JPH03204216A - デジタルフィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明はデジタル的にフィルタ処理を行うデジタルフ
ィルタ装置に関する。

［従来技術とその問題点Ｊ 電子楽器等にデジタルフィルタを適用する場合には、フ
ィルタの特性を動的に変化できることが望まれる。カッ
トオフ周波数はフィルタの通過域としゃ断域との境界を
示すパラメータであり、カットオフ周波数を変えること
によって音質や音色を変更できる。カットオフ周波数か
ら、デジタルフィルタの伝達関数の各係数（フィルタ係
数）を直接的に計算することは可能であるが、この計算
には三角関数の計算等が望まれるため、計算に相当の時
間を要し、他の処理も行わなければならない制御装！１
（ＣＰＵ）にとって、負担が大きすぎる。そこで、カッ
トオフ周波数の各個に対するフィルタ係数を記憶するメ
モリ（フィルタ係数変換テーブル）を用意しておき、カ
ットオフ周波数の指示値でこの変換メモリをアクセスし
て、対応するフィルタ係数を得る方式が採用される。し
かし、すべてのカットオフ周波数の指示値に対するフィ
ルタ係数を記憶するためには、変換メモリの記憶容量が
著しく大きくなってしまうという問題がある。

一方、カットオフ周波数の指示値が切り換えられた場合
に、デジタルフィルタ回路で入力信号のフィルタ処理に
使用するフィルタ係数を、切！ＩｌＩ＃Ｊのカットオフ
周波数の指示値に対するフィルタ係数の値から、切換後
のカットオフ周波数の指示値に対するフィルタ係数の値
に瞬時に切り換えを行うと、ノイズ等が発生するおそれ
があり、楽音の応用では重大な支障をきたす、これを防
止するには、カットオフ周波数の切換（変更）に際し、
フィルタ回路で使用するフィルタ係数を、切換前のフィ
ルタ係数の値から、切換後のカー／　）オフ周波数指示
値に対するフィルタ係数の値に向けて、変更（直線補間
）する手段を設ければよい（特公昭６３−３６５７７号
参照）、残念ながら、このような補間処理を行うと、切
換前から切換後の値にフィルタ係数が順次、変化する過
程において得られる補間フィルタ係数値が、本来の値か
らずれてしまう、特に、この誤差は、変更前のカー／　
）オフ周波数の値と変更後のカットオフ周波数の値との
差が大きいほど著しくなり、過度的にレゾナンスがかか
った楽音が発生し、聴覚上、違和感を与えてしまう。

［発明の目的１ したがって、この発明の目的はカットオフ周波数の指示
値が大幅に変化するような場合にも、カットオフ周波数
近くのフィルタ特性を維持しながらカットオ）周波数を
動かすことができるデジタルフィルタ装置を提供するこ
とである。

［発明の構成、作用〕 上記の目的を達成するため、この発明によれば離散的な
複数のカットオフ周波数の各々に対応するフィルタ係数
を記憶するフィルタ係数記憶手段と、カットオフ周波数
の指示値を可変に発生するカットオフ周波数発生手段と
、上記カットオフ周波数発生手段から学えられた新たな
指示値と前回のカットオフ周波数目標値との差に従い、
この差が所定値より大きい場合に、この差より小さな差
を前回のカットオフ周波数目標値に対してもつカットオ
フ周波数値を新たなカットオフ周波数目標値として算出
するカットオフ周波数目標値算出手段と、上記新たなカ
ットオフ周波数目標値に対応するフィルタ係数を上記フ
ィルタ係数記憶手段に記憶されていてカットオフ周波数
目標値に近いカットオフ周波数に対応するフィルタ係数
に基づいて補間するフィルタ係数補間手段と、上記フィ
ルタ係数補間手段で補間されたフィルタ係数に従って入
力信号をフィルタリングするフィルタ回路手段とを有す
ることを特徴とするデジタルフィルタ装置が提供される
。

この構成によれば、カットオフ周波数発生手段から逐次
与えられるカットオフ周波数の指示値の系列に対し、カ
ットオフ周波数目標値算出手段がカー／　）オフ周波数
の目標値の系列を発生する。

カットオフ周波数目標値算出手段の発生するカットオフ
周波数目標値の系列の差分はカットオフ周波数の指示値
が大きく変化した場合にも、小さく維持される。カット
オフ周波数目標値算出手段から逐次、算出されるカット
オフ周波数目標値に対応するフィルタ係数がフィルタ係
数補間手段により、フィルタ係数記憶手段に記憶される
離散的なカットオフ周波数対応のフィルタ係数データを
参照して補間演算され、この補間結果に従ってフィルタ
回路手段で入力信号がフィルタリングされる。カットオ
フ周波数の指示値が大幅に変化した際に、フィルタ係数
補間手段が生成するフィルタ係数の系列はフィルタ係数
記憶手段に記憶される正確なフィルタ係数列を結ぶ線上
の点系列として表わされ、正しい値からの誤差は小さく
抑えられる。結果として、カットオフ周波数の指示値の
大幅な変化に対しても、カットオフ周波数近くのフィル
タ特性を維持しつつ、カットオフ周波数を移動させるこ
とができる。

