JP2010512067A - デジタル信号処理のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
最初に、線形の時間的に不変のシステムについての幾つかのバックグラウンドが理解に有用である。入力x[k]と出力y[k]を有する次数Nの線形の時間的に不変の(LTI)ディスクリート時間フィルタは以下の差分方程式により記述される。
図1は本発明の1実施形態による方法100の1例のデジタル信号プロセスの流れを示している。図1を参照すると、方法100は次のステップ、即ち入力利得調節装置101、第1の低シェルフフィルタ102、第1の高シェルフフィルタ103、第1のコンプレッサ104、第2の低シェルフフィルタ105、第2の高シェルフフィルタ106、グラフィック等化装置107、第2のコンプレッサ108、出力利得調節装置109を含んでいる。
1/2(1+G) および
1/2(1−G)
これらは非常に簡単な計算であり、幾つかのCPUサイクルだけを必要とする。これは全通過伝達関数A(z)を実行する方法の問題のみを残し、これはやや些細な動作である。グラフィック等化装置バンク全体はしたがって11の縦続接続されたベルフィルタからなり、それぞれその固有のミトラ−レガリア実現を介して実行されることができる。
interp=Gexcess−[(Gexcess)]
およびGR,0とGR,1が予め計算された値を指すようにすると、
最初に、あらゆる状態変数はゼロに設定される。換言すると、
Void low_shelf (float*xv, float*yv, float*wpt, float*input, float*output)
「low_shelf」関数は5つの異なる浮動小数点アレイに対するパラメータポインタとして考えられる。アレイxvとyvはフィルタの“x”と“y”状態変数を含んでいる。シェルフフィルタは全て一次フィルタであるので、状態変数アレイは長さ1のみである。デジタル信号処理方法100で使用される各シェルフフィルタには異なる“x”と“y”状態変数が存在する。使用される次のアレイは特定のシェルフフィルタに関するフィルタ係数“wpt”のアレイであり、wptは長さ3であり、この場合エレメントwpt[0]、wpt[1]、wpt[2]は以下のものを記述する。
wpt[0]=G
wpt[1]=2[(1+G)]+α(1−G)]−1
wpt[2]=カットのときは−1、ブーストのときは1
αは全通過係数であり、Gはシェルフフィルタ利得である。αの値はコーナー周波数によってのみ決定されるので、全てのシェルフフィルタに対して同じである(デジタル信号処理方法100の4つの全てのシェルフフィルタは1kHzのコーナー周波数を有することに注意すべきである)。Gの値は各4つのシェルフフィルタで異なっている。
Float 1;
int i;
はループカウンタ変数と補助量1のスペースを割当て、これは図9からの量10[k]である。
コードの次のライン、即ち、
for (i=0; i<NSAMPLES; i++)
は全部でNSAMPLE回数後続するコードを実行し、NSAMPLEはデジタル信号処理方法100で使用されるデータのブロックの長さである。これに続いて以下の条件付テストが行われ、
if (wpt [2] < 0.0)
前述の式を再現すると、wpt[2]<0は「カット」モードであるシェルフフィルタに対応し、wpt[2]>=0は「ブースト」モードであるシェルフフィルタに対応する。シェルフフィルタがカットモードにあるならば以下のコードが行われる。
ap_output = geq_b0 * (*input-yv[0])
+geq_b1 * (xv[1] - yv[1]) + xv[0]
上記ステートメントは前述したように全通過フィルタの出力を計算する。次の4つのステートメントは以下を行う。
xv[0] = xv[1] ;
これはx[k−1]に記憶されている値をx[k−2]にシフトする。
xv[1] = *input ;
これはinput[k]の値をx[k−1]にシフトする。
yv[0] = yv[1] ;
これはy[k−1]に記憶されている値をy[k−2]にシフトする。
yv[1] = *output ;
これはoutput[k]の値、全通過フィルタの出力をy[k−1]にシフトする。
最後に、ベルフィルタの出力は次式のように計算される。
*output++ = 0.5 * (1.0-gain) * ap_output + 0.5 * (1.0+gain) * (*input++) ;
前述の第1のコンプレッサ104と第2のコンプレッサ108は以下のように実行される「コンプレッサ」関数を使用して実行されることができる。
static float level ;
は関数に対する呼間の計算された信号レベルを維持する“level”と呼ばれる値の静的記憶を割当てる。これはレベルがデータの単一のブロックの単なる実行期間ではなく、プログラムの全体の期間において連続的に追跡される必要のあるものであるためである。
float interp, GR, excessGain, L, invT, ftempabs ;
はコンプレッサアルゴリズムの計算期間中に使用される幾つかの量の一時的な記憶を割当て、これらの量はブロック毎のベースで必要とされるだけであり、それぞれ関数を通過した後に破棄されることができる。
invT = wpt[2];
はwpt[2]に記憶され、wptアレイの第3のエレメントであるコンプレッサのしきい値の逆を抽出する。wptアレイの他のエレメントはアタック時間、解除時間、コンプレッサ比を含んでいる。
level = (ftempabs >= level)? wpt[0] * (level - ftempabs) +
ftempabs : wpt[1] * (level - ftempabs) + ftempabs ;
これは以下の展開されたステートメントに等しい。
if (level * invT >1.0)
これはif level>T、即ち信号レベルはしきい値を超えているかを求めるのと同じことである。信号レベルがしきい値を超えていないならば、何も行われない。しきい値を超えているならば、利得低減が計算される。最初に、過剰利得が前述の式を使用して計算したように次式として計算される。
