JP2006050429A - Signal processing apparatus, method and program - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal processing apparatus, method and program in which frequency characteristics can be adjusted. <P>SOLUTION: The signal processing apparatus is provided with: a discrete data extraction unit 10 for extracting two pieces of preceding and following discrete data existing with a point of interest interposed; a sampling function processing unit 20 for computing a value of a sampling function while defining a distance between the point of interest and each of four pieces of discrete data; a convolution arithmetic unit 30 for performing convolution operation by adding computed values of the sampling function; and a shift amount setting unit 50 for variably setting a shift amount required for determining a form of the sampling function. The sampling function processing unit 20 performs the computation, for a finite basic waveform that can be differentiated at least once or more, using the sampling function determined by shifting and adding an auxiliary waveform forward and backward just for the variable shift amount, the auxiliary waveform resulting from performing polarity inversion and gain adjustment upon said basic waveform. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、入力されたデジタルデータを用いた補間処理やオーバーサンプリング処理等を行う信号処理装置、方法およびプログラムに関する。なお、本明細書においては、関数の値が局所的な領域で0以外の有限の値を有し、それ以外の領域で0となる場合を「有限台」と称して説明を行うものとする。   The present invention relates to a signal processing apparatus, method, and program for performing interpolation processing, oversampling processing, and the like using input digital data. In this specification, the case where the value of a function has a finite value other than 0 in a local region and becomes 0 in other regions is referred to as a “finite platform”. .

従来、デジタル信号をアナログ信号に変換して再生する際にはシャノンの標本化定理に基づいて導出されたシャノンの標本化関数が広く用いられてきた。しかしながら、シャノンの標本化関数は、その振動が無限に続くため実現不可能であって有限の範囲のみを用いると打ち切り誤差が発生するという問題や、再生されるアナログ信号が帯域制限されてしまうという問題があった。このような不都合を回避するために、打ち切り誤差がなく、しかも、高次の帯域成分までも再生可能な、有限の範囲で集束する標本化関数が考え出されている(例えば、特許文献1参照。)。この標本化関数は、原点から前後2個先の標本点で0に集束するため、少ない計算量で信号再生を行うことができ、しかも、高周波まで帯域を有することが確かめられている。
国際公開第99/38090号パンフレット(第4−9頁、図1−4)
Conventionally, when a digital signal is converted into an analog signal and reproduced, a Shannon sampling function derived based on the Shannon sampling theorem has been widely used. However, Shannon's sampling function cannot be realized because its oscillation continues indefinitely. If only a finite range is used, a truncation error will occur, and the reproduced analog signal will be band-limited. There was a problem. In order to avoid such an inconvenience, a sampling function that converges in a finite range has been devised that has no truncation error and can reproduce even higher-order band components (see, for example, Patent Document 1). .) Since this sampling function converges to 0 at two sampling points before and after the origin, it is confirmed that signal reproduction can be performed with a small amount of calculation and that the band has a high frequency.
International Publication No. 99/38090 (page 4-9, Fig. 1-4)

ところで、上述した特許文献1に開示された標本化関数を用いた補間処理によってオーバーサンプリング処理等を行うことにより、高周波までの帯域成分を再生することができ、この帯域成分の信号レベルを可変する方法は知られておらず、周波数特性を調整することができないという問題があった。補間処理の間隔を変更すれば周波数特性全体が大きく変化してしまうため好ましくなく、高周波の帯域成分のみを調整可能な方法が望まれている。特に、上述した標本化関数を用いて音声のデジタル−アナログ変換器を構成する場合を考えると、この標本化関数を用いた場合に特有な高周波成分が音質向上に寄与していることはわかっている。したがって、高周波成分のみを調整することができれば、音楽の聴取者毎に最適な聴感上の特性を実現することができるようになるため、オーディオ装置の商品価値を高めることが可能になる。   By the way, by performing oversampling processing or the like by interpolation processing using the sampling function disclosed in Patent Document 1 described above, band components up to a high frequency can be reproduced, and the signal level of this band component is varied. The method is not known, and there is a problem that the frequency characteristics cannot be adjusted. If the interval of the interpolation process is changed, the entire frequency characteristic is greatly changed, which is not preferable, and a method capable of adjusting only a high frequency band component is desired. In particular, considering the case where a digital-to-analog converter for speech is configured using the sampling function described above, it is understood that a high frequency component peculiar to the case where this sampling function is used contributes to the improvement of sound quality. Yes. Therefore, if only the high-frequency component can be adjusted, it is possible to realize optimal audible characteristics for each music listener, and thus it is possible to increase the commercial value of the audio apparatus.

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、周波数特性を調整することができる信号処理装置、方法およびプログラムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a signal processing apparatus, method, and program capable of adjusting frequency characteristics.

上述した課題を解決するために、本発明の信号処理装置は、補間演算の対象となる着目点を挟んで存在する前後2個合計4個の離散データを抽出する離散データ抽出手段と、離散データ抽出手段によって抽出された4個の離散データのそれぞれについて着目点と各離散データまでの距離をtとして標本化関数φ(t)の値を計算する標本化関数処理手段と、標本化関数処理手段によって計算された4個の離散データのそれぞれに対応する標本化関数の値を加算して畳み込み演算を行うことにより、着目点の値を計算する畳み込み演算手段とを有しており、標本化関数処理手段は、標本間隔τよりも広い局所的な範囲が0以外の値に、それ以外の範囲の値が0となる少なくとも1回以上微分可能な基本波形について、着目点に対応する値を計算する基本波形計算手段と、基本波形の極性を反転させるとともに利得調整し、さらに基本波形の前後に所定のシフト量でシフトさせた前後2つの補助波形について、着目点に対応する値を計算する補助波形計算手段と、基本波形計算手段および補助波形計算手段の各計算結果を加算する加算手段とを有し、シフト量を可変設定するシフト量設定手段をさらに備えている。   In order to solve the above-described problem, a signal processing apparatus according to the present invention includes discrete data extraction means for extracting a total of four discrete data before and after the target point to be interpolated, and discrete data. Sampling function processing means for calculating the value of the sampling function φ (t) with respect to each of the four discrete data extracted by the extracting means, where t is the distance between the point of interest and each discrete data, and sampling function processing means And a convolution operation means for calculating the value of the point of interest by performing the convolution operation by adding the values of the sampling functions corresponding to each of the four discrete data calculated by the The processing means calculates a value corresponding to the point of interest for a basic waveform that can be differentiated at least once, with a local range wider than the sample interval τ being a value other than 0 and a value in the other range being 0. You Basic waveform calculation means, and an auxiliary for calculating the value corresponding to the point of interest for the two auxiliary waveforms before and after the polarity of the basic waveform are inverted and the gain is adjusted, and further shifted by a predetermined shift amount before and after the basic waveform. It further includes a shift amount setting unit that includes a waveform calculation unit and an addition unit that adds the calculation results of the basic waveform calculation unit and the auxiliary waveform calculation unit, and variably sets the shift amount.

また、本発明の信号処理方法は、補間演算の対象となる着目点を挟んで存在する前後2個合計4個の離散データを抽出する離散データ抽出ステップと、離散データ抽出ステップにおいて抽出された4個の離散データのそれぞれについて着目点と各離散データまでの距離をtとして標本化関数φ(t)の値を計算する標本化関数処理ステップと、標本化関数処理ステップにおいて計算された4個の離散データのそれぞれに対応する標本化関数の値を加算する畳み込み演算を行って、着目点の値を計算する畳み込み演算ステップとを有しており、標本化関数処理ステップは、標本間隔τよりも広い局所的な範囲が0以外の値に、それ以外の範囲の値が0となる少なくとも1回以上微分可能な基本波形について、着目点に対応する値を計算する基本波形計算ステップと、基本波形の極性を反転させるとともに利得調整し、さらに基本波形の前後に所定のシフト量でシフトさせた前後2つの補助波形について、着目点に対応する値を計算する補助波形計算ステップと、基本波形計算ステップおよび補助波形計算ステップの各計算結果を加算する加算ステップとを有し、シフト量を可変設定するシフト量設定ステップをさらに備えている。   Further, the signal processing method of the present invention includes a discrete data extraction step for extracting a total of four discrete data before and after the target point to be interpolated, and 4 extracted in the discrete data extraction step. A sampling function processing step for calculating the value of the sampling function φ (t), where t is the distance between the point of interest and each discrete data for each of the discrete data, and the four calculated in the sampling function processing step A convolution operation step of calculating a value of the point of interest by performing a convolution operation that adds the values of the sampling functions corresponding to each of the discrete data, and the sampling function processing step is more than the sampling interval τ. A fundamental wave that calculates a value corresponding to a point of interest for a fundamental waveform that can be differentiated at least once with a wide local range other than 0 and a value in the other range of 0. Auxiliary waveform calculation that calculates the value corresponding to the point of interest for the two auxiliary waveforms before and after the shape calculation step, with the polarity of the basic waveform reversed and the gain adjusted, and further shifted by a predetermined shift amount before and after the basic waveform And a shift amount setting step for variably setting the shift amount.

また、本発明の信号処理プログラムは、コンピュータを、補間演算の対象となる着目点を挟んで存在する前後2個合計4個の離散データを抽出する離散データ抽出手段と、離散データ抽出手段によって抽出された4個の離散データのそれぞれについて着目点と各離散データまでの距離をtとして標本化関数φ(t)の値を計算する標本化関数処理手段と、標本化関数処理手段によって計算された4個の離散データのそれぞれに対応する標本化関数の値を加算する畳み込み演算を行って、着目点の値を計算する畳み込み演算手段として機能させるものであり、標本化関数処理手段は、標本間隔τよりも広い局所的な範囲が0以外の値に、それ以外の範囲の値が0となる少なくとも1回以上微分可能な基本波形について、着目点に対応する値を計算する基本波形計算手段と、基本波形の極性を反転させるとともに利得調整し、さらに基本波形の前後に所定のシフト量でシフトさせた前後2つの補助波形について、着目点に対応する値を計算する補助波形計算手段と、基本波形計算手段および補助波形計算手段の各計算結果を加算する加算手段とを有し、コンピュータを、さらに、シフト量を可変設定するシフト量設定手段として機能させる。   Further, the signal processing program of the present invention extracts a computer by a discrete data extracting means for extracting a total of four discrete data before and after the target point to be interpolated, and a discrete data extracting means. For each of the four discrete data, the sampling function processing means for calculating the value of the sampling function φ (t), where t is the distance between the point of interest and each discrete data, and the sampling function processing means. A convolution operation for adding the values of the sampling functions corresponding to each of the four discrete data is performed to function as a convolution operation means for calculating the value of the point of interest. Calculates the value corresponding to the point of interest for a basic waveform that can be differentiated at least once, with a local range wider than τ being a value other than 0 and the other range values being 0. Basic waveform calculation means for performing inversion of the polarity of the basic waveform and adjusting the gain, and for calculating the value corresponding to the point of interest for the two auxiliary waveforms before and after the basic waveform shifted by a predetermined shift amount It has waveform calculation means and addition means for adding the calculation results of the basic waveform calculation means and the auxiliary waveform calculation means, and further causes the computer to function as shift amount setting means for variably setting the shift amount.

