JPS63256009A - Tone control circuit - Google Patents

Tone control circuit

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JPS63256009A
JPS63256009A JP62090073A JP9007387A JPS63256009A JP S63256009 A JPS63256009 A JP S63256009A JP 62090073 A JP62090073 A JP 62090073A JP 9007387 A JP9007387 A JP 9007387A JP S63256009 A JPS63256009 A JP S63256009A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
signal
fir
low
filter
Prior art date
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Pending
Application number
JP62090073A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Toyama
明 遠山
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Nippon Precision Circuits Inc
Original Assignee
Nippon Precision Circuits Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Precision Circuits Inc filed Critical Nippon Precision Circuits Inc
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Publication of JPS63256009A publication Critical patent/JPS63256009A/en
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  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)

Abstract

PURPOSE:To adjust independently the gain of each frequency band by connecting FIR (finite impulse response) low pass filters having a linear phase in cascade, dividing each pass band into, e.g., four frequency bands so as to apply tone adjustment to each band thereby eliminating the phase distortion. CONSTITUTION:After a signal from the FIR filter 1 is retarded by a delay circuit 6, the result is fed to an arithmetic circuit 9, the output of the filter 2 is subtracted from the signal so as to generate a signal of the frequency band shown in figure (i). After the signal is adjusted to have a desired gain by a control circuit 12, the result is fed to a delay circuit 17. The delay circuit 17 corresponds to the delay time of the filter 15b and signals are added by an adder circuit 19 in matching with the timing of the signal from the filter 15b. A signal of a band below the frequency fs/4 as shown in figure (k) is obtained at the set gain by the addition. Since the FIR filter used above has no phase distortion, the signal with fidelity to the original sound is reproduced.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明はデジタルオーディオ等の分野におけるトーン制
御回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a tone control circuit in the field of digital audio and the like.

[従来の技術] 従来のグラフィックイコライザ等のトーン制御回路は共
振回路を基本とし、これを組み合せることによって構成
されている。
[Prior Art] Conventional tone control circuits such as graphic equalizers are based on resonance circuits and are constructed by combining them.

またデジタルデータの段階でフィルタ演算を行うものに
おいても、原理的には同様の構成をIIR(無限インパ
ルス応答)フィルタの組合わせによって実現している。
In addition, in a device that performs filter calculation at the stage of digital data, a similar configuration in principle is realized by a combination of IIR (infinite impulse response) filters.

[発明が解決しようとする問題点] 上記のものでは、周波数特性の変化に伴って位相歪みが
発生し、この位相歪みが音質を悪くしてしまうものであ
った。近年のオーディオ技術の進歩に伴なってさらに忠
実な原音再生が可能になっていく中で、位相歪みは無視
できない問題となりつつある。
[Problems to be Solved by the Invention] In the above-mentioned device, phase distortion occurs as the frequency characteristics change, and this phase distortion deteriorates the sound quality. With recent advances in audio technology, it has become possible to reproduce even more faithful original sounds, and phase distortion is becoming a problem that cannot be ignored.

また各ボリュームによって調整される各周波数帯のゲイ
ンは相互に影響しあっているため、ボリュームの位置が
そのまま周波数特性の変化としてとらえられず、設定が
難しいものであった。
Furthermore, since the gains of each frequency band adjusted by each volume influence each other, the position of the volume cannot be directly interpreted as a change in frequency characteristics, making setting difficult.

