JP2008245069A - Filter device and method of calculating filter coefficient - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique with which an output signal of high quality can be obtained at low cost when adjusting frequency characteristics of an input signal. <P>SOLUTION: A filter device 1 includes: gain setting sections 50a-50n for setting a gain for each frequency band; transmission sections 41a-41n for generating a reference waveform that becomes a reference for each frequency band; and a filter coefficient arithmetic section 40 in which reference waveforms generated by computing elements 42a-42n are integrated with the set gain for each frequency band, filter coefficients are calculated by integrating a raised cosine window function to the relevant integration results by raised cosine arithmetic sections 43a-43n, and filter coefficients for each of frequency bands are added by an adder 44. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、フィルタ装置及びフィルタ係数の算出方法に関する。   The present invention relates to a filter device and a filter coefficient calculation method.

従来、入力信号に対して所定の周波数帯域の特性を変更して出力するフィルタ装置がある。具体的には、入力される音声信号の周波数特性を変更するイコライザ(Equalizer)、無線機の受信部におけるIF(Intermediate Frequency)フィルタなどがある。例えば、特許文献1には、イコライザを備える音声出力装置が開示されている。
特開2005−347876号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a filter device that changes and outputs characteristics of a predetermined frequency band with respect to an input signal. Specifically, there are an equalizer that changes the frequency characteristics of the input audio signal, an IF (Intermediate Frequency) filter in the receiving unit of the wireless device, and the like. For example, Patent Document 1 discloses an audio output device including an equalizer.
JP 2005-347876 A

上述した従来のフィルタ装置は、調整すべき周波数特性に基づいて窓関数を用いてフィルタ係数を算出し、その算出されたフィルタ係数で入力信号に対する調整を行う窓関数法や、入力信号を複数のバンドパスフィルタを用いて複数の帯域に分割し、各帯域の利得調整を行う方法などにより、入力信号に対する周波数特性の調整を行う。   The conventional filter device described above calculates a filter coefficient using a window function based on a frequency characteristic to be adjusted, and adjusts an input signal with the calculated filter coefficient, or a plurality of input signals The frequency characteristics of the input signal are adjusted by, for example, a method of dividing into a plurality of bands using a band pass filter and adjusting the gain of each band.

ここで、図8、9を参照して窓関数を用いる従来のフィルタ装置について説明する。図8(a)は、オーディオイコライザとしてのフィルタ装置230を備える無線装置200の構成を模式的に示している。図8(b)は、窓関数でフィルタ係数を算出して入力信号に対する調整を行うフィルタ装置230の構成を模式的に示している。図9(a)は、従来の窓関数法によるフィルタ係数算出を例示している。図9(b)は、窓関数法による周波数特性の調整を例示している。   Here, a conventional filter device using a window function will be described with reference to FIGS. FIG. 8A schematically shows a configuration of a wireless device 200 including a filter device 230 as an audio equalizer. FIG. 8B schematically shows the configuration of the filter device 230 that calculates the filter coefficient using the window function and adjusts the input signal. FIG. 9A illustrates filter coefficient calculation by a conventional window function method. FIG. 9B illustrates the adjustment of the frequency characteristics by the window function method.

図8(a)に示すように、無線装置200は、アンテナ210、復調器220、フィルタ装置230、増幅器240、スピーカ250を備える構成である。無線装置200は、アンテナ210を介して取得した電気信号を復調器220で再生すべき音声信号に復調し、その音声信号の周波数特性をフィルタ装置230で調整した後に、増幅器240で増幅してスピーカ250から再生する。   As shown in FIG. 8A, the wireless device 200 includes an antenna 210, a demodulator 220, a filter device 230, an amplifier 240, and a speaker 250. The radio apparatus 200 demodulates the electrical signal acquired via the antenna 210 into an audio signal to be reproduced by the demodulator 220, adjusts the frequency characteristic of the audio signal by the filter apparatus 230, and then amplifies the signal by the amplifier 240. Play from 250.

図8(b)に示すように、フィルタ装置230は、ADC231(Analog to Digital Converter)、フィルタ部232、DAC233(Digital to Analog Converter)、周波数特性入力部234、フィルタ係数演算部235などを備える。フィルタ装置230への入力信号は、ADC231でデジタル信号に変換されてフィルタ部232で周波数特性が調整された後、DAC233でアナログ信号に変換されて出力される。   As shown in FIG. 8B, the filter device 230 includes an ADC 231 (Analog to Digital Converter), a filter unit 232, a DAC 233 (Digital to Analog Converter), a frequency characteristic input unit 234, a filter coefficient calculation unit 235, and the like. An input signal to the filter device 230 is converted into a digital signal by the ADC 231, frequency characteristics are adjusted by the filter unit 232, converted to an analog signal by the DAC 233, and output.