これにより、基本波形と補助波形を合成して標本化関数の値を計算する際にこれらの波形の相対的なシフト量をずらすことができるため、この標本化関数を用いてデータ補間等を行う際の周波数特性を調整することが可能になる。   As a result, when the value of the sampling function is calculated by synthesizing the basic waveform and the auxiliary waveform, the relative shift amount of these waveforms can be shifted. Therefore, data interpolation or the like is performed using this sampling function. The frequency characteristics can be adjusted.

また、上述した基本波形は、3階Bプライン関数に対応する波形であることが望ましい。これにより、なだらかに信号レベルが変化する標本化関数波形を得ることが可能になる。   The basic waveform described above is preferably a waveform corresponding to the third-order B-Prine function. This makes it possible to obtain a sampling function waveform whose signal level changes gently.

また、上述した基本波形は、全範囲で1回だけ微分可能な凸形状の波形であることが望ましい。これにより、十分に自然現象を近似できると考えられる滑らかに変化する標本化関数波形を生成することが可能になる。   The basic waveform described above is preferably a convex waveform that can be differentiated only once in the entire range. As a result, it is possible to generate a sampling function waveform that smoothly changes and can be approximated to a natural phenomenon.

また、上述した局所的な範囲は、標本間隔τの2倍以上3倍以下の幅Wに対応する範囲であり、シフト量設定手段(あるいはシフト量設定ステップ)によって設定されるシフト量は、(4τ−W)/2と同じかそれ以下の時間であることが望ましい。これにより、中央位置を挟んで前後2つずつの標本位置と同じかそれよりも狭い範囲において標本化関数波形の値を0に収束させることが可能になるため、この標本化関数を用いてデータ補間等を行う際に、着目位置の前後2つずつ(合計4つ)のデータを用いるだけでよくなり、処理負担の軽減が可能になる。   The above-mentioned local range is a range corresponding to a width W that is not less than 2 and not more than 3 times the sample interval τ, and the shift amount set by the shift amount setting means (or the shift amount setting step) is ( It is desirable that the time is equal to or less than 4τ−W) / 2. As a result, the value of the sampling function waveform can be converged to 0 in a range that is the same as or narrower than the two sampling positions before and after the central position, and data is obtained using this sampling function. When performing interpolation or the like, it is only necessary to use two (two in total) data before and after the position of interest, and the processing load can be reduced.

また、上述した基本波形に対して前にシフトされる補助波形のシフト量と、後にシフトされる補助波形のシフト量とが等しい関係を維持しながらシフト量設定手段(あるいはシフト量設定ステップ)によるシフト量の可変設定が行われることが望ましい。また、上述した基本波形に対して前にシフトされる補助波形の利得調整値と、後にシフトされる補助波形の利得調整値とが等しい関係を維持しながらシフト量設定手段(あるいはシフト量設定ステップ)によるシフト量の可変設定が行われることが望ましい。これにより、標本化関数波形を左右対称形状にすることが可能になり、この標本化関数を用いたデータ補間等において発生するひずみを低減することができる。   Further, the shift amount setting means (or the shift amount setting step) uses the shift amount setting means (or the shift amount setting step) while maintaining the same relationship between the shift amount of the auxiliary waveform shifted forward with respect to the basic waveform and the shift amount of the auxiliary waveform shifted later. It is desirable that the shift amount is variably set. Further, the shift amount setting means (or the shift amount setting step) maintains the same relationship between the gain adjustment value of the auxiliary waveform shifted forward with respect to the basic waveform and the gain adjustment value of the auxiliary waveform shifted later. It is desirable that the shift amount is variably set by (). As a result, the sampling function waveform can be made symmetrical, and distortion generated in data interpolation or the like using this sampling function can be reduced.

また、上述した利得調整値は、シフト量に応じて値が変化し、補助波形計算手段は、シフト量設定手段によって設定されたシフト量に応じて利得調整値を計算することが望ましい。あるいは、上述した利得調整値は、シフト量をパラメータとして含んでおり、補助波形計算ステップは、シフト量設定ステップによって設定されたシフト量に応じて利得調整値を計算することが望ましい。これにより、シフト量を可変して基本波形と補助波形の重複の度合いを変更した際の合成後の波形の形状を調整して標本化関数としての条件を満たすようにすることが可能になる。   Further, it is desirable that the above-described gain adjustment value changes according to the shift amount, and the auxiliary waveform calculation means calculates the gain adjustment value according to the shift amount set by the shift amount setting means. Alternatively, the gain adjustment value described above includes a shift amount as a parameter, and the auxiliary waveform calculation step desirably calculates the gain adjustment value according to the shift amount set by the shift amount setting step. As a result, it becomes possible to adjust the shape of the combined waveform when changing the amount of overlap between the basic waveform and the auxiliary waveform by changing the shift amount so as to satisfy the condition as a sampling function.

また、上述したシフト量設定手段によるシフト量の設定は、加算手段から出力されるデータの周波数特性を調整するシフトパラメータの値を可変設定することにより行うことが望ましい。あるいは、シフト量設定ステップによるシフト量の設定は、加算ステップにおいて出力されるデータの周波数特性を調整するシフトパラメータの値を可変設定することにより行うことが望ましい。   Further, it is desirable that the shift amount setting by the shift amount setting means described above is performed by variably setting the value of the shift parameter for adjusting the frequency characteristic of the data output from the adding means. Alternatively, the setting of the shift amount in the shift amount setting step is desirably performed by variably setting the value of the shift parameter that adjusts the frequency characteristic of the data output in the addition step.

また、上述したシフトパラメータの値に連動させて補助波形計算手段による基本波形に対する補助波形の利得調整値およびシフト量を調整することにより、加算手段から出力されるデータの周波数特性を調整することが望ましい。あるいは、上述したシフトパラメータの値に連動させて補助波形計算ステップにおける基本波形に対する補助波形の利得調整値およびシフト量を調整することにより、加算ステップにおいて出力されるデータの周波数特性を調整することが望ましい。   Further, the frequency characteristic of the data output from the adding means can be adjusted by adjusting the gain adjustment value and shift amount of the auxiliary waveform with respect to the basic waveform by the auxiliary waveform calculating means in conjunction with the shift parameter value described above. desirable. Alternatively, the frequency characteristic of the data output in the addition step can be adjusted by adjusting the gain adjustment value and the shift amount of the auxiliary waveform with respect to the basic waveform in the auxiliary waveform calculation step in conjunction with the shift parameter value described above. desirable.

また、上述した距離tを所定の時間間隔で更新する更新手段(あるいは更新ステップ)とをさらに備えることが望ましい。これにより、離散データの間を複数のデータで滑らかにつなぐオーバーサンプリング処理を行うことが可能になる。   Moreover, it is desirable to further include an update means (or update step) for updating the above-described distance t at a predetermined time interval. As a result, it is possible to perform an oversampling process that smoothly connects discrete data with a plurality of data.

また、上述した離散データ抽出手段は、標本間隔τに対応する周期Tで入力される離散データを4個分保持し、同時に保持された4個分の離散データを出力するとともに、離散データが入力される毎に保持対象となる4個分の離散データの組み合わせを更新し、更新手段は、周期Tの1/Nの周期で距離tを更新することが望ましい。また、上述した離散データ抽出ステップは、標本間隔τに対応する周期Tで入力される離散データを4個分保持し、同時に保持された4個分の離散データを出力するとともに、離散データが入力される毎に保持対象となる4個分の離散データの組み合わせを更新し、更新ステップは、周期Tの1/Nの周期で距離tを更新することが望ましい。これにより、入力される離散データの周波数をN倍にするオーバーサンプリング処理を行うことが可能となる。   Further, the discrete data extracting means described above holds four pieces of discrete data inputted at a period T corresponding to the sample interval τ, outputs the four pieces of discrete data held at the same time, and inputs the discrete data. It is desirable that the combination of the four discrete data to be retained is updated every time the update is performed, and the updating unit updates the distance t at a period of 1 / N of the period T. The discrete data extraction step described above holds four pieces of discrete data input at a period T corresponding to the sample interval τ, outputs the four pieces of discrete data held at the same time, and inputs the discrete data. It is desirable that the combination of four discrete data to be retained is updated each time the update is performed, and the update step updates the distance t at a period of 1 / N of the period T. Thereby, it is possible to perform an oversampling process for increasing the frequency of the input discrete data by N times.

また、上述した周期Tの1/Nの周期で値が更新されて畳み込み演算手段から出力される演算結果データをアナログ信号に変換するとともに平滑するデジタル−アナログ変換器をさらに備えることが望ましい。また、上述した周期Tの1/Nの周期で値が更新されて畳み込み演算ステップから出力される演算結果データをアナログ信号に変換するとともに平滑するデジタル−アナログ変換ステップをさらに備えることが望ましい。これにより、入力される離散データの間を滑らかにつなぐアナログ信号を得ることができる。   Further, it is desirable to further include a digital-analog converter that converts the operation result data that is updated at a 1 / N period of the above-described period T and that is output from the convolution operation means into an analog signal and smoothes it. Further, it is desirable to further include a digital-analog conversion step in which the value is updated at a cycle of 1 / N of the above-described cycle T and the calculation result data output from the convolution calculation step is converted into an analog signal and smoothed. This makes it possible to obtain an analog signal that smoothly connects input discrete data.

以下、本発明を適用した一実施形態の信号処理装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a signal processing apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

(1)標本化関数の改良
本出願の発明者によって提案された従来の標本化関数(以後、この標本化関数を「Cタイプ標本化関数」と称する)は、以下の(1)式で定義される2次の区分的多項式をτ/2シフトさせることによって得られる関数系(関数の集合)の線形結合により、(2)式で表される関数として導出されている。但し、τは標本間隔を表す。
(1) Improvement of sampling function The conventional sampling function proposed by the inventor of the present application (hereinafter, this sampling function is referred to as “C-type sampling function”) is defined by the following equation (1): It is derived as a function represented by the equation (2) by linear combination of a function system (a set of functions) obtained by shifting the second-order piecewise polynomial. Here, τ represents the sample interval.

Figure 2006050429
Figure 2006050429

Figure 2006050429
Figure 2006050429

ここで、(2)式における3 [c]ψ(t)は、標本化関数として以下に示す条件式を満足する必要がある。 Here, 3 [c] ψ (t) in the expression (2) needs to satisfy the following conditional expression as a sampling function.

Figure 2006050429
この条件式を解くと、
Figure 2006050429
Solving this conditional expression,

Figure 2006050429
を得る。
Figure 2006050429
Get.

また、Cタイプ標本化関数の周波数特性をΨ(f)とすれば、Ψ(f)は3 [c]ψ(t)をフーリエ変換することにより、 If the frequency characteristic of the C-type sampling function is Ψ (f), Ψ (f) is obtained by Fourier transforming 3 [c] ψ (t),

Figure 2006050429
として表される。但し、(5)式においてfS=1/τとしている。
Figure 2006050429
Represented as: However, in the equation (5), f S = 1 / τ.

