JPH0921691A - Control of filter attenuation characteristic and filter device - Google Patents
Control of filter attenuation characteristic and filter deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はフィルタ出力特性中の減
衰特性を可変制御できるフィルタ減衰特性制御方法とフ
ィルタ装置に関する。本発明のフィルタ装置は、例えば
電子楽器等に用いると、楽音信号をフィルタリングする
ことで所望の音色を作ることができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a filter attenuation characteristic control method and a filter device capable of variably controlling an attenuation characteristic in a filter output characteristic. When the filter device of the present invention is used, for example, in an electronic musical instrument or the like, a desired timbre can be created by filtering a musical tone signal.
【0002】[0002]
【従来の技術】自然楽器で発生される自然音の音色の変
化は、倍音の次数が高いほど減衰が速く倍音の次数が低
いほど減衰が遅くなる。電子楽器でこのような音色の変
化を実現するには、楽音信号を所要の周波数特性の低域
フィルタでフィルタリングすることによる。この場合、
倍音の次数が高いほど減衰が速く倍音の次数が低いほど
減衰が遅くなる音色の周波数特性を実現するためには、
低域フィルタの減衰特性を制御して目的とする音色の周
波数特性を得ることが必要となる。2. Description of the Related Art A change in the tone color of a natural sound generated by a natural musical instrument is attenuated faster as the order of the overtone is higher, and slower as the order of the overtone is lower. In order to realize such a tone color change in an electronic musical instrument, a musical tone signal is filtered by a low-pass filter having a required frequency characteristic. in this case,
In order to realize the frequency characteristic of the timbre in which the higher the order of the overtones, the faster the attenuation, and the lower the order of the overtones, the slower the attenuation,
It is necessary to control the attenuation characteristic of the low-pass filter to obtain the desired frequency characteristic of the tone color.
【0003】電子楽器で使用される低域フィルタは現在
はディジタルフィルタで実現されるのが一般的である。
ディジタルフィルタはその周波数特性のカットオフ周波
数を可変制御することは容易であるが、減衰減衰を制御
することは容易ではなかった。図11はこの説明であ
り、図示するように、従来の低域フィルタはそのカット
オフ周波数を矢印方向に例えばfc1、fc2のように変化
させることは一般に行なわれていたが、その減衰勾配を
変化させることはほとんど行なわれていなかった。この
理由としては、減衰勾配を制御可能にするディジタルフ
ィルタは、そのフィルタ自体の構成が大きくなったり、
制御するフィルタ係数の数が多いので制御すること自体
が非常に面倒であるためである。The low-pass filter used in electronic musical instruments is currently generally realized by a digital filter.
It is easy to variably control the cutoff frequency of the digital filter, but it is not easy to control the attenuation. FIG. 11 shows this explanation, and as shown in the figure, the conventional low-pass filter generally changes its cutoff frequency in the arrow direction, for example, as fc1 and fc2, but changes its attenuation slope. Little was done. The reason for this is that the digital filter that can control the attenuation slope has a large configuration of the filter itself,
This is because the control itself is very troublesome because there are many filter coefficients to control.
【0004】複数の減衰勾配を実現するための一例とし
ては、例えば特開平5−94193号に示されるよう
に、それぞれ減衰勾配の異なる複数のディジタルフィル
タを設けておいてそのうちから目的の音色に応じて一つ
を選択して使用するようにしている。As an example for realizing a plurality of attenuation gradients, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-94193, a plurality of digital filters having different attenuation gradients are provided and a desired tone color is selected from them. I choose one to use.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに複数のディジタルフィルタを用意することは、それ
をハードウェアで実現する場合にはハードウェア規模の
増大を招く。またディジタルフィルタをDSP(ディジ
タル信号プロセッサ)で実現する場合にもハードウェア
およびソフトウェアの増大を招き、このためフィルタ装
置の構成が大掛かりになってしまい、実際に電子楽器等
に搭載することは難しかった。However, the provision of a plurality of digital filters in this manner causes an increase in the hardware scale when the hardware is used to implement the digital filters. Further, even when the digital filter is realized by a DSP (digital signal processor), the hardware and software are increased, which makes the configuration of the filter device large and it is difficult to actually mount it on an electronic musical instrument or the like. .
