专利名称：取样速率转换方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过滤波对等于64倍44.1kHz的1-比特数字数据的取样频率或等于49倍48kHz的1-比特数字数据的取样频率进行转换的取样速率转换方法和装置。
迄今为止，已经实现了对用于在具有诸如压缩磁盘(CD)的光盘、诸如数字音频磁带(DAT)的磁盘上或在诸如卫星广播的数字广播中记录、再现和发射的语音信号进行数字化的方法。在这种数字音频数据发射方法中的所述语音信号数字化的过程中，以某些格式预先规定将48kHz或44.1kHz用作取样频率和将16或20kHz用作量化比特的数量。
作为对所述语音信号进行量化的另一种方法，建议了一种公知的被称为sigma--delta(P(∑△)的方法，如在杂志Japan Sciety of Acoustics第46卷第3号由Yoshio Yamazaki著述的的名称为“AD/DA转换器和数字滤波器”的文章所示。
图8示出了用于执行例如一个比特的所述(∑△)调制的一个(∑△)调制器的配置。在该配置中，在输入端91处的一个输入信号被通过加法器92提供给一个积分器93.积分器93的输出被提供给一个比较器94，以便于与例如输入音频信号的中性电平相比较，并通过例如每个取样周期1-比特量化对该信号进行量化。取样周期的频率、即取样频率被选择为一般取样频率48kHz或44.1kHz的64、49或128倍。
量化数据被提供给单取样周期取样延迟单元96，以使该数据被延迟一个取样周期。利用例如一个1-比特D/A转换器96将延迟后的数据转换成模拟信号，该模拟信号被提供给加法器92，以将其加在来自输入端91的输入音频信号上。来自比较器94的输出量化数据由输出端97输出。然后，由于利用∑△调制器进行∑△调制，所以，即使使用仅有一个比特的比特数量，也可以通过使用足够高的取样频率获得具有宽动态范围的音频信号。另外，可以产生能够发射的频率范围。
另外，∑△调制具有一个电路配置，该电路适于进行积分并能够相对容易地实现高精度的A/D转换，所以，它经常被用于A/D转换器内。∑△调制后的信号通过一个简单的模拟低通滤波器，以将其恢复成模拟音频信号。因此，通过使用这种特性，∑△调制器可以被应用于一个记录器以处理高质量数据，也可以应用于数据的发射。
同时，由于信号的不稳定性等原因，到目前为止还不能实现精确的转换，所以，仍需要将通过∑△调制获得的1-比特数据转换成具有32kHz或48kHz的取样频率的数字数据。
例如，如果需要将是32kHz 64倍的1-比特数字数据的取样频率转换成48kHz的取样频率，那么，计算的结果将给出32000×64/48000＝42.6…这不是个完全的数字，所以，不能实现精确的转换。
另一方面，如果需要将48kHz 64倍的1-比特数字数据的取样频率转换成44.1kHz的取样频率，那么，计算的结果将给出48000×64/44100＝69.65…这不是一个完整的数字，因此，还是不能够实现精确的转换。
对于将等于96kHz64倍的1-比特数字数据的取样频率转换成44.1kHz的取样频率，情况与此相同。
因此，本发明的一个主要目的就是提供一种方法和装置，用于对取样频率进行转换，借此，以在不产生信号不稳定的情况下能够将1-比特数字数据的取样频率64fs精确地转换成32kHz、48kHz、96kHz或192kHz。
本发明的第二个目的是提供一种方法和装置，用于对取样信号进行转换，借此，1-比特数字数据的取样频率64fs可以被转换成压缩磁盘(CD)的44.1的取样频率。
一方面，本发明提供的用于对取样速率进行转换的方法包括a)第一可变抽选步骤，用于将1-比特数字数据的取样频率乘以1/-β，从而使所述的取样频率成为数倍于第一固定系数α的输入取样频率Fi；b)过取样步骤，用于将通过所述第一可变抽选步骤产生的输出频率乘以5m，其中，m是一个整数，和c)第二可变抽选步骤，用于将所述过取样步骤的输出频率乘以1/7n，其中，n是一个整数，其中，输出取样频率Fo是由所述第二可变抽选步骤产生的。
另一方面，本发明提供的取样速率转换装置包括a)第一可变抽选装置，用于将1-比特数字数据的取样频率乘以1/β，从而使所述的取样频率成为数倍于第一固定系数α的取样频率Fi；b)过取样装置，用于将通过所述第一可变抽选步骤产生的输出频率乘以5m，其中，m是一个整数，和c)第二可变抽选装置，用于将所述过取样步骤的输出频率乘以1/7n，其中，n是一个整数，其中，输出取样频率Fo是由所述第二可变抽选装置产生的。
在另一方面，本发明提供的取样速率转换方法包括a)第一可变抽选步骤，用于将1-比特数字数据的取样频率乘以1/β，从而使所述的取样频率成为数倍于第一固定系数α的输入取样频率Fi；b)过取样步骤，用于将通过所述第一可变抽选步骤产生的输出频率乘以δ，其中，δ是一个整数，和c)第二可变抽选步骤，用于将所述地取样步骤的输出频率乘以1/σ，其中，σ是一个整数，其中，输出取样频率Fo是由所述第二可变抽选步骤产生的。
本发明的再一个方面所提供的一种用于对取样速率进行转换的装置包括a)第一可变抽选装置，用于将1-比特数字数据的取样频率乘以1/β，从而使所述的取样民为数倍于第一固定系数α的取样频率Fib)过取样装置，用于将通过所述第一可变抽选步骤产生的输出频率乘以δ，其中，δ是一个整数，和c)第二可变抽选装置，用于将所述过取样步骤的输出频率乘以1/σ，其中，σ是一个整数，其中，输出取样频率Fo是由所述第二可变抽选装置产生的。
图1的方框图示出了根据本发明第一实施例的速率转换装置；图2的方框图简要地示出了可以应用图1所示第一实施例的盘再现装置；图3的方框图示出了根据本发明第二实施例的速率转换装置；图4的方框图示出了根据本发明第三实施例的速率转换装置；
