JPH0828634B2 - イコライザ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は所定周波数帯に属する前記鋭度Ｑを各周波数
帯のゲインに依存させさらにその鋭度Ｑの属する周波数
帯から遠ざかるにしたがって前記ゲインの影響を小さく
するように演算処理する鋭度Ｑの演算処理部を備えたイ
コライザであって、前記ゲインの変化に対して適切な鋭
度Ｑを自動的に調整することを可能にする。

〔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
のイコライザに関する。

例えば、オーディオ装置のソースを再生して得られる
オーディオ信号から所望のサウンドを得るために、上記
イコライザが必要となる。

〔従来の技術〕

第６図は従来のオーディオシステムにおけるイコライ
ザを示す図である。以下に本図の構成を説明する。な
お、全図を通じて同様の構成要素については同一参照番
号または記号をもって表す。オーディオシステム10はア
ナログソース11、該アナログソース11に接続されるアナ
ログ−デイジタル変換器A/D12、該A/D12およびデイジタ
ルソース13に接続されかつデイジタル信号プロセッサ２
に設けられるイコライザ３、該イコライザ３に接続され
るデイジタル−アナログ変換器D/A14、該D/A14に接続さ
れるパワーアンプ15ならびに該パワーアンプ15に接続さ
れるスピーカ16、該イコライザ３のデイジタルフイルタ
演算処理に、演算係数を作成して与えかつマイクロコン
ピュータに設けられる演算係数処理部１、ならびにユー
ザがイコライザ４の特性を調整するためにキー入力を行
うキー17を含む。イコライザ３および演算係数処理部１
の詳細は実施例の項で説明される。

次にイコライザ３の必要性を説明する。一般にアナロ
グソース11およびデイジタルソース13例えばコンパクト
ディスク（以下、CDと略す）等のソースを再生する際
に、部屋の大きさ、材質等の違いにより、再生周波数特
性が変化する。このため、オーディオ信号Siの周波数特
性が変化して所望のサウンドが得られない場合がある。
この対策として、従来は周波数特性補正手段として例え
ば、グラフィックイコライザ３によりオーディオ信号Si
の特定の周波数帯域の周波数特性を補正して補正信号So
を出力し、この補正信号Soをアンプ15により増幅した後
にスピーカ16から所望のサウンドを再生していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

イコライザ３は複数のデイジタルフイルタから構成さ
れ、これらの接続に関しては並列接続および継続接続が
ある。このようなイコライザは次のような問題を生じさ
せる。第７図は鋭度Ｑが小さい場合のデイジタルフイル
タの特性を示す図である。本図において横軸は周波数、
縦軸はゲインを表す。説明を簡単にするためにイコライ
ザの周波数帯を例えば３つの周波数帯500Hz,1000Hzおよ
び2000Hzとして、各周波数帯のゲインを±12dBにし、鋭
度を同一にして小さくしておく。第８図は第７図のデイ
ジタルフイルタ特性の合成を示す図である。本図におい
て第７図の３つのデイジタルフイルタ特性が合成される
とゲインのピーク値は±25dBであり、個々のゲイン±12
dBに対して２倍以上になる。これは、ユーザに異和感を
与える並列接続の欠点になる。

第９図は鋭度Ｑが大きい場合のデイジタルフイルタの
特性を示す図である。本図は第７図の鋭度Ｑを大きくし
ただけで、他の条件を同一にしたものである。第10図は
第９図のデイジタルフイルタの特性の合成を示す図であ
る。本図のゲインのピーク値は±12dBで合成前のものに
一致するが隣接周波数帯に大きな谷間が生ずる。これ
は、ユーザに異和感を与える欠点になる。このため、可
変ゲインに対して最適の鋭度Ｑが予め設定されるが、ゲ
インを大幅に変化させるとこれに比例した特性が必ずし
も得られず、ユーザに異和感を与えるという問題があっ
た。さらにゲインの変化に対して鋭度Ｑを変化させるに
はデイジタルフイルタの係数を変化させるのに時間を要
し、ある程度の経験がないと鋭度Ｑを決定するのが困難
であるという問題があった。

したがって本発明は上記問題点に鑑みて、デイジタル
フイルタにおける隣接周波数帯の影響を容易に低減する
イコライザを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成を示す図である。本発明の
イコライザ３は前記問題点を解決するために鋭度Ｑの演
算処理部４を有する。該鋭度Ｑの演算処理部４は所定周
波数帯に属する前記鋭度Ｑを、前記演算処理部１からの
各周波数帯のゲインに依存させさらにその鋭度Ｑの属す
る周波数帯から遠ざかるにしたがって前記ゲインの影響
を小さくするように演算処理して前記演算処理部１へ出
力する。

