JP5036677B2 - Variable characteristic type signal conversion apparatus and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable characteristic signal conversion apparatus and signal conversion method capable of playing back signals with sound quality and image quality according to user preferences for discrete data. <P>SOLUTION: In a signal conversion processing part 2, by calculating an interpolation value reflecting the value of a variable parameter &alpha; to be multiplied by the value of a control sampling function c<SB>0</SB>(t), the characteristics of analog signals obtained by interpolation processing via a sampling function s<SB>N</SB>(t) are adjusted corresponding to the variable parameter &alpha; by changing the value of the variable parameter &alpha;. Thus, the user can properly change the variable parameter &alpha; in response to various conditions such as a music playback environment, a sound source and a music tone to reproduce high-quality music with the sound quality desired by the user in which the frequency characteristics of the analog signals are changed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、離散信号を連続信号に変換する変換装置および方法に関し、例えば所定のサンプリング周波数でサンプリングされた時間方向に並ぶ離散データ間を補間して、入力時のサンプリング周波数よりも高周波で離散データあるいはアナログ信号を生成する際に適用することができ、かつ、入力された信号の周波数特性を変化させた出力信号の周波数特性を得るのに好適な可変特性信号変換装置および方法に関する。   The present invention relates to a conversion apparatus and method for converting a discrete signal into a continuous signal, for example, by interpolating between discrete data arranged in a time direction sampled at a predetermined sampling frequency, and discrete data at a frequency higher than the sampling frequency at the time of input. Alternatively, the present invention relates to a variable characteristic signal conversion apparatus and method that can be applied when generating an analog signal and that is suitable for obtaining the frequency characteristic of an output signal obtained by changing the frequency characteristic of an input signal.

特に、本発明は、音響信号においては、音楽のジャンルや、リスナーの好みに応じて音質を変化させることに好適であり、写真や映像においては、画質調整に好適な技術である。   In particular, the present invention is suitable for changing the sound quality according to the genre of music and the listener's preference for acoustic signals, and is a technique suitable for image quality adjustment for photographs and videos.

なお、本明細書においては、高周波の離散間隔で離散データを生成することとアナログ信号を生成することを同一の処理として「アナログ信号の生成」と称して説明を行うものとする。また、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。   In this specification, the generation of discrete data at high frequency discrete intervals and the generation of analog signals are referred to as “analog signal generation” as the same processing. Further, the case where the value of the function has a finite value other than 0 in the local region and becomes 0 in the other region will be referred to as a “finite platform”.

従来、デジタルデータのような離散データからアナログ信号を生成する際には、シャノンの標本化定理に代表される標本化関数が広く用いられてきた。ここで、シャノンの標本化関数は、図14に示すように、t=0の標本位置のみで1になるとともに、他の全ての標本位置で0となり、理論的に−∞から+∞までその振動が無限に続く波形を示す。このため、実際に各種のプロセッサ等によって、シャノンの標本化関数を用いて離散データ間の補間処理を実行する際には、強制的に有限区間で処理が打ち切られている。その結果、打ち切りによる誤差が発生するという問題があった。このような問題を解決するために、打ち切り誤差がなく、さらに高次の帯域成分までも再生可能な、有限の範囲で収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。)。この標本化関数では、原点から前後2個先の標本位置で0に収束するため、少ない計算量で信号再生を行うことができ、さらに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
Conventionally, when generating an analog signal from discrete data such as digital data, a sampling function represented by Shannon's sampling theorem has been widely used. Here, as shown in FIG. 14, Shannon's sampling function becomes 1 only at the sample position of t = 0, and becomes 0 at all other sample positions, and theoretically from −∞ to + ∞. A waveform in which vibration continues indefinitely. For this reason, when an interpolation process between discrete data is actually executed by various processors using a Shannon sampling function, the process is forcibly terminated in a finite interval. As a result, there is a problem that an error due to truncation occurs. In order to solve such a problem, a sampling function that has no censoring error and can reproduce even higher-order band components and converges in a finite range has been devised (see, for example, Patent Document 1). ). In this sampling function, since it converges to 0 at two sample positions before and after the origin, it is confirmed that signal reproduction can be performed with a small amount of calculation and that there is a band up to a high frequency.
International Publication No. 99/38090 Pamphlet

ところで、特許文献1の従来技術で用いられている標本化関数は、波形の形状が固定化されており、音質や画質の特性を変化させることができないという問題があった。難聴者や高齢者等の各種ユーザ等に対して、音楽再生環境、音源、曲調等の各種条件に応じて音質等を自由に調整し得るテーラーメイドの手法が望まれている。しかし、従来はこのような要請に対応できず、入力信号を周波数分析して、周波数帯域毎に音圧を調整するイコライザーが用いられている。この場合には、周波数帯域分離が必要となり、さらに周波数帯域毎の音圧調整のため、周波数が変化したときに連続的な調整をすることができず、滑らかさのない音質となる。また、映像や写真などの画像においては、人の視覚特性に応じた画質調整が必要であるが、専門家により色調整が行われている現状では、このような画質調整は困難である。   Incidentally, the sampling function used in the prior art of Patent Document 1 has a problem that the waveform shape is fixed, and the characteristics of sound quality and image quality cannot be changed. There is a demand for a tailor-made method that can freely adjust the sound quality and the like according to various conditions such as a music reproduction environment, a sound source, and a tune for various users such as a hearing impaired person and an elderly person. However, in the past, such a request could not be satisfied, and an equalizer that performs frequency analysis of an input signal and adjusts sound pressure for each frequency band is used. In this case, frequency band separation is required, and further, since sound pressure is adjusted for each frequency band, continuous adjustment cannot be performed when the frequency changes, resulting in sound quality without smoothness. In addition, in an image such as a video or a photograph, image quality adjustment according to human visual characteristics is necessary. However, in the current situation where color adjustment is performed by an expert, such image quality adjustment is difficult.

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、離散データに対してユーザの好みに応じた音質や画質で信号の再生を行うことができる可変特性型信号変換装置および信号変換方法を提供することにある。   The present invention has been created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide variable characteristic signal conversion capable of reproducing a signal with discrete sound quality and image quality according to user preferences. An apparatus and a signal conversion method are provided.

上述した課題を解決するために、本発明の可変特性型信号変換装置は、それぞれが有限台の区分的多項式で表される基本標本化関数および制御標本化関数の線形結合で構成された標本化関数を用いて複数の離散データに対する畳み込み演算を行うことにより、前記離散データ間の補間値を算出する関数処理部を備え、離散データの標本位置をtとしたとき、基本標本化関数は、tが−1から+1までが有限台の範囲であって、t=0で1になり、t=±1に向けて0に収束し、制御標本化関数は、有限台の範囲に含まれる各標本位置tで0になっている。 In order to solve the above-described problem, the variable characteristic signal conversion apparatus of the present invention is a sampling system configured by a linear combination of a basic sampling function and a control sampling function each represented by a piecewise polynomial of a finite stage. A function processing unit that calculates an interpolated value between the discrete data by performing a convolution operation on a plurality of discrete data using a function, and when the sample position of the discrete data is t, the basic sampling function is t -1 to +1 is the range of the finite stage, becomes 1 at t = 0, converges to 0 toward t = ± 1, and the control sampling function is set for each sample included in the range of the finite stage. It is 0 at position t .

また、本発明の可変特性型信号変換方法は、それぞれが有限台の区分的多項式で表される基本標本化関数および制御標本化関数の線形結合で構成された標本化関数を用いて複数の離散データに対する畳み込み演算を行うことにより、離散データ間の補間値を関数処理部によって算出する関数処理ステップを有し、離散データの標本位置をtとしたとき、基本標本化関数は、有限台の範囲において、t=0で1になり、t=±1に向けて0に収束し、制御標本化関数は、有限台の範囲に含まれる各標本位置tで0になっている。 Further, the variable characteristic signal conversion method of the present invention uses a sampling function composed of a linear combination of a basic sampling function and a control sampling function, each of which is represented by a piecewise polynomial of a finite platform. A function processing step for calculating an interpolated value between discrete data by a function processing unit by performing a convolution operation on the data, and when the sample position of the discrete data is t, the basic sampling function is in a finite range. In this case, the signal becomes 1 at t = 0, converges to 0 toward t = ± 1, and the control sampling function becomes 0 at each sample position t included in the range of the finite platform .

また、順次入力される複数の離散データの中から入力順番が連続する所定個数の離散データを抽出する離散データ抽出部をさらに備え、関数処理部は、離散データ抽出部によって抽出された所定個数の離散データを用いて補間値の算出を行うことが望ましい。あるいは、順次入力される複数の離散データの中から入力順番が連続する所定個数の離散データを離散データ抽出部によって抽出する離散データ抽出ステップをさらに有し、関数処理ステップでは、離散データ抽出ステップにおいて抽出された所定個数の離散データを用いて補間値の算出を行うことが望ましい。   Further, the data processing apparatus further includes a discrete data extraction unit that extracts a predetermined number of discrete data having a continuous input order from a plurality of discrete data that are sequentially input, and the function processing unit includes a predetermined number of discrete data extracted by the discrete data extraction unit. It is desirable to calculate an interpolation value using discrete data. Alternatively, the method further includes a discrete data extraction step by which a discrete data extraction unit extracts a predetermined number of discrete data having a continuous input order from a plurality of discrete data that are sequentially input. It is desirable to calculate an interpolation value using a predetermined number of extracted discrete data.

また、上述した基本標本化関数をf(t)、制御標本化関数をC(t)、ユーザによって任意に設定可能なパラメータをαとしたときに、関数処理部は、線形結合を、f(t)+αC(t)で演算することが望ましい。あるいは、上述した関数処理ステップでは、線形結合を、f(t)+αC(t)で演算することが望ましい。   Further, when the basic sampling function described above is f (t), the control sampling function is C (t), and a parameter that can be arbitrarily set by the user is α, the function processing unit converts the linear combination to f (t It is desirable to calculate by t) + αC (t). Alternatively, in the function processing step described above, it is desirable to calculate the linear combination by f (t) + αC (t).

また、上述した関数処理部は、基本標本化関数を用いて複数の離散データに対する畳み込み演算を行う基本項演算部と、制御標本化関数を用いて複数の離散データに対する畳み込み演算を行う制御項演算部と、制御項演算部による算出結果にパラメータを乗算する係数乗算部とを備えることが望ましい。あるいは、上述した関数処理ステップは、基本標本化関数を用いて複数の離散データに対する畳み込み演算を基本項演算部によって行う基本項演算ステップと、制御標本化関数を用いて複数の離散データに対する畳み込み演算を制御項演算部によって行う制御項演算ステップと、制御項演算ステップにおける算出結果にパラメータを乗算する演算を係数乗算部によって行う係数乗算ステップとを備えることが望ましい。   The function processing unit described above includes a basic term operation unit that performs a convolution operation on a plurality of discrete data using a basic sampling function, and a control term operation that performs a convolution operation on a plurality of discrete data using a control sampling function. And a coefficient multiplication unit that multiplies the calculation result by the control term calculation unit by a parameter. Alternatively, the function processing step described above includes a basic term calculation step in which a basic term calculation unit performs a convolution operation on a plurality of discrete data using a basic sampling function, and a convolution operation on a plurality of discrete data using a control sampling function. It is desirable to include a control term calculation step performed by the control term calculation unit, and a coefficient multiplication step performed by the coefficient multiplication unit for multiplying the calculation result in the control term calculation step by the parameter.

また、上述した関数処理部は、パラメータの値が指定されたときに、基本標本化関数と制御標本化関数とを線形結合して得られる標本化関数を特定し、この標本化関数を用いて、離散データに対する畳み込み演算を行うことにより補間値を算出することが望ましい。あるいは、上述した関数処理ステップでは、パラメータの値が指定されたときに、基本標本化関数と制御標本化関数とを線形結合して得られる標本化関数を特定し、この標本化関数を用いて、離散データに対する畳み込み演算を行うことにより補間値を算出することが望ましい。   In addition, the function processing unit described above specifies a sampling function obtained by linearly combining a basic sampling function and a control sampling function when a parameter value is specified, and uses this sampling function. It is desirable to calculate the interpolation value by performing a convolution operation on the discrete data. Alternatively, in the function processing step described above, when a parameter value is specified, a sampling function obtained by linearly combining a basic sampling function and a control sampling function is specified, and this sampling function is used. It is desirable to calculate the interpolation value by performing a convolution operation on the discrete data.

また、ユーザの指示に応じてパラメータの値を任意に設定するパラメータ設定部をさらに備えることが望ましい。あるいは、ユーザの指示に応じてパラメータの値をパラメータ設定部によって任意に設定するパラメータ設定ステップをさらに有することが望ましい。   Further, it is desirable to further include a parameter setting unit that arbitrarily sets a parameter value in accordance with a user instruction. Alternatively, it is desirable to further include a parameter setting step for arbitrarily setting a parameter value by the parameter setting unit in accordance with a user instruction.

また、ユーザが操作することにより、予め設定されたパラメータの複数の値の中から一つが選択されるセレクタをさらに備えることが望ましい。あるいは、ユーザの操作指示に応じて、予め設定されたパラメータの複数の値の中から一つを選択するパラメータ選択ステップをさらに有することが望ましい。   Moreover, it is desirable to further include a selector that selects one of a plurality of preset parameter values when operated by the user. Alternatively, it is desirable to further include a parameter selection step of selecting one of a plurality of preset parameter values in accordance with a user operation instruction.

また、上述した基本標本化関数は、離散データの標本位置の区間[−1,1]において1回だけ微分可能な区分的多項式で、他の区間は恒等的に0で表される関数であり、制御標本化関数は、離散データの標本位置の区間[−2、2]において1回だけ微分可能な区分的多項式で、他の区間では恒等的に0となる関数であることが望ましい。   Further, the basic sampling function described above is a piecewise polynomial that can be differentiated only once in the interval [−1, 1] of the sample position of the discrete data, and the other intervals are functions that are represented by 0 uniformly. The control sampling function is preferably a piecewise polynomial that can be differentiated only once in the interval [−2, 2] of the sample position of the discrete data, and is a function that is uniformly 0 in the other intervals. .

また、上述した離散データの標本位置をtとしたとき、基本標本化関数f(t)は、   When the sample position of the discrete data described above is t, the basic sampling function f (t) is

Figure 0005036677
Figure 0005036677

で表され、
制御標本化関数をC0(t)=Cr(t)+Cr(−t)としたときに、Cr(t)は、
Represented by
When the control sampling function is C 0 (t) = C r (t) + C r (−t), C r (t) is

Figure 0005036677
Figure 0005036677

で表されることが望ましい。 It is desirable that

また、ユーザの指定したプログラムデータに基づいて、ユーザ所望の制御形態でなる演算構成を形成するプログラマブル信号処理プロセッサにプログラミングされることが望ましい。   Further, it is desirable to program a programmable signal processor that forms an arithmetic configuration having a user-desired control form based on program data designated by the user.

