577193 A7 B7 五、發明説明（1 ) 技術領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於音質調整裝置及使用其之濾波裝置、音 質調整方向、濾波器之設計方法，特別是關於藉數位信號 處理以強調或非強調而改善音質所需裝置及方法適用者。 背景技術 以往，對於聲音信號輸出裝置，以其輸出聲音之音質 改善所用方法已有各種提案。其中之較簡單方法之一，貝ij 有對於輸入聲音信號施加低通濾波器處理或高通濾波器處 理者。 此種音質調整裝置，卻使輸入聲音信號流通於低通濾 波器與高通濾波器，控制各濾波器之輸出信號與輸入聲音 信號之增益將全部予以合計。此時，藉任意設定對各濾波 器輸出之增益與對入聲音信號之增益，而能任意地強調所 盼頻帶之聲音。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 例如，欲強調低頻領域之聲音（所謂低音）時，將對於低 通濾波器之輸出信號的增益加大即可。又，欲強調高頻領 域之聲音（所謂高音）時，將對於高通濾波器之輸出信號的增 益加大即可。 上述習知之音質調整裝置，以其低通濾波器與高通濾 波器均具有直線相位特性，且，將各濾波器之輸出信號由 無增益控制進行加法時，增益在全頻帶完全呈1(基準値）爲 宜。 被要求直線相位特性，乃是聲音信號通過濾波器而相 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 577193 A7 B7 五、發明説明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 位錯移時，會發生相位失真，有時（尤其音量小時）不易聽淸 楚聲音所致。又，加法結果之增益被要求在全頻帶完全呈 基準値，卻是未增益控制時，會實現未進行音質調整之狀 態所致。 惟，習知之數位濾波器大多使用IIR(Infinite Impulse Response :無限長脈衝回應）濾波器或FIR(Finite Impulse Response :無限長脈衝回應）濾波器。其中FIR濾波器具有如 下優點。第一，FIR濾波器之傳遞函數極僅位於z平面之原 點，致電路經常穩定。第二，能完全正確地實現直線相位 特性。 因此，爲對應上述要求，音質調整裝置以使用由一對 具有互相對稱的頻率特性之低通濾波器與高通濾波器所成 對稱形FIR濾波器爲宜。通常，FIR濾波器之基本爲低通濾 波器，高通濾波器卻藉頻率變換自低通濾波器導出之。於 是，對稱形FIR濾波器首先需設計成爲基本之低通濾波器， 再藉頻率變換予以設計爲特性與低通濾波器對稱之高通濾 波器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以往，自FIR濾波器低通濾波器導出高通濾波器之頻率 變換，係實行濾波器之截止頻率變換處理。具體是，以抽 樣頻率與截止頻率之比率爲根底，藉進行使用窗函數或切 比雪夫近似法等之卷積運算等求取濾波器之傳遞函數’復 更實行將其置換爲頻率成分之處理。 然，使用窗函數或切比雪夫近似法等之頻率變換’其 計算非常複雜。因此，將其由軟體實現時處理負荷較重’ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格(210X297公釐） ^ " 577193 A7 B7 五、發明説明（3 ) 由硬體實現則有電路規模變爲過大之問題 又，習知設計法所得瀘波器頻率特性，由於依存於窗 函數或近似式，致不巧妙加以設計，就無法獲得良好之頻 率特性。惟，欲適當地設計窗函數或近似式一般甚爲困難 ’欲設計具有所盼頻率特性之濾波器非常地不容易。 又，亦考慮不依頻率變換，直接求取高通濾波器等之 過濾係數的方法。但，此時，爲獲得所盼頻率特性，非以 試探法求出所需過濾係數不可，而有無法簡單地設計之問 題。 本發明即爲解決如此問題所創作者，乃以能簡單地設 計：強調所盼頻帶時亦不致發生相位失真，藉數位信號處 理可獲得聽覺上良好之聲音同時，爲如此實行音質調整所 用之濾波電路爲目的。 發明之開示 本發明之音質調整裝置，係爲一種使輸入聲音信號通 過多數數位濾波器，分別控制上述多數數位濾波器之輸出 信號的增益，將經過增益控制之聲音信號加以合計而輸出 之音質調整裝置，其特徵爲：具有將由多數延遲器所成附 分接頭延遲線之各分接頭信號，藉所賦與第一過瀘係數群 分別數倍後再予以加法並輸出之第一濾波器，與將由多數 延遲器所成附分接頭延遲線之各分接頭信號，藉所賦與第 二過濾係數群分別數倍後再予以加法並輸出之第二濾波器 ，且上述第一過濾係數群將値設定於其數列爲對稱形，上 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ
IT 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 577193 A7 ___ B7_ 五、發明説明（4 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 述數列合計値非零，上述數列之隔一數合計値爲相同符號 而互相相同，上述第二過濾係數群將値設定於其數列爲對 稱形，上述數列合計値爲零，上述數列之隔一數合計値爲 相反符號而互相相同。 本發明之其他形態，其特徵爲：上述第二過濾係數群 乃是將上述第一過濾係數群之數列絕對値保持原樣，就上 述數列中央値以外予以符號變換者。 本發明之其他形態，其特徵爲：上述第二過濾係數群 乃是將上述第一過濾係數群之數列中央値以外之絕對値保 持原樣予以符號變換同時，就上述數列中央値自基準値減 去上述中央値者。 例如，上述第一過濾係數群之數列係由一 1，0，9，1 6 ，9, 0，——1之比率所成，上述第二過濾係數群之數列則由 1，0，— 9，16，一 9，0，1之比率所成。 本發明之其他形態，其特徵爲：係在上述第一濾波器 及上述第二濾波器之至少一方後段予以串聯上述第一濾波 器及上述第二濾波器之至少一方。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 例如，將上述第一濾波器及上述第二濾波器並聯予以 串聯於上述第一濾波器後段同時，將上述第一瀘波器及上 述第二濾波器並聯予以串聯於上述第二濾波器後段，且分 別控制自被串聯之後端側各濾波器的輸出信號，而能將增 益控制之聲音信號加以合計並輸出。 又，本發明之濾波裝置，其特徵爲：具有將由多數延 遲器所成附分接頭延遲線之各分接頭信號，藉所賦與第一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） 577193 A7 B7 五、發明説明（5 ) 過濾係數群分別數倍後再予以加法並輸出之第一濾波器， 與將由多數延遲器所成附分接頭延遲線之各分接ί信號， 藉所賦與第二過瀘係數群分別數倍後再予以加法並輸出之 第二濾波器，且上述第一過濾係數群將値設定於其數列爲 對稱形，上述數列合計値非零，上述數列之隔一數合計値 爲相同符號而互相相同，上述第二過濾係數群將値設定於 其數列爲對稱形，上述數列合計値爲零，上述數列之隔一 數合計値爲相反符號而互相相同。 又，本發明之音質調整方法，其特徵爲：係具有利用 將値設定於其數列爲對稱形，上述數列合計値非零，上述 數列之隔一數合計値爲相同符號而互相相同的第一過濾係 數群，將促使輸入聲音信號延遲之附分接頭延遲線的各分 接頭信號分別數倍後，再予以加法並輸出之第一濾波步驟 ，與利用將値設定於其數列爲對稱形，上述數列合計値爲 零，上述數列之隔一數合計値爲相反符號而互相相同的第 二過濾係數群，將促使輸入聲音信號延遲之附分接頭延遲 線的各分接頭信號分別數倍後，再予以加法並輸出之第二 濾波步驟，與將通過上述第一濾波步驟之聲音信號及通過 上述第二濾波步驟之聲音信號的增益分別加以控制之增益 控制步驟，與合計在上述增益控制步驟經過增益控制之各 聲音信號並予以輸出之合計步驟。 又，本發明之濾波器設計方法，係爲設計頻率特性呈 互補關係，各濾波器之增益總計在全頻率可成爲基準値的 多數數位濾波器之方法，其特徵爲：將値設定於其數列爲 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣. 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -8- 577193 A7 B7 五、發明説明（6 ) 對稱形’上述數列合計値非零，上述數列之隔一數合計値 爲相同符號而互相相同的第一過濾係數群爲根底，藉變換 ±述第一過濾係數群之數列，以求取其數列爲對稱形，上 述數列合計値爲零，上述數列之隔一數合計値爲相反符號 而互相相同的第二過濾係數群，且將上述第一過濾係數群 及第二過濾係數群使用爲上述多數數位濾波器之過濾係數 群。 圖示之簡單說明 圖1爲本實施形態之音質調整裝置的槪略構成例方塊顯 示圖。 圖2爲FIR形濾波器之基本構成例顯示圖。 圖3爲本實施形態所用過濾係數群之說明圖。 圖4爲圖3所示過濾係數群之頻率-增益特性顯示圖。 圖5爲圖3之④所示數列及將其一部分符號變換之數列 的頻率-增益特性顯示圖。 圖6爲3分接頭FIR濾波器之構成方塊顯示圖。 圖7爲3分接頭FIR濾波器之頻率特性顯示圖。 圖8爲5分接頭FIR濾波器之構成方塊顯示圖。 圖9爲5分接頭FIR濾波器之頻率特性顯示圖。 圖10爲7分接頭FIR濾波器之構成方塊顯示圖。 圖11爲7分接頭FIR濾波器之頻率特性顯示圖。 圖12爲7分接頭FIR濾波器之構成方塊顯示圖。 圖13爲7分接頭FIR濾波器之頻率特性顯示圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9 - 577193 A7 B7 五、發明説明（7 ) 圖14爲本實施形態之音質調整裝置的其他構成例方塊 顯示圖。 圖1 5爲各濾波器之串聯有關頻率特性顯示圖。 圖1 6爲4通道濾波器組之頻率-增益特性顯示圖。 圖17爲圖14所示音質調整裝置之具體構成例方塊顯示 圖。 圖1 8爲自各通道之中心頻率資料所成行列顯示圖。 圖1 9爲增A控制丨3 5虎求取運算所用彳了列顯示圖。 