ところで、(2)式で表されるようにCタイプ標本化関数は、二次の区分的多項式のシフト間隔を標本間隔の1/2とすることにより実現できたものであると考えられる。しかしながら、これまでに(2)式におけるシフト間隔の一般性については議論されていない。(5)式でも示されるように、標本間隔は周波数特性と関連があるパラメータであると考えることができるため、標本化関数を構成する際のシフト間隔を変化させていくことにより、様々な周波数特性を持つ標本化関数を設計できると考えられる。そこで、以下では、シフト間隔を変化させることによって設計される標本化関数とその周波数特性について検討する。   By the way, as expressed by the equation (2), the C-type sampling function is considered to be realized by setting the shift interval of the second-order piecewise polynomial to 1/2 of the sample interval. However, the generality of the shift interval in equation (2) has not been discussed so far. As shown in equation (5), since the sampling interval can be considered as a parameter related to the frequency characteristics, various frequencies can be obtained by changing the shift interval when forming the sampling function. A sampling function with characteristics can be designed. Therefore, in the following, the sampling function designed by changing the shift interval and its frequency characteristic will be examined.

区分的多項式のシフト間隔を一般化したCタイプ標本化関数をφα(t)表すことにすると、φα(t)は、   If a C-type sampling function that generalizes the shift interval of the piecewise polynomial is expressed as φα (t), φα (t) is expressed as

Figure 2006050429
Figure 2006050429

と表すことができる。ここで、α(0<α≦1/2)をシフトパラメータと呼ぶことにする。関数φα(t)が標本化関数であるためには上述したCタイプ標本化関数と同様に、(3)式の条件を満たす必要がある。すなわち、 It can be expressed as. Here, α (0 <α ≦ 1/2) is referred to as a shift parameter. In order for the function φα (t) to be a sampling function, the condition of the expression (3) needs to be satisfied in the same manner as the C-type sampling function described above. That is,

Figure 2006050429
Figure 2006050429

この条件に基づき、(6)式における展開係数βk(k=−1,0,1)を求めると、(6)式と(7)式により以下の連立方程式が立てられる。 When the expansion coefficient βk (k = -1, 0, 1) in the equation (6) is obtained based on this condition, the following simultaneous equations are established by the equations (6) and (7).

Figure 2006050429
ところで、3 [c]ψ(t)は以下に示す区分多項式として表すことができる。
Figure 2006050429
By the way, 3 [c] ψ (t) can be expressed as a piecewise polynomial shown below.

Figure 2006050429
(9)式の値を(8)式に代入することにより、以下の式が得られる。
Figure 2006050429
By substituting the value of equation (9) into equation (8), the following equation is obtained.

Figure 2006050429
これを解くことにより、展開係数が以下のように求められる。
Figure 2006050429
By solving this, the expansion coefficient is obtained as follows.

Figure 2006050429
したがって、シフトパラメータを持つ標本化関数は、
Figure 2006050429
Therefore, a sampling function with a shift parameter is

Figure 2006050429
Figure 2006050429

として表すことができる。ここで、0<α≦1/2となっているが、α=1/2のときは上述したCタイプ標本化関数に一致する。すなわち、 Can be expressed as Here, 0 <α ≦ ½, but when α = ½, it matches the C-type sampling function described above. That is,

Figure 2006050429
となる。
Figure 2006050429
It becomes.

また、φα(t)の周波数特性をΦα(f)と表すことにすると、Φα(f)は(12)式をフーリエ変換することにより、以下のように求められる。   If the frequency characteristic of φα (t) is expressed as Φα (f), Φα (f) can be obtained as follows by Fourier-transforming the equation (12).

Figure 2006050429
ここで、fSは(5)式と同様にfS=1/τである。
Figure 2006050429
Here, f S is f S = 1 / τ as in the equation (5).

次に、シフトパラメータαを変化させることによる標本化関数の周波数特性について検討する。図1は、シフトパラメータαを変化させた場合の標本化関数の波形を示す図である。また、図2はシフトパラメータαを変化させた場合の標本化関数の周波数特性を示す図である。図1に示すように、改良された標本化関数は、シフトパラメータαが1/2よりも小さくなるにつれて中心部分の幅が太くなるが、t=±0.5τを超えるとその減衰が急峻になり、t=±τ以降のアンダーシュートが大きくなっていることが確認できる。また、図2に示すように、改良された標本化関数の周波数特性は、αの値が変化しても主極バンド(メインローブ)についてはあまり大きな変化は見られないが、αが小さくなると第1サイドローブの振幅が大きくなり、副極降下速度が遅くなっていることが確認できる。別の見方をすれば、シフトパラメータαを変化させてもメインローブの特性をほぼ変化させることなく高調波成分を調整することができる。   Next, the frequency characteristic of the sampling function by changing the shift parameter α will be examined. FIG. 1 is a diagram illustrating a waveform of a sampling function when the shift parameter α is changed. FIG. 2 is a diagram showing the frequency characteristics of the sampling function when the shift parameter α is changed. As shown in FIG. 1, in the improved sampling function, the width of the central portion becomes thicker as the shift parameter α becomes smaller than 1/2, but the attenuation becomes steep when it exceeds t = ± 0.5τ. Thus, it can be confirmed that the undershoot after t = ± τ is large. As shown in FIG. 2, the frequency characteristic of the improved sampling function does not change much in the main pole band (main lobe) even if the value of α changes, but when α becomes small, It can be confirmed that the amplitude of the first side lobe is increased and the subpolar descent rate is decreased. From another point of view, even if the shift parameter α is changed, the harmonic component can be adjusted without substantially changing the characteristics of the main lobe.

(2)信号処理装置
図3は、図1に示す改良された標本化関数を用いた信号処理装置の構成を示す図である。図3に示す信号処理装置は、入力される離散データに基づいて離散データ間の値の補間処理を行うものであり、離散データ抽出部10、標本化関数処理部20、畳み込み演算部30、補間位置設定部40、シフト量設定部50、D/A(デジタル−アナログ)変換器60、LPF(ローパスフィルタ)70を含んで構成されている。
(2) Signal Processing Device FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a signal processing device using the improved sampling function shown in FIG. The signal processing apparatus shown in FIG. 3 performs an interpolation process between values of discrete data based on the input discrete data, and includes a discrete data extraction unit 10, a sampling function processing unit 20, a convolution calculation unit 30, and an interpolation. A position setting unit 40, a shift amount setting unit 50, a D / A (digital-analog) converter 60, and an LPF (low-pass filter) 70 are included.

離散データ抽出部10は、順に入力される離散データの中から直前の4つを抽出し、次に新たな離散データが入力されるまでこの4つの離散データを保持する。これら4つの離散データは、次段に接続された標本化関数処理部20に向けて出力される。標本化関数処理部20は、データ補間位置bが指定されたときに、このデータ補間位置bと各離散データとの距離に基づいて標本化関数の値を計算する。離散データ抽出部10から出力される4つの離散データのそれぞれについて標本化関数の値が計算される。畳み込み演算部30は、標本化関数処理部20によって演算された4つの標本化関数の値のそれぞれに各離散データの値を乗算し、その結果を加算することにより4つの離散データに対応する畳み込み演算を行う。この畳み込み演算によって得られる値が、2番目の離散データと3番目の離散データとの間の所定の補間位置における補間値となる。補間位置設定部40は、標本化関数処理部20による演算に用いられるデータ補間位置bを設定する。このデータ補間位置bは、所定の時間間隔、具体的には離散データの入力間隔に対応する周期Tの1/Nの周期(=T/N)毎にその値が更新される。   The discrete data extraction unit 10 extracts the previous four data from the sequentially input discrete data, and holds the four discrete data until new discrete data is input next. These four discrete data are output to the sampling function processing unit 20 connected to the next stage. When the data interpolation position b is designated, the sampling function processing unit 20 calculates the value of the sampling function based on the distance between the data interpolation position b and each discrete data. The value of the sampling function is calculated for each of the four discrete data output from the discrete data extraction unit 10. The convolution operation unit 30 multiplies each of the values of the four sampling functions calculated by the sampling function processing unit 20 by the values of the discrete data, and adds the results, thereby convolution corresponding to the four discrete data. Perform the operation. A value obtained by this convolution operation is an interpolation value at a predetermined interpolation position between the second discrete data and the third discrete data. The interpolation position setting unit 40 sets the data interpolation position b used for the calculation by the sampling function processing unit 20. The value of the data interpolation position b is updated at a predetermined time interval, specifically, every 1 / N period (= T / N) of the period T corresponding to the input interval of discrete data.

シフト量設定部50は、標本化関数処理部20において用いられる標本化関数の形状を決定するために必要なシフト量を可変設定するためのものであり、シフト量を標本間隔で正規化したシフトパラメータαを設定する。シフトパラメータαについては後述する。D/A変換器60は、畳み込み演算部30から周期T/Nで補間データが入力され、対応するアナログ電圧に変換して出力する。LPF70は、D/A変換器60の出力信号に対して平滑処理を行って、電圧が滑らかに変化する信号を出力する。   The shift amount setting unit 50 is for variably setting a shift amount necessary for determining the shape of the sampling function used in the sampling function processing unit 20, and is a shift obtained by normalizing the shift amount with the sampling interval. Set the parameter α. The shift parameter α will be described later. The D / A converter 60 receives interpolation data from the convolution operation unit 30 at a cycle T / N, converts it into a corresponding analog voltage, and outputs it. The LPF 70 performs a smoothing process on the output signal of the D / A converter 60 and outputs a signal whose voltage changes smoothly.

図4は、4つの離散データと着目点との位置関係を示す図である。例えば、滑らかに変化する連続的な信号を一定の時間間隔で標本化し、これを量子化することにより標本データとしての離散データが得られる。図4では、標本位置t1、t2、t3、t4のそれぞれに対応して順番に入力される離散データd1、d2、d3、d4の値をY(t1)、Y(t2)、Y(t3)、Y(t4)とし、標本位置t2とt3の間の所定位置t0(t2から距離b)に対応した補間値yを求める場合を考える。   FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between the four discrete data and the point of interest. For example, a continuous signal that smoothly changes is sampled at a constant time interval, and quantized to obtain discrete data as sample data. In FIG. 4, the values of discrete data d1, d2, d3, and d4 that are sequentially input corresponding to the sample positions t1, t2, t3, and t4 are Y (t1), Y (t2), and Y (t3). , Y (t4), and a case where an interpolation value y corresponding to a predetermined position t0 (distance b from t2) between the sample positions t2 and t3 is obtained.

本実施形態で用いる標本化関数φα(t)は、t=±(3/2+α)τにおいて収束する。ここで、0<α≦1/2であるため、この標本化関数φα(t)は、最大でもt=±2τの範囲内で0以外の値を有するだけであり、t=±2τまでの離散データを考慮に入れればよい。したがって、図4に示す補間値yを求める場合には、t=t1、t2、t3、t4に対応した4つの離散データd1〜d4のそれぞれの値Y(t1)、Y(t2)、Y(t3)、Y(t4)のみを考慮すればよいことになり、処理量を削減することができる。しかも、t=±3τ以上の各離散データについては、本来考慮すべきであるが処理量や精度等を考慮して無視しているというわけではなく、理論的に考慮する必要がないため、打ち切り誤差は発生しない。   The sampling function φα (t) used in this embodiment converges at t = ± (3/2 + α) τ. Here, since 0 <α ≦ 1/2, this sampling function φα (t) has only a value other than 0 within the range of t = ± 2τ at the maximum, and up to t = ± 2τ. Discrete data may be taken into account. Therefore, when the interpolation value y shown in FIG. 4 is obtained, the respective values Y (t1), Y (t2), Y (4) of the four discrete data d1 to d4 corresponding to t = t1, t2, t3, t4. Only t3) and Y (t4) need be considered, and the amount of processing can be reduced. Moreover, each discrete data of t = ± 3τ or more should be considered originally, but it is not ignored in consideration of the processing amount, accuracy, etc. There is no error.