フィルタ部232は、例えばDSP(Digital Signal Processor)などによるFIR(Finite Impulse Response)フィルタであり、フィルタ係数演算部235で演算されたフィルタ係数に基づいたFIRフィルタ演算を行う。フィルタ係数演算部235は、周波数帯域毎の利得等の設定入力を受け付ける調節つまみなどである周波数特性入力部234からの指示に基づく周波数特性を逆フーリエ変換してインパルス応答を求める逆FFT演算部235a(Fast Fourier Transform)、そのインパルス応答に窓関数を乗算してフィルタ係数を取得する窓関数演算部235bを有するDSPなどである。   The filter unit 232 is an FIR (Finite Impulse Response) filter such as a DSP (Digital Signal Processor), and performs FIR filter calculation based on the filter coefficient calculated by the filter coefficient calculation unit 235. The filter coefficient calculation unit 235 performs inverse Fourier transform on the frequency characteristic based on an instruction from the frequency characteristic input unit 234 that is an adjustment knob or the like that receives a setting input such as a gain for each frequency band, and obtains an impulse response. (Fast Fourier Transform), a DSP having a window function calculation unit 235b that multiplies the impulse response by a window function to obtain a filter coefficient.

図9(a)に示すように、フィルタ係数演算部235は、周波数特性入力部234で周波数特性の設定(図示例ではローパスフィルタとして設定)が行われた際に、その周波数特性に基づいて逆フーリエ変換し、窓関数を乗算してフィルタ係数を算出する。また、図9(b)に示すように、フィルタ係数演算部235は、周波数帯域毎に詳細な利得設定を行い、その設定に基づいたフィルタ係数を算出する。   As shown in FIG. 9A, when the frequency characteristic is set by the frequency characteristic input unit 234 (set as a low-pass filter in the illustrated example), the filter coefficient calculation unit 235 performs inverse processing based on the frequency characteristic. Fourier transform is performed and the filter coefficient is calculated by multiplying by the window function. As shown in FIG. 9B, the filter coefficient calculation unit 235 performs detailed gain setting for each frequency band, and calculates a filter coefficient based on the setting.

次に、図10、11を参照して複数のバンドパスフィルタを用いる従来のフィルタ装置について説明する。図10(a)は、オーディオイコライザとしてのフィルタ装置330を備える無線装置300の構成を模式的に示している。図10(b)は、複数のバンドパスフィルタを用いるフィルタ装置230の構成を模式的に示している。図11は、複数のバンドパスフィルタによる周波数特性の調整を例示している。   Next, a conventional filter device using a plurality of bandpass filters will be described with reference to FIGS. FIG. 10A schematically shows a configuration of a wireless device 300 including a filter device 330 as an audio equalizer. FIG. 10B schematically shows the configuration of a filter device 230 that uses a plurality of bandpass filters. FIG. 11 illustrates the adjustment of frequency characteristics by a plurality of bandpass filters.

図10(a)に示すように、無線装置300は、アンテナ310、復調器320、フィルタ装置330、増幅器340、スピーカ350を備える構成である。無線装置300は、アンテナ310を介して取得した電気信号を復調器320で再生すべき音声信号に復調し、その音声信号の周波数特性をフィルタ装置330で調整した後に、増幅器340で増幅してスピーカ350から再生する。   As shown in FIG. 10A, the wireless device 300 includes an antenna 310, a demodulator 320, a filter device 330, an amplifier 340, and a speaker 350. The radio apparatus 300 demodulates the electrical signal acquired via the antenna 310 into an audio signal to be reproduced by the demodulator 320, adjusts the frequency characteristic of the audio signal by the filter apparatus 330, and then amplifies the signal by the amplifier 340. Play from 350.

図10(b)に示すように、フィルタ装置330は、ADC331、フィルタ部332、利得調整部333、加算器334、ADC335、利得入力部336などを備える。フィルタ装置330への入力信号は、ADC331でデジタル信号に変換されてフィルタ部332で帯域毎の信号に分割された後、利得調整部333で帯域毎の利得調整が行われる。次いで、利得調整部333により調整された帯域毎の信号が加算器334で合成され、ADC335でアナログ信号に変換されて出力される。   As shown in FIG. 10B, the filter device 330 includes an ADC 331, a filter unit 332, a gain adjustment unit 333, an adder 334, an ADC 335, a gain input unit 336, and the like. An input signal to the filter device 330 is converted into a digital signal by the ADC 331 and divided into signals for each band by the filter unit 332, and then gain adjustment for each band is performed by the gain adjustment unit 333. Next, the signals for each band adjusted by the gain adjusting unit 333 are combined by the adder 334, converted into an analog signal by the ADC 335, and output.

フィルタ部332は、入力信号を帯域毎の信号に分割するためフィルタ332a〜332eなどの複数のバンドパスフィルタで構成されている。利得調整部333は、周波数帯域毎の利得等の設定入力を受け付ける調節つまみなどである利得入力部336からの指示に基づいて、帯域毎の信号の利得調整を行う増幅器333a〜333eで構成されている。このフィルタ部332、利得調整部333は、例えば一つのDSPで実現される機能部である。   The filter unit 332 includes a plurality of bandpass filters such as filters 332a to 332e for dividing the input signal into signals for each band. The gain adjustment unit 333 includes amplifiers 333a to 333e that perform gain adjustment of a signal for each band based on an instruction from a gain input unit 336 that is an adjustment knob or the like that receives a setting input such as gain for each frequency band. Yes. The filter unit 332 and the gain adjustment unit 333 are functional units realized by, for example, one DSP.