また、上述した基本標本化関数および制御標本化関数のそれぞれは、離散データ間の所定の区分数に応じて予め計算された関数値がテーブル化されてテーブル値として保持されており、このテーブル化された関数値を用いて離散データに対する畳み込み演算が行われることが望ましい。あるいは、上述した関数化処理ステップでは、このテーブル化された関数値を用いて離散データに対する畳み込み演算が行われることが望ましい。   In addition, each of the basic sampling function and the control sampling function described above tabulates function values calculated in advance according to a predetermined number of sections between discrete data and holds them as table values. It is desirable that a convolution operation is performed on discrete data using the function value thus determined. Alternatively, in the functionalization processing step described above, it is desirable that a convolution operation is performed on discrete data using the table-like function values.

また、上述した離散データ間の異なる複数の区分数について、それらの区分数の最小公倍数の区分数に対応するテーブル値が予め演算されて保持されていることが望ましい。   In addition, for a plurality of different division numbers between the discrete data described above, it is preferable that a table value corresponding to the division number of the least common multiple of the division numbers is calculated and held in advance.

本発明では、標本化関数を基本標本化関数と制御標本化関数の線形結合で構成することにより、制御標本化関数に関する項を変形することで標本化関数全体を変形することが容易となり、離散データに対してユーザの好みに応じた音質や画質で信号の再生を行うことが可能となる。   In the present invention, by constructing the sampling function by a linear combination of the basic sampling function and the control sampling function, it becomes easy to modify the entire sampling function by modifying the term related to the control sampling function, and the discrete function It is possible to reproduce a signal with sound quality and image quality according to the user's preference.

特に、基本標本化関数をf(t)、制御標本化関数をC(t)、ユーザによって任意に設定可能なパラメータをαとしたときに、上記の線形結合をf(t)+αC(t)で演算することにより、パラメータαの値を変更することで標本化関数の形状を変えることができ、得られる補間値の特性を変更することが容易となる。   In particular, when the basic sampling function is f (t), the control sampling function is C (t), and the parameter arbitrarily settable by the user is α, the above linear combination is expressed as f (t) + αC (t). Thus, the shape of the sampling function can be changed by changing the value of the parameter α, and it becomes easy to change the characteristics of the obtained interpolation value.

以下、本発明を適用した一実施形態の可変特性型信号変換装置について、図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a variable characteristic signal converter according to an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

(1)本発明の基本概念
図1は、本発明の補間処理に用いられる標本化関数を構成する基本標本化関数f(t)と制御標本化関数c0(t)の波形形状を示す図である。図1において、横軸は離散データの標本位置tを、縦軸は各標本関数値をそれぞれ示している。当該離散データの標本位置[−2,2]間での基本標本化関数f(t)および制御標本化関数c0(t)からなる標本化関数s2(t)は、次式で表される。
(1) Basic Concept of the Present Invention FIG. 1 is a diagram showing the waveform shapes of the basic sampling function f (t) and the control sampling function c 0 (t) that constitute the sampling function used in the interpolation processing of the present invention. It is. In FIG. 1, the horizontal axis indicates the sample position t of discrete data, and the vertical axis indicates each sample function value. A sampling function s 2 (t) composed of a basic sampling function f (t) and a control sampling function c 0 (t) between sampling positions [−2, 2] of the discrete data is expressed by the following equation. The

Figure 0005036677
Figure 0005036677

一般的に、制御標本化関数をck(t)とし、ck(t)=cr(t−k)+cr(−t−k)とおくと、当該離散データの標本位置[−N,N]間で標本化関数sN(t)が次式で表される。 Generally, if the control sampling function is c k (t) and c k (t) = c r (t−k) + c r (−t−k), the sampling position [−N , N], the sampling function s N (t) is expressed by the following equation.

Figure 0005036677
Figure 0005036677

なお、αkは可変パラメータを示し、ユーザによって設定可能な任意の値を有する。α1=α2=α3・・・のようにkによって値が可変しないものであってもよい。 Α k represents a variable parameter and has an arbitrary value that can be set by the user. The value may not be variable depending on k, such as α 1 = α 2 = α 3 .

基本標本化関数f(t)は、微分可能性に着目した有限台の区分多項式関数であり、例えば全域において1回だけ微分可能であって、横軸に沿った標本位置tが−1から+1(すなわち、区間[−1,1])にあるときに0以外の有限な値を有し、他の区間では恒等的に0で表される関数である。具体的には、基本標本化関数f(t)は、区間[−1,1]内を2以上に区分した各小区間においてn次多項式関数であって、各小区間の境界で連続(値と傾きのそれぞれが連続)な関数である。この基本標本化関数f(t)は、全範囲でn−1回(nは2以上の整数)だけ微分可能な凸形状の波形形状を示し、t=0の標本位置でのみ1になり、t=±1に向けて0に収束し、t=±2の標本位置までそのまま0の値を維持するという特徴を有する。   The basic sampling function f (t) is a finite number of piecewise polynomial functions that focus on differentiability. For example, the basic sampling function f (t) can be differentiated only once in the entire region, and the sample position t along the horizontal axis varies from −1 to +1. (That is, a function having a finite value other than 0 when in the section [-1, 1]) and being represented by 0 uniformly in other sections. Specifically, the basic sampling function f (t) is an nth-order polynomial function in each subsection obtained by dividing the section [-1, 1] into two or more, and is continuous (values) at the boundaries of each subsection. And slope are continuous functions). This basic sampling function f (t) indicates a convex waveform shape that can be differentiated n-1 times (n is an integer of 2 or more) in the entire range, and becomes 1 only at a sample position of t = 0. It has a feature that it converges to 0 toward t = ± 1, and maintains the value of 0 as it is until the sample position of t = ± 2.

また、この基本標本化関数f(t)は、有限台のインパルス応答波形の関数でもよく、あるいは、標本位置区間の任意の位置で少なくとも1回微分可能で連続なn次の区分多項式関数でもよい。   The basic sampling function f (t) may be a function of a finite impulse response waveform, or may be a continuous n-order piecewise polynomial function that can be differentiated at least once at an arbitrary position in the sample position section. .

具体例として、2次の区分多項式関数で表した基本標本化関数f(t)は、次式で表される。   As a specific example, a basic sampling function f (t) expressed by a quadratic piecewise polynomial function is expressed by the following equation.

Figure 0005036677
Figure 0005036677

そして、この基本標本化関数f(t)を用いて各離散データに基づく重ね合わせを行うことにより、離散データ間の任意の点における値を仮補間することができる。 Then, by performing superposition based on each discrete data using this basic sampling function f (t), a value at an arbitrary point between the discrete data can be temporarily interpolated.

一方、制御標本化関数c0(t)は、微分可能性に着目した有限台の区分多項式関数であり、基本標本化関数と同じくn次多項式関数で表される。例えば、全域において1回だけ微分可能であって、横軸に沿った標本位置tが−2から+2(すなわち、区間[−2,2])にあるときに0以外の有限な値を有し、他の区間では恒等的に0で表される関数である。また、制御標本化関数c0(t)は、全範囲で1回だけ微分可能な波形を示し、t=0、±1、±2の各標本位置で0なるという特徴を有する。 On the other hand, the control sampling function c 0 (t) is a finite number of piecewise polynomial functions focusing on differentiability, and is expressed by an nth-order polynomial function as in the case of the basic sampling function. For example, it can be differentiated only once in the entire region, and has a finite value other than 0 when the sample position t along the horizontal axis is in the range of −2 to +2 (that is, the interval [−2, 2]). In other sections, it is a function that is uniformly represented by 0. The control sampling function c 0 (t) shows a waveform that can be differentiated only once in the entire range, and has a feature that it becomes 0 at each sample position of t = 0, ± 1, ± 2.

また、この制御標本化関数c0(t)は、有限台のインパルス応答波形の関数でよく、標本位置区間の任意の位置で少なくとも1回微分可能で連続なn次の区分多項式関数で良い。 The control sampling function c 0 (t) may be a function of a finite number of impulse response waveforms, and may be a continuous n-order piecewise polynomial function that can be differentiated at least once at an arbitrary position in the sample position section.

ここで、制御標本化関数c0(t)は、上述したように制御標本化関数c0(t)=cr(t)+cr(−t)で表される。このcr(t)は、例えば2次の区分多項式で表現すると、次式で表される。 Here, the control sampling function c 0 (t) is expressed by the control sampling function c 0 (t) = c r (t) + c r (−t) as described above. This c r (t) is expressed by the following expression when expressed by a second-order piecewise polynomial, for example.

Figure 0005036677
Figure 0005036677

この制御標本化関数c0(t)を用いて各離散データに基づく重ね合わせを行うことにより、離散データ間の値を仮補間することができる。 By performing superposition based on each discrete data using the control sampling function c 0 (t), a value between the discrete data can be temporarily interpolated.

このようにして、基本標本化関数f(t)に基づいて算出した仮の補間値(以下、これを「基本補間値」と呼ぶ)と、制御標本化関数c0(t)に基づいて算出した仮の補間値(以下、これを「制御補間値」と呼ぶ)とを線形加算することにより、離散データ間の任意の点における値を補間することができる。 In this way, the temporary interpolation value calculated based on the basic sampling function f (t) (hereinafter referred to as “basic interpolation value”) and the control sampling function c 0 (t) are calculated. By linearly adding the provisional interpolation values (hereinafter referred to as “control interpolation values”), values at arbitrary points between discrete data can be interpolated.

因みに、2次の区分多項式関数で表した標本化関数の場合、基本標本化関数f(t)と制御標本化関数c0(t)との線形結合では、下記の6つの条件が成立する。
・第1としては、S2(0)=1、S2(±1)=S2(±2)=0となること。
・第2としては、偶関数、すなわちy軸に関して対称となること。
・第3としては、標本位置区間[−∞,−2]、[2,+∞]で恒等的に0であること。
・第4としては、各区間[n/2,(n+1)/2](−4≦n≦3)においては高々二次の多項式であること。
・第5としては、全区間で連続、かつ、一回微分可能であること。
・第6としては、標本位置区間[−1/2,1/2]において、次式で表されること。
Incidentally, in the case of a sampling function represented by a quadratic piecewise polynomial function, the following six conditions are satisfied in the linear combination of the basic sampling function f (t) and the control sampling function c 0 (t).
First, S 2 (0) = 1 and S 2 (± 1) = S 2 (± 2) = 0.
Secondly, it is symmetric with respect to the even function, that is, the y-axis.
Thirdly, it should be zero in the sample position interval [−∞, −2], [2, + ∞].
The fourth is that each section [n / 2, (n + 1) / 2] (−4 ≦ n ≦ 3) is at most a quadratic polynomial.
・ Fifth, it should be continuous and differentiable once in all sections.
-Sixth, in the sample position section [-1/2, 1/2], it is expressed by the following equation.

Figure 0005036677
Figure 0005036677

なお、N=2のときの標本化関数s2(t)については、説明の便宜上、単に標本化関数sN(t)として、以下の説明を行うものとする。 The sampling function s 2 (t) when N = 2 is simply described as the sampling function s N (t) for convenience of explanation.

また、これに加えて、このとき制御標本化関数c0(t)には、任意の数値が設定された可変パラメータαを乗算する。これにより、制御標本化関数c0(t)は、t=0、±1、±2の標本位置で0としたまま、標本位置−2から+2までの間で当該可変パラメータαの数値に応じてその波形の振幅を変形することができる。その結果、制御標本化関数c0(t)を用いた畳み込み演算による算出結果を変更させることができる。このように、可変パラメータαは、数値が変更されることで、標本化関数sN(t)によって算出して得られたアナログ信号の周波数特性を変化させ、信号の変化状態を調整することができるという特徴を有する。 In addition to this, at this time, the control sampling function c 0 (t) is multiplied by a variable parameter α set with an arbitrary numerical value. As a result, the control sampling function c 0 (t) corresponds to the numerical value of the variable parameter α between the sample positions −2 and +2 while keeping 0 at the sample positions of t = 0, ± 1, ± 2. The waveform amplitude can be changed. As a result, the calculation result by the convolution calculation using the control sampling function c 0 (t) can be changed. As described above, the variable parameter α is changed in numerical value, thereby changing the frequency characteristic of the analog signal calculated by the sampling function s N (t) and adjusting the change state of the signal. It has the feature that it can.

したがって、本発明では、基本標本化関数f(t)の算出結果と、制御標本化関数c0(t)の算出結果とを線形加算して補間値を求める際に、当該制御標本化関数c0(t)に乗算される可変パラメータαによって補間値を調整することができる。これにより、これら離散データ間を補間値で補間したアナログ信号の周波数特性を、可変パラメータαによって自由に調整することが可能になる。 Therefore, in the present invention, when the interpolation result is obtained by linearly adding the calculation result of the basic sampling function f (t) and the calculation result of the control sampling function c 0 (t), the control sampling function c The interpolation value can be adjusted by the variable parameter α multiplied by 0 (t). As a result, it is possible to freely adjust the frequency characteristic of the analog signal obtained by interpolating between these discrete data with the interpolation value by the variable parameter α.

(2)可変特性型信号変換装置の全体構成
次に、上述した標本化関数sN(t)用いて補間処理を実行する可変特性型信号変換装置について説明する。
(2) Overall Configuration of Variable Characteristic Signal Conversion Device Next, a variable characteristic signal conversion device that performs interpolation processing using the sampling function s N (t) described above will be described.

図2は、一実施形態の可変特性型信号変換装置の構成を示す図である。図2において、1は可変特性型信号変換装置を示し、信号変換処理部2がプログラマブル信号処理プロセッサ3にプログラミングされて設けられている。このプログラマブル信号処理プロセッサ3は、複数個の回路ブロックと配線ブロックとが半導体チップ上に規則的に並べられ、これらの回路ブロックおよび配線ブロックの内部には回路の電気的な接続または非接続をプログラムできるデバイスが多数配置され、ユーザがこれらのデバイスをプログラム(定義)することによりブロック内部とブロック間の接続をフィールド(利用現場)にて設計できるようになっている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a variable characteristic signal conversion device according to an embodiment. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a variable characteristic signal conversion device, and a signal conversion processing unit 2 is provided by being programmed in a programmable signal processor 3. In the programmable signal processor 3, a plurality of circuit blocks and wiring blocks are regularly arranged on a semiconductor chip, and electrical connection or non-connection of circuits is programmed in the circuit blocks and wiring blocks. A large number of devices that can be used are arranged, and the user can program (define) these devices so that connections inside the blocks and connections between the blocks can be designed in the field (site of use).

