專利名稱：數(shù)字信號(hào)的處理方法和裝置的制作方法
概括地說(shuō)，本發(fā)明涉及內(nèi)插數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方法和裝置，具體地說(shuō)，涉及內(nèi)插通過(guò)執(zhí)行1位數(shù)字化而得到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷數(shù)據(jù)。
至今，在采用諸如CD等的光盤(pán)，或諸如數(shù)字音頻磁帶(DAT)等的磁帶，或諸如在衛(wèi)星廣播等的數(shù)字廣播中的記錄和/或重放裝置的領(lǐng)域中，已經(jīng)實(shí)施了從模擬信號(hào)變換來(lái)的數(shù)字信號(hào)的記錄、重放和傳輸?shù)姆椒?。在傳統(tǒng)的數(shù)字音頻傳輸裝置中，將48KHz或44.1KHz的采樣頻率和16個(gè)量化位規(guī)定為從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換格式。
然而，采用上述的數(shù)字音頻傳輸裝置，一般地說(shuō)，數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的量化位數(shù)確定了解調(diào)音頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。為了傳輸高質(zhì)量的音頻信號(hào)必須將量化位數(shù)從現(xiàn)在的16位增加到20位或24位。一旦將量化的位數(shù)固定在預(yù)定值上，就相應(yīng)地設(shè)定了信號(hào)處理系統(tǒng)，以后不能再增加量化的位數(shù)，因此從傳統(tǒng)的裝置不能輸出高質(zhì)量的音頻信號(hào)。
一種音頻信號(hào)的數(shù)字化方法叫做∑Δ調(diào)制，由Y.Yamazaki公開(kāi)在“AD/DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器”文章中，刊登在J.of Japan societyof Acustics，第46卷，第3期(1990)，第251至257頁(yè)。
圖8表示一位∑Δ調(diào)制電路的結(jié)構(gòu)，在該電路中，將輸入音頻信號(hào)供給輸入端91，并經(jīng)加法器92饋送到積分電路93，將從積分器93輸出的信號(hào)加到比較器94，在此與輸入音頻信號(hào)的中性點(diǎn)電位相比較(未示出)，于是通過(guò)每個(gè)采樣周期一位進(jìn)行了量化。采樣周期的頻率叫做采樣頻率，它是傳統(tǒng)頻率48KHz或44.1KHz的64或128倍?？梢允嵌换?位的量化，代替該實(shí)例的一位量化。
將量化數(shù)據(jù)輸送到一采樣延遲單元95，從而延遲了一個(gè)采樣周期，將延遲的數(shù)據(jù)通過(guò)比如一位D/A轉(zhuǎn)換器96變成模擬信號(hào)，加到加法器92，在那里與來(lái)自輸入端91的輸入音頻信號(hào)相加，在輸出端97出由比較器94輸出的量化數(shù)據(jù)。因此通過(guò)∑Δ調(diào)制電路執(zhí)行的∑Δ調(diào)制能獲得較寬動(dòng)態(tài)范圍的音頻信號(hào)，甚至以若干量化位少至一位，通過(guò)設(shè)置足夠高值的采樣頻率也可達(dá)到。此外，可保證足夠?qū)挼膫鬏敺秶?br> 在另一方面，該∑Δ調(diào)制電路結(jié)構(gòu)適合于積分，并可以比較容易地取得高的A/D轉(zhuǎn)換精度，因此在A/D轉(zhuǎn)換器中被廣泛采用。通過(guò)簡(jiǎn)化的模擬低通濾波器可將∑Δ調(diào)制信號(hào)恢復(fù)為模擬音頻信號(hào)，利用這些特征，可將∑Δ調(diào)制電路用到處理高質(zhì)量數(shù)據(jù)的記錄器或高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
在上述數(shù)字音頻數(shù)據(jù)中，如在傳輸系統(tǒng)中發(fā)生故障，產(chǎn)生壞的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)固定在“1”或“0”上。在數(shù)字音頻數(shù)據(jù)中，連續(xù)的“1”或“0”分別對(duì)應(yīng)于解調(diào)信號(hào)的正最大值或負(fù)最大值。例如，在傳輸系統(tǒng)中部分變?yōu)橛腥毕輹r(shí)，則在該缺陷部分產(chǎn)生最大電平的噪音，于是可能毀壞監(jiān)視放大器或揚(yáng)聲器。
于是，在CD或DAT中，將16位的格式規(guī)定為量化位的數(shù)目，設(shè)定信號(hào)格式，使得連續(xù)的“1”或“0”假定為解調(diào)信號(hào)的中間值，不變成最大值，因此，即使如上所述地產(chǎn)生了缺陷數(shù)據(jù)，也不會(huì)有產(chǎn)生最大噪音電平的危險(xiǎn)。而且在數(shù)據(jù)中設(shè)有校錯(cuò)碼，如果有數(shù)據(jù)誤差將被隱蔽到預(yù)定范圍。對(duì)于超出校錯(cuò)碼處理能力的數(shù)據(jù)缺陷，則用位于缺陷數(shù)據(jù)之前或之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插，或者將緊接缺陷數(shù)據(jù)之前的數(shù)據(jù)予以保持，以便可以避免與聽(tīng)者的聽(tīng)覺(jué)相關(guān)的問(wèn)題。