好ましくは、上記フィルタ係数補間手段がカットオフ周
波数目標値対応のフィルタ係数を生成する場合、そのフ
ィルタ係数（新しいフィルタ係数目標値）と前回のカッ
トオフ周波数目標値対応のフィルタ係数（前回のフィル
タ係数目標値）との差に比例する補間レートを算出する
補間レート算出手段と、算出した補間レートを新しいフ
ィルタ係数目標値とともにフィルタ回路手段に転送する
手段を設けるとよい、これにより、よりなめらかに変化
するフィルタ制御が可能になる。

カットオフ周波数の指示値を可変に発生するカットオフ
周波数発生手段としては操作子（例えばポリウム）を用
いてもよいし、あるいは、補間依存関数を自動的に発生
する手段（例えばエンベロープ発生回路）を用いてもよ
い。

更に、フィルタ記憶手段に記憶するフィルタ係数の系列
をセントに比例する形式の離散的なカットオフ周波数の
系列に対するフィルタ係数の系列として表現し、また、
カットオフ周波数発生手段から指示されるカットオフ周
波数値もセントに比例する値として与えられるようにす
るとよい、これにより、フィルタ係数発生手段の出力で
直接的にフィルタ係数記憶手段を７ドレツシング可能に
なるとともに、楽音のフィルタ応用において、聴覚上リ
ニアに変化するカットオフ周波数を与えることが可能に
なる。

［実施例Ｊ 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

第１図は実施例の機能ブロック図である。カットオフ周
波数発生手段としてのポリウム１からデジタルフィルタ
１４のカットオフ周波数を指示するアナログ電圧信号が
発生する。ポリウムｌからのカットオフ指示信号はＡ／
Ｄ変換器２を介して対応するデジタル信号に変換され、
ポリウムレジスタ３に一時記憶される。ポリウムレジス
タ３に記憶されたカットオフ周波数指示値は減算器５に
入力され、ここでアドレスレジスタ９からの前回力ｙ　
）オフ周波ａｕ棟値との差が算出される。この差の絶対
値が比較器６において、所定の小さな差を示す基準値と
比較される。更に減算器５からの差の符号Ａ／Ｓは加減
算器８の加算、減算動作を制御し、加減算器８はこの差
の符号に従って、前回のカットオフ周波数目標値に基準
値７を加減算する。ポリウムレジスタ３からのカットオ
フ周波数指示値と加減算器８からの（前回のカットオフ
周波数目標信士基準値）はセレクタ４に入力される。セ
レクタ４は初期時にはポリウムレジスタ３にある最初の
カットオフ周波数指示値を選択し、その値は比較器６か
らの上記にと基準値７との大小関係を示す比較結果信号
に従って選択を行う、即ち、セレクタ４は、ポリウムレ
ジスタ３からのカットオフ周波数指示値とアドレスレジ
スタ９からのカットオフ周波数目標値との差が基準値７
より大きな場合には、加減算器８の出力を選択し、小さ
い場合にのみ、ポリウムレジスタ３からのカットオフ周
波数指示値を選択する。セレクタ４の選択したカットオ
フ周波数データは新たなカットオフ周波数ＳＳ値として
アドレスレジスタ９に入力される。

アドレスレジスタ９の出力は第２図に詳細を示す係数補
間回路１０に入力され、ここで、アドレスレジスタ９の
出力であるカットオフ周波数目標値をカットオフ周波数
として与えるフィルタ係数が、離散的な複数のカットオ
フ周波数の各々に対応するフィルタ係数を記憶する係数
ＲＯＭを参照して補間演算される。