この可変特性型信号変換装置1は、外部インタフェース(外部I/F)4を介してパーソナルコンピュータ(PC)5によって、上述した数9、数10で示した基本標本化関数および制御標本化関数や、これらとは全く異なる標本化関数等、種々の標本化関数がプログラミングされることにより、プログラマブル信号処理プロセッサ3の回路ブロックおよび配線ブロック間の接続状態を変更して各種標本化関数による補間処理を実行しうるハードウエアに回路構成を変更できるようになっている。これにより、この可変特性型信号変換装置1では、プログラマブル信号処理プロセッサ3を単にプログラミングするだけで、ユーザ所望の回路構成に変更できるので、最適な標本化関数を模索する際に、各種標本化関数に応じてその都度、回路基板を実際に作製する必要がなく、その分だけコスト低減を図ることができる。   This variable characteristic type signal converter 1 is obtained by a personal computer (PC) 5 via an external interface (external I / F) 4 and the basic sampling function and the control sampling function shown in the above-described equations 9 and 10. By programming various sampling functions such as sampling functions completely different from these, the connection state between the circuit block and the wiring block of the programmable signal processor 3 is changed, and interpolation processing by various sampling functions is performed. The circuit configuration can be changed to hardware that can be executed. Thereby, in this variable characteristic type signal converter 1, since it is possible to change to a circuit configuration desired by the user simply by programming the programmable signal processor 3, various sampling functions can be used when searching for an optimal sampling function. Accordingly, it is not necessary to actually manufacture the circuit board each time, and the cost can be reduced accordingly.

なお、上述した実施形態において、図2においてはプログラマブル信号処理プロセッサ3での実現方法を示しているが、本発明はこれに限らず、FPGA(フイールドプログラマブルゲートアレイ)やDSP(Digital Signal Processor)のようなプログラマブルな信号処理デバイスで実現することも可能である。例えば、CPU(Central Processing Unit)およびメモリ等から構成された演算装置を用いるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, FIG. 2 shows a method for realizing the programmable signal processor 3. However, the present invention is not limited to this, and an FPGA (Field Programmable Gate Array) or DSP (Digital Signal Processor) is used. Such a programmable signal processing device can also be realized. For example, an arithmetic device composed of a CPU (Central Processing Unit) and a memory may be used.

本実施形態の可変特性型信号変換装置1では、外部インタフェース4を介してパーソナルコンピュータ5から上述した数8で示した標本化関数sN(t)の条件を満たす、数9で示した基本標本化関数f(t)と、cr(t)が数10で表される制御標本化関数c0(t)とがプログラマブル信号処理プロセッサ3にプログラミングされる。 In the variable characteristic signal conversion apparatus 1 of the present embodiment, the basic sample shown in Equation 9 that satisfies the condition of the sampling function s N (t) shown in Equation 8 from the personal computer 5 via the external interface 4. The programmable signal processor 3 is programmed with a quantization function f (t) and a control sampling function c 0 (t) in which c r (t) is expressed by Equation 10.

これにより、可変特性型信号変換装置1では、プログラマブル信号処理プロセッサ3が所定のプログラムに従って全体を統括制御することにより、入力部6によって例えばCDやDVD等の種々の記録媒体を再生し、その結果得られる時間方向に並ぶ複数の離散データを信号変換処理部2へ順次送出する。因みに、離散データとは、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、その結果得られたサンプリングデータを量子化することにより得られた離散的なデータである。   Thereby, in the variable characteristic signal conversion device 1, the programmable signal processor 3 performs overall control according to a predetermined program, thereby reproducing various recording media such as CD and DVD by the input unit 6, and as a result. The obtained discrete data arranged in the time direction are sequentially sent to the signal conversion processing unit 2. Incidentally, the discrete data is discrete data obtained by, for example, sampling a continuous signal that changes smoothly at regular time intervals and quantizing the sampling data obtained as a result.

プログラマブル信号処理プロセッサ3には、ユーザの指示に応じて自由に可変パラメータαの数値を任意に設定することができるパラメータ設定部7が接続されている。ユーザがパラメータ設定部7により可変パラメータαを任意の数値に設定すると、設定された数値を示す情報がパラメータ設定部7から信号変換処理部2に送出される。信号処理装置としての信号変換処理部2は、標本化関数sN(t)を用いて離散データ間を補間して擬似的にサンプリング周波数を上げるいわゆるオーバーサンプリング処理を実行し、可変パラメータαの数値が反映された補間値を算出して出力部8へ向けて送出する。 The programmable signal processor 3 is connected to a parameter setting unit 7 that can arbitrarily set the numerical value of the variable parameter α in accordance with a user instruction. When the user sets the variable parameter α to an arbitrary numerical value by the parameter setting unit 7, information indicating the set numerical value is sent from the parameter setting unit 7 to the signal conversion processing unit 2. The signal conversion processing unit 2 as a signal processing device performs a so-called oversampling process that artificially increases the sampling frequency by interpolating between discrete data using the sampling function s N (t), and sets the numerical value of the variable parameter α. Is calculated and sent to the output unit 8.

出力部8は、例えばデジタル−アナログ変換器、増幅器、スピーカを含んで構成されており、信号変換処理部2から所定の周期で補間値が入力されると、この補間値をこれに対応するアナログ信号に変換し、このアナログ信号に基づく音声や音楽等を出力する。   The output unit 8 includes, for example, a digital-analog converter, an amplifier, and a speaker. When an interpolation value is input from the signal conversion processing unit 2 at a predetermined period, the interpolation value is converted to an analog corresponding to the interpolation value. It converts it into a signal and outputs voice, music, etc. based on this analog signal.

このように、本実施形態の可変特性型信号変換装置1は、可変パラメータαの数値を変更することより、この可変パラメータαの数値が反映されたユーザ所望の特性を有するアナログ信号を生成することができる。   As described above, the variable characteristic signal conversion device 1 according to the present embodiment generates an analog signal having desired characteristics reflecting the numerical value of the variable parameter α by changing the numerical value of the variable parameter α. Can do.

また、プログラマブル信号処理プロセッサ3には、複数のセレクタボタン9a、9b、9cを備えたセレクタ10が接続されている。このセレクタ10には、異なる数値の可変パラメータαが各セレクタボタン9a、9b、9cのそれぞれに対応付けられており、ユーザの操作によってセレクタボタン9a、9b、9cのいずれか1つが選択されると、選択されたセレクタボタンに対応する可変パラメータαの値が制御標本化関数c0(t)に乗算され、標本化関数sN(t)による補間処理が実行されるようになっている。 The programmable signal processor 3 is connected to a selector 10 having a plurality of selector buttons 9a, 9b, 9c. In this selector 10, a variable parameter α having a different numerical value is associated with each of the selector buttons 9a, 9b, 9c, and when any one of the selector buttons 9a, 9b, 9c is selected by a user operation. Then, the value of the variable parameter α corresponding to the selected selector button is multiplied by the control sampling function c 0 (t), and interpolation processing by the sampling function s N (t) is executed.

具体的には、本実施形態の場合、例えばセレクタボタン9aが選択されると、可変パラメータαを−1.5とした標本化関数sN(t)によって補間処理が実行される。他のセレクタボタン9bが選択されると、可変パラメータαを−0.25とした標本化関数sN(t)によって補間処理が実行される。さらに他のセレクタボタン9cが選択されると、可変パラメータαを1.5とした標本化関数sN(t)によって補間処理が実行される。 Specifically, in the case of the present embodiment, for example, when the selector button 9a is selected, the interpolation process is executed by the sampling function s N (t) with the variable parameter α set to −1.5. When the other selector button 9b is selected, interpolation processing is executed by a sampling function s N (t) with the variable parameter α set to −0.25. When another selector button 9c is selected, an interpolation process is executed using a sampling function s N (t) with a variable parameter α set to 1.5.

これにより、この可変特性型信号変換装置1では、ユーザがパラメータ設定部7によって可変パラメータαを任意の数値に設定することができるとともに、セレクタボタン9a、9b、9cのいずれか1つを選択するだけで、パラメータ設定部7による可変パラメータαの細かな設定をその都度行うことなく、所望の可変パラメータαを用いた補間処理を容易に実行することができる。   Thus, in the variable characteristic signal conversion device 1, the user can set the variable parameter α to an arbitrary numerical value by the parameter setting unit 7, and select any one of the selector buttons 9a, 9b, and 9c. As a result, the interpolation processing using the desired variable parameter α can be easily executed without finely setting the variable parameter α each time by the parameter setting unit 7.

(3)信号変換処理部の回路構成
(3−1)信号変換処理部における補間処理の概略説明
図3は、プログラマブル信号処理プロセッサ3内の信号変換処理部2の構成を示す図である。この信号変換処理部2は、所定数(この場合4つ)の離散データを順次抽出して保持する離散データ抽出部15と、離散データ抽出部15で抽出保持された所定数の離散データを一度に受け取り、これらの離散データを用いて補間処理を実行する関数処理部14とから構成されており、入力部6から順次入力される離散データ間を所定の時間間隔でデータ補間する。
(3) Circuit Configuration of Signal Conversion Processing Unit (3-1) Outline Explanation of Interpolation Processing in Signal Conversion Processing Unit FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the signal conversion processing unit 2 in the programmable signal processing processor 3. The signal conversion processing unit 2 sequentially extracts a predetermined number (in this case, four) of discrete data and holds the discrete data extraction unit 15 and the predetermined number of discrete data extracted and held by the discrete data extraction unit 15 once. And a function processing unit 14 that performs interpolation processing using these discrete data, and interpolates data between discrete data sequentially input from the input unit 6 at a predetermined time interval.

関数処理部14は、離散データを基に標本化関数sN(t)のうち基本標本化関数f(t)の項を演算処理する基本項演算部16と、離散データを基に標本化関数sN(t)のうち制御標本化関数c0(t)の項を演算処理する制御項演算部17と、制御項演算部17の算出結果に可変パラメータαを乗算する係数乗算部18と、基本項演算部16の算出結果と係数乗算部18の算出結果とを線形加算する線形加算部19とから構成されている。 The function processing unit 14 includes a basic term calculation unit 16 that calculates a term of the basic sampling function f (t) in the sampling function s N (t) based on the discrete data, and a sampling function based on the discrete data. a control term computing unit 17 that computes a term of the control sampling function c 0 (t) in s N (t), a coefficient multiplication unit 18 that multiplies the calculation result of the control term computing unit 17 by a variable parameter α, The linear addition unit 19 linearly adds the calculation result of the basic term calculation unit 16 and the calculation result of the coefficient multiplication unit 18.

この実施形態の場合、離散データ抽出部15は、順次入力される離散データの中から直前の4つの離散データを抽出し、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して、これら4つの離散データを基本項演算部16および制御項演算部17へそれぞれ送出する。   In the case of this embodiment, the discrete data extraction unit 15 extracts the last four discrete data from the sequentially input discrete data, and holds the four discrete data until new discrete data is input next. Then, these four discrete data are sent to the basic term calculation unit 16 and the control term calculation unit 17, respectively.

基本項演算部16は、所定の記憶手段(図示せず)に基本標本化関数f(t)を記憶しており、離散データ間の補間位置が指定されると、この補間位置と離散データとの間の距離に基づいて基本標本化関数f(t)の値を計算する。この基本項演算部16は、離散データ抽出部15から送出される4つの離散データ毎に、それぞれ基本標本化関数f(t)の値を計算する。また、基本項演算部16は、離散データ毎に得られた4つの基本標本化関数f(t)の値毎に、それぞれ対応する離散データの値を乗算した後、これら4つの離散データに対応する畳み込み演算を行い、この畳み込み演算の算出結果を線形加算部19へ送出する。   The basic term calculation unit 16 stores a basic sampling function f (t) in a predetermined storage means (not shown), and when an interpolation position between discrete data is designated, the interpolation position and the discrete data The value of the basic sampling function f (t) is calculated based on the distance between. The basic term calculation unit 16 calculates the value of the basic sampling function f (t) for each of the four discrete data transmitted from the discrete data extraction unit 15. The basic term calculation unit 16 multiplies the values of the four basic sampling functions f (t) obtained for each discrete data by the values of the corresponding discrete data, and then handles the four discrete data. The convolution calculation is performed, and the calculation result of the convolution calculation is sent to the linear adder 19.

また、制御項演算部17は、所定の記憶手段(図示せず)に制御標本化関数c0(t)を記憶しており、補間位置が指定されると、この補間位置と離散データとの間の距離に基づいて制御標本化関数c0(t)の値を計算する。この制御項演算部17は、離散データ抽出部15から送出される4つの離散データ毎に、それぞれ制御標本化関数c0(t)の値を計算する。また、制御項演算部17は、離散データ毎に得られた4つの制御標本化関数c0(t)の値毎に、それぞれ対応する離散データの値を乗算した後、これら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い、この畳み込み演算の算出結果を係数乗算部18へ送出する。 Further, the control term calculation unit 17 stores a control sampling function c 0 (t) in a predetermined storage means (not shown), and when an interpolation position is designated, the interpolation between the interpolation position and the discrete data is performed. The value of the control sampling function c 0 (t) is calculated based on the distance between them. The control term calculation unit 17 calculates the value of the control sampling function c 0 (t) for each of the four discrete data transmitted from the discrete data extraction unit 15. In addition, the control term calculation unit 17 multiplies the values of the four control sampling functions c 0 (t) obtained for each discrete data by the corresponding discrete data values, and then adds them. A convolution operation corresponding to the four discrete data is performed, and a calculation result of the convolution operation is sent to the coefficient multiplication unit 18.

係数乗算部18は、制御項演算部17から受け取った制御標本関数c0(t)の畳み込み演算の算出結果に可変パラメータαを乗算し、その結果得られた可変パラメータ乗算結果を線形加算部19へ送出する。線形加算部19は、基本項演算部16から受け取った基本標本化関数f(t)の畳み込み演算の算出結果と、係数乗算部18から受け取った可変パラメータ乗算結果とを線形加算することにより、4つの離散データに対応する線形加算結果を得る。この線形加算によって得られる値は、所定の2つの離散データ間の補間位置における補間値となる。この補間位置は、予め設定された所定の時間間隔、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 coefficient multiplying unit 18 multiplies the calculation result of the convolution calculation of the control sample function c 0 (t) received from the control term calculating unit 17 by the variable parameter α, and the variable parameter multiplication result obtained as a result is linearly added unit 19. To send. The linear addition unit 19 linearly adds the calculation result of the convolution calculation of the basic sampling function f (t) received from the basic term calculation unit 16 and the variable parameter multiplication result received from the coefficient multiplication unit 18 to obtain 4 A linear addition result corresponding to two discrete data is obtained. A value obtained by this linear addition is an interpolation value at an interpolation position between two predetermined discrete data. The value of this interpolation position 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.

上述した関数処理部14による処理が関数処理ステップの動作に、離散データ抽出部15による処理が離散データ抽出ステップの動作に、基本項演算部16による処理が基本項演算ステップの動作に、制御項演算部17による処理が制御項演算ステップの動作に、係数乗算部18による処理が係数乗算ステップの動作に、パラメータ設定部7を用いたパラメータ設定処理がパラメータ設定ステップの動作に、セレクタ10を用いたパラメータ設定処理がパラメータ選択ステップの動作にそれぞれ対応する。   The processing by the function processing unit 14 described above is the function processing step operation, the processing by the discrete data extraction unit 15 is the operation of the discrete data extraction step, the processing by the basic term calculation unit 16 is the operation of the basic term calculation step, and the control term. The selector 10 is used for the operation of the control term calculation step for the processing by the calculation unit 17, the operation for the coefficient multiplication step for the processing by the coefficient multiplication unit 18, and the parameter setting processing for the parameter setting step by the parameter setting unit 7. Each parameter setting process corresponds to the operation of the parameter selection step.

