JPH0697777A - 巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答を用いた非巡回型 ディジタルフィルターの設計法 - Google Patents
巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答を用いた非巡回型 ディジタルフィルターの設計法Info
- Publication number
- JPH0697777A JPH0697777A JP13958792A JP13958792A JPH0697777A JP H0697777 A JPH0697777 A JP H0697777A JP 13958792 A JP13958792 A JP 13958792A JP 13958792 A JP13958792 A JP 13958792A JP H0697777 A JPH0697777 A JP H0697777A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impulse response
- digital filter
- recursive digital
- filter
- recursive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】多項式の数値計算あるいは離散的逆フーリエ変
換などの演算法を用いずに、所望の周波数振幅特性を与
える非巡回型ディジタルフィルターを設計する方法を提
供すること。 【構成】所望周波数振幅特性を与える巡回型ディジタル
フィルターのインパルス応答を測定し、該インパルス応
答を所定の応答時間に制限した制限インパルス応答を求
め、該制限インパルス応答と該制限インパルス応答の時
間軸を前後反転した反転インパルス応答をそれぞれイン
パルス応答係数とするように第１および第２の非巡回型
ディジタルフィルターの係数を設定し、前記第１および
第２の非巡回型ディジタルフィルターを直列接続した非
巡回型ディジタルフィルターの構成によって、前記所望
周波数振幅特性の２乗で表わされる周波数振幅特性を得
るようにするもの。
換などの演算法を用いずに、所望の周波数振幅特性を与
える非巡回型ディジタルフィルターを設計する方法を提
供すること。 【構成】所望周波数振幅特性を与える巡回型ディジタル
フィルターのインパルス応答を測定し、該インパルス応
答を所定の応答時間に制限した制限インパルス応答を求
め、該制限インパルス応答と該制限インパルス応答の時
間軸を前後反転した反転インパルス応答をそれぞれイン
パルス応答係数とするように第１および第２の非巡回型
ディジタルフィルターの係数を設定し、前記第１および
第２の非巡回型ディジタルフィルターを直列接続した非
巡回型ディジタルフィルターの構成によって、前記所望
周波数振幅特性の２乗で表わされる周波数振幅特性を得
るようにするもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】伝送、画像、音響、オーディオ産
業の分野における信号処理に利用することができる。
業の分野における信号処理に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】非巡回型ディジタルフィルターは、その
インパルス応答が有限なることからＦＩＲ（ファイナイ
ト インパルス レスポンス）フィルターとも呼ばれ
る。これに対して巡回型ディジタルフィルターはそのイ
ンパルス応答が理論上無限に続くことかＩＩＲ（インフ
ァイナイト インパルス レスポンス）フィルターと呼
ばれている。ＩＩＲフィルターに関する従来から知られ
た設計方法は、アナログフィルターの伝達関数を双一次
変換によってディジタルフィルターの伝達関数に直し、
対応する係数を求めるもので、所望の周波数振幅特性を
与えるフィルター係数は通常コンピューターを用いて予
め計算し、記憶装置内に表として収納される。一方、Ｆ
ＩＲフィルターの場合は、決定すべき係数の数をｎ個と
すると、未知数である係数をｎ個含んだ多項式で周波数
振幅特性が与えられるので、所望の周波数振幅特性につ
いてｎ個の周波数におけるｎ個の振幅を与えることによ
って、上記多項式のｎ個の未知数であるところの係数を
数値計算によって求めることができる。これら係数を非
巡回型ディジタルフィルターの係数すなわちインパルス
応答係数とすれば、ｎの数に応じて所望の周波数振幅特
性を近似的に実現することができる。また、よく用いら
れる技術として、所望の周波数特性に離散的逆フーリエ
変換（ＩＤＦＴ）を施してインパルス応答を求め、この
インパルス応答を近似するように係数すなわちインパル
ス応答係数を定めるという方法もある。
インパルス応答が有限なることからＦＩＲ（ファイナイ
ト インパルス レスポンス）フィルターとも呼ばれ
る。これに対して巡回型ディジタルフィルターはそのイ
ンパルス応答が理論上無限に続くことかＩＩＲ（インフ
ァイナイト インパルス レスポンス）フィルターと呼
ばれている。ＩＩＲフィルターに関する従来から知られ
た設計方法は、アナログフィルターの伝達関数を双一次
変換によってディジタルフィルターの伝達関数に直し、
対応する係数を求めるもので、所望の周波数振幅特性を
与えるフィルター係数は通常コンピューターを用いて予
め計算し、記憶装置内に表として収納される。一方、Ｆ
ＩＲフィルターの場合は、決定すべき係数の数をｎ個と
すると、未知数である係数をｎ個含んだ多項式で周波数
振幅特性が与えられるので、所望の周波数振幅特性につ
いてｎ個の周波数におけるｎ個の振幅を与えることによ
って、上記多項式のｎ個の未知数であるところの係数を
数値計算によって求めることができる。これら係数を非
巡回型ディジタルフィルターの係数すなわちインパルス
応答係数とすれば、ｎの数に応じて所望の周波数振幅特
