JPH04117003A - グラフィックイコライザ - 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】 〔概　要〕 入力されたオーディオ信号に対して、複数の周波数帯域
毎に出力レベルを調整可能にしたグラフィックイコライ
ザにおいては、各帯域毎の周波数特性を中心周波数と尖
鋭度であるＱ値で表わし、この値に基づいてデジタルフ
ィルタの係数を設定している。Ｑ値が大きい場合、隣接
する帯域との中間部分の出力が低下するためＱ値はあま
り大きくはできないが、Ｑ値が小さいと逆にその帯域の
みを強調することが難しくなる。そこで出力レベルに応
じてＱ値を変えることで全域にわたっである程度一様な
出力レベルの補正を可能にし、且つ特定周波数帯域の強
調時に隣接帯域への影響を減少させた。

〔産業上の利用分野〕

本発明はオーディオ信号の周波数特性を補正するための
グラフィックイコライザに関し、特に全域にわたっであ
る程度一様な出力レベルの補正を可能にしながら特定の
帯域の強調を容易にした操作性の良いグラフィックイコ
ライザに関する。

〔従来の技術〕

第６図は、周波数特性の補正を行なうことが可能な、グ
ラフィックイコライザを有する従来のオーディオシステ
ムの構成を示すブロック図である。

なお企図を通じて同種の構成要素については同一番号に
アルファベットの小文字を付して表わす。

このオーディオシステムは、音源としてアナログソース
１ｄ及びデジタルソース３ｄを有している。

１０ｄはグラフィックイコライザであり、デジタルフィ
ルタで構成されるため、アナログソース１ｄからの信号
はＡ／Ｄ変換器２ｄでデジタル信号に変換される。グラ
フィックイコライザ１０ｄは、入力信号の周波数帯域範
囲を覆うように複数の帯域フィルタを備えている。一般
的に各帯域フィルタの周波数特性は、中心周波数と尖鋭
度であるＱ値で表わされ、各帯域毎に出力レベルに対応
するゲインレベルが可変になっている。５ｄはＤ／Ａ変
換器であり、グラフィックイコライザ１０ｄからのデジ
タル信号をアナログ信号に変換し、パワーアンプ６ｄで
増幅した後、スピーカ７ｄより音響信号として出力する
。

グラフィックイコライザ１０ｄは、ＤＳＰ　（デジタル
シグナルプロセッサ）を用いたデジタルフィルタの形で
構成されるのが一般的であり、中心周波数、Ｑ値、及び
出力レベルにより算出したデジタルフィルタの係数を設
定して所望の特性を得ている。

このような周波数特性を変えられるグラフィックイコラ
イザが必要とされる理由としては、音源、パワーアンプ
、スピーカ等のオーディオシステムの再生特性が所望の
特性と一致しないことの他、部屋や車内等の周囲環境に
より再生特性が変わることがあげられる。またロック音
楽、ボーカル音楽、ジャズ音楽等の音楽の種類により、
それぞれ特徴となる周波数域を有しており、これをより
強調した音を聞きたいという要望もある。そのため実際
に音楽を聞く者が、好みに合せて周波数特性を変えられ
ることが望まれる訳である。

グラフィックイコライザにおいては、入力信号の周波数
範囲を複数の周波数帯域に分割し、それぞれの周波数帯
域の出力レベルをフィルタのゲインを変えることで調整
可能にしているが、各周波数帯域の周波数特性は固定で
ある。すなわち前述のように、各周波数帯域の周波数特
性は、中心周波数とＱ値で表わされるが、これらは一定
であり、出力レベルのみが変えられるということである
。

中心周波数は、オクターブバンドといわれる周波数が順
次倍に増加する形で設定されるのが一般的である。周波
数帯域を５分割し、中心周波数をオクターブバンドとし
た場合の周波数特性を示した図が第７Ａ図である。