對(duì)于這種內(nèi)插，可執(zhí)行例如圖9所示的采用線性內(nèi)插的處理過(guò)程。在圖9中，內(nèi)插數(shù)據(jù)Dn(其中n是從1到N的整數(shù))由下式(1)給出Dn＝DA+n×(DB-DA)/N…… (1)式中N是壞數(shù)據(jù)的數(shù)量，DA是緊接壞數(shù)據(jù)之前的數(shù)據(jù)，DB是緊跟壞數(shù)據(jù)之后的數(shù)據(jù)。
然而，采用∑Δ調(diào)制，因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)的字長(zhǎng)頗短，比如等于1位，不能實(shí)施按照上述采用在先數(shù)據(jù)或后續(xù)數(shù)據(jù)的內(nèi)插，于是可采用所謂的預(yù)先保持法，用與缺陷數(shù)據(jù)部分同樣長(zhǎng)度的在先數(shù)據(jù)段來(lái)代替該缺陷數(shù)據(jù)部分。在

圖10中示出了這種方法，然而，由于結(jié)合點(diǎn)往往不夠平滑，會(huì)產(chǎn)生極大的噪音，所以不能說(shuō)該方法完全有效。
還可預(yù)計(jì)，采用十中抽一采樣濾波器可將從上述∑Δ調(diào)制所獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用于CD或DAT的傳統(tǒng)信號(hào)格式的數(shù)據(jù)，如果將調(diào)制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成了上述傳統(tǒng)信號(hào)格式的數(shù)據(jù)，通過(guò)傳統(tǒng)的內(nèi)插或者保持緊接前面的數(shù)據(jù)就可以避免與人們的聽(tīng)覺(jué)機(jī)構(gòu)相關(guān)的問(wèn)題。然而經(jīng)處理后的信號(hào)的特性與傳統(tǒng)CD或DAT的信號(hào)是一樣的，以致∑Δ信號(hào)固有的特性，比如寬頻帶或高動(dòng)態(tài)范圍等不能被利用。
于是，如果因傳統(tǒng)系統(tǒng)中的故障產(chǎn)生了壞的數(shù)據(jù)，在∑Δ調(diào)制中無(wú)法通過(guò)比如內(nèi)插來(lái)隱蔽這些誤差，所以在通常的傳輸系統(tǒng)中充分地發(fā)揮∑Δ調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是非常困難的。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述狀況，本發(fā)明的目的就是提供一種數(shù)字信號(hào)的處理方法和裝置，其中在傳輸或記錄/重放通過(guò)一位基礎(chǔ)上的數(shù)字化獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差，可通過(guò)簡(jiǎn)化的算術(shù)邏輯運(yùn)算進(jìn)行內(nèi)插。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種數(shù)字信號(hào)的處理方法，如果在交錯(cuò)和傳輸或記錄/重放的時(shí)候，在一位數(shù)字化基礎(chǔ)上獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中產(chǎn)生誤差，可以利用用于內(nèi)插規(guī)定的誤差數(shù)據(jù)的誤差檢測(cè)信息來(lái)規(guī)定去交錯(cuò)輸出中的誤差數(shù)據(jù)。
用于內(nèi)插規(guī)定的誤差數(shù)據(jù)的內(nèi)插步驟以一預(yù)定的系數(shù)乘以包含規(guī)定的誤差數(shù)據(jù)的預(yù)定數(shù)目的單位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段；和分別用增加的系數(shù)和減小的系數(shù)乘以在包含誤差的數(shù)據(jù)段之前和之后的數(shù)據(jù)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種數(shù)字信號(hào)處理裝置，其中，如果對(duì)在一位基礎(chǔ)上數(shù)字化的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行交錯(cuò)，并且誤差檢測(cè)器檢測(cè)到在傳輸?shù)幕蛴涗?重放的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的誤差之后，則可以利用由內(nèi)插電路內(nèi)插規(guī)定的誤差數(shù)據(jù)的誤差檢測(cè)信息，來(lái)規(guī)定由去交錯(cuò)電路獲得的去交錯(cuò)輸出數(shù)據(jù)中的誤差數(shù)據(jù)。
該內(nèi)插電路用一預(yù)設(shè)定的系數(shù)乘以包括規(guī)定的誤差數(shù)據(jù)的預(yù)定數(shù)目單位數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)段，用可變系數(shù)乘以該數(shù)據(jù)段之前和之后的數(shù)據(jù)，估算出從乘法器輸出的每個(gè)數(shù)據(jù)段的“1”和“0”的數(shù)目，根據(jù)估算電路的估算結(jié)果和由用于產(chǎn)生規(guī)定的誤差數(shù)據(jù)的內(nèi)插數(shù)據(jù)的誤差檢測(cè)器檢測(cè)的誤差檢測(cè)信息，確定每段中內(nèi)插數(shù)據(jù)的排列模式。
