JP5486665B2 - 固定された位相応答を有するデジタル等化フィルタ - Google Patents

Description

本発明はデジタル等化フィルタに関する。具体的には、ハイエンドオーディオシステムのサウンドチューニングまたはサウンド均等化を目的として、このデジタル等化フィルタを使用することにより、リスナーが望む音の印象を実現することができる。

たとえば、自動車で使用される最新サウンドシステムは、典型的には複数の単一スピーカーを備え、聞き取りルーム（たとえば自動車のパッセンジャーコンパートメント内）の異なる位置に配置されたきわめて複雑なスピーカーアレイを構成する。かつては、音響技術者がこのようなサウンドシステムを各空間または各空間種別について個別に「手動で」チューニング（すなわち最適化）していた。通常、このチューニングは、経験および音響技術者の「訓練された」聴覚に基づいて主観的に実行される。そのため、音響技術者は、アナログまたはデジタルフィルタ回路を使用して、所望の心地よい音の印象を実現するようにフィルタパラメータをチューニングすることができる。

人間のインタラクションをまったくまたはほとんど必要とせずにサウンドチューニングの作業を実行できる自動的および半自動的な方法が開発されている。通常、所望のインパルス応答および位相応答（目標伝達関数）のみが技術者によって定義される。その目標伝達関数は、通常、聞き取りルーム内の画定された聞き取り位置における音声信号の（たとえば両耳）インパルス応答および位相応答を表す。一般的には、音声信号処理を目的としてデジタルフィルタが使用される。通常、所望の特性と一致するように振幅応答がチューニングされるだけでなく、得られる音の印象に影響を及ぼすように位相応答がチューニングされる。

とくに自動サウンドチューニング方式を適用する場合は、位相応答と振幅応答を互いに独立して調整できることが望ましい。しかし、明確な位相応答（およびその逆）を与えるように設計されている場合、多くの種類のデジタルフィルタは振幅応答を歪ませる。これは、位相と振幅を独立して設定できないためである。異なる音声チャネルによって与えられる音声信号間の（チューニング済みの）位相関係を壊すことなく振幅応答を「成形」する１つの可能性として、線形位相フィルタ（たとえばＦＩＲフィルタとも呼ばれる有限インパルス応答フィルタ）の使用がある。

しかし、線形位相フィルタにはいくつかの望ましくない特性があり、それが「プリリンギング」および「経時拡散」として知られている悪影響を生じさせる場合がある。したがって、最小位相フィルタのように動作しながらも、固定位相（非線形）応答を有し、フィルタの振幅応答の調整時に応答が変化しない、というフィルタに対するニーズが存在する。そのようなフィルタであれば、オーディオシステムの異なるチャネル間の（チューニング済みの）位相関係を壊すことなく振幅応答を操作することが可能になる。それと同時に、線形位相フィルタの好ましくない特性が回避される。

オーディオシステム内の音声信号をフィルタリングするための等化フィルタ構造が開示される。この等化フィルタは、固定された第一の位相応答および固定された第二の位相応答を各々が有する第一および第二のシェルビングフィルタを含み、その各位相応答は、対応するシェルビングフィルタの伝達特性を表すそれぞれのカットオフ周波数およびＱファクタによって決定される。第一と第二のシェルビングフィルタは直列に結合されており、各シェルビングフィルタは、カットオフ周波数、Ｑファクタおよび第一の広帯域利得を有する少なくとも１つの４次ローパスフィルタを含み、さらに、第二の広帯域利得とともに上記ローパスフィルタと同じカットオフ周波数および同じＱファクタを有する少なくとも１つの４次ハイパスフィルタを含む。この４次ローパスフィルタおよび４次ハイパスフィルタは並列に接続されており、そのため両方のフィルタが同じ入力信号を受け取り、対応するフィルタ通過信号を合計することによってそれぞれのシェルビングフィルタ出力信号が形成される。各４次ローパスおよびハイパスフィルタは、それぞれ、次々に次々接続された２つの２次ローパスまたはハイパスフィルタから構成されており、各２次フィルタは、対応するシェルビングフィルタと同じカットオフ周波数およびＱファクタを有する。

