JP5540211B2 - Equalizer for 1-bit audio signal - Google Patents
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Description
本発明は、1ビットオーディオ信号に対するイコライジングを行う機能を有する装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in an apparatus having a function of performing equalization on a 1-bit audio signal.
1ビットオーディオ信号に対するイコライジング処理を行う方法が提案されており、例えば、1ビットオーディオ信号を、高域ノイズを抑制するFIRフィルタによってマルチビット化した後、ノイズシェーパーとディザ発生器とを内蔵する複数のIIRフィルタを介してイコライジング処理(EQ処理)を行い、そして、最終段に設けたデルタシグマ変調器(ΔΣ変調器)によって1ビットオーディオ信号に戻して出力する装置が提案されていた(例えば、非特許文献1参照。)。
A method of performing equalizing processing on a 1-bit audio signal has been proposed. For example, after a 1-bit audio signal is converted into a multi-bit by an FIR filter that suppresses high-frequency noise, a plurality of noise shapers and dither generators are built in. An apparatus that performs equalizing processing (EQ processing) through the IIR filter of the above and then outputs the signal back to a 1-bit audio signal by a delta-sigma modulator (ΔΣ modulator) provided in the final stage has been proposed (for example, (Refer
しかしながら、上述した従来装置によれば、演算量が膨大となっており、演算コストが高額となっていた。また、処理系を同一チャンネル内で並列化するには不向きな構成となっていたため、リアルタイム処理の実現が極めて困難であった。 However, according to the above-described conventional apparatus, the amount of calculation is enormous and the calculation cost is high. Also, since the processing system is unsuitable for parallelization within the same channel, real-time processing is extremely difficult to realize.
本発明は、かかる従来の課題を解決するためになされたもので、1ビットオーディオ信号に対するイコライジングを高品質なままリアルタイムに実行可能な装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide an apparatus capable of performing equalization on a 1-bit audio signal in real time with high quality.
上記目的を達成するために、本発明者は、鋭意研究の結果、縦列接続した各バイクワッドフィルタ(Biquad Filter)間に、例えば、1サンプル分の遅延器を挿入することで、SIMD演算(Single Instruction/Multiple Data演算)に適した構成を構築した上で、最終段のバイクワッドフィルタ(Biquad Filter)を帯域外ノイズを抑制するDSDフィルタ(Direct Stream Digital Filter)として利用することを考えついた。 In order to achieve the above-mentioned object, the present inventor, as a result of earnest research, inserts a delay device for one sample between each cascade-connected biquad filter, for example, SIMD operation (Single After constructing a configuration suitable for Instruction / Multiple Data calculation, it was considered to use the last-stage biquad filter as a DSD filter (Direct Stream Digital Filter) that suppresses out-of-band noise.
つまり、上記目的を達成するために、本発明は、所定周期でサンプリングされた1ビットオーディオ信号列であるビットストリームに対してイコライジングを施す装置であって、
与えられたビットストリームを順次受け取ってデジタル値「1」の場合には正の特定値を出力する一方、デジタル値「0」の場合には負の前記特定値を出力する1ビットオーディオ信号処理手段と、
複数のフィルタを縦列接続して成り、最前段のフィルタが前記1ビットオーディオ信号処理手段からの出力を受け付けて、各フィルタに対してフィルタリングのための演算であるフィルタリング演算を並列的に行うようにして、全フィルタによるフィルタリング結果を出力するフィルタ処理手段と、
前記フィルタ処理手段からの出力信号を受け付けて、これを1ビットオーディオ信号に変換するデルタシグマ変換器と、を備え、
前記複数のフィルタにおけるフィルタ間に遅延器を設けたことを特徴とするようにした。
That is, in order to achieve the above object, the present invention is an apparatus for performing equalization on a bit stream that is a 1-bit audio signal sequence sampled at a predetermined cycle,
1-bit audio signal processing means for sequentially receiving a given bit stream and outputting a positive specific value when the digital value is “1”, and outputting the negative specific value when the digital value is “0” When,
A plurality of filters are connected in cascade, and the filter at the front stage receives the output from the 1-bit audio signal processing means, and performs a filtering operation, which is an operation for filtering, on each filter in parallel. Filter processing means for outputting the filtering results of all filters,
A delta-sigma converter that receives an output signal from the filter processing means and converts the output signal into a 1-bit audio signal;
A delay device is provided between the filters in the plurality of filters.