性を近似的に実現することができる。また、よく用いら
れる技術として、所望の周波数特性に離散的逆フーリエ
変換（ＩＤＦＴ）を施してインパルス応答を求め、この
インパルス応答を近似するように係数すなわちインパル
ス応答係数を定めるという方法もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】多項式の数値計算ある
いは離散的逆フーリエ変換などの演算法を用いることな
く、所望の周波数振幅特性を与える非巡回型ディジタル
フィルターを設計する方法を提供することが、本発明の
解決しようとする課題である。
いは離散的逆フーリエ変換などの演算法を用いることな
く、所望の周波数振幅特性を与える非巡回型ディジタル
フィルターを設計する方法を提供することが、本発明の
解決しようとする課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、所定周波数振幅特性を与える巡回型ディ
ジタルフィルターのインパルス応答を所定の応答時間に
制限した制限インパルス応答と等価なインパルス応答を
与えるようにインパルス応答係数を定めた第１の非巡回
型ディジタルフィルターと、前記制限インパルス応答の
時間軸を前後反転した反転インパルス応答と等価なイン
パルス応答を与えるようにインパルス応答係数を定めた
第２の非巡回型ディジタルフィルター直列接続するこ
と、もしくは前記第１の非巡回型ディジタルフィルター
と前記第２の非巡回型ディジタルフィルターを直列接続
して得られるフィルターのインパルス応答と等価なイン
パルス応答を与えるように非巡回型ディジタルフィルタ
ーのインパルス応答係数を定めることによって、前記所
定周波数振幅特性の２乗で表わされる周波数振幅特性を
近似的に示す非巡回型ディジタルフィルターを得ること
を特徴とする、巡回型ディジタルフィルターのインパル
ス応答を用いた非巡回型ディジタルフィルターの設計
法、を手段とするものであり、特に、前記巡回型ディジ
タルフィルターはコンピュータープログラムによるソフ
トウェアもしくはディジタル信号処理専用回路を用いる
ハードウェアによって実現するものである前記設計法、
をその手段とするもので、更に、前記巡回型ディジタル
フィルターの前記所定周波数振幅特性は、周波数振幅特
性の極大値もしくは極小値を与える特徴周波数と該特徴
周波数における振幅と周波数振幅特性の共振鋭度を用い
て算出されるフィルター係数によって一義的に与えられ
るものである前記設計法をその手段とするものである。
に、本発明は、所定周波数振幅特性を与える巡回型ディ
ジタルフィルターのインパルス応答を所定の応答時間に
制限した制限インパルス応答と等価なインパルス応答を
与えるようにインパルス応答係数を定めた第１の非巡回
型ディジタルフィルターと、前記制限インパルス応答の
時間軸を前後反転した反転インパルス応答と等価なイン
パルス応答を与えるようにインパルス応答係数を定めた
第２の非巡回型ディジタルフィルター直列接続するこ
と、もしくは前記第１の非巡回型ディジタルフィルター
と前記第２の非巡回型ディジタルフィルターを直列接続
して得られるフィルターのインパルス応答と等価なイン
パルス応答を与えるように非巡回型ディジタルフィルタ
ーのインパルス応答係数を定めることによって、前記所
定周波数振幅特性の２乗で表わされる周波数振幅特性を
近似的に示す非巡回型ディジタルフィルターを得ること
を特徴とする、巡回型ディジタルフィルターのインパル
ス応答を用いた非巡回型ディジタルフィルターの設計
法、を手段とするものであり、特に、前記巡回型ディジ
タルフィルターはコンピュータープログラムによるソフ
トウェアもしくはディジタル信号処理専用回路を用いる
ハードウェアによって実現するものである前記設計法、
をその手段とするもので、更に、前記巡回型ディジタル
フィルターの前記所定周波数振幅特性は、周波数振幅特
性の極大値もしくは極小値を与える特徴周波数と該特徴
周波数における振幅と周波数振幅特性の共振鋭度を用い
て算出されるフィルター係数によって一義的に与えられ
るものである前記設計法をその手段とするものである。
【０００５】
【作用】以下、本発明の作用を数式を用いて説明する。
巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答をｈ
（ｔ）とし、その周波数伝達関数をＳ（ｆ）とする。た
だし、ｔは時間、ｆは周波数を表わす。Ｓ（ｆ）は ｈ
（ｔ）のフーリエ積分で与えられ、
巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答をｈ
（ｔ）とし、その周波数伝達関数をＳ（ｆ）とする。た
だし、ｔは時間、ｆは周波数を表わす。Ｓ（ｆ）は ｈ
（ｔ）のフーリエ積分で与えられ、
【数１】 上記インパルス応答を所定の応答時間Ｔに制限した制限
インパルス応答の周波数伝達関数ＳＴ（ｆ）は、
インパルス応答の周波数伝達関数ＳＴ（ｆ）は、
【数２】 で表わされる。また、制限インパルス応答の時間軸を反
転した反転インパルス応答ｈ（Ｔ−ｔ）の周波数伝達関
数Ｓ’Ｔ（ｆ）は
転した反転インパルス応答ｈ（Ｔ−ｔ）の周波数伝達関
数Ｓ’Ｔ（ｆ）は
【数３】 となる。従って、制限インパルス応答をインパルス応答
とする第１の非巡回型ディジタルフィルターと反転イン
パルス応答をインパルス応答とする第２の非巡回型ディ
ジタルフィルターを直列接続して得られるフィルターの
周波数伝達関数ＳＣ（ｆ）は
とする第１の非巡回型ディジタルフィルターと反転イン
パルス応答をインパルス応答とする第２の非巡回型ディ
ジタルフィルターを直列接続して得られるフィルターの
周波数伝達関数ＳＣ（ｆ）は
【数４】 となり、指数関数部分が遅延時間Ｔを表わす時間遅れ要
素であることを考慮すれば、ＳＣ（ｆ）の周波数振幅特
由よＳＴ（ｆ）の周波数振幅特性の２乗になることがわ
かる。ここで第１の非巡回型ディジタルフィルターと第
