JPH0411827B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、シングルオクターブデータ処理装
置によるマルチオクターブデータの処理を可能と
するための、サンプリングデータを周波数多重化
および時間多重化するための手段に関する。 信号のパターン整合および波形認識を含む信号
処理の現在の技術状況においては、音声指令に応
答する指令および制御システムを導入することが
可能になつてきている。このような音声指令は、
もちろん、不明瞭さを避けるためかつ指令および
制御システムのメモリレパートリーおよび他の構
造上の制限の要求を満たすため、数が制限される
べきであり、かつその表現も高度に様式化される
べきである。したがつて、予め選択された言語の
限られたシーケンスを指令／制御論理状態に変換
する音声認識装置は、ある応用の戦略的状況また
はある分野において役立ちかつ適切となるために
は、確実にかつ十分な速度を持つて認識または分
類機能を果たす必要がある。 このような技術の実際の応用においてさらに考
慮すべき事柄は、このような音声認識および言語
分類を実現するために必要とされる機械化（実
施）における費用および複雑さである。音声認識
および言語分類機能の１つの重要な問題は、音声
指令または命令メツセージを表わす音声パターン
のスペクトル分析である。このスペクトル分析か
ら、指令／制御レパートリーのある要素のキーワ
ードが取出される。このようなスペクトル分析
は、高速フーリエ変換（FFT）分析器により実
行することができる。このような高速フーリエ変
換器の１つには、「単純化されたFFTバタフライ
演算装置（SIMPLIFIED FFT BUTTERFLY
ARITHMETIC UNIT）」として1979年11月８
日に出願された本願出願人の同時係属中のアメリ
カ合衆国特許出願連続番号第092387号に記載され
ているものがある。必要とされるFFT装置の大
きさは、通常、対象となる帯域幅またはオクター
ブ数および必要とされる分解能すなわちスペクト
ル線数により決定される。前述の本願出願人の同
時係属中の特許出願においては、このようなスペ
クトル分析を達成する効率のよい装置が開示され
ている。しかしながらデータ処理帯域幅またはデ
ータ分解能を犠牲にすることなくより効率的でか
つより帯域幅の小さい装置が要望されている。 この発明に従つて、複数のオクターブを包含す
る帯域に対する過度のデータ処理構成上の要求を
避けるために、共通の１個のシングルオクターブ
サンプルデータ処理装置を用いて、マルチオクタ
ーブ処理を行なうことができる効率のよい多重化
手段が提供される。 この発明の好ましい実施例においては、シング
ルオクターブ処理装置との協働のために、サンプ
リングされたデータの遅延コード化に対応するサ
ンプリングデータを累進的に遅延するための手段
と、関連の低オクターブに対応する累進的に低減
されたデータサンプリング速度で累進的に遅延さ
れた遅延コード化されたデータをサンプルする時
間多重化手段とが提供される。 出力多重化手段は、シングルオクターブ処理装
置に応動するとともに多重化サンプリング時間多
重化手段に調和して動作するが、関連のオクター
ブごとにシングルオクターブ処理装置からのサン
プル出力を分類する。 上述の装置の通常の動作においては、サンプル
データの一連の低オクターブは、連続的に低下す
るサンプル速度でデシメート（間引き）またはサ
ンプルされかつ遅延コード化され、これにより関
連の全オクターブに対するサンプルデータは時間
的にイクタリーブされる。遅延コード化されデシ
メートされたデータの各組は、シングルオクター
ブデータ処理装置（すなわち、FFT分析器また
は他の種類の処理装置）により同様にデシメート
されたデータ速度で処理される。このデータ処理
装置におけるデシメートされたデータ速度は、共
通の１個のシングルオクターブ処理装置の帯域幅
またはオクターブへの周波数変換に相当する。こ
の構成により、関連の任意のオクターブ数に相当
するある帯域幅は、１オクターブだけの１個の共
通の処理装置によつて処理される。この結果、こ
のような配置を用いる機械化すなわち実際の装置
が経済的なものとなる。 それゆえに、帯域幅が２以上のオクターブに相
当するサプリングデータを処理するより効率的な
手段を提供することがこの発明の１つの目的であ
る。 他の目的は、シングルオクターブデータ処理装
置を用いてマルチオクターブ処理を行なうことが
できるようにするための多重化手段を提供するこ
とである。 この発明の上述の目的および他の目的は、添付
の図面を参照して行なわれる以下の説明から明ら
かとなろう。 ［発明の実施例］ 第１図には、複数のシングルオクターブ信号処
理装置（シングルオクターブ処理装置）を用いて
マルチオクターブ信号処理を行なうシステムが図
解されている。この第１図のシステムは、この発
明の装置により置換えられるべき種類の装置を表
わしている。サンプリング速度または周波数１／
Ｔに相当するサンプリング周期Ｔを有するデータ
サンプラー１０が設けられる。この周波数１／Ｔ
は、関連のデータスペクトル限界または上部（上