図5は、本実施形態の信号処理装置による標本化関数を用いたデータ補間処理の概略を示す図である。データ補間処理の内容としては、図5(A)〜(D)に示すように、各標本位置毎に、図1に示した標本化関数φα(t)のt=0(中心位置)におけるピーク高さを一致させ、このときの補間位置t0におけるそれぞれの標本化関数φα(t)の値を求めることになる。   FIG. 5 is a diagram showing an outline of data interpolation processing using a sampling function by the signal processing apparatus of the present embodiment. As the contents of the data interpolation processing, as shown in FIGS. 5A to 5D, for each sample position, the peak at t = 0 (center position) of the sampling function φα (t) shown in FIG. The heights are matched, and the value of each sampling function φα (t) at the interpolation position t0 at this time is obtained.

図5(A)に示すt1における離散データd1の値Y(t1)に着目すると、補間位置t0と標本位置t1との距離はτ+bとなる。したがって、標本位置t1に標本化関数φα(t)の中心位置を合わせたときの補間位置t0における標本化関数の値はφα(τ+b)となる。実際には、離散データの値Y(t1)に一致するように標本化関数φα(t)の中心位置のピーク高さを合わせるため、上述したφα(τ+b)をY(t1)倍した値φα(τ+b)・Y(t1)が求めたい値となる。φα(τ+b)は標本化関数処理部20によって計算され、φα(τ+b)にY(t1)を乗算する計算は畳み込み演算部30によって行われる。   Focusing on the value Y (t1) of the discrete data d1 at t1 shown in FIG. 5A, the distance between the interpolation position t0 and the sample position t1 is τ + b. Therefore, the value of the sampling function at the interpolation position t0 when the center position of the sampling function φα (t) is aligned with the sample position t1 is φα (τ + b). Actually, in order to match the peak height at the center position of the sampling function φα (t) so as to match the value Y (t1) of the discrete data, a value φα obtained by multiplying the above-mentioned φα (τ + b) by Y (t1). (Τ + b) · Y (t1) is a desired value. φα (τ + b) is calculated by the sampling function processing unit 20, and calculation for multiplying φα (τ + b) by Y (t 1) is performed by the convolution operation unit 30.

同様に、図5(B)に示すt2における離散データd2の値Y(t2)に着目すると、補間位置t0と標本位置t2との距離はbとなる。したがって、標本位置t2に標本化関数φα(t)の中心位置を合わせたときの補間位置t0における標本化関数の値はφα(b)となる。実際には、離散データの値Y(t2)に一致するように標本化関数φα(t)の中心位置のピーク高さを合わせるため、上述したφα(b)をY(t2)倍した値φα(b)・Y(t2)が求めたい値となる。φα(b)は標本化関数処理部20によって計算され、φα(b)にY(t2)を乗算する計算は畳み込み演算部30によって行われる。   Similarly, focusing on the value Y (t2) of the discrete data d2 at t2 shown in FIG. 5B, the distance between the interpolation position t0 and the sample position t2 is b. Therefore, the value of the sampling function at the interpolation position t0 when the center position of the sampling function φα (t) is aligned with the sampling position t2 is φα (b). Actually, in order to match the peak height at the center position of the sampling function φα (t) so as to match the value Y (t2) of the discrete data, a value φα obtained by multiplying the above-mentioned φα (b) by Y (t2). (B) · Y (t2) is a desired value. φα (b) is calculated by the sampling function processing unit 20, and calculation for multiplying φα (b) by Y (t 2) is performed by the convolution operation unit 30.

図5(C)に示すt3における離散データd3の値Y(t3)に着目すると、補間位置t0と標本位置t3との距離はτ−bとなる。したがって、標本位置t3に標本化関数φα(t)の中心位置を合わせたときの補間位置t0における標本化関数の値はφα(−τ+b)となる。実際には、離散データの値Y(t3)に一致するように標本化関数φα(t)の中心位置のピーク高さを合わせるため、上述したφα(−τ+b)をY(t3)倍した値φα(−τ+b)・Y(t3)が求めたい値となる。φα(−τ+b)は標本化関数処理部20によって計算され、φα(−τ+b)にY(t3)を乗算する計算は畳み込み演算部30によって行われる。   Focusing on the value Y (t3) of the discrete data d3 at t3 shown in FIG. 5C, the distance between the interpolation position t0 and the sample position t3 is τ−b. Therefore, the value of the sampling function at the interpolation position t0 when the center position of the sampling function φα (t) is aligned with the sample position t3 is φα (−τ + b). Actually, a value obtained by multiplying the above-mentioned φα (−τ + b) by Y (t3) in order to match the peak height at the center position of the sampling function φα (t) so as to coincide with the value Y (t3) of the discrete data. φα (−τ + b) · Y (t3) is a desired value. φα (−τ + b) is calculated by the sampling function processing unit 20, and calculation for multiplying φα (−τ + b) by Y (t 3) is performed by the convolution operation unit 30.

図5(D)に示すt4における離散データd4の値Y(t4)に着目すると、補間位置t0と標本位置t4との距離は2τ−bとなる。したがって、標本位置t4に標本化関数φα(t)の中心位置を合わせたときの補間位置t0における標本化関数の値はφα(−2τ+b)となる。実際には、離散データの値Y(t4)に一致するように標本化関数φα(−2t+b)の中心位置のピーク高さを合わせるため、上述したφα(−2τ+b)をY(t4)倍した値φα(−2τ+b)・Y(t4)が求めたい値となる。φα(−2τ+b)は標本化関数処理部20によって計算され、φα(−2τ+b)にY(t4)を乗算する計算は畳み込み演算部30によって行われる。   Focusing on the value Y (t4) of the discrete data d4 at t4 shown in FIG. 5D, the distance between the interpolation position t0 and the sample position t4 is 2τ−b. Therefore, the value of the sampling function at the interpolation position t0 when the center position of the sampling function φα (t) is aligned with the sampling position t4 is φα (−2τ + b). Actually, in order to match the peak height at the center position of the sampling function φα (−2t + b) so as to match the value Y (t4) of the discrete data, the above φα (−2τ + b) is multiplied by Y (t4). The value φα (−2τ + b) · Y (t4) is a desired value. φα (−2τ + b) is calculated by the sampling function processing unit 20, and calculation to multiply φα (−2τ + b) by Y (t 4) is performed by the convolution operation unit 30.

このようにして、補間位置t0の着目点に対応して得られた4つの値φα(τ+b)・Y(t1)、φα(b)・Y(t2)、φα(−τ+b)・Y(t3)、φα(−2τ+b)・Y(t4)を畳み込み演算部30によって加算することにより、着目点に対応する補間値yが計算される。   In this way, the four values φα (τ + b) · Y (t1), φα (b) · Y (t2), φα (−τ + b) · Y (t3) obtained corresponding to the point of interest at the interpolation position t0. ), [Phi] [alpha] (-2 [tau] + b) .Y (t4) is added by the convolution operation unit 30 to calculate the interpolation value y corresponding to the point of interest.

次に、標本化関数処理部20の詳細について説明する。図6は、標本化関数処理部20の詳細構成を示す図である。図6に示すように、標本化関数処理部20は、4つの標本化関数計算部22、24、26、28を有している。標本化関数計算部22は、離散データ抽出部10によって抽出された4つの離散データの中の第1の離散データ(図4に示す離散データd1)に対応するものであり、基本波形計算部22−1、補助波形計算部22−2、22−3、加算部22−4を含んで構成されている。同様に、標本化関数計算部24は第2の離散データd2に、標本化関数計算部26は第3の離散データd3に、標本化関数計算部28は第4の離散データd4にそれぞれ対応している。標本化関数計算部24、26、28のそれぞれは、標本化関数計算部22と基本的に同じ構成を有しており、以下では、代表して標本化関数計算部22について詳細な動作を説明する。   Next, details of the sampling function processing unit 20 will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating a detailed configuration of the sampling function processing unit 20. As shown in FIG. 6, the sampling function processing unit 20 includes four sampling function calculation units 22, 24, 26, and 28. The sampling function calculator 22 corresponds to the first discrete data (discrete data d1 shown in FIG. 4) among the four discrete data extracted by the discrete data extractor 10, and the basic waveform calculator 22 -1, auxiliary waveform calculators 22-2 and 22-3, and an adder 22-4. Similarly, the sampling function calculator 24 corresponds to the second discrete data d2, the sampling function calculator 26 corresponds to the third discrete data d3, and the sampling function calculator 28 corresponds to the fourth discrete data d4. ing. Each of the sampling function calculators 24, 26, and 28 has basically the same configuration as the sampling function calculator 22, and the detailed operation of the sampling function calculator 22 will be described below representatively. To do.

標本化関数計算部22では、図5(A)に示すように標本化関数の中央を離散データd1の位置に合わせたときに、この第1の離散データから距離tの位置にある着目点に対応する標本化関数の値を計算する処理を行っている。   In the sampling function calculation unit 22, when the center of the sampling function is aligned with the position of the discrete data d1 as shown in FIG. Processing to calculate the value of the corresponding sampling function is performed.

基本波形計算部22−1は、標本化関数に対応する標本間隔τよりも広い局所的な範囲が0以外の値に、それ以外の範囲で0となる少なくとも1回以上微分可能な基本波形について、着目点に対応する値を計算する。一方の補助波形計算部22−2は、基本波形の極性を反転させるとともに利得調整を行い、さらに基本波形の前側に所定のシフト量でシフトさせた第1の補助波形について、着目点に対応する値を計算する。他方の補助波形計算部22−3は、基本波形の極性を反転させるとともに利得調整を行い、さらに基本波形の後側に所定のシフト量でシフトさせた第2の補助波形について、着目点に対応する値を計算する。   The basic waveform calculation unit 22-1 uses a basic waveform that can be differentiated at least once, in which the local range wider than the sampling interval τ corresponding to the sampling function is a value other than 0 and becomes 0 in other ranges. The value corresponding to the point of interest is calculated. On the other hand, the auxiliary waveform calculation unit 22-2 reverses the polarity of the basic waveform, adjusts the gain, and corresponds to the point of interest for the first auxiliary waveform that is shifted to the front side of the basic waveform by a predetermined shift amount. Calculate the value. The other auxiliary waveform calculation unit 22-3 inverts the polarity of the basic waveform, adjusts the gain, and further corresponds to the point of interest for the second auxiliary waveform shifted to the rear side of the basic waveform by a predetermined shift amount. Calculate the value to be.