图5的方框图示出了根据本发明第四实施例的速率转换装置；图6是一个定时图，它示出了在图5所示的第四实施例中使用的预值保持型5元组过取样滤波器；图7的方框图示出了根据本发明第五实施例的速率转换装置；图8的方框图示出了∑△调制器的示意配置；参考附图，首先解释根据本发明最佳第一实施例的取样速率转换方法和装置。该实施例是一个用于把通过∑△调制所获得的取样频率的44.1kHz的64倍的1-比特数字数据转换成诸如是24-比特的具有43kHz、48kHz、96kHz和/或192kHz的取样频率的多比特数字数据。
注意，44.1kHz是一个用于记录在例如压缩磁盘(CD)上PCM音频数据的取样频率。而32kHz是一个用于记录在数字音频磁带(DAT)上的数据的取样频率或用于卫星广播(BS)的音频数据的取样频率。另一方面，96kHz是一个用于高取样音频数据的取样频率，而192kHz是一个用于超数字音频数据的取样频率。
速率转换器1包括一个抽选滤波器3和一个插值滤波器4，所述的抽选滤波器3用于以整数比21∶1对等于64倍的44.1kHz，即2.8224MHz并由∑△调制器2提供的1-比特数字数据的2.8224kHz取样频率进行1/21元组抽选，和所述的插值滤波器4用于以1/5的整数比对抽选滤波器3的输出频率进行5元组过取样。所述的速率转换器1包括一个抽选滤波器5和一个抽选滤波器7，所述的抽选滤波器5用于以整数比1/21对插值滤波器4的输出的频率进行21-元组抽选，所述的抽选滤波器7用于以1/14的整数比对所述插值滤波器4的输出频率进行1/14元组抽选。速率转换器1包括一个抽选滤波器9和一个抽选滤波器11，所述抽选滤波器9以整数比7∶1对插值滤波器4的输出频率进行1/7元组抽选，所述抽选滤波器11用于以整数经1∶10对插值滤波器4的输出频率进行10元组抽选。所述速率转换器1还包括一个抽选滤波器12，用于以整数比1∶7对插值滤波器11的输出频率进行1/7元组抽选。
所述的插值滤波器4和11表示一个过取样装置，用于将抽选滤波器3的输出频率乘以1∶5m，其中，m是个整数，对于插值装置2和11而言，则分别是m＝1和m＝2。
插值滤波器5、7、9和12表示一个抽选装置，用于利用一个整数比7n∶1将所述过取样装置的输出频率乘以1/7n，其中，n是一个整数。对于插值滤波器5和7而言，所述n分别等于3和2，对于抽选滤波器9和12而言，n＝1。
所述的速率转换器1工作如下∑△调制器2利用等于44.1kHz的64倍、即2.8224MHz的取样频率将1-比特数字数据传送给抽选滤波器3。
在频率衰减不低于67.2kHz后，抽选滤波器3对具有等于2.8224kHz的1/21倍、即134.4kHz周期的1-比特数字数据进行再量化，以便输出134.4kHz/24比特的多比特数字数据。由于这个抽选滤波器3利用21∶1的整数比去抽选1-比特数字数据，所以它不会产生信号不稳定。
具有134.4kHz/24比特的所述多比特数字数据被提供给插值滤波器4和11。当所述的频率衰减不低于67.2kHz/24比特时，插值滤波器4利用5元组过取样对具有672kHz周期的134.4kHz/24的多比特数字数据进行再量化，以用于输出672kHz/24比特的多比特数字数据，和把该数据提供给抽选滤波器5、7和9。抽选滤波器4利用1∶5的整数比对134.4kHz/24比特的多比特数字数据进行过取样，因此，不会产生信号不稳定。
当频率衰减到不低于16kHz时，插值滤波器5对具有是672kHz的1/21倍的32kHz周期的672kHz/24比特的多比特数字数据进行再量化，以在输出端6输出32kHz/24比特的多比特数字数据。抽选滤波器5利用21∶1的整数比对672kHz/24比特的多比特数字数据进行抽选，因而不会产生信号不稳定。
抽选滤波器7在频率衰减不低于24kHz时，对具有672kHz1/14倍的24kHz周期的672kHz/24比特的多数字数据进行再量化，以用于在输出端8上输出48kHz/24比特的多比特数字数据。插值滤波器7利用整数比14∶1对672kHz/24比特的多比特数字数据进行抽选，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于48kHz以后，插值滤波器9对具有是672kHz1/7倍的96kHz的周期的672kHz/24比特的多比特数字数据进行再量化，用于在输出端8上输出96kHz/24比特的多比特数字数据。插值滤波器9利用整数比7∶1对672kHz/24比特的多比特数字数据进行抽选，所以，不会产生信号不稳定。
当衰减频率不低于67.2kHz时，插值滤波器11利用10元组过取样对具有1.344MHz周期的134.4kHz/24比特的数字数据进行再量化，以便输出1.344MHz/24比特的数字数据，并把该数字数据提供给抽选滤波器12。插值滤波器11利用整数比1∶10对134.4kHz/24比特的数字数据进行再量化，因此，不会产生出不稳定。
插值滤波器12在衰减频率不低于96kHz之后，对具有是1.344MHz1/7倍的96kHz周期的1.344MHz/24比特的多比特数字数据进行再量化，用于在输出端13处输出192kHz/24比特的多比特数字数据。插值滤波器12利用整数比7∶1对1，344kHz/24比特的多比特数字数据进行抽选，因此，不会产生出不稳定。
因此，可以利用速率转换器1通过使用一个整数比进行滤波在消除产生不稳定信号的前提下，将具有2.8224MHz的取样频率的1-比特数字数据转换成32kHz/24比特、48kHz/24比特、96kHz/24比特和192kHz/24比特的多比特数字数据。
这种速率转换器1被用于如图2所示的盘再现装置。盘再现装置20再现其上记录有具有是44.1kHz的64倍的2.8224MHz取样频率的1-比特数字数据的光盘，并且在输出端6、8、10和13分别输出32kHz/24比特、48kHz/24比特、96kHz/24比特和192kHz/24比特的多比特数字数据的同时，在输出端24处输出高质量模拟音频信号。