図11に示すように、フィルタ装置330は、入力信号を一旦帯域毎の信号に分割して利得調整を行った後、合成することで、音声信号などにおける周波数特性の調整を行う。   As illustrated in FIG. 11, the filter device 330 divides an input signal into signals for each band, performs gain adjustment, and then synthesizes the resultant to adjust frequency characteristics in an audio signal or the like.

上述したように、従来のフィルタ装置には、窓関数法を用いるものと、複数のバンドパスフィルタを用いるものがある。しかしながら、窓関数法を用いる場合は、演算量の多い逆フーリエ変換を行っているため、フィルタ係数の算出に大きな負荷がかかっていた。特に、図9(b)に示すように、周波数解像度に合わせて利得設定を行う場合には、周波数解像度が増すことで演算量が増えてしまう。このため、リアルタイムにフィルタ係数の更新などを行うには、高速な演算処理能力を有するDSPが必要であり、コストの増大を招いていた。   As described above, some conventional filter devices use the window function method and others use a plurality of bandpass filters. However, when the window function method is used, a large load is applied to the calculation of the filter coefficient because inverse Fourier transform with a large amount of calculation is performed. In particular, as shown in FIG. 9B, when gain setting is performed in accordance with the frequency resolution, the amount of calculation increases as the frequency resolution increases. For this reason, in order to update the filter coefficient in real time, a DSP having a high-speed arithmetic processing capability is required, resulting in an increase in cost.

複数のバンドパスフィルタをDSPなど用いて実現する場合は、帯域分割処理を行う際に多くの演算が必要であり、処理能力の高いDPSを用いることによるコストの増大を招いていた。また、演算量の問題から分割できる帯域の数にも限界があるため、バンドストップフィルタのように急峻なフィルタを構成することが困難であり、良質な出力信号を得ることができなかった。   When a plurality of bandpass filters are realized using a DSP or the like, many operations are required when performing the band division process, which causes an increase in cost due to the use of a DPS having a high processing capability. Further, since the number of bands that can be divided is limited due to the problem of the amount of computation, it is difficult to form a steep filter like a band stop filter, and a high-quality output signal cannot be obtained.

本発明の課題は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであって、入力信号の周波数特性を調整する際に、低コストで良質な出力信号を得ることが可能な技術を提供することである。   An object of the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a technique capable of obtaining a high-quality output signal at low cost when adjusting the frequency characteristics of an input signal. It is.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、設定されるフィルタ係数に基づいて入力信号の周波数特性を調整して出力するフィルタ装置であって、
周波数帯域毎に利得を設定する利得設定手段と、
前記周波数帯域毎に基準となる基準波形を生成する生成手段と、
前記周波数帯域毎に、前記生成された基準波形を前記設定された利得で積算し、当該積算結果に当該周波数帯域に係るレイズドコサイン窓関数を積算してフィルタ係数を算出し、当該周波数帯域毎のフィルタ係数を合成して、前記設定すべきフィルタ係数を算出するフィルタ係数演算手段と、
を備える。
In order to solve the above problem, the invention described in claim 1 is a filter device that adjusts and outputs a frequency characteristic of an input signal based on a set filter coefficient,
Gain setting means for setting a gain for each frequency band;
Generating means for generating a reference waveform serving as a reference for each frequency band;
For each frequency band, the generated reference waveform is integrated with the set gain, a raised cosine window function related to the frequency band is integrated with the integration result, and a filter coefficient is calculated. Filter coefficient calculation means for combining the filter coefficients and calculating the filter coefficient to be set;
Is provided.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記周波数帯域毎に基準となる基準波形と当該周波数帯域に係るレイズドコサイン窓関数とを積算した演算結果を前記周波数帯域毎に記憶する記憶手段を更に備え、
前記フィルタ係数演算手段は、前記周波数帯域毎に、前記記憶手段に記憶された演算結果と前記設定された利得とを積算して、前記周波数帯域毎のフィルタ係数を算出する。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a calculation result obtained by integrating a reference waveform serving as a reference for each frequency band and a raised cosine window function related to the frequency band is calculated for each frequency band. And further comprising storage means for storing,
The filter coefficient calculation means calculates the filter coefficient for each frequency band by integrating the calculation result stored in the storage means and the set gain for each frequency band.

請求項3に記載の発明は、設定されるフィルタ係数に基づいて入力信号の周波数特性を調整して出力するフィルタ装置におけるフィルタ係数の算出方法であって、
周波数帯域毎に利得を設定し、前記周波数帯域毎に基準となる基準波形を生成し、前記周波数帯域毎に、前記生成された基準波形を前記設定された利得で積算し、当該積算結果に当該周波数帯域に係るレイズドコサイン窓関数を積算してフィルタ係数を算出し、当該周波数帯域毎のフィルタ係数を合成して、前記設定すべきフィルタ係数を算出する。
The invention according to claim 3 is a filter coefficient calculation method in a filter device that adjusts and outputs a frequency characteristic of an input signal based on a set filter coefficient,
A gain is set for each frequency band, a reference waveform serving as a reference is generated for each frequency band, the generated reference waveform is integrated with the set gain for each frequency band, and the integration result is A filter coefficient is calculated by integrating the raised cosine window functions related to the frequency band, and the filter coefficient for each frequency band is synthesized to calculate the filter coefficient to be set.