而且，根據(jù)本發(fā)明，還用具有丟失數(shù)據(jù)寬度的預(yù)設(shè)定系數(shù)值的移動(dòng)平均濾波器，估算丟失數(shù)據(jù)和丟失數(shù)據(jù)前后的數(shù)據(jù)量，只將“1”和“0”的數(shù)目作為參量，而不用丟失數(shù)據(jù)的模式或序列。通過(guò)傳送過(guò)程中的交錯(cuò)和接收過(guò)程中的去交錯(cuò)，丟失數(shù)據(jù)一位一位的分散范圍比估算“1”和“0”的可能范圍還大，估算丟失的一位是“1”或“0”之目的在于通過(guò)簡(jiǎn)單的處理操作進(jìn)行信號(hào)內(nèi)插。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理方法和裝置的簡(jiǎn)略方框圖。
圖2A-2E是示意圖，表示用于說(shuō)明圖1所示實(shí)施例的操作的數(shù)據(jù)排列。
圖3是表示圖1的實(shí)施例中所用的內(nèi)插器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4A-4D是示意圖，用于說(shuō)明圖3所示內(nèi)插器中的內(nèi)插單元的操作原理。
圖5A-5C是示意圖，用于說(shuō)明由圖3中所示的內(nèi)插器執(zhí)行的移動(dòng)平均的原理。
圖6示意地表示移動(dòng)平均所用的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器的結(jié)構(gòu)。
圖7A-7D是波形圖，用于表示以高精度執(zhí)行圖1實(shí)施例的內(nèi)插。
圖8是一簡(jiǎn)略方框圖，表示以前公知的輸出1位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的∑Δ調(diào)制電路的結(jié)構(gòu)。
圖9是表示公知的線性內(nèi)插的圖象。
圖10是表示公知的預(yù)保持處理之前的數(shù)據(jù)串和如上述預(yù)保持處理之后的數(shù)據(jù)串。
現(xiàn)在將詳細(xì)地描述本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理方法和裝置的最佳實(shí)施例。
圖1中所示的實(shí)施例是針對(duì)數(shù)字信號(hào)的發(fā)送/接收裝置，其中輸入信號(hào)在發(fā)送單元10中用∑Δ調(diào)制法調(diào)制成一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，通過(guò)傳輸通道19發(fā)送到接收單元20，從中得到一位輸出信號(hào)。發(fā)送單元10用∑Δ調(diào)制將輸入音頻信號(hào)調(diào)制成1位信號(hào)，并在發(fā)送前進(jìn)行交錯(cuò)。
執(zhí)行∑Δ調(diào)制的方法如下將在輸入端11上的輸入音頻信號(hào)經(jīng)加法器12送給積分器13；將來(lái)自積分器13的信號(hào)送給比較器14，在此與例如輸入音頻信號(hào)的中性點(diǎn)電位(“0”v)進(jìn)行比較，并在每個(gè)采樣周期在一位的基礎(chǔ)上量化；采樣周期頻率，即采樣頻率，是通常所用的48KHz或44.1KHz頻率的64倍或128倍；將量化的數(shù)據(jù)加到一采樣延遲單元，以延遲一個(gè)采樣周期；經(jīng)一位數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器16將延遲的數(shù)據(jù)加到加法器12，以便加到來(lái)自輸入端11的輸入音頻信號(hào)上；于是比較器14不斷地輸出從輸入音頻數(shù)據(jù)∑Δ調(diào)制的一位音頻數(shù)據(jù)。
將比較器14輸出的的連續(xù)的一位音頻數(shù)據(jù)加到交錯(cuò)器17進(jìn)行交錯(cuò)。交錯(cuò)器17如下所述地將輸入的連續(xù)一位數(shù)據(jù)分散在比規(guī)定的范圍更大的范圍。將交錯(cuò)器17的輸出數(shù)據(jù)，即是包含分散的一位音頻數(shù)據(jù)的分散輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)傳輸通道19送到接收單元20。在該實(shí)例中假設(shè)在傳輸通道19中產(chǎn)生4位寬度的連接誤差，因此接收的數(shù)據(jù)中含有誤差。
接收單元20從傳輸通道19傳輸?shù)姆稚⑤敵鰯?shù)據(jù)中獲取誤差檢測(cè)信息，并根據(jù)該誤差檢測(cè)信息規(guī)定在去交錯(cuò)輸出數(shù)據(jù)中的誤差數(shù)據(jù)，以內(nèi)插規(guī)定的誤差數(shù)據(jù)。將通過(guò)傳輸通道19在輸入端21接收的分散輸出數(shù)據(jù)送到誤差檢測(cè)器22，然后對(duì)分散輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行4位寬度的誤差檢測(cè)，將通過(guò)誤差檢測(cè)器22檢查完誤差之后的分散輸出數(shù)據(jù)加到去交錯(cuò)器23。去交錯(cuò)器23去交錯(cuò)分散輸出數(shù)據(jù)，并將該分散輸出數(shù)據(jù)變換為如交錯(cuò)之前的相連一位音頻數(shù)據(jù)，與此同時(shí)重新分配由誤差檢測(cè)器22檢測(cè)的誤差檢測(cè)信息到相應(yīng)位的位置。將去交錯(cuò)器23的輸出數(shù)據(jù)送給內(nèi)插器24。內(nèi)插器24運(yùn)用由誤差檢測(cè)器22測(cè)得的誤差檢測(cè)信息，校正去交錯(cuò)器23的輸出數(shù)據(jù)中的誤差數(shù)據(jù)，以便內(nèi)插規(guī)定的誤差數(shù)據(jù)。在輸出端26輸出內(nèi)插的一位信號(hào)。