限）周波数ω_uの少なくも２倍の高さを備える。
カツトオフ周波数ω_u＜πTを有する反エイリアチ
ング（anti−aliasing）ローパスフイルタ１１が、
周知のナイキスト基準に従つてサンプリング周波
数の影響を避けるために、データサンプラー１０
と直列に設けられる。帯域幅が制限されたシング
ルオクターブ信号処理装置１２が、サンプルされ
たデータの制限された帯域幅部分（１／2ω_uから
ω_u）の処理のためにサンプラ１０に接続される。
この信号距離装置１２における制限帯域幅部分
は、関連の最高または上位オクターブに相当す
る。 サンプルされたデータの連続的な低オクターブ
は、第１図に示されているように、一連のシング
ルオクターブ信号処理装置により同時に処理され
る。たとえば、各々一連の低オクターブ各々に対
して設計された一連のシングルオクターブ信号処
理装置を並列に接続することにより、信号処理の
任意のオクターブ領域をカバーすることができ
る。しかしながら、このような方式では、複数の
シングルオクターブ信号処理装置に対し単一の共
通設計を利用するという技術上の経済性が得られ
ない。第１図に対するより好ましい装置は、複数
のシングルオクターブ信号処理装置に対し単一の
共通設計の適用を含むであろう。第１図のための
より好ましい装置では、各シングルオクターブ処
理装置に対し単一の共通設計が用いられるであろ
う。たとえば、信号処理装置のクロツク速度およ
びデータサンプリング速度の両者を同様に減速す
ることにより、上位オクターブ（１／2ω_u−ω_u）
の信号処理装置１２に用いられたものと同一のシ
ングルオクターブ処理装置の設計を次の低オクタ
ーブ（１／4ω_u−１／2ω_u）の処理用のシングル
オクターブ処理装置に用いることができる。した
がつて、信号処理装置１１２においてクロツク速
度を半減することは、シングルオクターブ信号処
理装置１１２が作用する対応のオクターブへ周波
数変換するように機能する。すなわちある離散時
間（discrete−time）データ処理装置の設計にお
いて、処理されるデータスペクトルサンプルωと
サンプリング周期Ｔとの積は定数ωT＝Ｋを表わ
す。サンプリング速度およびデータ処理装置のク
ロツク速度の周期Ｔが（クロツク速度の低減に対
応して）増加するに従つて、サンプリングされた
データに対する処理スペクトル線ωは、より高い
クロツク速度で処理されたスペクトル線に関して
逆比例的に周波数変換されしたがつて周波数が低
減されたものを表わす。対応して低減されたコー
ナー周波数（ω_c＝１／2ω_u）を有するさらに別の
非エイリアシング（non−aliasing）フイルタ１
１１もまた必要とされる。 次の低オクターブは、データ処理装置１２およ
び１１２と同様の処理装置２１２および続いてさ
らに長くされたサンプリングおよびクロツク周期
（2^KＴ）対応の低コーナー周波数（2^-Kω_u）を備
える反エイリアシングフイルタ２１１を用いて処
理される。デイジタルフイルタまたは他のデイジ
タルデータ処理装置の帯域幅応答を、そのフイー
ドバツククロツク速度を変化させることにより変
化させることは、たとえば、「デイジタルローパ
スフイルタ（DIGITAL LOW PASS
FILTER）」に対してR.M.GoldenおよびS.A.
Whiteに発行されたアメリカ合衆国特許第
3639739号において述べられている。 複数のシングルオクターブ処理装置によるサン
プリングデータのマルチオクターブ処理の別の構
成が、第２図および第３図のそれぞれに示され
る。第２図および第３図の構成は、フイルタとサ
ンプラーと処理装置とからなる一連のタンデム
（直列）の組が先行の組のサンプラーの出力に接
続されている点が第１図の構成と異なつている。
例えば、サンプラー１０、フイルタ１１および処
理装置１２からなる第１の組により処理される第
１のかつ最高のオクターブの次の低オクターブに
対するフイルタ１１１、サンプラー１１０および
処理装置１１２からなる第２のタンデムの組が、
第１のサンプラー１０の出力に接続される。ま
た、同様にして、サンプラー２１０′、フイルタ
２１１′および処理装置２１２′の第３の組が第２
のサンプラー１１０の出力に接続される。 マルチオクターブ処理に関する本開示の文脈に
おいては、次のことに注目すべきである。すなわ
ち、処理対象となる関連の最高のオクターブはこ
こでは、第１のオクターブ（すなわち、第１図に
おいて、１／2ω_u−ω_u）として示され、次の低オ
クターブ（１／4ω_u−１／2ω_u）はオクターブ２
として示され、さらに、最低のオクターブはオク
ターブＫ＋１として示される。この最低オクター
ブの上側（上限）周波数はまたは第１のオクター
ブの上側（上限）周波数ω_uの2^-K倍に相当する。 第１図、第２図および第３図に示すサンプラー
によつて作られた一連のオクターブの組に対する
典型的な時間歴（時間軸上で表わされるサンプル
データ系列）の組が第４図に示される。第４図に
おいて、オクターブ１に対するサンプルは一番上
のサンプルデータ系列により表わされており、こ
れは第３図に示す第１のサンプラー１０の応答に
対応し、サンプル周期Ｔを表わす。第７図に示す