上記に加え、音声信号を等化するための対応する方法が開示される。

例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
オーディオシステム内の音声信号をフィルタリングするための等化フィルタ構造であって、該等化フィルタは、固定された第一および固定された第二の位相応答を有する第一および第二のシェルビングフィルタを含み、その各位相応答は、対応する上記シェルビングフィルタの伝達特性を表すそれぞれのカットオフ周波数およびＱファクタによって決定されるものであり、
上記第一および第二のシェルビングフィルタは直列に結合され、かつ各シェルビングフィルタは、
カットオフ周波数、Ｑファクタおよび第一の広帯域利得を有する、少なくとも１つの４次ローパスフィルタと、
上記ローパスと同じカットオフ周波数および同じＱファクタを有するとともに、第二の広帯域利得をさらに有する、少なくとも１つの４次ハイパスフィルタとを含み、
上記４次ローパスフィルタと上記４次ハイパスフィルタは並列に接続されており、そのため両方のフィルタが同じ入力信号を受け取り、対応するフィルタ通過信号を合計することによってそれぞれのシェルビングフィルタ出力信号が形成され、
各４次ローパスおよびハイパスフィルタは、それぞれ、次々に接続された２つの２次ローパスまたはハイパスフィルタから構成され、各２次フィルタは、対応する上記シェルビングフィルタと同じカットオフ周波数およびＱファクタを有する、等化フィルタ構造。
（項目２）
１つのシェルビングフィルタを構成する上記フィルタの上記カットオフ周波数および上記Ｑファクタは、各シェルビングフィルタについて別々に、あらかじめ決定されて固定されており、上記広帯域利得は、所望の態様で上記音声信号を等化するために振幅応答を調整できるように可変である、上記項目の等化フィルタ構造。
（項目３）
上記第一および第二のシェルビングフィルタは、それぞれ低音および高音シェルビングフィルタである、上記項目のうちのいずれか一項の等化フィルタ構造。
（項目４）
上記カットオフ周波数および上記Ｑファクタは、すべてのシェルビングフィルタについて固定され、あらかじめ決定されており、上記広帯域利得は、各シェルビングフィルタについて個別に調整可能である、上記項目のうちのいずれか一項の等化フィルタ構造。
（項目５）
上記項目のうちのいずれか一項の等化フィルタ構造であって、各シェルビングフィルタは、
上記第一の４次ローパスと直列に結合された少なくともさらに１つの４次ローパスと、
上記第一の４次ハイパスと直列に結合された少なくともさらに１つの４次ハイパスとを含む、上記等化フィルタ構造。
（項目６）
上記第一のシェルビングフィルタの上記４次ローパスフィルタは広帯域利得Ｇを有し、上記第一のシェルビングフィルタの上記４次ハイパスフィルタは広帯域利得Ｇ−１を有し、上記第二のシェルビングフィルタの上記４次ローパスフィルタは広帯域利得Ｇ−１を有し、上記第二のシェルビングフィルタの上記４次ハイパスフィルタは広帯域利得Ｇを有し、これにより定位相特性を有するピーキングフィルタが実施され、該ピーキングフィルタの振幅応答は上記広帯域利得Ｇを調整することによって調整可能である、上記項目のうちのいずれか一項の等化フィルタ構造。
（項目７）
複数の個別音声チャネルを有するオーディオシステム内の複数の音声信号をフィルタリングするための等化器装置であって、
各音声チャネルに関する項目１から５のいずれか１項に従う１つの等化フィルタ構造を有し、
すべての等化フィルタバンクが同一の位相応答を与えるように構成される、等化器装置。
（項目８）
１つの個別音声チャネルの上記等化フィルタ構造を構成する上記ハイパスおよびローパスフィルタがいずれも、あらかじめ決定されて固定されたＱファクタおよびカットオフ周波数を有するとともに、上記各等化フィルタバンクの振幅応答を調整するための調整可能な広帯域利得を有する、上記項目の等化器装置。
（項目９）
オーディオシステムの１つの個別音声チャネルに関する入力音声信号を等化する方法であって、
固定された第一および固定された第二の位相応答を有する第一および第二のシェルビングフィルタを使用して上記入力音声信号をフィルタリングすることを含み、その各位相応答は、対応する上記シェルビングフィルタの伝達特性を表すそれぞれのカットオフ周波数およびＱファクタによって決定され、
上記第一および第二のシェルビングフィルタは直列に結合され、かつ各シェルビングフィルタは、
カットオフ周波数、Ｑファクタおよび第一の広帯域利得を有する、少なくとも１つの４次ローパスフィルタと、
上記ローパスと同じカットオフ周波数および同じＱファクタを有するとともに、第二の広帯域利得をさらに有する、少なくとも１つの４次ハイパスフィルタとを含み、
上記４次ローパスフィルタと上記４次ハイパスフィルタは並列に接続されており、そのため両方のフィルタが同じ入力信号を受け取り、対応するフィルタ通過信号を合計することによってそれぞれのシェルビングフィルタ出力信号が形成され、
各４次ローパスおよびハイパスフィルタは、それぞれ、次々に接続された２つの２次ローパスまたはハイパスフィルタから構成され、各２次フィルタは、対応する上記シェルビングフィルタと同じカットオフ周波数およびＱファクタを有する、方法。
（項目１０）
項目９の方法であって、１つのシェルビングフィルタを構成する上記フィルタの上記カットオフ周波数および上記Ｑファクタは、各シェルビングフィルタについて別々にあらかじめ決定されて固定されており、
所望の態様で音声信号を等化する目的でシェルビングフィルタの全体的な振幅応答を調整するために広帯域利得を調整することをさらに含む、上記項目の方法。