【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、減衰特性を任意に可変制御できるフィルタ装
置を小規模な構成で実現することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize a filter device capable of arbitrarily variably controlling the attenuation characteristic with a small-scale configuration.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明のフィルタ装置の減衰特性制御方法は、折
返し雑音を含めない出力特性のカットオフ周波数Fc と
その肩特性の共振度合いQc とを可変設定できるディジ
タルフィルタを備え、このディジタルフィルタの上記出
力特性に該折返し雑音を含めた総合出力特性が、該折返
し雑音特性の度合いを変えることにより実現目標とする
出力特性の減衰勾配の度合いKenv と目標カットオフ周
波数fc を持つように、該ディジタルフィルタの出力特
性のカットオフ周波数と共振度合いを可変調整すること
で、減衰特性を可変制御するものである。In order to solve the above-mentioned problems, a method of controlling the attenuation characteristic of a filter device according to the present invention uses a cutoff frequency Fc of the output characteristic which does not include aliasing noise and a resonance degree Qc of the shoulder characteristic thereof. And a digital filter capable of variably setting the total output characteristic including the folding noise in the output characteristic of the digital filter, by changing the degree of the folding noise characteristic, the degree of the attenuation gradient of the output characteristic to be realized. The attenuation characteristic is variably controlled by variably adjusting the cutoff frequency and the resonance degree of the output characteristic of the digital filter so as to have K env and the target cutoff frequency fc.
【0008】また本発明のフィルタ装置は、一つの形態
として、折返し雑音を含めない出力特性のカットオフ周
波数Fc とその肩特性の共振度合いQc とを可変設定で
きるディジタルフィルタと、実現目標とする出力特性の
減衰勾配の度合いKenv と目標カットオフ周波数fc と
を入力する入力手段と、該入力手段で入力された減衰勾
配の度合いと目標カットオフ周波数とを該ディジタルフ
ィルタの出力特性に折返し雑音を含める演算式に従って
該ディジタルフィルタのカットオフ周波数と共振度合い
とに変換する変換手段と、該変換手段で変換されたカッ
トオフ周波数と共振度合いに応じたフィルタ係数を該デ
ィジタルフィルタに設定する設定手段とを備えて構成さ
れる。The filter device of the present invention is, as one form, a digital filter capable of variably setting a cut-off frequency Fc of output characteristics not including aliasing noise and a resonance degree Qc of shoulder characteristics thereof, and an output to be realized. Input means for inputting the characteristic attenuation gradient degree K env and the target cutoff frequency fc, and aliasing noise for the output characteristic of the digital filter by the attenuation gradient degree and the target cutoff frequency input by the input means. Conversion means for converting into a cutoff frequency and a resonance degree of the digital filter according to an arithmetic expression to be included, and setting means for setting a filter coefficient according to the cutoff frequency and the resonance degree converted by the conversion means in the digital filter. It is configured with.
【0009】上記変換手段は、ディジタルフィルタの出
力特性のカットオフ周波数をFc 、その肩特性の共振度
合いをQc 、実現目標とする出力特性の減衰勾配の度合
いをKenv 、その目標カットオフ周波数をfc 、ディジ
タルフィルタのサンプリング周波数をfs とするとき、 Fc (log) =fc (log) +〔log(fs /4) −fc (lo
g) 〕×Kenv (但し、Fc (log) とfc (log) は対数スケールである
ことを表す)で求めたFc (log) を対数線形変換してカ
ットオフ周波数Fc を求め、 Qc =α+Kenv 但し、αは1.0などの係数で共振指定値Qc を求める
ことで変換を行うように構成するとよい。The conversion means is such that the cutoff frequency of the output characteristic of the digital filter is Fc, the resonance degree of the shoulder characteristic thereof is Qc, the degree of the attenuation gradient of the output characteristic to be realized is K env , and the target cutoff frequency thereof is fc, where fs is the sampling frequency of the digital filter, Fc (log) = fc (log) + [log (fs / 4) -fc (lo
g)] × K env (however, Fc (log) and fc (log) represent a logarithmic scale), Fc (log) is logarithmically linearly converted to obtain a cutoff frequency Fc, and Qc = α + K env However, α may be configured to perform conversion by obtaining the resonance designation value Qc with a coefficient such as 1.0.
【0010】上記フィルタ装置は、上記入力手段で入力
される減衰勾配の度合いを時間経過とともに変化させる
手段をさらに備えるよう構成することができる。The filter device may be configured to further include means for changing the degree of the attenuation gradient input by the input means with time.