圖20爲顯示使用4通道濾波器組之音質調整裝置的頻率 控制結果之頻率-增益特性圖。 圖21爲本實施形態所用數位基本函數之意義說明圖。 符號說明 1 低通濾波器 2 高通濾波器 3,4 乘法器 5 加法器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂 ir 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 11 〜17 D形觸發器 21 〜27 係數乘法器 30加法器 tl 〜t4 樣品位置 31 〜33 D形觸發器 34 〜36 係數乘法器 37 加法器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10 · 577193 A7 B7 五、發明説明（8 ) 41〜45 D形觸發器 46〜50 係數乘法器 加法器 61〜67 D形觸發器 68〜74 係數乘法器 75 加法器 8 1,83,86 低通濾波器 82,84,85 局通爐波器 87〜90 乘法器 100 矩陣計算部 本發明之最佳實施形態 以下，參照圖示以說明本發明一實施形態。 圖1爲本實施形態之音質調整裝置的槪略構成例方塊顯 示圖。圖1所示音質調整裝置，卻使輸入聲音信號通過低通 濾波器（LPF)l與高濾波器（HPF)2，將各濾波器之輸出信號增 益分別藉乘法器3，4予以控制，再將該等之結果在加法器5 進行合計並輸出。 在如此構成，各濾波器1，2具直線相位特性，且各濾 波器1，2之輸出信號以無增益控制（L增益=Η增益=1)加法 結果之增益在全頻帶完全呈1(基準値）爲宜。於是，本實施 形態，即以構成音質調整裝置之濾波電路而使用FIR形濾波 器。因爲，賦與濾波電路之多數係數的數列如爲對稱形， 相位特性乃呈直線，且可使經常保持穩定。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 __ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 11 · 577193 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（9 ) 圖2爲FIR濾波器之基本構成例顯示圖。圖2所示濾波器 ’則是7分接頭FIR濾波器之構成顯示。該FIR濾波器係將輸 入聲音信號藉串聯之7個D形觸發器11〜17予以依序延遲各1 時鐘CK。且對自各D形觸發器11〜17之輸出分接頭所取出信 號，藉7個係數乘法器21〜27分別予以乘法過濾係數，將該 等乘法結果全部由加法器3 0加法並輸出。 在本實施形態，以如是賦與FIR濾波器之對稱形過濾係 數群，卻使用圖3之④所示數列{ — 1，〇，9，1 6，9，0，— 1}。該④所示過濾係數群，係具有其數列爲對稱形，數列 合計値非零，數列之隔一數合計値爲相同符號而互相相等 之性質（―1+9+9+(- 1)=16，0+16+0=16)。 上述圖3之④所示過濾係數，藉將同圖之③所示數位基 本函數予以一次移動平均運算可獲得。該數位基本函數爲 資料每1時鐘變化—1, 1，8，8，1，-1之函數。該數位基 本函數之數列，藉將同圖之①所示數列予以二次移動平均 運算可獲得之。 又，在此，乃將圖3之④所示整數列使用爲過濾係數群 。此時，將全部過濾係數値加法結果爲32，此即成爲基準 値。實際上，欲用1基準化增益，故將上述數列之各値加以 1 / 32倍使用爲過濾係數群。此時，基準値爲！。 在此，就上述數位基本函數之數列的意義，利用圖19 說明之。 圖21爲對於一次移動平均上述數位基本函數所得上述 數値列丨一 1，0，9，1 6，9 , 0，一 1丨，施予四倍過抽樣與卷 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -12- 577193 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（10 ) 積運算結果之顯不圖。 在圖21(a)，最左列所示一連串數値列爲對於元本數値 列{ 一 1，0，9，1 6，9，0，一 1丨進行四倍過抽樣之値。又， 自最左向右之4列分數値列爲將最左列所示數値列依序予以 一個一個向下移動者。圖21 (a)之列方向爲表示時間軸，所 謂將數値列向下移動，即對應於將最左列所示數値列徐徐 予以延遲之意。 亦即，自左第2列之數値列係表示將最左列所示數値列 錯移四倍頻率之時鐘4CK的1 / 4相位分數値列。又，自左第 3列之數値列爲表示將自左第2列所示數値列錯移四倍頻率 之時鐘4CK的1 / 4相位分數値列，自左第4列之數値列爲表 示將自左第3列所示數値列更錯移四倍頻率之時鐘4CK的1 / 4相位分數値列。 又，自左第5列之數値列爲將1〜4列之各數値列所對應 的行互相加法再以4除法之値。藉該自左至第5列之處理， 而被數位性實行伴隨四相卷積運算之四倍過抽樣。 自上述第5列向右之4列分數値列爲將第5列所示數値列 依序予以一個一個向下移動者。