（摘要）
オーディオシステム内の音声信号をフィルタリングするための等化フィルタ構造が開示される。この等化フィルタは、固定された第一および固定された第二の位相応答を各々が有する第一および第二のシェルビングフィルタを含み、その各位相応答は、対応するシェルビングフィルタの伝達特性を表すそれぞれのカットオフ周波数およびＱファクタによって決定される。上記第一および第二のシェルビングフィルタは直列に結合されており、各シェルビングフィルタは、カットオフ周波数、Ｑファクタおよび第一の広帯域利得を有する少なくとも１つの４次ローパスフィルタを含み、さらに、第二の広帯域利得とともに上記ローパスフィルタと同じカットオフ周波数および同じＱファクタを有する少なくとも１つの４次ハイパスフィルタを含む。この４次ローパスフィルタおよび４次ハイパスフィルタは並列に接続されており、そのため両方フィルタが同一の入力信号を受け取り、対応するフィルタ通過信号を合計することによってそれぞれのシェルビングフィルタ出力信号が形成される。各４次ローパスおよびハイパスフィルタは、それぞれ、次々に接続された２つの２次ローパスまたはハイパスフィルタから構成され、各２次フィルタは、対応する前記シェルビングフィルタと同じカットオフ周波数およびＱファクタを有する。

本発明は、以下の図面および説明を参照することによって、より的確に理解されうる。図中の構成要素は必ずしも正確な縮尺ではなく、本発明の原理を具体的に示すことに重点が置かれている。さらに、以下の各図面において、類似の参照番号は図中の対応部分を示す。
２次ローパスフィルタおよび２次ハイパスフィルタのボード（Ｂｏｄｅ））線図である。各フィルタは同じカットオフ周波数およびＱファクタを有する。 ４次ローパスフィルタおよび４次ハイパスフィルタのボード線図である。各フィルタは、同じカットオフ周波数およびＱファクタを有する２つの２次ローパスフィルタまたはハイパスフィルタを次々に接続したものである。 固定位相応答を有するフィルタ構造を示すブロック図である。このフィルタ構造は、図２に示すような４次ローパスおよび４次ハイパスフィルタの並列回路を含み、各フィルタは個別の広帯域利得を有することができる。 異なる広帯域利得に対する図３のフィルタ構造の振幅および周波数応答を示すボード線図である。位相応答は固定されており、広帯域利得に依存しない。 図３に示すような２つのシェルビングフィルタが直列に接続されたフィルタ構造のブロック図である。各シェルビングフィルタは異なるカットオフ周波数およびＱファクタを有することができる。 ２種類のＱファクタ値に対する図５のフィルタ構造のボード線図である。他のすべてのパラメータ（広帯域利得、カットオフ周波数）は固定されている。 各シェルビングフィルタに対して異なるパラメータ（カットオフ周波数およびＱファクタ）が使用された図５のフィルタ構造のボード線図である。 オーディオシステムにおける等化フィルタの応用例を示す図である。