將誤差檢測(cè)器22檢測(cè)的誤差檢測(cè)信息加給控制器25，控制器25根據(jù)誤差檢測(cè)信息產(chǎn)生誤差標(biāo)志指示在輸出數(shù)據(jù)的哪一部分出現(xiàn)誤差數(shù)據(jù)?？刂破?5將產(chǎn)生的誤差標(biāo)志傳送給去交錯(cuò)器23再由此傳輸給內(nèi)插器24，由來(lái)自控制器25的誤差標(biāo)志來(lái)控制去交錯(cuò)器23和內(nèi)插器24的操作，如果要由控制器25執(zhí)行去交錯(cuò)，則可將誤差標(biāo)志直接送給內(nèi)插器24，如圖1中的虛線所示。如前所述交錯(cuò)器17將輸入的相連一位音頻數(shù)據(jù)分散在比規(guī)定的范圍更大的區(qū)域，這種超過(guò)規(guī)定范圍的分散的意思是，該分散超出了內(nèi)插器24能估算出“1”和“0”數(shù)目的范圍，只用相應(yīng)的“1”和“0”的數(shù)目作為參數(shù)。在下面將要詳細(xì)說(shuō)明這一點(diǎn)。
如果將圖2A所示的相連一位音頻數(shù)據(jù)加給交錯(cuò)器17，交錯(cuò)器17執(zhí)行交錯(cuò)，將相連一位音頻數(shù)據(jù)劃分成4位寬，并將4位寬數(shù)據(jù)的每一位數(shù)據(jù)分散到偏移19位的位置，如圖2B所示。
假設(shè)將交錯(cuò)信號(hào)通過(guò)傳輸通道19傳輸?shù)浇邮諉卧?0時(shí)，產(chǎn)生了比如4位寬的連續(xù)誤差，如圖2C所示。誤差檢測(cè)器22檢測(cè)4位連續(xù)誤差。去交錯(cuò)器23對(duì)包含4位寬連續(xù)數(shù)據(jù)的交錯(cuò)一位頻數(shù)據(jù)進(jìn)行去交錯(cuò)，如圖2D所示。去交錯(cuò)的結(jié)果是在傳輸中的四個(gè)相連位的相連誤差位變成了四個(gè)一位誤差，其分散的距離不少于19位。通過(guò)對(duì)于誤差位置的位寬數(shù)目的估算可以估算出，包含誤差位置的四位寬度的數(shù)目。因?yàn)樵谒奈粚挾戎姓`差只有一位，從而可估算出1位誤差是“1”或是“0”，并執(zhí)行包括模式產(chǎn)生的內(nèi)插。
用于執(zhí)行數(shù)量估算和內(nèi)插的內(nèi)插器24用在整個(gè)壞數(shù)據(jù)段保持不變的預(yù)設(shè)定值的系數(shù)乘以由四個(gè)一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)構(gòu)成的壞數(shù)據(jù)段，壞數(shù)據(jù)段包含一位誤差數(shù)據(jù)，并且已由去交錯(cuò)器23的去交錯(cuò)所分散；并分別用可變的系數(shù)乘以壞數(shù)據(jù)段之前和之后的數(shù)據(jù)，以便估算出在壞數(shù)段中出現(xiàn)的“1”和“0”的數(shù)目。因?yàn)橐压浪愠鏊膫€(gè)一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)字所代表的總能量，故內(nèi)插器24可執(zhí)行確定“0”和“1”排列模式的內(nèi)插。在沒(méi)有所謂的壞數(shù)據(jù)段時(shí)，內(nèi)插器24輸出非內(nèi)插數(shù)據(jù)，代替內(nèi)插數(shù)據(jù)，即非內(nèi)插數(shù)據(jù)是其中沒(méi)有壞數(shù)據(jù)的四個(gè)一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
內(nèi)插器24包括延遲單元31，用于延遲從去交錯(cuò)器23來(lái)的經(jīng)過(guò)輸入端30提供的四個(gè)一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；內(nèi)插單元32，用于內(nèi)插通過(guò)延遲單元31延遲的四個(gè)一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；選擇器33，如圖3所示根據(jù)端子34加來(lái)的控制信號(hào)，在來(lái)自延遲單元31的非內(nèi)插數(shù)據(jù)和來(lái)自內(nèi)插單元32的內(nèi)插數(shù)據(jù)之間有選擇地進(jìn)行切換。內(nèi)插器32包括移動(dòng)平均處理電路36，用于以預(yù)設(shè)定的系數(shù)乘以壞數(shù)據(jù)段，并以可變的系數(shù)乘以壞數(shù)據(jù)段之前和之后的數(shù)據(jù)；數(shù)量估算器37，從移動(dòng)平均單元36的輸出估算構(gòu)成壞數(shù)據(jù)段的“1”和“0”的數(shù)目；內(nèi)插數(shù)據(jù)產(chǎn)生器38，基于數(shù)量估算單元37的估算結(jié)果和經(jīng)去交錯(cuò)器23從控制器25送來(lái)的誤差標(biāo)志，確定該壞數(shù)據(jù)段的排列模式，以便產(chǎn)生內(nèi)插數(shù)據(jù)。
選擇器33包括加以來(lái)自延遲電路31的非內(nèi)插數(shù)據(jù)的第一固定觸點(diǎn)a；加以來(lái)自內(nèi)插單元32的內(nèi)插數(shù)據(jù)的第二固定觸點(diǎn)b；可動(dòng)觸點(diǎn)c，根據(jù)經(jīng)控制信號(hào)端子34加來(lái)的內(nèi)插開(kāi)/關(guān)控制信號(hào)選擇地連接到觸點(diǎn)a或b。