所述光盘15由一个来自伺服电路25的驱动信号以一个恒定线速度(CLV)驱动的主轴电机驱动旋转。
当所述光盘15旋转时，一个光盘拾取器21向所述光盘15的信号记录表面发射激光束。这个反射光被检测，以读出在光盘15上形成的凹坑信息。
由所述拾取器21读出的信息被提供给译码器22。具有是44.1kHz64倍的2.8224MHz取样频率的1-比特数字数据被译码，并由译码器22输出和提供给1-比特D/A转换器23和速率转换器1。
1-比特D/A转换器24将1-比特数字数据转换成模拟数据并在输出端24处输出。速率转换器1在如所希望的那样抑制信号不稳定产生的同时，对1-比特数字数据的速率进行转换，以用于在输出端6、8、10和13处分别输出32kHz/24比特、48kHz/24比特、96kHz/24比特和192kHz/24比特的多比特数字数据。
因此，当前的盘再现装置20就可以利用2.8224MHz的取样频率再现所述的1-比特数字数据，并可以通过利用整数比的滤波在抑制不稳定信号产生的情况下将该1-比特数字数据转换成32kHz/24比特、48kHz/24比特、96kHz/24比特和19.2kHz/24比特的多比特数字数据。
下面，解释根据本发明的取样速率转换器的最佳第二实施例的方法和装置。该实施例的速率转换器30用于把具有48kHz的49倍的取样频率的1-比特数字数据转换成诸如24比特的具有取样频率为44.1kHz、32kHz和192kHz的多比特数字数据。
所述速率转换器30包括抽选滤波器32，用于利用整数比1∶5将由∑△调制器31提供的等于48kHz的49倍或2.28224MHz的1-比特数字数据的取样频率进行1/5抽选，和包括一个插值滤波器33，用于以整数比1/3对抽选滤波器32的输出频率进行3倍过取样。所述速率转换器30还包括一个抽选滤波器34，用于以整数比32∶1对插值滤波器33的输出频率进行1/32抽选，以提供抽选过的输出给输出端35。所述速率转换器30还包括一个插值滤波器36，用于以1∶2的整数比对具有等于48kHz的49倍的取样频率的1-比特数字数据的取样频率进行两倍过取样，还包括一个抽选滤波器37，用于以整数比147∶1对插值滤波器36的输出频率进行1/147抽选并提供抽选后的输出给输出端38。所述速率转换器30包括一个插值滤波器39，用于以整数比1∶4对等于48kHz的49倍的1-比特数字数据的取样频率进行四倍过取样，和包括一个抽选滤波器40，用于以整数比49∶1对插值滤波器39的输出频率进行1/49元组抽选，并提供抽选后的输出给输出端41。
所述速率转换器30是如下工作的∑△调制器31将具有等于48kHz的49倍、即2.352MHz取样频率的1-比特数字数据传送给抽选滤波器32、插值滤波器36和插值滤波器39。
抽选滤波器32在频率衰减到不低于235.2kHz以后，对具有等于470kHz周期的1-比特数字数据进行再量化，使其等于235.2MHz的1/5倍，以便输出470.4kHz/24比特的多比特数字数据。由于抽选滤波器32是以整数比5∶1对2∶325MHz的1-比特数字数据进行抽选的，所以，这个抽选滤波器32不会产生信号不稳定。
插值滤波器33当其衰减频率不低于235.2kHz时，通过四倍过取样对具有1411.2kHz周期的470.4kHz/24比特的1-比特数字数据进行再量化，和提供该数据给抽选滤波器34。插值滤波器33以整数比1∶3对470.4kHz/24比特的数字数据进行过取样，所以，不会产生信号不稳定。
在频率的衰减不低于22.05kHz以后，插值滤波器34对具有等于1411.2kHz的1/32倍的44.1kHz周期的1411.2/24比特的多比特数字数据进行再量化，以便输出44.1kHz/24比特的多比特数字数据和将该输出数字数据输出给输出端35。插值滤波器33利用整数比32∶1对1411.2kHz/24比特的多比特数字数据进行抽选，所以，不会产生信号不稳定。
当其频率衰减不低于1.176MHz时，被提供有来自所述∑△调制器31并具有2.352MHz/1比特数字数据的2.352MHz/1比特数字数据的插值滤波器36利用两倍过取样对具有4.704MHz周期的2.352MHz/24比特的1-比特数字数据进行过取样，以输出4.704MHz/24比特的多比特数字数据，并将该数据提供抽选滤波器37。由于插值滤波器11是利用整数比1∶2对2.352MHz/24比特的多比特数字数据进行过取样的，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减低于16kHz以后，抽选滤波器37对具有4.704MHz1/147倍的32kHz周期的多比特数字数据进行再量化，以在输出端38输出32kHz/24比特的多比特数字数据。由于抽选滤波器37是以整数比147∶1对4.704kHz/24比特的多比特为数字数据进行抽选的，所以，不会产生信号不稳定。
当其频率衰减不低于1.176MHz时，被提供有来自所述∑△调制器31并具有2.352MHz/1比特数字数据的插值滤波器39利用四倍过取样对具有9.048MHz周期的2.352MHz/24比特的1-比特数字数据进行过取样，以输出9.408MHz/24比特的数字数据，并且将该数字数据提供给抽选滤波器40。由于插值滤波器39是利用整数比1∶4对2.352MHz/24比特的多比特数字数据进行过取样的，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于96kHz以后，抽选滤波器40对具有是9.048MHz1/49倍的192kHz的周期的9.048MHz/24比特的多比特数字数据进行再量化，以在输出端41输出192KHz/24比特的多比特数字数据。抽选滤波器40对9.408kHz/24比特的多比特数字数据进行抽选，所以，不会出现信号不稳定。