本発明によれば、フィルタ処理手段が、1ビットオーディオ信号処理手段からの出力をフィルタ処理手段の最前段のフィルタで受け付け、各フィルタに対してフィルタリング演算を並列的に行うようにして全フィルタによるフィルタリング結果を出力し、デルタシグマ変調器によって最終的にイコライジングされた1ビットオーディオ信号が出力される。そして、この複数のフィルタ間には遅延器が設けられているので、前段のフィルタリング演算の終了を待たずに、後段のフィルタでのフィルタリング演算を行うことが可能になる。その結果、全フィルタによるフィルタリング結果、換言すればイコライジングを極めて迅速に行うことができ、もって、1ビットオーディオ信号に対するイコライジングを音質を劣化させずリアルタイムに実行可能となる。 According to the present invention, the filter processing means accepts the output from the 1-bit audio signal processing means by the filter at the front stage of the filter processing means, and performs the filtering operation on each filter in parallel so that all the filters are used. The filtering result is output, and a 1-bit audio signal finally equalized by the delta-sigma modulator is output. Since a delay device is provided between the plurality of filters, it is possible to perform the filtering operation with the subsequent filter without waiting for the completion of the previous filtering operation. As a result, the filtering result of all the filters, in other words, equalization can be performed very quickly, and equalization for a 1-bit audio signal can be performed in real time without degrading sound quality.
より具体的には、前記遅延器を、前記所定周期分の遅延を有する遅延器とすることが処理速度や構成の簡素化等の点で好ましい。また、前記複数のフィルタの夫々は、Z変換領域での伝達関数H(z)の分母及び分子が2次のフィルタであるバイクワッドフィルタとすれば構成が簡素でイコライズ機能を実現できる。より具体的には、直列に接続した第1の遅延器(530)及び第2の遅延器(525)と、前記第1の遅延器(530)の出力を与えられた係数倍する第1及び第2の乗算器(510、515)と、前記第2の遅延器(525)の出力を与えられた係数倍する第3及び第4の乗算器(500、505)と、前記第1の乗算器(510)の出力と第3の乗算器(500)の出力とを加算する第1の加算器(540)と、前記第2の乗算器(515)の出力と第3の乗算器(505)の出力と第5の乗算器(520)の出力とを加算する第2の加算器(545)と、を含み、前記第5の乗算器(520)は前記第1の加算器(540)の加算結果を与えられた係数倍するように接続されると共に、前記第1から前記第5までの乗算器(510、515、500、505、520)の係数を独立に設定可能に構成することができる。 More specifically, the delay device is preferably a delay device having a delay corresponding to the predetermined period in terms of processing speed and simplification of the configuration. Each of the plurality of filters has a simple configuration and can realize an equalizing function if it is a biquad filter in which the denominator and numerator of the transfer function H (z) in the Z conversion region are second-order filters. More specifically, a first delay unit (530) and a second delay unit (525) connected in series, and first and second multipliers that multiply the output of the first delay unit (530) by a given coefficient. A second multiplier (510, 515); third and fourth multipliers (500, 505) for multiplying the output of the second delay unit (525) by a given coefficient; and the first multiplication. A first adder (540) for adding the output of the multiplier (510) and the output of the third multiplier (500), the output of the second multiplier (515) and the third multiplier (505) ) And the output of the fifth multiplier (520), and a second adder (545) that adds the output of the fifth multiplier (520), the fifth multiplier (520) being the first adder (540) Of the first to fifth multipliers (510, 5 and 5). The coefficient of 5,500,505,520) can be capable of setting independently.
本発明によれば、1ビットオーディオ信号に対するイコライジング処理を高品質なままリアルタイムで実行可能になるという効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to perform an equalizing process on a 1-bit audio signal in real time with high quality.
以下、本発明を実施の形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本発明の実施形態の構成を説明し、その後、従来技術との動作の違いを説明することによって理解の容易化に努める。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the embodiment of the present invention will be described, and then an effort will be made to facilitate understanding by explaining the difference in operation from the prior art.