【0011】[0011]
【作用】本発明はその動作原理として、折返し雑音(エ
イリアシング)特性を積極的に利用している。折返し雑
音は被サンプリング信号の中で(1/2) fs (但し、fs
はサンプリング周波数)よりも大きい周波数成分がサン
プリング定理を満足していないため、低い周波数に折り
返されて生じるものである。図3はこの折返し雑音を説
明するもので、図3(A)に示すように、ディジタルフ
ィルタのゲインが(1/2) fs までに完全に減衰するなら
ば、(1/2) fs を超える被サンプリング信号の周波数成
分はないから、低い周波数に対して折返し雑音は生じな
い。一方、図3(B)に示すように、ディジタルフィル
タのゲインが(1/2) fs を超えて存在する場合には、(1
/2) fs を超える被サンプリング周波数の周波数成分が
あるので、図中に斜線部分で示す折返し雑音が生じる。The present invention positively utilizes the aliasing characteristic as its operating principle. The aliasing noise is (1/2) fs (however, fs
Is higher than the sampling frequency) and does not satisfy the sampling theorem. FIG. 3 explains this aliasing noise. As shown in FIG. 3A, if the gain of the digital filter is completely attenuated by (1/2) fs, it exceeds (1/2) fs. Since there is no frequency component of the sampled signal, aliasing noise does not occur for low frequencies. On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the gain of the digital filter exceeds (1/2) fs, (1
/ 2) Since there is a frequency component of the sampled frequency exceeding fs, aliasing noise shown by the shaded area in the figure occurs.
【0012】図1は本発明の原理を説明する。いま、デ
ィジタルフィルタで低域フィルタを作るものとし、折返
し雑音を含めない出力特性(計算値)を図1(A)に示
すようなものにするものとする。図1(B)はこの出力
特性に対するサンプリング周波数fs を考慮した折返し
雑音特性である。フィルタの総合出力特性は図1(A)
と図1(B)を合わせたものであり、図1(C)に示す
ようなものになる。このフィルタ出力特性は高域が充分
にカットできない特性となっているが、図中のa区間の
減衰勾配に着目すると、ディジタルフィルタの折返し雑
音を含めない出力特性のカットオフ周波数Fc と肩特性
の共振度合いQc を変えることで、この出力特性と折返
し特性を変化させ、結果としてその総合出力特性も変化
させることができ、それによりこの総合出力特性の減衰
勾配を変化させることができる。FIG. 1 illustrates the principle of the present invention. Now, it is assumed that a low-pass filter is made by a digital filter and the output characteristic (calculated value) that does not include aliasing noise is as shown in FIG. FIG. 1B shows the aliasing noise characteristic considering the sampling frequency fs with respect to this output characteristic. The overall output characteristics of the filter are shown in Fig. 1 (A).
And FIG. 1 (B) are combined, as shown in FIG. 1 (C). The output characteristics of this filter are such that the high frequency band cannot be sufficiently cut. However, focusing on the attenuation slope in section a in the figure, the cutoff frequency Fc and the shoulder characteristics of the output characteristics that do not include the aliasing noise of the digital filter. By changing the resonance degree Qc, the output characteristic and the folding characteristic can be changed, and as a result, the total output characteristic can be changed, whereby the attenuation slope of the total output characteristic can be changed.
【0013】図2は総合出力特性の減衰特性の変化を説
明する図であり、図示のように、ディジタルフィルタの
折返し雑音を含めない出力特性のカットオフ周波数Fc
と肩特性の共振度合いQc を変えることで、図中の矢印
で示す方向に総合出力特性の減衰特性(減衰勾配とカッ
トオフ周波数)を変化させることができる。FIG. 2 is a diagram for explaining a change in the attenuation characteristic of the total output characteristic. As shown in the figure, the cutoff frequency Fc of the output characteristic not including the aliasing noise of the digital filter is shown.
By changing the resonance degree Qc of the shoulder characteristic, the attenuation characteristic (attenuation slope and cutoff frequency) of the overall output characteristic can be changed in the direction indicated by the arrow in the figure.
【0014】また本発明を例えば電子楽器の楽音信号処
理用に適用する場合、入力される減衰勾配の度合いK
env を楽音信号のエンベロープ変化に従って時変させる
と、倍音の次数が高いほど減衰が速く倍音の次数が低い
ほど減衰が遅くなるといった自然楽器で発生される自然
音の音色の変化をシミュレートすることが可能になる。When the present invention is applied, for example, to the processing of a musical tone signal of an electronic musical instrument, the degree K of the input attenuation gradient is input.
Simulate a change in the timbre of a natural sound generated by a natural musical instrument, where env is time-varying according to the envelope change of the musical sound signal, the higher the harmonic order, the faster the attenuation, and the lower the harmonic order, the slower the attenuation. Will be possible.