２の非巡回型ディジタルフィルターを直列接続して得ら
れるフィルターのインパルス応答をｇ（ｔ）とすると、
素であることを考慮すれば、ＳＣ（ｆ）の周波数振幅特
由よＳＴ（ｆ）の周波数振幅特性の２乗になることがわ
かる。ここで第１の非巡回型ディジタルフィルターと第
２の非巡回型ディジタルフィルターを直列接続して得ら
れるフィルターのインパルス応答をｇ（ｔ）とすると、
【数５】 で与えられる。従って
【数６】 となり、ｇ（ｔ）は時間Ｔを中心とした前後対称の波形
となり、時間Ｔを基準とすると（数４）および（数６）
のいずれからも、第１の非巡回型ディジタルフィルター
と第２の非巡回型ディジタルフィルターを直列接続して
得られるフィルターは位相平坦特性を示すことがわか
る。以上の説明から明らかなように、Ｔが十分大きけれ
ば、Ｓ（ｆ）はＳＴ（ｆ）で近似することができ、ＳＣ
（ｆ）の絶対値（すなわち周波数振幅特性）はＳ（ｆ）
の絶対値（すなわち周波数振幅特性）の２乗と近似的に
等しくなる。なお、上記説明においてインパルス応答に
ついては、これを時間に関して連続的な量として扱い解
析を行なったものであるが、ディジタル信号（ＤＡ変換
以前の信号）は離散的なものと考え、これを離散的な量
として扱う場合は積分の表現を和（サムメーション）の
表現にすればよい。しかしながら考慮する信号の周波数
の上限を標本化周波数の１／２以下とするならば、ここ
で示した取扱い方は何ら問題なく、離散的な量として取
り扱った場合と本質的に異なることはない。
となり、時間Ｔを基準とすると（数４）および（数６）
のいずれからも、第１の非巡回型ディジタルフィルター
と第２の非巡回型ディジタルフィルターを直列接続して
得られるフィルターは位相平坦特性を示すことがわか
る。以上の説明から明らかなように、Ｔが十分大きけれ
ば、Ｓ（ｆ）はＳＴ（ｆ）で近似することができ、ＳＣ
（ｆ）の絶対値（すなわち周波数振幅特性）はＳ（ｆ）
の絶対値（すなわち周波数振幅特性）の２乗と近似的に
等しくなる。なお、上記説明においてインパルス応答に
ついては、これを時間に関して連続的な量として扱い解
析を行なったものであるが、ディジタル信号（ＤＡ変換
以前の信号）は離散的なものと考え、これを離散的な量
として扱う場合は積分の表現を和（サムメーション）の
表現にすればよい。しかしながら考慮する信号の周波数
の上限を標本化周波数の１／２以下とするならば、ここ
で示した取扱い方は何ら問題なく、離散的な量として取
り扱った場合と本質的に異なることはない。
【０００６】次に、巡回型ディジタルフィルターの周波
数振幅特性とインパルス応答について説明する。巡回型
ディジタルフィルターをディジタル信号処理専用回路
（ＤＳＰ ディジタル シグナル プロセッサー）で実
現する場合のフィルター構成例を図２に示す。図２にお
いて、４ないし７は１サンプル分の遅延を入力信号に与
える遅延器、８ないし１２は入力信号をそれぞれＡ０、
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２倍する係数器、１は入力端子、
２は加算器、３は出力端子を表わす。この構成は現在実
用化されているＤＳＰの標準的な巡回型フィルターの形
で、これが複数段直列接続されている。図２の構成によ
るディジタルフィルターのフィルター特性（伝達関数）
Ｇ（Ｚ）は、
数振幅特性とインパルス応答について説明する。巡回型
ディジタルフィルターをディジタル信号処理専用回路
（ＤＳＰ ディジタル シグナル プロセッサー）で実
現する場合のフィルター構成例を図２に示す。図２にお
いて、４ないし７は１サンプル分の遅延を入力信号に与
える遅延器、８ないし１２は入力信号をそれぞれＡ０、
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２倍する係数器、１は入力端子、
２は加算器、３は出力端子を表わす。この構成は現在実
用化されているＤＳＰの標準的な巡回型フィルターの形
で、これが複数段直列接続されている。図２の構成によ
るディジタルフィルターのフィルター特性（伝達関数）
Ｇ（Ｚ）は、
【数７】 となる。ただし
【数８】 Ｆは標本化周波数を表わす。所望のフィルター特性はＡ
０、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の５つの係数を適切に与え
ることによって実現することができる。インパルス応答
は入力端子に一定振幅の１サンプルのインパルスを加え
たときの出力端子に生じる出力信号で与えられる。一般
に図２のフィルターが複数段直列接続されている場合、
その伝達関数は各フィルターの伝達関数の積で表わさ
れ、インパルス応答は初段の入力端子に一定振幅の１サ
ンプルのインパルスを加えたときの最終段の出力端子に
生じる出力信号で与えられる。周波数振幅特性はＧ
（ｚ）の絶対値で与えられるが、これは入力端子に一定
振幅の周波数掃引波形を加えたときの出力信号の振幅特
性を測定することによって求めることができる。図２の
フィルター構成による巡回型ディジタルフィルターをソ
フトウェア（コンピュータプログラム）で実現する場合
は次の通りである。入力信号（数値列）をＤ１、Ｄ２、
Ｄ３、・・・、Ｄｋ、・・・とするとき、Ｘ１、Ｘ２、
Ｘ３、・・・Ｘｋ、・・・を
０、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の５つの係数を適切に与え
ることによって実現することができる。インパルス応答
は入力端子に一定振幅の１サンプルのインパルスを加え
たときの出力端子に生じる出力信号で与えられる。一般
に図２のフィルターが複数段直列接続されている場合、
その伝達関数は各フィルターの伝達関数の積で表わさ
れ、インパルス応答は初段の入力端子に一定振幅の１サ
ンプルのインパルスを加えたときの最終段の出力端子に
生じる出力信号で与えられる。周波数振幅特性はＧ
