下面将参考附图描述本发明的优选实施方案。本发明的一个实施 方案是以音频盘片播放器1的形式实现的，其中的播放器示例性地引 入了遵从IEC958的数字音频接口输出设备，并且该播放器能播放高 质量的音频盘片。图5中给出的音频盘片播放器1能够播放其上记录 有一比特数字音频信号的光盘。这些信号中的每一个都以CD采样率 的64倍被采样，并且有一个量化比特。一比特数字音频信号可以通 过一比特delta-sigma调制器而获得，该调制器的构成在图2中给 出。
音频盘片播放器1包括：用于以RF信号的形式从光盘2读取一 比特数字音频信号光拾取器3；通过适当地处理被光拾取器读出的RF 信号而产生一比特数字音频信号D1，同时产生伺服信号比为循迹和聚 焦信号的再生信号处理器；用来将来自再生信号处理器4的一比特数 字音频信号D1转换成模拟音频信号A0的一比特D/A转换器5；在执行 衰减的同时将来自再生信号处理器4的一比特数字音频信号D1转换成 多比特数字音频信号DM的转换器7；用来检测来自转换器7的多比特 数字音频信号DM的电平的电平检测部分10；用来以下面方式起控制 作用的电平控制部分12：转换器7输出的、与电平检测部分10检测 到的电平保持一致的多比特数字音频信号DM不会超过全比特电平；用 来根据电平检测部分10检测到的电平控制电平控制部分12的系统控 制器11；用来将来自电平控制部分12的多比特数字音频信号加载到 遵从IEC958的数字音频接口输出的音频数据域的数字接口部分13。 数字接口部分13的数字音频接口输出通过数字输出端14起作用。或 者，数字音频接口输出可以被提供给消除高频部分的下游滤波器装 置。
转换器7包括一个固定量衰减器8和一个多比特转换/抽取部分 9。利用这些组件，在将采样频率从64*fs降低到fs的过程中，转换 器7将一比特数字音频信号D1转换成多比特数字音频信号DM并执行固 定量衰减处理。
使音频盘片播放器1不同于传统音频盘片播放器的地方在于前者 包括转换器7和电平控制部分12。转换器7在将一比特数字音频信号 D1转换成多比特数字音频信号DM的中途执行固定量衰减处理，而电平 控制部分12以下面方式起控制作用：从转换器7通过衰减获得的多 比特数字音频信号将不会超过全比特电平。
在传统的音频盘片播放器中，通过具有预定最大调制度的抽取滤 波器以欠采样的方式，一比特数字音频信号被转换成多比特数字音频 信号，然后转换后的多比特音频信号被输出到数字音频接口。在处理 过程中，处于过调制电平的信号部分总是被箱制到最大值以用于信号 输出。在电平和失真因子方面，这在从一比特数字音频信号的D/A转 换中得到的模拟音频信号和多比特数字音频信号之间带来了差异。
图6给出具有上面简略提到的不足之处的传统音频盘片播放器15 的典型构成。
在传统音频盘片播放器15中，转换器16将来自再生信号处理器 4的一比特数字音频信号D1转换成多比特数字音频信号DM。具体的， 转换器16是一种叫做抽取滤波器的电路，该电路以几个步骤将输入 一比特数字音频信号转换成多比特信号，同时通过用于欠采样的抽取 计算将采样频率降低到“fs”。在多比特数字音频信号DM得到之前， 转换器16不会进行衰减工作。电平不受适当设备如图5中的电平控 制部分12控制的多比特数字音频信号DM被不加修正地提供给数字接 口部分13。
在上面的传统构成中，任何超过转换器16的预定最大调制度的 输入必定会使得数字输出终端14上的电平被限幅。
在图5中本发明的音频盘片播放器1中，通过比较，转换器7具 有安装在多比特转换/抽取部分9上游的固定量衰减器8。来自转换器 7的多比特数字音频信号通过电平控制部分12被输入到数字接口部 分13。多比特数字音频信号也被传送到电平检测部分10。电平检测 部分10的处理结果被系统控制器11读出，该控制器据此控制电平控 制部分12的电平控制过程。
在图5中的音频盘片播放器中，在具有预定最大调制度的多比特 转换/抽取部分9中的多比特数据潜在溢出(即，限幅状态)之前， 固定量衰减器8以预定的电平衰减多比特数据。任何超过最大调制度 的输入因此被禁止以免进入限幅状态。电平控制部分12对衰减量进 行补偿以便保持平均电平。象这样，电平控制部分12能够抬高多比 特信号状态中的信号电平。
