JP7017103B2 - フィルタの制御方法、およびフィルタエレメント - Google Patents

Description

本発明は、音信号を制御するフィルタの制御技術に関する。

コンサートホール等の音響空間へスピーカから放射する音、を調整するための音響機器であるイコライザ（周波数特性を調整するフィルタ）の一例としてパラメトリックイコライザ（ＰＥＱ）が挙げられる。ＰＥＱは、入力音信号の周波数特性を制御する複数のフィルタエレメント（以下、エレメントと呼ぶ）を含んでいる。音響技術者（ユーザ）は、各エレメントの帯域の中心周波数、帯域幅およびゲインといったパラメータの設定を通じて、上記イコライザのフィルタ係数を調整し、音響空間において放射される音の周波数特性（イコライザ、アンプ、スピーカ、および音響空間を含む再生系の周波数特性）を、目標特性に合わせ込むことができる（例えば、特許文献１：図１６）。

特開平１０－０６９２８０号公報

近年では、目標特性への合わせ込み作業をより簡便に行えるようにするために、ＰＥＱのエレメントとして、周波数レスポンスに、低域側の傾斜部（下側傾斜部）と高域側の傾斜部（上側傾斜部）とを有し、さらに、両傾斜部の間でゲインが一定のユーザ指定値である中央平坦部を有するエレメント（以下、平坦型エレメントと呼ぶ）が提案されている。下側傾斜部とは、周波数が上がるに連れて基準ゲイン（０デシベル）からその指定値へゲインが立ち上がる（または立ち下がる）区間の周波レスポンスのことを言い、上側傾斜部とは、周波数が上がるに連れてその指定値から基準ゲイン（０デシベル）へ向けてゲインが立ち下がる（または立ち上がる）区間の周波レスポンスのことを言う。平坦型フィルタの上側及び下側の傾斜部は、それぞれ、コサイン曲線の形状を有する。

しかし、再生系の元の周波数特性によっては、その平坦型エレメントを含む従来のＰＥＱのエレメント群を用いたのでは簡便に合わせ込みできない場合がある。例えば、再生系の周波数スペクトルが、ある周波数帯域で傾いている（例えば周波数が低いほど音量レベルが大きい）と、１つの平坦型エレメントではその周波数帯域を平坦に制御できず、２以上のエレメントが必要になる。また、コンサートホール等における音響調整では、低域から高域に亙る広い周波数帯域における緩やかな周波数スペクトルの傾き（高域の距離減衰に応じた傾き）を是正したい場合があるが、従来の平坦型エレメント等では、そういった傾きの是正はできない。前者の比較的狭い周波数帯域に関しては、２つの平坦型エレメントを組み合わせて、周波数スペクトルの傾きを平坦にすることは不可能ではないが、２エレメント分のパラメータを設定する必要があり、その分だけ簡便とは言えない。

本発明は以上に説明した課題に鑑みて為されたものであり、ＰＥＱにおいて、再生系の周波数特性を目標特性へ合わせ込む作業を、ユーザが簡便に行えるようにする技術を提供すること目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、周波数レスポンスを規定する複数パラメータであって、所定帯域における低域側の傾斜部と高域側の傾斜部との間の中央傾斜部を規定する特定のパラメータを含む前記複数パラメータを受け、周波数－ゲイン平面において、フィルタの周波数レスポンスを示すレスポンスカーブを、前記複数パラメータに基づいて作成する、周波数レスポンス制御方法、を提供する。

本発明の一実施形態によるオーディオ処理装置１の機能ブロック図である。 オーディオ処理装置１のハードウェア構成の一例を示す図である。 オーディオ処理装置１の表示部に表示されるＰＥＱ編集画面の一例を示す図である。 オーディオ処理装置１のＣＰＵ１１０がフィルタ制御プログラムにしたがって実行するフィルタ制御処理の流れを示すフローチャートである。 傾斜型フィルタエレメントの周波数レスポンスを規定する６種類のパラメータおよびそれらパラメータの更新態様の一例を示す図である。 パラメータ値の変更を契機としてＣＰＵ１１０が実行するフィルタ係数変更処理の流れを示すフローチャートである。 ＣＰＵ１１０がフィルタ制御プログラムにしたがって実行するフィルタ係数生成処理の流れを示すフローチャートである。 ＣＰＵ１１０がフィルタ制御プログラムにしたがって実行するレスポンスカーブ調整処理の一例を示す図である。 傾斜型フィルタエレメントの周波数レスポンスを規定する６種類のパラメータおよびそれらパラメータの更新態様の一例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
（Ａ：実施形態）
図１は、本発明の一実施形態によるオーディオ処理装置１の機能ブロック図である。オーディオ処理装置１は、コンサートホール等の音響空間へスピーカから放射する音を調整するためのＰＥＱである。図１に示すように、オーディオ処理装置１は、アナログ／デジタルコンバータ１０、フィルタ２０、デジタル／アナログコンバータ３０、フィルタ係数演算部４０、および設定部５０を含む。なお、図１では、アナログ／デジタルコンバータ１０は「ＡＤＣ１０」と表記されており、デジタル／アナログコンバータ３０は「ＤＡＣ３０」と表記されている。