又，自左第9列之數値列爲 將第5〜8列之各數値列所對應的行互相加法再以4除法之値 。藉該自左至第9列之處理，致被數位性實行兩次伴隨四相 卷積運算之四倍過抽樣。 又，自左第10列之數値列爲將第9列所示數値列予以一 個向下移動者。又，自左第11列之數値列爲將第9列之數値 列與第10列之數値列所對應的行互相加法再以2除法之値。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 -13: (請先閲讀背面之注意事項再 衣-- -+T填寫本頁 訂 #1. 577193 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___ B7 _五、發明説明（12 ) 會發生截斷誤差。是故，將上述數値列使用爲過濾係數， 即使用窗函數不必進行係數之截止，可獲得良好低通濾波 器特性。於是，將此作爲基本低通濾波器。 與低通濾波器一起構成對稱形FIR濾波器之另一方高通 濾波器，其頻率-增益特性與基本低通濾波器相較乃具有 對於中心頻率軸呈上下左右對稱之特性，且將基本低通濾 波器與高通濾波器之增益輸出合計時，增益在全頻帶完全 呈1(基準値）。 如上述，基本低通濾波器所用之過濾係數群爲{ - 1，0 ，9，16，9，0，—1}。該過濾係數群之數列合計値爲32, 數列之隔一*數合B十値爲16(=( - l)+9+9+( — 1))及16(=0 + 16 + 0)，而皆相等。 數列合計値爲32而非0，其意是輸入聲音信號之直流分 或低頻成确1、货輸出並非0。又，數列之隔一數合計値皆相等 ，其意是輸入聲音信號之高頻成分的輸出（各分接頭之輸出） 爲一定不變。而此可解釋的確顯示低通濾波器之特性。 另，高通濾波器所用之過濾係數群，爲保持與基本低 通濾波器之對稱性，係將數列絕對値保持原樣就中央値以 外予以變換符號，俾使過濾係數群之數列合計値呈0，而數 列之隔一數合計値爲相反符號且等値。可滿足如此條件之 過濾係數群數列則爲丨1，0，— 9 , 1 6，一 9，0，1}。即，該 過濾係數群之數列爲0，數列之隔一數合計値爲一 16(1+ (-9)+ (― 9)+ 1)及 16(= 0+ 16+ 0)。 數列之合計値爲0，其意是輸入聲音信號之直流分或低 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣·
、1T ir 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15 - 577193 A 7 B7 五、發明説明（13 ) 頻成的分輸出爲0。又，數列之隔一數合計値爲相反符號且 等値，其意是輸入聲音信號之高頻成分的輸出（各分接頭之 輸出）爲交錯變化。此可解釋正顯示高通濾波器之特性。 圖5爲將圖3之④所示數列{—1，0, 9，16, 9, 0，—1} ，與將此變換一部分符號之數列{1，0，一 9，1 6，— 9，0， 1}予以FFT結果之頻率-增益特性顯示圖。該圖5亦將增益 以1加以基準化。由該特性圖可知，兩者之頻率特性，具有 在中心頻率之增益0.5部分交差，上下左右對稱之特性，且 ，各增益之總計在全頻帶完全呈1。亦即，該等之頻率特性 ，在顯示低通濾波器與高通濾波器之一對所成對稱形FIR濾 波器的特性。 將以上情形，更加詳細地說明之。構成本實施形態之 音質調整裝置的對稱形FIR濾波器，其設計條件爲如次。 1) FIR濾波器由特性對稱之低通濾波器與高通濾波器所 成，各自增益之總計在全頻帶完全呈1。 2) 過濾係數自端部向中央增大 3) 過濾係數中央値並非0(如0會發生缺口）。 (三分接頭濾波器） 圖6(a)爲三分接頭FIR濾波器之基本構成方塊顯示圖。 在圖6(a)，31〜33爲串聯之三個D形觸發器，藉此可使輸入 聲音信號依序各延遲1時鐘CK。 34〜36爲三個係數乘法器，可將自各D形觸發器31〜33 之輸出分接頭所取出信號，藉所賦與對稱形過濾係數群U， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 577193 A7 B7 五、發明説明（14) (請先聞讀背面之注意事項存填寫本頁) b，a)分別加以數倍化。37爲加法器，可將各係數乘法器34 〜36之輸出信號加法並輸出。藉適當地決定賦與如此構成 FIR濾波器之過濾係數群，可將該FIR濾波器設計爲低通濾 波器或高通濾波器。 上述三分接頭FIR濾波器成爲低通濾波器之絕對條件， 將基準直以1考慮時，即： ① 係數之數列總和爲1 (低頻率條件） ② 係數之數列隔一數和的差爲〇(最高頻率條件）， 低通濾波器之中間頻率的增益呈0.5之條件爲： ③ 係數之數列各隔兩數和的差爲〇·5(中間頻率條件）。 上述①〜③之條件可如下加以表示。 條件①· · · 2 a + b = 1 條件②· · ♦ 2 a — b = 0 條件③· ..（8+1))-3=0.5 由該等可求出，a = 1 / 4，b = 1 / 2。