(3−2)4つの離散データに基づいて補間値を求める具体例
次に、時間的に連続して並ぶ4つの離散データに基づいて所定の2つの離散データ間の補間値を算出する補間処理について説明する。
(3-2) Specific Example of Obtaining Interpolation Value Based on Four Discrete Data Next, an interpolation process for calculating an interpolation value between two predetermined discrete data based on four discrete data arranged successively in time Will be described.

図4は、連続する4つの離散データと、補間位置である着目点との位置関係を示す図である。以下では、標本位置t1、t2、t3、t4のそれぞれに対応して順次入力される離散データd1、d2、d3、d4の各値をY(t1)、Y(t2)、Y(t3)、Y(t4)とし、標本位置t2及びt3間の所定位置t0(t2から距離b)を補間位置としてこの補間位置に対応した補間値yを求める場合を考える。   FIG. 4 is a diagram illustrating a positional relationship between four continuous discrete data and a point of interest that is an interpolation position. Hereinafter, each value of discrete data d1, d2, d3, d4 sequentially input corresponding to each of the sample positions t1, t2, t3, t4 is represented by Y (t1), Y (t2), Y (t3), Assume that Y (t4) is used, and a predetermined position t0 (distance b from t2) between the sample positions t2 and t3 is used as an interpolation position to obtain an interpolation value y corresponding to this interpolation position.

本実施形態で用いる標本化関数sN(t)は、t=±2の標本位置で0に収束するため、t=±2までの離散データd1、d2、d3、d4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、d2、d3、d4のみを考慮すればよいことになり、演算量を大幅に削減することができる。しかも、t=±3以上の各離散データ(図示せず)については、本来考慮すべきであるが演算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。 Since the sampling function s N (t) used in the present embodiment converges to 0 at the sample position of t = ± 2, the discrete data d1, d2, d3, d4 up to t = ± 2 may be taken into consideration. . Therefore, when obtaining the interpolation value y shown in FIG. 4, only four discrete data d1, d2, d3, and d4 corresponding to t = t1, t2, t3, and t4 need to be considered, and the amount of calculation Can be greatly reduced. In addition, discrete data (not shown) of t = ± 3 or more should be considered originally, but is not ignored in consideration of the amount of calculation and accuracy, and should be considered theoretically. There is no truncation error.

図5は、信号変換処理部2の具体的な構成を示す図である。図5に示すように、離散データ抽出部15は、縦続接続された3つのシフト回路20a、20b、20cを備えている。連続する離散データが入力されると、各シフト回路20a、20b、20c毎に離散データを例えばCDのサンプリング周期(44.1kHz)でシフトし、各シフト回路20a、20b、20cで、直前の離散データd1、d2、d3、d4をそれぞれ1つ抽出して保持する。   FIG. 5 is a diagram illustrating a specific configuration of the signal conversion processing unit 2. As shown in FIG. 5, the discrete data extraction unit 15 includes three shift circuits 20a, 20b, and 20c connected in cascade. When continuous discrete data is input, the discrete data is shifted, for example, at a CD sampling period (44.1 kHz) for each shift circuit 20a, 20b, 20c, and the previous discrete circuit is shifted by each shift circuit 20a, 20b, 20c. One piece of data d1, d2, d3, d4 is extracted and held.

すなわち、離散データ抽出部15は、連続する4つの離散データd1、d2、d3、d4が入力されると、最新の離散データd4をそのまま基本項演算部16の基本項計算回路21aおよび制御項演算部17の制御項計算回路22aへそれぞれ送出する。   That is, when the discrete data extraction unit 15 receives four continuous discrete data d1, d2, d3, and d4, the latest discrete data d4 is directly used as the basic term calculation circuit 21a of the basic term calculation unit 16 and the control term calculation. To the control term calculation circuit 22a of the unit 17.

また、離散データ抽出部15は、連続する4つの離散データd1、d2、d3、d4からなる離散データ列をシフト回路20aに送出し、このシフト回路20aによって離散データ列をシフトして最新の離散データd4から1つ前の離散データd3を抽出し、これを基本項演算部16の基本項計算回路21bおよび制御項演算部17の制御項計算回路22bへそれぞれ送出する。   Also, the discrete data extraction unit 15 sends a discrete data string composed of four continuous discrete data d1, d2, d3, and d4 to the shift circuit 20a, and the discrete data string is shifted by the shift circuit 20a to obtain the latest discrete data string. The previous discrete data d3 is extracted from the data d4 and is sent to the basic term calculation circuit 21b of the basic term calculation unit 16 and the control term calculation circuit 22b of the control term calculation unit 17, respectively.

さらに、離散データ抽出部15は、残りのシフト回路20b、20cにも離散データ列を順次送出してゆき、シフト回路20bで離散データ列をさらにシフトさせて最新の離散データd4から2つ前の離散データd2を基本項計算回路21cおよび制御項計算回路22cへそれぞれ送出するとともに、シフト回路20cで離散データ列をさらにシフトさせて最新の離散データd4から3つ前の離散データd1を基本項計算回路21dおよび制御項計算回路22dへそれぞれ送出する。   Further, the discrete data extraction unit 15 sequentially transmits the discrete data string to the remaining shift circuits 20b and 20c, and further shifts the discrete data string by the shift circuit 20b, so that the two previous data from the latest discrete data d4 are shifted. The discrete data d2 is sent to the basic term calculation circuit 21c and the control term calculation circuit 22c, respectively, and the discrete data string is further shifted by the shift circuit 20c to calculate the discrete data d1 three times before the latest discrete data d4. The data is sent to the circuit 21d and the control term calculation circuit 22d.

図6は、基本項演算部16における所定の補間位置t0に対する補間処理の概略を示す図である。また、図7は、制御項演算部17における所定の補間位置t0に対する補間処理の概略を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing an outline of the interpolation processing for the predetermined interpolation position t0 in the basic term calculation unit 16. FIG. 7 is a diagram showing an outline of interpolation processing for a predetermined interpolation position t0 in the control term calculation unit 17.

補間処理の内容としては、上述したように先ず始めに、基本項演算部16における基本補間値を算出する演算処理(以下、この演算処理を「基本補間値算出処理」と呼ぶ)と、制御項演算部17および係数乗算部18における制御補間値を算出する演算処理(以下、この演算処理を「制御補間値算出処理」と呼ぶ)とが実行される。以下、図6および図7を用い、基本補間値算出処理と制御補間値算出処理について説明する。   As the contents of the interpolation processing, as described above, first of all, the calculation processing for calculating the basic interpolation value in the basic term calculation unit 16 (hereinafter, this calculation processing is referred to as “basic interpolation value calculation processing”), the control term A calculation process for calculating the control interpolation value in the calculation unit 17 and the coefficient multiplication unit 18 (hereinafter, this calculation process is referred to as “control interpolation value calculation process”) is executed. Hereinafter, basic interpolation value calculation processing and control interpolation value calculation processing will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

(3−2−1)基本補間値算出処理
基本補間値算出処理の内容としては、図6(A)〜(D)に示すように、各標本位置t1、t2、t3、t4毎に、基本標本化関数f(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基本標本化関数f(t)の値を求めることになる。
(3-2-1) Basic Interpolation Value Calculation Processing As shown in FIGS. 6A to 6D, the basic interpolation value calculation processing is performed for each sample position t1, t2, t3, t4. The peak heights at t = 0 (center position) of the sampling function f (t) are matched, and the value of each basic sampling function f (t) at the interpolation position t0 at this time is obtained.

図6(A)に示す標本位置t1における離散データd1に着目すると、補間位置t0と標本位置t1との距離は1+bとなる。したがって、標本位置t1に基本標本化関数f(t)の中心位置を合わせたときの補間位置t0における基本標本化関数の値はf(1+b)となる。実際には、離散データd1の値Y(t1)に一致するように基本標本化関数f(t)の中心位置のピーク高さを合わせるため、上述したf(1+b)をY(t1)倍した値f(1+b)・Y(t1)が求めたい値となる。f(1+b)の計算は基本項演算部16の基本項計算回路21aで行われ、f(1+b)にY(t1)を乗算する計算は基本項演算部16の基本項乗算回路23aで行われる(図5)。   Focusing on the discrete data d1 at the sample position t1 shown in FIG. 6A, the distance between the interpolation position t0 and the sample position t1 is 1 + b. Therefore, the value of the basic sampling function at the interpolation position t0 when the center position of the basic sampling function f (t) is aligned with the sample position t1 is f (1 + b). Actually, in order to match the peak height of the center position of the basic sampling function f (t) so as to match the value Y (t1) of the discrete data d1, the above-described f (1 + b) is multiplied by Y (t1). The value f (1 + b) · Y (t1) is the desired value. The calculation of f (1 + b) is performed by the basic term calculation circuit 21a of the basic term calculation unit 16, and the calculation of multiplying f (1 + b) by Y (t1) is performed by the basic term multiplication circuit 23a of the basic term calculation unit 16. (FIG. 5).

同様に、図6(B)に示す標本位置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に基本標本化関数f(t)の中心位置を合わせたときの補間位置t0における基本標本化関数の値はf(b)となる。実際には、離散データd2の値Y(t2)に一致するように基本標本化関数f(t)の中心位置のピーク高さを合わせるため、上述したf(b)をY(t2)倍した値f(b)・Y(t2)が求めたい値となる。f(b)の計算は基本項演算部16の基本項計算回路21bで行われ、f(b)にY(t2)を乗算する計算は基本項演算部16の基本項乗算回路23bで行われる(図5)。   Similarly, focusing on the value Y (t2) of the discrete data d2 at the sample position t2 shown in FIG. 6B, the distance between the interpolation position t0 and the sample position t2 is b. Therefore, the value of the basic sampling function at the interpolation position t0 when the center position of the basic sampling function f (t) is aligned with the sampling position t2 is f (b). Actually, in order to match the peak height of the center position of the basic sampling function f (t) so as to coincide with the value Y (t2) of the discrete data d2, the above-described f (b) is multiplied by Y (t2). The value f (b) · Y (t2) is a desired value. Calculation of f (b) is performed by the basic term calculation circuit 21b of the basic term calculation unit 16, and calculation for multiplying f (b) by Y (t2) is performed by the basic term multiplication circuit 23b of the basic term calculation unit 16. (FIG. 5).

図6(C)に示す標本位置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1−bとなる。したがって、標本位置t3に基本標本化関数f(t)の中心位置を合わせたときの補間位置t0における基本標本化関数の値はf(1−b)となる。実際には、離散データの値Y(t3)に一致するように基本標本化関数f(t)の中心位置のピーク高さを合わせるため、上述したf(1−b)をY(t3)倍した値f(1−b)・Y(t3)が求めたい値となる。f(1−b)の計算は基本項演算部16の基本項計算回路21cで行われ、f(1−b)にY(t3)を乗算する計算は基本項演算部16の基本項乗算回路23cで行われる(図5)。   Focusing on the value Y (t3) of the discrete data d3 at the sample position t3 shown in FIG. 6C, the distance between the interpolation position t0 and the sample position t3 is 1-b. Therefore, the value of the basic sampling function at the interpolation position t0 when the center position of the basic sampling function f (t) is aligned with the sampling position t3 is f (1-b). Actually, in order to match the peak height of the center position of the basic sampling function f (t) so as to coincide with the value Y (t3) of the discrete data, the above-described f (1-b) is multiplied by Y (t3). The obtained value f (1-b) · Y (t3) is a desired value. The calculation of f (1-b) is performed by the basic term calculation circuit 21c of the basic term calculation unit 16, and the calculation of multiplying f (1-b) by Y (t3) is the basic term multiplication circuit of the basic term calculation unit 16. 23c (FIG. 5).

図6(D)に示す標本位置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2−bとなる。したがって、標本位置t4に基本標本化関数f(t)の中心位置を合わせたときの補間位置t0における基本標本化関数の値はf(2−b)となる。実際には、離散データd4の値Y(t4)に一致するように基本標本化関数f(2−b)の中心位置のピーク高さを合わせるため、上述したf(2−b)をY(t4)倍した値f(2−b)・Y(t4)が求めたい値となる。f(2−b)の計算は基本項演算部16の基本項計算回路21dで行われ、f(2−b)にY(t4)を乗算する計算は基本項演算部16の基本項乗算回路23dで行われる(図5)。   Focusing on the value Y (t4) of the discrete data d4 at the sample position t4 shown in FIG. 6D, the distance between the interpolation position t0 and the sample position t4 is 2-b. Therefore, the value of the basic sampling function at the interpolation position t0 when the center position of the basic sampling function f (t) is aligned with the sampling position t4 is f (2-b). Actually, in order to match the peak height of the center position of the basic sampling function f (2-b) so as to coincide with the value Y (t4) of the discrete data d4, the above-described f (2-b) is changed to Y ( t4) The multiplied value f (2-b) · Y (t4) is a desired value. The calculation of f (2-b) is performed by the basic term calculation circuit 21d of the basic term calculation unit 16, and the calculation of multiplying f (2-b) by Y (t4) is the basic term multiplication circuit of the basic term calculation unit 16. 23d (FIG. 5).

次に、基本項演算部16では、補間位置t0の着目点に対応して得られた4つの値f(1+b)・Y(t1)、f(b)・Y(t2)、f(1−b)・Y(t3)、f(2−b)・Y(t4)を、基本項畳み込み回路24によって畳み込み演算し、着目点に対応する基本補間値yaが計算される。なお、基本項演算部16全体によって行われる演算が畳み込み演算であり、基本項畳み込み回路24では、各基本項乗算回路23a〜23dの乗算結果を単純に加算している。また、本実施形態の場合、補間位置t0の着目点に対応して得られた値f(1+b)・Y(t1)およびf(2−b)・Y(t4)は、図6(A)及び(D)に示すように0となるため、基本補間値yaは、(f(b)・Y(t2))+(f(1−b)・Y(t3))となる。   Next, in the basic term calculation unit 16, four values f (1 + b) · Y (t1), f (b) · Y (t2), and f (1−1) obtained corresponding to the point of interest at the interpolation position t0. b) · Y (t3) and f (2-b) · Y (t4) are convolutionally calculated by the basic term convolution circuit 24, and a basic interpolation value ya corresponding to the point of interest is calculated. Note that the operation performed by the entire basic term operation unit 16 is a convolution operation, and the basic term convolution circuit 24 simply adds the multiplication results of the respective basic term multiplication circuits 23a to 23d. In this embodiment, the values f (1 + b) · Y (t1) and f (2-b) · Y (t4) obtained corresponding to the point of interest at the interpolation position t0 are shown in FIG. And since it becomes 0 as shown in (D), the basic interpolation value ya becomes (f (b) · Y (t2)) + (f (1−b) · Y (t3)).