ＡＤＣ１０には、オーディオプレイヤなどの音源機器（図１では図示略）が接続され、ＤＡＣ３０には、上記音響空間内に設置されるスピーカ（図１では図示略）が接続される。なお、音源機器とＡＤＣ１０の間にアンプを接続しても良く、ＤＡＣ３０とスピーカの間にアンプを接続しても良い。ＡＤＣ１０は、マイク、楽器、レコーダ等の音源機器から入力されるアナログの入力音信号にアナログ／デジタル変換を施し、変換結果である音データをフィルタ２０へ与える。フィルタ２０は、ＡＤＣ１０から与えられた音データにフィルタ係数を畳み込んで音データの周波数特性を制御し、畳み込み後の音データをＤＡＣ３０へ出力するＦＩＲ（Finite Impulse Response）型のフィルタである。ＤＡＣ３０は、フィルタ２０からの音データにデジタル／アナログ変換を施してアナログの出力音信号に変換して上記スピーカへ出力する。設定部５０は、フィルタ２０の周波数レスポンスを規定する複数種のパラメータをユーザに設定させるためのユーザインタフェースを提供する。設定部５０は、ユーザによるパラメータの編集操作に応じてパラメータの値を編集し、その編集されたパラメータをフィルタ係数演算部４０に与える。フィルタ係数演算部４０は、設定部５０からのパラメータに応じたフィルタ係数を生成し、フィルタ２０に与える。

図２は、オーディオ処理装置１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、オーディオ処理装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０と、不揮発性メモリ１２０と、揮発性メモリ１３０と、ユーザインタフェース部１４０と、外部機器インタフェース部１５０と、フィルタ２０として機能するＳＰＵ(Signal Processing Unit)１６０と、これら構成要素間のデータ授受を仲介するバス１７０と、を有する。なお、図２では、ユーザインタフェース部１４０は「ユーザＩ／Ｆ部１４０」と略記されており、外部機器インタフェース部１５０は「外部機器Ｉ／Ｆ部１５０」と略記されている。

不揮発性メモリ１２０は例えばＲＯＭ（Read Only Memory）であり、揮発性メモリ１３０は例えばＲＡＭ（Random
Access Memory）である。不揮発性メモリ１２０には、本実施形態の特徴を示すフィルタ制御方法をＣＰＵ１１０に実行させるフィルタ制御プログラムが予め記憶されている。揮発性メモリ１３０は、フィルタ制御プログラムを実行する際のワークエリアとしてＣＰＵ１１０によって利用される。

ＣＰＵ１１０は、不揮発性メモリ１２０のフィルタ制御プログラムを実行することでフィルタ係数演算部４０（図１参照）として機能する。ＳＰＵ１６０は入力音信号にＡ／Ｄ変換を施して得られる音データに対して、時間領域でＦＩＲフィルタのフィルタ係数を畳み込んで、音データの周波数特性を制御する。なお、ＳＰＵ１６０の代わりに、ＣＰＵ１１０がフィルタ係数の畳み込みを行っても良い。その場合、ＳＰＵ１６０を省略して良い。また、ＳＰＵ１６０は、フィルタ係数の畳み込みを周波数領域で行うタイプであっても良い。その場合、時間領域の音データをＦＦＴして周波数領域の音データに変換し、変換された音データにフィルタ係数を乗算し、乗算結果の音データを逆ＦＦＴして時間領域の音データを得る。

外部機器Ｉ／Ｆ部１５０は、オーディオケーブルなどの信号線を介して音源機器やスピーカなどの外部機器を装置１に接続するためのインタフェースの集合体である。図２に示すように、外部機器Ｉ／Ｆ部１５０は、ＡＤＣ１０とＤＡＣ３０とを含む。外部機器Ｉ／Ｆ部１５０は、ＡＤＣ１０によるアナログ／デジタル変換を経た音データをバス１７０を介してＳＰＵ１６０に与え、ＳＰＵ１６０から出力される音データをバス１７０を介して受け取り、ＤＡＣ３０に与える。