【0015】[0015]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図4には本発明のフィルタ装置を電子楽器の楽音
信号処理用に用いた場合の実施例が示される。図中、1
はディジタルフィルタで構成された2次ステートバリア
ブルフィルタであり、折返し雑音特性を含まない出力特
性としてカットオフ周波数Fc と肩特性の共振度合いQ
c とを可変設定できる。カットオフ周波数Fcはここで
は3dBダウンする点の周波数をとってある。共振度合
いQc は主にレゾナンスに関係するパラメータであり、
いわゆるアナログ共振回路でのQ(quality factor) と
は逆数関係になる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows an embodiment in which the filter device of the present invention is used for processing a musical tone signal of an electronic musical instrument. In the figure, 1
Is a second-order state variable filter composed of a digital filter, and has a cutoff frequency Fc and a shoulder characteristic resonance degree Q as output characteristics not including folding noise characteristics.
You can variably set c and. The cut-off frequency Fc is the frequency at the point where it is lowered by 3 dB. The resonance degree Qc is a parameter mainly related to resonance,
It has an inverse relationship with Q (quality factor) in a so-called analog resonance circuit.
【0016】図5はこの2次ステートバリアブルフィル
タ1の構成例を示す図であり、係数乗算器10〜13、
1サンプル遅延器14、15、加算器16〜19等を含
み構成される。このフィルタ1は係数乗算器10、11
にフィルタ係数CFCを設定することでカットオフ周波数
Fc を、係数乗算器12にフィルタ係数CQCを設定する
ことで肩特性の共振度合いQc を可変制御できる。FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the second-order state variable filter 1, which is coefficient multipliers 10 to 13,
The 1-sample delay units 14 and 15 and the adders 16 to 19 are included. This filter 1 comprises coefficient multipliers 10 and 11
It is possible to variably control the cutoff frequency Fc by setting the filter coefficient C FC at, and the resonance degree Qc of the shoulder characteristic by setting the filter coefficient C QC at the coefficient multiplier 12.
【0017】2はフィルタ係数設定部であり、このフィ
ルタ係数設定部2は、受信したカットオフ周波数Fc と
共振度合いQc に対応したフィルタ係数CFC、CQCをフ
ィルタ1に設定する機能を持つ。Reference numeral 2 is a filter coefficient setting unit, and this filter coefficient setting unit 2 has a function of setting filter coefficients C FC and C QC corresponding to the received cutoff frequency Fc and resonance degree Qc in the filter 1.
【0018】3はフィルタ係数設定部2にカットオフ周
波数Fc と共振度合いQc を供給するパラメータ変換部
である。このパラメータ変換部3は、入力されたカット
オフ周波数fc と減衰勾配の度合いKenv を、後述のパ
ラメータ変換演算に従ってカットオフ周波数Fc と共振
度合いQc に変換する。Reference numeral 3 is a parameter conversion unit for supplying the cutoff frequency Fc and the resonance degree Qc to the filter coefficient setting unit 2. The parameter conversion unit 3 converts the input cutoff frequency fc and the attenuation gradient degree K env into a cutoff frequency Fc and a resonance degree Qc according to a parameter conversion calculation described later.
【0019】4は時変パラメータ発生部であり、鍵盤等
からのキーオン信号をトリガに、その楽音のエンベロー
プenvを時間とともに変化させつつ発生し、そのエン
ベロープenvの変化に対応して減衰勾配の度合いK
env を変化させてパラメータ変換部3に供給する。Reference numeral 4 denotes a time-varying parameter generator, which is triggered by a key-on signal from a keyboard or the like and is generated while changing the envelope env of the musical sound with time, and the degree of the attenuation gradient corresponding to the change of the envelope env. K
env is changed and supplied to the parameter conversion unit 3.
【0020】ここで、fc は折返し雑音特性を含めたフ
ィルタ1の総合出力特性(実現目標とするフィルタ出力
特性)のカットオフ周波数である。Kenv は総合出力特
性の減衰勾配の度合いを決めるパラメータであって、0
〜1.0の範囲で時変する。この減衰勾配の度合いK
env は0の近いほど勾配が大きく、1.0に近いほど勾
配が小さくなり、1.0ではフラットになるよう値が定
められている。Here, fc is the cutoff frequency of the overall output characteristic of the filter 1 including the aliasing noise characteristic (filter output characteristic to be realized). K env is a parameter that determines the degree of the damping slope of the overall output characteristic, and is 0
Time-varying in the range of ~ 1.0. Degree of this attenuation gradient K
The value of env is set so that the closer the value is to 0, the larger the gradient is, and the closer it is to 1.0, the smaller the gradient is.