（ｚ）の絶対値で与えられるが、これは入力端子に一定
振幅の周波数掃引波形を加えたときの出力信号の振幅特
性を測定することによって求めることができる。図２の
フィルター構成による巡回型ディジタルフィルターをソ
フトウェア（コンピュータプログラム）で実現する場合
は次の通りである。入力信号（数値列）をＤ１、Ｄ２、
Ｄ３、・・・、Ｄｋ、・・・とするとき、Ｘ１、Ｘ２、
Ｘ３、・・・Ｘｋ、・・・を
【数９】 で与える。ただしｋ≧１、Ｄ−１＝Ｄ０＝０とする。こ
のＸｋを用いて、更にＹ１、Ｙ２、Ｙ３、・・・、
Ｙｋ、・・・を次式
のＸｋを用いて、更にＹ１、Ｙ２、Ｙ３、・・・、
Ｙｋ、・・・を次式
【数１０】 に従って順次求める。ただしＹ−１＝Ｙ０＝０とする。
こうして求められた出力信号（Ｙｋ）と入力信号
（Ｄｋ）の関係は、図２の出力と入力信号の関係と等価
になる。インパルス応答は、Ｄ１＝１、Ｄｋ＝０（ｋ≠
１）としたときの出力信号（Ｙｋ）で与えられる。一般
に図２のフィルターが複数段直列接続された場合は、各
段の入力信号を前段の出力信号で与えるという手順を繰
り返すことによって最終段の出力信号を求めることがで
きる。
こうして求められた出力信号（Ｙｋ）と入力信号
（Ｄｋ）の関係は、図２の出力と入力信号の関係と等価
になる。インパルス応答は、Ｄ１＝１、Ｄｋ＝０（ｋ≠
１）としたときの出力信号（Ｙｋ）で与えられる。一般
に図２のフィルターが複数段直列接続された場合は、各
段の入力信号を前段の出力信号で与えるという手順を繰
り返すことによって最終段の出力信号を求めることがで
きる。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明による巡回型ディジタルフィ
ルターのインパルス応答を用いた非巡回型ディジタルフ
ィルターの設計法を使用して、音響信号の周波数特性を
非巡回型ディジタルフィルターで制御するようにした実
施例のブロック図を示したものである。図１において、
１はＣＲＴ（ディスプレイ装置）、２はパーソナルコン
ピュータ、３および５は制御用ボード４は測定用ボー
ド、６は巡回型ディジタルフィルター（ＩＩＲ）、７は
非巡回型ディジタルフィルター（ＦＩＲ）、８は測定用
ボードのスイッチ出力端子、９は音響信号（ディジタル
信号）入力端子、１０は音響信号（ディジタル信号）の
スイッチ出力端子、１１は非巡回型ディジタルフィルタ
ー（ＦＩＲ）のスイッチ入力端子、１２は出力端子を示
す。ＣＲＴは巡回型および非巡回型ディジタルフィルタ
ーの周波数振幅特性をグラフ表示するものであり、パー
ソナルコンピュータによって制御されてその出力表示が
なされる。ディジタルフィルター（ＩＩＲおよびＦＩ
Ｒ）は接続された各制御用ボードの出力信号によってコ
ントロールされ、フィルター係数が送り込まれる。ま
た、ディジタルフィルターのインパルス応答は測定用ボ
ードを介した信号送り込みと出力信号の取り込みによっ
て求められるが、これら制御用ボードと測定用ボードは
パーソナルコンピュータによってコントロールされる。
次に、図１の実施例に基づいて、非巡回型デジタルフィ
ルター（ＦＩＲ）７の設計すなわちインパルス応答係数
の設定がどのような手順でなされるかについて説明を行
う。巡回型ディジタルフィルター（ＩＩＲ）の周波数振
幅特性は、図２で示される回路が複数段直列接続されて
いるものとすれば、各段の伝達関数の積の絶対値で表さ
れるが、１段の伝達関数は５つの係数によって定まる。
これらの５つの係数（フィルター係数）と周波数振幅特
性との関係は、特許出願（特願平１−２４９０４７、特
願平１−２４９０４８）に示されているように、周波数
振幅特性の極大値もしくは極小値を与える特徴周波数ｆ
０ととｆ０における振幅（もしくは利得）Ｇと共振鋭度
Ｑ（もしくはダンピング係数Ｒ＝１／２Ｑ）によって一
義的に定まる関係にある。それで、パーソナルコンピュ
ータのキーボード操作によって、ｆ０とＧとＱを入力し
て、低域フィルタ、高域フィルタ、帯域フィルタ、ノッ
チフィルタ等に応じた所定の式による計算から５つの係
数の値が算出され、これら係数が制御用ボード３を経て
巡回型ディジタルフィルター（ＩＩＲ）６に送リ込まれ
る。このときの周波数振幅特性は伝達関数もしくは実測
によって求められ、ＣＲＴ１に表示される。次にＣＲＴ
上に表示された周波数振幅特性の２乗の特性（振幅をデ
ジベル表示とすると２倍の大きさになる）を非巡回型デ
ィジタルフィルターによって実現するのであるが、前記
の周波数振幅特性の表示において、その値をあらかじめ
２乗（デジベル表示で２倍のスケール上に画く）として
おいて、このＣＲＴ上の周波数振幅特性を与えるように
非巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答係数を
定めるようにしてもよい。このようにして、所定周波数
振幅特性を示すＩＩＲフィルターのインパルス応答を求
める。すなわち、測定用ボードを介してＩＩＲフィルタ
ー６にインパルスが加えられ、その出力であるインパル
ス応答が求められる。このインパルス応答の応答時間を
所定の長さ（第１もしくは第２の非巡回型ディジタルフ
ィルターのインパルス応答係数の長さに相当する時間を
上限とする）に制限した制限インパルス応答をパーソナ
ルコンピュータで求め、この制限インパルス応答を用い
て非巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答係数
を設定する。ここで、非巡回型ディジタルフィルターの
構成例を図３に示し、インパルス応答係数についての説
明を加える。図３において１は入力端子、１３は出力端
子、２ないし５は係数器で、ａ０、ａ１、・・・、ａｎ
は各係数器で入力信号に掛け合される係数の値を示し、
６ないし９はそれぞれ信号に１サンプル分の遅延を与え
る遅延器、１０ないし１２は加算器を表わす。同図の構
成において、入力端子に振幅１のインパルス（１サンプ