等化フィルタとしての使用を目的とした（デジタルまたはアナログ）フィルタ構造は、フィルタ特性を調整するためのいくつかのパラメータを提供すべきである。これは、１つまたはいくつかのパラメータをチューニングすることによって周波数に対する振幅応答を調整できるということを意味する。一般的に使用されるフィルタの一例は、カットオフ周波数（記号ｆ_Ｃ）、Ｑファクタ（記号Ｑ）、および広帯域利得（記号Ｇ）の各パラメータによって特徴づけられる２次ローパスおよびハイパスフィルタである。デジタル実装において、そのようなフィルタは、多くの場合、双２次無限インパルスフィルタ（Ｂｉｑｕａｄ ＩＩＲフィルタ）として実装される。図１は、２次ローパスおよび２次ハイパスフィルタのボード線図を示す。各フィルタは、ゼロデシベルの広帯域利得Ｇ（Ｇ＝１またはＧ＝０ｄＢ）、１キロヘルツのカットオフ周波数ｆ_Ｃ（ｆ_Ｃ＝１ｋＨｚ）、および０．５のＱファクタを有する。留意すべき点として、位相応答間の定位相シフト（オフセット）が１８０度である以外、この２つのフィルタ（ローパスおよびハイパス）の位相応答は等しい。

各々が同じカットオフ周波数およびＱファクタを有する２つの２次ローパスフィルタまたは２つの２次ハイパスフィルタを次々に接続（縦続接続）した場合、それによって得られる４次フィルタは、それがローパスフィルタであるかハイパスフィルタであるかに関係なく、まったく同じ位相応答を有する。得られた４次（ローパスおよびハイパス）フィルタの対応するボード線図を図２に示す。留意すべき点として、この４次ローパスおよびハイパスフィルタのフィルタ特性は、２つのフィルタパラメータ、すなわちカットオフ周波数ｆ_ＣおよびＱファクタによってのみ特徴づけられる。またさらに広帯域利得Ｇを含めることができる。しかし、広帯域利得を変化させても、縦軸に沿って振幅応答をシフトさせる（すなわちｄＢ値の定数オフセットを加える）ことにしかならず、それ自体が振幅応答に対して他の何らかの作用を及ぼすことはない。

図３は、４次ローパス（ＬＰ４と表記）および４次ハイパス（ＨＰ４と表記）の並列回路を示す。２つの並列信号経路（信号分岐）の各々は、それぞれＧ_ＬＰおよびＧ_ＨＰと表記された個別の広帯域利得を含む。４次フィルタＬＰ４、ＨＰ４は、次々に接続された２つの２次ローパスまたはハイパスフィルタから構成され、図２のボード線図に示した振幅および位相特性を有する。留意すべきは、２つのフィルタＬＰ４、ＨＰ４の各々が同じＱファクタおよび同じカットオフ周波数を使用することである。これによって得られた図３のフィルタ構造は、シェルビングフィルタと見なすことができる。このフィルタに供給される入力信号をＳ_１と表記し、フィルタリングされた出力信号をＳ_２と表記してある。ｆ_Ｃ＝１ｋＨｚおよびＱ＝０．５とし、広帯域利得Ｇ_ＬＰおよびＧ_ＨＰをさまざまな値に設定した図３のシェルビングフィルタの振幅および位相特性を図４に示す。留意すべき点として、位相応答は固定されており、フィルタが「ローシェルフフィルタ」（低音調節用）または「ハイシェルフフィルタ」（高音調節用）として構成されている否かにかかわらず変化しない。さらに、４次フィルタＬＰ４、ＨＰ４を次々に接続された当該４次フィルタに置き換えることができ、したがって、次数４・ｎ（４×ｎ）のフィルタを効果的に実現することができる（ｎは１より大きい整数）。シェルビングフィルタの位相応答は、同じ設計パラメータ（カットオフ周波数、Ｑファクタ）を使用して同じ次数のオール（ａｌｌ）パスフィルタの位相応答と同一である。