【0021】前述のパラメータ変換演算式を次に示す。
但し、各パラメータの意味は以下の通りである。 fs :サンプリング周波数(fs は具体的には44.1
kHz 程度に選ばれるが、ここではfs を2.0の値に
対応させて単位系としている。従って例えばfs /2は
1.0となる) Fc :折返し雑音特性を含めない出力特性のカットオフ
周波数(但しfs =2.0とする単位系で表示) fc :総合出力特性のカットオフ周波数(但しfs =
2.0とする単位系で表示) Qc :折返し雑音特性を含めない出力特性の共振度合い
(Qc =0〜2.0) Kenv :総合出力特性の減衰勾配の度合い(0〜1.
0) Fc (log) :カットオフ周波数Fc の対数領域での値 fc (log) :カットオフ周波数fc の対数領域での値The above-mentioned parameter conversion calculation formula is shown below.
However, the meaning of each parameter is as follows. fs: sampling frequency (specifically, fs is 44.1)
Although it is selected to be about kHz, here, fs is made to correspond to a value of 2.0 to form a unit system. Therefore, for example, fs / 2 becomes 1.0. Fc: Cutoff frequency of the output characteristic that does not include the aliasing noise characteristic (however, it is displayed in a unit system where fs = 2.0) fc: Cutoff frequency of the total output characteristic ( However, fs =
2.0 a display in unit system to) Qc: resonance degree of output characteristics do not include the aliasing noise characteristics (Qc = 0~2.0) K env: degree of attenuation slope of the total output characteristics (0-1.
0) Fc (log): value of cutoff frequency Fc in logarithmic domain fc (log): value of cutoff frequency fc in logarithmic domain
【0022】〔パラメータ変換演算式〕 Fc(log)=fc(log)+〔log(fs /4) −fc (log) 〕×Kenv (1) この(1)式で求めたFc (log) を対数線形(ログ・リ
ニア)変換してカットオフ周波数Fc を求める。 Qc =1. 0+Kenv (2) 但し、Qc +Fc ≧2. 0ならば、Qc =2. 0−Fc (3)[Parameter conversion calculation formula] Fc (log) = fc (log) + [log (fs / 4) -fc (log)] × K env (1) Fc (log) obtained by the formula (1) Is logarithmically (log-linear) converted to obtain the cutoff frequency Fc. Qc = 1. 0 + K env (2) where, Qc + Fc ≧ 2. 0 If, Qc = 2. 0-Fc (3)
【0023】(1)式では、減衰勾配の度合いKenv を
0〜1.0間で変化させることにより、カットオフ周波
数fc を上限fs /4まで変化させることができる。こ
の(1)式によれば、減衰勾配を定めるKenv が減衰勾
配が緩やかになる方向に変化するとき、カットオフ周波
数Fc が高い方向に変化するように演算処理される。ま
た(3)式は安定領域で処理を行うための条件式であ
り、共振度合いQc が基準の値の時の肩特性より急激な
肩特性にならないように補正するものであり、この
(3)式によりQc は1より小さい値になるよう補正さ
れる。[0023] (1) In expression, by varying the degree K env attenuation gradient between 0 to 1.0, it is possible to change the cut-off frequency fc to the upper limit fs / 4. According to this equation (1), when K env that defines the damping gradient changes in the direction in which the damping gradient becomes gentle, the cutoff frequency Fc is calculated to change in the higher direction. Expression (3) is a conditional expression for performing processing in the stable region, and is used to correct the resonance characteristic Qc so that the shoulder characteristic does not become sharper than the shoulder characteristic when the value is the reference value. According to the equation, Qc is corrected to a value smaller than 1.
【0024】このパラメータ変換演算はDSP(ディジ
タル信号プロセッサ)によりリアルタイムに演算処理し
て求めてもよいが、カットオフ周波数fc と減衰勾配の
度合いKenv により予め算出されたカットオフ周波数F
c と共振度合いQc をROM等のメモリに変換テーブル
の形で記憶させておいて、入力されたカットオフ周波数
fc と度合いKenv に対してこの変換テーブルからカッ
トオフ周波数Fc と共振度合いQc を読み出す構成とし
てもよい。This parameter conversion calculation may be carried out in real time by a DSP (digital signal processor), but the cut-off frequency F previously calculated from the cut-off frequency fc and the attenuation gradient degree K env.