本発明は、位相歪みがなく、かつ各周波数帯のゲインを
独立的に調整可能となるようにしたものである。
The present invention is such that there is no phase distortion and the gain of each frequency band can be adjusted independently.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、直線位相を有するFIR(有限インパルス応
答)低域通過フィルタを縦続接続し、各FIR低域通過
フィルタの入力信号を遅延し、この遅延信号からFIR
低域通過フィルタの出力を差し引くことによって所望す
る複数の周波数帯域の信号を選択し、各信号のゲインを
調整する制御回路を介した後、それぞれを加算して出力
するようにし、また所望のFIR低域通過フィルタの後
にデシメーション回路を設けて信号を間引くことによっ
て演算処理回数を低減するようにしたものである。
[Means for solving the problem] The present invention connects FIR (finite impulse response) low-pass filters having a linear phase in cascade, delays the input signal of each FIR low-pass filter, and extracts the signal from the delayed signal. FIR
Signals in a plurality of desired frequency bands are selected by subtracting the output of the low-pass filter, and after passing through a control circuit that adjusts the gain of each signal, the signals are added and output, and the desired FIR A decimation circuit is provided after the low-pass filter to thin out the signal, thereby reducing the number of arithmetic operations.

[実施例] 第1図において、1〜3は縦続接続した直線位相を有す
るFIR(有限インパルス応答)低域通過フィルタで、
それぞれの通過帯域は本例では以下のように設定しであ
る。サンプリング周波数f を例えば44KHzとし、
f /2〜f /S                
                 S       
    S4、f/4〜f  /8.  f  /8〜
f  /16゜s             s   
          s             s
f /16〜0の4周波数帯域に分割して各帯域ごとに
トーン調整が行われるようにしである。そこでフィルタ
ーは周波数f  /4以上で減衰するものを、フィルタ
2は周波数f  /8以上で減衰するものを、フィルタ
3は周波数f /16以上で減衰するものを用いている
。4はデシメーション回路で、入力信号を一つおきに間
引くものである。5〜7は遅延回路で、それぞれの遅延
時間はフィルタ1〜3による遅延時間と一致させである
[Example] In FIG. 1, 1 to 3 are cascade-connected FIR (finite impulse response) low-pass filters with linear phase;
In this example, each passband is set as follows. For example, let the sampling frequency f be 44KHz,
f/2~f/S
S
S4, f/4 to f/8. f/8~
f /16゜s s
s s
It is divided into four frequency bands from f/16 to f/0, and tone adjustment is performed for each band. Therefore, the filter used is one that attenuates at frequencies above f/4, the filter 2 uses one that attenuates at frequencies above f/8, and the filter 3 uses one that attenuates at frequencies above f/16. 4 is a decimation circuit that decimates every other input signal. Delay circuits 5 to 7 have their respective delay times matched with the delay times of filters 1 to 3.

8〜10は減算を行う演算回路、11〜14はゲインを
調整するための制御回路で、乗算回路によって構成して
いる。15はインターポレーション回路で、周波数f 
でスイッチングされるスイッチング回路15aと直線位
相を有するFIR低域通過フィルター5bとからなって
いる。16゜17はフィルター5bの遅れ時間に対応し
た遅延時間を有する遅延回路、18〜20は加算回路で
ある。
Numerals 8 to 10 are arithmetic circuits that perform subtraction, and 11 to 14 are control circuits that adjust gain, which are configured by multiplication circuits. 15 is an interpolation circuit with a frequency f
It consists of a switching circuit 15a that is switched at 1500 kHz and an FIR low-pass filter 5b that has a linear phase. 16 and 17 are delay circuits having a delay time corresponding to the delay time of the filter 5b, and 18 to 20 are adder circuits.

つぎに動作について説明する。入力端子S1nには第2
図gのような周波数スペクトルを有する入力信号が供給
され、これがフィルターによって減衰されて第2図すの
ような周波数スペクトルを有する信号が発生する。この
信号はさらにフィルタ2を通過して第2図Cのような周
波数スペクトルの信号となる。この信号はデシメーショ
ン回路4によって一つおきに間引きされ、その出力から
は第2図dのように新たに折返し雑音(斜線部)が加え
られた信号が発生する。この信号はデータ数が半分にな
っているため、次段のフィルタ3の次数が半分ですみ、
フィルタ演算回数を半分にすることができる。この信号
はさらにフィルタ3を通過して第2図eのような周波数
スペクトルの信号が発生する。
Next, the operation will be explained. The input terminal S1n has a second
An input signal having a frequency spectrum as shown in FIG. g is supplied, and this is attenuated by a filter to generate a signal having a frequency spectrum as shown in FIG. This signal further passes through the filter 2 and becomes a signal with a frequency spectrum as shown in FIG. 2C. This signal is decimated every other signal by the decimation circuit 4, and the output thereof generates a signal to which aliasing noise (shaded area) is newly added as shown in FIG. 2d. Since the number of data in this signal is halved, the order of filter 3 in the next stage can be halved.
The number of filter operations can be halved. This signal further passes through a filter 3 to generate a signal with a frequency spectrum as shown in FIG. 2e.