本発明によれば、入力信号の周波数特性を調整する際において、低コストで良質な出力信号を得ることができる。   According to the present invention, when adjusting the frequency characteristics of an input signal, a high-quality output signal can be obtained at low cost.

以下、この発明の実施の形態について、図1〜図7を参照して説明するが、この発明は以下の実施の形態に限定しない。また、この発明の実施の形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、発明の用途や用語はこれに限定するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7, but the present invention is not limited to the following embodiments. The embodiments of the present invention show the most preferable modes of the invention, and the uses and terms of the invention are not limited thereto.

先ず、フィルタ装置の構成について図1を参照して説明する。図1は、フィルタ装置1の機能的構成を模式的に示している。   First, the configuration of the filter device will be described with reference to FIG. FIG. 1 schematically shows a functional configuration of the filter device 1.

図1に示すように、フィルタ装置1は、ADC10、フィルタ部20、DAC30、フィルタ係数演算部40、周波数特性入力部50を備える構成である。フィルタ装置1への入力信号は、ADC10でデジタル信号に変換されてフィルタ部20で周波数特性が調整された後、DAC30でアナログ信号に変換されて出力される。   As illustrated in FIG. 1, the filter device 1 includes an ADC 10, a filter unit 20, a DAC 30, a filter coefficient calculation unit 40, and a frequency characteristic input unit 50. The input signal to the filter device 1 is converted to a digital signal by the ADC 10 and the frequency characteristic is adjusted by the filter unit 20, and then converted to an analog signal by the DAC 30 and output.

フィルタ部20は、例えばDSPなどによるFIRフィルタであり、設定されたフィルタ係数に基づいて公知のFIRフィルタ演算を行う。フィルタ係数演算部40は、周波数帯域毎の利得の設定を受け付ける調節つまみ等である周波数特性入力部50の設定に基づいてフィルタ部20に設定すべきフィルタ係数を算出するDSPなどである。   The filter unit 20 is, for example, a FIR filter such as a DSP, and performs a known FIR filter calculation based on a set filter coefficient. The filter coefficient calculation unit 40 is a DSP or the like that calculates a filter coefficient to be set in the filter unit 20 based on the setting of the frequency characteristic input unit 50 that is an adjustment knob or the like that receives a gain setting for each frequency band.

ここで、フィルタ部20に設定すべきフィルタ係数の演算について図2〜図6を参照して説明する。図2は、フィルタ装置1におけるフィルタ係数の演算に係る構成を模式的に示している。図3(a)は、レイズドコサイン窓関数による周波数帯域のフィルタ係数の算出を時間領域で例示している。図3(b)は、レイズドコサイン窓関数による周波数帯域のフィルタ係数の算出を周波数領域で例示している。図4(a)、図4(b)は、複数の周波数帯域のフィルタ係数の合成例を周波数領域で示している。図5は、周波数帯域毎に算出されたフィルタ係数の加算を時間領域で例示している。図6は、テーブル情報を用いてフィルタ係数の演算を行う構成を模式的に示している。   Here, calculation of filter coefficients to be set in the filter unit 20 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 schematically shows a configuration relating to the calculation of the filter coefficient in the filter device 1. FIG. 3A illustrates the calculation of the frequency band filter coefficient by the raised cosine window function in the time domain. FIG. 3B illustrates the calculation of the frequency band filter coefficient by the raised cosine window function in the frequency domain. FIGS. 4A and 4B show examples of synthesis of filter coefficients in a plurality of frequency bands in the frequency domain. FIG. 5 illustrates the addition of filter coefficients calculated for each frequency band in the time domain. FIG. 6 schematically shows a configuration for calculating a filter coefficient using table information.

図2に示すように、周波数特性入力部50は、周波数帯域毎に利得を設定する利得設定部50a〜50nを有する。フィルタ係数演算部40は、周波数帯域毎に、発信部41a〜41n、演算器42a〜42n、レイズドコサイン演算部43a〜43nを有し、当該周波数帯域毎に算出された演算結果を加算する加算器44を備える。   As illustrated in FIG. 2, the frequency characteristic input unit 50 includes gain setting units 50 a to 50 n that set a gain for each frequency band. The filter coefficient calculation unit 40 includes transmission units 41a to 41n, calculation units 42a to 42n, and raised cosine calculation units 43a to 43n for each frequency band, and adds an operation result calculated for each frequency band. 44.

発信部41a〜41nは、周波数帯域毎に基準となる波形、例えば、周波数帯域の中心周波数と同じ周波数の正弦波形を生成する。演算器42a〜42nは、発信部41a〜41nで周波数帯域毎に生成される基準波形に周波数特性入力部50で設定される当該周波数帯域の利得を積算する。   The transmitters 41a to 41n generate a reference waveform for each frequency band, for example, a sine waveform having the same frequency as the center frequency of the frequency band. The computing units 42a to 42n integrate the gain of the frequency band set by the frequency characteristic input unit 50 to the reference waveform generated for each frequency band by the transmission units 41a to 41n.