The c and the resonance degree Qc are stored in a memory such as a ROM in the form of a conversion table, and the cutoff frequency Fc and the resonance degree Qc are read from the conversion table for the input cutoff frequency fc and the degree K env . It may be configured.
【0025】図8〜図10は折返し雑音特性を含めない
出力特性におけるカットオフ周波数Fc と共振度合いQ
c の変化の様子を示す図である。各図中、横軸が周波
数、縦軸がレベルを表し、カットオフ周波数Fc はサン
プリング周波数fs を2.0とする単位系で表示されて
いる。図8は共振度合いQc =1.0に固定してカット
オフ周波数Fc を変化させた場合の特性図、図9はカッ
トオフ周波数Fc を0.5に固定して共振度合いQc を
変化させた場合の特性図、図10はカットオフ周波数F
c を1.0に固定して共振度合いQc を変化させた場合
の特性図である。これらの図から明らかなように、カッ
トオフ周波数Fc と共振度合いQc を変化させることに
より出力特性(折返し雑音特性を含めない)が変化し、
従ってその出力特性を折り返した折返し雑音特性も変化
するので、この出力特性と折返し雑音特性を合成した総
合出力特性が変化することが分かり、この総合出力特性
ではカットオフ周波数Fc が高域になるにつれて、折返
しによる周波数特性の影響で減衰勾配が緩やかになる。8 to 10 show the cutoff frequency Fc and the resonance degree Q in the output characteristic not including the aliasing noise characteristic.
It is a figure which shows the mode of change of c. In each figure, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents level, and the cutoff frequency Fc is displayed in a unit system with the sampling frequency fs being 2.0. FIG. 8 is a characteristic diagram when the resonance degree Qc is fixed to 1.0 and the cutoff frequency Fc is changed, and FIG. 9 is a case where the cutoff frequency Fc is fixed to 0.5 and the resonance degree Qc is changed. Fig. 10 shows the cut-off frequency F
It is a characteristic view when c is fixed to 1.0 and the resonance degree Qc is changed. As is clear from these figures, changing the cutoff frequency Fc and the resonance degree Qc changes the output characteristics (not including the aliasing noise characteristics),
Therefore, since the folding noise characteristic obtained by folding the output characteristic also changes, it can be seen that the total output characteristic obtained by combining the output characteristic and the folding noise characteristic changes, and in this comprehensive output characteristic, as the cutoff frequency Fc becomes higher. , The attenuation gradient becomes gentle due to the influence of the frequency characteristic due to the folding back.
【0026】図6および図7はフィルタ1から出力され
る折返し雑音特性を含めた総合出力特性を示す図であ
る。図6は総合出力特性のカットオフ周波数fc をおお
よそfs /32に設定し、減衰勾配の度合いKenv を0
〜1.0で種々に変化させた場合の特性であり、図7は
総合出力特性のカットオフ周波数fc をおおよそfs /
16に設定し、減衰勾配の度合いKenv を0〜1.0で
種々に変化させた場合の特性である。カットオフ周波数
Fc =fs /4、Qc =1のときに総合出力特性はフラ
ットになる。これらの特性を得るには前述のパラメータ
変換式(1)〜(3)に従ってカットオフ周波数fc 、
減衰勾配の度合いKenv をそれぞれカットオフ周波数F
c 、共振度合いQc に変換してそれに対応したフィルタ
係数CFC、CQCをフィルタ1に設定すればよい。FIGS. 6 and 7 are graphs showing the total output characteristics including the aliasing noise characteristics output from the filter 1. In FIG. 6, the cutoff frequency fc of the total output characteristic is set to approximately fs / 32, and the degree of attenuation gradient K env is set to 0.
FIG. 7 shows the characteristics when variously changed from 1.0 to 1.0. The cutoff frequency fc of the total output characteristics is approximately fs /
It is a characteristic when it is set to 16 and the degree of attenuation gradient K env is variously changed from 0 to 1.0. When the cutoff frequencies Fc = fs / 4 and Qc = 1, the total output characteristic becomes flat. In order to obtain these characteristics, the cutoff frequency fc according to the above-mentioned parameter conversion formulas (1) to (3),
Degree of attenuation gradient K env is cutoff frequency F
c and the degree of resonance Qc, and the corresponding filter coefficients C FC and C QC may be set in the filter 1.