フィルタ3からの第2図eの信号は制御回路14によっ
て適宜ゲインを調整された後、加算回路20に供給され
る。
The signal shown in FIG. 2e from the filter 3 is supplied to the adder circuit 20 after its gain is appropriately adjusted by the control circuit 14.

一方、デシメーション回路4からの信号は遅延回路7に
よって遅延された後、演算回路10によってフィルタ3
からの出力との差がとられ、第2図fのような周波数帯
域の信号が発生する。この信号は制御回路13によって
ゲインが調整されて加算回路2′0に供給され、制御回
路14からの信号と加算されて第2図gの信号が得られ
る。この加算された信号は一つおきに間引きされたもの
であるため、この間引きされた信号を補間する必要があ
る。この補間がインターポレーション回路15によって
行われるものである。すなわちスイッチング回路15a
によって、加算回路20からの信号の間にデータ0が挿
入され、その後にフィルタ15bを介することによって
2倍の信号に補間されるとともに、第2図dの折返し雑
音成分が除去される。したがって第2図りのように、周
波数f  /8以下の帯域の信号が制御回路13゜14
によって設定されたゲインで発生し、加算回路19に供
給される。
On the other hand, the signal from the decimation circuit 4 is delayed by the delay circuit 7 and then passed through the arithmetic circuit 10 to the filter 3.
The difference between the output from the oscilloscope and the output from the oscilloscope is taken, and a signal in the frequency band shown in FIG. 2f is generated. The gain of this signal is adjusted by the control circuit 13 and supplied to the adder circuit 2'0, where it is added to the signal from the control circuit 14 to obtain the signal shown in FIG. 2g. Since this added signal is thinned out every other signal, it is necessary to interpolate this thinned out signal. This interpolation is performed by the interpolation circuit 15. That is, the switching circuit 15a
As a result, data 0 is inserted between the signals from the adder circuit 20, and then interpolated into a double signal by passing through the filter 15b, and the aliasing noise component shown in FIG. 2d is removed. Therefore, as shown in the second diagram, signals in the frequency band below f/8 are transmitted to the control circuit 13°14.
The signal is generated with a gain set by , and is supplied to the adder circuit 19 .

一方、フィルターからの信号は遅延回路6によって遅延
された後、演算回路9に供給され、この信号からフィル
タ2の出力が差し引かれて第3図iの周波数帯域の信号
が発生する。この信号が制御回路12によって所望のゲ
インに調整された後、遅延回路17に供給される。遅延
回路17はフィルタ15bの遅れ時間に対応させてあり
、フィルタ15bからの信号にタイミングを合せて加算
回路19で加算が行われる。この加算によって第3図に
のように周波数f  /4以下の帯域の信号が、設定さ
れたゲインで得られる。
On the other hand, the signal from the filter is delayed by a delay circuit 6 and then supplied to an arithmetic circuit 9, and the output of the filter 2 is subtracted from this signal to generate a signal in the frequency band shown in FIG. 3i. After this signal is adjusted to a desired gain by the control circuit 12, it is supplied to the delay circuit 17. The delay circuit 17 is made to correspond to the delay time of the filter 15b, and addition is performed in the adder circuit 19 in synchronization with the signal from the filter 15b. By this addition, a signal in a frequency band of f/4 or less is obtained with a set gain as shown in FIG.