第７Ａ図では、Ｑ値は３であり、各帯域の出力レベルに
対応する増幅器のゲインをそれぞれ４ｄＢ。

８ｄＢ　、　１２ｄＢとした時の合成周波数特性を示し
である。ゲインがマイナスになる減衰も当然可能であり
、その場合はＯｄＢの線に対して対称なグラフになる。

図において点線は、ゲインを４ｄＢとした場合の各帯域
の周波数特性を示している。第７Ａ図からも明らかなよ
うに、Ｑ値が３の場合には、隣接する帯域が相互に重さ
なりあい、各帯域のゲインを同一とした時合成周波数特
性は山と谷はあるがその比はあまり大きくないことがわ
かる。

第７Ａ図と同一の条件でＱ値のみを８に変更したのが第
７Ｂ図である。この図からも明らかなように各帯域の中
間にあたる部分では、周波数特性の落ち込みが大きく、
たとえ隣接する帯域の出力レベルを上げても充分な出力
レベルが得られないことがわかる。そこで複数の帯域に
わたってゲインを変えた上で、できるだけ一様な出力レ
ベルを得ようとする場合には、Ｑ値は小さいことが必要
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

グラフィックイコライザは、あくまで入力信号に対して
の各帯域毎の出力レベルの調整が目的であり、調整の必
要が無い時には、ゲインをＯｄＢに設定すれば良い。そ
のため実際の使用に際しては、ゲインの絶対値が小さい
場合には隣接する帯域間も含めてゆるやかに変化し、一
様な周波数特性が得られることが望ましい。その上であ
る帯域だけ特別に強調又は除去したい場合には、ゲイン
の絶対値が大きくなる傾向にあり、この時は対象となる
帯域だけ大きく変化させ他の帯域に影響が及ばないこと
が望まれる。

一様な周波数特性を得るにはＱ値が小さいことが必要で
あることは前述したが、Ｑ値が小さい時にある帯域の出
力レベルのみを高めた場合について考えてみる。その様
子を示したのが第８図であり、Ｑ値は３である。第８図
では、中央の１　ｋＨｚ帯の出力レベルのみ８ｄＢで、
他の帯域はすべて４ｄＢの出力レベルとして示しである
。第８図から明らかなように中央の１　ｋＨｚ帯の出力
レベルは高くなっているが、このｌ　ｋＨｚ帯に隣接す
る５００Ｈｚ帯、２　ｋ）Ｉｚ帯もかなり出力レベルが
高くなり、１　ｋＨｚ帯のみ出力レベルを上げるという
要望が満たされていないことがわかる。

もちろん分割する周波数帯域の数を増やし、Ｑ値を大き
くしても、隣接する帯域相互の重さなりを大きくして一
様な特性を得られるようにして、更に特定の帯域のみの
出力レベルを上げることは可能である。しかしこの方法
はデジタルフィルタの数を増加させる必要があり、コス
ト増加になるだけでなく操作も複雑になるという問題が
ある。

またイコライザにはパラメトリックイコライザと呼ばれ
る、出力レベルだけでなくＱ値、更には中心周波数まで
変えることができるイコライザがある。この種のイコラ
イザを用いれば希望の周波数特性を得ることはもちろん
可能であるが、この種のイコライザは非常に高価であり
、操作も複雑になり、専門家以外の人が使用するのは容
易でない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、製
造コスト増及び操作の複雑化を招くことなく、グラフィ
ックイコライザの実際の使用で望まれる周波数特性を得
られるグラフィックイコライザを実現することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明に基づくグラフィック
イコライザでは、ゲインに応じてＱ値を変化させる。第
１図は、本発明に基づくグラフィックイコライザの基本
構成を示す図である。

第１図において、１０は本発明に基づくグラフィックイ
コライザである。グラフィックイコライザ１０は、複数
のデジタルフィルタＦ　ｌ＋　Ｆ　２＋・・・＋Ｆｎ、
複数のレベル調整手段Ｌ　ｌ＋　Ｌ　２＋・・・ｌＬＩ
’ｌ、及び複数の尖鋭度変化手段ＱＣｎ，ＱＣｎ、・・
・、　ＱＣｎを備えている。デジタルフィルタは、それ
ぞれ中心周波数と尖鋭度であるＱ値で表わされる周波数
特性を有している。各デジタルフィルタの周波数特性を
合成した合成周波数特性が、入力信号の周波数範囲を覆
うように設定されている。レベル調整手段は、それぞれ
デジタルフィルタに対応しており、各デジタルフィルタ
の出力レベルを調整する。