【0027】なお、以上の説明では、パラメータ変換部
3で既にFc 、Qc はフィルタ係数で演算しているた
め、フィルタ係数設定部2によって設定されるフィルタ
係数C FCとCQCは、そのフィルタ係数設定部2に入力さ
れるカットオフ周波数Fc と共振度合いQc と等しい値
になっている。In the above description, the parameter conversion unit
In 3, Fc and Qc have already been calculated with the filter coefficient.
Therefore, the filter set by the filter coefficient setting unit 2
Coefficient C FCAnd CQCIs input to the filter coefficient setting unit 2.
Value equal to the cutoff frequency Fc and the degree of resonance Qc
It has become.
【0028】2次ステートバリアブルフィルタ1の減衰
域では、12dB/octの特性が得られるが、ピアノ
の音等でベロシティに追従したフィルタの開閉をするよ
うな場合、高次倍音の減衰が大き過ぎて「閉まり過ぎ」
の状態になる。本実施例のフィルタ装置は時変するエン
ベロープenvパラメータを減衰勾配に反映するよう共
振度合いQc を補正演算することにより、減衰勾配をコ
ントロールし、倍音の次数が高いほど速く減衰し、倍音
の次数が低いほど減衰が遅くなるような自然音の音色変
化に近い特性をシミュレートしている。通常の倍音のバ
ランスを変化させるという目的では、−12dBぐらい
までが実用範囲でそれ以上の減衰は「ほとんど聞こえな
い」音になるので、−12dB〜0dB間の特性を重視
するようにする。In the attenuation range of the second-order state variable filter 1, a characteristic of 12 dB / oct can be obtained, but when the filter is opened and closed in accordance with the velocity of a piano sound, the attenuation of the high-order overtone is too large. "Too close"
State. The filter device of the present embodiment controls the damping gradient by correcting the resonance degree Qc so that the time-varying envelope env parameter is reflected in the damping gradient, and the higher the harmonic overtone, the faster the attenuation is. It simulates a characteristic similar to a timbre change of a natural sound in which the lower the attenuation, the slower the attenuation. For the purpose of changing the normal balance of the overtones, a range up to about -12 dB is a practical range, and further attenuation is "almost inaudible". Therefore, the characteristic between -12 dB and 0 dB is emphasized.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、減衰勾配を任意に可変制御できるフィルタ装置を小
規模な構成で実現することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to realize a filter device capable of arbitrarily controlling the attenuation gradient with a small scale.
【図1】本発明の原理を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【図2】本発明の原理を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【図3】折返し雑音特性を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a folding noise characteristic.
【図4】本発明を電子楽器の楽音信号処理用に適用した
場合の実施例のブロック構成図である。FIG. 4 is a block diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a musical tone signal processing of an electronic musical instrument.
【図5】実施例における2次ステートバリアブルフィル
タの構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a second-order state variable filter in the embodiment.
【図6】実施例装置の総合出力特性の一例を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing an example of a total output characteristic of the apparatus of the embodiment.
【図7】実施例装置のフィルタ総合出力特性の他の例を
示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another example of the filter total output characteristic of the embodiment apparatus.
【図8】折返し雑音を含めないフィルタ出力特性の一例
を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of filter output characteristics not including aliasing noise.
【図9】折返し雑音を含めないフィルタ出力特性の他の
例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing another example of filter output characteristics not including aliasing noise.
【図10】折返し雑音を含めないフィルタ出力特性のま
た他の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another example of filter output characteristics not including folding noise.
【図11】従来のフィルタの出力特性を説明する図であ
る。FIG. 11 is a diagram illustrating output characteristics of a conventional filter.
1 ディジタルフィルタ(2次ステートバリアブルフィ
ルタ) 2 フィルタ係数設定部 3 パラメータ変換部 4 時変パラメータ発生部(エンベロープ発生部) 10〜13 フィルタ係数乗算部 14、15 1サンプル遅延器 16〜19 加算器1 Digital Filter (Secondary State Variable Filter) 2 Filter Coefficient Setting Unit 3 Parameter Converting Unit 4 Time-Varying Parameter Generating Unit (Envelope Generating Unit) 10-13 Filter Coefficient Multiplying Unit 14, 15 1 Sample Delay Device 16-19 Adder
Claims (4)
トオフ周波数(Fc)とその肩特性の共振度合い(Qc
)とを可変設定できるディジタルフィルタを備え、こ
のディジタルフィルタの上記出力特性に該折返し雑音特
性を含めた総合出力特性が、該折返し雑音特性の度合い
を変えることにより実現目標とする出力特性の減衰勾配
の度合い(Kenv )と目標カットオフ周波数(fc )を
持つように、該ディジタルフィルタの出力特性のカット
オフ周波数と共振度合いを可変調整することで、減衰特
性を可変制御するフィルタ減衰特性制御方法。1. A cutoff frequency (Fc) of an output characteristic not including a folding noise characteristic and a resonance degree (Qc) of its shoulder characteristic.