第２図の係数補間回路ｌＯにおいて、アドレスレジスタ
９の出力の上位ビット（アドレス整数部）が上位ビット
抽出回路２０で抽出され、下位ビット（アドレス小数部
）が下位ビット抽出回路２１で抽出される。上位ビット
抽出回路２０の出力はプラス１加算回路２２でプラス１
される。上位ビット抽出回路２０の出力とプラス１加算
回路２２の出力は切換回路２３に入力される。切換回路
２３は両人力をマルチプレクスして係数ＲＯＭ２４を７
ドレツシングし、係数ＲＯＭ２４の出力を第ルジスタ２
５、第２レジスタ２６に格納する。詳細には切換回路２
３は上位ビット抽出回路２０の出力（カー、トオフ周波
数目標値の整数部）で係数ＲＯＭ２４を７ドレツシング
したときには、係数ＲＯＭ２４から出力されるカットオ
フ周波数目標値整数部に対応するフィルタ係数データを
第ルジスタ２５に取り込ませ、プラス１加算回路２２の
出力で係数ＲＯＭをアドレッシングしたときには、係数
ＲＯＭ２４から出力されるカットオフ周波数目標値整数
部プラス１に相当するカットオフ周波数を与えるフィル
タ係数データを第２レジスタ２６に取り込ませる。この
第ルジスタ２５の出力と第２レジスタ２６の出力が演算
回路２７に入力される。更に、下位ビット抽出回路２１
からのカットオフ周波数目岬値の小数部データも演算回
路２７に入力され、ここで、これらの入力を用いて、カ
ットオフ周波数目標値に対するフィルタ係数が直線補間
される。演算回路２７の出力は、Ｏ検知回路２８により
カットオフ周波数目標値に小数部が含まれることが検出
された場合には、切換回路２９に選択されるが、小数部
がゼロのときには第ルジスタ２５の出力が切換回路２９
に選択される。演算回路３０により切換回路２９の出力
（フィルタ係ａｂ１．ｂ２として示す）から残りのフィ
ルタ係数（Ｋで示しである）が算出される。

切換回路２９の出力と演算回路３０の出力が、係数補間
回路１０の出力として新係数レジスタ１１に入力される
。新係数レジスタ１１に記憶される情報は、新たなカッ
トオフ周波数目標値を与えるフィルタ係数であり、した
がって、フィルタ係数の新目標値と呼ぶことにする。一
方、旧係数レジネタ１２には前回のカットオフ周波数目
標値を定めるフィルタ係数が記憶される。新係数レジス
タ１１からのフィルタ係数の新目標値と旧係数レジスタ
１２からのフィルり係数の石目標値（デジタルフィルタ
１４で使用している現在のフィルタ係数に相当する）と
の差に比例する補間レートがレート演算回路１３（好ま
しくはフィルタ係数の目標値が生成される周期と等しい
周期、例えば５ｍｓごとに動作する）で計算される。こ
のルート演算回路１３の出力する補間Ｌ・−トと新係数
レジスタ１１にあるフィルタ係数の新目標値がデジタル
フィルタ１４に転送５れる。レート演算回路１３の演算
絆了信りＥＮＤにより、新係数レジスタ１１の内容が旧
フィルタ係数１２に移される。

デジタルフィルタは、転送Ｊれた補間レートとフィルタ
係数の新目標値とを用いて、所定の補間周期（例えば３
２　ｇ　ｓ）でフィルタ係数の現在目標値を新目標値に
向けて補間レート分ずつ更新し、フィルタ係数の現在値
を用いて入力信号をフィルタリングする。レート演算回
路１３において、フィルタ係数の新旧の目標値の差に乗
数を乗じて補間レートを生成する場合において、デジタ
ルフィルタ１４におけるフィルタ係数の更新周期と、デ
ジタルフィルタ１４への目標値の転送周期とを考慮して
、上記乗数を適当に選択することにより、デジタルフィ
ルタにおけるフィルタ係数の現在値が目標値に到達した
時点からほとんど遅れなしに次の目標値をデジタルフィ
ルタ１４に与えることができる。

以下、具体的な実施例を説明する。第３図は電子楽器に
適用した実施例の全体のハードウェアブロック図である
。装置全体の制御はＣＰＵｌ０Ｉによって行われる。プ
ログラムＲＯＭ１０２にＣＰＵｌ０Ｉの実行するプログ
ラムが記憶される。

係数ＲＯＭ１０３には離散的な複数のカットオフ周波数
に対するフィルタ係数が記憶される。ＲＡＭ１０４はＣ
ＰＵｌ０Ｉのワークメモリとして使用される。キーボー
ド１０５から楽器の演奏入力が与えられる。ポリウム１
０６はデジタルフィルタのカットオフ周波数を可変に指
示する入力を与える。音源１０７において楽音信号が形
成される。形成された楽音信号はデジタルフィルタ（Ｄ
Ｆ）１０８でフィルタリングされ、オーディオ装置１０
９、スピーカ１１０を介して放音される。