また、外部機器Ｉ／Ｆ部１５０は、装置１による調整を施す前の再生系で計測された周波数特性を表す計測データを装置１に入力する。例えば、別の機器で予め計測した周波数特性の計測データを記憶したＵＳＢメモリ等の記録媒体を外部機器Ｉ／Ｆ部１５０に接続し、装置１は、当該記録媒体から再生系の計測データを読み出す。また、上記音響空間に設置されるマイクロホンおよびスピーカを外部機器Ｉ／Ｆ１５０に接続し、装置１が、自ら、そのスピーカを用いて上記音響空間へテスト音（白色ノイズ等）を放射し、上記音響空間の音をマイクロホンを用いて収音して、当該収音された音から再生系の計測データを生成しても良い。

ユーザＩ／Ｆ部１４０は、液晶ディスプレイなどの表示部と、マウスやキーボードなどの操作部とを含み、ＣＰＵ１１０による制御の下、図１における設定部５０として機能する。なお、図２では、表示部および操作部の図示は何れも省略されている。表示部は、ＣＰＵ１１０による制御の下、フィルタ２０の周波数レスポンスを規定する複数種のパラメータの編集操作をユーザに促すＰＥＱ編集画面（図３参照）の画像を表示する。ユーザは、このＰＥＱ編集画面を視認しつつ、操作部を操作することで上記複数種のパラメータを編集する。操作部は、ユーザにより編集操作が為されると、その操作を示す操作データをバス１７０を介してＣＰＵ１１０に与える。これにより、上記編集操作がＣＰＵ１１０に伝達される。
以上がオーディオ信号処理装置１の構成である。

次いで、オーディオ信号処理装置１の動作を説明する。
前述したように、装置１の電源（図２では図示略）が投入されると、ＣＰＵ１１０は、フィルタ制御プログラムを不揮発性メモリ１２０から揮発性メモリ１３０に読み出し、当該フィルタ制御プログラムの実行を開始する。フィルタ制御プログラムにしたがって作動しているＣＰＵ１１０は、再生系の周波数特性の計測データを受け取り、ＰＥＱ編集画面（図３参照）をユーザＩ／Ｆ部１４０の表示部に表示させる。

図３は、ＰＥＱ編集画面の一例を示す図である。図３に示すようにＰＥＱ編集画面には、ワーク領域Ａ０１およびＡ０３とアイコン領域Ａ０２の３つの領域が設けられている。領域Ａ０１、Ａ０３は、各々、一方の座標軸が周波数を表し、他方の座標軸がゲイン（又は振幅レベル）を表す２次元平面に対応しており、領域Ａ０１には、ＰＥＱの複数のエレメント分の周波数レスポンスを合成した周波数レスポンスのトータルカーブが、領域Ａ０３には、それら複数エレメントの中からユーザにより選択された１エレメントの周波数レスポンスの個別カーブが表示される。さらに、領域Ａ０１には、計測データの示す再生系の周波数特性のグラフＴＲが、そのトータルカーブに重ねて描画される。ユーザは、領域Ａ０１に描画されたグラフＴＲから、ＰＥＱによりゲインを引き下げる等の調整を施すべき周波数帯域およびその引き下げるべき量等を把握できる。

グラフＴＲは、計測データの示す再生系の周波数特性を上下反転してないグラフ（上ほどレベル大）でも良く（図３の領域Ａ０１参照）、或いは、上下反転したグラフ（上ほどレベル小）であっても良い。また、上下反転しないグラフを描画するのか、反転させたグラフ描画するのかをユーザの操作に応じて切り換えても良い。

アイコン領域Ａ０２には、再生系の周波数特性の調整に使用可能なエレメントに対応した複数のアイコンが表示される。図３に示す例では、アイコンＦＩ０１～ＦＩ０５の５種類のアイコンが例示されている。アイコンＦＩ０１～ＦＩ０５の各々には、各アイコンの示すエレメントについてのクラスが予め対応付けられている。ここで、各フィルタエレメントのクラスには、そのフィルタエレメントのレスポンス特性を規定する複数のパラメータが含まれる。