因此，当前的速率转换器30可以通过使用一个整数比的滤波，在不产生信号不稳定的情况下，把具有2.352MHz取样频率的1-比特数字数据转换成44.1kHz/24比特、32kHz/24比特和192kHz/24比特的多比特数字数据。
如果所述速率转换器30被用于取代在上述盘再现装置20中的速率转换器1，那么，就可以再现具有2.325MHz取样频率的1-比特数字数据，并且，可以通过使用一个整数比的滤波，在不产生信号不稳定是情况下，把该1-比特数字数据转换成44.1kHz/24比特、32kHz/4比特和192kHz/24比特的多比特数字数据。
下面来解释根据本发明的取样速率转换的方法和装置的第三最佳实施例。该实施例的速率转换器45被用于把取样频率为44.1kHz的64倍、即2.8224MHz的1-比特数字数据转换成诸如24-比特多比特数字数据的具有取样频率为44.1kHz、88.2kHz、96kHz、48kHz和32kHz的多比特数字数据。注意，88.2kHz是用于高取样音频数据的取样频率。
所述速率转换器45包括抽选滤波器47，用于以整数比64∶1通过1/64对具有由∑△调制器46提供的2.8224MHz取样频率的1-比特数字数据的取样频率进行抽选；抽选滤波器49，用于以整数比32∶1通过1/32对2.8224MHz的1-比特数字数据的取样频率进行抽选。所述速率转换器还包括一个抽选滤波器51，用于以整数比21∶1通过1/21对2.8224MHz的1-比特数字数据的取样频率进行抽选，和包括一个插值滤波器52，用于利用整数比1∶5对抽选滤波器51的输出频率进行四倍过取样。所述速率转换器还包括一个抽选滤波器53，用于以整数比7∶1通过1/7对插值滤波器52的输出频率进行抽选；和包括一个抽选滤波器55，用于以整数比14∶1通过1/14对所述插值滤波器52的输出频率进行抽选。所述速率转换器还包括一个抽选滤波器57，用于以整数比21∶1通过1/21对所述插值滤波器52的输出频率进行抽选。
所述速率转换器46是如下工作的∑△调制器31将具有等于44.1kHz的抽选滤波器64倍、即2.8224MHz取样频率的1-比特数字数据传送给抽选滤波器47、49和51。
在频率衰减不低于22.05kHz以后，抽选滤波器47对具有等于2.8224MHz的1/64倍、即44.1kHz周期的2.8224MHz的1-比特数字数据进行再量化。以便在输出端48输出44.1kHz/24比特的多比特数字数据。由于该抽选滤波器47是以整数比64∶1对2.8224MHz的多比特数字数据进行抽选的，所以，它不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于44.1kHz以后，抽选滤波器49对具有等于2.8224MHz的1/32倍、即88.2kHz周期的2.8224MHz的1-比特数字数据进行再量化。以便在输出端50输出88.2kHz/24比特的多比特数字数据。由于该抽选滤波器49是以整数比32∶1对2.8224MHz的多比特数字数据进行抽选的，所以，它不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于67.2kHz以后，抽选滤波器51对具有等于2.8224MHz的1/21倍、即134.4kHz周期的2.8224MHz的1-比特数字数据进行再量化。以便输出134.4kHz/24比特的多比特数字数据。由于该抽选滤波器51是以整数比21∶1对2.8224MHz的多比特数字数据进行抽选的，所以，它不会产生信号不稳定。
如在前面所解释的，134kHz/24比特的多比特数字数据被提供给插值滤波器52。
当其频率衰减不低于67.2kHz时，插值滤波器52利用5倍过取样对具有672kHz周期的134.4kHz/24比特的1-比特数字数据进行再量化，以输出672kHz/24比特的多比特数字数据，并且将该数字数据提供给抽选滤波器53、55和57。由于所述插值滤波器是利用整数比1∶5对134.4kHz/24比特的多比特数字数据进行过取样的，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于48kHz以后，插值滤波器53对具有等于672kHz的1/7倍、即96kHz周期的672kHz/24比特的1-比特数字数据进行再量化。以便在输出端54输出96kHz/24比特的多比特数字数据。由于该插值滤波器53是以整数比7∶1对672kHz/24比特的多比特数字数据进行抽选的，所以，它不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于24kHz以后，插值滤波器55对具有等于672kHz的1/14倍、即48kHz周期的672/24比特的多比特数字数据进行再量化。以便在输出端56输出48kHz/24比特的多比特数字数据。由于该插值滤波器55是以整数比14∶1对672kHz/24比特的多比特数字数据进行抽选的，所以，它不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于16kHz以后，抽选滤波器57对具有等于672kHz的1/21倍、即32kHz周期的672kHz/24比特的多比特数字数据进行再量化。以便在输出端58输出32kHz/24比特的多比特数字数据。由于该抽选滤波器57是以整数比21∶1对672kHz/24比特的多比特数字数据进行抽选的，所以，它不会产生信号不稳定。
因此，所述速率转换器45就可以再现具有2.8224MHz取样频率的1-比特数字数据，并在通过使用一个整数比进行滤波以抑制产生信号不稳定的情况下，将所述的1-比特数字数据转换成44.1kHz/24比特、88.2kHz/24比特、96kHz/24比特、48kHz/24比特和32kHz/24比特的多比特为数字数据。