(構成)
図1は、本発明の実施形態である1ビットオーディオ信号用イコライズ装置1のブロック構成図である。この装置1は、1ビットオーディオ信号処理部100と、イコライジング機能を有するフィルタ処理部200と、与えられた信号を1ビットのオーディオ信号列として出力するデルタシグマ変調器300(ΔΣ変調器300)とを有して構成されている。
(Constitution)
FIG. 1 is a block diagram of a 1-bit audio
(1ビット信号処理部100)
1ビット信号処理部100は、順次与えられる1ビットオーディオ信号列(ビットストリーム)を受け付けて、この受け付けた信号がデジタル値「0」の場合には値「−1.0」を出力する一方、受け付けた信号がデジタル値「1」の場合には値「+1.0」を出力する。つまり、与えられるビットストリームが「−1.0」と「+1.0」の信号列に変換され、この信号列は次段のフィルタ処理部200へ入力される。なお、この例では、デジタル値「0」と「1」の夫々に対して値「−1.0」と「+1.0」を出力するようにしているが、出力値はこれに限られない。例えば、「−2.0」と「+2.0」を出力しても良い。より一般的には、「X」を正の実数とすると、デジタル値「0」と「1」の夫々に対して「−X」と「+X」を出力する構成としても良い。
(1-bit signal processing unit 100)
The 1-bit
(デルタシグマ変調器300)
図4は、図1におけるデルタシグマ変調器(ΔΣ変調器)300の一例の構成図である。図4に示すように、デルタシグマ変調器300は、加算器340と、この加算器340の加算結果を入力する積分器310と、この積分器310の積分結果を1ビットで量子化する量子化器320と、を備え、この量子化器320の出力を、遅延器330を経由して加算器340の一方の端子に戻すように構成されている。また、積分器310は、加算器312と、この加算器312の加算結果を、遅延器314を経由して加算器312の一方の端子に戻すように構成されている。そして、加算器340は、フィルタ処理部200から出力される信号から、遅延器330を経由してきた1ビットオーディオ出力信号を減じる構成となっていると共に、加算器312は、加算器340からの出力と遅延器314を経由してきた信号とを加算する構成となっている。このような構成のデルタシグマ変調器300を最終段に設けることによって、装置1からはフィルタ処理部200でイコライジングが施された1ビットオーディオ信号が出力される。なお、このデルタシグマ変調器300自体は公知であり、図4に示す1次デルタシグマ変調はもちろんのこと、図示しない2次以上のデルタシグマ変調器を採用しても良い。
(Delta Sigma Modulator 300)
FIG. 4 is a configuration diagram of an example of the delta-sigma modulator (ΔΣ modulator) 300 in FIG. As shown in FIG. 4, the delta-
(フィルタ処理部200)
図2はフィルタ処理部200の構成例の説明図である。このフィルタ処理部200は、4個のバイクワッドフィルタ(biquad filter)210、230、250、270を縦列に接続した構成を有している。フィルタ処理部200の構成を説明するため、先ず、図5を参照してバイクワッドフィルタ(biquad filter)の構成や機能について説明する。
(Filter processing unit 200)
FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration example of the
図5は本実施形態で採用するバイクワッドフィルタ(biquad filter)の一例の構成図である。バイクワッドフィルタとは、Z変換領域においてその伝達関数の分母、分子ともに2次のフィルタのことを称する。図5のバイクワドフィルタは、係数b2を有する乗算器500と、係数a2を有する乗算器505と、係数b1を有する乗算器510と、係数a1を有する乗算器515と、係数a0を有する乗算器520とを有している。また、乗算器500及び乗算器505の出力を加算する加算器540と、乗算器505及び乗算器515の出力を加算する加算器545とが設けられている。そして、加算器540には入力信号も加算されるようになっていると共に、加算器545には、加算器540での加算結果が乗算器520によって乗算されたその乗算結果も入力加算される構成となっている。さらに、加算器540での加算結果が遅延器530で遅延されて、乗算器510及び乗算器515の入力として供給され、更に、この遅延器530で遅延された信号を更に、遅延器525で遅延して、乗算器500及び乗算器505の入力として供給される構成となっている。 FIG. 5 is a configuration diagram of an example of a biquad filter employed in the present embodiment. The biquad filter refers to a second-order filter having both a denominator and a numerator of the transfer function in the Z-transform region. The biquad filter of FIG. 5 includes a multiplier 500 having a coefficient b2, a multiplier 505 having a coefficient a2, a multiplier 510 having a coefficient b1, a multiplier 515 having a coefficient a1, and a multiplier having a coefficient a0. 520. Further, an adder 540 that adds the outputs of the multiplier 500 and the multiplier 505 and an adder 545 that adds the outputs of the multiplier 505 and the multiplier 515 are provided. An input signal is also added to the adder 540, and the addition result obtained by multiplying the addition result in the adder 540 by the multiplier 520 is also added to the adder 545. It has become. Further, the addition result in the adder 540 is delayed by the delay unit 530 and supplied as an input of the multiplier 510 and the multiplier 515, and the signal delayed by the delay unit 530 is further delayed by the delay unit 525. Thus, it is configured to be supplied as an input to the multiplier 500 and the multiplier 505.