例えば、アイコンＦＩ０１はローパスフィルタ（ＬＰＦ）エレメントを示すアイコンである。アイコンＦＩ０１に対応するクラスには、当該ＬＰＦのカットオフ周波数Ｆｈ、ゲインＧｈ、ゲインＧｈから０デシベルに立ち下がる周波数区間におけるゲイン（高域側の傾斜部）の傾斜レベルを示す傾斜Ｓｈを夫々表す３パラメータが含まれる。傾斜レベルは、その周波数区間の幅で、その傾きの程度を示すパラメータである。

アイコンＦＩ０２はハイパスフィルタ（ＨＰＦ）エレメントを示すアイコンである。アイコンＦＩ０２に対応するクラスには、当該ＨＰＦのカットオフ周波数Ｆｌ、ゲインＧｌ、０デシベルからゲインＧｌに立ち上がる周波数区間におけるゲイン（低域側の傾斜部）の傾斜レベルを示す傾斜Ｓｌを夫々表す３パラメータが含まれる。なお、ＨＰＦ（またはＬＰＦ）のパラメータは、周波数Ｆｈ（またはＦｌ）、ゲインＧｈ（またはＧｌ）、傾斜を周波数幅で表すＳｈ（またはＳｌ）の代わりに、それぞれ、周波数Ｆｈ（またはＦｌ）、次数Ｎｈ（Ｎｌ）、傾斜を半値幅で表すクォリティファクタＱｈ（Ｑｌ）を用いてもよい。

アイコンＦＩ０３は平坦型フィルタ（ＦＴＦ）エレメントを示すアイコンである。アイコンＦＩ０３に対応するクラスには、当該ＦＴＦにおける中央平坦部のゲインＧ、中央平坦部と下側傾斜部との境界に対応する下側周波数Ｆｌ，当該下側傾斜部の傾斜レベルを示す下側傾斜Ｓｌ、中央平坦部と上側傾斜部との境界に対応する上側周波数Ｆｈ、当該上側傾斜部の傾斜レベルを示す上側傾斜Ｓｈの５パラメータが含まれる。

アイコンＦＩ０４は傾斜型フィルタ（ＴＴＦ）エレメントを示すアイコンである。ＴＴＦエレメントは、ＦＴＦエレメントにおける中央平坦部に代えて、周波数が高くなるに連れてゲインが直線的に増加または減少する中央傾斜部を設けたフィルタエレメントである。中央傾斜部はその傾きがほぼ一定である。このＴＴＦエレメントに本実施形態の特徴の１つがある。アイコンＦＩ０４に対応するクラスには、中央傾斜部と下側傾斜部との境界に対応する下側周波数Ｆｌ，当該下側周波数ＦｌにおけるゲインＧｌ、当該下側傾斜部の傾斜レベルを示す下側傾斜Ｓｌ、中央傾斜部と上側傾斜部との境界に対応する上側周波数Ｆｈ，当該上側周波数ＦｈにおけるゲインＧｈ、当該上側傾斜部の傾斜レベルを示す上側傾斜Ｓｈの６パラメータが含まれる。なお、傾斜を周波数幅で表すＳｈ（またはＳｌ）の代わりに、傾斜を半値幅で表すクォリティファクタＱｈ（Ｑｌ）を用いても良い。
アイコンＦＩ０５はベルフィルタ（ＢＦ）エレメントを示すアイコンである。なお、ベルフィルタは、周波数レスポンスがベル状のフィルタである。アイコンＦ１０５に対応するクラスには、当該ＢＦエレメントのバンドの中央周波数Ｆｃ、中央ゲインＧｃ、クオリティファクタＱを夫々表す３パラメータが含まれる。

ユーザは、アイコン領域Ａ０２に表示されているアイコンのうちから、再生系の周波数特性の調整に使用するエレメントを選択し、操作部を用いてそのアイコンをワーク領域Ａ０１に描画された２次元平面上の当該エレメントによる処理を施す周波数帯域に対応する位置にドラッグ＆ドロップする。図４は、ユーザによるアイコンのドラッグ＆ドロップを示す操作データを受け取ったとき、ＣＰＵ１１０がフィルタ制御プログラムにしたがって実行するフィルタ制御処理を示すフローチャートである。上記操作データには、ドラッグ＆ドロップの開始位置および終了位置を情報が含まれる。