(3−2−2)制御補間値算出処理
一方、制御補間値算出処理の内容としては、図7(A)〜(D)に示すように、各標本位置t1、t2、t3、t4毎に、制御標本化関数c0(t)のt=0(中心位置)を一致させて、各制御標本化関数c0(t)に対応した離散データd1、d2、d3、d4の値Y(t1)、Y(t2)、Y(t3)、Y(t4)を乗算し、このときの補間位置t0におけるそれぞれの制御標本化関数c0(t)の値を求めることになる。
(3-2-2) Control Interpolation Value Calculation Processing On the other hand, the contents of the control interpolation value calculation processing are as shown in FIGS. 7A to 7D for each sample position t1, t2, t3, t4. , to match the t = 0 (center position) of the control sampling function c 0 (t), the discrete data d1 corresponding to each control sampling function c 0 (t), d2, d3, d4 of the value Y (t1 ), Y (t2), Y (t3), and Y (t4), and the value of each control sampling function c 0 (t) at the interpolation position t0 at this time is obtained.

図7(A)に示す標本位置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1+bとなる。したがって、標本位置t1に制御標本化関数c0(t)の中心位置を合わせたときの補間位置t0における制御標本化関数の値はc0(1+b)となる。実際には、離散データd1の値Y(t1)に対応させて制御標本化関数c0(t)の波形高さを合わせるため、上述したc0(1+b)をY(t1)倍した値c0(1+b)・Y(t1)が求めたい値となる。c0(1+b)の計算は制御項演算部17の制御項計算回路22aで行われ、c0(1+b)にY(t1)を乗算する計算は制御項演算部17の制御項乗算回路25aで行われる(図5)。 Focusing on the value Y (t1) of the discrete data d1 at the sample position t1 shown in FIG. 7A, the distance between the interpolation position t0 and the sample position t1 is 1 + b. Therefore, the value of the control sampling function at the interpolation position t0 when the center position of the control sampling function c 0 (t) is aligned with the sampling position t1 is c 0 (1 + b). Actually, in order to match the waveform height of the control sampling function c 0 (t) in correspondence with the value Y (t 1) of the discrete data d 1, a value c obtained by multiplying the above c 0 (1 + b) by Y (t 1) 0 (1 + b) · Y (t1) is a desired value. The calculation of c 0 (1 + b) is performed by the control term calculation circuit 22a of the control term calculation unit 17, and the calculation of multiplying c 0 (1 + b) by Y (t1) is performed by the control term multiplication circuit 25a of the control term calculation unit 17. Performed (FIG. 5).

同様に、図7(B)に示す標本位置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に制御標本化関数c0(t)の中心位置を合わせたときの補間位置t0における制御標本化関数の値はc0(b)となる。実際には、離散データd2の値Y(t2)に対応させて制御標本化関数c0(t)の波形高さを合わせるため、上述したc0(b)をY(t2)倍した値c0(b)・Y(t2)が求めたい値となる。c0(b)の計算は制御項演算部17の制御項計算回路22bで行われ、c0(b)にY(t2)を乗算する計算は制御項演算部17の制御項乗算回路25bで行われる(図5)。 Similarly, focusing on the value Y (t2) of the discrete data d2 at the sample position t2 shown in FIG. 7B, the distance between the interpolation position t0 and the sample position t2 is b. Therefore, the value of the control sampling function at the interpolation position t0 when the center position of the control sampling function c 0 (t) is aligned with the sample position t2 is c 0 (b). Actually, in order to match the waveform height of the control sampling function c 0 (t) in correspondence with the value Y (t 2) of the discrete data d 2, a value c obtained by multiplying the above c 0 (b) by Y (t 2). 0 (b) · Y (t2) is a desired value. The calculation of c 0 (b) is performed by the control term calculation circuit 22b of the control term calculation unit 17, and the calculation of multiplying c 0 (b) by Y (t2) is performed by the control term multiplication circuit 25b of the control term calculation unit 17. Performed (FIG. 5).

図7(C)に示す標本位置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1−bとなる。したがって、標本位置t3に制御標本化関数c0(t)の中心位置を合わせたときの補間位置t0における制御標本化関数の値はc0(1−b)となる。実際には、離散データd3の値Y(t3)に対応させて制御標本化関数c0(t)の波形高さを合わせるため、上述したc0(1−b)をY(t3)倍した値c0(1−b)・Y(t3)が求めたい値となる。c0(1−b)の計算は制御項演算部17の制御項計算回路22cで行われ、c0(1−b)にY(t3)を乗算する計算は制御項演算部17の制御項乗算回路25cで行われる(図5)。 Focusing on the value Y (t3) of the discrete data d3 at the sample position t3 shown in FIG. 7C, the distance between the interpolation position t0 and the sample position t3 is 1-b. Therefore, the value of the control sampling function at the interpolation position t0 when the center position of the control sampling function c 0 (t) is aligned with the sample position t3 is c 0 (1-b). Actually, in order to match the waveform height of the control sampling function c 0 (t) in correspondence with the value Y (t 3) of the discrete data d 3 , the above c 0 (1-b) is multiplied by Y (t 3). The value c 0 (1-b) · Y (t3) is the desired value. The calculation of c 0 (1-b) is performed by the control term calculation circuit 22c of the control term calculation unit 17, and the calculation of multiplying c 0 (1-b) by Y (t3) is the control term of the control term calculation unit 17. This is performed by the multiplication circuit 25c (FIG. 5).

図7(D)に示す標本位置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2−bとなる。したがって、標本位置t4に制御標本化関数c0(t)の中心位置を合わせたときの補間位置t0における制御標本化関数の値はc0(2−b)となる。実際には、離散データd4の値Y(t4)に対応させて制御標本化関数c0(2−b)の波形高さを合わせるため、上述したc0(2−b)をY(t4)倍した値c0(2−b)・Y(t4)が求めたい値となる。c0(2−b)の計算は制御項演算部17の制御項計算回路22dで行われ、c0(2−b)にY(t4)を乗算する計算は制御項演算部17の制御項乗算回路25dで行われる(図5)。 Focusing on the value Y (t4) of the discrete data d4 at the sample position t4 shown in FIG. 7D, the distance between the interpolation position t0 and the sample position t4 is 2-b. Therefore, the value of the control sampling function at the interpolation position t0 when the center position of the control sampling function c 0 (t) is aligned with the sampling position t4 is c 0 (2-b). Actually, in order to match the waveform height of the control sampling function c 0 (2-b) in correspondence with the value Y (t4) of the discrete data d4, the above c 0 (2-b) is changed to Y (t4). The multiplied value c 0 (2-b) · Y (t4) is the value to be obtained. The calculation of c 0 (2-b) is performed by the control term calculation circuit 22d of the control term calculation unit 17, and the calculation of multiplying c 0 (2-b) by Y (t4) is the control term of the control term calculation unit 17. This is performed by the multiplication circuit 25d (FIG. 5).

次に、制御項演算部17では、補間位置t0の着目点に対応して得られた4つの値c0(1+b)・Y(t1)、c0(b)・Y(t2)、c0(1−b)・Y(t3)、c0(2−b)・Y(t4)を、制御項畳み込み回路26によって畳み込み演算し、係数乗算部18によって可変パラメータαを乗算し、これにより着目点に対応する制御補間値ybが計算される。なお、制御項演算部17全体によって行われる演算が畳み込み演算であり、制御項畳み込み回路26では、各制御項乗算回路25a〜25dの乗算結果を単純に加算している。 Next, in the control term calculation unit 17, four values c 0 (1 + b) · Y (t1), c 0 (b) · Y (t2), c 0 obtained corresponding to the point of interest at the interpolation position t0 are obtained. (1-b) · Y (t3), c 0 (2-b) · Y (t4) are convolved by the control term convolution circuit 26, and the coefficient multiplier 18 multiplies the variable parameter α, thereby paying attention. A control interpolation value yb corresponding to the point is calculated. The operation performed by the entire control term operation unit 17 is a convolution operation, and the control term convolution circuit 26 simply adds the multiplication results of the control term multiplication circuits 25a to 25d.

(3−2−3)補間値演算処理
線形加算部19は、基本項演算部16により算出された着目点に対応する基本補間値yaと、制御項演算部17および係数乗算部18により算出された着目点に対応する制御補間値ybとを線形加算することにより、補間位置t0における補間値yを出力する。
(3-2-3) Interpolation Value Calculation Processing The linear addition unit 19 is calculated by the basic interpolation value ya corresponding to the point of interest calculated by the basic term calculation unit 16, the control term calculation unit 17, and the coefficient multiplication unit 18. The interpolation value y at the interpolation position t0 is output by linearly adding the control interpolation value yb corresponding to the target point.

(3−3)可変パラメータの数値を変更したときの補間処理結果
上述した構成に加えて、信号変換処理部2では、パラメータ設定部7によって係数乗算部18の可変パラメータαの数値が変更されることにより標本化関数sN(t)の値が変更され、その結果、補間値yが変動してアナログ信号の周波数特性が変化するようになっている。以下では、可変パラメータαを変更した際に、標本化関数sN(t)がどのように変化するかについて、図1に示した基本標本化関数f(t)が示す波形と、制御標本化関数c0(t)が示す波形とを合成した波形に着目して説明する。
(3-3) Interpolation processing result when variable parameter value is changed In addition to the configuration described above, in the signal conversion processing unit 2, the parameter setting unit 7 changes the value of the variable parameter α of the coefficient multiplication unit 18. As a result, the value of the sampling function s N (t) is changed, and as a result, the interpolation value y varies and the frequency characteristic of the analog signal changes. In the following, regarding how the sampling function s N (t) changes when the variable parameter α is changed, the waveform indicated by the basic sampling function f (t) shown in FIG. Description will be made by paying attention to a waveform obtained by synthesizing the waveform indicated by the function c 0 (t).

図8は、標本化関数sN(t)の波形を示す図である。図8に示すように、基本標本化関数f(t)が示す波形と、制御標本化関数c0(t)が示す波形とを合成した標本化関数sN(t)の波形は、可変パラメータαの数値によって大きく異なるものとなる。本実施形態の場合、可変パラメータαを−1.5、−0.25、1.5の順に変化させてゆくと、−2≦t≦−1の領域と、1≦t≦2の領域とでは、標本化関数sN(t)の波長の振幅が次第に高くなり波形の極性が反転することを確認した。一方、−1≦t≦0の領域と、0≦t≦1の領域とでは、標本化関数sN(t)の波形の振幅が次第に低くなり波形の極性が反転することを確認した。 FIG. 8 is a diagram showing a waveform of the sampling function s N (t). As shown in FIG. 8, the waveform of the sampling function s N (t) obtained by synthesizing the waveform indicated by the basic sampling function f (t) and the waveform indicated by the control sampling function c 0 (t) is a variable parameter. It varies greatly depending on the numerical value of α. In the present embodiment, when the variable parameter α is changed in the order of −1.5, −0.25, and 1.5, the region of −2 ≦ t ≦ −1 and the region of 1 ≦ t ≦ 2 Then, it was confirmed that the amplitude of the wavelength of the sampling function s N (t) gradually increased and the polarity of the waveform was inverted. On the other hand, in the region of −1 ≦ t ≦ 0 and the region of 0 ≦ t ≦ 1, it was confirmed that the waveform amplitude of the sampling function s N (t) gradually decreased and the waveform polarity was inverted.

次に、テスト曲としてCDに記録されたヴァイオリン曲「Zigeunerweisen(ツィゴイナーヴァイゼン)」を、可変特性型信号変換装置1において約23秒間再生した。このとき、信号変換処理部2では、可変パラメータαを−0.25、−1.5および1.5にそれぞれ設定し、約23秒の間に入力された離散データを補間処理した。そして、このときの各標本化関数sN(t)で補間処理したアナログ信号の周波数特性について比較したところ、図9に示すような結果が得られた。図9は、複数の可変パラメータαと補間処理によって得られたアナログ信号の周波数特性との関係を示す図である。 Next, the violin song “Zigeunerweisen” recorded on the CD as a test song was reproduced in the variable characteristic signal converter 1 for about 23 seconds. At this time, the signal conversion processing unit 2 sets the variable parameter α to −0.25, −1.5, and 1.5, respectively, and interpolates the discrete data input during about 23 seconds. Then, when comparing the frequency characteristics of the analog signal interpolated with each sampling function s N (t) at this time, the result as shown in FIG. 9 was obtained. FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a plurality of variable parameters α and frequency characteristics of an analog signal obtained by interpolation processing.

図9に示したように、可変パラメータαの数値を変えた各標本化関数sN(t)による補間処理では、可変パラメータαの数値を変化させても、いずれも20kHz以上の高音域で信号レベルが上昇し、従来のシャノンの標本化関数を用いた場合に比べて高域成分を再生できることが確認できた。また、可変パラメータαを1.5に設定したときには、約26kHz未満で信号レベルが低下したものの、約26kHz以上の高音域で、44.1kHz付近を除き信号レベルが上昇し、可変パラメータαを−0.25および−1.5に設定した場合に比べて高域成分が再生できることが確認できた。 As shown in FIG. 9, in the interpolation process using each sampling function s N (t) in which the numerical value of the variable parameter α is changed, even if the numerical value of the variable parameter α is changed, all signals are generated in a high frequency range of 20 kHz or higher. The level increased, and it was confirmed that the high-frequency component could be reproduced compared with the conventional Shannon sampling function. Further, when the variable parameter α is set to 1.5, the signal level is decreased at less than about 26 kHz, but the signal level is increased except in the vicinity of 44.1 kHz in the high frequency range of about 26 kHz or more. It was confirmed that the high frequency component can be reproduced as compared with the case of setting to 0.25 and -1.5.

一方、可変パラメータαを−1.5に設定したときには、約26kHz付近で信号レベルが急激に低下したものの、約26kHz未満で信号レベルが全体的に上昇するとともに、44.1kHz付近を除き約26kHzよりも高い領域でも信号レベルが上昇し、可変パラメータαを−0.25および−1.5に設定した場合に比べて異なる信号レベルで高域成分を再生できることが確認できた。   On the other hand, when the variable parameter α is set to −1.5, the signal level suddenly decreases around 26 kHz, but the signal level increases as a whole at less than about 26 kHz, and about 26 kHz except for around 44.1 kHz. It was confirmed that the signal level increased even in the higher region, and the high frequency component could be reproduced with a different signal level compared to the case where the variable parameter α was set to -0.25 and -1.5.

さらに、可変パラメータαを−0.25に設定したときには、44.1kHz付近を除いて全体的に信号レベルが上昇し、可変パラメータαを1.5及び−1.5に設定した場合に比べて異なる信号レベルで高域成分を再生できることが確認できた。   Furthermore, when the variable parameter α is set to −0.25, the signal level generally increases except for the vicinity of 44.1 kHz, compared to the case where the variable parameter α is set to 1.5 and −1.5. It was confirmed that the high frequency components can be reproduced with different signal levels.