図５は、固定位相応答を有する汎用等化フィルタの一例を示す。この等化フィルタは、図３および図４に示すような２つのシェルビングフィルタの直列回路から構成され、各シェルビングフィルタは次数４・ｎおよび４・ｍのローパスおよびハイパスフィルタを含むことができる（ｎおよびｍは１以上の整数に等しい）。第一のシェルビングフィルタは、パラメータｆ_Ｃ１（カットオフ周波数）およびＱ_１（Ｑファクタ）によって特徴づけられ、第一のシェルビングフィルタに接続された下流の第二のシェルビングフィルタは、パラメータｆ_Ｃ２（カットオフ周波数）およびＱ_２（Ｑファクタ）によって特徴づけられる。各ハイパスおよびローパスフィルタに関する広帯域利得ファクタは、Ｇ_ＨＰ１、Ｇ_ＬＰ１、Ｇ_ＨＰ２、およびＧ_ＬＰ２と表記されている。添字は、その利得とローパス（ＬＰ）フィルタまたはハイパス（ＨＰ）フィルタとの関連付けおよび利得が第一または第二のシェルビングフィルタにあるかの区別を示す。これらのシェルビングフィルタは固定位相応答を有するため（固定カットオフ周波数および固定Ｑファクタの場合）、図５の汎用等化フィルタも固定位相応答を有し、広帯域利得ファクタＧ_ＨＰ１、Ｇ_ＬＰ１、Ｇ_ＨＰ２、およびＧ_ＬＰ２を調整して振幅応答を修正した時に変化しない。

図６は、２つの例示的構成（Ｑ_１＝Ｑ_２＝Ｑ_{Ｂｏｏｓｔ}＝１およびＱ_１＝Ｑ_２＝Ｑ_Ｃｕｔ＝０．５）に対する図５の等化フィルタの振幅応答および周波数応答を示す。ここで残りのパラメータは一定である（ｍ＝ｎ＝１、Ｇ＝Ｇ_ＬＰ１＝１／Ｇ_ＨＰ１＝１＝０ｄＢ、Ｇ＝Ｇ_ＨＰ２＝１／Ｇ_ＬＰ２＝１＝０ｄＢ、ｆ_Ｃ１＝ｆ_Ｃ２＝１ｋＨｚ）。位相応答はＱファクタに依存するが、利得Ｇを調整して等化フィルタをチューニングする間、Ｑファクタは固定されたままである。留意すべき点として、当該フィルタが増幅（Ｑ＝Ｑ_{Ｂｏｏｓｔ}＝２）または減衰（Ｑ＝Ｑ_Ｃｕｔ＝０．５）のどちらを与えるのかを決定するのはＱファクタの値である。その場合の「ボーダー例」は、Ｑファクタが１／２の平方根に等しい時のオールパス（ａｌｌ ｐａｓｓ）になる。

図７は、図５の等化フィルタ（図７ではフィルタＨと表記）のより一般的な場合のボード線図を示す。この例では、以下の設定が適用される。
Ｇ_ＬＰ１＝Ｇ_ＨＰ２＝３ｄＢ（調整可能）
Ｇ_ＨＰ１＝Ｇ_ＬＰ２＝−３ｄＢ（調整可能）
ｆ_Ｃ１＝２００Ｈｚ
ｆ_Ｃ２＝２０００Ｈｚ
ｍ＝ｎ＝１
Ｑ_１＝０．５
Ｑ_２＝２
前に示した例と同様、広帯域利得値Ｇ_ＨＰ１、Ｇ_ＬＰ１、Ｇ_ＨＰ２、およびＧ_ＬＰ２を調整して振幅応答をチューニングする間、位相応答は固定されたままである。適切なパラメータを選ぶことにより、等化フィルタＨとまったく同じ位相応答を有するオールパス（ＦＩＧ７ではＨ_ＡＰと表記）を作成することがつねに可能である。