上記操作データを受け取ったＣＰＵ１１０は、ドラッグ＆ドロップされたアイコンに対応するエレメントのクラスに基づき、そのエレメントのインスタンス（フィルタオブジェクト）を生成し、対応するフィルタエレメントの周波数レスポンスを規定するパラメータを初期化する（ステップＳＡ１００）。より詳細に説明すると、ＣＰＵ１１０は、操作データの示す開始位置に基づいてドラッグ＆ドロップされたフィルタアイコンを特定し、対応するクラスからフィルタオブジェクトを新たに生成する。例えば、アイコンＦＩ０４がドラッグ＆ドロップされた場合には、ＣＰ１１０はＴＴＦエレメントのインスタンス（ＴＴＦオブジェクト）を生成し、ＴＴＦエレメントの周波数レスポンスを規定する６パラメータに初期値を設定する。以下、アイコンＦＩ０４がドラッグ＆ドロップされた場合を例にとってＣＰＵ１１０の動作を説明する。

ステップＳＡ１００に後続するステップＳＡ１１０では、ＣＰＵ１１０は、操作データの示す終了位置（すなわち、アイコンのドロップ位置）に対応させて上側周波数Ｆｈおよび下側周波数Ｆｌを設定する。例えば、ＣＰＵ１１０は、上記ドロップ位置に対応する周波数から所定周波数分だけ高い周波数を上側周波数Ｆｈに設定し、上記ドロップ位置に対応する周波数から所定周波数分だけ低い周波数を下側周波数Ｆｌに設定する。次に、ＣＰＵ１１０は、設定済の全フィルタオブジェクト（当該ＴＴＦオブジェクトを含む）に含まれる全パラメータからＦＩＲフィルタのフィルタ係数を生成し（ステップＳＡ１２０）、当該ＦＩＲフィルタ（ＰＥＱ）の周波数レスポンスを示すトータルカーブを、ＰＥＱ編集画面の領域Ａ０１に描画するとともに、当該ＴＴＦエレメント単体の周波数レスポンスを示す個別カーブを領域Ａ０３に描画するよう表示部を制御する（ステップＳＡ１３０）。なお、ステップＳＡ１２０においてＣＰＵ１１０が実行するフィルタ係数生成処理の処理内容については後に詳細に説明する。

ステップＳＡ１３０では、ＣＰＵ１１０は、エレメントの周波数レスポンスの個別カーブとともに、その周波数レスポンスを規定するパラメータの値をユーザに変更させるためのハンドルアイコンを領域Ａ０２に表示するよう表示部を制御する。例えば、ユーザによりＴＴＦエレメントに対応するアイコンＦＩ０４を領域Ａ０１にドラッグ＆ドロップされた直後や、領域Ａ０１に表示されたトータルカーブのうち、ＴＴＦエレメントの部分がマウスクリックで選択された場合には、ＣＰＵ１１０は、図５に示すように、下側傾斜部と中央傾斜部との境界に対応する位置にハンドルアイコンＨ０１を付与し、上側傾斜部と中央傾斜部との境界に対応する位置にハンドルアイコンＨ０２を付与した、ＴＴＦエレメントのレスポンスカーブを領域Ａ０３に表示するよう表示部を制御する。

ユーザが、ハンドルアイコンＨ０１或いはＨ０２をマウス等でクリックして上下左右に移動（ドラッグ）すると、ＣＰＵ１１０は、ＴＴＦエレメントの周波数レスポンスを規定するパラメータのうちの対応するパラメータを変更する。例えば、ユーザがアイコンＨ０１を左右方向（周波数軸方向）に移動すると、ＣＰＵ１１０は下側周波数Ｆｌを変更する。ユーザがアイコンＨ０２を左右方向に移動すると、ＣＰＵ１１０は、上側周波数Ｆｈを変更する。また、ユーザがアイコンＨ０１を上下方向（ゲイン軸方向）に移動するとＣＰＵ１１０は下側ゲインＧｌを変更し、ユーザがアイコンＨ０２を上下方向に移動するとＣＰＵ１１０は上側ゲインＧｈを変更する。なお、アイコンＨ０１やＨ０２の左右方向の移動操作と上下方向の移動操作の各々を回転ノブやスライダ等の操作子で行うようにしても良い。

ユーザが操作部を用いて、或るエレメントの或るハンドルアイコンを移動する操作をすると、そのユーザ操作を示す操作データがＣＰＵ１１０に伝達され、ＣＰＵ１１０は、当該操作データにしたがって、そのエレメントのフィルタオブジェクトに含まれる、そのハンドルアイコンに対応するパラメータの値を変更する。そして、ＣＰＵ１１０は、何れかのパラメータの値の変更を契機としてフィルタ係数変更処理を実行する。図６は、フィルタ係数変更処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すように、ＣＰＵ１１０は、変更されたパラメータに応じてフィルタ係数を生成し（ステップＳＢ１００）、ＰＥＱ編集画面に描画されたレスポンスカーブを更新する（ステップＳＢ１１０）。このステップＳＢ１００においてＣＰＵ１１０が実行する生成処理は、前述のステップＳＡ１２０における生成処理と基本的に同一であり、その詳細については後に明らかにする。

