quantizer output of the second noise shaping quantizer to the second local quantizer output. And a means for differentiating and adding according to the shaping order of the noise shaping type quantizer of No. 1 and configured to take out the addition result as an output.
器を有し、与えられた入力のノイズシェーピングを行う
第1のノイズシェーピング型量子化器と、入力信号の量
子化を行う第2の局部量子化器、前記第2の局部量子化
器の発生する量子化誤差を検出する検出手段、前記検出
手段出力を所定の伝達関数により帰還させる帰還回路を
有し、前記第1のノイズシェーピング型量子化器が発生
した量子化誤差を前記帰還回路出力と加算して前記第2
の局部量子化器に入力し、ノイズシェーピングを行う第
2のノイズシェーピング量子化器と、前記帰還回路出力
のレベルに基づき前記第1の局部量子化器の量子化レベ
ルを変化させる手段と、前記第1のノイズシェーピング
型量子化器の第1の局部量子化器出力に対し、前記第2
のノイズシェーピング型量子化器の第2の局部量子化器
出力を第1のノイズシェーピング型量子化器のシェーピ
ング次数に応じて微分して加算する手段とを備え、この
加算結果を出力として取り出すように構成した量子化
器。2. A first noise-shaping quantizer for noise-shaping a given input, and a first local quantizer for quantizing an input signal, and for quantizing an input signal. A second local quantizer, a detection means for detecting a quantization error generated by the second local quantizer, and a feedback circuit for feeding back the output of the detection means by a predetermined transfer function. The quantization error generated by the noise shaping quantizer is added to the output of the feedback circuit to add the second error.
A second noise shaping quantizer for inputting noise shaping to the local quantizer, and means for changing the quantization level of the first local quantizer based on the level of the feedback circuit output; For the first local quantizer output of the first noise shaping quantizer, the second
Means for differentiating and adding the second local quantizer output of the noise shaping quantizer according to the shaping order of the first noise shaping quantizer, and taking out the addition result as an output. The quantizer configured in.
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