如果使用所述的速率转换器45代替在上述磁盘再现装置20中的速率转换器，那么，在通过使用一个整数比进行滤波以抑制产生信号不稳定的情况下，在所述1-比特数字数据可以被转换成44.1kHz/24比特、88.2kHz/24比特、96kHz/24比特、48kHz/24比特和32kHz/24比特的同时，可以再现具有2.8224MHz取样频率的1-比特数字数据。
下面来解释根据本发明第四最佳实施例的方法和装置。该实施例的速率转换器60被用于将取样频率为44.1kHz的64倍、即2.8224MHz的1-比特数字数据转换成诸如24-比特数字数据的其取样频率分别为44.1kHz、88.2kHz、96kHz、48kHz、32kHz、44.056kHz和47.952kHz的多比特数字数据。注意，44.056kHz是与用于诸如视盘的NTSC视频再现的音频数据相关的取样频率，而47.952kHz是与用于高视觉广播的音频数据相关的取样频率。
当前的速率转换器60包括一个在前值保持型5倍过取样滤波器62，用于利用具有44.1kHz×64×5＝14.112MHz的5倍频率的时钟来均分由∑△调制器61提供的取样频率为2.8224MHz的1-比特数字数据，以输出具有14.112MHz的5倍取样频率的1-比特数字数据，并且，还包括一个抽选滤波器63，用于以1/320对来自所述在前值保持型5倍过取样滤波器62的14.112MHz/比特的数字数据进行抽选，以产生取样频率为44.1kHz/24比特的多比特数字数据。所述的速率转换器还包括一个抽选滤波器65，用于以1/160对来自所述在前值保持型5倍过取样滤波器62的14.112MHz/比特的数字数据进行抽选，以产生取样频率为88.2kHz/24比特的多比特数字数据，和包括一个抽选滤波器67，用于以1/147对来自所述在前值保持型5倍过取样滤波器62的14.112MHz/比特数字数据进行抽选，以产生取样频率为96kHz/24比特的多比特数字数据。所述的速率转换器还包括一个抽选滤波器69，用于以1/294对来自所述在前值保持型5倍过取样滤波器62的14.112MHz/比特的数字数据进行抽选，以产生取样频率为48kHz/24比特的多比特数字数据，和包括一个抽选滤波器71，用于以1/441对来自所述在前值保持型5倍过取样滤波器62的14.112MHz/比特的数字数据进行抽选，以产生取样频率为32kHz/24比特的多比特数字数据。所述的速率转换器还包括一个发生器，该发生器用于通过以1/143对来自所述在前值保持型5倍过取样滤波器62的14.112MHz/比特数字数据进行抽选以在产生的数字数据中插入25，和通过以1/56对所产生的插入数据进行抽选以产生多比特数字数据来产生取样频率为44.056kHz/24比特的多比特的数字数据。所述的速率转换器还包括一个发生器，用于通过以1/143对来自所述在前值保持型5倍过取样滤波器62的14.112MHz/比特数字数据进行抽选以在产生的数字数据中插入25，和通过以1/21对所产生的插入数据进行抽选来产生其取样频率为47.952kHz/24比特的多比特数字数据。
用于产生44.056kHz/24比特的多比特数字数据发生器包括一个抽选滤波器73，用于以具有143∶1整数比的1/143对14.112MHz/比特的数字数据进行抽选；包括一个插值滤波器74，用于利用具有1∶25的整数比25对抽选滤波器73的输出频率进行过取样；和包括一个抽选滤波器75，用于以具有56∶1的整数比的1/56对插值滤波器74的输出频率进行抽。
用于产生47.952kHz/24比特的多比特数字数据的多比特数字数据发生器包括一个抽选滤波器77，用于以143∶1整数比通过1/143对14.112MHz/比特的数字数据的取样频率进行抽选；和包括一个插值滤波器78，用于以1∶25整数比通过25对抽选滤波器77的输出取样频率过取样。所述的多比特数字数据发生器还包括一个抽选滤器79，用于以49∶1整数比通过1/49对所述插值滤波器78的输出频率进行抽选；包括一个插值滤波器80，用于以具有1∶20整数比的20对所述抽选滤波器79的输出频率过取样。所述多比特数字数据发生器最后还包括一个抽选滤波器81，用于以21∶1整数比通过1/21对插值滤波器79的输出频率进行抽选。
所述的速率转换器60是如下工作的∑△调制器60将取样频率等于44.1kHz的64倍、即2.8224MHz的1-比特数字数据传送给在前值保持型5倍过取样滤波器62。
如图6所示，由于在前保持型5倍过取样滤波器62利用5倍于2.8224MHz的时钟产生简单地将所述数据分成5个相等部分的14.112MHz/比特的数字数据，所以，不需要对信号进行处理或再量化，和，因此，数据本身的质量不会受到损害。由过取样滤波器62输出的14.112MHz/比特的数字数据如前所述的被提供给抽选滤波器63、65、67、69、71、73、和77。
在频率衰减不低于22.05kHz之后，抽选滤波器63对具有等于14.112MHz1/320倍的44.1kHz周期的14.112MHz/比特的数字数据进行再量化，并在输出端64连续输出44.1kHz/24比特的多比特数字数据。由于所述抽选滤波器63是以320∶1的整数比对14.112MHz的14.112MHz/比特数字数据进行抽选的，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于44.1kHz时，抽选滤波器65对具有等于14.112MHz的1/160倍即88.2kHz周期的数字数据进行再量化，并在输出端66上连续输出88.2kHz/24比特的多比特数字数据。由于抽选滤波器65是以160∶1的整数比对14.112MHz的14.112MHz/比特数字数据进行抽选的，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于48kHz以后，抽选滤波器67对具有等于14.112MHz的1/147倍，即96kHz周期的14.112MHz/比特的数字数据进行再量化，并在输出端68上连续输出96kHz/24比特的多比特数字数据。