端子SInからの信号とフィルタ1からの信号も上記と
同様にして演算回路8で演算され、第3図jの帯域の信
号が得られる。この信号も制御回路11によってゲイン
が調整され、遅延回路16によってタイミングが取られ
て加算回路18に供給され、加算回路19からの信号と
加算される。
The signal from the terminal SIn and the signal from the filter 1 are also calculated by the calculation circuit 8 in the same manner as described above, and a signal in the band shown in FIG. 3j is obtained. The gain of this signal is also adjusted by the control circuit 11, the timing is determined by the delay circuit 16, the signal is supplied to the adder circuit 18, and is added to the signal from the adder circuit 19.

こうして第3図1のように、予め分割された4つの周波
数帯域において、設定されたゲインの信号が得られるも
のである。
In this way, as shown in FIG. 3, signals with set gains are obtained in four frequency bands divided in advance.

上記で用いたFIRフィルタは位相歪みのないものであ
るため、原音に忠実な信号を再生することができるもの
である。しかも各周波数帯域ごとに独立してゲイン調整
が行え、相互に影響を及ぼすことがない。
Since the FIR filter used above has no phase distortion, it can reproduce a signal that is faithful to the original sound. Moreover, gain adjustment can be performed independently for each frequency band, and there is no mutual influence.

さらに、上記の例では、デシメーション回路を用いて信
号を半分にしたため、それより後段のFIRフィルタの
次数が半分ですみ、演算回数が半分ですむものである。
Furthermore, in the above example, since the signal is halved using the decimation circuit, the order of the subsequent FIR filter can be halved, and the number of calculations can be halved.

したがって、信号の1周期の時間が長くてサンプリング
数の多い低域の周波数帯においては、FIRフィルタの
演算回数が多くなるため、この低域における演算回数を
減少する上で特に大きな効果を発揮する。
Therefore, in the low frequency band where one period of the signal is long and the number of samples is large, the number of calculations of the FIR filter increases, so it is particularly effective in reducing the number of calculations in this low frequency band. .

上記の例では、周波数帯を4つに分割した例について述
べたが、これに限るものではなく、任意に分割が可能で
ある。例えば第4図には6つの周波数帯域に分割した場
合の回路構成を示しである。
Although the above example describes an example in which the frequency band is divided into four, the frequency band is not limited to this, and any division is possible. For example, FIG. 4 shows a circuit configuration when the frequency band is divided into six frequency bands.

同図においては、2段目以降の各段にデシメーション回
路を設けてあり、後段でのフィルタ演算回数を少なくし
ている。そして各デシメーション回路に対応してインタ
ーポレーション回路を設け、先の実施例と同様に補間を
行っている。
In the figure, a decimation circuit is provided at each stage from the second stage onwards, to reduce the number of filter calculations at the subsequent stages. An interpolation circuit is provided corresponding to each decimation circuit, and interpolation is performed in the same manner as in the previous embodiment.

なおデシメーション回路における間引きは上記のように
一つおきに限らず、n (n−”3.4・・・)おきに
一つを生かすようにしてもよい。但し、この場合、間引
きを行う箇所における信号スペクトルがデータ周波数の
1/2n以下に限られている必要がある。
Note that the thinning in the decimation circuit is not limited to every other circuit as described above, but it is also possible to use one every n (n-"3.4...). However, in this case, It is necessary that the signal spectrum at is limited to 1/2n of the data frequency or less.

[発明の効果] 本発明によれば、直線位相を有するFIR低域通過フィ
ルタによって構成しているため、位相歪みのないトーン
制御回路を得ることができ、忠実な原音再生が可能にな
る。しかも各周波数帯域の中心周波数におけるゲインが
他の帯域に対して影響を及ぼすことがなく、各帯域ごと
に独立してゲイン調整を行うことができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, since the tone control circuit is constituted by an FIR low-pass filter having a linear phase, a tone control circuit without phase distortion can be obtained, and faithful reproduction of the original sound becomes possible. Furthermore, the gain at the center frequency of each frequency band does not affect other bands, and the gain can be adjusted independently for each band.