下面将参考图7和8描述转换器7的一个具体例子。图7给出固 定量衰减器8的关键部分，图8说明了多比特转换/抽取部分9的关 键部分。
固定量衰减器8包括无声模板产生器18和一个一比特加法器 26。无声模板产生器18产生一个无声信号例如从delta-sigma调 制器得到的一比特数字音频信号并具有50的占空因子。一比特加法 器26将来自无声模板产生器18的无声信号与从输入端17提供的一 比特数字音频信号D1相加。无声模板是一种固定模板，其中，在预定 的周期内，表现为采样率为fs的64倍的一比特信号数据的二进制0 和二进制1的比例为1比1。当被进行D/A转换时，无声模板对应于 模拟信号的零电平。
在终端21和22下游的构成部分几乎与前面图8中多比特转换/ 抽取部分9相同。当图8中的转换开关25被连接到所选出的下面的 终端时，加法器26将来自端21的一比特数字音频信号D1与来自端22 的无声信号相加。这种设置被称作双输入装置。
另一方面，如果图8中的转换开关25被连接到所选出的上面的 端子，加法器26将来自端21的两个一比特数字音频信号D1相加。这 种设置被称作单输入装置。图9给出该装置中固定量衰减器8的等价 电路。    
假设来自转换器7的一比特数字音频信号由来自图9所示的两个 端21的信号组成。一比特加法器26的加法器输出信号Ds表示为A +B。因为两个相同的一比特数字音频信号输入D1被连接到一比特加 法器26，加法器输出信号Ds实际上为A+A，即，2A。
现在假设无声模板产生器18被连接到输入B(终端22)，如图7 所示。在图7中加法器输出Ds为A+B，输入B组成无声模板(B＝0)。 这样输出变为A+0，即A。与来自图9中装置的输出2A相反，图7 中的装置给出输出A。即，输出电平被减半，这意味着被6dB的固定 量衰减。这种方法被设计为通过在一比特信号到多比特信号的转换过 程的早期阶段中引入无声模板，来给出固定量衰减。这种衰减等价于 信号在下游的多比特转换/抽取部分9中被限幅之前降低该信号的电 平。
在图8中，激励转换开关25以便在双输入装置和单输入装置之 间切换的转换开关控制信号来自控制信号终端23。或者，转换开关控 制信号可以由用户手工产生或者可以由系统控制器11自动创建。
图8中多比特转换/抽取部分9的剩余部分将被描述。来自一比 特加法器26的两比特加法器输出信号Ds被传送给格式化部分27。格 式化部分27将三个两比特值，例如表示1+1的“10”，表示1+0或 0+1的“01”，表示0+0的“00”替换成三个四比特偏移量二进制值。 例如，两比特值“10”，“01”，“00”分别被转换成“1100”(+4)， “1000”(0)和“ 0100”(-4)。
来自格式化部分27的四比特数据被传送到转换开关28。转换开 关28为偏移二进制转换器29提供来自输入终端24的采样率为 64*fs，并包括4个量化比特的输入，或者提供来自格式化部分27的 采样率为64*fs，并包括4个量化比特的输入。
偏移量二进制转换器29将来自转换开关28的采样率为64*fs， 包括4个量化比特的偏移量二进制值转化成2的补码。具体的，值 “1100”，“1000”和“0100”被分别转换为“0100”，“0000”和“1100”。 偏移量二进制转换器29的转换后的输出保持采样率为64*fs，包括4 个量化比特的数据，其输出被传送给运动平均滤波器30。
运动平均滤波器30将所接收数据的采样率降低到初始采样率的 1/8并将字长增加到19比特。具有19个量化比特且采样率为8*fs 的滤波器30的输出被传送到增益设置部分31，在此增益被设置。
增益设置部分31作为溢出限制器来工作，在该部分对图3中特 性62的限制被定义。采样率为8*fs且量化比特数为20的增益设置 部分31的输出被提供给FIR(1)32。
FIR(1)32使得采样率为8*fs且量化比特数为20的增益设置部 分31的输出进行欠采样和抽取，这样可以得到采样率为4*fs且量化 比特数为21的输出。
经过FIR(2)33和FIR(3)34，前送的数据被转换成在终端35上 的采样频率为fs量化比特数为21或24的数据。
尽管固定量衰减处理在转换器7的输入阶段实现，这不是本发明 的限制之处。或者，固定量衰减可以在一比特数字音频信号到多比特 数字音频信号的转换过程中间被执行，具体地，在增益设置部分31 上游的方块中执行。