〔作用〕

第１図において、例えばキー入力によって演算係数処
理部１へ各周波数帯の新ゲイン値が入力されると、該演
算係数処理部１で各周波数帯のデイジタルフイルタ係数
を演算する前に、この各周波数帯のゲイン値に基づいて
鋭度Ｑの演算処理部１で、所定の周波数帯に属する鋭度
Ｑが各周波数帯のゲイン値に依存しその鋭度Ｑの属する
周波数帯から遠ざかるに従って前記ゲインの影響が小さ
くなるように演算される。このようにして演算された鋭
度Ｑにより演算係数処理部１で各周波数帯のデイジタル
フイルタの係数が演算される。この新デイジタルフイル
タ係数を用いてイコライザでは入力信号Siを処理して出
力信号Soを形成する。したがって、キー入力から所望ゲ
イン値を入力するだけで、このゲイン値に対応する鋭度
Ｑが自動的に調整されて、デイジタルフイルタ係数の演
算に用いられる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。第２図は本発明の実施例に係るオーディオシス
テムにおけるイコライザを示す図である。本図において
第６図と異なる構成要素は鋭度Ｑの演算処理部４である
が、この鋭度Ｑの演算処理部４の説明をする前に、これ
と直接関連するイコライザ３の詳細を説明する。

第３図は本発明によるイコライザを示す図であり、一
例として周波数特性補正用デイジタルフイルタを並列接
続するイコライザを示す。本図は、音響信号の周波数10
Hz〜20kHzを多数の周波帯に区分して各周波数帯の信号
を抽出してその振幅を増幅しまたは減衰させるデイジタ
ルフイルタを並列接続にしたイコライザであって、まず
第１の周波数帯では入力信号Siを１サンプリング周期の
時間だけ遅延して一次遅延信号を出力する遅延器18f−
１、その出力信号をさらに遅延して二次遅延信号を出力
する遅延器18g−１、出力信号を遅延して一次フィード
バック信号として出力する遅延器18h−１、さらに遅延
して二次フィードバック信号として出力する遅延器18i
−１、入力信号Siに対して所定の係数a_1,0を乗算して出
力する乗算器18a−１、一次遅延信号に対して所定の係
数a_1,1を乗算して出力する乗算器18b−１、二次遅延信
号に対して所定の係数a_1,2を乗算して出力する乗算器18
c−１、一次フィードバック信号に対して所定の係数b
_1,1を乗算して出力する乗算器18d−１、二次フィードバ
ック信号に対して所定の係数b_1,2を乗算して出力する乗
算器18e−１、乗算器18a−1,18b−1,18c−1,18d−１お
よび18e−１の出力をすべて加算する加算器18j−１なら
びにその出力信号に対して所定の係数a_1,3を乗算して出
力する乗算器18k−１からなる第１のデイジタルフイル
タと、第２の周波数帯では入力信号Siを１サンプリング
周期の時間だけ遅延して一次遅延信号を出力する遅延器
18f−２、その出力信号をさらに遅延して二次遅延信号
を出力する遅延器18g−２、出力信号を遅延して一次フ
ィードバック信号として出力する遅延器18h−２、さら
に遅延して二次フィードバック信号として出力する遅延
器18i−２、入力信号Siに対して所定の係数a_2,0を乗算
して出力する乗算器18a−２、一次遅延信号に対して所
定の係数a_2,1を乗算して出力する乗算器18b−２、二次
遅延信号に対して所定の係数a_2,2を乗算して出力する乗
算器18c−２、一次フィードバック信号に対して所定の
係数b_2,1を乗算して出力する乗算器18d−２、二次フィ
ードバック信号に対して所定の係数b_2,2を乗算して出力
する乗算器18e−２、乗算器18a−2,18b−2,18c−2,18d
−２および18e−２の出力をすべて加算する加算器18j−
２ならびにその出力信号に対して所定の係数a_2,3を乗算
して出力する乗算器18k−２からなる第２のデイジタル
フイルタ、…、第ｍ−１の周波数帯では入力信号Siを１
サンプリング周期の時間だけ遅延して一次遅延信号を出
力する遅延器18f−（ｍ−１）、その出力信号をさらに
遅延して二次遅延信号を出力する遅延器18g−（ｍ−
１）、出力信号を遅延して一次フィードバック信号とし
て出力する遅延器18h−（ｍ−１）、さらに遅延して二
次フィードバック信号として出力する遅延器18i−（ｍ
−１）、入力信号Siに対して所定の係数a_m-1,0を乗算し
て出力する乗算器18a−（ｍ−１）、一次遅延信号に対
して所定の係数a_m-1,1を乗算して出力する乗算器18b−
（ｍ−１）、二次遅延信号に対して所定の係数a_m-1,2を
乗算して出力する乗算器18c−（ｍ−１）、一次フィー
ドバック信号に対して所定の係数b_m-1,1を乗算して出力
する乗算器18d−（ｍ−１）、二次フィードバック信号
に対して所定の係数b_m-1,2を乗算して出力する乗算器18
e−（ｍ−１）、乗算器18a−（ｍ−１）,18b−（ｍ−
１）,18c−（ｍ−１）,18d−（ｍ−１）および18e−
（ｍ−１）の出力をすべて加算する加算器18j−（ｍ−
１）ならびにその出力信号に対して所定の係数a_m-1,3を
乗算して出力する乗算器18k−（ｍ−１）からなる第
（ｍ−１）のデイジタルフイルタ、第ｍの周波数帯では
入力信号Siを１サンプリング周期の時間だけ遅延して一
次遅延信号を出力する遅延器18f−ｍ、その出力信号を
さらに遅延して二次遅延信号を出力する遅延器18g−
ｍ、出力信号を遅延して一次フィードバック信号として
出力する遅延器18h−ｍ、さらに遅延して二次フィード
バック信号として出力する遅延器18i−ｍ、入力信号Si
に対して所定の係数a_m,0を乗算して出力する乗算器18a
−ｍ、一次遅延信号に対して所定の係数a_m,1を乗算して
出力する乗算器18b−ｍ、二次遅延信号に対して所定の
係数a_m,2を乗算して出力する乗算器18c−ｍ、一次フィ
ードバック信号に対して所定の係数b_m,1を乗算して出力
する乗算器18d−ｍ、二次フィードバック信号に対して
所定の係数b_m,2を乗算して出力する乗算器18e−ｍ、乗
算器18a−m,18b−m,18c−m,18d−ｍおよび18e−ｍの出
力をすべて加算する加算器18j−ｍならびにその出力信
号に対して所定の係数a_m,3を乗算して出力する乗算器18
k−ｍからなる第ｍのデイジタルフイルタ、さらに乗算
器18k−（ｍ−１）および18k−ｍの出力を加算する加算
器18l−（ｍ−１）、…、加算器18l−３、および乗算器
18k−２の出力を加算する加算器18l−２、該加算器18l
−２および乗算器18k−１の出力を加算する加算器18l−
１、該加算器18l−１の出力および入力信号Siを加算し
て出力信号Soを形成する加算器18l−０を含む。