因此，低通濾波器 之電路如圖6(b)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另，上述三分接頭FIR濾波器成爲高通濾波器之絕對條 件爲： ④ 係數之數列總和爲〇(低頻率條件） ⑤ 係數之數列隔一數和之差爲1(最高頻率條件），高通 濾波器之中間頻率的增益呈0.5之條件爲： ⑧係數之數列各隔兩數和的差爲〇·5(中間頻率條件）。 上述④〜⑥之條件可如下加以表不。 條件④ · · · 2 a + b = 0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17- 577193 A7 B7 五、發明説明（15) 條件⑤ · · · 2a — b = 1 條件⑥ · · ·（a + b) - a = 0·5 由該等可求出，a= — 1/ 4，b=l/2。因此，高通濾波 器之電路如圖6(c)。 圖7(a)爲顯示圖6(b)，（c)所示低通濾波器及高通濾波器 之頻率-增益特性，圖7(b)爲圖6(b)所示低通濾波器之舅% -祖位特」g顯示圖。由該等特性圖可知，低通濾波器及高 通濾波器之頻率特性，具有在中心頻率之增益爲〇· 5部分交 差，上下左右對稱之特性，且，各增益之總計在全頻帶完 全呈1。又，能獲得完全之直線相爲特性。 (五分接頭濾波器） 圖8(a)爲五分接頭FIR濾波器之基本構成方塊顯示圖。 在圖8(a)，41〜45爲串聯之五個0形觸發器，藉此可使輸入 聲音信號依序各延遲1時鐘CK。 46〜50爲五個係數乘法器，可將自各D形觸發器41〜45 之輸出分接頭所取出信號，藉所賦與對稱形過濾係數群（a, b，c，b，a)分別加以數倍化。51爲加法器，可將各係數乘 法器46〜50之輸出信號加法並輸出。 上述五分接頭FIR濾波器成爲低通濾波器之絕對條件爲 ① 係數之數列總和爲1(低頻率條件） ② 係數之數列隔一數和的差爲〇(最高頻率條件）， 低通濾波器之中間頻率的增益呈0.5之條件爲： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 577193 A7 B7 五、發明説明（16 ) ③ 係數之數列各隔兩數和的差爲0·5(中間頻率條件）。 上述①〜③之條件可如下加以表示。 條件①· · · 2 a + 2 b + c = 1 條件②· · · 2a+c— 2b=0 條件③· ..（2+1))-(0+1))+2=0.5 由該等可求出，a=b=l/4，c=0。因此，低通濾波器 之電路如圖8(b)。惟，此時，過濾係數群之數列中央値c爲〇 會發生缺口，故非適宜形式。 另’上述五分接頭FIR爐波器成爲筒通滤波器之絕對條 件爲： ④ 係數之數列總和爲0(低頻率條件） ⑤ 係數之數列隔一數和之差爲1 (最高頻率條件）， 高通瀘波器之中間頻率的增益呈0.5之條件爲： ⑥ 係數之數列各隔兩數和的差爲0· 5(中間頻率條件）。 上述④〜⑥之條件可如下加以表示。 條件④· · ·2&+25+ο=0 條件⑤· · · 2 a + c — b = 1 條件⑥· · · {a+(b+a)}— (b+c)=0.5 由該等可求出，a=l / 4，b^ — 1/ 4，c=0。因此，高 通濾波器之電路如圖8(c)。惟，此時，過濾係數群之數列中 央値c爲0會發生缺口，故非適宜形式。 圖9爲圖8(b)，（c)所示低通濾波器及高通濾波器之頻率 -增益特性顯示圖，由該特性圖可知，過濾係數群之數列 中央値c爲0，致發生缺口。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 0— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -19 - 577193 A7 ____B7 五、發明説明（17 ) (七分接頭濾波器） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖10爲七分接頭FIR濾波器之基本構成方塊顯示圖。在 圖10，61〜67爲串聯之七個D形觸發器，藉此可使輸入聲音 信號依序各延遲1時鐘CK。 68〜74爲七個係數乘法器，可將自各D形觸發器61〜67 之輸出分接頭所取出信號，藉所賦與對稱形過濾係數群（a, b，c，d，c，b，a)分別加以數倍化。75爲加法器，可將各 係數乘法器68〜74之輸出信號加法並輸出。藉適當地決定 賦與如此構成FIR濾波器之過濾係數群，可將該FIR濾波器 設計爲低通濾波器或高通濾波器。 上述七分接頭FIR濾波器成爲低通濾波器之絕對條件爲 ① 係數之數列總和爲1 (低頻率條件） ② 係數之數列隔一數和的差爲0(最高頻率條件）， 低通濾波器之中間頻率的增益呈0.5之條件爲： ③ 係數之數列各隔兩數和的差爲〇.5(中間頻率條件）。 上述①〜③之條件可如下加以表示。