本明細書に説明する等化フィルタの１つの応用例を図８に示す。音声信号を与える信号源１は、たとえば、ＦＭまたはＤＡＢチューナ、ＭＰ３プレイヤー、コンパクトディスクプレイヤーなどであってよい。音声信号は、デジタル信号として与えられるか、または適切なアナログ−デジタル変換器を使用してデジタル化されるモノラル信号、ステレオ信号またはマルチチャネルサラウンドサウンド信号であってよい。図８の例において、音声信号はデジタル音声信号プロセッサに供給され、デジタル音声信号プロセッサは、たとえば、信号源から与えられたステレオ信号をサラウンドサウンド信号（たとえば「ドルビーデジタルプラス」符号化のための１４音声チャネル）に変換するなどのデジタル信号前処理動作を実行することができる。異なる音声チャネルの前処理された音声信号（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３などと呼ばれる）が別個の等化フィルタＨ_１、Ｈ_２、Ｈ_３に供給される。図５に示すように、各等化フィルタは、図３に示すような複数のシェルビングフィルタの次々に接続であるフィルタ構造を有する。等化された音声信号は電力増幅器３に与えられ、対応する出力信号がスピーカーＬＳ_１、ＬＳ_２、ＬＳ_３などに供給される。留意すべき点として、図８は概略図であり、デジタル−アナログフィルタ、サンプリングレート変換器などの構成要素は、本明細書に記述する等化フィルタの応用例の説明には必要なく、明瞭さのために省略されている。

本発明のいくつかの重要な態様を以下の段落に要約する。しかし、この説明に含まれる要素は完全なリストとはみなされない。

オーディオシステム内の音声信号をフィルタリングするための等化フィルタ構造を概括的に説明する。この等化フィルタは、第一および第二のシェルビングフィルタを含む。各シェルビングフィルタは固定位相応答を有し、その各位相応答は、対応するシェルビングフィルタの伝達特性を表すそれぞれのカットオフ周波数およびＱファクタによって決定される。第一および第二のシェルビングフィルタは直列に結合されており、各シェルビングフィルタは少なくとも１つの４次ローパスフィルタ及び少なくとも１つの４次ハイパスフィルタを含む。４次ローパスフィルタはカットオフ周波数、Ｑファクタ、および第一の広帯域利得を有する。４次ハイパスフィルタは、第二の広帯域利得及び４次ローパスフィルタ同じカットオフ周波数およびＱファクタを持つ。この４次ローパスフィルタと４次ハイパスフィルタの両方は並列に接続されており、そのため両方のフィルタが同じ入力信号を受け取り、対応するフィルタ通過信号を合計することによってそれぞれのシェルビングフィルタ出力信号が形成される。各４次ローパスおよびハイパスフィルタは、それぞれ、次々に接続された２つの２次ローパスまたはハイパスフィルタから構成される。したがって、各２次フィルタは、対応するシェルビングフィルタと同じカットオフ周波数およびＱファクタを有する。

４次（ハイパスおよびローパス）フィルタは、いずれも同じ構造を有する次々に接続された複数の４次（ハイパスおよびローパス）フィルタに置換することができる。

１つの個別シェルビングフィルタを構成するフィルタのカットオフ周波数およびＱファクタはあらかじめ決定され、固定されているが、広帯域利得は、所望の態様でシェルビングフィルタの振幅応答を調整できるように可変である。その調整は、各シェルビングフィルタについて別々に実行することができる。第一および第二のシェルビングフィルタは、それぞれ、低音および高音シェルビングフィルタとして実装することができる。