２番目のデータ系列はオクターブ２を示し、この
オクターブ２に対するサンプリングデータは第３
図の第２のサンプラー１１０の応答に対応し、周
期2Tを備える。第４図の上から３番目のデータ
系列により表わされるオクターブ３のサンプルデ
ータは、第３図の第３のサンプラー２１０′の応
答に対応して、周期4Tを備える。第４図の上か
ら４番目および５番目に示されるオクターブ４お
よび５に対するサンプルデータ系列は、それぞれ
周期８Ｔおよび１６Ｔを有している。一連の低オ
クターブに対するサンプルパルスデータ列におい
て時間位相遅れが生じていることもまた観察され
るべきである。オクターブ１に対するオクターブ
２，３，４および５の遅れは、それぞれＴ、３
Ｔ、７Ｔおよび１５Ｔである。 第１図、第２図および第３図に示す構成は、上
述のように、離散時間データ処理装置１２，１１
２および２１２に対し共通設計を用いることので
きる手法を明らかにしている。しかしながら、こ
のようなサンプルデータの複数のオクターブ（マ
ルチオクターブ）の処理のための装置において
は、オクターブ数と同様の数のデータサンプラー
および反エイリアシングフイルタが必要とされ、
かつさらに加えて複数のシングルオクターブデー
タ処理装置が必要とされる。たとえばデジタルフ
イルタを含むデジタル信号処理装置における高価
な要素の１つは、第５図に示すようなフイルタ装
置において利得調整要素とし使用されるデジタル
乗算器である。 第５図を参照すると、先行技術において一般に
用いられる形式の二次のデジタルフイルタの典型
的な構成がブロツク図の形で示される。この第５
図に示すフイルタは、たとえば、第１図の反エイ
リアシングフイルタとして用いられる。このよう
なフイルタ装置は、第５図に見られるように、２
つのデジタル結合器１３および１４と、２つの１
ワード（１サンプリング周期）遅延要素１５およ
び１５′と、５個の利得調整乗算器Ｍ１−Ｍ５を
備える。したがつてこのようなデジタルフイルタ
装置を用いる構成では、マルチオクターブを処理
するための装置が高価なものとなる。 この発明の概念に従えば、第４図において示さ
れているような異なるオクターブに対するサンプ
ルデータの組の間に生じている遅れは、遅延コー
ド化、時間多重化および周波数多重化技術におい
て利用されるものである。この遅延コード化多重
化技術により、ただ１個の共通のシングルオクタ
ーブ処理装置および１つの付加的な反エイリアシ
ングフイルタが、サプリングデータのマルチオク
ターブ領域を処理するために必要とされる。この
ような方式を実現するための構成が第６図に概念
的に示される。 第６図を参照すると、この発明の概念を具体化
するデジタルデータ処理システムが図解される。
第６図において第４図における一連の低オクター
ブ各々に対する別々のデータサンプリング速度
は、シングルオクターブ処理装置において時間多
重化を提供するように遅延コード化されかつイン
タリーブされる。また、このとき一連のオクター
ブに対して処理装置のクロツク速度の低減を対応
して行ない、この低減されたクロツク速度により
一連のデータサンプル速度を与え、これにより各
低オクターブデータを帯域幅の制限された（すな
わちシングルオクターブ）処理装置の帯域幅内に
まで周波数多重化する構成を実現する。 このマルチオクターブ処理システムは、マルチ
ステージ遅延装置４４Ａおよびローパス帰還フイ
ルタ４１１と協働する入力時間マルチプレクサ４
１０Ａを備える。マルチステージ遅延装置４４Ａ
は、タツプ付き遅延線またはクロツクされたレジ
スタ（クロツクドレジスタ）から構成されてお
り、マルチステージは出力タツプまたはレジスタ
に対応する。以下の説明においては、マルチステ
ージ遅延装置４４Ａは単に、遅延レジスタと称
す。第６図においては簡単な一次のフイルタがロ
ーパス帰還フイルタ４１１として示されている
が、このようなフイルタに限定されるものではな
く他の構成のフイルタがローパス帰還フイルタ４
１１として用いられてもよい。これらの３つの装
置は、ローパス帰還フイルタ４１１を通してデー
タパルス系列が連続的に通過するときに、次の低
オクターブにより連続的にデータがデシメートさ
れるように協働する。このようなローパス帰還フ
イルタ４１１は、（デシメートされた）データの
一連のローパス帰還フイルタ４１１の通過に対し
てコーナー（カツトオフ）周波数（2^-Kω_u）で反
エイリアシングフイルタとして働く。各パス（通
過）は関連の次の（Ｎ＝Ｋ＋１の）オクターブに
対応する。サンプルデータの一連のフイードバツ
ク通過の時間遅延コード化は、タツプ付き遅延線
またはクロツクされたレジスタからなる遅延レジ
スタ４４Ａとマルチプレクススイツチ（入力時間
マルチプレクサ以下、MUXと称す）４１０Ａの
操作の予め選択されたシーケンスとの協働によつ
て、デコーダ４３の制御の下に、クロツクされた
カウンタ（クロツクドカウンタ）４２に応答して
行なわれる。MUX４１０Ａの予め選択された動
作シーケンスは、第７図に示すように、第３図の
一連のサンプラー１０，１１０および２１０′の
機能に相当する遅延コード化されたデータのサン
プリングおよび不要なサンプルデータデシメーシ