現(xiàn)在結(jié)合圖4A-4D，5A-5C和6來(lái)說(shuō)明內(nèi)插器24的工作原理。假設(shè)在傳輸通道19上傳輸?shù)姆稚⑤敵鰯?shù)據(jù)產(chǎn)生比如四個(gè)相連的一位誤差，如圖2C所示。通過(guò)去交錯(cuò)器將這些誤差轉(zhuǎn)換為四個(gè)分散在彼此相距19位的位置上的一位誤差，如圖2C所示。在本例中將一位誤差數(shù)據(jù)D22拿出來(lái)研究。內(nèi)插單元32內(nèi)插由包含1位誤差數(shù)據(jù)D22的4位數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖4A中的壞數(shù)據(jù)段Bb。首先，移動(dòng)平均電路36執(zhí)行圖4A所示在壞數(shù)據(jù)段Bb之前的11個(gè)正確的一位音頻數(shù)據(jù)D11-D21上的4個(gè)和8個(gè)分支的兩級(jí)移動(dòng)平均濾波，以便得到圖4D中所示PA點(diǎn)上的移動(dòng)平均值MA。在4分支移動(dòng)平均處理中，圖4A所示的1位數(shù)字音頻數(shù)據(jù)D11-D21是通過(guò)比如D11-D14，D12-D15，D13-D16，D14-D17，D15-D18，D16-D19，D17-D20，D18-D21等4分支移動(dòng)平均進(jìn)行處理的，產(chǎn)生如圖4B中所示的8個(gè)4分支移動(dòng)平均輸出。移動(dòng)平均處理電路36，在這些8個(gè)4分支移動(dòng)平均輸出之上，進(jìn)一步執(zhí)行8分支移動(dòng)平均，以產(chǎn)生在圖4C中所示的8分支移動(dòng)平均輸出，從而得到圖4D中所示的點(diǎn)PA上的移動(dòng)平均值MA。
移動(dòng)平均處理電路36還對(duì)壞數(shù)據(jù)段Bb之后的正確的11個(gè)1位數(shù)字音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行上述的2級(jí)移動(dòng)平均，以便獲得PB點(diǎn)上的移動(dòng)平均值MB，如圖4B-4D所示。
可由4分支有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器和8插頭FIR濾波器來(lái)構(gòu)成兩級(jí)移動(dòng)平均濾波器。然而，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)可由11分支FIR濾波器構(gòu)成，如圖6所示。
利用獲取的移動(dòng)平均值MA和MB，則可通過(guò)線性內(nèi)插計(jì)算出誤差數(shù)據(jù)的中點(diǎn)值MC′。
MC′＝(MA+MB)/2…… (2)移動(dòng)平均值MC也可從包含壞數(shù)據(jù)段Bb的11個(gè)一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D19-D29中得到，如果采用圖6中所示的FIR濾波器，這個(gè)移動(dòng)平均值MC可由下式給出MC＝{D19×K0+D20×K1+D21×K2+D22×K3+D23×K4+D24×K5+D25×K6+D26×K7+D27×K8+D28×K9+D29×K10}/32……(3)在上述通過(guò)移動(dòng)平均電路36進(jìn)行的兩級(jí)移動(dòng)平均時(shí)，用如圖4B中所示4分支移動(dòng)平均處理一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D19-D29，產(chǎn)生了8個(gè)4分支移動(dòng)平均輸出，然后用8分支移動(dòng)平均進(jìn)行處理，于是移動(dòng)平均值MC變?yōu)镸C＝{(D19+D20+D21+D22)/4+(D20+D21+D22+D23)/4+(D21+D22+D23+D24)/4+(D22+D23+D24+D25)/4+(D23+D24+D25+D26)/4+(D24+D25+D26+D27)/4+(D25+D26+D27+D28)/4+(D26+D27+D28+D29)/4}/8＝{D19×1+D20×2+D21×3+(D22+D23+D24+D25)×4+D26×4+D27×3+D28×2+D29×1}/32 ………(4)未知的是圖5A中所示壞數(shù)據(jù)段Bb的誤差數(shù)據(jù)D22，D23，D24，D25。系數(shù)K3-K6是與這些項(xiàng)相聯(lián)系的，并且有常數(shù)值“4”，如圖5B中所示，因?yàn)楣?3)和(4)相等，由于K0＝1，K1＝2和K2＝3，故系數(shù)K0-K2其值向右上升，如圖5B中所示。由于K7＝4，K8＝3，K9＝2，K10＝1；故系數(shù)K7-K10其值向右衰減。移動(dòng)平均電路63利用圖5B中所示的這些系數(shù)進(jìn)行兩級(jí)平均。
于是，即使不知道構(gòu)成壞數(shù)據(jù)段Bb的四個(gè)誤差數(shù)據(jù)D22，D23，D24，D25的“1”和“0”的排列模式，根據(jù)“1”和“0”的數(shù)量也可確定移動(dòng)平均值MC。數(shù)量估算電路37估算“1”和“0”的數(shù)量。數(shù)量估算電路37由下列公式估算“1”和“0”的數(shù)量，該公式是通過(guò)MCM(jìn)C′得到的(D22+D23+D24+D25){Mc′-(D19×1+D20×2+D21×3+D26×4+D27×3+D28×2+D29×1)}/4 ………(5)如果在上面公式中，D(1)＝1，d(0)＝-1，數(shù)量估算電路37由下式估算“1”和“0”的數(shù)量。
(D22+D23+D24+D25)4---→“1”4，“0”0(D22+D23+D24+D25)2---→“1”3，“0”1(D22+D23+D24+D25)0---→“1”2，“0”2(D22+D23+D24+D25)-2---→“1”1，“0”3(D22+D23+D24+D25)-1---→“1”0，“0”4通過(guò)移動(dòng)平均電路36執(zhí)行這個(gè)移動(dòng)平均，使得在誤差數(shù)據(jù)的寬度內(nèi)這些系數(shù)值是常數(shù)，數(shù)量估算電路能夠很容易地估算出在該誤差數(shù)據(jù)中的“1”和“0”的數(shù)量，盡管這里是對(duì)4位誤差執(zhí)行4分支和8分支的兩級(jí)移動(dòng)平均，但位數(shù)，分支數(shù)，或級(jí)數(shù)都不限于這些值，可以根據(jù)需要而改變。