) And a digital filter that can be variably set, and the total output characteristic including the folding noise characteristic in the output characteristic of the digital filter is realized by changing the degree of the folding noise characteristic. Filter attenuation characteristic control method for variably controlling the attenuation characteristic by variably adjusting the cutoff frequency and the resonance degree of the output characteristic of the digital filter so as to have the degree (K env ) and the target cutoff frequency (fc). .
トオフ周波数(Fc)とその肩特性の共振度合い(Qc
)とを可変設定できるディジタルフィルタと、 実現目標とする出力特性の減衰勾配の度合い(Kenv )
と目標カットオフ周波数(fc )とを入力する入力手段
と、 該入力手段で入力された減衰勾配の度合いと目標カット
オフ周波数とを該ディジタルフィルタの出力特性に折返
し雑音特性を含める演算式に従って該ディジタルフィル
タのカットオフ周波数と共振度合いとに変換する変換手
段と、 該変換手段で変換されたカットオフ周波数と共振度合い
に応じたフィルタ係数を該ディジタルフィルタに設定す
る設定手段とを備えたフィルタ装置。2. A cutoff frequency (Fc) of output characteristics not including aliasing noise characteristics and a resonance degree (Qc) of shoulder characteristics thereof.
) And a digital filter that can be variably set, and the degree of the attenuation slope of the output characteristic that is the target of realization (K env ).
And a target cutoff frequency (fc) are input, and the degree of the attenuation gradient and the target cutoff frequency input by the input means are calculated according to an arithmetic expression that includes a folding noise characteristic in the output characteristic of the digital filter. A filter device provided with a conversion means for converting the cutoff frequency and the resonance degree of the digital filter, and a setting means for setting a filter coefficient according to the cutoff frequency and the resonance degree converted by the conversion means in the digital filter. .
力特性のカットオフ周波数をFc 、その肩特性の共振度
合いをQc 、実現目標とする出力特性の減衰勾配の度合
いをKenv 、その目標カットオフ周波数をfc 、ディジ
タルフィルタのサンプリング周波数をfs とするとき、 Fc (log) =fc (log) +〔log(fs /4) −fc (lo
g) 〕×Kenv (但し、Fc (log) とfc (log) は対数スケールである
ことを表す)で求めたFc (log) を対数線形変換してカ
ットオフ周波数Fc を求め、 Qc =α+Kenv 但し、αは定数で共振指定値Qc を求めることで変換を
行うように構成された請求項2記載のフィルタ装置。3. The conversion means comprises a cutoff frequency of the output characteristic of the digital filter as Fc, a resonance degree of its shoulder characteristic as Qc, a degree of attenuation gradient of the output characteristic as a realization target, and K env as its target cutoff. When the frequency is fc and the sampling frequency of the digital filter is fs, Fc (log) = fc (log) + [log (fs / 4) -fc (lo
g)] × K env (however, Fc (log) and fc (log) represent a logarithmic scale), Fc (log) is logarithmically linearly converted to obtain a cutoff frequency Fc, and Qc = α + K env, where α is a constant and is configured to perform conversion by obtaining the resonance designated value Qc.
いを時間経過とともに変化させる手段をさらに備えた請
求項2または3記載のフィルタ装置。4. The filter device according to claim 2, further comprising means for changing the degree of the damping gradient input by the input means with the passage of time.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17215995A JPH0921691A (en) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Control of filter attenuation characteristic and filter device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17215995A JPH0921691A (en) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Control of filter attenuation characteristic and filter device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0921691A true JPH0921691A (en) | 1997-01-21 |
Family
ID=15936672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17215995A Pending JPH0921691A (en) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Control of filter attenuation characteristic and filter device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0921691A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014181984A (en) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Ono Sokki Co Ltd | Waveform conversion device and waveform conversion method |
JP2014224747A (en) * | 2013-05-16 | 2014-12-04 | 株式会社小野測器 | Waveform conversion device and waveform conversion method |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP17215995A patent/JPH0921691A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014181984A (en) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Ono Sokki Co Ltd | Waveform conversion device and waveform conversion method |
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