即ち、図5に示すバイクワッドフィルタは、直列に接続した第1の遅延器530及び第2の遅延器525と、第1の遅延器530の出力を与えられた係数(b1、a1)倍する第1及び第2の乗算器510、515と、第2の遅延器525の出力を与えられた係数(b2、a2)倍する第3及び第4の乗算器500、505と、第1の乗算器510の出力と第3の乗算器500の出力とを加算する第1の加算器540と、第2の乗算器515の出力と第3の乗算器505の出力と第5の乗算器520の出力とを加算する第2の加算器545と、を含み、この第5の乗算器520は第1の加算器540の加算結果を与えられた係数(a0)倍するように接続されると共に、第1から前記第5までの乗算器510、515、500、505、520の係数を独立に設定可能に構成されている。 That is, the biquad filter shown in FIG. 5 multiplies the first delay device 530 and the second delay device 525 connected in series and the output of the first delay device 530 by given coefficients (b1, a1). First and second multipliers 510 and 515; third and fourth multipliers 500 and 505 for multiplying the output of the second delay unit 525 by a given coefficient (b2, a2); and a first multiplication A first adder 540 that adds the output of the multiplier 510 and the output of the third multiplier 500, the output of the second multiplier 515, the output of the third multiplier 505, and the fifth multiplier 520. A second adder 545 for adding the output, and the fifth multiplier 520 is connected to multiply the addition result of the first adder 540 by a given coefficient (a0), and First to fifth multipliers 510, 515, 500, 505, 52 It is configured to be set to the coefficients independently.
そして、図5の構成のバイクワッドフィルタにおいては、Z変換領域での伝達関数H(z)は「H(z)=(a0+a1・z∧−1+a2・z∧−2)/(1−b1・z∧−1−b2・z∧−2)」(∧は累乗を表現する。この場合のz∧−1はzのマイナス1乗を意味し、また、∧−2はzのマイナス2乗を意味する)となっている。つまり、伝達関数H(z)の分母は、係数a0と、係数a1にzのマイナス1乗を乗じたものと、係数a2にzのマイナス2乗を乗じたものとを加算したものとなり、一方、伝達関数H(z)の分母は、定数1から、係数b1にzのマイナス1乗を乗じたもの及び係数b2にzの−2乗を乗じたものとを減じたものとなっている。因みに、係数a0、a1、a2、b1、b2を「a0=1.0011066、a1=−1.9976525、a2=0.99666971、b1=1.9976525、b2=−0.99777627(但し、1ビットオーディオ信号のサンプリング周波数:2.844200(Hz))」とすると、図6の様な周波数振幅特性が得られる。図6において、横軸は周波数(Hz)、縦軸は利得(dB)を示している。この図6の周波数振幅特性では5000(Hz)付近で振幅利得がピークを示すピーキングフィルタ特性となっている。そして、係数の設定の仕方によって、周波数振幅特性におけるピーク位置を所望のものに設定したり、周波数特性をローパス、ハイパス等にして所望のイコライジング機能を実現することが可能となる。 In the biquad filter having the configuration shown in FIG. 5, the transfer function H (z) in the Z conversion region is “H (z) = (a0 + a1 · z∥−1 + a2 · z∥−2) / (1−b1 · z∧-1−b2 · z∧-2) ”(∧ represents a power. In this case, z∧-1 means the negative first power of z, and ∧-2 indicates the negative second power of z. Meaning). That is, the denominator of the transfer function H (z) is obtained by adding the coefficient a0, the coefficient a1 multiplied by