レイズドコサイン演算部43a〜43nは、演算器42a〜42nでの周波数帯域毎の積算結果に当該周波数帯域に係るレイズドコサイン窓関数を積算する。この周波数帯域に係るレイズドコサイン窓関数を時間領域で展開したものは、次式に示すとおりである。但し、αはロールオフ率、Nは窓関数長である。   Raised cosine computing units 43a to 43n integrate the raised cosine window function related to the frequency band to the integration results for each frequency band in computing units 42a to 42n. An expanded version of the raised cosine window function for this frequency band in the time domain is as shown in the following equation. Where α is the roll-off rate and N is the window function length.

Figure 2008245069
Figure 2008245069

図3(a)に示すとおり、レイズドコサイン演算部43a〜43nでは、各周波数帯域において利得調整後の正弦波に上述したレイズドコサイン窓関数を乗算することで、当該各周波数帯域におけるフィルタ係数が算出される。また、時間領域において周波数帯域の中心周波数の正弦波とレイズドコサイン窓関数を乗算することは、図3(b)に示すとおり、周波数領域ではこれらの畳み込みに相当し、周波数帯域の中心周波数とするレイズドコサイン特性を持ったフィルタ係数を生成することである。   As shown in FIG. 3A, the raised cosine computing units 43a to 43n calculate the filter coefficient in each frequency band by multiplying the sine wave after gain adjustment in each frequency band by the raised cosine window function described above. Is done. In addition, multiplication of the sine wave of the center frequency of the frequency band and the raised cosine window function in the time domain corresponds to these convolutions in the frequency domain, as shown in FIG. It is to generate a filter coefficient having a raised cosine characteristic.

また、周波数帯域の中心周波数とするレイズドコサイン特性を持ったフィルタ係数は、上記式におけるレイズドコサイン窓関数の性質として、各周波数帯域の中心周波数間の1/2の周波数で50%の減衰量を有する。即ち、隣り合う周波数帯域のフィルタ係数は、その中間周波数で互いの影響量が等値となる。   In addition, the filter coefficient having the raised cosine characteristic as the center frequency of the frequency band has an attenuation of 50% at the half frequency between the center frequencies of each frequency band as the property of the raised cosine window function in the above formula. Have. In other words, the influence coefficients of the filter coefficients of adjacent frequency bands are equal at the intermediate frequency.

このため、加算器44で周波数帯域毎のフィルタ係数を加算してフィルタ装置1におけるフィルタ係数を算出した場合、その周波数特性は滑らかなものとなる。具体的には、図4(a)に示すように、中心周波数がf1、f2、f3の周波数帯域の利得を等しく設定した場合、加算器44で加算して合成されるフィルタ装置1のフィルタ特性は、f1〜f3の間でフラットなものとなる。   For this reason, when the filter coefficient in the filter apparatus 1 is calculated by adding the filter coefficient for each frequency band by the adder 44, the frequency characteristic becomes smooth. Specifically, as shown in FIG. 4A, when the gains of the frequency bands having the center frequencies f1, f2, and f3 are set equal, the filter characteristics of the filter device 1 that is added and synthesized by the adder 44 Is flat between f1 and f3.

また、図4(b)に示すように、中間周波数が周波数b1の利得を利得G1、周波数b2の利得を利得G2と設定した場合であっても、加算器44で加算して合成されるフィルタ装置1のフィルタ特性は、周波数b1、b2の間で滑らかに接続される。   Further, as shown in FIG. 4B, even when the gain of the intermediate frequency is set to the gain G1 and the gain of the frequency b2 is set to the gain G2, the filter added and synthesized by the adder 44. The filter characteristics of the device 1 are smoothly connected between the frequencies b1 and b2.

なお、加算器44における周波数帯域毎のフィルタ係数の加算は、時間領域については図5に示すとおりであり、各周波数帯域のフィルタ係数(k1…kn)を加算することでフィルタ装置1に設定すべきフィルタ係数kを算出している。   The addition of the filter coefficients for each frequency band in the adder 44 is as shown in FIG. 5 in the time domain, and is set in the filter device 1 by adding the filter coefficients (k1... Kn) of each frequency band. The power filter coefficient k is calculated.

図6に示すように、フィルタ係数演算部40における各周波数帯域のフィルタ係数の算出は、例えばnの周波数帯域において、不揮発性メモリである記憶部45nに格納されたテーブル情報と周波数特性入力部50で設定される当該周波数帯域の利得とを積算してもよい。   As shown in FIG. 6, the filter coefficient calculation unit 40 calculates the filter coefficient of each frequency band, for example, in the frequency band of n, the table information stored in the storage unit 45n, which is a nonvolatile memory, and the frequency characteristic input unit 50 The gain of the frequency band set in step 1 may be integrated.