ルの信号）を加えたときの出力端子に生じるインパルス
応答は数値列（ａｎ、・・・、ａ３、ａ２、ａ１で表わ
される。この数値列で示される非巡回型ディジタルフィ
ルターの係数がインパルス応答係数である。従って、図
３の構成で示される非巡回型ディジタルフィルターの係
数をａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａｎの順序で前記制限
インパルス応答の値に等しく設定すると、インパルス応
答係数は制限インパルス応答の時間軸を前後反転した反
転インパルス応答に等しくなり、またａｎ、・・・、ａ
３、ａ２、ａ１の順で制限インパルス応答の値に設定す
ると、インパルス応答係数は制限インパルス応答に等し
くなる。図４は、上記のようにして制限インパルス応答
と反転インパルス応答に、それぞれ等価なインパルス応
答となるようにインパルス応答係数を与えられた第１の
非巡回型ディジタルフィルター（ＦＩＲ−１）２と第２
の非巡回型ディジタルフィルター（ＦＩＲ−２）３を直
列接続して構成された非巡回型ディジタルフィルターを
示したもので、１は入力端子、４は出力端子である。図
１のブロック図中に示された非巡回型ディジタルフィル
ター（ＦＩＲ）７を、図４で示されるものとすれば、そ
の周波数振幅特性は巡回型ディジタルフィルター（ＩＩ
Ｒ）６の周波数振幅特性を２乗したものと近似的に等し
いものとなる。
ルターのインパルス応答を用いた非巡回型ディジタルフ
ィルターの設計法を使用して、音響信号の周波数特性を
非巡回型ディジタルフィルターで制御するようにした実
施例のブロック図を示したものである。図１において、
１はＣＲＴ（ディスプレイ装置）、２はパーソナルコン
ピュータ、３および５は制御用ボード４は測定用ボー
ド、６は巡回型ディジタルフィルター（ＩＩＲ）、７は
非巡回型ディジタルフィルター（ＦＩＲ）、８は測定用
ボードのスイッチ出力端子、９は音響信号（ディジタル
信号）入力端子、１０は音響信号（ディジタル信号）の
スイッチ出力端子、１１は非巡回型ディジタルフィルタ
ー（ＦＩＲ）のスイッチ入力端子、１２は出力端子を示
す。ＣＲＴは巡回型および非巡回型ディジタルフィルタ
ーの周波数振幅特性をグラフ表示するものであり、パー
ソナルコンピュータによって制御されてその出力表示が
なされる。ディジタルフィルター（ＩＩＲおよびＦＩ
Ｒ）は接続された各制御用ボードの出力信号によってコ
ントロールされ、フィルター係数が送り込まれる。ま
た、ディジタルフィルターのインパルス応答は測定用ボ
ードを介した信号送り込みと出力信号の取り込みによっ
て求められるが、これら制御用ボードと測定用ボードは
パーソナルコンピュータによってコントロールされる。
次に、図１の実施例に基づいて、非巡回型デジタルフィ
ルター（ＦＩＲ）７の設計すなわちインパルス応答係数
の設定がどのような手順でなされるかについて説明を行
う。巡回型ディジタルフィルター（ＩＩＲ）の周波数振
幅特性は、図２で示される回路が複数段直列接続されて
いるものとすれば、各段の伝達関数の積の絶対値で表さ
れるが、１段の伝達関数は５つの係数によって定まる。
これらの５つの係数（フィルター係数）と周波数振幅特
性との関係は、特許出願（特願平１−２４９０４７、特
願平１−２４９０４８）に示されているように、周波数
振幅特性の極大値もしくは極小値を与える特徴周波数ｆ
０ととｆ０における振幅（もしくは利得）Ｇと共振鋭度
Ｑ（もしくはダンピング係数Ｒ＝１／２Ｑ）によって一
義的に定まる関係にある。それで、パーソナルコンピュ
ータのキーボード操作によって、ｆ０とＧとＱを入力し
て、低域フィルタ、高域フィルタ、帯域フィルタ、ノッ
チフィルタ等に応じた所定の式による計算から５つの係
数の値が算出され、これら係数が制御用ボード３を経て
巡回型ディジタルフィルター（ＩＩＲ）６に送リ込まれ
る。このときの周波数振幅特性は伝達関数もしくは実測
によって求められ、ＣＲＴ１に表示される。次にＣＲＴ
上に表示された周波数振幅特性の２乗の特性（振幅をデ
ジベル表示とすると２倍の大きさになる）を非巡回型デ
ィジタルフィルターによって実現するのであるが、前記
の周波数振幅特性の表示において、その値をあらかじめ
２乗（デジベル表示で２倍のスケール上に画く）として
おいて、このＣＲＴ上の周波数振幅特性を与えるように
非巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答係数を
定めるようにしてもよい。このようにして、所定周波数
振幅特性を示すＩＩＲフィルターのインパルス応答を求
める。すなわち、測定用ボードを介してＩＩＲフィルタ
ー６にインパルスが加えられ、その出力であるインパル
ス応答が求められる。このインパルス応答の応答時間を
所定の長さ（第１もしくは第２の非巡回型ディジタルフ
ィルターのインパルス応答係数の長さに相当する時間を
上限とする）に制限した制限インパルス応答をパーソナ
ルコンピュータで求め、この制限インパルス応答を用い
て非巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答係数
を設定する。ここで、非巡回型ディジタルフィルターの
構成例を図３に示し、インパルス応答係数についての説
明を加える。図３において１は入力端子、１３は出力端
子、２ないし５は係数器で、ａ０、ａ１、・・・、ａｎ
は各係数器で入力信号に掛け合される係数の値を示し、
６ないし９はそれぞれ信号に１サンプル分の遅延を与え
る遅延器、１０ないし１２は加算器を表わす。同図の構
成において、入力端子に振幅１のインパルス（１サンプ
ルの信号）を加えたときの出力端子に生じるインパルス
応答は数値列（ａｎ、・・・、ａ３、ａ２、ａ１で表わ
される。この数値列で示される非巡回型ディジタルフィ
ルターの係数がインパルス応答係数である。従って、図
３の構成で示される非巡回型ディジタルフィルターの係
数をａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａｎの順序で前記制限
インパルス応答の値に等しく設定すると、インパルス応
答係数は制限インパルス応答の時間軸を前後反転した反
転インパルス応答に等しくなり、またａｎ、・・・、ａ
３、ａ２、ａ１の順で制限インパルス応答の値に設定す
ると、インパルス応答係数は制限インパルス応答に等し
くなる。図４は、上記のようにして制限インパルス応答
と反転インパルス応答に、それぞれ等価なインパルス応
答となるようにインパルス応答係数を与えられた第１の
非巡回型ディジタルフィルター（ＦＩＲ−１）２と第２
の非巡回型ディジタルフィルター（ＦＩＲ−２）３を直
列接続して構成された非巡回型ディジタルフィルターを
示したもので、１は入力端子、４は出力端子である。図
１のブロック図中に示された非巡回型ディジタルフィル
ター（ＦＩＲ）７を、図４で示されるものとすれば、そ
の周波数振幅特性は巡回型ディジタルフィルター（ＩＩ
Ｒ）６の周波数振幅特性を２乗したものと近似的に等し
いものとなる。
【０００８】ここで更に、オーディオ信号の音質調整に
用いられるパラメトリック・イコライザーを本発明の設
計法で実現する場合を、具体例として説明する。パラメ
トリック・イコライザーの周波数振幅特性とＩＩＲフィ
ルターの５つの係数との関係は、特許出願（特願平１−
３０３３２９）に示されているように、次式
用いられるパラメトリック・イコライザーを本発明の設
計法で実現する場合を、具体例として説明する。パラメ
トリック・イコライザーの周波数振幅特性とＩＩＲフィ
ルターの５つの係数との関係は、特許出願（特願平１−
３０３３２９）に示されているように、次式
【数１１】 で表される。ただし、（数１１）式において、Ｒ１は非
巡回型ディジタルフィルター（図２の左側部分）のダン
ピング係数、Ｒ２は巡回型ディジタルフィルター（図２
の右側部分）のダンピング係数、Ｋは２ｓｉｎ（πｆ０
／Ｆ）であり、ｆ＝ｆ０における極大値もしくは極小値
の利得ＧはＲ１／Ｒ２で与えられる。従って、ｆ０とＧ
を与え、Ｒ１とＲ２の値を調整すれば、所望の急峻さを
もった山もしくは谷の周波数振幅特性を与えるＩＩＲフ
ィルターが得られることになる。このときのＩＩＲフィ
ルターのインパルス応答を既に説明したように、測定用
ボードを介してパーソナルコンピュータに取り込み、所
定の応答時間の長さに制限して、図４で示されるような
２つの非巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答
係数を、それぞれ順方向と逆方向で等しくなるように設
定したものを、図１の非巡回型フィルターとすれば、前
記パラメトリック・イコライザーの周波数振幅特性の２
乗の特性を近似的に与えるＦＩＲフィルターを得ること
になる。このようにして実現した周波数振幅特性が正確
にどのようなものかを調べる場合は、図１の測定用ボー
ドのスイッチ出力端子８と非巡回型ディジタルフィルタ
ー（ＦＩＲ）のスイッチ入力端子１１を接続状態とし
て、測定用ボード４を介して非巡回型ディジタルフィル
ター（ＦＩＲ）７のインパルス応答を求め、パーソナル
コンピュータを用いてＦＦＴ（高速フリーエ交換）によ
る周波数分析を行ない、その結果をＣＲＴ上に示して、
それを確かめることができる。ＩＩＲフィルターのイン
パルス応答の長さを制限したことによる影響は、周波数
振幅特性上のリップル（細かな山谷）となって現れる
が、リップルの大きさは制限インパルス応答の長さが長
いほど小さくなる。かくして得られた非巡回型ディジタ
ルフィルター（ＦＩＲ）７のスイッチ入力端子１１と音
響信号のスイッチ出力端子１０を接続状態とすれば、音
響信号入力端子９に加えられた信号は、その周波数成分
を非巡回型ディジタルフィルター（ＦＩＲ）７の周波数
振幅特性に応じて調整されて出力端子１２に出力される
ことになる。なお、図１には直接示されていないが、Ｉ
ＩＲ６およびＦＩＲ７の各入出力部分にＡ／Ｄ変換器、
Ｄ／Ａ変換器を備えたもの用いた場合は、測定用ボード
４の入出力信号および入力端子９と出力端子１２の信号
はアナログ信号となる。
巡回型ディジタルフィルター（図２の左側部分）のダン
ピング係数、Ｒ２は巡回型ディジタルフィルター（図２
の右側部分）のダンピング係数、Ｋは２ｓｉｎ（πｆ０
／Ｆ）であり、ｆ＝ｆ０における極大値もしくは極小値
の利得ＧはＲ１／Ｒ２で与えられる。従って、ｆ０とＧ
を与え、Ｒ１とＲ２の値を調整すれば、所望の急峻さを
もった山もしくは谷の周波数振幅特性を与えるＩＩＲフ
ィルターが得られることになる。このときのＩＩＲフィ
ルターのインパルス応答を既に説明したように、測定用
ボードを介してパーソナルコンピュータに取り込み、所
定の応答時間の長さに制限して、図４で示されるような
２つの非巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答
係数を、それぞれ順方向と逆方向で等しくなるように設
定したものを、図１の非巡回型フィルターとすれば、前
記パラメトリック・イコライザーの周波数振幅特性の２
乗の特性を近似的に与えるＦＩＲフィルターを得ること
になる。このようにして実現した周波数振幅特性が正確
にどのようなものかを調べる場合は、図１の測定用ボー
ドのスイッチ出力端子８と非巡回型ディジタルフィルタ
ー（ＦＩＲ）のスイッチ入力端子１１を接続状態とし
て、測定用ボード４を介して非巡回型ディジタルフィル
ター（ＦＩＲ）７のインパルス応答を求め、パーソナル
コンピュータを用いてＦＦＴ（高速フリーエ交換）によ
る周波数分析を行ない、その結果をＣＲＴ上に示して、
それを確かめることができる。ＩＩＲフィルターのイン
パルス応答の長さを制限したことによる影響は、周波数
振幅特性上のリップル（細かな山谷）となって現れる
が、リップルの大きさは制限インパルス応答の長さが長
いほど小さくなる。かくして得られた非巡回型ディジタ