ヨンを実現する。 第７図を参照すると、第６図に示す多重化装置
の種々の構成要素の応答の時間歴の一群が図解さ
れるのが見られる。オクターブ１の名称を付けら
れた時間歴は、周期ＴでのMUX４１０Ａによる
入力ライン１のサンプリングを表わしている。オ
クターブ２の名称を付けらてたデータ系列は、
MUX４１０Ａのライン２および遅延レジスタ４
４Ａに与えられた入力を表わしている。このオク
ターブ２のデータ系列は、たとえばオクターブ１
のデータが与えられる入力ライン１からMUX４
１０Ａおよびローパス帰還フイルタ４１１を通し
てMUX４１０Ａのライン２まで進行する間に
（1/2）Ｔだけ単純に遅延されたオクターブ１のデ
ータ系列に類似しているのが見られる。言換える
と、MUX４１０Ａは、デコーダ４３によつて、
周期Ｔの各繰り返し期間において、ライン１を周
期Ｔの前半期間（第１の期間）またはその一部分
の間ターンオンし、ライン２を周期Ｔの後半期間
または残りの一部分（第２の期間）の間ターンオ
ンするように制御される。デシメートされたデー
タパルス列のこれらのターンオンされたまたは切
換えられたデータパルスは、第７図において黒塗
りされた部分で示されている。このようにして、
（1/2）Ｔだけ遅延された周期Ｔを有するオクター
ブ２のデータパルス列は、周期２Ｔのパルス列に
デシメートされ、多重化処理装置４１２を通過す
る前に、オクターブ１の周期Ｔのパルス列とイン
タリーブされる。 第７図においてオクターブ１として示されてい
る周期Ｔを有する入力データパルス列は、ローパ
ス帰還フイルタ４１１を通過することにより1/2
Ｔだけ遅延されて第７図においてオクターブ２と
して示されるデータパルス系列となる。このロー
パス帰還フイルタ４１１の出力は遅延レジスタ４
４Ａを通過する。遅延レジスタ４４Ａは、タツプ
または予め選択的に遅延された出力を備える。こ
の遅延レジスタ４４Ａの各出力は、周期Ｔの予め
選択された、累進的な倍数を表わしており、第１
のタツプ（出力）は遅延Ｔを、第２のタツプは遅
延３Ｔを、第４のタツプは遅延７Ｔを与える。こ
の遅延レジスタ４４Ａの各タツプの出力は、第６
図に示すMUX４１０Ａの対応の入力へ与えられ
る。すなわち遅延０はMUX４１０Ａの入力ライ
ン２に対応し、遅延１Ｔ、３Ｔおよび７Ｔは、そ
れぞれ、MUX４１０Ａの入力ライン３，４およ
び５に対応する。 第６図に示す遅延レジスタ４４Ａの第１のタツ
プ（１Ｔの遅延）に生じる遅延パルス列は、第７
図においてオクターブ３の名称を付けられたデー
タ系列に対応するが、デコーダ４３の制御の下
に、遅延された第１のパルスから始まつて４番目
のパルスごとにMUX４１０Ａによりサンプルさ
れる。オクターブ３のパルス列のこのようにサン
プリングされたデータパルスは、第７図において
黒塗りされた部分で示されている。すなわち、
MUX４１０Ａは、デコーダ４３によりライン２
においてオクターブ２のパルスのサンプルされな
いパルスのうち１つおきの非サンプルパルスが生
じているときに第６図に示すライン３をターンオ
ンするように制御される。これにより、遅延され
たパルス列は、周期４Ｔを有するオクターブ３の
パルス列にさらにデシメートされ、かつ周期Ｔお
よび２Ｔのパルス列とインタリーブされる。この
ようなオクターブ３のパルスのサンプリング時間
が、オクターブ１およびオクターブ２の両方のパ
ルス列において同時に生じる非サンプリング時間
に対応していることもまた第７図から理解され
る。すなわち低オクターブに対応するデータパル
スは、その上位のオクターブのデータパルスがい
ずれもサンプルされない時刻においてサンプルさ
れる。 入力データパルス列が遅延レジスタ４４Ａの第
２のタツプ出力（遅延３Ｔ）まで進むと、このデ
ータ出力は第７図に示すオクターブ４の名称を付
けられたデータ系列に対応する。この遅延レジス
タ４４Ａの第２のタツプ出力は、MUX４１０Ａ
により、遅延された第１のパルスから始まつて第
３番目のパルスごとにサンプリングされる。オク
ターブ４のパルス列の上述の方式に従つてサンプ
ルされたパルスは第７図において黒塗りされたパ
ルスで示されている。すなわち、MUX４１０Ａ
は、先行のパルス列（すなわちオクターブ１，２
および３）のすべてがサンプルされない非サンプ
ルパルスタイミングが同時に生じているときにラ
イン４（第６図参照）をターンオンするようにデ
コーダ４３により制御される。このようにして、
遅延パルス列は周期８Ｔを有するオクターブ４の
パルス列にさらにデシメートされ、かつ周期Ｔの
オクターブ１、周期２Ｔのオクターブ２および周
期４Ｔのオクターブ３のパルス列とインタリーブ
される。 出力データパルス列が遅延レジスタ４４Ａの第
３のタツプ出力（遅延７Ｔ）にまで到達すると、
この第３のタツプ出力は第７図に示すオクターブ
５の名称を付けられたデータ系列に対応する。こ
の第３のタツプ出力は、MUX４１０Ａにより遅
延されたその第１のパルスから始まつて第16番目
のパルスごとにサンプルされる。このオクターブ
５のパルス列のMUX４１０Ａでサンプルされた
パルスは第７図において黒塗りされたパルスで示
される。すなわち、MUX４１０Ａは、先行のパ