このイコライザのデイジタルフイルタの伝達関数Ｈは で与えられる。このイコライザは下記の差分方程式で表
わされる演算を実行することにより実現される。

入力信号Si＝Ｘ〔ｎ〕、各加算器18j−ｉでの出力をY
i〔ｎ〕とすると Yi＝a_i,0・Ｘ〔ｎ〕＋a_i,1・Ｘ〔ｎ−１〕＋ a_i,2・Ｘ〔ｎ−２〕＋b_i,1・Yi〔ｎ−１〕＋ b_i,2・Ｙ〔ｎ−２〕 （２） となり、さらに各加算器18k−ｉの出力をYi′（ｎ）と
すると Yi′＝a_i,3・Yi〔ｎ〕 （３） So＝Ｙ〔ｎ〕とすると となる。

次に第２図の演算係数処理部１の説明をする。該演算
係数処理部１では上記（２）式の係数を作成し、格納す
る。

該係数a_i,0，a_i,1，a_i,2，a_i,3，b_i,1およびb_i,2は、
例えば、下記によって表わされる。

a_i,0＝１ a_i,1＝０ a_i,2＝−１ a_i,3＝｛（g_i,P−g_i,m）・W_i,0／Q₁｝／P_i b_i,1＝−（−２＋２・W_i,0 ²）／P_i b_i,2＝−（１−g_i,m・W_i,0／Q_i＋W_i,0 ²）／P_i P_i＝１＋g_i,M・W_i,0/Q＋W_i,0 ² ここで第ｉの周波数帯において、W_i,0は共振角周波数
であり共振周波数 が補正対象とする周波数帯域の中心周波数を示し、Q_iは
鋭度、g_i,P，g_i,Mは増幅度により定まる定数である。

次に本発明の特徴を示す第２図の鋭度Ｑ演算処理部４
を説明する。該鋭度Ｑ演算処理部４は例えばマイクロコ
ンピュータに設けられ、該演算係数処理部１より各周波
数帯のゲインが与えられるので下記に示す式に基づいて
鋭度Ｑを演算処理し、この結果を該演算係数処理部１へ
出力する。各周波数帯のデイジタルフイルタのゲインは
上記係数値a_i,3に関係するが、第ｉの周波帯においてゲ
イン値をGiおよび鋭度をQiとする。この場合、鋭度Qiを
ゲインＧ（ｉ）の関数として下記の第１の例の式で表
す。