図7は、基本波形計算部22−1で用いられる基本波形と、補助波形計算部22−2、22−3で用いられる第1および第2の補助波形との関係を示す図である。図7において、Aが基本波形を、Bが第1の補助波形を、Cが第2の補助波形をそれぞれ示している。
基本波形Aは、上述した(12)式の右辺第2項に対応する関数の波形であり、3階Bスプライン関数3 [b]ψ(t)に(1+4α2)τ/(4α2)を乗算することにより得られる。なお、この3階Bスプライン関数3 [b]ψ(t)は(9)式で定義されており、−3τ/2≦t≦+3τ/2の局所的な範囲で0以外の値に、それ以外の範囲で0となる1階だけ微分可能な波形である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the basic waveform used in the basic waveform calculator 22-1 and the first and second auxiliary waveforms used in the auxiliary waveform calculators 22-2 and 22-3. In FIG. 7, A shows the basic waveform, B shows the first auxiliary waveform, and C shows the second auxiliary waveform.
The basic waveform A is a waveform of a function corresponding to the second term on the right side of the above-described equation (12), and (1 + 4α 2 ) τ / (4α 2 ) is added to the third-order B-spline function 3 [b] ψ (t). Obtained by multiplication. Note that this third-order B-spline function 3 [b] ψ (t) is defined by the equation (9), and is a value other than 0 within a local range of −3τ / 2 ≦ t ≦ + 3τ / 2. It is a waveform that can be differentiated only by the first order that becomes 0 in the range other than.

第1の補助波形Bは、(12)式の右辺第1項に対応する関数の波形であり、3階Bスプライン関数3 [b]ψ(t)に−τ/(8α2)を乗算することにより得られる。第2の補助波形Bは、(12)式の右辺第3項に対応する関数の波形であり、3階Bスプライン関数3 [b]ψ(t)に−τ/(8α2)を乗算することにより得られる。これら、第1の補助波形Bと第2の補助波形Cのそれぞれは、基本波形Aの極性を反転するとともに利得調整を行い、さらに所定のシフト量で前あるいは後にシフトさせた波形である。このときのシフト量は、(12)式の右辺第1項および右辺第3項から明らかなようにατで表すことができ、標本間隔τで正規化した(標本間隔τを1とする)シフトパラメータαで特定することができる。0<α≦1/2であるため、シフト量は最大でτ/2となる。 The first auxiliary waveform B is a waveform of a function corresponding to the first term on the right side of the equation (12), and the third-order B-spline function 3 [b] ψ (t) is multiplied by −τ / (8α 2 ). Can be obtained. The second auxiliary waveform B is a waveform of a function corresponding to the third term on the right side of the expression (12), and the third-order B-spline function 3 [b] ψ (t) is multiplied by −τ / (8α 2 ). Can be obtained. Each of the first auxiliary waveform B and the second auxiliary waveform C is a waveform obtained by inverting the polarity of the basic waveform A and adjusting the gain, and further shifting it forward or backward by a predetermined shift amount. The shift amount at this time can be expressed by ατ as apparent from the first term on the right side and the third term on the right side of the equation (12), and is normalized by the sample interval τ (the sample interval τ is set to 1). It can be specified by the parameter α. Since 0 <α ≦ 1/2, the maximum shift amount is τ / 2.

基本波形計算部22−1は、離散データd1に対応する基本波形Aについて、着目点の位置t0に対応する値を計算する。基本波形Aと2つの補助波形B、Cを合成することにより本実施形態の標本化関数φα(t)が生成されるため、標本化関数の中央位置を離散データd1の位置に一致させた場合の基本波形Aと着目点の位置t0の位置関係は図7に示すようになる。したがって、基本波形計算部22−1は、(12)式の右辺第2項を用いて、((1+4α2)τ/(4α2))・3 [b]ψ(τ+b)の計算を行うことにより、基本波形Aについて着目点の位置t0に対応する値を計算する。 The basic waveform calculator 22-1 calculates a value corresponding to the position t0 of the point of interest for the basic waveform A corresponding to the discrete data d1. Since the sampling function φα (t) of the present embodiment is generated by synthesizing the basic waveform A and the two auxiliary waveforms B and C, the center position of the sampling function is matched with the position of the discrete data d1 The positional relationship between the basic waveform A and the point of interest position t0 is as shown in FIG. Therefore, the basic waveform calculator 22-1 calculates ((1 + 4α 2 ) τ / (4α 2 )) · 3 [b] ψ (τ + b) using the second term on the right side of the equation (12). Thus, for the basic waveform A, a value corresponding to the position t0 of the point of interest is calculated.

同様に、一方の補助波形計算部22−2は、(12)式の右辺第1項を用いて、(−τ/(8α2))・3 [b]ψ(τ+b+ατ)の計算を行うことにより、補助波形Bについて着目点の位置t0に対応する値を計算する。なお、図7からわかるように、この値は0となる。他方の補助波形計算部22−3は、(12)式の右辺第3項を用いて、(−τ/(8α2))・3 [b]ψ(τ+b−ατ)の計算を行うことにより、補助波形Cについて着目点の位置t0に対応する値を計算する。 Similarly, one auxiliary waveform calculator 22-2 calculates (−τ / (8α 2 )) · 3 [b] ψ (τ + b + ατ) using the first term on the right side of equation (12). Thus, a value corresponding to the position t0 of the point of interest is calculated for the auxiliary waveform B. As can be seen from FIG. 7, this value is zero. The other auxiliary waveform calculator 22-3 calculates (−τ / (8α 2 )) · 3 [b] ψ (τ + b−ατ) by using the third term on the right side of equation (12). Then, a value corresponding to the position t0 of the point of interest is calculated for the auxiliary waveform C.

加算部22−4は、基本波形計算部22−1、補助波形計算部22−2、22−3のそれぞれによって計算された着目点に対応する値を加算する。このようにして、標本化関数計算部22によって、離散データd1について着目点に対応する標本化関数の値φα(τ+b)が計算される。   The adding unit 22-4 adds values corresponding to the points of interest calculated by the basic waveform calculating unit 22-1, the auxiliary waveform calculating units 22-2, and 22-3. In this way, the sampling function calculation unit 22 calculates the sampling function value φα (τ + b) corresponding to the point of interest for the discrete data d1.

同様にして、標本化関数計算部24によって、離散データd2について着目点に対応する標本化関数の値φα(b)が計算される。標本化関数計算部26によって、離散データd3について着目点に対応する標本化関数の値φα(−τ+b)が計算される。標本化関数計算部28によって、離散データd4について着目点に対応する標本化関数の値φα(−2τ+b)が計算される。   Similarly, the sampling function calculation unit 24 calculates the sampling function value φα (b) corresponding to the point of interest for the discrete data d2. The sampling function calculation unit 26 calculates the sampling function value φα (−τ + b) corresponding to the point of interest for the discrete data d3. The sampling function calculation unit 28 calculates the sampling function value φα (−2τ + b) corresponding to the point of interest for the discrete data d4.

上述した離散データ抽出部10が離散データ抽出手段に、標本化関数計算部20が標本化関数処理手段に、畳み込み演算部30が畳み込み演算手段に、基本波形計算部22−1が基本波形計算手段に、補助波形計算部22−2、22−3が補助波形計算手段に、加算部22−4が加算手段に、シフト量設定部50がシフト量設定手段に、補間位置設定部40が更新手段に、D/A変換器60、LPF70がデジタル−アナログ変換手段にそれぞれ対応する。   The discrete data extraction unit 10 described above is a discrete data extraction unit, the sampling function calculation unit 20 is a sampling function processing unit, the convolution calculation unit 30 is a convolution calculation unit, and the basic waveform calculation unit 22-1 is a basic waveform calculation unit. The auxiliary waveform calculators 22-2 and 22-3 are auxiliary waveform calculators, the adder 22-4 is an adder, the shift amount setting unit 50 is a shift amount setting unit, and the interpolation position setting unit 40 is an update unit. Further, the D / A converter 60 and the LPF 70 correspond to digital-analog conversion means, respectively.

次に、本実施形態の信号処理装置の全体動作を説明する。図8は、本実施形態の信号処理装置の全体動作を示す流れ図である。   Next, the overall operation of the signal processing apparatus of this embodiment will be described. FIG. 8 is a flowchart showing the overall operation of the signal processing apparatus of this embodiment.

まず、シフト量設定部50によるシフト量の設定が行われる(ステップ100)。設定方法としては、複数の選択候補の中から利用者の操作によってシフトパラメータαを選択する場合が考えられる。例えば、図1および図2に示すように、シフトパラメータαの値として1/2、1/4、1/8、1/16の4種類をあらかじめ選択候補として用意しておいて、一つの選択候補を利用者に選択させる。あるいは、別の設定方法としては、0<α≦1/2の範囲内で利用者がシフトパラメータαの値を直接入力する場合が考えられる。   First, the shift amount is set by the shift amount setting unit 50 (step 100). As a setting method, a case where the shift parameter α is selected by a user's operation from a plurality of selection candidates can be considered. For example, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, four types of 1/2, 1/4, 1/8, and 1/16 are prepared as selection candidates in advance as the value of the shift parameter α, and one selection is made. Let the user select a candidate. Alternatively, as another setting method, a case where the user directly inputs the value of the shift parameter α within a range of 0 <α ≦ 1/2 can be considered.

次に、離散データ抽出部10は、所定間隔Tで順番に入力される離散データの中から4つの離散データd1〜d4を抽出、保持して出力する(ステップ101)。また、補間位置設定部40は、補間位置t0を設定する(ステップ102)。次に、標本化関数処理部20は、4つの離散データd1〜d4のそれぞれについて補間位置t0の着目点に対応する基本波形Aの値と補助波形B、Cの値を計算し(ステップ103、104)、これらを各離散データ毎に加算して基本波形標本化関数の値φα(τ+b)、φα(b)、φα(−τ+b)、φα(−2τ+b)を計算する(ステップ105)。次に、畳み込み演算部30は、標本化関数計算部20によって各離散データ毎に計算された標本化関数の値φα(τ+b)、φα(b)、φα(−τ+b)、φα(−2τ+b)と各離散データの値Y(t1)、Y(t2)、Y(t3)、Y(t4)を用いた畳み込み演算(Y(t1)・φα(τ+b)+Y(t2)・φα(b)+Y(t3)・φα(−τ+b)+Y(t4)・φα(−2τ+b))を行って、着目点に対応する補間データを出力する(ステップ106)。   Next, the discrete data extraction unit 10 extracts, holds, and outputs four discrete data d1 to d4 from the discrete data input in order at a predetermined interval T (step 101). Further, the interpolation position setting unit 40 sets an interpolation position t0 (step 102). Next, the sampling function processing unit 20 calculates the values of the basic waveform A and the auxiliary waveforms B and C corresponding to the point of interest at the interpolation position t0 for each of the four discrete data d1 to d4 (step 103, 104) These are added for each discrete data to calculate the basic waveform sampling function values φα (τ + b), φα (b), φα (−τ + b), φα (−2τ + b) (step 105). Next, the convolution calculation unit 30 calculates the sampling function values φα (τ + b), φα (b), φα (−τ + b), φα (−2τ + b) calculated for each discrete data by the sampling function calculation unit 20. And a convolution operation using the values Y (t1), Y (t2), Y (t3), and Y (t4) of each discrete data (Y (t1) · φα (τ + b) + Y (t2) · φα (b) + Y (T3) * [phi] [alpha] (-[tau] + b) + Y (t4) * [phi] [alpha] (-2 [tau] + b)) is performed to output the interpolation data corresponding to the point of interest (step 106).

D/A変換器60は、この補間データの値(補間値y)に対応するアナログ電圧を生成し(ステップ107)、このアナログ電圧をLPF70に通すことで滑らかに変化するアナログ信号が出力される(ステップ108)。   The D / A converter 60 generates an analog voltage corresponding to the value of the interpolation data (interpolation value y) (step 107), and passes the analog voltage through the LPF 70 to output an analog signal that changes smoothly. (Step 108).