如果，通過(guò)數(shù)量估算電路37能夠如上所述地估算出在誤差數(shù)據(jù)中的“1”和“0”的數(shù)量，則估算能保持對(duì)一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)適合的總能量。這樣，如果內(nèi)插數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路38確定了內(nèi)插數(shù)據(jù)的“1”和“0”的排列模式，產(chǎn)生內(nèi)插數(shù)據(jù)，同時(shí)保持由“1”和“0”的數(shù)量確定的能量，這就足夠了。例如，如果“1”的數(shù)目和“0”的數(shù)目都是2，可以把0011，0101，1001，1010和1100看作五種候選的內(nèi)插模式。于是將這五個(gè)排列模式配合缺陷數(shù)據(jù)段Bb就足夠了。
因?yàn)樵趬臄?shù)據(jù)段Bb中的誤差數(shù)據(jù)只有一位D22，只要根據(jù)該一位誤差是“1”或是“0”的估算就可產(chǎn)生內(nèi)插模式。也就是說(shuō)，采用數(shù)字信號(hào)發(fā)送/接收裝置的本實(shí)施例，通過(guò)簡(jiǎn)單的處理操作就能內(nèi)插誤差數(shù)據(jù)。
參照確定排列模式的該方法，在缺陷數(shù)據(jù)段中用“1”和“0”替代D22時(shí)也可找出D2-D12的移動(dòng)平均值。
將如此找到的移動(dòng)平均值與作為移動(dòng)平均基準(zhǔn)值的圖4D的PA和PB之間間隔的線性內(nèi)插值比較，把接近該基準(zhǔn)值的移動(dòng)平均值作為正確數(shù)據(jù)。
然后，通過(guò)用“0”和“1”替換D23可求出移動(dòng)平均值D13和D23。
將如此找到的移動(dòng)平均值與線性內(nèi)插移動(dòng)平均的基準(zhǔn)值作比較，將接近基準(zhǔn)值的移動(dòng)平均值作為正確數(shù)據(jù)。
對(duì)于缺陷數(shù)據(jù)段的每一位重復(fù)這種操作，以確定該位是“0”或“1”。因?yàn)轭A(yù)先找到了“0”和“1”的數(shù)量，達(dá)到這些數(shù)目操作就結(jié)束了。
內(nèi)插處理器32以這種方法內(nèi)插缺陷數(shù)據(jù)段Bb，并將結(jié)果數(shù)據(jù)送到選擇器33的選擇端b。如果從控制器25經(jīng)控制信號(hào)端子34送來(lái)的是內(nèi)插接通控制信號(hào)，則內(nèi)插電路24將選擇器33的可動(dòng)觸點(diǎn)C連接到選擇端b，以便在輸出端26上輸出內(nèi)插數(shù)據(jù)。
用數(shù)字信號(hào)發(fā)送/接收裝置的本實(shí)施例，其內(nèi)插可達(dá)到將誤差數(shù)據(jù)產(chǎn)生抑制到完全恢復(fù)的程度。原因是在內(nèi)插數(shù)據(jù)產(chǎn)生器38中的內(nèi)插模式的一位估算滿足需要，于是能進(jìn)行可靠地內(nèi)插，即是恢復(fù)。圖7D示出了通過(guò)本數(shù)字信號(hào)發(fā)送/接收裝置進(jìn)行內(nèi)插和恢復(fù)成模擬信號(hào)的說(shuō)明性信號(hào)。為了比較，圖7C示出了如上所述的未采用交錯(cuò)和去交錯(cuò)的誤差數(shù)據(jù)的內(nèi)插信號(hào)。
本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理方法和裝置不僅可應(yīng)用到數(shù)字信號(hào)發(fā)送/接收裝置，也可應(yīng)用到在或從磁帶形記錄介質(zhì)或光學(xué)記錄介質(zhì)進(jìn)行一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)記錄/重放的數(shù)字音頻記錄/重放裝置。通過(guò)增加交錯(cuò)寬度，以不少于4位的位寬可完成同樣的處理。
交錯(cuò)并不限于圖2B中所示的重新排列，還包括一種簡(jiǎn)單延遲型重新排列。
如果，當(dāng)對(duì)一位數(shù)字化產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行交錯(cuò)和記錄或重放時(shí)，在傳輸或記錄/重放的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中檢測(cè)到誤差，并且通過(guò)內(nèi)插裝置，借助誤差檢測(cè)信息，識(shí)別出去交錯(cuò)輸出數(shù)據(jù)中的誤差數(shù)據(jù)并進(jìn)行內(nèi)插，用本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理方法，在傳輸過(guò)程中的一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)丟失可通過(guò)簡(jiǎn)單的操作高精度地進(jìn)行內(nèi)插。
如果，當(dāng)對(duì)一位數(shù)字化產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)交錯(cuò)裝置進(jìn)行交錯(cuò)，并進(jìn)行記錄或重放時(shí)，通過(guò)誤差檢測(cè)裝置檢測(cè)在傳輸或記錄/重放的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的誤差，通過(guò)內(nèi)插裝置，借助誤差檢測(cè)信息，識(shí)別去交錯(cuò)裝置的去交錯(cuò)輸出數(shù)據(jù)中的誤差數(shù)據(jù)并進(jìn)行內(nèi)插，采用本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理裝置，在傳輸過(guò)程中的一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)丟失可通過(guò)簡(jiǎn)單的處理操作進(jìn)行高精度的內(nèi)插。