excessGain = level *invT ;
次の2つのステートメント、即ち、
Interp = excessGain - trunc(excessGain);
j=(int) trunc(excessGain)-1;
は先の式に関して、インデックス値を累乗された値の表に計算する。次のライン、即ち、
*output++ = *input++ * GR;
その値は出力アレイの次の位置に書込まれ、プロセスは入力ブロック中の全てのNSAMPLEがなくなるまで入力アレイの次の値で継続する。
実際に、前述の各関数は一時の単一のサンプルではなく入力と出力データのアレイを処理することに注意すべきである。これは前述のルーチンが基準によってそれらの入力及び出力を通過されたことにより暗示されているように、あまり大きくプログラムを変更しない。アルゴリズムが長さにおいてNSAMPLESのブロックを引き渡されると仮定すると、データのアレイをベルフィルタ関数に組み込むのに必要な唯一の変形は以下のようにルーピングをコードに組み込むことである。
Claims (25)
- 第1の時間に信号の利得を調節し、
調節された信号を第1の低シェルフフィルタにより濾波し、
濾波された信号を第1のコンプレッサにより圧縮し、
グラフィック等化装置により信号を処理し、
処理された信号を第2のコンプレッサにより圧縮し、
圧縮された信号の利得を第2の時間に調節し、
信号を出力するステップを含んでいる信号の処理方法。 - 濾波された信号を第1のコンプレッサによって圧縮する前に、第1の低シェルフフィルタから受信された信号を第1の高シェルフフィルタで濾波し、
その信号をグラフィック等化装置で処理する前に、信号を第2の低シェルフフィルタで濾波し、
信号が第2の低シェルフフィルタによって濾波された後に、信号を第2の高シェルフフィルタで濾波するステップをさらに含んでいる請求項1記載の方法。 - 信号は可聴信号である請求項1記載の方法。
- 第1の時間における受信された信号の利得の調節は第1の利得増幅器で行われ、第2の時間における信号の利得の調節は第2の利得増幅器で行われる請求項1記載の方法。
- 第1の低シェルフフィルタは1000Hzにおけるカットオフ周波数を有する請求項1記載の方法。
- 第1の高シェルフフィルタは1000Hzにおけるカットオフ周波数を有する請求項2記載の方法。
- グラフィック等化装置は11個の縦続接続された二次フィルタを具備している請求項1記載の方法。
- 各二次フィルタはベルフィルタである請求項7記載の方法。
- 11個のフィルタの第1のフィルタは30Hzの中心周波数を有し、11個のフィルタの第11のフィルタは16000Hzの中心周波数を有している請求項8記載の方法。
- 第2乃至第10のフィルタは相互から約1オクターブの間隔で中心周波数を設定されている請求項9記載の方法。
- 第2の低シェルフフィルタは大きさ相補型の低シェルフフィルタである請求項2記載の可聴システム。
- 信号を増幅するように構成された第1の利得増幅器と、
増幅された信号を濾波するように構成された第1の低シェルフフィルタと、
濾波された信号を圧縮するように構成された第1のコンプレッサと、
濾波された信号を処理するように構成されたグラフィック等化装置と、
処理された信号を第2のコンプレッサで圧縮するように構成されている第2のコンプレッサと、
圧縮された信号の利得を増幅し、出力信号を出力するように構成されている第2の利得増幅器とを具備しているスピーカシステム。 - 濾波された信号を第1のコンプレッサで圧縮する前に、第1の低シェルフフィルタから受信された信号を濾波するように構成された第1の高シェルフフィルタと、
受信された信号をグラフィック等化装置で処理する前に、受信された信号を濾波するように構成された第2の低シェルフフィルタと、
受信された信号が第2の低シェルフフィルタで濾波された後に、受信された信号を濾波するように構成された第2の高シェルフフィルタをさらに具備している請求項12記載のスピーカシステム。 - 信号は可聴信号である請求項12記載のスピーカシステム。
- 第1の低シェルフフィルタは1000Hzにおけるカットオフ周波数を有する請求項12記載のスピーカシステム。
- 第1の高シェルフフィルタは1000Hzにおけるカットオフ周波数を有する請求項12記載のスピーカシステム。
- グラフィック等化装置は11個の縦続接続された二次フィルタを具備している請求項12記載のスピーカシステム。
- 各二次フィルタはベルフィルタである請求項17記載のビークルスピーカシステム。
- 11個のフィルタの第1のフィルタは30Hzの中心周波数を有し、11個のフィルタの第11番目のフィルタは16000Hzの中心周波数を有している請求項17記載のスピーカシステム。
- 第2乃至第10のフィルタは相互から約1オクターブの間隔で中心周波数を設定されている請求項19記載のスピーカシステム。
- 第2の低シェルフフィルタは大きさ相補型の低シェルフフィルタである請求項13記載のスピーカシステム。
- 第1の時間に可聴信号の利得を調節し、
可聴信号を第1の低シェルフフィルタで処理し、
可聴信号を第1の高シェルフフィルタで処理し、
可聴信号を第1のコンプレッサで処理し、
可聴信号を第2の低シェルフフィルタで処理し、
可聴信号を第2の高シェルフフィルタで処理し、
可聴信号をグラフィック等化装置で処理し、
可聴信号を第2のコンプレッサで処理し、
可聴信号の利得を第2の時間に調節し、
可聴信号を出力するステップを含んでいる可聴信号の処理方法。 - 第1の低シェルフフィルタは1000Hzにおいてカットオフ周波数を有する請求項22記載の方法。
- 第1の高シェルフフィルタは1000Hzにおいてカットオフ周波数を有する請求項22記載の方法。
- グラフィック等化装置は11個の縦続接続された二次ベルフィルタを具備している請求項22記載の方法。
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