この記憶部45nに記録されるテーブル情報は、上述した周波数帯域の基準波形である正弦波形と当該周波数帯域のレイズドコサイン窓関数とを積算した結果の波形情報であり、フィルタ装置1におけるフィルタのタップ数以上の時間長分が記録されたものである。このテーブル情報は、周波数特性入力部50で利得を設定する周波数帯域が定まる、つまり、フィルタ装置1の設計段階で予め演算しておくことができる値である。   The table information recorded in the storage unit 45n is waveform information obtained as a result of integrating the sine waveform that is the reference waveform of the frequency band described above and the raised cosine window function of the frequency band. More than a few hours are recorded. This table information is a value that can be calculated in advance at the design stage of the filter device 1, in which the frequency band for setting the gain is determined by the frequency characteristic input unit 50.

よって、周波数帯域毎に記憶部に格納されたテーブル情報を用いて各周波数帯域のフィルタ係数を演算することで、演算量を減らすことができ、より高速にフィルタ係数の算出を行うことができる。   Therefore, by calculating the filter coefficient of each frequency band using the table information stored in the storage unit for each frequency band, the amount of calculation can be reduced, and the filter coefficient can be calculated at a higher speed.

以上のように、フィルタ装置1は、入力信号の周波数特性を調整するためのフィルタ係数を算出する構成として、周波数帯域毎に利得を設定する利得設定部50a〜50nと、その周波数帯域毎に基準となる基準波形を生成する発信部41a〜41nと、その周波数帯域毎に、演算器42a〜42nで生成された基準波形を設定された利得で積算し、レイズドコサイン演算部43a〜43nで当該積算結果にレイズドコサイン窓関数を積算してフィルタ係数を算出して加算器44でその周波数帯域毎のフィルタ係数を加算するフィルタ係数演算部40とを有する。   As described above, the filter device 1 is configured to calculate the filter coefficient for adjusting the frequency characteristics of the input signal, and the gain setting units 50a to 50n for setting the gain for each frequency band and the reference for each frequency band. The reference waveforms generated by the calculators 42a to 42n are integrated with a set gain for each of the frequency bands and the transmitters 41a to 41n that generate the reference waveform to be obtained, and the raised cosine calculators 43a to 43n perform the integration. A filter coefficient calculation unit 40 that adds a raised cosine window function to the result to calculate a filter coefficient and adds a filter coefficient for each frequency band by an adder 44 is provided.

このため、フィルタ装置1は、周波数帯域毎の利得及び窓関数の積算と、その周波数帯域毎の積算結果の加算と、を行うだけで設定すべきフィルタ係数を算出することができ、FFT等の負荷の高い演算処理を行う必要がない。よって、処理能力の低いDSPを用いる低コストな構成であっても実施することができる。   For this reason, the filter device 1 can calculate the filter coefficient to be set only by performing the integration of the gain and the window function for each frequency band and the addition of the integration result for each frequency band. There is no need to perform high-load operation processing. Therefore, even a low-cost configuration using a DSP with low processing capability can be implemented.

また、フィルタ装置1は、演算負荷の低減により、分割する周波数帯域の数を増やすことができるため、バンドストップフィルタのような急峻なフィルタを構成することができ、ユーザの要望に応じたより良質な出力信号を取得することができる。   Further, since the filter device 1 can increase the number of frequency bands to be divided by reducing the calculation load, it is possible to configure a steep filter such as a band stop filter, and to improve the quality according to the user's request. An output signal can be acquired.

更に、フィルタ装置1は、周波数帯域毎に、基準となる基準波形と当該周波数帯域に係るレイズドコサイン窓関数とを積算した積算結果である波形情報を、フィルタのタップ数以上の時間長分記録したテーブル情報として予め記憶部に格納し、フィルタ係数演算部40は、そのテーブル情報と設定された利得とを積算して周波数帯域毎のフィルタ係数を算出する構成である。   Further, the filter device 1 records, for each frequency band, waveform information, which is an integration result obtained by integrating the reference waveform as a reference and the raised cosine window function related to the frequency band, for a time length equal to or greater than the number of taps of the filter. Table information is stored in advance in the storage unit, and the filter coefficient calculation unit 40 is configured to calculate the filter coefficient for each frequency band by integrating the table information and the set gain.

このため、フィルタ装置1は、基準となる基準波形と周波数帯域に係るレイズドコサイン窓関数とを積算する分の演算を省くことができ、より高速にフィルタ係数の算出を行うことができる。   For this reason, the filter device 1 can omit the calculation for integrating the reference waveform as a reference and the raised cosine window function related to the frequency band, and can calculate the filter coefficient at a higher speed.

なお、上述したフィルタ装置1は、無線装置の受信部におけるIFフィルタや音声信号の周波数特性を調整する音声信号処理装置であるイコライザなどに利用することができる。ここで、フィルタ装置1をIFフィルタやイコライザとして利用する形態について図7を参照して説明する。   Note that the filter device 1 described above can be used for an IF filter in the receiving unit of the wireless device, an equalizer that is a sound signal processing device that adjusts the frequency characteristics of the sound signal, and the like. Here, a form in which the filter device 1 is used as an IF filter or an equalizer will be described with reference to FIG.

図7(a)は、無線装置100の機能的構成を模式的に示している。図7(b)は、音声処理部174の機能的構成を模式的に示している。   FIG. 7A schematically illustrates a functional configuration of the wireless device 100. FIG. 7B schematically shows a functional configuration of the audio processing unit 174.