ルス列（すなわち、オクターブ１，２，３および
４）のすべてに対する非サンプリングパルス時間
が同時に生じている間に、第６図に示すライン５
をターンオンすなわちスイツチする。このように
して、遅延パルス列は、周期１６Ｔを有するオク
ターブ５のパルス列にさらにデシメートされかつ
周期Ｔのオクターブ１、周期２Ｔのオクターブ
２、周期４Ｔのオクターブ３および周期８Ｔのオ
クターブ４のパルス列とインタリーブされる。上
述の説明から、遅延コード化された一連の各オク
ターブの半減されたサンプリング速度は、先行す
るオクターブのパルス列の間引かれたまたはサン
プルされないパルスが同時に発生するときに生じ
ることは明らかである。 デコーダ４３の論理はまた、第７図をさらに検
討することにより理解される。第７図に示す関連
の典型的な５オクターブに対して、第６図のカウ
ンタ４２の応答が第７図において周期１６Ｔを持
つものとして図示されている。また、第６図の
MUX４１０Ａの応答は、各サンプル期間Ｔ内に
おいてセツトＳとリセツトＲモードを有するもの
として示されている。MUX４１０Ａは、セツト
モードの期間中第６図に示すライン１をサンプル
またはターンオンし、かつリセツトまたはＲモー
ドの期間中、第６図に示すライン２−５のうちの
予め選択された１つのラインをサンプリングす
る。ライン２−５に対するサンプリングのシーケ
ンスは、第７図によつてデコードリセツトＲ系列
において数字で表わされたシーケンスにより示さ
れている。このシーケンスは、各期間の後半部分
の間、サンプルされたすなわち黒塗りされた部分
のパルスが示されている対応のオクターブを注目
することにより理解される。たとえば、第７図に
おいて時間ｔ＝１の後半において、オクターブ２
の系列において黒塗りされたパルスが生じてお
り、したがつて、デコードリセツトＲに対するそ
の時点に対してはコード２が識別される。時間ｔ
＝２の後半においては、オクターブ３の系列にお
いて黒塗りされたパルスが図示されており、デコ
ードリセツトＲに対する対応の時点でコード３が
識別される。時間ｔ＝３に対してリセツトコード
は２であり、時間ｔ＝４に対してはリセツトコー
ドは４である。MUXリセツトコード（すなわ
ち、デコードリセツトＲ）が第７図においてｔ＝
16までの周期的な時間に対し図示されている。こ
の時間ｔ＝16に対してはデコードリセツトＲのシ
ーケンスにおいてコード２−５のいずれも表示さ
れていない。このような周期的なタイムスロツト
は、図示された４つの典型的なオクターブ以外の
オクターブのためのシーケンスを使用するために
保存される。 MUX４１０Ａ、デコーダ４３および遅延レジ
スタ４４Ａが協働して、第６図の構成において、
一連の低オクターブ各々に対応する一連の遅延コ
ード化されたサンプルデータの一連のデシメーシ
ヨンを与えると同時に、このようなマルチオクタ
ーブデータのインターリービングすなわち時間多
重化をもまた与えることは理解されるであろう。 処理装置４１２および反エイリアシングフイル
タ（ローパス帰還フイルタ）４１１の各々に同様
の多重化方式を適用することにより、マルチオク
ターブ処理は、１つのシングルオクターブ処理装
置および１つの追加的な反エイリアシングフイル
タのみを用いて達成される。 第６図に示す多重化されたシングルオクターブ
処理装置４１２および多重化されたローパス帰還
フイルタ４１１の各々における多重化装置は、通
常のデジタル処理装置におけるZ^-1遅延要素各々
の代わりに第８図に示すような多重化された遅延
装置を用いている。たとえば、第５図の反エイリ
アシングローパスフイルタの典型例において、１
ワード遅延要素１５および１５′の代わりに、多
重化された遅延要素１１５Ａおよび１１５Ｂ
（各々第８図に示す要素に対応する）を用いるこ
とにより、第８図に示す装置が得られる。 第８図に示す装置においてこのような置換えら
れた多重遅延要素は、データをデシメートしかつ
時間位相コード化（遅延コード化）するように機
能し、これにより、あるオクターブに対する入力
データは結合器１３および１４において、遅延さ
れかつ同様にデシメートされた対応のオクターブ
の先行のサンプルと結合され処理される。すなわ
ち、第６図および第８図における多重化されたロ
ーパス帰還フイルタ４１１は、低周波数のオクタ
ーブに対しては低いデシメートされたクロツク速
度で、また、高周波数のオクターブに対しては高
いクロツク速度で動作し（ωT＝Ｋ）、これによ
り制限された帯域幅の単一のフイルタが各オクタ
ーブを同様に等しく処理し、かつさらにこれらの
複数のオクターブの各データをインタリーブしま
た時間多重化する。 しかしながら、第６図に示す多重化構成のロー
パス帰還フイルタ４１１において用いられている
マルチプレクススイツチすなわちMUX４１０Ｃ
は、第７図においてデコードＳおよびＲとして示
されるような２状態の“セツト”および“リセツ
ト”の機能を果すものではないということは第８
図から理解されるべきである。このMUX４１０
Ｃは、デシメーシヨンおよび第７図における“リ
セツト”機能Ｒに対して記載されたインタリービ
ングスイツチングシーケンスのみを実行する。す
なわち、MUX４１０Ｃは、オクターブ２，３，