またデシメーション回路を用いて信号を間引くことによ
って、それより後段における演算回数を減少させること
ができ、十分実用可能な演算回数でトーン制御回路を構
成することができる。
Furthermore, by thinning out the signals using a decimation circuit, the number of calculations in subsequent stages can be reduced, and the tone control circuit can be configured with a sufficiently practical number of calculations.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示したブロック図、第2図
および第3図は第1図各部における信号スペクトルを示
した説明図、第4図は他の実施例を示したブロック図で
ある。 1〜3・・・FIR低域通過フィルタ 4・・・デシメーション回路 5〜7・・・遅延回路 8〜10・・・演算回路 11〜14・・・制御回路 15・・・インターポレーション回路 18〜20・・・加算回路 以  上
Fig. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, Figs. 2 and 3 are explanatory diagrams showing signal spectra in each part of Fig. 1, and Fig. 4 is a block diagram showing another embodiment. It is. 1-3... FIR low-pass filter 4... Decimation circuit 5-7... Delay circuit 8-10... Arithmetic circuit 11-14... Control circuit 15... Interpolation circuit 18 ~20...addition circuit or more

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力信号の供給を受ける直線位相を有するFIR
(有限インパルス応答)低域通過フィルタを複数段縦続
接続し、上記各FIR低域通過フィルタの入力信号を上
記各FIR低域通過フィルタによる遅れ分だけ遅延する
遅延回路と、この各遅延回路の出力とこれに対応したF
IR低域通過フィルタの出力との差をとる演算回路と、
この各演算回路の出力のゲインを制御する制御回路と、
この各制御回路の出力を加算する加算回路とからなるト
ーン制御回路。
(1) FIR with linear phase supplied with input signal
(Finite Impulse Response) A delay circuit in which multiple stages of low-pass filters are connected in cascade and delays the input signal of each of the FIR low-pass filters by the amount of delay caused by each of the FIR low-pass filters, and the output of each of the delay circuits. and the corresponding F
an arithmetic circuit that calculates the difference between the output of the IR low-pass filter;
a control circuit that controls the gain of the output of each arithmetic circuit;
A tone control circuit comprising an adder circuit that adds the outputs of each control circuit.
(2)入力信号の供給を受ける直線位相を有するFIR
(有限インパルス応答)低域通過フィルタを複数段縦続
接続し、所望のFIR低域通過フィルタと次段のFIR
低域通過フィルタとの間に設けたデシメーション回路と
、上記各FIR低域通過フィルタの入力信号を上記各F
IR低域通過フィルタによる遅れ分だけ遅延する遅延回
路と、この各遅延回路の出力とこれに対応したFIR低
域通過フィルタの出力との差をとる演算回路と、この各
演算回路の出力のゲインを制御する制御回路と、この各
制御回路の出力を加算する加算回路と、上記デシメーシ
ョン回路によって間引きされた信号に基いて上記加算回
路で加算された信号を入力としこの信号に補間を行うイ
ンターポレーション回路とからなるトーン制御回路。
(2) FIR with linear phase supplied with input signal
(Finite Impulse Response) Multiple stages of low-pass filters are connected in cascade, and the desired FIR low-pass filter and the next stage FIR
A decimation circuit provided between the FIR low-pass filter and the input signal of each FIR low-pass filter is connected to the FIR low-pass filter.
A delay circuit that delays the delay by the IR low-pass filter, an arithmetic circuit that takes the difference between the output of each delay circuit and the output of the corresponding FIR low-pass filter, and the gain of the output of each arithmetic circuit. an adder circuit that adds the outputs of the respective control circuits; and an interpointer that receives the signal added by the adder circuit based on the signal thinned out by the decimator circuit and interpolates this signal. Tone control circuit consisting of a ration circuit.
JP62090073A 1987-04-13 1987-04-13 Tone control circuit Pending JPS63256009A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05152897A (en) * 1991-11-29 1993-06-18 Sanyo Electric Co Ltd Digital filter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05152897A (en) * 1991-11-29 1993-06-18 Sanyo Electric Co Ltd Digital filter

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