デジタルフィルタ１０ｇの一例として２次ＩＩＲフィル
タを使用する場合の論理情報を第４図に示す０図中、２
０１〜２０５は係数乗算器であり、２０６〜２０９はｌ
サンプルの遅延素子であり、２１０は加算器である。係
数乗算器のうち、入力信号１ｎｐｕｔを乗算する係数乗
算器２０１の係数にと１次のフィードバック乗算！！２
０２の係数ｂｌと２次のフィードバック乗算器２０３の
係数ｂ２は力ｙ　）オフ周波数に依存する値をもつ、詳
細には、第４図に示されるように、係数ｂ１、ｂ２、Ｋ
は ｂｌ＝２　（Ａ７−１）／　（Ａ７　＋２ａＡ＋１）ｂ
２＝　（Ａ２−２ａＡ＋１）／　（Ａｚ＋２ａＡ＋１） Ｋ＝　（１＋ｂｌ＋ｂ２）／４ テＩｊ−えられ、ａ、Ａ、ｆＣ，ｆＳは、＜タワースロ
ーパスフィルタに対し、 ａ＝ｃｏｓ４５゜ Ａ＝ｊａｎ　（ｆｃπ／ｆｓ） ｆｃ−カットオフ周波数 ｆｓ−サンプリング周波数 となる。

また、フィルタの入力信号１ｎｐｕｔと出力信号ｏｕｔ
　ｐｕｔとの関係を示す伝達関数Ｈ（ｚ）は で学えられる。

第５図に、上記フィルタ係数と力７トオフ周波数との関
係をｆ　ｃ　／　ｆ　ｓがＯ−０，５の・範囲で示して
いる。これらの係数ｂ１．ｂ２、Ｋをポリウム１０６か
ら指示されるすべてのカットオフ周波数指示値に対して
用意しておくと係数ＲＯＭＩＯ３の容１が著しく増大し
てしまう、そこで、本実施例では、係数ＲＯＭ１０３に
離散的なカットオフ周波数に対するフィルタ係数のみを
記憶させ、離散的なカットオフ周波数の中間のカットオ
フ周波数に対するフィルタ係数は補間によって求めてい
る。また、係数Ｋについては上式に従って係数ｂｌとｂ
２から容易に計算できるので、係数ＲＯＭ１０６には係
数ｂｌとｂ２のみを記憶させている。

第６図は、カットオフ周波数ｆｃのサンプル点を９ケ所
とった場合の係数ＲＯＭ１０３のメモリマツプを示す、
（Ａ−ｂｌ）が係数ｂｌメモリの先頭アドレス、（Ａ−
ｂ２）が係数ｂ２メモリの先頭アドレスを示している。

ポリウム１０６の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器（
第３図に示さず）のビット数を８ビツトとし、指示可能
なカットオフ周波数の線数を１２８とし、各カットオフ
周波数指示値をθ〜１２７としたとき、指示値の分解能
の１６倍の間隔で係数ＲＯＭ１０３の隣り合うアドレス
にフィルタ係数が記憶される（９点サンプルの場合）、
第６図において、各係数に付く数字はカー／　）オフ周
波数のサンプル位置を１６進で示したものであり、例え
ば、ｂｌＯＨは、ｌＯＨのカットオフ周波数指示値に対
する係数を表わしている。したがって、ポリウム１０６
からＡ／Ｄ変換器を通して与えられる８ビツトのカット
オフ周波数指示値の上位４ビツトがアドレス整数部とし
て各係数メモリの相対アドレスを示し、下位４ビツトが
、アドレス小数部を示す。

ＣＰＵｌ０Ｉのメインフローを第７図に示す。

パワーオン後、システムの初期化７−１とフィルタ１０
８の初期化７−２を行う、初期化後は、メインループ（
７−３〜７−５）を繰り返し実行し、その−環としてフ
ィルタ制御７−４を行う。

第８図に示すようにフィルタ１０８の初期化ルーチン７
−２では、その時点におけるポリウムｌＯ６からのカッ
トオフ周波数指示値ＶＯＩ（０〜１２７の範囲内の値を
とる）を読み、この値でカットオフ周波数目標値レジス
タとして機能するＣレジスタを初期化しく８−１）、こ
の指示値の指すカットオフ周波数ｆｃ（ＶＯＩ）を与え
るフィルタ係数を後述する第１θ図のフローに従って補
間演算し、結果をフィルタ係数現在値としてフィルタ１
０８に転送する（８−２）。

フィルタ制御ルーチン７−４の詳細を第９図に示す、こ
のルーチンの目的は、ポリウム１０６から新しいカット
オフ周波数指示値に対して、新しいカットオフ周波数目
標値を算出し、算出したカットオフ周波数目標値が示す
カットオフ周波数を与えるフィルタ係数を得ることであ
る。まず、９−１でポリウム１０６の値（カットオフ周
波数指示値ＶｏＪ１）を読む０次に、９−２でその値が
Ｃレジスタの内容！あるカットオフ周波数目標値と等し
いかどうかを調べる０等しければ、カットオフ周波数目
標値を更新する必要がないのでそのままフィルタ制御ル
ーチンを終了する。異なる場合には、９−３でカットオ
フ周波数指示値Ｖｏｌからカットオフ目標値Ｃを差し引
いて両者の差ΔＶａｎを得る０次に９−４で差の絶対値
ｌΔＹｏｕ　ｌと基準値２０Ｈとの大小を比較する（９
−４）、ここに基準値２０Ｈは第６図の係数ＲＯＭ１０
３において、アドレス間の距離２に相当する小さなカッ
トオフ周波数の差を示す値である。