次に、テスト曲として再生周波数を10kHzおよび20kHzに固定した音を、可変特性型信号変換装置1で再生した。このとき、信号変換処理部2は、可変パラメータαの数値を−5〜5まで順次切り換えてゆき、入力部6から順次入力された離散データを補間処理した。そして、このときの可変パラメータαが異なる各標本化関数sN(t)で補間処理して得たアナログ信号の信号レベルについて比較したところ、図10に示すような結果が得られた。図10は、再生周波数を固定して可変パラメータの値を変更したときの信号レベルを示す概略図である。 Next, a sound having a reproduction frequency fixed at 10 kHz and 20 kHz as a test song was reproduced by the variable characteristic signal converter 1. At this time, the signal conversion processing unit 2 sequentially switches the numerical value of the variable parameter α from −5 to 5 and interpolates the discrete data sequentially input from the input unit 6. Then, when the signal levels of the analog signals obtained by performing the interpolation processing with the sampling functions s N (t) having different variable parameters α at this time were compared, the results as shown in FIG. 10 were obtained. FIG. 10 is a schematic diagram showing signal levels when the value of the variable parameter is changed with the reproduction frequency fixed.

図10に示したように、10kHzの再生周波数では、可変パラメータαを大きくしてゆくと、信号レベルが次第に下降してゆき、可変パラメータαが2と3の間のときに信号レベルが急速に下降し、その後、再び信号レベルが急激に上昇することが確認できた。一方、20kHZの再生周波数では、可変パラメータαを大きくしてゆくと、信号レベルが次第に下降してゆき、可変パラメータαが4付近のときに信号レベルが急速に下降し、その後、再び信号レベルが急激に上昇することが確認できた。このように、信号変換処理部2では、可変パラメータαを変動させることにより、同じ再生周波数でも異なる信号レベルで再生できることが確認できた。   As shown in FIG. 10, at the reproduction frequency of 10 kHz, as the variable parameter α is increased, the signal level gradually decreases, and when the variable parameter α is between 2 and 3, the signal level rapidly increases. After that, it was confirmed that the signal level increased rapidly again. On the other hand, at a reproduction frequency of 20 kHz, as the variable parameter α is increased, the signal level gradually decreases, and when the variable parameter α is near 4, the signal level rapidly decreases, and then the signal level again. It was confirmed that it rose rapidly. As described above, it was confirmed that the signal conversion processing unit 2 can reproduce at the same reproduction frequency with different signal levels by changing the variable parameter α.

(4)動作および効果
このように、本実施形態の信号変換処理部2では、基本項演算部16に基本標本化関数f(t)を記憶しておき、離散データ抽出部15によって抽出された各離散データd1、d2、d3、d4毎に補間位置t0までの距離をtとして基本標本化関数f(t)の値を計算し、離散データd1、d2、d3、d4のそれぞれに対応させた基本標本化関数f(t)の値を畳み込み演算することより、補間位置t0での基本補間値yaを計算している。
(4) Operation and Effect As described above, in the signal conversion processing unit 2 of the present embodiment, the basic sampling function f (t) is stored in the basic term calculation unit 16 and extracted by the discrete data extraction unit 15. The value of the basic sampling function f (t) is calculated for each discrete data d1, d2, d3, d4 with the distance to the interpolation position t0 as t, and is associated with each of the discrete data d1, d2, d3, d4. The basic interpolation value ya at the interpolation position t0 is calculated by performing a convolution operation on the value of the basic sampling function f (t).

また、信号変換処理部2では、制御項演算部17に制御標本化関数c0(t)を記憶しておき、離散データ抽出部15によって抽出された各離散データd1、d2、d3、d4毎に補間位置t0での距離をtとして制御標本化関数c0(t)の値を計算し、離散データd1、d2、d3、d4のそれぞれに対応させた制御標本化関数c0(t)の値を畳み込み演算した後、ユーザによって任意の数値に設定された可変パラメータαを、制御標本化関数c0(t)の畳み込み演算結果に乗算することにより、補間位置t0での制御補間値ybを計算している。 In the signal conversion processing unit 2, the control sampling function c 0 (t) is stored in the control term calculation unit 17, and each discrete data d 1, d 2, d 3, d 4 extracted by the discrete data extraction unit 15 is stored. to calculate the value of the control sampling function c 0 (t) the distance of the interpolation position t0 as t, the discrete data d1, d2, d3, control sampling function is made to correspond to each of d4 c 0 of (t) After the value is convolved, the control interpolation value yb at the interpolation position t0 is obtained by multiplying the convolution calculation result of the control sampling function c 0 (t) by a variable parameter α set to an arbitrary numerical value by the user. I'm calculating.

そして、この信号変換処理部2では、このようにして算出した基本補間値yaと制御補間値ybとを線形加算して離散データ間の補間値yを計算することにより、制御御標本化関数c0(t)の値に乗算される可変パラメータαの数値が反映された補間値yを算出している。 In the signal conversion processing unit 2, the control sampling function c is calculated by linearly adding the basic interpolation value ya calculated in this way and the control interpolation value yb to calculate the interpolation value y between discrete data. The interpolation value y reflecting the numerical value of the variable parameter α multiplied by the value of 0 (t) is calculated.

したがって、信号変換処理部2では、可変パラメータαの数値が変更されることにより、標本化関数sN(t)で補間処理して得られる補間値yが可変パラメータαに応じて調整できる。すなわち、音楽再生環境、音源、曲調等の各種条件に応じてユーザが可変パラメータαを適宜変更することで、アナログ信号の周波数特性が調整されたユーザ所望の音質からなる高音質な音楽を再生することが可能となる。 Therefore, the signal conversion processing unit 2 can adjust the interpolation value y obtained by performing the interpolation process with the sampling function s N (t) according to the variable parameter α by changing the numerical value of the variable parameter α. That is, the user can change the variable parameter α as appropriate according to various conditions such as the music playback environment, the sound source, the tune, and the like, thereby reproducing the high-quality music having the desired sound quality in which the frequency characteristics of the analog signal are adjusted. It becomes possible.

また、信号変換処理部2では、標本化関数sN(t)として全域で1回だけ微分可能な有限台の基本標本化関数f(t)および制御標本化関数c0(t)を用い、制御標本化関数c0(t)に可変パラメータαを乗算しているため、従来のシャノンの標本化関数を用いた場合に比べて離散データ間の補間処理に必要な演算量を大幅に減らすことができる。また、シャノンの標本化関数を用いた場合に生じる打ち切り誤差が発生せず、折り返し歪みの発生を防止することができる。 Further, the signal conversion processing unit 2 uses a basic sampling function f (t) and a control sampling function c 0 (t) of a finite stage that can be differentiated only once over the entire area as the sampling function s N (t). Since the control sampling function c 0 (t) is multiplied by the variable parameter α, the amount of computation required for the interpolation processing between discrete data is greatly reduced as compared with the conventional Shannon sampling function. Can do. In addition, the truncation error that occurs when the Shannon sampling function is used does not occur, and the occurrence of aliasing distortion can be prevented.

本実施形態では、特に補間位置t0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sN(t)の波形の値を0に収束させることが可能になるため、この標本化関数sN(t)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つの離散データを用いるだけでよくなり、シャノンの標本化関数を用いた場合に比べて処理負担の格段的な軽減が可能になる。 In the present embodiment, it is possible to converge the waveform value of the sampling function s N (t) to 0, particularly in a range that is the same as or narrower than two sample positions before and after the interpolation position t0. Therefore, when data interpolation or the like is performed using this sampling function s N (t), it is only necessary to use a total of four discrete data items before and after the position of interest, and when the Shannon sampling function is used. Compared with, the processing burden can be remarkably reduced.

また、本実施形態では、標本化関数sN(t)を、基本標本化関数f(t)と制御標本化関数c0(t)とに分離して別々に記憶し、それぞれ個別に離散データに対して畳み込み演算を行い、制御標本化関数c0(t)と離散データとの畳み込み演算結果に対して可変パラメータαを乗算して、これに基本標本化関数sN(t)と離散データとの畳み込み演算結果を加算して出力信号を得るようにしているため、制御標本化関数c0(t)は一つ保持すればよく、制御標本化関数c0(t)を極力単純化させることができ、制御標本化関数c0(t)の可変制御を容易に行うことができる。 Further, in the present embodiment, the sampling function s N (t) is separated into the basic sampling function f (t) and the control sampling function c 0 (t) and stored separately, and each of them is discrete data. Is subjected to a convolution operation, the convolution operation result of the control sampling function c 0 (t) and the discrete data is multiplied by the variable parameter α, and this is multiplied by the basic sampling function s N (t) and the discrete data. since the convolution calculation result added to the so as to obtain the output signal of the control sampling function c 0 (t) may be one holding, is as simple as possible the control sampling function c 0 (t) And variable control of the control sampling function c 0 (t) can be easily performed.

(5)他の実施の形態
なお、上述した実施形態においては、基本項演算部16および制御項演算部17によって、離散データ間にある複数の補間値を1つずつ順次算出してゆくようにした場合について説明したが、本発明はこれに限らず、離散データ間にある複数の補間値を一括で算出するようにしてもよい。
(5) Other Embodiments In the above-described embodiment, the basic term calculation unit 16 and the control term calculation unit 17 sequentially calculate a plurality of interpolated values between discrete data one by one. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of interpolated values between discrete data may be calculated collectively.

図11は、複数の補間値を一括で算出する変形例を示す図である。図11では、図5と共通する構成については同じ符号が付されている。図11に示すように、信号変換処理部30は、離散データ抽出部15と変換関数行列演算部31とから構成されている。変換関数行列演算部31において、離散データd1、d2、d3、d4の値Y(t1)、Y(t2)、Y(t3)、Y(t4)と、変換行列A(後述する)とを乗算することにより、離散データ間の複数の補間値yk−2(1)、yk−2(2)、…、yk−2(n)を順次又は一括して算出する。   FIG. 11 is a diagram illustrating a modification example in which a plurality of interpolation values are calculated at once. In FIG. 11, the same reference numerals are given to configurations common to FIG. 5. As shown in FIG. 11, the signal conversion processing unit 30 includes a discrete data extraction unit 15 and a conversion function matrix calculation unit 31. In the conversion function matrix calculation unit 31, the values Y (t1), Y (t2), Y (t3), and Y (t4) of the discrete data d1, d2, d3, and d4 are multiplied by the conversion matrix A (described later). By doing this, a plurality of interpolated values yk-2 (1), yk-2 (2),..., Yk-2 (n) between discrete data are calculated sequentially or collectively.

この変形例では、図12のように、連続する4つの離散データd1、d2、d3、d4のうち過去2番目の離散データd2と過去3番目の離散データd3との間を1〜nまで区分けして所定の区分数(この場合、n+1)で区切り、各位置での補間値yk−2(1)、yk−2(2)、…、yk−2(n)が算出される。   In this modified example, as shown in FIG. 12, the past second discrete data d2 and the past third discrete data d3 are divided into 1 to n among four consecutive discrete data d1, d2, d3, d4. Then, the values are divided by a predetermined number of sections (in this case, n + 1), and interpolation values yk-2 (1), yk-2 (2),..., Yk-2 (n) at each position are calculated.

ここで、変換行列Aは次式により表される。   Here, the transformation matrix A is expressed by the following equation.

Figure 0005036677
Figure 0005036677

この変換行列Aは、4つの離散データd1、d2、d3、d4を用いて標本化関数sN(t)を算出し、離散データd2およびd3の間のn個の補間値yk−2(1)、yk−2(2)、・・・、yk−2(n)を算出するために、標本化関数sN(t)を要素としてn行4列からなる。そして、変換行列Aは、離散データd1、d2、d3、d4の値Y(t1)、Y(t2)、Y(t3)、Y(t4)を要素とした1列の行列Xが乗算されることにより補正値yk−2(1)、yk−2(2)、・・・、yk−2(n)を求めることができる。すなわち、補正値yk−2(1)、yk−2(2)、・・・、yk−2(n)は、次式により求めることができる。 This transformation matrix A calculates a sampling function s N (t) using four discrete data d1, d2, d3, d4, and n interpolation values yk−2 (1) between the discrete data d2 and d3. ), Yk-2 (2),..., Yk-2 (n), the sampling function s N (t) is used as an element, and it has n rows and 4 columns. The transformation matrix A is multiplied by a one-column matrix X whose elements are the values Y (t1), Y (t2), Y (t3), and Y (t4) of the discrete data d1, d2, d3, and d4. Thus, correction values yk-2 (1), yk-2 (2),..., Yk-2 (n) can be obtained. That is, the correction values yk-2 (1), yk-2 (2),..., Yk-2 (n) can be obtained by the following equation.

Figure 0005036677
Figure 0005036677

ここで、変換行列Aは、次式の基本項行列Bと、可変パラメータαを乗算した次式の制御項行列Cとの和であり、A=B+αCで表される。   Here, the transformation matrix A is the sum of the basic term matrix B of the following equation and the control term matrix C of the following equation multiplied by the variable parameter α, and is represented by A = B + αC.

Figure 0005036677
Figure 0005036677

Figure 0005036677
Figure 0005036677

基本項行列Bは基本標本化関数f(t)を要素とし、制御項行列Cは制御標本化関数c(t)を要素としている(tは補間点と標本位置との距離を示す)。したがって、補間値yk−2(1)、yk−2(2)、・・・、yk−2(n)は、次式により表される。   The basic term matrix B has a basic sampling function f (t) as an element, and the control term matrix C has a control sampling function c (t) as an element (t indicates a distance between an interpolation point and a sample position). Therefore, the interpolation values yk-2 (1), yk-2 (2),..., Yk-2 (n) are expressed by the following equations.

Figure 0005036677
Figure 0005036677

実際上、変換関数行列演算部31は、図13に示すように、基本項行列Bおよび行列Xの演算を実行する基本項行列演算回路32と、制御項行列Cおよび行列Xの演算を実行する制御項行列演算回路33と、制御項行列演算回路33の算出結果に可変パラメータαを乗算する複数の係数乗算部18a1、18a2、・・・、18anと、基本項行列演算回路32からの算出結果と係数乗算部18a1、18a2、・・・、18anからの算出結果とを線形加算する複数の線形加算部19a1、19a2、・・・、19anとから構成されている。   In practice, as shown in FIG. 13, the conversion function matrix calculation unit 31 executes a basic term matrix calculation circuit 32 that executes calculation of the basic term matrix B and the matrix X, and calculation of the control term matrix C and the matrix X. .., 18an for multiplying the calculation result of the control term matrix calculation circuit 33, the calculation result of the control term matrix calculation circuit 33 by the variable parameter α, and the calculation result from the basic term matrix calculation circuit 32 .., 18an are linearly added to the calculation results from the coefficient multipliers 18a1, 18a2,..., 18an, and a plurality of linear adders 19a1, 19a2,.