ルフィルター（ＦＩＲ）７のスイッチ入力端子１１と音
響信号のスイッチ出力端子１０を接続状態とすれば、音
響信号入力端子９に加えられた信号は、その周波数成分
を非巡回型ディジタルフィルター（ＦＩＲ）７の周波数
振幅特性に応じて調整されて出力端子１２に出力される
ことになる。なお、図１には直接示されていないが、Ｉ
ＩＲ６およびＦＩＲ７の各入出力部分にＡ／Ｄ変換器、
Ｄ／Ａ変換器を備えたもの用いた場合は、測定用ボード
４の入出力信号および入力端子９と出力端子１２の信号
はアナログ信号となる。
【０００９】
【発明の効果】ＩＩＲフィルターのインパルス応答を直
接用いてＦＩＲフィルターのインパルス応答係数を設定
することが出来るために、非巡回型ディジタルフィルタ
ーの設計が非常に簡単になるという効果がある。特にＩ
ＩＲフィルターの設計が３つのパラメータ（ｆ０，Ｇ，
ＱもしくはＲ）の設定で容易に行なえるので、本発明の
方式による非巡回型ディジタルフィルターの設計法の効
果は著しいものがある。本方式を用いて音質調整用フィ
ルター（グラフィック・イコライザー、パラメットリッ
ク・イコライザー）を実現した場合、従来法では必要と
されたような膨大な表（係数記憶用ＲＯＭ）が不要にな
るという効果がある。
接用いてＦＩＲフィルターのインパルス応答係数を設定
することが出来るために、非巡回型ディジタルフィルタ
ーの設計が非常に簡単になるという効果がある。特にＩ
ＩＲフィルターの設計が３つのパラメータ（ｆ０，Ｇ，
ＱもしくはＲ）の設定で容易に行なえるので、本発明の
方式による非巡回型ディジタルフィルターの設計法の効
果は著しいものがある。本方式を用いて音質調整用フィ
ルター（グラフィック・イコライザー、パラメットリッ
ク・イコライザー）を実現した場合、従来法では必要と
されたような膨大な表（係数記憶用ＲＯＭ）が不要にな
るという効果がある。
【図１】巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答
を用いた非巡回型ディジタルフィルターの設計法を使用
して、音響信号の音質調整を非巡回型フィルターで行う
ようにした実施例のブロック図を示したものである。
を用いた非巡回型ディジタルフィルターの設計法を使用
して、音響信号の音質調整を非巡回型フィルターで行う
ようにした実施例のブロック図を示したものである。
１ ＣＲＴ（ディスプレイ装置） ２ パーソナルコンピュータ ３ 制御用ボード ４ 測定用ボード ５ 制御用ボード ６ 巡回型ディジタルフィルター（ＩＩＲ） ７ 非巡回型ディジタルフィルター（ＦＩＲ） ８ 測定用ボードのスイッチ出力端子 ９ 音響信号入力端子 １０ 音響信号のスイッチ出力端子 １１ 非巡回型ディジタルフィルター（ＦＩＲ）のスイ
ッチ入力端子 １２ 非巡回型ディジタルフィルター（ＦＩＲ）の出力
端子
ッチ入力端子 １２ 非巡回型ディジタルフィルター（ＦＩＲ）の出力
端子
【図２】巡回型ディジタルフィルターの構成例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１ 入力端子 ２ 加算器 ３ 出力端子 ４〜７ 遅延器 ８〜１２ 係数器
【図３】非巡回型ディジタルフィルターの構成例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
１ 入力端子 ２〜５係数器 ６〜９遅延器 １０〜１２ 加算器 １３ 出力端子
【図４】直列接続された２つの非巡回型フィルターを示
す図である。
す図である。
１ 入力端子 ２ 第１の非巡回型フィルター ３ 第２の非巡回型フィルター ４ 出力端子
Claims (3)
- 【請求項１】所定周波数振幅特性を与える巡回型ディジ
タルフィルターのインパルス応答を所定の応答時間に制
限した制限インパルス応答と等価なインパルス応答を与
えるようにインパルス応答係数を定めた第１の非巡回型
ディジタルフィルターと、前記制限インパルス応答の時
間軸を前後反転した反転インパルス応答と等価なインパ
ルス応答を与えるようにインパルス応答係数を定めた第
２の非巡回型ディジタルフィルターを直列接続するこ
と、もしくは前記第１の非巡回型ディジタルフィルター
と前記第２の非巡回型ディジタルフィルターを直列接続
して得られるフィルターのインパルス応答と等価なイン
パルス応答を与えるように非巡回型ディジタルフィルタ
ーのインパルス応答係数を定めることによって、前記所
定周波数振幅特性の２乗で表わされる周波数振幅特性を
近似的に示す非巡回型ディジタルフィルターを得ること
を特徴とする、巡回型ディジタルフィルターのインパル
ス応答を用いた非巡回型ディジタルフィルターの設計
法。 - 【請求項２】前記巡回型ディジタルフィルターはコンピ
ュータープログラムによるソフトウェアもしくはディジ
タル信号処理専用回路を用いるハードウェアによって実
現するものである特許請求の範囲請求項１記載の巡回型
ディジタフィルターのインパルス応答を用いた非巡回型
ディジタルフィルターの設計法。 - 【請求項３】前記巡回型ディジタルフィルターの前記所
定周波数振幅特性は、周波数振幅特性の極大値もしくは
極小値を与える特徴周波数と該特徴周波数における振幅
と周波数振幅特性の共振鋭度を用いて算出されるフィル
ター係数によって一義的に与えられるものである特許請
求の範囲請求項１および２記載の巡回型ディジタルフィ
ルターのインパルス応答を用いた非巡回型ディジタルフ