今回、読んだポリウム１０６のカットオフ周′波数指示
値Ｖｏｌが前回の力久トオフ周波数目標値Ｃに十分近い
ときには（２０Ｈ≧ｌΔｖＯ皇１）。

新たなカットオフ周波数目標値Ｃを今回、読んだポリウ
ム１０６の指示値ＶｏＨに更新する（９−５）、しかし
、前回のカットオフ周波数目標値Ｃから２０Ｈ以上異な
るカットオフ周波数指示値７０文が与えられたときには
新たなカットオフ周波数目標値Ｃを前回と大幅に異なる
ポリウムの指示値には変更せず、代りに、前回の目標値
Ｃに近い値を新たな目標値Ｃとして計算する。即ち、上
記差ΔＶｏｊｌの正負をチエツクしてポリウムの指示値
ＶｏｊＬと前回の目標値Ｃとの大小関係を調べ（９−７
）、指示値Ｙｏｕに近づく方向に、カットオフ周波数目
標値Ｃを２０Ｈだけ変更する（９−８．９−９）、そし
て、９−５．９−８．または９−９で更新したカットオ
フ周波数目標値Ｃ（レジスタＲｅｇＯに記憶される）が
示すカットオフ周波数ＦＣ（ｃ）を与えるフィルタ係数
を補間によって求める（９−６）、この補間処理の詳細
を第１０図に示す。

まず、１０−１でレジスタＲｅｇＯにあるカットオフ周
波数目標値（８ビツト）をレジスタＲｅｇ１にコピーす
る０次に１Ｏ−２で、レジスタＲｅｇｌの内容を右に４
ビツトシフトする。これにより１例えば、カットオフ周
波数目標値が４８Ｈのときは、０４Ｈが得られる。この
シフト結果の数値はカットオフ周波数目標値の整数部を
表わし、係数ＲＯＭ１０３の各係数メモリに対する相対
アドレスを示す、そこで、ｂｌ係数メモリの先頭アドレ
スＡ−ｂ　１　＋ＲＥＧ　１で示されるアドレスにある
係数ｂｌ（Ｒｅｇｌ）と、ｂ２係数メモリの先頭アドレ
スＡ−ｂ２＋ＲＥＧ１で示されるアドレスにある係数ｂ
２（Ｒｅｇｌ）を読み出す（１０−３）、ここに、係数
ｂｌ（Ｒｅｇｌ）係数（ＲＥＧＩ）はカットオフ周波数
目標値の整数部が示すカットオフ周波数を与える係数ｂ
１、ｂ２の値を有する０次に、ＲｅｇＯとＯＦＨの論理
積をとってカットオフ周波数目標値の小数部の有無を調
べる（１０−４）、小数部がゼロのときは、カットオフ
周波数目標値は整数値なので、１０−３で読んだ係数値
ｂｌ　（Ｒｅｇｌ）、ｂ２（Ｒｅ　ｇ　２）をそれぞれ
ｂｌ、ｂ２レジスタ（カットオフ周波数目標値に対する
係数ｂ１．ｂ２を格納するレジスタ）に格納する。小数
部があるときは、カットオフ周波数目標値の整数部が示
す係数メモリアドレスの次アドレスにある各係数ｂｌ（
Ｒｅｇ＋１）、ｂ２　（Ｒｅｇｌ＋１）を読み出す（１
０−６）、そして、Δｂｌ＝ｂｌ（Ｒｅｇ１＋１）−ｂ
ｌ　（Ｒｅｇｌ）、　Δｂ２＝ｂ２　（Ｒｅｇｌ＋１）
−ｂ２　（Ｒｅｇｌ）により、各係数メモリから参照し
た隣り合うフィルタ係数の差Δｂｔ、Δｂ２を求め、こ
の差Δｂ１．Δｂ２とカー／　トオフ周波数目標値の小
数部（ＲｅｇＯ△０ＦＨ）を用いて、ｂｌ＝ｂｌ　（Ｒ
ｅｇｌ）＋　（ΔｂｌＸ（ＲｅｇＯ△０ＦＨ）／１６）
ｂ２＝ｂ２（Ｒｅｇｌ）＋　（Δｂ２Ｘ　（ＲｅｇＯ△
０ＦＨ）／１６）により、カットオフ周波数目標値Ｒｅ
ｇＯが示すカットオフ周波数を与える係数ｂ１．ｂ２を
直線補間する。最後に、係数ｂ１．ｂ２を用いて、Ｋ＝
　（１＋ｂｌ＋ｂ２）／４により残りの係数Ｋを算出す
る（ｔｏ−８）、なお、１０−４のチエツクを行わずに
、１０−３から１０−６→１０−７→１Ｏ−８のように
処理を行っても結果は同じになる。