４，５などのみをフイルタするが、オクターブ１
のデータは出力、処理、またはフイルタしない。
このような構造上の差異は、第８図に示すMUX
４１０Ｃに対して入力ライン１が設けられていな
いことにより注目される。したがつて、別の反エ
イリアシングローパスフイルタ１１が、第６図に
示すMUX４１０Ａへ入力するライン１の入力部
に設けられている。 第６図に示す多重化されたシングルオクターブ
処理装置４１２は、MUX４１０Ａからいくつか
の連続的なオクターブに対するインタリーブされ
たオクターブデータのサンプルデータからなる入
力データ列に応答して、インタリーブされた一連
のオクターブに対するインタリーブされかつ処理
されたデータサンプルの出力を与える。これらの
インタリーブされた出力サンプルデータ列は、次
いで出力DEMUX（デマルチプレクサ）４１０Ｂ
によつて、オクターブ数と同じ数のデータの組に
分離される。出力DEMUX４１０Ｂの構成は、
入力部に設けられているMUX４１０Ａのそれと
概念的に同一である。入力部に設けられたMUX
４１０Ａは入力をマルチプレクスし、出力部に設
けられたDEMUX４１０Ｂは出力をマルチプレ
クスすなわち入力をデマルチプレクスする。出力
DEMUX４１０Ｂは、第６図においては単に
MUXとして示されているが、与えられた入力デ
ータ列を、デコーダ４３からの同様の制御入力
（MUX４１０Ａへ与えられる制御入力と同様の
制御入力）を用いて、各オクターブに対応して適
当な出力端子にその入力を選択的に係合する。こ
れにより、各オクターブに関するインタリーブさ
れたデータは各オクターブごとに分類される。サ
ンプルデータ処理の技術において十分理解されて
いるように、遅延要素４４Ｂを処理装置４１２の
信号通過時における処理遅れにタイミングを合せ
るためにかつDEMUX４１０Ｂの動作を処理装
置４１２の遅延出力に対しより注意深く同期をさ
せるために、デコーダ４３とDEMUX４１０Ｂ
の制御入力との間に挿入してもよい。処理装置４
１２は、関連の一連の低オクターブのインタリー
ブされかつデシメートされたデータはもちろん、
オクターブ１のデータをも処理するように意図さ
れている。したがつて、この多重化されたシング
ルオクターブ処理装置４１２に用いられるMUX
要素は、第７図に示すリセツトＲモードのデシメ
ーシヨンシーケンスに加えて、第７図のＳおよび
Ｒで示される“セツト／リセツト”機能をも併せ
て提供する点でMUX４１０Ａと同様である。こ
の処理装置４１２に用いられるMUX要素は、各
オクターブデータを各オクターブごとに処理する
ために必要とされるものである。 これまで、予め選択的にシーケンシヤルに時間
位相（遅延）コード化された入力マルチプレクス
スイツチ（MUX４１０Ａ）と協働している多重
化されたフイードバツク反エイリアシングフイル
タ（ローパス帰還フイルタ）により、５つの連続
的オクターブのデータを時間および周波数多重化
する構成が述べられてきた。このような動作は、
表１Ａおよび１Ｂに記載されているシーケンスお
よび遅延コードに従つている。

【表】

【表】 この発明の概念は、５つの連続的なオクターブ
のみの処理に制限されるものではない。遅延コー
ドは、ある複数のオクターブに対して構成される
ものとして以下のような示すことができる。一般
的に、サンプル周期Ｔに対する遅延コードDT＝
τは、下記の関係によりオクターブ番号ｎに関係
付けられる。 Ｄ＝2^n-2−１ 処理される任意のオクターブ数に対するサンプ
リングシーケンスは、表１から下記を注意するこ
とにより演繹されるであろう。 １ 中央の数は処理されるオクターブ数に等しい
（すなわち、縦配列において算術的に増加して
いる：表1B参照） ２ １が各横配列において１つおきに生じる（表
1B参照）。 ３ 各数字か縦配列において生じる（繰り返され
る）。（表1B参照）。 ４ より重要なのは、処理されるオクターブのあ
る数Ｎに対する行または横配列またはシーケス
Ｓ（Ｎ）は３つの部分で表わされることである。
この３つの部分は、先行の行（表1Bにおける
１行上の横配列）またはシーケンスＳ（Ｎ−
１）、オクターブ数（Ｎ）および先行のライン
またはシーケンスＳ（Ｎ−１）の繰り返しを備
える。ここで、Ｓ（１）＝１である。 これまでの説明においては、マルチオクターブ
帯域幅を有するサンプルデータのスペクトル処理
のための改善されたデジタル処理手法が述べられ
てきた。この改善は、インタリービングのための
時間遅延コード化およびサンプルされたデータの
予め選択されたデシメーシヨンおよび異なつたオ
クターブに対しシーケンシヤルに周波数多重化す
るデータサンプリングを含む。 処理装置４１２は、クロツク信号に従つてサン
プリングされたデータ系列を処理しているため、
離散時間データ処理装置の構成を備えることは当
然であろう。 この発明が詳細に記述され図解されてきたが、
これは単なる例示としてのみであり、制限として
ではないことは明確に理解されるべきである。こ
の発明の精神および範囲は前掲の特許請求の範囲
の記載によつてのみ制限される。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、複数のシング