z minus 1 and the coefficient a2 multiplied by z minus square, The denominator of the transfer function H (z) is obtained by subtracting the constant 1 from the coefficient b1 multiplied by the negative first power of z and the coefficient b2 multiplied by the second power of z. Incidentally, the coefficients a0, a1, a2, b1, b2 are set to “a0 = 1.0011066, a1 = −1.9976525, a2 = 0.99666971, b1 = 1.9976525, b2 = −0.99777627 (however, the sampling frequency of the 1-bit audio signal: 2.844200 (Hz) ””, The frequency amplitude characteristic as shown in FIG. 6 is obtained. In FIG. 6, the horizontal axis represents frequency (Hz) and the vertical axis represents gain (dB). The frequency amplitude characteristic of FIG. 6 has a peaking filter characteristic in which the amplitude gain has a peak in the vicinity of 5000 (Hz). Depending on how the coefficients are set, the peak position in the frequency amplitude characteristic can be set to a desired one, or the desired equalizing function can be realized by setting the frequency characteristic to low pass, high pass, or the like.
さて、図2に示すフィルタ処理部200は、上述したように4個のバイクワッドフィルタ210、230、250、270を縦列に接続している。より具体的には、バイクワッドフィルタ210は、5個の乗算器211、212、213、214、215と、2個の遅延器216、217と、2個の加算器218、219から構成されている。同様に、バイクワッドフィルタ230は、5個の乗算器231、232、233、234、235と、2個の遅延器236、237と、2個の加算器238、239から構成されおり、また、バイクワッドフィルタ250は、5個の乗算器251、252、253、254、255と、2個の遅延器256、257と、2個の加算器258、259から構成されおり、更に、バイクワッドフィルタ270は、5個の乗算器271、272、273、274、275と、2個の遅延器276、277と、2個の加算器278、279から構成されている。
Now, the
そして、各バイクワッドフィルタ間には遅延器が設けられている。図2の構成例では、バイクワッドフィルタ210とバイクワッドフィルタ230との間に遅延器290が設けられており、同様に、バイクワッドフィルタ230とバイクワッドフィルタ250との間に遅延器291が設けられていて、更に、バイクワッドフィルタ250とバイクワッドフィルタ270との間に遅延器292が設けられている。より具体的には、バイクワッドフィルタ210を構成する加算器218に1ビット信号処理部100からの信号が入力される一方、加算器219から当該バイクワッドフィルタ210でのフィリタリング結果が出力されるが、この1段目のバイクワッドフィルタ210の出力を遅延器290で遅延させて2段目のバイクワッドフィルタ230の加算器238に入力される。同様に、バイクワッドフィルタ230を構成する加算器239から当該バイクワッドフィルタ230でのフィリタリング結果が出力されるが、この2段目のバイクワッドフィルタ230の出力を遅延器291で遅延させて3段目のバイクワッドフィルタ250の加算器258に入力される構成となっている。そして、バイクワッドフィルタ250を構成する加算器259から当該バイクワッドフィルタ250でのフィリタリング結果が出力されるが、この3段目のバイクワッドフィルタ250の出力を遅延器292で遅延させて4段目のバイクワッドフィルタ270の加算器278に入力される構成となっている。なお、3個の遅延器290、291、292の遅延量は1ビットオーディオ信号を所定周期でサンプリングした際の1サンプル分に相当する時間である。
A delay device is provided between each biquad filter. In the configuration example of FIG. 2, a delay device 290 is provided between the