ィルターの設計法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13958792A JPH0697777A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答を用いた非巡回型 ディジタルフィルターの設計法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13958792A JPH0697777A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答を用いた非巡回型 ディジタルフィルターの設計法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697777A true JPH0697777A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=15248744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13958792A Pending JPH0697777A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答を用いた非巡回型 ディジタルフィルターの設計法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697777A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112009002137T5 (de) | 2008-10-06 | 2012-01-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Signalverarbeitungsschaltung |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP13958792A patent/JPH0697777A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112009002137T5 (de) | 2008-10-06 | 2012-01-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Signalverarbeitungsschaltung |
| US8583717B2 (en) | 2008-10-06 | 2013-11-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Signal processing circuit |
| DE112009002137B4 (de) * | 2008-10-06 | 2014-09-04 | Mitsubishi Electric Corporation | Signalverarbeitungsschaltung |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH11261376A (ja) | 少ない乗算器によるディジタルｉｉｒフィルタ | |
| US20070053420A1 (en) | Method, apparatus, and program for designing digital filters | |
| US7529788B2 (en) | Digital filter design method and device, digital filter design program, and digital filter | |
| JPH0697777A (ja) | 巡回型ディジタルフィルターのインパルス応答を用いた非巡回型 ディジタルフィルターの設計法 | |
| WO2003047097A1 (fr) | Procede de conception d'un filtre numerique, appareil de projet, programme de projet pour la realisation d'un tel filtre, et filtre numerique y relatif | |
| JPWO2004079905A1 (ja) | デジタルフィルタの設計方法および装置、デジタルフィルタ設計用プログラム、デジタルフィルタ | |
| WO2007102611A1 (ja) | 補間関数生成回路 | |
| JPH08162906A (ja) | ディジタル信号処理装置 | |
| JP4214391B2 (ja) | デジタル・フィルタの設計方法 | |
| JPH0662284A (ja) | 雑音除去装置 | |
| JP2979712B2 (ja) | フィルタ装置 | |
| JPH10308650A (ja) | フィルタ設計方法およびディジタルフィルタ | |
| US7290022B2 (en) | Method and filter arrangement for digital recursive filtering in the time domain | |
| JP2883494B2 (ja) | デジタルフィルター | |
| JP3777511B2 (ja) | デジタル低域／高域通過フィルタ装置及び方法 | |
| JPH05199071A (ja) | フィルタ設計方法および音声フィルタ | |
| JP2775887B2 (ja) | 電力系統の事故電流測定用ディジタルフィルタ | |
| JPS6326112A (ja) | トランスバ−サルフイルタ−係数演算装置 | |
| JPH05111091A (ja) | マイクロフオン | |
| JP3021994B2 (ja) | 帯域通過ディジタルフィルタのタップ係数決定装置 | |
| JP2629705B2 (ja) | 音質調整装置 | |
| JP2000341786A (ja) | 電子ボリューム切換方法および電子ボリューム切換装置 | |
| JP4326282B2 (ja) | フィルタ装置 | |
| JPH0446512B2 (ja) | ||
| JPH1022786A (ja) | ディジタルフィルタの設計方法およびディジタルフィルタ設計装置 |