ルオクターブ処理装置を使用するマルチオクター
ブデータ処理装置の従来例を示す図である。第４
図は第３図に示すサンプラーの応答を表わす一群
の時間歴を示す図である。第５図は、典型的な従
来のローパスフイルタブロツク図である。第６図
は、この発明の一実施例の構成を示すブロツク図
である。第７図は第６図の構成に含まれるいくつ
かの構成要素の応答を表わす一群の時間歴を示す
図である。第８図は第６図において用いられる多
重化されたローパス帰還フイルタの典型的な実施
例を示すブロツク図である。 図において、１０はデータサンプラー、１１は
反エイリアシングローパスフイルタ、１２は信号
処理装置、１３，１４はデジタル結合器、１５，
１５′は１ワード遅延要素、Ｍ１−Ｍ５は利得調
整乗算器、４１０Ａは入力時間マルチプレクサ
（MUX）、４１０Ｂは出力時間マルチプレクサ
（DEMUX）、４１０Ｃはマルチプレクサスイツ
チ、４４Ａはマルチステージ遅延レジスタ、４１
１はローパス帰還フイルタ、４２はカウンタ、４
３はデコーダ、４１２は多重化されたシングルオ
クターブ処理装置、１１５Ａ，１１５Ｂは多重化
遅延要素、４４Ｃは遅延レジスタ、４４Ｂは遅延
要素である。図において、同様の参照符号は同様
の部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周波数０から上限周波数2^1-nFmaxの広がり
   を持つスペクトルを有する信号の上半分の帯域を
   処理するシングルオクターブ処理装置を用いてＮ
   オクターブのサンプリング入力データの多重オク
   ターブ処理を行なうための多重化装置であつて、
   ここで、ｎは１、２、３、…Ｎのいずれかの整数
   であり、かつFmaxは入力されるサンプリングデ
   ータの最大上限周波数を示し、かつＮ番目のオク
   ターブは処理されるオクターブのうちの最低オク
   ターブを示し、 多重化されたサンプリングデータを累進的に遅
   延させて別々の遅延サンプリングデータ信号出力
   部に遅延コード化されたデータを出力するための
   手段、前記遅延サンプリングデータ出力部の各々
   は、各オクターブに対応し、かつ各遅延サンプリ
   ングデータ信号出力部の各々が、異なるオクター
   ブに対応し、かつ各前記遅延サンプリングデータ
   信号出力部の出力は、予め各々に対応して定めら
   れた遅延時間τnだけ遅延され、 前記遅延時間τnの各々は、 τn＝DnTで与えられ、 ただし、Ｔはサンプリング入力データのサンプ
   リング周期を示し、 Dn＝2^n-2−１であり、このときｎ“＝２、３、
   ４、５、…Ｎであり、 かつｎはｎ＝１、２、３、…Ｎの各値に対して
   それぞれの遅延サンプリングデータが属するオク
   ターブに対応し、 各サンプリング期間Ｔの第１の期間、多重入力
   ライン１に印加されるサンプリング入力データに
   応答して前記サンプリング入力データを出力し、
   かつ前記サンプリング期間Ｔのそれぞれの第２の
   期間の間前記遅延サンプリングデータ信号出力部
   の各々を１つずつ予め定められたシーケンスで周
   期的にサンプリングして前記多重化されたサンプ
   リングデータを生成する入力多重化手段、 前記遅延サンプリングデータ信号出力部の出力
   は予め定められたシーケンスに従つて前記多重化
   手段により選択され、前記予め定められたシーケ
   ンスの各々は前記遅延サンプリングデータの各々
   に対するサンプリング速度を設定し、かつ 前記多重化されたサンプリングデータ列は、前
   記シングルオクターブ処理装置による処理に適し
   た、複数のオクターブに対応するインタリーブさ
   れたサプルデータ列から構成されるように前記サ
   ンプリング速度は各オクターブに対応している、
   多重化装置。 ２ 前記予め定められたシーケンスはＳ（Ｎ−
   １）、Ｎ、Ｓ（Ｎ−１）のシーケンスで与えられ、
   ただし、Ｓ（１）は前記多重入力ライン１のデー
   タを示し、Ｓ（Ｎ−１）は（Ｎ−１）オクターブ
   の成分に対する入力サンプリングデータ列を規定
   し、かつＳ（１）＝１である、特許請求の範囲第１
   項記載の多重化装置。 ３ 前記シングルオクターブ処理装置の出力に応
   答し、かつ前記多重化手段と協働し、前記シング
   ルオクターブ処理装置のサンプリングデータ出力
   を関連のオクターブごとに分類する出力多重化手
   段をさらに備える、特許請求の範囲第１項記載の
   多重化装置。 ４ 前記入力多重化手段は１個の前記シングルオ
   クターブ処理装置による５オクターブの信号処理
   を可能にし、前記サンプリング入力データは前記
   多重化入力ライン１に与えられ、 前記累進的に遅延させて出力する手段は、多重
   化入力ライン２、３、４および５の各々に対応し
   て遅延コード０、１、３および７サンプリング周
   期倍された遅延コード化を与え、 前記入力多重化手段は、シーケンス１、２、
   １、３、１、２、４、１、２、１、３、２、１、
   ５、１、２、１、３、１、２、１、４、１、２、