このように、本実施形態においては、各フィルタ間に遅延器290、291、292を設けた点に特徴がある。なお、図2において点線で示す部分は、後に説明するように、並列演算制御部280によって、フィルタリングのための演算であるフィルタリング演算を並列で演算可能な範囲を示している。図2の場合には、各バイクワッドフィルタ210、230、250、270全体が点線で囲まれているため、後述するように各バイクワッドフィルタ210、230、250、270におけるフィルタリング演算全部に対する並列演算が可能となっており、これは各バイクワッドフィルタ間に遅延器290、291,292を設けた構成にしたからである。
Thus, this embodiment is characterized in that the delay devices 290, 291 and 292 are provided between the filters. In addition, the part shown with a dotted line in FIG. 2 has shown the range which can calculate the filtering calculation which is a calculation for filtering in parallel by the parallel
(動作)
次に動作を説明する。1ビットオーディオ信号列であるビットストリームが順次、1ビット信号処理部100に供給されると、1ビット信号処理部100は、この順次供給されるビットストリームを受け付ける。そして、この受け付けた信号がデジタル値「0」の場合には値「−1.0」を出力する一方、受け付けた信号が「1」の場合には値「+1.0」を出力する。そして、これら「−1.0」と「+1.0」とで成る信号列がフィルタ処理部200に供給される。
(Operation)
Next, the operation will be described. When a bit stream that is a 1-bit audio signal sequence is sequentially supplied to the 1-bit
フィルタ処理部200は、この供給された信号列を受け付けて縦列接続された4個のバイクワッドフィルタ210、230、250、270にてフィルタリング演算によるフィルタリングを実行して所望のイコライジング処理を施してデルタシグマ変調器300に供給する。すると、デルタシグマ変調器300では、フィルタ処理部200から供給された信号を1ビットオーディオ信号に変換して出力する。
The
ところで、4個のバイクワッドフィルタ210、230、250、270で行うフィルタリング演算(フィルタリング演算の並列演算処理)に本実施形態における特徴がある。これを図3に示す従来例との対比において説明する。なお、図3においても、点線で示す部分は、並列演算制御部281によって、並列演算可能な範囲を示している。図3において、先ず、並列演算制御部281は、「(1)」で示すように各バイクワッドフィルタにおいて、遅延器216、236、256、276の夫々の出力を、夫々に対して設定された係数を有する乗算器211、231、251、271でその係数倍して出力する。次に、「(2)」で示すように、各バイクワッドフィルタにおいて、遅延器216、236、256、276の夫々の出力を、夫々に対して設定された係数を有する乗算器212、232、252、272でその係数倍して出力する。次に、「(3)」で示すように各バイクワッドフィルタにおいて、遅延器217、237、257、277の夫々の出力を、夫々に対して設定された係数を有する乗算器213、233、253、273でその係数倍して出力する。そして、「(4)」で示すように、各バイクワッドフィルタにおいて、遅延器217、237、257、277の夫々の出力を、夫々に対して設定された係数を有する乗算器214、234、254、274でその係数倍して出力する。かくして、「(1)」から「(4)」で示したフィルタリング演算については、各バイクワッドフィルタに対して並列的に行われることになる。
By the way, the filtering operation (parallel operation processing of filtering operation) performed by the four
ところが、「(5)」で示すように最前段のバイクワッドフィルタ210の加算器218に乗算器211の出力と乗算器213の出力とを加算させるが、この加算結果が乗算器215に対して設定された係数倍され、これが乗算器212の出力と乗算器214の出力と共に加算器219で加算されることになる「(6)参照」。しかし、次の「(7)」で示す加算器238による加算については、2段目のフィルタの加算器238が、前段の加算器219の加算結果を用いて加算処理を行わなければないないため、この時点でフィルタリング演算は順次行わなければならなくなる。同様に「(9)」で示す、3段目のフィルタの加算器258での加算処理は、「(8)」で示す、前段のフィルタの加算器239の加算結果を用いて加算処理を行わなければないないため、フィルタリング演算が迅速に行えなくなる。以降「(10)」、「(11)」、「(12)」で示すフィルタリング演算は全て順次行うことになる。このように、図3に示す従来例では、各フィルタのフィルタリング演算処理の一部分(点線で囲まれている(1)から(4)までの部分)しか並列的に行うことができない。