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 條件①· · · 2a + 2b + 2c + d = 1 條件②· · · 2a+2c— 2b— d=0 條件③· · · {a+(d+c)} — {(b+c)+(b+a)}=d— 2b = 0.5 由條件①②，d + 2b = 1 / 2，藉此與條件③’可求出， b=0.d=l/2o 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 20 - 577193 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（18 ) 自該結果，以a，c之値，可考慮如此組合。 a= — 1/32^=9/32 a=— 2 / 32，c=10 / 32 a= — 3 / 32，c= 11 / 32 a = — 4 / 32，c=12 / 32 圖11爲將上述b=0.d=l/2，與上述a，c之値有關4模 式組合作爲過濾係數群之數列被賦與時之頻率-增益特性 顯示圖。如圖11所示，被賦與4模式之任何數列，其頻率特 性均通過圖中之三點A, B，C(點B爲中心頻率之增益呈0.5 之點）。惟，其中具有上下對稱之特性，卻僅在a = - 1 / 32 ，c=9/32時而已。因此，係數a，c即使用該組合。此時之 低通濾波器之電路如圖12(a)。 由上可知，七分接頭低通濾波器之頻率-增益特性呈 上下左右對稱的過濾係數群數列，只有{ 一 1, 0，9, 16，9 ，0，一 U而已。故，可知數位基本函數之數列（―1，1，8 ，8, 1，一 1)及將其一次移動平均所獲上述{一1，0，9，16 ，9，0，一 1}之數列，在數位信號處理非常有用。 另，上述七分接頭FIR濾波器成爲高通濾波器之絕對條 件爲= ④ 係數之數列總和爲0(低頻率條件） ⑤ 係數之數列隔一數和之差爲1(最高頻率條件）， 高通濾波器之中間頻率的增益呈0.5之條件爲： ⑧係數之數列各隔兩數和的差爲〇.5(中間頻率條件）。 上述④〜⑥之條件可如下加以表示。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - 577193 A7 B7 五、發明説明（19 ) 條件④· · ·2&+2Β+2〇+ά=0 條件⑤· · · 2a+ 2c- 2b — d = 1 條件⑧· · · {a+(d+c)}~ {(b+c)+(b+a)}=d— 2b = 0.5 由條件④⑤，d + 2b = 1 / 2，藉此與條件⑥，可求出， 5=0.(1=1/ 2 〇 自該結果，與低通濾波器同樣，係數a，c即使用a = - 1 / 32，c = 9 / 32之組合。此時之高通濾波器之電路如圖 12(b)。由上可知，七分接頭高通濾波器之頻率-增益特性 呈上下左右對稱的過濾係數群數列，只有U，〇 , — 9 , 1 6 ，一 9，0, 1}而已。 圖13(a)爲圖12(a), (b)所示低通濾波器及高通濾波器之 頻率-增益特性顯示，圖H(b)爲圖12(a), (b)所示低通濾波 器及高通濾波器之頻率-相位特性顯示圖。由該特性圖可 知，低通濾波器及高通濾波器之頻率特性，具有在中心頻 率之增益爲0.5部分交差，而上下左右對稱之特性，且，各 增益之總計在全頻帶完全呈1。又，能獲得完全之直線相爲 特性。 如上，依據本實施形態，由於以FIR濾波器構成音質調 整裝置之濾波器，且將賦與其之過濾係數設成對稱形，致 能實現直線相位特性。藉此，能由數位信號處理而獲得將 所盼頻帶加以強調時亦不發生相位失真，聽覺上良質之聲 音。 又，依據本實施形態，以賦與FIR低通濾波器之過濾係 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -22 - 577193 A7 ____ B7 五、發明説明（20 ) 數群，俾使賦與可滿足所定條件之數列，故由僅改變對於 低通濾波器之過濾係數群一部分符號程度的簡單操作，即 能設計高通濾波器。藉此，能極簡單的設計音質調整所用 之對稱形FIR濾波器（低通濾波器與高通濾波器成對）。 又，以上，係就利用由{ 一 1，0，9 , 1 6，9，0，— 1}比 率所成數列爲過濾係數群之低通濾波器作爲基本，藉變換 該過濾係數群，而求取高通濾波器之過濾係數群的例子加 以說明。惟與此相反，將利用由{1，0，一 9，1 6，— 9，0， 1}比率所成數列爲過濾係數群之高通濾波器作爲基本，藉 變換該過濾係數群，亦可求取低通濾波器之過濾係數群。 其次，就如上所示對稱形FIR濾波器之應用例進行說明 。圖14爲本實施形態之音質調高裝置的其他槪略構成例方 塊顯示圖。圖14所示音質調高裝置，乃在與圖1所示低通濾 波器1同樣之低通濾波器81後段，將低通濾波器83及高通濾 波器84並聯再予以串聯。又，在與圖1所示低通濾波器2同 樣之低通濾波器82後段，將高通濾波器85及低通濾波器86 並聯再予以串聯。 在此，將所串聯之後端側各濾波器83〜86之頻率軸設 爲前段側各濾波器81〜82之頻率軸的1 / 2。將此時之各濾 波器8 1〜86串聯有關的頻率-增益特性顯示於圖1 5。在圖1 5 ，卻將各濾波器8 1〜86之頻率特性以附’符號顯示之。圖 15(a)〜（d)爲分別顯示低通濾波器81與其後段低通濾波器83 之串聯有關頻率特性，低通濾波器81與其後段高通濾波器 84之串聯有關頻率特性，高通濾波器82與其後段高通濾波 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣.