図７は、フィルタ制御処理のステップＳＡ１２０或はフィルタ係数変更処理のステップＳＢ１００にて実行されるフィルタ係数生成処理の流れを示すフローチャートである。
このフィルタ係数生成処理では、ＣＰＵ１１０は、ＰＥＱの周波数レスポンスを規定する１ないし複数のフィルタオブジェクトのパラメータを受け付ける（ステップＳＣ１００）。これらフィルタオブジェクトは、ＰＥＱを構成する１ないし複数のエレメント、すなわち、ユーザのドラッグ＆ドロップ操作によりワーク領域Ａ０１に順次配置された１ないし複数のエレメントに対応する。

次のステップＳＣ１１０では、ＣＰＵ１１０は、ステップＳＣ１００にて受け付けたパラメータにより規定される周波数レスポンスの、一方の座標軸が周波数を表し、他方の座標軸がゲインを表す２次元平面におけるレスポンスカーブを作成する。

ステップＳＣ１１０では、ＣＰＵ１１０は、まず、ステップＳＣ１００にて受け付けたパラメータのうちの各フィルタオブジェクトのパラメータにより規定される各エレメントの周波数レスポンスのカーブを作成し、さらに、作成されたカーブを合成することにより、フィルタ（ＰＥＱ）の周波数レスポンスのカーブを作成する。ＴＴＦエレメント以外のエレメントについては、このカーブの作成方法は公知であり省略する。一方、ＴＴＦエレメントのカーブは、以下のように、カーブの３つの各部分毎に作成する。
（作成１）下側周波数Ｆｌから下に向けて、下側傾斜Ｓｌの示す幅の周波数範囲（第１範囲）で、ゲインＧｌから基準レベル（０ｄＢ）に変化する下側カーブを作成する。
（作成２）下側周波数Ｆｌから上側周波数Ｆｈの周波数範囲（第２範囲）で、ゲインＧｌからゲインＧｈに直線的に変化する中央カーブを作成する。（直線ではあるが、調整ステップでの調整により曲線となる場合もあるので、ここでは「カーブ」と呼ぶ。）
（作成３）上側周波数Ｆｈから上に向けて、上側傾斜Ｓｈの示す幅の周波数範囲（第３範囲）で、ゲインＧｈから基準レベル（０ｄＢ）に変化する上側カーブを作成する。
これら作成１～作成３は、何れの順番に行ってもよい。作成１～作成３の処理には、
下側傾斜部（或いは上側傾斜部）と中央傾斜部との境界においてカーブが滑らかにつながるように、カーブ形状を調整する調整ステップが含まれる。ここで、境界においてカーブがなめらかにつながるとは、当該境界を挟んでカーブの値とその微分値とが共に連続的に変化していることをいう。ここで、調整ステップが必要とされるのは、何れかの周波数においてフィルタエレメントのレスポンスカーブがなめらかでないと、当該周波数において望ましくない鋭い位相変化が発生し、その位相変化による悪影響が聴感に現れるからである。

従来のＦＴＦエレメントの場合、下側傾斜部（或いは上側傾斜部）と中央平坦部との境界において両者を滑らかにつなぐことはあまり難しくない。例えば、「－１」から「１」まで変化する半波のコサイン曲線を用意し、その下端「－１」を第１範囲（或いは第３範囲）の一端で基準ゲインに合せ、その上端「１」を第１範囲（或いは第３範囲）の他端（境界）でゲインＧｌ（或いはゲインＧ２）に合せるだけで、下側カーブ（或いは上側カーブ）と中央平坦部のカーブとが滑らかにつながる。これに対して、ＴＴＦエレメントでは、下側カーブ（或いは上側カーブ）と中央カーブとを、その境界において滑らかにつなぐ簡易な方法がない。例えば、ＦＴＦエレメントと同様に半波分のコサイン曲線を下側カーブ（或いは上側カーブ）として用いて、その上記境界におけるゲインを中央傾斜部の当該境界におけるゲインに合せると（単純接続）、当該境界におけるコサイン曲線の傾き（微分値）は中央傾斜部の傾きと一致しない。逆に、コサイン曲線において傾きが中央傾斜部の傾きと一致する部分では、コサイン曲線のゲインが中央傾斜部のゲインＧ１ないしＧ２とは一致しない。