However, as shown by “(5)”, the
これに対して、図2に示す本発明の実施形態のフィルタ処理部200では、並列演算制御部280が、「(1)」から「(6)」で示したフィルタリング演算を各フィルタに対して並列的に実行する。先ず、「(1)」から「(4)」までのフィルタリング演算は、図3におけるものと変わる点がないので重複説明を省略する。次に「(5)」で示す演算処理は、各フィルタにおける前側(図面左側)の加算器218、238、258、278の加算処理が並列的に行われる。2段目のフィルタの前側の加算器238が、前段フィルタの加算器219の加算結果が出力されるのを待たなくても、遅延器290が1サンプル前のデータを保持しているので、これを利用して加算器238での加算が行えるようになる分けである。同様に、遅延器291の保持する1サンプル前のデータを用いれば、3段目のフィルタ前側の加算器258が、前段フィルタの加算器239の加算結果が出力されるのを待たなく済むし、更に、遅延器292の保持する1サンプル前のデータを用いれば、4段目(最後段)のフィルタ前側の加算器278が、前段フィルタの加算器259の加算結果が出力されるのを待たなく済むことになる。
On the other hand, in the
以上説明してきたように、本実施形態によれば、フィルタ処理部200が、1ビットオーディオ信号処理部100からの出力をフィルタ処理部200の最前段のフィルタで受け付け、各フィルタに対してフィルタリング演算を並列的に行うようにして全フィルタによるフィルタリング結果を出力し、デルタシグマ変調器300によって最終的にイコライジングされた1ビットオーディオ信号が出力される。そして、この複数のフィルタ間には遅延器290、291、292が設けられているので、前段のフィルタリング演算の終了を待たずに、後段のフィルタでのフィルタリング演算を行うことが可能になる。その結果、全フィルタによるフィルタリング結果、換言すればイコライジングを極めて迅速に行うことができ、もって、1ビットオーディオ信号に対するイコライジングを音質を劣化させずリアルタイムに実行可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the
なお、図2においては1サンプル分の遅延を行う同じ遅延器290、291、292を各バイクワッドフィルタ間に設けた構成としたが、必ずしも3個の遅延器の遅延量は同一である必要は無く、また、遅延器での遅延量も2サンプル分以上としても良い。但し、構成の簡素化や遅延時間の長すぎを防止するため、1サンプル分の遅延量が同一の遅延器を設けた図2の構成とするのが好ましい。 In FIG. 2, the same delay devices 290, 291 and 292 for delaying one sample are provided between the biquad filters. However, the delay amounts of the three delay devices are not necessarily the same. Further, the delay amount in the delay unit may be two samples or more. However, in order to simplify the configuration and prevent the delay time from being too long, it is preferable to use the configuration of FIG. 2 in which a delay device having the same delay amount for one sample is provided.
なお、図2はフィルタ処理部200をハードウエア的に構成した例について説明したが、フィルタ処理部200をソフトウエアで実現することも可能である。例えば、CPUやDSPがROM等の記録媒体に記録されたプログラムを実行することによって、各バイクワッドフィルタ210、230、250、270を構成する乗算器、遅延器、加算器や、バイクワッドフィルタ間に設けた遅延器290,291、292を実現することが可能である。そして、並列演算制御部280が行うフィルタ演算の並列処理はSIMD演算(Single Instruction/Multiple Data演算)の演算プログラムで実現することが可能である。例えば、高級言語におけるベクトル型加算、ベクトル型乗算等を用いてフィルタリング演算の並列化を実現することが可能となる。
In addition, although FIG. 2 demonstrated the example which comprised the
以上説明してきたように、本発明は1ビットオーディオ入力信号に対するイコライジング処理を実行する音楽装置等に利用することができる。 As described above, the present invention can be used for a music apparatus that performs equalizing processing on a 1-bit audio input signal.