このように、フィルタ制御処理ではポリウム１０６から
のカットオフ周波数指示値が大幅に変化したときにも、
カットオフ周波数目標値を少しずつ指示値に向けて動か
し、それぞれの目標ｆＩｍの示すカットオフ周波数を与
えるフィルタ係数を係数ＲＯＭ１０３を参照して順次、
補間生成するので、フィルタ特性を損わない制御が可能
になる。

第１０図の補間処理を評価する図を第１１図から第１４
図に示す、第１１図は２千面上でのフィルタの極の軌跡
を示したもので、カーブＢは第４図に示す式に従って、
フィルタ係数ｂ１．ｂ２Ｋを直接に計算したときに得ら
れる理想的なへタワースローパスフィルタの極の軌跡を
サンプリング周波数ｆｓに対するカットオフ周波数ｆｃ
の比が０．０１〜０．４９の範囲で示したものであるｅ
ａ８〜１日がカットオフ周波数ｆｃのサンプル点（係数
ＲＯＭ１０３にそのフィルタ係数の値が記憶される）を
示し、各サンプル点のｆ　ｃ　／　ｆ　ｓの値は第１１
図の左に示される通りである０例えば、サンプル極ａ８
に対応するｆ　ｃ　／　ｆ　ｓの値は０．０１．極ｂ８
に対するｆ　ｃ　／　ｆ　ｓ　＝０．０７であり、以下
、同様にして極１８に対するｆ　ｃ　／　ｆ　ｓ　＝０
．４３テある。各サンプル点の極の間を第１０図の補間
処理に従って直線補間したときに得られる極の軌跡をカ
ーブＡに示す、直線補間のために、補間による極の軌跡
Ａは理想的な極の軌跡Ｂより外側に張り出す、この９サ
ンプルの補間極執跡Ａに対応するフィルタ周波数特性を
第１２図に示す、第１２図において、カットオフ周波数
比ｆ　ｃ　／　ｆ　ｓが第１１図の点ａ８と点ｂ８の中
間に相当する０、０１〜０．０７の中間領域と、第１１
図の点ｈ８と点五８の中間に相当する０、４３〜０．４
９の中間領域においてレゾナンスが発生していることが
読み取れる。第１１図に示すようにこの部分で、補間さ
れる極は理想の極から最も遠くなっている。即ち、直線
補間により、極執跡が理想の極軌跡より外に出っ張り、
これが、レゾナンスとして周波数特性に現われることに
なる。しかしながら、この誤差はサンプル点の数を適当
な大きさに増やすことにより、実用上問題のない大きさ
に制限できる。９サンプルを例にとったのは１図示の都
合上である０例えば、隣り合うサンプル点のカットオフ
周波数の差を１００セント程度にすれば、聴覚上、全く
問題のない補間が可能どなる。他の例としては、効率化
した９サンプルの係数補間による極の軌跡と１１サンプ
ルの係数補間による極の軌跡をそれぞれ第１３図と第１
４図に示す、第１３図は、フィルタの極が単位内に近い
ほど、補ＨＭ差によるフィルタ特性への影１が大きくな
るごとに鑑み、単位内に近いところでサンプル点を密に
とり、単位内から遠ざかるにつれサンプル点を粗にとっ
たものである。

さて、メインルーチンのフィルタ制御７−４（第９図）
で得られたカットオフ周波数目標値を定めるフィルタ係
数ｂ１．ｂ２、Ｋは５ｍ５ｅｃ毎に起動されるタイマイ
ンタラブド処理で参照され、ここで、補間レートが計算
され、フィルタ係数とともにデジタルフィルタ１０８に
転送される。このタイマインタラブド処理のフローを第
１５図に示す、まず、１５−１に示すように、メインル
ープで得た目標値としての係数ｂ１．ｂ２、Ｋ（ここで
はＴｂ１．Ｔｂ２、ＴＫで示しである）を参照し、これ
らの係数目標値Ｔｂ１．Ｔｂ２、ＴＫからそれぞれ、現
在のフィルタ係数値Ｃｂ１．Ｃｂ２、ＣＫを差し引いて
差分Δｂ１、Δｂ２、ΔＫを得る（１５−２）、次に、
１５−３で、これらの差分からデジタルフィルタ１０８
におけるフィルタ係数の差分値である補間レートｈｒｂ
ｌ、ｈｒｂ２．ｈｒＫを算出する。ここで、デジタルフ
ィルタ１０８の補間周期（補間レートの値を加減算して
楽音入力信号をフィルタリングするのに使用するフィル
タ係数値を更新する周期）を３２ｇ５ｅｃだとすると、
ＣＰＵｌ０Ｉからの係数転送周期５ｍ５ｅ　ｃの間に、
デジタルフィルタ１０８は約１５６回のフィルタ係数更
新が可能である。マージンを見込んで、乗数１７１２８
を選べば、ＣＰＵｌ０Ｉが次の係数目標値を転送する前
に、デジタルフィルタ１０８が使用するフィルタ係数値
はＣＰＵｌ０Ｉが前回転送した係数目標値に到達する。