１つの具体的な実施形態において、すべてのシェルビングフィルタのカットオフ周波数およびＱファクタは固定され、あらかじめ決定されているが、広帯域利得は各シェルビングフィルタについて個別に調整可能である。たとえば、４次ローパスの広帯域利得を同じシェルビングフィルタの対応する４次ハイパスの広帯域利得の逆数とすることができる。この例は図５のフィルタ構造の特別な構成であり、それに対応するボード線図を図６に示す。図５に示す回路は、広帯域利得が等式Ｇ＝Ｇ_ＬＰ１＝１／Ｇ_ＨＰ１＝Ｇ_ＨＰ２＝１／Ｇ_ＬＰ２に従うものであり、そのようなフィルタは、通常、ピーキングフィルタ（ブーストおよびカットフィルタ）として利用できるため、特別な意味を有する。

本明細書に説明する等化フィルタ構造は、一般的にマルチチャネルオーディオシステムの個別チャネルに適用可能である。この場合、個別音声チャネルに適用される等化フィルタ構造は、同一の固定位相応答を与えるように構成される。具体的には、すべての個別音声チャネルについて、そのいずれの等化フィルタ構造も、あらかじめ決定されて固定されたＱファクタおよびカットオフ周波数を有するとともに、各等化フィルタ構造の振幅応答を調整するための調整可能な広帯域利得を有することができる。

以上、本発明の各種の実施例を開示したが、当業者にとって明らかなように、さまざまな変更および改変を加えることができ、それにより、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく本発明のいくつかの利点が達成される。当該技術にある程度熟練した者にとって自明であるように、同じ機能を実行する他の構成要素によって適切に置換することができる。重要な点として、明示的に言及されていない場合も含め、特定の図を参照して説明された特徴を他の図の特徴と組み合わせることが可能である。さらに、本発明の方法は、適切なプロセッサ命令を使用するすべてのソフトウェア実装において、あるいはハードウェア論理とソフトウェア論理の組み合わせを利用して同一の結果を達成する混成実装において達成されうる。最後に、アナログフィルタ回路を使用した実装も可能である。本発明の概念に対するこのような改変は、添付の請求項の範囲に包含されることを意図したものである。

本出願人は、本明細書に説明する個別の特徴を単独で、また、それら複数の特徴の任意の組み合わせとして、ここに開示する。ただし、本明細書に開示された何らかの問題がそれらの特徴またはその組み合わせによって解決されるか否かに関係なく、かつ本願請求項の範囲に限定されることなく、それらの特徴またはその組み合わせを本明細書全体に基づいて、かつ当業者にとって周知の一般的知識を踏まえて実行できることを前提とする。本出願人は、本発明の態様がかかる個別の特徴またはその組み合わせのいずれによっても構成されうることを明示する。上述の説明に鑑み、当業者にとって明白であるように、本発明の範囲内でさまざまな改変を加えることが可能である。

Claims (10)