由于抽选滤波器67是以147∶1的整数比对14.112MHz/比特的数字数据进行抽选的，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于24kHz以后，抽选滤波器69对具有等于14.112MHz的1/294倍即48kHz周期的14.112MHz/比特的数字数据进行再量化，并在输出端70上连续输出48kHz/24比特的多比特数字数据。由于抽选滤波器69是以294∶1的整数比对14.112MHz/比特的数字数据进行抽选的，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于16kHz以后，抽选滤波器71对具有等于14.112MHz的1/441倍即32kHz周期的14.112MHz/比特的数字数据进行再量化，并在输出端72上连续输出32kHz/24比特的多比特数字数据。由于抽选滤波器71是以441∶1的整数比对14.112MHz/比特的数字数据进行抽选的，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于49.343kHz以后，抽选滤波器73对具有等于14.112MHz的1/143倍，即98.685kHz周期的14.112MHz/比特的数字数据进行再量化，并连续输出98.685kHz/24比特的多比特数字数据给插值滤波器74。由于抽选滤波器73是以143∶1的整数比对14.112MHz/比特的数字数据进行抽选的，所以，不会产生信号不稳定。
当频率衰减不低于49.343kHz时，插值滤波器74利用25元组过取样对98.685kHz/24比特的多比特数字数据过取样，并再量化具有2.4671MHz周期的数字数据，以将2.4671MHz/24比特的多比特数字数据输出给抽选滤波器75。由于插值滤波器74是以1∶25的整数比对98.685kHz/2 比特的多比特数字数据过取样的，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于22.028kHz之后，抽选滤波器75对具有等于2.4671MHz/24比特的多比特数字数据周期的1/56倍，即44.056kHz周期的14.112MHz/比特的数字数据进行再量化，并在输出端96上连续输出44.056kHz/24比特的多比特数字数据。由于抽选滤波器75是以56∶1的整数比对2.4671MHz/24比特的数字数据进行抽选的，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于22.028kHz之后，抽选滤波器77对具有等于14.112MHz/24比特的多比特数字数据周期的1/143倍，即98.685kHz周期的14.112MHz/比特的数字数据进行再量化，并在输出端96上连续输出44.056kHz/24比特的多比特数字数据。由于抽选滤波器77是以143∶1的整数比对14.112MHz/1比特的数字数据进行抽选的，所以，不会产生信号不稳定。
当频率衰减不低于49.343kHz时，插值滤波器78利用25元组过取样对98.685kHz/24比特的多比特数字数据过取样，并对具有2.4671MHz周期的多比特数字数据进行再量化，以将具有2.4671MHz/24比特的多比特数字数据输出给抽选滤波器75。由于插值滤波器78是以1∶25的整数比对98.685kHz/24比特的多比特数字数据过取样的，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于25.175kHz以后，抽选滤波器79对具有等于2.4671MHz的1/49倍，即50.350kHz周期的2.4671MHz/24比特的多比特数字数据进行再量化，并将50.350kHz/24比特的多比特数字数据输出给插值滤波器80。由于抽选滤波器79是以49∶1的整数比对2.4671MHz/24比特的数字数据进行抽选的，所以，不会产生信号不稳定。
当频率衰减不低于25.175kHz时，插值滤波器80利用20元组过取样对50.350kHz/24比特的多比特数字数据过取样，并对具有1.007MHz周期的数字数据进行再量化，以输出1.007MHz/24比特的多比特数字数据给抽选滤波器81。由于插值滤波器80是以1∶20的整数比对50.350kHz/24比特的多比特数字数据过取样的，所以，不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于23.976kHz以后，抽选滤波器81对具有等于1.007MHz的1/21倍，即47.952kHz周期的1.007MHz/24比特的多比特数字数据进行再量化，并在输出端82上连续输出47.952kHz/24比特的多比特数字数据。
因此，利用当前的速率转换器60，可以通过利用一个整数比的滤波，在不产生信号不稳定的情况下，将取样频率为2.352MHz的1-比特数字数据转换成44.1kHz/24比特、88.2kHz/24比特、196kHz/24比特、48kHz/24比特、32kHz/24比特、44.056kHz/24比特和47.956kHz的多比特数字数据。
特别是，利用当前的速率转换器60，使用在前值保持5倍过取样滤波器62，在不执行信号处理或再量化的情况下，通过简单的执行对2.8224MHz1-比特数字数据的14.112MHz/比特的过取样，和通过由抽选滤波器63、65、67、69和71执行的唯一再量化操作和唯一的抽选操作，产生取样频率为44.1kHz、88.2kHz、96kHz、48kHz和32kHz的多比特数字数据，由此，抑制了信号失真的产生。
通过44.056kHz/24比特的多比特数字数据发生器和通过47.952-kHz/24比特的数字数据发生器，所述的速率转换器60可以产生44.056kHz/24比特的数字数据。