尖鋭度変化手段は、それぞれデジタルフィルタに対応し
ており、ゲインの絶対値が増大した時にはＱ値を増大さ
せ、ゲインの絶対値が減少した時にはＱ値を減少させる
一定の関係に基づいて、Ｑ値をゲインに応じて変化させ
る。

〔作　用〕

本発明に基づくグラフィックイコライザ１０は、各デジ
タルフィルタが帯域フィルタを形成しており、各デジタ
ルフィルタの出力レベルを調整することで、グラフィッ
クイコライザ１００周波数特性を周波数帯域毎に調整で
きるようにしている。各帯域フィルタの周波数特性は、
中心周波数とＱ値で表わされるが、Ｑ値が大きくなるに
つれて周波数特性は細く鋭くなり、Ｑ値が小さ（なるに
つれて周波数特性は広がり、隣接する帯域との重さなり
が増加し、出力レベルの変動は隣接する領域にも影響す
るようになる。

グラフィックイコライザ１０は、出力レベルが小さい時
はＱ値が小さいため、隣接する帯域の周波数特性との重
さなりが増加するため、合成した周波数特性は周波数に
よる出力レベルの変化の小さな一様な特性が得られる。

−刃出力レベルが大きい時は、Ｑ値が大きくなるたｔ、
隣接する帯域の周波数特性との重なりが減少する。これ
により特定の周波数帯域のみの出力レベルを変えること
ができる。このような特性はグラフィックイコライザの
実際の使用で要求される特性と一致する。

〔実施例〕

本発明のグラフィックイコライザの実施例について図面
を参照して説明する。第２図は、本実施例におけるイコ
ライザを示す図である。１０ａはイコライザであり、デ
ジタル入力信号Ｓｉｂを５種類の帯域フィルタ毎にその
出力レベルを調整し、出力信号Ｓ。ｂとして出力する。

５種類の帯域フィルタは、それぞれデジタルフィルタＦ
　ｌａからＦＳａで作られており、本実施例ではこれら
のデジタルフィルタは直列に接続されている。Ｌ−Ｉａ
からＬＳａは、各デジタルフィルタの出力レベルを調整
するレベル調整器であり、使用者がつまみを上下するこ
とにより出力レベルが調整できる。ＱＣｎ、からＱＣｓ
ａは、Ｑ値変化部であり、レベル調整器ＬｌａからＬＳ
ａで設定した出力レベルに応じて、ある一定の関係に従
がって帯域フィルタのＱ値を変化させるよう、デジタル
フィルタの係数を変化させる。

第２図では各デジタルフィルタは直列に接続されており
、ここでは直列に接続した例についてのみ説明するが、
並列に接続してももちろん実現できる。第３図は、第２
図のデジタルフィルタＦ　ＩａからＦｓａの構成を示す
図である。第３図においてデジタルフィルタＦｂ　は、
乗算器１１ｂから１６ｂ１信号を１サンプリング時間遅
延させる遅延メモリ１７ｂから２０ｂ、及び加算器２１
ｂにより構成されている。このデジタルフィルタの特性
は、乗算器１１ｂから１６ｂの係数を変えることで変更
できる。

各帯域フィルタの周波数特性は、中心周波数と尖鋭度を
示すＱ値により表わされることを述べたが、第３図のデ
ジタルフィルタＦｎの乗算器１１ｂから１６ｂの係数ａ
。からａ５と、中心周波数及びＱ値の関係は、（１）式
から（８）式で示される。