そこで、本実施形態では、下側傾斜部（或いは上側傾斜部）と中央傾斜部とを境界近傍で滑らかにつなぐため、ＣＰＵ１１０は、調整ステップにおいて、やや複雑なカーブの調整を行う。例えば、上記単純接続に続けて、さらに、その接続されたカーブのその境界近傍の所定範囲を削除し、その削除された範囲のカーブを４次以上のラグランジェ補間等の補間演算で生成すればよい。或いは、上記単純接続に続けて、図８に示すように、まず、下側傾斜部と中央傾斜部との境界（周波数Ｆｌ）の下側近傍において、下側カーブＧＳ（ｆ）と上側カーブの延長直線ＧＴ（ｆ）とを交差させ、さらに、より低域側で交差させる。そして、その交点の周波数ｆ０（ｆ０＜Ｆ１）からＦ１まで、周波数ｆに応じて１から０まで次第に小さくなる値ｘ（ｆ）を用いて、以下の式（１）にしたがいカーブＲ（ｆ）を算出する。下側カーブとしてカーブＲ（ｆ）を用いることにより、下側カーブと中央カーブとがなめらかにつながる。上側カーブについても、同様の方法を用いて良い。なお、本実施形態では２つの例を示したが、これに限らず他の手法を用いても良い。下側カーブや上側カーブにコサイン曲線を用いることも必須ではなく、他の曲線を用いてよい。
Ｒ（ｆ）＝ｘ（ｆ）×ＧＳ（ｆ）＋（１－ｘ（ｆ））×ＧＴ（ｆ）・・・（１）

ステップＳＣ１１０に後続するステップＳＣ１２０では、ＣＰＵ１１０は、ステップＳＣ１１０にて作成したレスポンスカーブに基づいて、フィルタの周波数レスポンスをそのカーブに近似するフィルタ係数を推定（生成）する。具体的には、ＣＰＵ１１０は、ステップＳＣ１１０にて作成したレスポンスカーブに逆ＦＦＴし、インパルス応答を算出する。そして、ＣＰＵ１１０は、ステップＳＣ１２０にて算出したインパルス応答をフィルタ係数としてＳＰＵ１６０に与える（ステップＳＣ１３０）。なお、ＳＰＵ１６９が畳み込みを周波数領域で行うタイプの場合には、ＣＰＵ１１０は、作成したレスポンスカーブをフィルタ係数としてそのままＳＰＵ１６０に供給すれば良い。

本実施形態のオーディオ信号処理装置１によれば、特定の周波数帯域で再生系の周波数特性の傾きを簡便に目標特性へ合わせ込むことができる。本実施形態の傾斜型フィルタエレメントでは、傾斜部の傾きを規定する１パラメータの分だけ平坦型フィルタエレメントに比較してパラメータの設定数が多い。しかし、本実施形態の装置１によれば、１つの傾斜型フィルタエレメントで、再生系の周波数特性の傾きを効果的に是正できる。従来の平坦型フィルタエレメントを用いて是正する態様に比較して、使用するエレメントを減らせるので、全体としてパラメータの設定数が減少し、ＰＥＱにおける目標特性への合わせ込み作業を、ユーザが従来よりも簡便に行える。

（Ｂ：変形例）
以上本発明の一実施形態について説明したが、この実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
（１）上記実施形態では、ＴＴＦエレメントの周波数レスポンスを規定する６種類のパラメータとして、上側周波数Ｆｈ、上側傾斜Ｓｈ、上側ゲインＧｈ、下側周波数Ｆｌ、下側傾斜Ｓｌ、および下側ゲインＧｌを用いたが、これに限定される訳ではない。例えば、図９に示すように、上側周波数Ｆｈ、上側傾斜Ｓｈ、下側周波数Ｆｌ、下側傾斜Ｓｌ、上側周波数Ｆｈと下側周波数Ｆｌの中間の周波数におけるゲインである中央ゲインＧｃ、および傾斜Ｔを用いても良い。また、上側周波数Ｆｈおよび下側周波数Ｆｌに代えて特定帯域の位置を指定する第１パラメータ（例えば特定帯域の中心周波数）と当該特定帯域の幅を示す第２パラメータとを用いても良い。第１パラメータに第２パラメータの半分の値を加算することで上側周波数Ｆｈを算出することができ、第１パラメータから第２パラメータの半分の値を減算することで下側周波数Ｆｈを算出することができる。また、上側傾斜Ｓｈおよび下側傾斜Ｓｌを可変値とすることは必須ではなく、それぞれ予め定めた固定値としても良い。本発明のＴＴＦエレメントは、４つのパラメータに基づいて、特定帯域の位置と幅と、周波数レスポンスの中央傾斜部の傾きとゲインとが制御されるフィルタであり、それら４パラメータの構成はその範囲で任意である。