雖然上文已經(jīng)參照最佳實(shí)施對(duì)本發(fā)明作了描述，但是要理解的是本發(fā)明并不是僅限于這種說(shuō)明性的實(shí)施例，在不脫離僅由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神及主要特性的前提下，可以設(shè)計(jì)出各種各樣的改型。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)插裝置，用于內(nèi)插經(jīng)∑Δ調(diào)制數(shù)字化的交錯(cuò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的預(yù)定位數(shù)構(gòu)成的缺陷數(shù)據(jù)段，該內(nèi)插裝置包括誤差檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)交錯(cuò)數(shù)字信號(hào)的缺陷數(shù)據(jù)；控制裝置，根據(jù)來(lái)自誤差檢測(cè)裝置的誤差檢測(cè)信息產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述缺陷數(shù)據(jù)的誤差標(biāo)志；去交錯(cuò)裝置，用于對(duì)交錯(cuò)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行去交錯(cuò)；內(nèi)插器，以內(nèi)插數(shù)據(jù)替代去交錯(cuò)數(shù)字信號(hào)中的缺陷數(shù)據(jù)，它包括平均單元，用于以預(yù)定系數(shù)至少乘以缺陷數(shù)據(jù)估算裝置，用于估算從平均單元輸出的數(shù)據(jù)模式；和內(nèi)插數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，根據(jù)估算裝置估算出的數(shù)據(jù)模式，確定缺陷數(shù)據(jù)的內(nèi)插數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)插裝置，其特征在于估算裝置通過(guò)根據(jù)平均單元的輸出估算構(gòu)成缺陷數(shù)據(jù)的預(yù)定位數(shù)中所含“0”和“1”的數(shù)目，估算出數(shù)據(jù)模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)插裝置，其特征在于內(nèi)插數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模式是由估算裝置估算出的候選排列式確定的。
4.一種內(nèi)插裝置，用于內(nèi)插由預(yù)定位數(shù)構(gòu)成的缺陷數(shù)據(jù)段，所述的缺陷數(shù)據(jù)段是在經(jīng)∑Δ調(diào)制數(shù)字化的交錯(cuò)數(shù)字信號(hào)的傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的，所述內(nèi)插裝置包括誤差檢測(cè)器，用于檢測(cè)在交錯(cuò)數(shù)字信號(hào)中含有的缺陷數(shù)據(jù)；誤差標(biāo)志產(chǎn)生裝置，根據(jù)來(lái)自誤差檢測(cè)器的誤差檢測(cè)信息，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于缺陷數(shù)據(jù)的誤差標(biāo)志；去交錯(cuò)單元，用于對(duì)交錯(cuò)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行去交錯(cuò)；內(nèi)插器，用于以替換數(shù)據(jù)替代在選擇的去交錯(cuò)數(shù)字信號(hào)中所含的缺陷數(shù)據(jù)，其中，該內(nèi)插器包括移動(dòng)平均單元，以預(yù)定的系數(shù)乘以該缺陷數(shù)據(jù)段，并以預(yù)定的可變系數(shù)乘該缺陷數(shù)據(jù)段之前和之后的數(shù)據(jù)；估算器，根據(jù)平均單元的輸出結(jié)果，估算去交錯(cuò)數(shù)字信號(hào)的替代數(shù)據(jù)模式；內(nèi)插數(shù)據(jù)產(chǎn)生器，根據(jù)估算器估算出的替代數(shù)據(jù)模式確定對(duì)于缺陷數(shù)據(jù)段的替換數(shù)據(jù)。