また、補間位置設定部40では、補間位置t0と離散データの位置が一致したか否かを判定しており(ステップ109)、一致しない場合には否定判断を行った後、ステップ102に戻って補間位置を更新する。以後、ステップ103以降の処理が繰り返される。一方、補間位置が離散データの位置と一致した場合には肯定判断が行われ、ステップ101に戻って、組み合わせが更新された新たな離散データの抽出が行われる。   Further, the interpolation position setting unit 40 determines whether or not the interpolation position t0 and the position of the discrete data match (step 109). If they do not match, a negative determination is made, and then the process returns to step 102. Update the interpolation position. Thereafter, the processing after step 103 is repeated. On the other hand, when the interpolation position matches the position of the discrete data, an affirmative determination is made, and the process returns to step 101 to extract new discrete data with the updated combination.

上述したステップ100がシフト量設定ステップに、ステップ101が離散データ抽出ステップに、ステップ102が更新ステップに、ステップ103〜105が標本化関数処理ステップに、ステップ103が基本波形計算ステップに、ステップ104が補助波形計算ステップに、ステップ105が加算ステップに、ステップ106が畳み込み演算ステップに、ステップ107、108がデジタル−アナログ変換ステップにそれぞれ対応する。   Step 100 described above is a shift amount setting step, step 101 is a discrete data extraction step, step 102 is an update step, steps 103 to 105 are sampling function processing steps, step 103 is a basic waveform calculation step, step 104 Corresponds to the auxiliary waveform calculation step, step 105 corresponds to the addition step, step 106 corresponds to the convolution operation step, and steps 107 and 108 correspond to the digital-analog conversion step.

このように、本実施形態の信号処理装置では、基本波形Aと補助波形B、Cを合成して標本化関数の値を計算する際にこれらの波形の相対的なシフト量(ατ)をずらすことができるため、この標本化関数を用いてデータ補間等を行う際の周波数特性を調整することが可能になる。   As described above, in the signal processing apparatus according to the present embodiment, when the basic waveform A and the auxiliary waveforms B and C are combined to calculate the value of the sampling function, the relative shift amount (ατ) of these waveforms is shifted. Therefore, it is possible to adjust the frequency characteristics when performing data interpolation or the like using this sampling function.

また、基本波形Aとして、全範囲で1回だけ微分可能な凸形状の波形、具体的には3階Bプライン関数に対応する波形を用いることにより、十分に自然現象を近似できると考えられる滑らかに値が変化する標本化関数波形を得ることが可能になる。   Further, as the basic waveform A, a convex waveform that can be differentiated only once in the entire range, specifically, a waveform corresponding to the third-order B-Prine function is considered to be able to sufficiently approximate a natural phenomenon. Thus, it is possible to obtain a sampling function waveform whose value changes.

また、合成対象となる基本波形Aの値が0以外になる局所的な範囲Wは、標本間隔τの2倍以上3倍以下の幅Wに対応する範囲であり、補助波形B、Cのシフト量は(4τ−W)/2と同じかそれ以下の時間に設定されている。これにより、中央位置を挟んで前後2つずつの標本位置と同じかそれよりも狭い範囲において標本化関数波形の値を0に収束させることが可能になるため、この標本化関数を用いてデータ補間等を行う際に、着目位置の前後2つずつ(合計4つ)のデータを用いるだけでよくなり、処理負担の軽減が可能になる。本実施形態の基本波形Aは局所的な範囲Wが3τに、補助波形B、Cのそれぞれのシフト量が±ατに設定されており、上記の関係を満たしている。なお、基本波形Aの範囲が3τ未満になるように設定してもよい。   A local range W where the value of the basic waveform A to be synthesized is other than 0 is a range corresponding to a width W that is not less than 2 times and not more than 3 times the sample interval τ, and shifts of the auxiliary waveforms B and C are performed. The amount is set to be equal to or less than (4τ−W) / 2. As a result, the value of the sampling function waveform can be converged to 0 in a range that is the same as or narrower than the two sampling positions before and after the central position, and data is obtained using this sampling function. When performing interpolation or the like, it is only necessary to use two (two in total) data before and after the position of interest, and the processing load can be reduced. In the basic waveform A of the present embodiment, the local range W is set to 3τ, and the shift amounts of the auxiliary waveforms B and C are set to ± ατ, which satisfies the above relationship. The range of the basic waveform A may be set to be less than 3τ.

また、本実施形態では、基本波形Aに対して前にシフトされる補助波形Bのシフト量と、後にシフトされる補助波形Cのシフト量とが等しい関係を維持しながらシフト量設定部50によるシフト量の可変設定が行われている。さらに、基本波形Aに対して前にシフトされる補助波形Bの利得調整値(−τ/(8α2))と、後にシフトされる補助波形Cの利得調整値(−τ/(8α2))とが等しい関係を維持しながらシフト量設定部50によるシフト量の可変設定が行われている。これにより、標本化関数波形を左右対称形状にすることが可能になり、この標本化関数を用いたデータ補間等において発生するひずみを低減することができる。 Further, in the present embodiment, the shift amount setting unit 50 maintains the same relationship between the shift amount of the auxiliary waveform B shifted forward with respect to the basic waveform A and the shift amount of the auxiliary waveform C shifted later. The shift amount is variably set. Furthermore, the gain adjustment values of auxiliary waveform B which is shifted forward with respect to the fundamental wave A (-τ / (8α 2) ) and the gain adjustment value of the auxiliary waveform C which is shifted after (-τ / (8α 2) The shift amount is set variably by the shift amount setting unit 50 while maintaining the same relationship. As a result, the sampling function waveform can be made symmetrical, and distortion generated in data interpolation or the like using this sampling function can be reduced.

また、上述した利得調整値はシフト量に応じて値が変化し、補助波形計算部22−2、22−3は、シフト量設定部50によって設定されたシフト量に応じて利得調整値を計算している。これにより、シフト量を可変して基本波形Aと補助波形Bの重複の度合いを変更した際の合成後の波形の形状を調整して標本化関数としての条件を満たすようにすることが可能になる。   The gain adjustment value described above changes depending on the shift amount, and the auxiliary waveform calculation units 22-2 and 22-3 calculate the gain adjustment value according to the shift amount set by the shift amount setting unit 50. is doing. As a result, it is possible to adjust the shape of the combined waveform when changing the degree of overlap between the basic waveform A and the auxiliary waveform B by changing the shift amount so as to satisfy the conditions as a sampling function. Become.

また、本実施形態の信号処理装置では、補間位置設定部40によって着目点までの距離を所定の時間間隔T/Nで更新しており、離散データの間を複数のデータで滑らかにつなぐオーバーサンプリング処理を行うことが可能になる。さらに、本実施形態の信号処理装置では、周期T/Nの周期で値が更新されて畳み込み演算部30から出力される演算結果データ(補間データ)をアナログ信号に変換するとともに平滑するD/A変換器60およびLPF70を備えており、入力される離散データの間を滑らかにつなぐアナログ信号を得ることができる。   Further, in the signal processing apparatus of the present embodiment, the distance to the point of interest is updated by the interpolation position setting unit 40 at a predetermined time interval T / N, and oversampling in which discrete data is smoothly connected with a plurality of data. Processing can be performed. Furthermore, in the signal processing apparatus of the present embodiment, the D / A for smoothing the conversion of the calculation result data (interpolation data) output from the convolution calculation unit 30 with the value updated at the cycle of T / N into an analog signal. The converter 60 and the LPF 70 are provided, and an analog signal that smoothly connects the input discrete data can be obtained.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、順番に入力された離散データに対応するアナログ信号を出力するデジタル−アナログ変換器として動作する信号処理装置について説明したが、畳み込み演算部30の計算によって得られる補間データを信号処理装置から出力するようにしてもよい。この場合の信号処理装置は、オーバーサンプリング処理装置として動作する。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the signal processing device that operates as a digital-analog converter that outputs an analog signal corresponding to discrete data input in order has been described. However, interpolation data obtained by calculation of the convolution operation unit 30 is described. May be output from the signal processing device. The signal processing device in this case operates as an oversampling processing device.

また、順番に入力される離散データを用いる代わりに、既にメモリ等に記録されている離散データの中から処理対象となる4つの離散データを読み出して同様の処理を行うようにしてもよい。   Further, instead of using discrete data input in order, four discrete data to be processed may be read out from discrete data already recorded in a memory or the like, and the same processing may be performed.

また、上述した実施形態の信号処理装置の動作を、CPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータによって実施するようにしてもよい。この場合には、ROMやRAMあるいはその他の記憶装置(ハードディスク装置等)格納された信号処理プログラム(図8に示す各ステップを実行したり、図3に示すD/A変換器60よりも前段の各部の機能を実現するためのプログラム)をCPUで実行すればよい。   Further, the operation of the signal processing apparatus according to the above-described embodiment may be performed by a computer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like. In this case, a signal processing program (each step shown in FIG. 8) stored in ROM, RAM, or other storage device (hard disk device or the like) is executed, or before the D / A converter 60 shown in FIG. A program for realizing the function of each unit may be executed by the CPU.

シフトパラメータαを変化させた場合の標本化関数の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the sampling function at the time of changing the shift parameter (alpha). シフトパラメータαを変化させた場合の標本化関数の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the sampling function at the time of changing the shift parameter (alpha). 図1に示す改良された標本化関数を用いた信号処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the signal processing apparatus using the improved sampling function shown in FIG. 4つの離散データと着目点との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of four discrete data and an attention point. 本実施形態の信号処理装置による標本化関数を用いたデータ補間処理の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the data interpolation process using the sampling function by the signal processing apparatus of this embodiment. 標本化関数処理部の詳細構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of a sampling function process part. 基本波形計算部で用いられる基本波形と補助波形計算部で用いられる補助波形との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the basic waveform used in a basic waveform calculation part, and the auxiliary waveform used in an auxiliary waveform calculation part. 本実施形態の信号処理装置の全体動作を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the whole operation | movement of the signal processing apparatus of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 離散データ抽出部
20 標本化関数処理部
22、24、26、28 標本化関数計算部
22−1 基本波形計算部
22−2、22−3 補助波形計算部
22−4 加算部
30 畳み込み演算部
40 補間位置設定部
50 シフト量設定部
60 D/A(デジタル−アナログ)変換器
70 LPF(ローパスフィルタ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Discrete data extraction part 20 Sampling function processing part 22, 24, 26, 28 Sampling function calculation part 22-1 Basic waveform calculation part 22-2, 22-3 Auxiliary waveform calculation part 22-4 Addition part 30 Convolution calculation part 40 Interpolation position setting section 50 Shift amount setting section 60 D / A (digital-analog) converter 70 LPF (low pass filter)

Claims (35)