図7(a)に示すように、無線装置100は、アンテナ110、増幅器120、RFフィルタ130(Radio Frequency)、発振器140、混合器150、ADC160、DSP170、DAC180、スピーカ190を備える構成である。   As shown in FIG. 7A, the radio apparatus 100 includes an antenna 110, an amplifier 120, an RF filter 130 (Radio Frequency), an oscillator 140, a mixer 150, an ADC 160, a DSP 170, a DAC 180, and a speaker 190.

無線装置100において、アンテナ110を介して取得した電気信号は、増幅器120、RFフィルタ130で所望の周波数帯域が高周波増幅され、発振器140と混合器150で周波数変換が行われた後、ADC160でデジタル信号に変換されて、DSP170に入力される。DSP170でデジタル処理が施された信号は、DAC180でアナログ信号に変換された後、スピーカ190で音声再生される。   In the wireless device 100, an electrical signal acquired via the antenna 110 is amplified in a desired frequency band by an amplifier 120 and an RF filter 130, frequency-converted by an oscillator 140 and a mixer 150, and then digitally converted by an ADC 160. It is converted into a signal and input to the DSP 170. The signal digitally processed by the DSP 170 is converted into an analog signal by the DAC 180 and then played back by the speaker 190.

DSP170は、フィルタ係数によるFIR演算処理を行うことでADC160から入力される信号の不要な周波数帯域成分を除去するIFフィルタ171、周波数変換して音声信号へ変換する発振器172と演算器173、その変換後の音声信号に対して周波数特性の調整などを行う音声処理部174を有する構成である。   The DSP 170 performs an FIR calculation process using a filter coefficient to remove an unnecessary frequency band component of a signal input from the ADC 160, an oscillator 172 that converts the frequency into an audio signal, an arithmetic unit 173, and the conversion This is a configuration having an audio processing unit 174 that adjusts the frequency characteristics of a later audio signal.

音声処理部174は、図7(b)に示すように、音声入力信号に対して、フィルタ係数によるFIR演算処理を行うことで周波数特性の調整を行うオーディオイコライザ174a、調整後の信号を増幅する増幅器174bを有する。   As shown in FIG. 7B, the audio processing unit 174 amplifies the adjusted signal by an audio equalizer 174a that adjusts frequency characteristics by performing FIR calculation processing using filter coefficients on the audio input signal. An amplifier 174b is included.

DSP170は、IFフィルタ171や音声処理部174のフィルタ係数演算を前述したフィルタ装置1と同様に行うことで、FFT等の負荷の高い演算処理を行う必要がなく、処理能力の低いDSPを用いる低コストな構成であっても実施することができる。また、演算負荷の低減により、フィルタ係数の算出時間を短縮することができるため、IFフィルタ171で同調する周波数帯域を変更する場合や音声処理部174で会話再生用の設定から音楽再生用の設定へ切り替える場合に発生するタイムラグを少なくし、より良好な音声再生を実現できる。   The DSP 170 performs the filter coefficient calculation of the IF filter 171 and the audio processing unit 174 in the same manner as the filter device 1 described above, so that it is not necessary to perform high-load calculation processing such as FFT, and a low-performance DSP using a low processing capability is used. Even a costly configuration can be implemented. In addition, since the calculation time of the filter coefficient can be shortened by reducing the calculation load, when changing the frequency band to be tuned by the IF filter 171 or when the audio processing unit 174 is changed from the setting for conversation playback to the setting for music playback. It is possible to reduce the time lag that occurs when switching to and to achieve better audio reproduction.

なお、上述した実施の形態における記述は、一例を示すものであり、これに限定するものではない。上述した実施の形態における構成及び動作に関しては、適宜変更が可能である。   Note that the description in the above-described embodiment shows an example, and the present invention is not limited to this. The configuration and operation in the embodiment described above can be changed as appropriate.