そこで、１５−３では各差分Δｂｌ、Δｂ２、ΔＫを右
に７ビツトシフトすることで、各差分に乗数１／１２８
を乗じ、結果を補間レートｈｒｂｌ、ｈｒｂ２１．ｈｒ
Ｋとしている。更に、１５−４で、係数目標値Ｔｂ１、
Ｔｂ２．ＴＫと補間レートｈｒｂ１．ｈｒｂ２、ｈｒＫ
をデジタルフィルタ１０８に転送している。最後に１５
−５でＴｂｌ、Ｔｂ２、ＴＫを係数ｂ１．ｂ２、ｂ３の
各現在値レジスタｃｂ１、Ｃｂ２、ＣＫに写している。

第１６図と第１７図はデジタルフィルタ１０８において
実現されるカットオフ周波数の時間変化をグラフで示し
たものである。第１６図に示すように補間レートが一定
の場合には、カットオフ周波数が階段状に時間変化し、
聴覚上、なめらかでない楽音特性の変化を生じさせる。

第１７図は第１５図で′述べたように、補間レートを新
しいフィルタ係数目標値とフィルタ係数現在値（旧フィ
ルタ係数目標値）との差に比例する可変値としたときの
デジタルフィルタ１０８のカットオフ周波数の詩間変化
を示したものであり、図示のように、なめらかにカット
オフ周波数が変化する。

さて、ポリウム１０６かものカットオフ周波数の指示デ
ータはセントに比例するカットオフ周波数値を表現する
のが好ましく、また、ポリウムｌＯ６からのカー／　）
オフ周波数指示データから容易に係数ＲＯＭ１０３を７
ドレツシングできるように、係数ＲＯＭ１０３にもセン
トに比例するカットオフ周波数を与えるフィルタ係数を
連続する記憶場所に記憶するのが好ましい、第１８図は
、９サンプルを例にとって、係５１（ＲＯＭ１０３のア
ドレスに割り当てる好ましいカットオ）周波数のサンプ
ル位置とともに、補間後の極の軌跡を示したものである
。この場合、アドレスの示すカットオフ周波数はセント
に比例している。第１９図において、係ａＲＯＭ１０３
のアドレスとアドレスに割り当てたカットオフ周波数と
の関係を示すグラフであり、カーブＭｋＮが、アドレス
に割り当てるカットオフ周波数をセントに比例させた例
である。カーブＬは補間誤差が最小になるようにアドレ
スにカー／　トオフ周波数を割り当てたときの関係を例
示している。カーブＭ、Ｎに示すように、係数ＲＯＭ１
０３のアドレスがセント比例するカットオフ周波数に対
応するように、各アドレスにセント比例する力、ットオ
フ周波数のフィルタ係数を記憶させるとともに、ポリウ
ム１０６のようなカフ）オフ周波数発生手段の指示する
カットオフ周波数をセントに比例する値で表現すること
により、係数ＲＯＭ３に対するアドレス計算が容易とな
る。更に、ポリウム等の操作量と達成されるカットオフ
周波数との関係が聴覚的、リニアな関係となり、意図す
るカットオフ周波数を容易に指示可能となる。

以ｆ、Ｚで実施例の説明を絆えるが、この発明の範囲内
で種々の変形、変更が可能である０例えば、ポリウムの
ような操作子の代りに、カー／　１オフ周波数エンベロ
ープを自動的に発生する手段が使用できる。また、任意
の適当な次数、タイプのデジタルフィルタにもこの発明
を適用できる。

［発明の効果］ 最後に、特許請求の範囲に記載の発明の効果、利点につ
いて述べる。

請求項１によれば、カットオフ周波数発生手段からのカ
ットオフ周波数指示値が大幅に変化したときにも、少し
ずつカットオフ周波数目標値が変更され、各カットオフ
周波数目標値の示すカットオフ周波数を示すフィルタ係
数がフィルタ係数記憶手段に記憶されているカットオフ
周波数目標値に近いカットオフ周波数に対応する高精度
のフィルタ係数値を参照して補間されるので、フィルタ
の特性形状を維持しながらカットオフ周波数を動かすこ
とが可能となる。

請求項２によれば新たに生成されたカットオフ周波数の
目標値を定めるフィルタ係数と前回のカットオフ周波数
の目標値との差に比例する値を補間レートとして算出し
てフィルタ回路手段に転送するので、フィルタ回路手段
でフィルタリングに使用するフィルタ係数をなめらかに
変化させることが可能になる。