補間演算の対象となる着目点を挟んで存在する前後2個合計4個の離散データを抽出する離散データ抽出手段と、前記離散データ抽出手段によって抽出された前記4個の離散データのそれぞれについて前記着目点と各離散データまでの距離をtとして標本化関数φ(t)の値を計算する標本化関数処理手段と、前記標本化関数処理手段によって計算された前記4個の離散データのそれぞれに対応する前記標本化関数の値を加算して畳み込み演算を行うことより、前記着目点の値を計算する畳み込み演算手段とを有する信号処理装置において、
前記標本化関数処理手段は、
標本間隔τよりも広い局所的な範囲が0以外の値に、それ以外の範囲の値が0となる少なくとも1回以上微分可能な基本波形について、前記着目点に対応する値を計算する基本波形計算手段と、
前記基本波形の極性を反転させるとともに利得調整し、さらに前記基本波形の前後に所定のシフト量でシフトさせた前後2つの補助波形について、前記着目点に対応する値を計算する補助波形計算手段と、
前記基本波形計算手段および前記補助波形計算手段の各計算結果を加算する加算手段とを有し、
前記シフト量を可変設定するシフト量設定手段をさらに備えることを特徴とする信号処理装置。
Discrete data extraction means for extracting a total of four discrete data before and after the target point to be interpolated, and each of the four discrete data extracted by the discrete data extraction means Sampling function processing means for calculating the value of the sampling function φ (t), where t is the distance between the point of interest and each discrete data, and each of the four discrete data calculated by the sampling function processing means In a signal processing apparatus having a convolution operation means for calculating the value of the point of interest by performing a convolution operation by adding the values of the corresponding sampling functions,
The sampling function processing means includes:
A basic waveform for calculating a value corresponding to the point of interest for a basic waveform that can be differentiated at least once, in which a local range wider than the sample interval τ is a value other than 0 and a value in the other range is 0. A calculation means;
Auxiliary waveform calculation means for inverting the polarity of the basic waveform, adjusting the gain, and calculating a value corresponding to the point of interest for two auxiliary waveforms before and after the basic waveform shifted by a predetermined shift amount; ,
Adding means for adding the calculation results of the basic waveform calculation means and the auxiliary waveform calculation means,
The signal processing apparatus further comprising a shift amount setting means for variably setting the shift amount.
請求項1において、
前記基本波形は、3階Bプライン関数に対応する波形であることを特徴とする信号処理装置。
In claim 1,
The signal processing apparatus according to claim 1, wherein the basic waveform is a waveform corresponding to a third-order B-Prine function.
請求項1において、
前記基本波形は、全範囲で1回だけ微分可能な凸形状の波形であることを特徴とする信号処理装置。
In claim 1,
The signal processing device according to claim 1, wherein the basic waveform is a convex waveform that can be differentiated only once in the entire range.
請求項1〜3のいずれかにおいて、
前記局所的な範囲は、標本間隔τの2倍以上3倍以下の幅Wに対応する範囲であり、
前記シフト量設定手段によって設定されるシフト量は、(4τ−W)/2と同じかそれ以下の時間であることを特徴とする信号処理装置。
In any one of Claims 1-3,
The local range is a range corresponding to a width W that is not less than 2 times and not more than 3 times the sample interval τ,
The signal processing apparatus characterized in that the shift amount set by the shift amount setting means is equal to or less than (4τ−W) / 2.
請求項1〜4のいずれかにおいて、
前記基本波形に対して前にシフトされる前記補助波形のシフト量と、後にシフトされる前記補助波形のシフト量とが等しい関係を維持しながら前記シフト量設定手段による前記シフト量の可変設定が行われることを特徴とする信号処理装置。
In any one of Claims 1-4,
The shift amount setting means variably sets the shift amount while maintaining the same relationship between the shift amount of the auxiliary waveform shifted forward with respect to the basic waveform and the shift amount of the auxiliary waveform shifted later. A signal processing apparatus that is performed.
請求項1〜4のいずれかにおいて、
前記基本波形に対して前にシフトされる前記補助波形の利得調整値と、後にシフトされる前記補助波形の利得調整値とが等しい関係を維持しながらシフト量設定手段による前記シフト量の可変設定が行われることを特徴とする信号処理装置。
In any one of Claims 1-4,
The shift amount setting means variably sets the shift amount while maintaining the same relationship between the gain adjustment value of the auxiliary waveform shifted forward with respect to the basic waveform and the gain adjustment value of the auxiliary waveform shifted later. Is performed.
請求項6において、
前記利得調整値は、前記シフト量に応じて値が変化し、
前記補助波形計算手段は、前記シフト量設定手段によって設定された前記シフト量に応じて前記利得調整値を計算することを特徴とする信号処理装置。
In claim 6,
The gain adjustment value changes according to the shift amount,
The auxiliary waveform calculation means calculates the gain adjustment value according to the shift amount set by the shift amount setting means.
請求項1〜7のいずれかにおいて、
前記シフト量設定手段による前記シフト量の設定は、前記加算手段から出力されるデータの周波数特性を調整するシフトパラメータの値を可変設定することにより行うことを特徴とする信号処理装置。
In any one of Claims 1-7,
The signal processing apparatus according to claim 1, wherein the shift amount is set by the shift amount setting means by variably setting a shift parameter value for adjusting a frequency characteristic of data output from the adding means.
請求項8において、
前記シフトパラメータの値に連動させて前記補助波形計算手段による前記基本波形に対する前記補助波形の利得調整値およびシフト量を調整することにより、前記加算手段から出力されるデータの周波数特性を調整することを特徴とする信号処理装置。
In claim 8,
Adjusting the frequency characteristic of the data output from the adding means by adjusting the gain adjustment value and the shift amount of the auxiliary waveform with respect to the basic waveform by the auxiliary waveform calculating means in conjunction with the value of the shift parameter; A signal processing device.
請求項1〜9のいずれかにおいて、
前記距離tを所定の時間間隔で更新する更新手段とをさらに備えることを特徴とする信号処理装置。
In any one of Claims 1-9,
The signal processing apparatus further comprising an updating unit that updates the distance t at a predetermined time interval.
請求項10において、
前記離散データ抽出手段は、前記標本間隔τに対応する周期Tで入力される前記離散データを4個分保持し、同時に保持された4個分の前記離散データを出力するとともに、前記離散データが入力される毎に保持対象となる4個分の前記離散データの組み合わせを更新し、
前記更新手段は、前記周期Tの1/Nの周期で前記距離tを更新することを特徴とする信号処理装置。
In claim 10,
The discrete data extraction means holds four pieces of the discrete data input at a period T corresponding to the sample interval τ, outputs the four pieces of discrete data held simultaneously, and the discrete data is Each time it is input, the combination of the four discrete data to be retained is updated,
The signal processing apparatus, wherein the updating means updates the distance t at a period of 1 / N of the period T.
請求項11において、
前記周期Tの1/Nの周期で値が更新されて前記畳み込み演算手段から出力される演算結果データをアナログ信号に変換するとともに平滑するデジタル−アナログ変換手段をさらに備えることを特徴とする信号処理装置。
In claim 11,
Signal processing further comprising digital-analog conversion means for converting and smoothing the calculation result data output from the convolution calculation means and having a value updated at a period of 1 / N of the period T into an analog signal apparatus.
補間演算の対象となる着目点を挟んで存在する前後2個合計4個の離散データを抽出する離散データ抽出ステップと、前記離散データ抽出ステップにおいて抽出された前記4個の離散データのそれぞれについて前記着目点と各離散データまでの距離をtとして標本化関数φ(t)の値を計算する標本化関数処理ステップと、前記標本化関数処理ステップにおいて計算された前記4個の離散データのそれぞれに対応する前記標本化関数の値を加算して畳み込み演算を行うことより、前記着目点の値を計算する畳み込み演算ステップとを有する信号処理方法において、
前記標本化関数処理ステップは、標本間隔τよりも広い局所的な範囲が0以外の値に、それ以外の範囲の値が0となる少なくとも1回以上微分可能な基本波形について、前記着目点に対応する値を計算する基本波形計算ステップと、前記基本波形の極性を反転させるとともに利得調整し、さらに前記基本波形の前後に所定のシフト量でシフトさせた前後2つの補助波形について、前記着目点に対応する値を計算する補助波形計算ステップと、前記基本波形計算ステップおよび前記補助波形計算ステップの各計算結果を加算する加算ステップとを有し、
前記シフト量を可変設定するシフト量設定ステップをさらに備えることを特徴とする信号処理方法。
For each of the discrete data extraction step for extracting a total of four discrete data before and after the target point to be interpolated, and for each of the four discrete data extracted in the discrete data extraction step A sampling function processing step for calculating the value of the sampling function φ (t) with the distance between the point of interest and each discrete data as t, and each of the four discrete data calculated in the sampling function processing step. In a signal processing method including a convolution operation step of calculating a value of the point of interest by performing a convolution operation by adding the values of the corresponding sampling functions,
In the sampling function processing step, the basic waveform that can be differentiated at least once when the local range wider than the sampling interval τ is a value other than 0 and the value of the other range is 0 is set as the point of interest. A basic waveform calculation step for calculating a corresponding value; and two auxiliary waveforms before and after the polarity of the basic waveform is inverted and gain adjusted, and further shifted by a predetermined shift amount before and after the basic waveform An auxiliary waveform calculation step for calculating a value corresponding to the above, and an addition step for adding the calculation results of the basic waveform calculation step and the auxiliary waveform calculation step,
A signal processing method further comprising a shift amount setting step of variably setting the shift amount.
請求項13において、
前記基本波形は、3階Bプライン関数に対応する波形であることを特徴とする信号処理方法。
In claim 13,
The signal processing method according to claim 1, wherein the basic waveform is a waveform corresponding to a third-order B-Prine function.
請求項13において、
前記基本波形は、全範囲で1回だけ微分可能な凸形状の波形であることを特徴とする信号処理方法。
In claim 13,
The signal processing method according to claim 1, wherein the basic waveform is a convex waveform that can be differentiated only once in the entire range.
請求項13〜15のいずれかにおいて、
前記局所的な範囲は、標本間隔τの2倍以上3倍以下の幅Wに対応する範囲であり、
前記シフト量設定ステップによって設定されるシフト量は、(4τ−W)/2と同じかそれ以下の時間であることを特徴とする信号処理方法。
In any one of Claims 13-15,
The local range is a range corresponding to a width W that is not less than 2 times and not more than 3 times the sample interval τ,
The signal processing method characterized in that the shift amount set in the shift amount setting step is equal to or less than (4τ−W) / 2.
請求項13〜16のいずれかにおいて、
前記基本波形に対して前にシフトされる前記補助波形のシフト量と、後にシフトされる前記補助波形のシフト量とが等しい関係を維持しながら前記シフト量設定ステップによる前記シフト量の可変設定が行われることを特徴とする信号処理方法。
In any one of Claims 13-16,
The shift amount can be variably set by the shift amount setting step while maintaining the same relationship between the shift amount of the auxiliary waveform shifted forward with respect to the basic waveform and the shift amount of the auxiliary waveform shifted later. A signal processing method characterized by being performed.
請求項13〜16のいずれかにおいて、
前記基本波形に対して前にシフトされる前記補助波形の利得調整値と、後にシフトされる前記補助波形の利得調整値とが等しい関係を維持しながらシフト量設定ステップによる前記シフト量の可変設定が行われることを特徴とする信号処理方法。
In any one of Claims 13-16,
The variable amount of the shift amount is set by the shift amount setting step while maintaining the same relationship between the gain adjustment value of the auxiliary waveform shifted forward with respect to the basic waveform and the gain adjustment value of the auxiliary waveform shifted later. A signal processing method characterized in that is performed.
請求項18において、