フィルタ装置の機能的構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the functional structure of a filter apparatus. フィルタ装置におけるフィルタ係数の演算に係る構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure which concerns on the calculation of the filter coefficient in a filter apparatus. (a)は、レイズドコサイン窓関数による周波数帯域のフィルタ係数の算出を時間領域で例示する概念図であり、(b)は、レイズドコサイン窓関数による周波数帯域のフィルタ係数の算出を周波数領域で例示する概念図である。(A) is a conceptual diagram illustrating the calculation of frequency band filter coefficients by a raised cosine window function in the time domain, and (b) illustrates the calculation of frequency band filter coefficients by a raised cosine window function in the frequency domain. FIG. (a)は、複数の周波数帯域のフィルタ係数の合成例を周波数領域で示すグラフであり、(b)は、複数の周波数帯域のフィルタ係数の合成例を周波数領域で示すグラフである。(A) is a graph which shows the synthesis example of the filter coefficient of a some frequency band in a frequency domain, (b) is a graph which shows the synthesis example of the filter coefficient of a some frequency band in a frequency domain. 周波数帯域毎に算出されたフィルタ係数の加算を時間領域で例示する概念図である。It is a conceptual diagram which illustrates addition of the filter coefficient calculated for every frequency band in a time domain. テーブル情報を用いてフィルタ係数の演算を行う構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure which calculates a filter coefficient using table information. (a)は、無線装置の機能的構成を模式的に示すブロック図であり、(b)は、音声処理部の機能的構成を模式的に示すブロック図である。(A) is a block diagram schematically showing a functional configuration of a wireless device, and (b) is a block diagram schematically showing a functional configuration of an audio processing unit. (a)は、無線装置の構成を模式的に示す概念図であり、(b)は、従来のフィルタ装置の構成を模式的に示す概念図である。(A) is a conceptual diagram which shows typically the structure of a radio | wireless apparatus, (b) is a conceptual diagram which shows typically the structure of the conventional filter apparatus. (a)は、従来の窓関数法によるフィルタ係数算出を例示する概念図であり、(b)は、窓関数法による周波数特性の調整を例示するグラフである。(A) is a conceptual diagram which illustrates the filter coefficient calculation by the conventional window function method, (b) is a graph which illustrates adjustment of the frequency characteristic by a window function method. (a)は、無線装置の構成を模式的に示す概念図であり、(b)は、従来のフィルタ装置の構成を模式的に示す概念図である。(A) is a conceptual diagram which shows typically the structure of a radio | wireless apparatus, (b) is a conceptual diagram which shows typically the structure of the conventional filter apparatus. 複数のバンドパスフィルタによる周波数特性の調整を例示する概念図である。It is a conceptual diagram which illustrates adjustment of the frequency characteristic by a some band pass filter.

符号の説明Explanation of symbols

1 フィルタ装置
10 ADC
20 フィルタ部
30 DAC
40 フィルタ係数演算部
41a〜41n 発信部
42a〜42n 演算器
43a〜43n レイズドコサイン演算部
44 加算器
45n 記憶部
50 周波数特性入力部
50a〜50n 利得設定部
1 Filter device 10 ADC
20 Filter unit 30 DAC
40 Filter coefficient computing units 41a to 41n Transmitting units 42a to 42n Computing units 43a to 43n Raised cosine computing unit 44 Adder 45n Storage unit 50 Frequency characteristic input units 50a to 50n Gain setting unit

Claims (3)

設定されるフィルタ係数に基づいて入力信号の周波数特性を調整して出力するフィルタ装置であって、
周波数帯域毎に利得を設定する利得設定手段と、
前記周波数帯域毎に基準となる基準波形を生成する生成手段と、
前記周波数帯域毎に、前記生成された基準波形を前記設定された利得で積算し、当該積算結果に当該周波数帯域に係るレイズドコサイン窓関数を積算してフィルタ係数を算出し、当該周波数帯域毎のフィルタ係数を合成して、前記設定すべきフィルタ係数を算出するフィルタ係数演算手段と、
を備えるフィルタ装置。
A filter device that adjusts and outputs a frequency characteristic of an input signal based on a set filter coefficient,
Gain setting means for setting a gain for each frequency band;
Generating means for generating a reference waveform serving as a reference for each frequency band;
For each frequency band, the generated reference waveform is integrated with the set gain, a raised cosine window function related to the frequency band is integrated with the integration result, and a filter coefficient is calculated. Filter coefficient calculation means for combining the filter coefficients and calculating the filter coefficient to be set;
A filter device comprising:
前記周波数帯域毎に基準となる基準波形と当該周波数帯域に係るレイズドコサイン窓関数とを積算した演算結果を前記周波数帯域毎に記憶する記憶手段を更に備え、
前記フィルタ係数演算手段は、前記周波数帯域毎に、前記記憶手段に記憶された演算結果と前記設定された利得とを積算して、前記周波数帯域毎のフィルタ係数を算出する請求項1に記載のフィルタ装置。
A storage means for storing, for each frequency band, a calculation result obtained by integrating a reference waveform serving as a reference for each frequency band and a raised cosine window function related to the frequency band;
2. The filter coefficient calculation unit according to claim 1, wherein the filter coefficient calculation unit calculates a filter coefficient for each frequency band by integrating the calculation result stored in the storage unit and the set gain for each frequency band. Filter device.
設定されるフィルタ係数に基づいて入力信号の周波数特性を調整して出力するフィルタ装置におけるフィルタ係数の算出方法であって、
周波数帯域毎に利得を設定し、前記周波数帯域毎に基準となる基準波形を生成し、前記周波数帯域毎に、前記生成された基準波形を前記設定された利得で積算し、当該積算結果に当該周波数帯域に係るレイズドコサイン窓関数を積算してフィルタ係数を算出し、当該周波数帯域毎のフィルタ係数を合成して、前記設定すべきフィルタ係数を算出するフィルタ係数の算出方法。
A method for calculating a filter coefficient in a filter device that adjusts and outputs a frequency characteristic of an input signal based on a set filter coefficient,
A gain is set for each frequency band, a reference waveform serving as a reference is generated for each frequency band, the generated reference waveform is integrated with the set gain for each frequency band, and the integration result is A filter coefficient calculation method for calculating a filter coefficient by integrating a raised cosine window function related to a frequency band, calculating a filter coefficient for each frequency band, and calculating the filter coefficient to be set.
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