如果所述的速率转换器60被用于代替在所述盘再现装置20中的速率转换器1，那么，通过使用一个整数比的滤波，可以再现取样频率为2.8224MHz的1-比特数字数据，同时，可以在不产生信号不稳定的情况下，将该1-比特数字数据转换成44.1kHz/24比特、88.2kHz/24比特、96kHz/24比特、48kHz/24比特、32kHz/24比特、44.056kHz/比特、和47.952kHz/24比特的多比特数字数据。
下面解释根据本发明的第四最佳实施例。该实施例的速率转换器85同样被用于将取样频率为44.1kHz的64倍、即2.8224MHz的1-比特数字数据转换成例如24比特具有取样频率为44.1kHz、88.2kHz、96kHz、48kHz、32kHz、44.056kHz和47.952kHz的多比特数字数据，如图7所示。
特别是，当前的速率转换器85在产生44.2kHz/24比特和88.2kHz/24比特的多比特数字数据方式方面不同于第四实施例。与图5所示相同的部分或成分以相同的标号表示并为简单起见不再详述。
来自∑△调制器61的2.8224MHz/比特的数字数据被提供给用于利用1/64元组抽选对输入信号进行抽选的抽选滤波器86、用于利用1/32元组抽选对输入信号进行抽选的抽选滤波器88和在前值保持型滤波器62。
在频率衰减不低于22.05kHz之后，抽选滤波器86对具有等于2.8224MHz的1/64倍、即44.1kHz周期的2.8224MHz/比特的数字数据进行再量化，并在输出端87连续输出44.1kHz/24比特的多比特数字数据。抽选滤波器86以64∶1的整数比对2.8224MHz/比特的数字数据进行抽选，所以不会产生信号不稳定。
在频率衰减不低于44.1kHz之后，抽选滤波器88对具有等于2.8224MHz的1/32倍、即88.2kHz周期的2.8224MHz/比特的数字数据进行再量化，并在输出端89连续输出88.2kHz/24比特的多比特数字数据。抽选滤波器88以32∶1的整数比对14.112MHz/比特的数字数据进行抽选，所以不会产生信号不稳定。
在前值保持型滤波器62相应下游部分的操作与前述第四实施例的相应部分相同。
因此，利用当前的速率转换器85，通过使用一个整数比的滤波，具有2.352MHz取样频率的1-比特数字数据可以在不产生信号不稳定的情况下被转换成44.1kHz/24比特、88.2kHz/24比特、96kHz/24比特、48kHz/24比特、32kHz/24比特、44.056KHz/24比特和47.952kHz/比特的多比特数字数据。
特别是，利用当前的速率转换器85，通过使用在前值保持型5倍过取样滤波62在不执行信号处理或再量化的情况下对2.8224MHz1-比特数字数据的14.112MHz/比特简单的执行过取样和通过利用抽选滤波器67、69和71相继执行唯一的再量化操作和唯一的抽选操作。可以产生取样频率为96kHz、48kHz和32kHz的多比特数字数据，因此，可以抑制信号失真的产生。
另外，利用当前的速率转换器85，由于当产生取样频率为44.1kHz和88.2kHz的多比特数字数据时，在前值保持型5倍过取样滤波器62被旁路，所以，在抽选滤波器86和89中的抽选速率被降低到第四实施例抽选速率的1/5，以用于减少处理量。
另外，通过用于产生44.056kHz/24比特的多比特数字数据产生单元和用于产生47.952kHz/24比特的多比特数字数据产生单元，还可以利用当前的速率转换器85产生44.056kHz/24比特的多比特数字数据和47.952kHz/24比特的多比特数字数据。
因此，如果所述的速率转换器85被用于取代所述盘再现装置20中的所述速率转换器1，那么，就可以再现取样频率为2.8224MHz的1-比特数字数据，并可以在不产生信号不稳定的情况下，通过使用一个整数比的滤波将所述的数字数据转换成44.1kHz/24比特、88.2kHz/24比特、96kHz/24比特、48kHz/24比特、32kHz/24比特、44.056kHz/24比特和47.952kHz/24的多比特数字数据。
假如在上述第四实施例中，希望产生除47.952kHz/24比特以外的多比特数字处理、即44.1kHz/24比特、88.2kHz/24比特、96kHz/24比特、48kHz/24比特、32kHz/24比特和44.056kHz/24的多比特数字数据，那么，可以通过把唯一主时钟分成等于44.1kHz的8000倍的频率来产生相应的取样时钟。由于可以利用这种方式来产生完全跟随所述主时钟的相应取样频率的数据，所以，就可以实现简单的系统结构和高音质的简单的取样频率转换，否则，将会在多个主时钟之间产生干扰。
在依据本发明的速率转换器中，由于1-比特数字数据的44.1kHz的64倍取样频率是以21∶1被抽选，以1∶5m被过取样，m是一个整数，以7n∶1被抽选，n是一个整数，所以可以通过设置m＝1和n＝1，2和/或3来获得32kHz，48kHz和/或96kHz的频率，而且，通过设置m＝2和n＝1可以获得192kHz的频率。由于利用了一个抽选滤波器和一个过取样滤波器，所以防止了信号不稳定。
在依据本发明的速率转换器中，具有49信48kHz的取样频率的1-比特数字数据的取样频率能以5∶1被抽选，以1∶3被过取样，以32∶1被顺序抽选以产生44.1kHz。由于利用整数比，通过抽选滤波器和过取样滤波器执行抽选和过取样，所以防止了信号不稳定。
利用根据本发明的所述速率转换器，由于可以利用唯一的量化操作和唯一的抽选操作产生44.1kHz、88.2kHz、96kHz、48kHz和32kHz的多比特数字数据，所以，可以避免音质的失真。
类似的，使用本发明的所述速率转换器，还可以产生具有44.056kHz和47.952kHz的多比特数字数据。
权利要求