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) -23 · 577193 A7 _B7 五、發明説明（21 ) 器85之串聯有關頻率特性，高通濾波器82與其後段低通濾 波器86之串聯有關頻率特性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉此種串聯，如圖15(a)〜（d)所示可取出兩個頻率特性 重疊部分。因此，自後段側各濾波器83〜8 6會輸出通（頻）帶 自低通側向高通側各稍錯移，且具有相異頻率特性之4通道 聲音信號。圖16爲將該4通道分之聲音信號頻率-增益特性 綜合顯示圖。在此，爲說明之方便，係將自各濾波器83〜 8 6所輸出聲音信號中，以通帶自低向高之順序，分別稱謂L 輸出，ML輸出，MH輸出，Η輸出。 圖14所示四個乘法器87〜90，則隨著所賦與增益控制 信號（L增益，ML增益，ΜΗ增益，Η增益），分別控制自各濾 波器83〜86輸出之輸出信號增益。加法器91卻將由各乘法 器87〜90予以增益控制之聲音信號全部合計再輸出之。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖17爲上述圖14槪略性顯示之音質調整裝置的具體構 成例方塊顯示圖。在該圖17，對於與圖14所示構成要素具 相同功能之構成要素即附予相同符號。前段側之濾波器8 1 〜82乃藉所串聯六個D形觸發器使輸入聲音信號各延遲1時 鐘CK。且，對自D形觸發器之輸入出分接頭所取出信號，藉 五個係數乘法器分別予以乘法由{ 一 1，0，9，1 6，9 , 0，一 1}/ 32之數列所成過濾係數群或由{1，0，—9，16，一 9, 0 ，1丨/ 32之數列所成過濾係數群，而將該等乘法結果合計 再輸出之。 又，後段側之濾波器83〜86，由於欲將頻率軸與前段 側之濾波器8 1〜82相比設成1 / 2，故將枏當於前段側兩倍 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） _ 24 - 577193 Α7 Β7 五、發明説明（22) 之十二個D形觸發器予以串聯以構成附分接頭延遲線同時， 裝設五個係數乘法器之分接頭間隔亦設成前段側之兩倍。 即，後段側之濾波器83〜86，係藉串聯之十二個D形觸 發器使輸入聲音信號各延遲1時鐘CK。且，對自D形觸發器 之輸入出分接頭所取出信號，藉五個係數乘法器分別予以 乘法由{— 1，0，9，16，9，0，— 1}/32 或{1，〇，一 9，16 ，—9，0，1}/ 32之數列所成過濾係數群，而將該等乘法 結果合計再輸出。 四個乘法器87〜90，則隨著所賦與增益控制信號（L增益 ，ML增益，MH增益，Η增益），分別控制自各濾波器83〜86 輸出之輸出信號（L輸出，ML輸出，ΜΗ輸出，Η輸出）增益。 加法器91卻將由各乘法器87〜90予以增益控制之聲音信號 全部合計再輸出之。上述增益控制信號乃由矩陣計算部100 可求取。 又，在後段側之濾波器83〜86，將頻率軸設爲前段側 濾波器81〜82之1 / 2的方法，並不限定於圖17之例。例如， 將後段側濾波器83〜86亦與前段側濾波器8 1〜82同樣予以構 成，將賦與後段側D形觸發器之時鐘頻率設爲前段側之1/ 2 亦可。如此，乃具有使D形觸發器使用數減少可簡化電路構 成之優點。 其次，就矩陣計算部100之計算例（音質調整裝置之頻率 特性控制方法）進行說明之。 當各通道之增益控制信號（L增益，ML增益，ΜΗ增益， Η增益）全部爲1時，各通道之頻率-增益特性卻如圖1 6所示 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) €·衣· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -25 - 577193 A7 B7 五、發明説明（23 ) 。由該圖1 6可明白，某頻率之增益能以4通道之增益總和加 以求取。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 因此，爲控制全體之頻率特性，乃需要運算各通道之 中心頻率的增益成分以求取各通道之增益控制信號。於是 ，首先，在各通道之中心頻率（圖16時，頻率値爲9，25，41 ，57部分），如下抽出各通道之增益成分。 L輸出之中心頻率（頻率値=9)的各通道增益成分爲 0.938 0.058 0 0 (自左依序爲L，ML, ΜΗ, H)。同樣，ML輸出，MH輸 出，Η輸出之中心頻率的各通道增益成分，分別爲 0.045 0.728 0.214 0.013 0.013 0.214 0.728 0.045 0 0 0.058 0.938 將該等以矩陣式表示，即如圖18(設爲矩陣Α)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另，利用音質調整裝置之使用者，係將以各通道之中 心頻率的增益所盼之値G1〜G4任意地予以設定。