基本項行列演算回路32は、離散データ間の区分数に応じて基本標本化関数としての基本項行列Bを予め計算しておき、これにより得られた演算値をテーブル化した基本項行列Bを所定の記憶手段に記憶している。また、基本項行列演算回路32は、離散データ抽出部15から離散データd1、d2、d3、d4を受け取ると、所定の記憶手段に予め記憶されたテーブル値としての基本項行列Bに、離散データd1、d2、d3、d4の値Y(t1)、Y(t2)、Y(t3)、Y(t4)を一列の行列Xとして乗算する。そして、基本項行列演算回路32は、その結果得られた行列の各行の値を、それぞれ対応する線形加算部19a1、19a2、・・・、19anへ送出する。すなわち、基本項行列演算回路32は、算出結果として得られた行列の1行目の(f1(n+1)・Y(t1))+(f2(1)・Y(t2))+(f3(n−1)・Y(t3))+(f4(2n−1)・Y(t4))を線形加算部19a1に送出し、次の2行目の(f1(n+2)・Y(t1))+(f2(2)・Y(t2))+(f3(n−2)・Y(t3))+(f4(2n−2)・Y(t4))を次の線形加算部19a2に送出し、以後3行目〜n行目までの各値をそれぞれ異なる線形加算部19a3、・・・、19anへ送出する。   The basic term matrix calculation circuit 32 calculates a basic term matrix B as a basic sampling function in advance according to the number of sections between discrete data, and generates a basic term matrix B in which the calculated values are tabulated. It is stored in a predetermined storage means. Further, upon receiving the discrete data d1, d2, d3, d4 from the discrete data extraction unit 15, the basic term matrix calculation circuit 32 converts the discrete data into the basic term matrix B as a table value stored in advance in a predetermined storage means. The values Y (t1), Y (t2), Y (t3), and Y (t4) of d1, d2, d3, and d4 are multiplied as a matrix X in one column. Then, the fundamental term matrix calculation circuit 32 sends the value of each row of the matrix obtained as a result to the corresponding linear adders 19a1, 19a2,. That is, the basic term matrix calculation circuit 32 calculates (f1 (n + 1) · Y (t1)) + (f2 (1) · Y (t2)) + (f3 (n) in the first row of the matrix obtained as the calculation result. -1) .Y (t3)) + (f4 (2n-1) .Y (t4)) is sent to the linear adder 19a1, and (f1 (n + 2) .Y (t1)) + in the next second row (F2 (2) · Y (t2)) + (f3 (n−2) · Y (t3)) + (f4 (2n−2) · Y (t4)) is sent to the next linear adder 19a2, Thereafter, the values from the third line to the nth line are sent to different linear adders 19a3,.

一方、制御項行列演算回路33は、離散データ間の区分数に応じて制御標本化関数としての制御項行列Cを予め計算しておき、これにより得られた演算値をテーブル化した制御項行列Cを所定の記憶手段に記憶している。また、制御項行列演算回路33は、離散データ抽出部15から離散データd1、d2、d3、d4を受け取ると、所定の記憶手段に予め記憶されたテーブル値としての制御項行列Cに、離散データd1、d2、d3、d4の値Y(t1)、Y(t2)、Y(t3)、Y(t4)を一列の行列Xとして乗算する。そして、制御項行列演算回路33は、その結果得られた行列の各行の値を、それぞれ対応する係数乗算部18a1、18a2、・・・、18anへ送出する。すなわち、制御項行列演算回路33は、演算結果として得られた行列の1行目の(c1(n+1)・Y(t1))+(c2(1)・Y(t2))+(c3(n−1)・Y(t3))+(c4(2n−1)・Y(t4))を係数乗算部18a1に送出し、次の2行目の(c1(n+2)・Y(t1))+(c2(2)・Y(t2))+(c3(n−2)・Y(t3))+(c4(2n−2)・Y(t4))を次の係数乗算部18a2に送出し、以後3行目〜n行目までの各値をそれぞれ異なる係数乗算部18a3、・・・、18anへ送出する。   On the other hand, the control term matrix operation circuit 33 calculates in advance a control term matrix C as a control sampling function according to the number of sections between discrete data, and a control term matrix in which the operation values obtained thereby are tabulated. C is stored in a predetermined storage means. Further, when receiving the discrete data d1, d2, d3, d4 from the discrete data extraction unit 15, the control term matrix arithmetic circuit 33 stores the discrete data in the control term matrix C as a table value stored in advance in a predetermined storage unit. The values Y (t1), Y (t2), Y (t3), and Y (t4) of d1, d2, d3, and d4 are multiplied as a matrix X in one column. Then, the control term matrix operation circuit 33 sends the values of the respective rows of the matrix obtained as a result thereof to the corresponding coefficient multipliers 18a1, 18a2,. In other words, the control term matrix operation circuit 33 obtains (c1 (n + 1) · Y (t1)) + (c2 (1) · Y (t2)) + (c3 (n) in the first row of the matrix obtained as the operation result. −1) · Y (t3)) + (c4 (2n−1) · Y (t4)) is sent to the coefficient multiplier 18a1, and (c1 (n + 2) · Y (t1)) + in the next second row (C2 (2) · Y (t2)) + (c3 (n−2) · Y (t3)) + (c4 (2n−2) · Y (t4)) is sent to the next coefficient multiplication unit 18a2. Thereafter, the values from the third line to the nth line are sent to different coefficient multipliers 18a3,.

各係数乗算部18a1、18a2、・・・、18anは、パラメータ設定部7でユーザにより設定された可変パラメータαを、制御項行列演算回路33で算出された行列の各行の値に乗算し、これを対応する線形加算部19a1、19a2、・・・、19anへ送出する。各線形加算部19a1、19a2、・・・、19anは、基本項行列演算回路32から受け取った算出結果と、係数乗算部18a1、18a2、・・・、18anから受け取った算出結果とを同じ行毎に線形加算し、これにより補間値yk−2(1)、yk−2(2)、・・・、yk−2(n)を出力する。   The coefficient multipliers 18a1, 18a2,..., 18an multiply the variable parameter α set by the user in the parameter setting unit 7 by the value of each row of the matrix calculated by the control term matrix calculation circuit 33. Are sent to the corresponding linear adders 19a1, 19a2,. Each of the linear addition units 19a1, 19a2,..., 19an performs the same calculation of the calculation results received from the basic term matrix calculation circuit 32 and the calculation results received from the coefficient multiplication units 18a1, 18a2,. , And outputs the interpolation values yk-2 (1), yk-2 (2),..., Yk-2 (n).

このように、信号変換処理部30では、上述した実施の形態と同様の効果に加えて、基本項行列演算回路32に基本項行列Bを記憶しておくとともに、制御項行列演算回路33に制御項行列Cを記憶しておき、離散データd1、d2、d3、d4の値Y(t1)、Y(t2)、Y(t3)、Y(t4)を一列の行列Xとして乗算するようにしたことにより、連続する4つの離散データd1、d2、d3、d4のうち所定の離散データd2およびd3の間の補間位置1〜nまでの補間値yk−2(1)、yk−2(2)、・・・、yk−2(n)を一括して容易に算出することができる。   As described above, the signal conversion processing unit 30 stores the basic term matrix B in the basic term matrix calculation circuit 32 and controls the control term matrix calculation circuit 33 in addition to the same effects as the above-described embodiment. The term matrix C is stored, and the values Y (t1), Y (t2), Y (t3), and Y (t4) of the discrete data d1, d2, d3, and d4 are multiplied as a one-row matrix X. Thus, interpolation values yk-2 (1) and yk-2 (2) of interpolation positions 1 to n between predetermined discrete data d2 and d3 among four continuous discrete data d1, d2, d3, and d4. ,..., Yk-2 (n) can be easily calculated collectively.

なお、上述した実施形態においては、着目する離散データ間の区分数がn+1で一定数である離散データ列に適用する基本項行列Bおよび制御項行列Cを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、着目する離散データ間の区分数が異なる複数の離散データ列に適用可能な基本項行列および制御項行列を用いるようにしてもよい。すなわち、この場合、変換関数行列演算部では、区分数が異なる複数の離散データ列に適用するため、これら複数の区分数の最小公倍数の区分数で基本項行列Bおよび制御項行列Cを予め演算してテーブル化しておき、離散データの入力開始時に設定される区分数に応じて、基本項行列Bおよび制御項行列Cのうちから当該区分数に対応した演算値をテーブル値として選択して、選択したテーブル値と離散データとの畳み込み演算を実行する。これにより、変換関数行列演算部では、1つの基本項行列B及び制御項行列Cのみを予め記憶しているだけで、区分数が異なる複数の離散データ列に対応することができることから、記憶手段での記憶容量を減らし、装置全体としての処理負担を低減することができる。例えば、区分数2(離散データの間に1つの補間値を生成する場合)と区分数3(離散データの間に2つの補間値を生成する場合)とを考えると、これらの区分数の最小公倍数は6であるため、区分数6に対応するテーブル値(関数値)を保持しておけば、区分数2と区分数3の両方の畳み込み演算をこの一つのテーブルを用いて行うことが可能になる。   In the above-described embodiment, the case where the basic term matrix B and the control term matrix C that are applied to the discrete data sequence in which the number of sections between the discrete data of interest is n + 1 and a constant number is used has been described. However, the present invention is not limited to this, and a basic term matrix and a control term matrix applicable to a plurality of discrete data strings having different numbers of sections between discrete data of interest may be used. That is, in this case, since the conversion function matrix calculation unit is applied to a plurality of discrete data strings having different numbers of divisions, the basic term matrix B and the control term matrix C are calculated in advance with the number of divisions of the least common multiple of the number of divisions. Then, according to the number of divisions set at the start of discrete data input, an operation value corresponding to the number of divisions is selected from the basic term matrix B and the control term matrix C as a table value, A convolution operation is performed on the selected table value and discrete data. As a result, the conversion function matrix calculation unit can correspond to a plurality of discrete data strings having different numbers of sections only by storing only one basic term matrix B and control term matrix C in advance. Therefore, the processing capacity of the entire apparatus can be reduced. For example, considering the number of sections 2 (when one interpolation value is generated between discrete data) and the number of sections 3 (when two interpolation values are generated between discrete data), the minimum number of these sections Since the common multiple is 6, if the table value (function value) corresponding to the number of divisions 6 is held, it is possible to perform convolution operations of both the number of divisions 2 and 3 using this one table. become.

また、本発明は、上述した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、標本化関数sN(t)を全域で1回だけ微分可能な有限台の関数としたが、微分可能回数を2回以上に設定してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, although the sampling function s N (t) is a finite function that can be differentiated only once over the entire area, the number of differentiable times may be set to 2 or more.

また、上述した実施形態においては、標本化関数sN(t)を用いて補間処理を行うことによりアナログ信号を生成するようにした場合についてのべたが、本発明はこれに限らず、標本化関数sN(t)を用いて補間処理を行うことにより単にオーバーサンプリングし、その後にアナログデジタル変換器でアナログ信用を生成するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the analog signal is generated by performing the interpolation process using the sampling function s N (t). However, the present invention is not limited to this, and the sampling is performed. It is also possible to simply perform oversampling by performing an interpolation process using the function s N (t), and then generate an analog credit with an analog-digital converter.

さらに、上述した実施形態においては、標本化関数sN(t)はt=±2で0に収束するようにしたが、本発明はこれに限らず、t=±3以上で0に収束するようにしてもよい。例えば、t=±3で0に収束するようにした場合には、離散データ抽出部15によって直前の6つの離散データを抽出し、関数処理部14によってこれら6つの離散データに対して標本化関数sN(t)の値が計算される。 Furthermore, in the above-described embodiment, the sampling function s N (t) converges to 0 when t = ± 2, but the present invention is not limited to this, and converges to 0 when t = ± 3 or more. You may do it. For example, when t = ± 3 and converges to 0, the discrete data extraction unit 15 extracts the previous six discrete data, and the function processing unit 14 performs sampling functions on these six discrete data. The value of s N (t) is calculated.

さらに、上述した実施形態においては、基本項演算部16に基本標本化関数f(t)を記憶し、これとは別に制御項演算部17に制御標本化関数c0(t)を記憶しておき、それぞれ基本標本化関数f(t)および制御標本化関数c0(t)毎に離散データd1、d2、d3、d4に対する畳み込み演算を行って基本補間値yaと制御補間値ybとを算出した後、基本補間値yaと制御補間値ybとの線形和加算で補間値yを算出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、関数処理部14は、基本標本化関数f(t)に可変パラメータαと制御標本化関数c0(t)とを乗算した結果を加算してこれらの線形結合を行うことにより、この可変パラメータαに対応する具体的な標本化関数sN(t)を特定し、この標本化関数sN(t)を用いて、離散データd1、d2、d3、d4に対する畳み込み演算を行って補間値yを直接算出するようにしてもよい。これにより、関数処理部14では、基本標本化関数f(t)および制御標本化関数c0(t)のそれぞれを用いて別々に畳み込み演算する場合に比べて乗算回数が少なくなり、演算時間の低減や、乗算器の低減を図ることができ、処理速度の遅い演算デバイスを用いる場合に適している。 Further, in the above-described embodiment, the basic sampling function f (t) is stored in the basic term calculation unit 16, and separately, the control sampling function c 0 (t) is stored in the control term calculation unit 17. Then, the basic interpolation value ya and the control interpolation value yb are calculated by performing a convolution operation on the discrete data d1, d2, d3, and d4 for each of the basic sampling function f (t) and the control sampling function c 0 (t). After that, the case where the interpolation value y is calculated by linear sum addition of the basic interpolation value ya and the control interpolation value yb has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the function processing unit 14 adds the result obtained by multiplying the basic sampling function f (t) by the variable parameter α and the control sampling function c 0 (t) and performs a linear combination thereof, thereby changing the variable. A specific sampling function s N (t) corresponding to the parameter α is specified, and using this sampling function s N (t), a convolution operation is performed on the discrete data d1, d2, d3, d4, and an interpolation value is obtained. You may make it calculate y directly. As a result, the function processing unit 14 reduces the number of multiplications compared to the case where the convolution calculation is separately performed using each of the basic sampling function f (t) and the control sampling function c 0 (t), and the calculation time is reduced. This is suitable for the case of using an arithmetic device that can reduce the number of multipliers and the number of multipliers and has a low processing speed.

本発明の補間処理に用いられる標本化関数を構成する基本標本化関数と制御標本化関数の波形形状を示す図である。It is a figure which shows the waveform shape of the basic sampling function and control sampling function which comprise the sampling function used for the interpolation process of this invention. 一実施形態の可変特性型信号変換装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the variable characteristic type signal converter of one Embodiment. プログラマブル信号処理プロセッサ内の信号変換処理部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the signal conversion process part in a programmable signal processor. 連続する4つの離散データと、補間位置である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 continuous discrete data and the attention point which is an interpolation position. 信号変換処理部の具体的な構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure of a signal conversion process part. 基本項演算部における所定の補間位置に対する補間処理の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the interpolation process with respect to the predetermined | prescribed interpolation position in a fundamental term calculating part. 制御項演算部における所定の補間位置に対する補間処理の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the interpolation process with respect to the predetermined | prescribed interpolation position in a control term calculating part. 標本化関数の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of a sampling function. 複数の可変パラメータαと補間処理によって得られたアナログ信号の周波数特性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the several variable parameter (alpha) and the frequency characteristic of the analog signal obtained by the interpolation process. 再生周波数を固定して可変パラメータの値を変更したときの信号レベルを示す概略図である。It is the schematic which shows the signal level when fixing the reproduction frequency and changing the value of the variable parameter. 複数の補間値を一括で算出する変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification which calculates a several interpolation value collectively. 4つの離散データと着目点との位置関係と、補間位置を示す概略図である。It is the schematic which shows the positional relationship of four discrete data and a view point, and an interpolation position. 他の実施の形態による信号変換処理部の詳細構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the signal conversion process part by other embodiment. 従来におけるシャノンの標本化関数の波形を示す概略図である。It is the schematic which shows the waveform of the sampling function of Shannon in the past.