1.一种对取样速率进行转换的方法，包括a)第一可变抽选步骤，用于将1-比特数字数据的取样频率乘以1/β，所述的取样频率是数倍于第一固定系数α的一个取样频率Fi，b)过取样步骤，用于将所述第一可变抽选步骤产生的输出频率乘以5m，其中，m是一个整数，和c)第二可变抽选步骤，用于将所述过取样步骤的输出频率乘以1/7n，其中，n是一个整数，其中，改进包括从所述第二可变抽选步骤中产生一个输出取样频率Fo。
2.一种取样速率转换装置，包括a)第一可变抽选装置，用于将1-比特数字数据的取样频率乘以1/β，所述的取样频率是数倍于第一固定系数α的一个取样频率Fi，b)过取样装置，用于将所述第一可变抽选步骤产生的输出频率乘以5m，其中，m是一个整数，和c)第二可变抽选装置，用于将所述过取样步骤的输出频率乘以1/7n，其中，n是一个整数，其中，改进包括从所述第二可变抽选步骤中产生一个输出取样频率Fo。
3.根据权利要求2所述的取样速率转换装置，其中，通过设置α＝64，β＝21，m＝1和n＝3将所述的输入取样频率设置为44.1kHz，和其中，将输出取样频率Fo设置为32kHz。
4.根据权利要求2所述的那样速率转换装置，其中，通过设置α＝64，β＝21，m＝1和n＝2将所述的输入取样频率设置为44.1kHz，和其中，将输出取样频率F0设置为48kHz。
5.根据权利要求2所述的取样速率转换装置，其中，通过设置α＝64，β＝21，m＝1和n＝1将所述的输入取样频率设置为44.1kHz，和其中，将输出取样频率F0设置为96kHz。
6.根据权利要求2所述的取样速率转操装置，其中，通过设置α＝64，β＝21，m＝1和n＝2将所述的输入取样频率设置为44.1kHz，和其中，将输出取样频率Fo设置为192kHz。
7.一种取样速率转换方法，包括a)第一可变抽选步骤，用于将1-比特数字数据的取样频率乘以1/β，所述的取样频率是数倍于第一固定系数α-的一个取样频率Fi，b)过取样步骤，用于将所述第一可变抽选步骤产生的输出频率乘以δ，其中，δ是一个整数，和c)第二可变抽选步骤，用于将所述过取样步骤的输出频率乘以1/σ，其中，σ是一个整数，其中，改进包括从所述第二可变抽选步骤中产生一个输出取样频率Fo。
8.一种取样速率转换装置，包括a)第一可变抽选装置，用于将1-比特数字数据的取样频率乘以1/β，所述的取样频率是数倍于第一固定系数α的一个取样频率Fi，b)过取样装置，用于将所述第一可变抽选步骤产生的输出频率乘以δ，其中，δ是一个整数，和c)第二可变抽选装置，用于将所述过取样步骤的输出频率乘以1/σ，其中，σ是一个整数，其中，改进包括从所述第二可变抽选步骤中产生一个输出取样频率F0。
9.根据权利要求8所述的取样速率转换装置，其中，通过设置α＝49，β＝5，δ＝3，和σ＝32将所述的输入取样频率设置为44.1kHz，和其中，将所述的输出取样频率Fo设置为44.1kHz。
10.一种取样速率转换装置，包括在前值保持型5倍过取样装置，用于等分具有等于64倍的44.1kHz取样频率的1-比特数字数据，所述取样频率的时钟频率等于用于输出具有5倍过取样频率的取样频率的5倍；第一多比特数字数据产生装置，用于以1/147对由所述的在前值保持型5倍过取样装置输出的1-比特数字数据进行抽选，以产生具有96kHz取样频率的多比特数字数据；第二多比特数字数据产生装置，用于以1/294对由所述的在前值保持型5倍过取样装置输出的1-比特数字数据进行抽选，以产生具有48kHz取样频率的多比特数字数据；第三多比特数字数据产生装置，用于以1/441对由所述的在前值保持型5倍过取样装置输出的1-比特数字数据进行抽选，以产生具有32kHz取样频率的多比特数字数据；第四多比特数字数据产生装置，用于以1/143抽选对由所述的在前值保持型5倍过取样装置输出的1-比特数字数据进行抽选，利用25-元组过样对所抽选的数字数据进行过取样，并用于以1/56抽选对所抽选和过取样的数字数据进行抽选，从而，产生具有44.056kHz取样频率的1-比特数字数据；和第五多比特数字数据产生装置，用于对由所述的在前值保持型5倍过取样装置输出的1-比特数字数据以1/143抽选进行抽选、以25-元组过取样进行过取样、以1/21抽选进行抽选、以20元组过取样进行过取样，和用于以1/21抽选进行抽选，从而，产生具有44.056kHz取样频率的多比特数字数据。
11.根据权利要求10所述的取样速率转换器，包括第六多比特数字数据产生装置，用于以1/320抽选对由所述的在前值保持型5倍过取样装置输出的1-比特数字数据进行抽选，以产生具有44.1kHz取样频率的多比特数字数据；和第七多比特数字数据产生装置，用于以1/160抽选对由所述的在前值保持型5倍过取样装置输出的1-比特数字数据进行抽选，以产生具有88.2kHz取样频率的多比特数字数据。
12.根据权利要求10所述的取样速率转换器，包括第八多比特数字数据产生装置，用于以1/64抽选对具有44.1kHz的64倍取样频率的1-比特数字数据进行抽选，以产生具有44.1kHz取样频率的多比特数字数据；和第九多比特数字数据产生装置，用于以1/32抽选对具有44.1kHz的64倍取样频率的1-比特数字数据进行抽选，以产生具有88.2kHz取样频率的多比特数字数据。
全文摘要
一种取样速转换装置，用于将由∑Δ调制器获得的1-比特数字数据的取样频率在不产生信号不稳定的情况下转换成32KHz、48KHz、96KHz或192KHz。抽选滤波器3以1/21抽选对2.8224MHz的1-比特数字数据的取样频率进行抽选。插值滤波器4通过5倍过取样对抽选滤波器3的输出频率过取样。抽选滤波器5通过1/21元组抽选对插值滤波器4的输出频率抽选。抽选滤波器7通过1/21元组抽选对插值滤波器7的输出频率进行抽选。
文档编号H03H17/06GK1159101SQ9612205
公开日1997年9月10日 申请日期1996年9月21日 优先权日1995年9月22日
发明者阿久根诚, 铃木忠男 申请人:索尼公司