5.一種接收裝置，用于接收來(lái)自發(fā)送裝置的交錯(cuò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)，該接收裝置包括誤差檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)在交錯(cuò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中含有的缺陷數(shù)據(jù)；控制裝置，根據(jù)來(lái)自誤差檢測(cè)裝置的誤差檢測(cè)信息，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于缺陷數(shù)據(jù)的交錯(cuò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中某一位置的誤差標(biāo)志信息；去交錯(cuò)裝置，用于對(duì)交錯(cuò)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行去交錯(cuò)并接收來(lái)控制裝置的誤差標(biāo)志信息；以及內(nèi)插裝置，根據(jù)通過(guò)估算缺陷數(shù)據(jù)中所含的“1”和“0”的數(shù)量產(chǎn)生的替代數(shù)據(jù)模式，用內(nèi)插數(shù)據(jù)替代缺陷數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的接收裝置，其特征在于內(nèi)插裝置包括一個(gè)估算電路，用于估算缺陷數(shù)據(jù)中所含的“0”和“1”的數(shù)目。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的接收裝置，其特征在于正確替代數(shù)據(jù)模式是由估算裝置所估算出的候選排列模式確定的，將所述正確的替代數(shù)據(jù)模式用作為內(nèi)插數(shù)據(jù)。
8.一種發(fā)送和接收裝置，發(fā)送單元將交錯(cuò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送給接收單元，所述的發(fā)送和接收裝置包括變換裝置，用∑Δ調(diào)制方法將輸入的模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流；交錯(cuò)裝置，用于交錯(cuò)來(lái)自變換裝置的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)；誤差檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)來(lái)自交錯(cuò)裝置的交錯(cuò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中存在的缺陷數(shù)據(jù)；控制裝置，根據(jù)來(lái)自誤差檢測(cè)裝置的誤差檢測(cè)信息，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于缺陷數(shù)據(jù)位置的誤差標(biāo)志信息；去交錯(cuò)裝置，接收交錯(cuò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流和誤差檢測(cè)信息，用于對(duì)交錯(cuò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流進(jìn)行去交錯(cuò)；內(nèi)插裝置，以替換數(shù)據(jù)替代在去交錯(cuò)數(shù)字信號(hào)中的缺陷數(shù)據(jù)，該內(nèi)插裝置包括估算裝置，根據(jù)包含在缺陷數(shù)據(jù)中所含能量的移動(dòng)平均估算出替換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模式；內(nèi)插數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，根據(jù)由估算裝置估算出的替換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模式，確定對(duì)于缺陷數(shù)據(jù)的內(nèi)插數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的發(fā)送和接收裝置，其特征在于估算裝置估算構(gòu)成發(fā)送單元發(fā)送的交錯(cuò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中每個(gè)數(shù)據(jù)段的預(yù)定位數(shù)中含有的“0”和“1”的數(shù)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的發(fā)送和接收裝置，其特征在于正確替換數(shù)據(jù)是由估算裝置估算出的候選排列模式確定的，將該正確替換數(shù)據(jù)作為內(nèi)插數(shù)據(jù)。
全文摘要
內(nèi)插在∑Δ調(diào)制的一位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸或記錄/重放中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，交錯(cuò)器將輸入的相連一位音頻數(shù)據(jù)分配在比一般內(nèi)插更寬范圍；誤差檢測(cè)器對(duì)經(jīng)傳輸通道發(fā)送的分配數(shù)據(jù)作4位寬度的檢測(cè)；去交錯(cuò)器對(duì)分配輸出數(shù)據(jù)去交錯(cuò)，將分配輸出數(shù)據(jù)變換為交錯(cuò)前存在的相連一位音頻數(shù)據(jù)，同時(shí)在對(duì)應(yīng)位地址重新分配誤差檢測(cè)器檢測(cè)的誤差檢測(cè)信息；內(nèi)插器用誤差檢測(cè)器產(chǎn)生的誤差檢測(cè)信息指出去交錯(cuò)器的輸出數(shù)據(jù)中的誤差數(shù)據(jù)，內(nèi)插指定的誤差數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04B14/06GK1160954SQ96122549
公開(kāi)日1997年10月1日 申請(qǐng)日期1996年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月21日
發(fā)明者市村元, 野口雅義, 深見(jiàn)正 申請(qǐng)人:索尼公司