符号の説明Explanation of symbols

2 信号変換処理部
3 プログラマブル信号処理プロセッサ
10 セレクタ
14 関数処理部
15 離散データ抽出部
16 基本項演算部
17 制御項演算部
18 係数乗算部
19 線形加算部
32 基本項行列演算回路
33 制御項行列演算回路
2 Signal Conversion Processing Unit 3 Programmable Signal Processing Processor 10 Selector 14 Function Processing Unit 15 Discrete Data Extraction Unit 16 Basic Term Calculation Unit 17 Control Term Calculation Unit 18 Coefficient Multiplying Unit 19 Linear Addition Unit 32 Basic Term Matrix Operation Circuit 33 Control Term Matrix Operation circuit

Claims (23)

それぞれが有限台の区分的多項式で表される基本標本化関数および制御標本化関数の線形結合で構成された標本化関数を用いて複数の離散データに対する畳み込み演算を行うことにより、前記離散データ間の補間値を算出する関数処理部を備え
前記離散データの標本位置をtとしたとき、
前記基本標本化関数は、tが−1から+1までが有限台の範囲であって、t=0で1になり、t=±1に向けて0に収束し、
前記制御標本化関数は、有限台の範囲に含まれる各標本位置tで0になることを特徴とする可変特性型信号変換装置。
By performing a convolution operation on a plurality of discrete data using a sampling function composed of a linear combination of a basic sampling function and a control sampling function each represented by a finite piecewise piecewise polynomial, includes a function processing unit for calculating the interpolated value,
When the sample position of the discrete data is t,
In the basic sampling function, t ranges from −1 to +1 within a finite range, becomes 1 when t = 0, converges to 0 toward t = ± 1,
It said control sampling function, variable characteristic type signal conversion device according to claim Rukoto a 0 at each sampling position t included in the scope of finite support.
請求項1において、
順次入力される複数の前記離散データの中から入力順番が連続する所定個数の離散データを抽出する離散データ抽出部をさらに備え、
前記関数処理部は、前記離散データ抽出部によって抽出された所定個数の前記離散データを用いて補間値の算出を行うことを特徴とする可変特性型信号変換装置。
In claim 1,
A discrete data extraction unit for extracting a predetermined number of discrete data in which the input order is continuous from the plurality of discrete data sequentially input;
The function processing unit calculates an interpolation value by using a predetermined number of the discrete data extracted by the discrete data extraction unit.
請求項1または2において、
前記基本標本化関数をf(t)、前記制御標本化関数をC(t)、ユーザによって任意に設定可能なパラメータをαとしたときに、
前記関数処理部は、前記線形結合を、
f(t)+αC(t)
で演算することを特徴とする可変特性型信号変換装置。
In claim 1 or 2,
When the basic sampling function is f (t), the control sampling function is C (t), and a parameter that can be arbitrarily set by the user is α,
The function processing unit performs the linear combination,
f (t) + αC (t)
A variable characteristic type signal converter characterized in that it is operated by
請求項3において、
前記関数処理部は、
前記基本標本化関数を用いて複数の前記離散データに対する畳み込み演算を行う基本項演算部と、
前記制御標本化関数を用いて複数の前記離散データに対する畳み込み演算を行う制御項演算部と、
前記制御項演算部による算出結果に前記パラメータを乗算する係数乗算部と、
を備えることを特徴とする可変特性型信号変換装置。
In claim 3,
The function processing unit
A basic term operation unit that performs a convolution operation on the plurality of discrete data using the basic sampling function;
A control term operation unit that performs a convolution operation on the plurality of discrete data using the control sampling function;
A coefficient multiplier for multiplying the calculation result by the control term calculator by the parameter;
A variable characteristic signal conversion device comprising:
請求項3において、
前記関数処理部は、前記パラメータの値が指定されたときに、前記基本標本化関数と前記制御標本化関数とを線形結合して得られる前記標本化関数を特定し、この標本化関数を用いて、前記離散データに対する前記畳み込み演算を行うことにより前記補間値を算出することを特徴とする可変特性型信号変換装置。
In claim 3,
The function processing unit specifies the sampling function obtained by linearly combining the basic sampling function and the control sampling function when a value of the parameter is specified, and uses the sampling function. The interpolated value is calculated by performing the convolution operation on the discrete data.
請求項4または5において、
ユーザの指示に応じて前記パラメータの値を任意に設定するパラメータ設定部をさらに備えることを特徴とする可変特性型信号変換装置。
In claim 4 or 5,
A variable characteristic signal conversion apparatus, further comprising: a parameter setting unit that arbitrarily sets a value of the parameter according to a user instruction.
請求項4または5において、
ユーザが操作することにより、予め設定された前記パラメータの複数の値の中から一つが選択されるセレクタをさらに備えることを特徴とする可変特性型信号変換装置。
In claim 4 or 5,
A variable characteristic signal conversion apparatus, further comprising a selector for selecting one of a plurality of preset values of the parameter by a user operation.
請求項1〜7のいずれかにおいて、
前記基本標本化関数は、前記離散データの標本位置の区間[−1,1]において1回だけ微分可能な区分的多項式で、他の区間は恒等的に0で表される関数であり、
前記制御標本化関数は、前記離散データの標本位置の区間[−2、2]において1回だけ微分可能な区分的多項式で、他の区間では恒等的に0となる関数であることを特徴とする可変特性型信号変換装置。
In any one of Claims 1-7,
The basic sampling function is a piecewise polynomial that can be differentiated only once in the interval [−1, 1] of the sample position of the discrete data, and the other interval is a function represented by 0 uniformly.
The control sampling function is a piecewise polynomial that can be differentiated only once in the interval [-2, 2] of the sample position of the discrete data, and is a function that is uniformly 0 in other intervals. A variable characteristic type signal converter.
請求項1〜8のいずれかにおいて、
前記基本標本化関数f(t)は、
Figure 0005036677
で表され、
前記制御標本化関数をC0(t)=Cr(t)+Cr(−t)としたときに、前記Cr(t)は、
Figure 0005036677
で表されることを特徴とする可変特性型信号変換装置。
In any one of Claims 1-8,
The basic sampling function f (t) is
Figure 0005036677
Represented by
When the control sampling function is C 0 (t) = C r (t) + C r (−t), the C r (t) is
Figure 0005036677
A variable characteristic type signal converter characterized by the following.
請求項1〜9のいずれかにおいて、
ユーザの指定したプログラムデータに基づいて、ユーザ所望の制御形態でなる演算構成を形成するプログラマブル信号処理プロセッサにプログラミングされることを特徴とする可変特性型信号変換装置。
In any one of Claims 1-9,
A variable characteristic signal conversion device programmed to a programmable signal processor that forms an arithmetic configuration having a control form desired by a user based on program data designated by a user.
請求項1〜10のいずれかにおいて、
前記基本標本化関数および前記制御標本化関数のそれぞれは、前記離散データ間の所定の区分数に応じて予め計算された関数値がテーブル化されてテーブル値として保持されており、
このテーブル化された関数値を用いて前記離散データに対する畳み込み演算が行われることを特徴とする可変特性型信号変換装置。
In any one of Claims 1-10,
In each of the basic sampling function and the control sampling function, function values calculated in advance according to a predetermined number of sections between the discrete data are tabulated and held as table values,
A variable characteristic signal conversion apparatus characterized in that a convolution operation is performed on the discrete data using the table-like function values.
請求項11において、
前記離散データ間の異なる複数の区分数について、それらの区分数の最小公倍数の区分数に対応する前記テーブル値が予め演算されて保持されていることを特徴とする可変特性型信号変換装置。
In claim 11,
The variable characteristic signal conversion apparatus according to claim 1, wherein the table values corresponding to the number of divisions of the least common multiple of the number of divisions between the discrete data are calculated and held in advance.
それぞれが有限台の区分的多項式で表される基本標本化関数および制御標本化関数の線形結合で構成された標本化関数を用いて複数の離散データに対する畳み込み演算を行うことにより、前記離散データ間の補間値を関数処理部によって算出する関数処理ステップを有し、
前記離散データの標本位置をtとしたとき、
前記基本標本化関数は、有限台の範囲において、t=0で1になり、t=±1に向けて0に収束し、
前記制御標本化関数は、有限台の範囲に含まれる各標本位置tで0になることを特徴とする可変特性型信号変換方法。
By performing a convolution operation on a plurality of discrete data using a sampling function composed of a linear combination of a basic sampling function and a control sampling function each represented by a finite piecewise piecewise polynomial, have a functional operation step of calculating the function processor interpolated values,
When the sample position of the discrete data is t,
The basic sampling function becomes 1 at t = 0 and converges to 0 toward t = ± 1 within a finite range.
It said control sampling function, variable characteristic type signal conversion method according to claim Rukoto a 0 at each sampling position t included in the scope of finite support.
請求項13において、
順次入力される複数の前記離散データの中から入力順番が連続する所定個数の離散データを離散データ抽出部によって抽出する離散データ抽出ステップをさらに有し、
前記関数処理ステップでは、前記離散データ抽出ステップにおいて抽出された所定個数の前記離散データを用いて補間値の算出を行うことを特徴とする可変特性型信号変換方法。
In claim 13,
A discrete data extraction step of extracting a predetermined number of discrete data in which the input order is continuous from among the plurality of discrete data sequentially input by a discrete data extraction unit;
In the function processing step, an interpolation value is calculated using a predetermined number of discrete data extracted in the discrete data extraction step.
請求項13または14において、
前記基本標本化関数をf(t)、前記制御標本化関数をC(t)、ユーザによって任意に設定可能なパラメータをαとしたときに、
前記関数処理ステップでは、前記線形結合を、
f(t)+αC(t)
で演算することを特徴とする可変特性型信号変換方法。
In claim 13 or 14,
When the basic sampling function is f (t), the control sampling function is C (t), and a parameter that can be arbitrarily set by the user is α,
In the function processing step, the linear combination is
f (t) + αC (t)
A variable characteristic type signal conversion method, characterized in that the calculation is performed by the method.
請求項15において、
前記関数処理ステップは、
前記基本標本化関数を用いて複数の前記離散データに対する畳み込み演算を基本項演算部によって行う基本項演算ステップと、
前記制御標本化関数を用いて複数の前記離散データに対する畳み込み演算を制御項演算部によって行う制御項演算ステップと、
前記制御項演算ステップにおける算出結果に前記パラメータを乗算する演算を係数乗算部によって行う係数乗算ステップと、
を備えることを特徴とする可変特性型信号変換方法。
In claim 15,
The function processing step includes:
A basic term operation step in which a basic term operation unit performs a convolution operation on the plurality of discrete data using the basic sampling function;
A control term computation step in which a control term computation unit performs a convolution computation on the plurality of discrete data using the control sampling function;
A coefficient multiplication step in which a coefficient multiplication unit performs an operation of multiplying the calculation result in the control term calculation step by the parameter;
A variable characteristic type signal conversion method comprising:
請求項15において、
前記関数処理ステップでは、前記パラメータの値が指定されたときに、前記基本標本化関数と前記制御標本化関数とを線形結合して得られる前記標本化関数を特定し、この標本化関数を用いて、前記離散データに対する前記畳み込み演算を行うことにより前記補間値を算出することを特徴とする可変特性型信号変換方法。
In claim 15,
In the function processing step, when the value of the parameter is specified, the sampling function obtained by linearly combining the basic sampling function and the control sampling function is specified, and the sampling function is used. A variable characteristic signal conversion method characterized in that the interpolated value is calculated by performing the convolution operation on the discrete data.
請求項16または17において、
ユーザの指示に応じて前記パラメータの値をパラメータ設定部によって任意に設定するパラメータ設定ステップをさらに有することを特徴とする可変特性型信号変換方法。
In claim 16 or 17,
A variable characteristic signal conversion method, further comprising: a parameter setting step of arbitrarily setting the value of the parameter by a parameter setting unit in accordance with a user instruction.
請求項16または17において、
ユーザの操作指示に応じて、予め設定された前記パラメータの複数の値の中から一つを選択するパラメータ選択ステップをさらに有することを特徴とする可変特性型信号変換方法。
In claim 16 or 17,
A variable characteristic signal conversion method, further comprising a parameter selection step of selecting one of a plurality of preset values of the parameter in accordance with a user operation instruction.
請求項13〜19のいずれかにおいて、
前記基本標本化関数は、前記離散データの標本位置の区間[−1,1]において1回だけ微分可能な区分的多項式で、他の区間は恒等的に0で表される関数であり、
前記制御標本化関数は、前記離散データの標本位置の区間[−2、2]において1回だけ微分可能な区分的多項式で、他の区間では恒等的に0となる関数であることを特徴とする可変特性型信号変換方法。
In any one of Claims 13-19,
The basic sampling function is a piecewise polynomial that can be differentiated only once in the interval [−1, 1] of the sample position of the discrete data, and the other interval is a function represented by 0 uniformly.
The control sampling function is a piecewise polynomial that can be differentiated only once in the interval [-2, 2] of the sample position of the discrete data, and is a function that is uniformly 0 in other intervals. A variable characteristic type signal conversion method.
請求項13〜20のいずれかにおいて、
前記基本標本化関数f(t)は、
Figure 0005036677
で表され、
前記制御標本化関数をC0(t)=Cr(t)+Cr(−t)としたときに、前記Cr(t)は、
Figure 0005036677
で表されることを特徴とする可変特性型信号変換方法。
In any one of Claims 13-20,
The basic sampling function f (t) is
Figure 0005036677
Represented by
When the control sampling function is C 0 (t) = C r (t) + C r (−t), the C r (t) is
Figure 0005036677
The variable characteristic type signal conversion method characterized by the above-mentioned.
請求項13〜21のいずれかにおいて、
前記基本標本化関数および前記制御標本化関数のそれぞれは、前記離散データ間の所定の区分数に応じて予め計算された関数値がテーブル化されてテーブル値として前記関数処理部に保持されており、
前記関数化処理ステップでは、このテーブル化された関数値を用いて前記離散データに対する畳み込み演算が行われることを特徴とする可変特性型信号変換方法。
In any one of Claims 13-21,
In each of the basic sampling function and the control sampling function, function values calculated in advance according to a predetermined number of sections between the discrete data are tabulated and held in the function processing unit as table values. ,
In the functionalization processing step, a convolution operation is performed on the discrete data using the tabulated function values.
請求項22において、
前記離散データ間の異なる複数の区分数について、それらの区分数の最小公倍数の区分数に対応する前記テーブル値が予め演算されて前記関数処理部に保持されていることを特徴とする可変特性型信号変換方法。
In claim 22,
A variable characteristic type characterized in that, for a plurality of different division numbers between the discrete data, the table value corresponding to the division number of the least common multiple of the division numbers is calculated in advance and held in the function processing unit Signal conversion method.
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