（２）上記実施形態のオーディオ信号処理装置１は、その装置1台で、フィルタ係数に従って音信号を処理するＦＩＲフィルタ機能と、ユーザ操作に応じてパラメータを設定し、設定されたパラメータに応じてフィルタにフィルタ係数を供給するフィルタ制御機能とを備えていた。しかし、独立した２台の装置、すなわち、フィルタ制御機能を備えるフィルタ制御装置と、フィルタ機能を備えるフィルタ処理装置とで構成してもよい。

フィルタ制御機能に関し、上記実施形態の装置１（ＣＰＵ１１０）は、周波数レスポンスを規定する複数パラメータであって、所定帯域における低域側の傾斜部と高域側の傾斜部との間の中央傾斜部を規定する特定のパラメータを含む複数パラメータを受け、周波数－ゲイン平面において、フィルタの周波数レスポンスを示すレスポンスカーブを、複数パラメータに基づいて作成する。

なお、上記フィルタエレメントは、音信号の特定帯域の周波数特性を制御するフィルタエレメントであって、まず、第１、第２パラメータに基づいて、特定帯域の位置と幅とが制御され、さらに、第３、第４パラメータに基づいて、当該フィルタエレメントの特定帯域における周波数レスポンスの傾きとゲインとが制御されるフィルタエレメントである。

（３）また、一般的なコンピュータに、本発明のフィルタ制御方法を実行させるプログラムを提供しても良い。

同様に、一般的なコンピュータや信号処理プロセッサを本発明のフィルタエレメントとして機能させるプログラムを提供しても良い。なお、何れのプログラムについても、コンピュータ読み取り可能な記録媒体にそのプログラムを書き込んで配布或はインターネットなどの電気通信回線経由のダウンロードにより配布すれば良い。

１…オーディオ処理装置、１０…アナログ／デジタルコンバータ、２０…フィルタ、３０…デジタル／アナログコンバータ．４０…フィルタ係数演算部、５０…設定部, １１０…ＣＰＵ、１２０…不揮発性メモリ、１３０…揮発性メモリ、１４０…ユーザインタフェース部、１５０…外部機器インタフェース部、１６０…ＳＰＵ、１７０…バス。

Claims (5)

1. 所定帯域内の周波数レスポンスを規定する複数のパラメータであって、前記所定帯域内の低域側においてゲインが変化する下側傾斜部と、当該所定帯域内の高域側においてゲインが変化する上側傾斜部との間においてゲインが変化する中央傾斜部を規定する特定のパラメータを含む前記複数のパラメータを受け、
   フィルタの周波数レスポンスを表すレスポンスカーブを、前記複数のパラメータに基づいて作成し、
   前記レスポンスカーブに基づき、前記フィルタのフィルタ係数を生成し、
   前記複数のパラメータは、前記フィルタを構成する１つのエレメントのパラメータであり、
   前記エレメントの前記所定帯域の外の周波数レスポンスは、前記複数のパラメータの値に関わらず、基準レベルである、
   コンピュータにより実現されるフィルタ制御方法。
2. 前記レスポンスカーブの作成においては、前記下側傾斜部と前記中央傾斜部との境界において前記レスポンスカーブが滑らかにつながり、かつ前記上側傾斜部と前記中央傾斜部との境界において前記レスポンスカーブが滑らかにつながるように、前記レスポンスカーブを調整する請求項１に記載のフィルタ制御方法。
3. 前記特定のパラメータは、前記中央傾斜部の傾きとゲインとを規定する請求項１又は請求項２に記載のフィルタ制御方法。
4. 前記特定のパラメータは、さらに、周波数軸における、前記中央傾斜部の位置と幅とを規定する請求項３に記載のフィルタ制御方法。
5. 音信号の特定帯域の周波数特性を制御するフィルタエレメントであって、
   第１、第２パラメータに基づいて、前記特定帯域の位置と幅とが制御され、
   第３、第４パラメータに基づいて、当該フィルタエレメントの前記特定帯域における周波数レスポンスの傾きとゲインとが制御され、
   前記フィルタエレメントの周波数レスポンスは、前記特定帯域外において基準レベルである、
   ことを特徴とするフィルタエレメント。

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