1 1ビットオーディオ信号用イコライズ装置
100 1ビットオーディオ信号処理部
200 フィルタ処理部
210 バイクワッドフィルタ
230 バイクワッドフィルタ
250 バイクワッドフィルタ
270 バイクワッドフィルタ
290 遅延器
291 遅延器
292 遅延器
300 デルタシグマ変調器
310 積分器
320 量子化器
330 遅延器
340 加算器
500 乗算器
505 乗算器
510 乗算器
515 乗算器
520 乗算器
525 遅延器
530 遅延器
540 加算器
545 加算器
1 Equalizer for 1-bit
200
Claims (4)
与えられたビットストリームを順次受け取ってデジタル値「1」の場合には正の特定値を出力する一方、デジタル値「0」の場合には負の前記特定値を出力する1ビットオーディオ信号処理手段と、
複数のフィルタを縦列接続して成り、最前段のフィルタが前記1ビットオーディオ信号処理手段からの出力を受け付けて、各フィルタに対してフィルタリングのための演算であるフィルタリング演算を並列的に行うようにして、全フィルタによるフィルタリング結果を出力するフィルタ処理手段と、
前記フィルタ処理手段からの出力信号を受け付けて、これを1ビットオーディオ信号に変換するデルタシグマ変換器と、を備え、
前記複数のフィルタにおけるフィルタ間に遅延器を設けたことを特徴とする1ビットオーディオ信号用イコライズ装置。 An apparatus for performing equalization on a bit stream that is a 1-bit audio signal sequence sampled at a predetermined cycle,
1-bit audio signal processing means for sequentially receiving a given bit stream and outputting a positive specific value when the digital value is “1”, and outputting the negative specific value when the digital value is “0” When,
A plurality of filters are connected in cascade, and the filter at the front stage receives the output from the 1-bit audio signal processing means, and performs a filtering operation, which is an operation for filtering, on each filter in parallel. Filter processing means for outputting the filtering results of all filters,
A delta-sigma converter that receives an output signal from the filter processing means and converts the output signal into a 1-bit audio signal;
An equalizer for 1-bit audio signal, wherein a delay device is provided between the filters in the plurality of filters.
前記遅延器は、前記所定周期分の遅延を有する遅延器であることを特徴とする1ビットオーディオ信号用イコライズ装置。 The equalization apparatus for 1-bit audio signals according to claim 1,
The equalizing apparatus for 1-bit audio signal, wherein the delay unit is a delay unit having a delay of the predetermined period.
前記複数のフィルタの夫々は、Z変換領域での伝達関数H(z)の分母及び分子が2次のフィルタであるバイクワッドフィルタであることを特徴とする1ビットオーディオ信号用イコライズ装置。 In the equalization apparatus for 1-bit audio signals according to any one of claims 1 and 2,
Each of the plurality of filters is a biquad filter in which a denominator and a numerator of a transfer function H (z) in a Z conversion region are second-order filters, and an equalizer for 1-bit audio signal,
前記複数のフィルタの夫々は、
直列に接続した第1の遅延器(530)及び第2の遅延器(525)と、前記第1の遅延器(530)の出力を与えられた係数倍する第1及び第2の乗算器(510、515)と、前記第2の遅延器(525)の出力を与えられた係数倍する第3及び第4の乗算器(500、505)と、前記第1の乗算器(510)の出力と第3の乗算器(500)の出力とを加算する第1の加算器(540)と、前記第2の乗算器(515)の出力と第3の乗算器(505)の出力と第5の乗算器(520)の出力とを加算する第2の加算器(545)と、を含み、前記第5の乗算器(520)は前記第1の加算器(540)の加算結果を与えられた係数倍するように接続されると共に、前記第1から前記第5までの乗算器(510、515、500、505、520)の係数を独立に設定可能に構成されていることを特徴とする1ビットオーディオ信号用イコライズ装置。 The equalization apparatus for 1-bit audio signals according to claim 3,
Each of the plurality of filters is
A first delay unit (530) and a second delay unit (525) connected in series, and first and second multipliers (multipliers) for multiplying the output of the first delay unit (530) by a given coefficient ( 510, 515), third and fourth multipliers (500, 505) for multiplying the output of the second delay unit (525) by a given coefficient, and the output of the first multiplier (510) And the output of the third multiplier (500), the output of the second multiplier (515), the output of the third multiplier (505), and the fifth A second adder (545) for adding the output of the first multiplier (520), and the fifth multiplier (520) is provided with the addition result of the first adder (540). And the first to fifth multipliers (510, 515, 500, 5 1-bit audio signal equalizing apparatus characterized by being capable of setting a coefficient of 5,520) independently.
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