請求項３と４はカットオフ周波数発生手段の構成例を示
したものである。

請求項５によれば、フィルタ係数記憶手段に記憶するフ
ィルタ係数が定めるカー／　トオフ周波数のサンプル点
とカットオフ周波数発生り段の発生するカットオフ周波
数の指示値がともにセントに比例する形式でかえられる
のでフィルタ係数記憶手段に対するアドレッシングが容
易となるとともに、楽音信号処理への応用において、カ
ットオフ周波数の指示を聴覚と合致するようにして行う
ことが可を駈になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の機能を示すブロック図、 第２図は第１図の係数補間回路の機能ブロック図、 第３図は電１！−楽塁に適用した実施例のノー−ドウエ
アブロツク図、 ：ｆＳＡ図は第３図のデジタルフィルタとして使用可能
な２次ＩＩＲフィルタのブロック図、第５図は第４図の
フィルタの係数のカー／　）オフ周波数依存特性を示す
図 第６図は第１図の係数ＲＯＭのメモリマツプ例を示す図
、 第７図は第１図のＣＰＵのメインのフローチャト、 第８図は第７図のフィルタ部イニシャライズのフローチ
ャート 第９図は第７図のフィルタ制御のフローチャート、 第１０図は補間処理のフローチャート、第１１図は２千
面上における理想的なフィルタの極の軌跡とともに補間
処理で得られるフィルタの極の軌跡を９サンプル係数の
場合について示す図、 第１２図は第１１図の補間に係るフィルタ極執跡に対応
するフィルタ周波数特性を示す図、第１３図と第１４図
は更に別の極執跡を示す図。 第１５図はタイマーインタラブド処理のフローチャート
。 ２＄１６図は係数補間レートが一定の場合にデジタルフ
ィルタで実現されるカットオフ周波数の時間変化を示す
図、 第１７図は係数補間レートが可変の場合にデジタルフィ
ルタで実現されるカットオフ周波数の時間変化を示す図
、 第１８図は更に別の極軌跡を示す図、 第１９図は係＠ＲＯＭのアドレスとカットオフ周波数と
の対応関係の例を示す図である。 フィルタ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）離散的な複数のカットオフ周波数の各々に対応す
   るフィルタ係数を記憶するフィルタ係数記憶手段と、 カットオフ周波数の指示値を可変に発生するカットオフ
   周波数発生手段と、 上記カットオフ周波数発生手段から与えられた新たな指
   示値と前回のカットオフ周波数目標値との差に従い、こ
   の差が所定値より大きい場合に、この差より小さな差を
   前回のカットオフ周波数目標値に対してもつカットオフ
   周波数値を新たなカットオフ周波数目標値として算出す
   るカットオフ周波数目標値算出手段と、 上記新たなカットオフ周波数目標値に対応するフィルタ
   係数を上記フィルタ係数記憶手段に記憶されていて上記
   カットオフ周波数目標値に近いカットオフ周波数に対応
   するフィルタ係数に基づいて補間するフィルタ係数補間
   手段と、 上記フィルタ係数補間手段で補間されたフィルタ係数に
   従って入力信号をフィルタリングするフィルタ回路手段
   と、 を有することを特徴とするデジタルフィルタ装置。
2. （２）請求項１記載のデジタルフィルタ装置において、 上記フィルタ係数補間手段により生成された上記新たな
   カットオフ周波数目標値に対するフィルタ係数と、上記
   フィルタ係数補間手段により生成された上記前回のカッ
   トオフ周波数目標値に対するフィルタ係数との間の差に
   比例する補間レートを算出する補間レート算出手段と、 上記補間レートを上記新たなカットオフ周波数目標値に
   対するフィルタ係数とともに上記フィルタ回路手段に転
   送する手段と を更に有することを特徴とするデジタルフィルタ装置。
3. （３）請求項１記載のデジタルフィルタ装置において、 上記カットオフ周波数発生手段は上記カットオフ周波数
   の指示値を可変に入力するための操作子を有する ことを特徴とするデジタルフィルタ装置。
4. （４）請求項１記載のデジタルフィルタ装置において、 上記カットオフ周波数発生手段は時間によって変化する
   関数を上記カットオフ周波数の指示値として自動的に発
   生する関数発生手段を有することを特徴とするデジタル
   フィルタ装置。
5. （５）請求項１記載のデジタルフィルタ装置において、 上記フィルタ係数記憶手段はセントに比例する形式の離
   散的な複数のカットオフ周波数の各々に対応するフィル
   タ係数を記憶し、 上記カットオフ周波数発生手段はセントに比例する形式
   でカットオフ周波数の指示値を可変に発生する ことを特徴とするデジタルフィルタ装置。