ａｏ＝１　　　　　　　　　　　・・・（１）ａ＋＝０
　　　　　　　　　　　　・・・（２）ａｚ＝１　　　
　　　　　　　　・・・（３）ａ３　＝−（−２＋２　
・Ｗ。”）　／／Ｆ’　　　　−・・ａ４＝−（１−Ｇ
、−Ｗｏ／Ｑ＋Ｗｏ２＞／Ｐ・・・ａｓ　”　（（Ｇｐ
　　Ｇ−）　・Ｗｏ／Ｑ）　／Ｐ　　”・Ｐ　＝１＋Ｇ
、−Ｗｏ／Ｑ＋Ｗ０”　　　　　−・・ｆ　ｏ　”　Ｗ
ｏ／　（２π） （１）から（８）式において、ｆｏは中心周波数、Ｗｏ
は共振角周波数、Ｇｐ及びＧ、は増幅度すなわち出力レ
ベルで定まる定数である。

（１）から（８）式で明らかなように、中心周波数、Ｑ
値、及び出力レベルが定まれば、デジタルフィルタＦｂ
の乗算器１１ｂから１６ｂの各係数ａｏからａｓが定ま
る。逆に係数ａ０からａ５を定めれば中心周波数、Ｑ値
１．及び出力レベルが定まる。本実施例では、中心周波
数は２５０）ｔｚ、　５００Ｈｚ。

１　ｋ）ｌｚ、　２　ｋＨｚ、　４　ｋＨｚのオクター
ブバンドに設定されている。

Ｑ値は（９）式に従がって、出力レベルに対応するゲイ
ンＧ　（ｄＢ）を変数として変化する。

Ｑ＝Ｑｏ、ＩＱ（ｌＧ１．Ｎ／２０）　　　　・１、　
（９）（９）式において、Ｑｏ　はＱ値の初期値であり
、Ｎは補正係数であり、本実施例では１である。このよ
うな補正を行なわない場合は、Ｎ＝０であり、Ｑ＝Ｑ、
となり従来のグラフィックイコライザと同様である。Ｑ
、を１．５としてゲインＧの変化に対するＱの変化を、
表１に示す。

表１ 表１よりゲインＧの絶対値の増加に対応してＱ値が増大
することがわかる。なおここではゲインＧがマイナスの
場合については示していないが、絶対値のみが問題であ
りＯｄＢを中心として対称であると考えられる。

第４図は、本実施例において、各帯域フィルタのＱ値を
、Ｑｏ　＝１．５．　Ｎ＝１として（９）式に従がって
変化させた場合の合成周波数特性を示す図である。各帯
域フィルタのゲインは同一で、それぞれ４ｄＢ、　８ｄ
Ｂ、　１２ｄＢである。この図から明らかなように、ゲ
インが小さい時、すなわち出力レベルが低い時には、合
成された周波数特性は凹凸が小さく比較的一様な出力レ
ベルが得られる。更に出力レベルが高い時には隣接する
帯域との重さなりが小さくなるため特定の帯域の出力の
みを大きくできることがわかる。

本実施例のデジタルフィルタは、ＤＳＰを用いて実現さ
れる。本実施例のイコライザを有するオーディオシステ
ムの構成を第５図に示す。４ｃは、ＤＳＰでありデジタ
ルフィルタを構成するのに必要な乗算器、加算器等を有
するＩＣであり、乗算する値等がマイクロプロセッサ８
Ｃから設定できる。Ｌｃは、レベル調整器であり、使用
者はこの設定位置を変化させることで、各帯域フィルタ
の出力レベルを任意に変えられる。マイクロプロセッサ
８Ｃは、このレベル調整器Ｌｃの設定レベルを読み取り
、（９）式に従ってＱ値を求めた上で、（１）式から（
８）式に従ってデジタルフィルタＦｎの各係数を求めて
、これに対応するＤＳＰの値を設定する。

実際にはこれらの計算は計算量も多く、計算ですべての
値を求めていては時間がかかり過ぎるため、各デジタル
フィルタ毎に出力レベルに対応したＤＳＰへの設定値を
あらかじめ求めて表を作成しておき、出力レベルに応じ
てこれを読み出して設定している。