ここで、 ０≦α₁≦α₂≦…≦α_i-1≦１、 ０≦α_m≦α_m-1≦…≦α_i+1≦１とし、 α_i-1およびα_i+1は同時に零にしない。

K:任意の正数である。

なお、第１の例を拡張する第２の例の式を示す。

ここでｋは１を除く実数である。

すなわち第ｉの周波数帯に属する鋭度Qiは各周波数帯
のゲインに依存し、その鋭度Qiの属する周波数帯から遠
ざかるに従って該ゲインの影響が小さくなるように決定
される。

第４図は本発明の実施例による鋭度Ｑに基づく各周波数
帯のデイジタルフイルタのゲインを示す図である。本図
の横軸は周波数を、縦軸はデイジタルフイルタのゲイン
を示す。本図の結果を得るために第（５）式に基づい
て、説明を簡単にするためｍ＝３として、各デイジタル
フイルタF₁，F₂，F₃の中心周波数を500Hz,1000Hz,2000H
zとしてそれぞれのゲインG₁，G₂，G₃に対して鋭度を
Q₁，Q₂，Q₃を求める。ここでG₁＝G₂＝G₃＝12dB、Ｋ＝0.
1、α₁＝α₂＝α₃＝１とすると、Q₂＝0.1×12×３＝3.
6、Q₁＝Q₃＝0.1×12×２＝2.4となる。このQ₁，Q₂，Q₃
を用いて演算係数処理部１で演算係数を導出し式（３）
により本図に示す各周波数帯のデイジタルフイルタF₁，
F₂，F₃の特性が求められる。

第５図は本発明の実施例による鋭度に基づくイコライ
ザの周波数特性を示す図である。本図は第４図で用いら
れた各デイジタルフイルタの特性を式（４）で合成して
得られた。本図に示すように本方式によって得られたイ
コライザの特性は隣接周波数帯の重複によるピーク値が
増加する影響を抑制しさらに隣接周波数帯の重複によっ
て谷間が深くなるのを抑制する。従って、ゲイン値が任
意に変化してもそのゲイン値に適切な鋭度Ｑを自動的に
調整することが可能になった。

尚、本実施例ではデイジタルフイルタを並列接続する
イコライザを用いて説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、デイジタルフイルタを縦続接続する
イコライザにも同様に適用できる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、 所定周波数帯に属する前記鋭度Ｑを各周波数帯のゲイ
ンに依存させさらにその鋭度Ｑの属する周波数帯から遠
ざかるにしたがって前記ゲインの影響を小さくするよう
に演算処理する鋭度Ｑの演算処理部を備えたので、前記
ゲインの変化に対して適切な鋭度Ｑを自動的に調整する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示す図、 第２図は本発明の実施例に係るオーディオシステムのイ
コライザを示す図、 第３図は本発明の実施例による周波数特性補正用デイジ
タルフイルタを並列接続するイコライザを示す図、 第４図は本発明の実施例による鋭度Ｑに基づく各周波数
帯のデイジタルフイルタのゲインを示す図、 第５図は本発明の実施例による鋭度Ｑに基づくイコライ
ザの周波数特性を示す図、 第６図は従来のオーディオシステムにおけるイコライザ
を示す図、 第７図は鋭度Ｑが小さい場合のデイジタルフイルタの特
性を示す図、 第８図は第７図のデイジタルフイルタ特性の合成を示す
図、 第９図は鋭度Ｑが大きい場合のデイジタルフイルタ特性
を示す図、 第10図は第９図のデイジタルフイルタ特性の合成を示す
図である。 図において １…演算処理部、２…デイジタル信号プロセッサ、３…
イコライザ、４…鋭度Ｑの演算処理部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも鋭度Ｑを基にデイジタルフイル
   タを作成する演算係数処理部（１）を有し、該演算係数
   処理部（１）からのデイジタルフイルタ係数をデジタル
   信号プロセッサ（２）におけるデイジタルフイルタの演
   算に用いて各周波数帯の入力信号（Si）を所望特性の出
   力信号（So）に処理するイコライザ（３）において、 所定周波数帯に属する前記鋭度Ｑを前記演算処理部
   （１）からの各周波数帯のゲインに依存させさらにその
   鋭度Ｑの属する周波数帯から遠ざかるにしたがって前記
   ゲインの影響を小さくするように演算処理して前記演算
   処理部（１）へ出力する鋭度Ｑの演算処理部（４）を備
   えることを特徴とするイコライザ。