矩陣計算 部100乃使用如圖18之表示中心頻率的增益成分之矩陣A ’ 及由使用者設定之中心頻率的增益所盼値G1〜G4，藉實行 如下矩陣運算，以求取各通道之增益控制信號（L增益，ML 增益，ΜΗ增益，Η增益）。 即，如圖19所示，將矩陣Α之各列値置換爲增益所盼値 G1〜G4而作成四個行列B1〜B4，並實行如次矩陣運算。 L增益=行列B1 /行列A = 0.5 85 ML增益二行列B2 /行列A= 0.893 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X別公釐） 577193 A7 B7 五、發明説明（24 ) MH增益=行列B3 /行列A = 1.419 Η增益=行列/行列A = 1 ·5 1 2 將該等增益控制信號作爲各乘法器87〜90之乘數加以 使用時，其結果所得之聲音信號的頻率-增益特性即呈如 圖20。 如是，依據本實施形態，僅用簡單的矩陣運算即能求 取各通道之增益控制信號。且，該矩陣運算之元本的矩陣A ，由於是4通道濾波器組固有者，故能預先以數値資料或表 格資料加以保管。於是，由預先準備之固定値與使用者所 設定之所盼値，以極簡單的運算控制頻率特性。 以上說明之本實施形態的音質調整手法，由硬體構成 ，DSP，軟體之任一均能予以實現。就硬體構成實現之例子 ，以上已作說明。又，例如由軟體實現時，本實施形態之 音質調整裝置，實際上由電腦之CPU或MPU，RAM，ROM等 所構成，藉RAM或ROM所存儲程序之動作可實現之。 因此，將能促使電腦動作以達成上述本實施形態功能 之程序存儲於例如CD - ROM記錄媒體，由電腦讀取即可實 現之。以存儲上述程序之記錄媒體，除了 CD - ROM外，亦 可使用軟碟，硬碟，磁碟，光碟，光磁碟，DVD，不變性 存儲卡等。又，上述程序亦可介網際網路等網路下載於電 腦加以實現。 又’不ί學由電腦實行被供應之程序以實現上述本實施 形態功能，其程序與電腦運轉之OS(操作系統）或其他應用 軟件等共同實現上述本實施形態功能時，或被供應之程序 本^氏張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210'〆297公釐) 「27 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 577193 Α7 Β7 五、發明説明（25) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 處理全部或一部分由電腦之功能擴展盤或功能擴展單元進 行以實現上述本實施形態功能時，該等程序亦包括於本發 明之實施形態。 又，上述實施形態，雖以低通濾波器之過濾係數群使 用由丨—1，0，9，1 6 , 9，0，一 1丨比率所成數列，以高通濾 波器之過濾係數群使用由丨1，0 , — 9 , 1 6，一 9，0，1}比率 所成數列，惟只要是能滿足上述實施形態所說明條件之數 列，則亦可使用該數列爲過濾係數群。 又，上述實施形態，雖在圖1顯示兩通道濾波器組之例 ，在圖14顯示4通道濾波器組之例，但亦可藉將低通濾波器 與高通濾波器之組合予以η段串聯以構成2°通道濾波器組。 又，串聯之方法亦不限於如圖14之形態。即，在低通 濾波器與高通濾波器之至少一方後段串聯有低通濾波器與 高通濾波器之至少一方者，亦包含於本發明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，上述實施形態，低通濾波器與高通瀘波器之頻率 特性雖使用如圖5之上下左右完全對稱形，然不限定於此。 即，只要頻率特性處於互補關係，各濾波器之增益總計在 全頻率呈爲基準値，則使用該過濾係數群亦可。該過濾係 數群，藉對基本過濾係數群之數列中央値以外將絕對値保 持原樣予以符號反轉同時，就數列中央値自基準値減去中 央値而可求取。又，對稱形時，由本方法與上述實施形態 之方法任一設計濾波器，所獲得過濾係數皆全然相同。 另外，上述實施形態，均不過是顯示實施本發明時之 具體化一例示而已，不應該藉此限定性解釋本發明之技術 -28 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 577193 A7 __B7 五、發明説明（26 ) 範圍。即，本發明可不脫逸其精神或其主要特徵，以各種 形式實施之。 如上說明依照本發明，係在強調所盼頻帶時亦不會發 生相位失真，藉數位信號處理可獲得聽覺上良質之聲音同 時，尙能簡單地設計使用於如此音質調整之濾波電路。 產業上之可利用性 本發明對於：強調所盼頻帶時不致發生相位失真，藉 數位信號處理可獲得聽覺上良質之聲音，並能簡單地設計 使用於如此音質調整之濾波電路頗爲有用。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）