下面将详细描述电平控制部分12是怎样工作的。图10表示了可 应用于电平控制部分12的控制特性。如果多比特转换/抽取部分9的 预定最大调制度为50％，那麽当输入信号电平达到50％的调制度时， 来自图6的传统结构的多比特输出的特性41达到全比特电平。对于 输入的任何进一步增加，输出信号保持限幅在全比特电平。当6dB的 固定量衰减如上面描述的那样通过固定量衰减器8实现时，对于50 ％的调制度，特性42在该点的值低于全比特电平6dB。理论上，当电 平输入具有100％的调制度时，可以达到全比特电平。即，不管输入 在任何电平上，输出永远也不会限幅在全比特电平，并且输入和输出 特性保持线性。然而，当调制度小于50％时，输出电平总是比原始特 性41低6dB。
考虑了固定衰减量和输入调制度后，上述潜在的问题由以电平控 制部分12抬高特性43表示的电平解决。例如，如果输入的调制度最 多为71％，那麽电平控制部分将增益增加3dB。在输入的最大调制度 已知或者预先预测到时，这种将电平抬高一个固定增益量的做法防止 了输出进入限幅状态。然而，平均电平趋向于低于正常值。在这种情 况下，可以引入测量装置来测量输入到转换器7的一比特数字音频信 号D1的调制度。测量装置得到的测量值可以输入到系统控制器11。
如果输入的最大调制度是不可预测的，电平检测部分10首先检 测到电平。根据来自电平检测部分10的检测到的电平，系统控制器 11使得电平控制部分12动态改变增益。这构成一种自动增益调整装 置，由此特性43的曲线在预定范围44内随时间变化以避免限幅状 态。
还有一种可能是构成一种限制器装置，由此电平控制部分12的 电平增益如特性45表示的那样静态变化以便形成电平压缩曲线。压 缩开始于低于预定最大调制度的电平并且失真因子逐渐变坏。然而， 由于具有特性45的装置，平均电平保持与传统设置一样，并且这种 压缩在一定程度上避免了限幅状态。
如所描述的，在固定量衰减之后如何抬高信号电平可以用取决于 电平检测部分10、系统控制器11和电平控制部分12以及控制系统的 选择和组合的结构的多种方法中的任何一种来确定。
本发明的目标因此在于通过在转换的上游向多比特信号实现固 定量衰减来避免限幅电平状态，同时在位于下游的电平控制部分的控 制之下抬高平均电平。
即，当从delta-sigma调制获得的高采样率的一比特数字音频 信号被转换成低采样率的多比特数字音频信号时，在多比特数据溢出 之前，信号电平被衰减。在后面的阶段，多比特数据的电平在多比特 状态中变化使得输出电平不会超过一个预定值。即使一比特数据的输 入超过了转换装置的预定最大调制度，这也预防了多比特数据的输出 被限幅到一个最大值。
作为结果，在电平和失真因子方面，通过对delta-sigma调制 之后的一比特信号进行D/A转换而得到的模拟输出和多比特数字输出 之间不存在任何差异。
尽管图5中的音频盘片播放器1已经被表示为本发明的一个优选 实施方案，这并不是本发明的限制之处。本发明可以另外应用于其它 的包括数字信号处理装置的设备和装置，其中的数字信号处理装置至 少包括图5的转换器7和电平控制部分12。
这种数字信号处理装置接收经delta-sigma调制的一比特数字 音频信号并将该信号转换成多比特数字音频信号以便输出。
本发明还可以应用于包括两个记录系统的数字信号处理装置：一 个系统允许经delta-sigma调制得到的一比特数字音频信号不加修 正地写入记录媒体如光盘的预定区域，另一个系统在将转换后的信号 写入媒体中另一个适当区域之前，将一比特数字音频信号转换成多比 特数字音频信号。在电平和失真因子方面，该数字信号处理装置在两 个系统记录的两个数字信号之间不造成任何差异。
如根据本发明所描述的，具有预定最大调制度的抽取滤波器被用 来构成用来通过欠采样将一比特数字音频信号转换成多比特数字音 频信号的转换器。当一比特信号的输入超过转换器特定的最大调制度 时，适当的装置被启动以防止多比特数字音频信号被限幅到全比特电 平(最大值)，同时促使输出的平均电平提高。
由于在不偏离本发明思想和范围的前提下，可以得到本发明很多 明显不同的实施方案，要理解的是，除了后面的权利要求所定义的， 本发明并不局限于特定的实施方案。