前記利得調整値は、前記シフト量に応じて値が変化し、
前記補助波形計算ステップは、前記シフト量設定ステップによって設定された前記シフト量に応じて前記利得調整値を計算することを特徴とする信号処理方法。
In claim 18,
The gain adjustment value changes according to the shift amount,
The signal processing method characterized in that the auxiliary waveform calculation step calculates the gain adjustment value according to the shift amount set by the shift amount setting step.
請求項13〜19のいずれかにおいて、
前記シフト量設定ステップによる前記シフト量の設定は、前記加算ステップにおいて出力されるデータの周波数特性を調整するシフトパラメータの値を可変設定することにより行うことを特徴とする信号処理方法。
In any one of Claims 13-19,
The signal processing method according to claim 1, wherein the setting of the shift amount in the shift amount setting step is performed by variably setting a value of a shift parameter for adjusting a frequency characteristic of data output in the addition step.
請求項20において、
前記シフトパラメータの値に連動させて前記補助波形計算ステップにおける前記基本波形に対する前記補助波形の利得調整値およびシフト量を調整することにより、前記加算ステップにおいて出力されるデータの周波数特性を調整することを特徴とする信号処理方法。
In claim 20,
Adjusting the frequency characteristic of the data output in the adding step by adjusting the gain adjustment value and the shift amount of the auxiliary waveform with respect to the basic waveform in the auxiliary waveform calculating step in conjunction with the value of the shift parameter; A signal processing method characterized by the above.
請求項13〜21のいずれかにおいて、
前記距離tを所定の時間間隔で更新する更新ステップとをさらに備えることを特徴とする信号処理方法。
In any one of Claims 13-21,
And a updating step of updating the distance t at a predetermined time interval.
請求項22において、
前記離散データ抽出ステップは、前記標本間隔τに対応する周期Tで入力される前記離散データを4個分保持し、同時に保持された4個分の前記離散データを出力するとともに、前記離散データが入力される毎に保持対象となる4個分の前記離散データの組み合わせを更新し、
前記更新ステップは、前記周期Tの1/Nの周期で前記距離tを更新することを特徴とする信号処理方法。
In claim 22,
The discrete data extraction step holds four pieces of discrete data input at a period T corresponding to the sample interval τ, outputs the four pieces of discrete data held simultaneously, and the discrete data Each time it is input, the combination of the four discrete data to be retained is updated,
In the signal processing method, the updating step updates the distance t at a period of 1 / N of the period T.
請求項23において、
前記周期Tの1/Nの周期で値が更新されて前記畳み込み演算ステップから出力される演算結果データをアナログ信号に変換するとともに平滑するデジタル−アナログ変換ステップをさらに備えることを特徴とする信号処理方法。
In claim 23,
A signal processing further comprising a digital-analog conversion step in which a value is updated at a cycle of 1 / N of the cycle T and the calculation result data output from the convolution calculation step is converted into an analog signal and smoothed. Method.
コンピュータを、補間演算の対象となる着目点を挟んで存在する前後2個合計4個の離散データを抽出する離散データ抽出手段と、前記離散データ抽出手段によって抽出された前記4個の離散データのそれぞれについて前記着目点と各離散データまでの距離をtとして標本化関数φ(t)の値を計算する標本化関数処理手段と、前記標本化関数処理手段によって計算された前記4個の離散データのそれぞれに対応する前記標本化関数の値を加算して畳み込み演算を行うことより、前記着目点の値を計算する畳み込み演算手段として機能させる信号処理プログラムにおいて、
前記標本化関数処理手段は、
標本間隔τよりも広い局所的な範囲が0以外の値に、それ以外の範囲の値が0となる少なくとも1回以上微分可能な基本波形について、前記着目点に対応する値を計算する基本波形計算手段と、
前記基本波形の極性を反転させるとともに利得調整し、さらに前記基本波形の前後に所定のシフト量でシフトさせた前後2つの補助波形について、前記着目点に対応する値を計算する補助波形計算手段と、
前記基本波形計算手段および前記補助波形計算手段の各計算結果を加算する加算手段とを有し、
コンピュータを、さらに、前記シフト量を可変設定するシフト量設定手段として機能させる信号処理プログラム。
The computer is configured to extract a total of four discrete data before and after the target point to be interpolated, and to extract the four discrete data extracted by the discrete data extraction means. Sampling function processing means for calculating the value of the sampling function φ (t), where t is the distance between the point of interest and each discrete data, and the four discrete data calculated by the sampling function processing means. In the signal processing program that functions as a convolution operation means for calculating the value of the point of interest by performing a convolution operation by adding the values of the sampling functions corresponding to each of
The sampling function processing means includes:
A basic waveform for calculating a value corresponding to the point of interest for a basic waveform that can be differentiated at least once, in which a local range wider than the sample interval τ is a value other than 0 and a value in the other range is 0. A calculation means;
Auxiliary waveform calculation means for inverting the polarity of the basic waveform, adjusting the gain, and calculating a value corresponding to the point of interest for two auxiliary waveforms before and after the basic waveform shifted by a predetermined shift amount; ,
Adding means for adding the calculation results of the basic waveform calculation means and the auxiliary waveform calculation means,
A signal processing program for causing a computer to further function as shift amount setting means for variably setting the shift amount.
請求項25において、
前記基本波形は、3階Bプライン関数に対応する波形であることを特徴とする信号処理プログラム。
In claim 25,
The signal processing program characterized in that the basic waveform is a waveform corresponding to a third-order B-prine function.
請求項25において、
前記基本波形は、全範囲で1回だけ微分可能な凸形状の波形であることを特徴とする信号処理プログラム。
In claim 25,
The signal processing program characterized in that the basic waveform is a convex waveform that can be differentiated only once in the entire range.
請求項25〜27のいずれかにおいて、
前記局所的な範囲は、標本間隔τの2倍以上3倍以下の幅Wに対応する範囲であり、
前記シフト量設定手段によって設定されるシフト量は、(4τ−W)/2と同じかそれ以下の時間であることを特徴とする信号処理プログラム。
In any one of Claims 25-27,
The local range is a range corresponding to a width W that is not less than 2 times and not more than 3 times the sample interval τ,
A signal processing program characterized in that the shift amount set by the shift amount setting means is equal to or less than (4τ−W) / 2.
請求項25〜28のいずれかにおいて、
前記基本波形に対して前にシフトされる前記補助波形のシフト量と、後にシフトされる前記補助波形のシフト量とが等しい関係を維持しながら前記シフト量設定手段による前記シフト量の可変設定が行われることを特徴とする信号処理プログラム。
In any one of Claims 25-28,
The shift amount setting means variably sets the shift amount while maintaining the same relationship between the shift amount of the auxiliary waveform shifted forward with respect to the basic waveform and the shift amount of the auxiliary waveform shifted later. A signal processing program that is executed.
請求項25〜28のいずれかにおいて、
前記基本波形に対して前にシフトされる前記補助波形の利得調整値と、後にシフトされる前記補助波形の利得調整値とが等しい関係を維持しながらシフト量設定手段による前記シフト量の可変設定が行われることを特徴とする信号処理プログラム。
In any one of Claims 25-28,
The shift amount setting means variably sets the shift amount while maintaining the same relationship between the gain adjustment value of the auxiliary waveform shifted forward with respect to the basic waveform and the gain adjustment value of the auxiliary waveform shifted later. Is a signal processing program.
請求項30において、
前記利得調整値は、前記シフト量に応じて値が変化し、
前記補助波形計算手段は、前記シフト量設定手段によって設定された前記シフト量に応じて前記利得調整値を計算することを特徴とする信号処理プログラム。
In claim 30,
The gain adjustment value changes according to the shift amount,
The signal processing program characterized in that the auxiliary waveform calculation means calculates the gain adjustment value according to the shift amount set by the shift amount setting means.
請求項25〜31のいずれかにおいて、
前記シフト量設定手段による前記シフト量の設定は、前記加算手段から出力されるデータの周波数特性を調整するシフトパラメータの値を可変設定することにより行うことを特徴とする信号処理プログラム。
32. In any of claims 25-31.
The signal processing program characterized in that the setting of the shift amount by the shift amount setting means is performed by variably setting a value of a shift parameter for adjusting a frequency characteristic of data output from the adding means.
請求項32において、
前記シフトパラメータの値に連動させて前記補助波形計算手段による前記基本波形に対する前記補助波形の利得調整値およびシフト量を調整することにより、前記加算手段から出力されるデータの周波数特性を調整することを特徴とする信号処理プログラム。
In claim 32,
Adjusting the frequency characteristic of the data output from the adding means by adjusting the gain adjustment value and the shift amount of the auxiliary waveform with respect to the basic waveform by the auxiliary waveform calculating means in conjunction with the value of the shift parameter; A signal processing program.
請求項25〜33のいずれかにおいて、
コンピュータを、さらに、前記距離tを所定の時間間隔で更新する更新手段として機能させる信号処理プログラム。
34. In any of claims 25-33.
A signal processing program for causing a computer to further function as update means for updating the distance t at a predetermined time interval.
請求項34において、
前記離散データ抽出手段は、前記標本間隔τに対応する周期Tで入力される前記離散データを4個分保持し、同時に保持された4個分の前記離散データを出力するとともに、前記離散データが入力される毎に保持対象となる4個分の前記離散データの組み合わせを更新し、
前記更新手段は、前記周期Tの1/Nの周期で前記距離tを更新することを特徴とする信号処理プログラム。
In claim 34,
The discrete data extraction means holds four pieces of the discrete data input at a period T corresponding to the sample interval τ, outputs the four pieces of discrete data held simultaneously, and the discrete data is Each time it is input, the combination of the four discrete data to be retained is updated,
The update means updates the distance t at a period of 1 / N of the period T.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009133948A1 (en) * 2008-05-01 2009-11-05 独立行政法人科学技術振興機構 Audio processing device and audio processing method
JP2009271641A (en) * 2008-05-01 2009-11-19 Japan Science & Technology Agency Audio processing device and audio processing method
JP2009278175A (en) * 2008-05-12 2009-11-26 Japan Science & Technology Agency Audio processing device and audio processing method
JP2010093433A (en) * 2008-10-06 2010-04-22 Japan Science & Technology Agency Variable characteristic signal conversion apparatus and method
JP2013085175A (en) * 2011-10-12 2013-05-09 Asahi Kasei Corp Audio signal output device and audio signal output method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009133948A1 (en) * 2008-05-01 2009-11-05 独立行政法人科学技術振興機構 Audio processing device and audio processing method
JP2009271641A (en) * 2008-05-01 2009-11-19 Japan Science & Technology Agency Audio processing device and audio processing method
EP2299368A1 (en) * 2008-05-01 2011-03-23 Japan Science and Technology Agency Audio processing device and audio processing method
EP2299368A4 (en) * 2008-05-01 2012-12-12 Japan Science & Tech Agency Audio processing device and audio processing method
US8594343B2 (en) 2008-05-01 2013-11-26 Japan Science And Technology Agency Sound processing apparatus and sound processing method
JP2009278175A (en) * 2008-05-12 2009-11-26 Japan Science & Technology Agency Audio processing device and audio processing method
JP2010093433A (en) * 2008-10-06 2010-04-22 Japan Science & Technology Agency Variable characteristic signal conversion apparatus and method
JP2013085175A (en) * 2011-10-12 2013-05-09 Asahi Kasei Corp Audio signal output device and audio signal output method

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