1. オーディオシステム内の音声信号をフィルタリングするための等化フィルタであって、該等化フィルタは、固定された第一および固定された第二の位相応答を有する第一および第二のシェルビングフィルタを含み、その各位相応答は、対応する前記シェルビングフィルタの伝達特性を表すそれぞれのカットオフ周波数およびＱファクタによって決定されるものであり、
   前記第一および第二のシェルビングフィルタは直列に結合され、かつ各シェルビングフィルタは、
   カットオフ周波数、Ｑファクタおよび第一の広帯域利得を有する、少なくとも１つの４次ローパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタと同じカットオフ周波数および同じＱファクタを有するとともに、第二の広帯域利得をさらに有する、少なくとも１つの４次ハイパスフィルタとを含み、
   前記４次ローパスフィルタと前記４次ハイパスフィルタは並列に接続されており、そのため両方のフィルタが同じ入力信号を受け取り、対応するフィルタ通過信号を合計することによってそれぞれのシェルビングフィルタ出力信号が形成され、
   各４次ローパスおよびハイパスフィルタは、それぞれ、次々に接続された２つの２次ローパスまたはハイパスフィルタから構成され、各２次フィルタは、対応する前記シェルビングフィルタと同じカットオフ周波数およびＱファクタを有する、等化フィルタ。
2. １つのシェルビングフィルタを構成する前記フィルタの前記カットオフ周波数および前記Ｑファクタは、各シェルビングフィルタについて別々に、あらかじめ決定されて固定されており、前記広帯域利得は、所望の態様で前記音声信号を等化するために振幅応答を調整できるように可変である、請求項１の等化フィルタ。
3. 前記第一および第二のシェルビングフィルタは、それぞれ低音および高音シェルビングフィルタである、請求項１または２の等化フィルタ。
4. 前記カットオフ周波数および前記Ｑファクタは、すべてのシェルビングフィルタについて固定され、あらかじめ決定されており、前記広帯域利得は、各シェルビングフィルタについて個別に調整可能である、請求項１から３のいずれか１項の等化フィルタ。
5. 請求項１から４のいずれか１項の等化フィルタであって、各シェルビングフィルタは、
   前記第一の４次ローパスフィルタと直列に結合された少なくともさらに１つの４次ローパスフィルタと、
   前記第一の４次ハイパスフィルタと直列に結合された少なくともさらに１つの４次ハイパスフィルタとを含む、等化フィルタ。
6. 前記第一のシェルビングフィルタの前記４次ローパスフィルタは広帯域利得Ｇを有し、前記第一のシェルビングフィルタの前記４次ハイパスフィルタは広帯域利得Ｇ^−１を有し、前記第二のシェルビングフィルタの前記４次ローパスフィルタは広帯域利得Ｇ^−１を有し、前記第二のシェルビングフィルタの前記４次ハイパスフィルタは広帯域利得Ｇを有し、これにより定位相特性を有するピーキングフィルタが実施され、該ピーキングフィルタの振幅応答は前記広帯域利得Ｇを調整することによって調整可能である、請求項１から５のいずれか１項の等化フィルタ。
7. 複数の個別音声チャネルを有するオーディオシステム内の複数の音声信号をフィルタリングするための等化器装置であって、
   各音声チャネルに関する請求項１から５のいずれか１項に従う１つの等化フィルタを有し、
   すべての等化フィルタバンクが同一の位相応答を与えるように構成される、等化器装置。
8. １つの個別音声チャネルの前記等化フィルタを構成する前記ハイパスおよびローパスフィルタがいずれも、あらかじめ決定されて固定されたＱファクタおよびカットオフ周波数を有するとともに、前記各等化フィルタバンクの振幅応答を調整するための調整可能な広帯域利得を有する、請求項７の等化器装置。
9. オーディオシステムの１つの個別音声チャネルに関する入力音声信号を等化する方法であって、
   固定された第一および固定された第二の位相応答を有する第一および第二のシェルビングフィルタを使用して前記入力音声信号をフィルタリングすることを含み、その各位相応答は、対応する前記シェルビングフィルタの伝達特性を表すそれぞれのカットオフ周波数およびＱファクタによって決定され、
   前記第一および第二のシェルビングフィルタは直列に結合され、かつ各シェルビングフィルタは、
   カットオフ周波数、Ｑファクタおよび第一の広帯域利得を有する、少なくとも１つの４次ローパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタと同じカットオフ周波数および同じＱファクタを有するとともに、第二の広帯域利得をさらに有する、少なくとも１つの４次ハイパスフィルタとを含み、
   前記４次ローパスフィルタと前記４次ハイパスフィルタは並列に接続されており、そのため両方のフィルタが同じ入力信号を受け取り、対応するフィルタ通過信号を合計することによってそれぞれのシェルビングフィルタ出力信号が形成され、
   各４次ローパスおよびハイパスフィルタは、それぞれ、次々に接続された２つの２次ローパスまたはハイパスフィルタから構成され、各２次フィルタは、対応する前記シェルビングフィルタと同じカットオフ周波数およびＱファクタを有する、方法。
10. 請求項９の方法であって、１つのシェルビングフィルタを構成する前記フィルタの前記カットオフ周波数および前記Ｑファクタは、各シェルビングフィルタについて別々にあらかじめ決定されて固定されており、
    所望の態様で前記音声信号を等化する目的で前記シェルビングフィルタの全体的な振幅応答を調整するために前記広帯域利得を調整することをさらに含む、方法。

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