   １、３、１、２、１に従つて前記多重化入力ライ
   ン上の信号をサンプリングし、前記シーケンスの
   １ないし５の各々は前記多重化入力ラインを示
   す、特許請求の範囲第１項記載の多重化装置。 ５ 前記多重化装置は１個のシングルオクターブ
   処理装置を用いた５オクターブの処理を可能に
   し、 前記サンプリング入力データは多重化入力ライ
   ン１へ与えられ、 前記累進的に遅延させて出力する手段は、多重
   化入力ライン２，３，４および５の各々に対応し
   て０、１、３および７サンプル期間（Ｔ）の遅延
   コード化を与え、 前記入力多重化手段は、各サンプリング期間Ｔ
   の前記第１の期間前記多重化入力ライン１のデー
   タをサンプリングし、かつ各サンプリング期間Ｔ
   の第２の期間の間前記多重化入力ライン２ないし
   ５のうちの１つをシーケンス２、３、２、４、
   ２、３、２、５、２、３、２、４、２、３、２に
   従つてサンプリングして前記インタリーブされた
   データ列を出力し、前記シーケンスの２ないし５
   は前記多重化入力ラインの各々を示す、特許請求
   の範囲第１項記載の多重化装置。 ６ 前記累進的に遅延されるサンプリングデータ
   は、前記サンプリング入力データに対しさらに
   Ｔ／２の遅延を受け、ここでＴは前記サンプリン
   グ入力データのサンプリング周期であり、これに
   より前記第１の期間および前記第２の期間の交互
   のサンプリングが可能になる、特許請求の範囲第
   １項記載の多重化装置。 ７ 入力データとフイードバツクデータとを交互
   にそれぞれ予め選択されたサンプリング周期でサ
   ンプリングするためのサンプリング手段、 離散時間シングルオクターブデータ処理装置、 離散時間反エイリアシングローパスフイルタ、
   前記データ処理装置および前記ローパスフイルタ
   の各々の入力は前記サンプリング手段の出力に共
   通に接続され、 前記ローパスフイルタの出力と前記サンプリン
   グ手段のフイードバツク入力との間に介挿され、
   連続的に順次遅延コード化されかつデシメートさ
   れたサンプリングデータにより与えられるインタ
   リーブされた出力サンプル列を供給するフイード
   バツクマルチプレクサ遅延手段、前記連続的に順
   次遅延されたシーケンスは累進的に低域へ移行す
   る低オクターブの各々に対応して累進的に２倍さ
   れたサンプリング周期を有し、 前記ローパスフイルタと前記データ処理装置の
   各々は、累進的に遅延コード化されデシメートさ
   れたサンプリング速度を与えるインタリーブされ
   た出力サンプルデータ列を供給するために、前記
   フイードバツクマルチプレクス遅延手段と同様の
   マルチプレクス遅延手段を含み、連続的に遅延さ
   れたデータ列は連続的に低減へ移行する低オクタ
   ーブに対応して累進的に２倍されたサンプリング
   周期を各々有し、前記フイードバツクマルチプレ
   クサ遅延手段および前記同様のマルチプレクス遅
   延手段はすべて調和して動作し、および 前記データ処理装置の出力に応答的に結合さ
   れ、関連の相互に排他的なオクターブに対応する
   出力ラインの組のシーケンスへと、出力サンプリ
   ング値の予め選択的に遅延コード化されかつデシ
   メートされたシーケンスに従つて前記データ処理
   装置の出力を分類するマルチプレクス出力手段を
   備える、多重化されたシングルオクターブ装置。 ８ 両前記マルチプレクス遅延手段の各々は、与
   えられた入力に対して複数の累進的遅延を与える
   ためのクロツクドレジスタと、 前記与えられた入力と、前記クロツクドレジス
   タからの遅延された出力とを予め選択されたシー
   ケンスでサンプリングし、これにより各々が累進
   的に２倍されたサンプリング周期を有しかつ連続
   する一連の各サンプリング周期が予め選択的に遅
   延コード化された複数のデータシーケンスを達成
   する多重化スイツチング手段、および 前記多重化スイツチング手段の前記予め選択さ
   れたサンプリングシーケンスを制御するためのロ
   ジツクデコーダを備え、前記ロジツクデコーダは
   前記サンプリング周期Ｔを与えるクロツクをカウ
   ントするクロツクドカウンタの出力をデコード
   し、前記予め選択されたサンプリングシーケンス
   を与える、特許請求の範囲第７項記載の多重化さ
   れたシングルオクターブ装置。 ９ 前記多重化スイツチング手段は、前記サンプ
   リング手段を含む、特許請求の範囲第７項記載の
   多重化されたシングルオクターブ装置。 １０ 前記出力サンプルデータ列はＳ（Ｎ−１）、
   Ｎ、Ｓ（Ｎ−１）のシーケンスを有し、ここで、
   Ｎは入力サンプリングデータのオクターブ数を示
   し、かつＳ（Ｎ−１）は（Ｎ−１）オクターブに
   対するサンプルデータシーケンスを示し、かつＳ
   （１）＝１であり、このＳ（１）は入力サンプリン
   グデータの最高オクターブ成分を示す、特許請求
   の範囲第７項記載の多重化されたシングルオクタ
   ーブ装置。