〔発明の効果〕

本発明により、より望ましい周波数特性を容易に得るこ
とが可能なグラフィックイコライザを、コスト増を招く
ことなく実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のグラフィックイコライザの基本構成
を示す図。 第２図は、本発明の実施例であるグラフィックイコライ
ザの構成を示す図であり、デジタルフィルタを直列に接
続した例を示す図。 第３図は、第２図のデジタルフィルタの構成を示す図。 第４図は、第２図のグラフィックイコライザの周波数特
性を示す図。 第５図は、第２図のグラフィックイコライザをＤＳＰを
用いて実現したオーディオシステムの構成を示す図。 第６図は、グラフィックイコライザを用いたオーディオ
システムの構成を示す図。 第７Ａ図及び第７Ｂ図は、従来のグラフィックイコライ
ザにおいて、異なるＱ値に対してゲインを変化させた場
合の合成周波数特性を示す図。 第８図は、従来のグラフィックイコライザにおいて、小
さなＱ値の場合に特定の周波数帯域のみのゲインを増大
させた時の合成周波数特性を示す図。 図において、 Ｆｎ、Ｆ２．・・・、Ｆｎ、・・・デジタルフィルタ、
Ｌ１、Ｌ２．・・・ｇ　　Ｌｌｌ・・・レベル調整手段
、ＱＣｎ、ＱＣ２，・・・、　ＱＣｎ・・・尖鋭度変化
手段、Ｓ、・・・入力信号、　　　Ｓｏ・・・出力信号
、ＩＣ・・・アナログソース、２Ｃ・・・Ａ／Ｄ変換器
、３Ｃ・・・デジタルソース、４Ｃ・・・ＤＳＰ。 ５Ｃ・・・Ｄ／Ａ変ｍ器ｓ　　６ｃ・・・パワーアンプ
、７Ｃ・・・スピーカ、 ８Ｃ・・・マイクロプロセッサ、 １０ａ・・・イコライザ、１１　ｂ　−１６ｂ・・・乗
算器、１７　ｂ　−２０ｂ・・・遅延メモリ、２１ｂ・
・・加算器。 本発明のグラフィックイコライザの基本構成第１図 Ｆ　＋、　Ｆ　ｚ−・・・、Ｆｎｌ・・・デジタルフィ
ルタＬ＋、Ｌｔ−・・・ル、・・・レベル調整手段Ｑ　
Ｃ＋、　Ｑ　Ｃｚ、・・・、ＱＣｎ・・・尖鋭度変化手
段７１０゜ デジタルフィルタを直列に接続した実施例第２図 ＧＡＩＮＵＢ） ＧＡＩＮ（ｄＢ） Ｑ−３で中央バンドのみゲインを大きくした例第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 中心周波数と尖鋭度を示すＱ値で表わされる周波数特性
   をそれぞれ有し、各周波数特性を合成した合成周波数特
   性が入力信号の周波数範囲を覆うように設定されている
   複数のデジタルフィルタ（Ｆ＿１、Ｆ＿２、・・・、Ｆ
   ＿ｎ）、及び該複数のデジタルフィルタ（Ｆ＿１、Ｆ＿
   ２、・・・、Ｆ＿ｎ）のゲインを各デジタルフィルタ毎
   に調整する複数のレベル調整手段（Ｌ＿１、Ｌ＿２、・
   ・・、Ｌ＿ｎ）を備え、入力されたオーディオ信号の周
   波数特性を補正して出力するグラフィックイコライザで
   あって、該グラフィックイコライザは、 該ゲインの絶対値が増大した時には該Ｑ値を増大させ、
   該ゲインの絶対値が減少した時には該Ｑ値を減少させる
   ように、該Ｑ値を該ゲインに応じて変化させ、それぞれ
   が該デジタルフィルタに対応する複数の尖鋭度変化手段
   （ＱＣ＿１、ＱＣ＿２、・・・、ＱＣ＿ｎ）を備え、周
   波数範囲全体にわたって比較的一様な周波数特性の補正
   が可能で且つ特定周波数帯域の強調時に隣接帯域への影
   響を減少させたグラフィックイコライザ。