JPH04124906A

JPH04124906A - グラフィックイコライザ

Info

Publication number: JPH04124906A
Application number: JP2243884A
Authority: JP
Inventors: Masatsugu Kamimura; 正継上村; Masaaki Nagami; 正明永海; Toshitaka Yamato; 俊孝大和
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1992-04-24
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JP3102796B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概　要〕通常のグラフィックイコライザにおいては、各帯域フィ
ルタの中心周波数は、オクターブバンドと呼ばれ、中心
周波数が順に倍に増加するよう設定されている。そして
各帯域フィルタの中心周波数でのゲインに対する半値幅
に相当するＱ値は、一定である。しかしオーディオシス
テムの解析等のため、ある周波数の高調波のうち特定次
数の高調波の出力レベルを調整しようとする時には、次
数が大きくなると共に特定の高調波のみを調整すること
が難しくなる。そこで帯域フィルタの中心周波数を、対
象とする周波数から順に等間隔に設定し、しかも周波数
が大きくなるに従がってＱ値を大きくするように設定す
ることで高調波の出力レベルの調整を容易にする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、高調波成分の出力レベルの調整を容易にした
グラフィックイコライザに関し、特に計測や実験等で高
調波の影響を調べる際に使用されるグラフィックイコラ
イザに関する。

〔従来の技術〕

オーディオシステムでは、オーディオシステム自体の特
性や音楽の種類に応じて、操作者が所望の周波数特性を
得られるように、入力信号に対して複数の帯域毎に出力
レベルを調整できるグラフィックイコライザが使用され
ている。第５図は、オーディオシステムにおけるグラフ
ィックイコライザの例を示す図である。なお全図を通じ
て同一の機能を行なう要素については同一参照番号とし
、図毎に異なるアルファベットの小文字を付して表わす
。第５図に示すグラフィックイコライザは、デジタルフ
ィルタで構成されるグラフィックイコライザであり、ア
ナログ信号源ＩＣの場合には、Ａ／Ｄ変換器３Ｃでデジ
タル変換された信号に対して周波数特性の調整をグラフ
ィックイコライザ４Ｃで行なう。ＣＤ等のデジタル信号
源２ｃの場合には、そのままグラフィックイコライザ４
ｃの入力信号になる。

グラフィックイコライザは、入力信号の周波数特性を調
整するものであるため、入力信号の周波数範囲を複数の
帯域に分割し、各帯域に対応する出力レベルが調整可能
なフィルタを備えている。

入力信号は、各フィルタで帯域毎に出力レベルを調整さ
れた後、出力される。グラフィックイコライザを構成す
る複数の帯域フィルタの周波数特性の例を第６図に示す
。第６図に示す例では、帯域フィルタは７個あり、ゲイ
ンが８ｄＢと一８ｄＢの時を示しである。各帯域フィル
タの周波数特性は、帯域の中心を示す中心周波数と、Ｑ
値で示される。

Ｑ値は、帯域フィルタが正のゲインを示す時には、中心
周波数でのゲインより３ｄＢだけ小さなゲインになる二
点間の周波数の差と中心周波数の比の逆数であり、Ｑ値
が大きいほど周波数特性は鋭くなる。ゲインが負、すな
わち減衰させる場合にはゼロ（ＩＢＯ線に対して対称で
あるとして考えれば良い。

Ｑ値は、そもそもコンデンサ、コイノペ及び抵抗で構成
される共振回路で定義される値であるが、近年のように
帯域フィルタとしてデジタルフィルタが利用されるよう
になった後も帯域フィルタの特性を示すための値として
使用されている。第６図では各帯域フィルタのＱ値は、
すべて２である。

第６図に示すように各帯域フィルタは、入力信号の周波
数範囲を覆うように、中心周波数が順に倍に増加するオ
クターブバンドと呼ばれる値に設定されている。第６図
では、１２５Ｈｚ、　２５０Ｈｚ、　５００Ｈｚ。

１　ｋＨｚ、　　２　ｋＨｚ、　　４　ｋＨｚ、　　８
　ｋＨｚが各帯域フィルタの中心周波数である。中心周
波数をこのように設定するのは、このような設定が人間
の聴感に合致するためである。

Ｑ値は大きい程、フィルタの周波数特性は鋭くなるため
、その帯域の中心付近のみを調整するのには有利である
が、逆に帯域の周辺部分では充分な調整が不可能になる
という問題が起きる。そのため帯域フィルタの数等を考
慮して適当な値に設定されているが、各フィルタは同一
のＱ値を有するのが一般的である。

〔発明が解決しようとする課題〕

音楽等の聴感を調整するために使用されるイコライザで
は、上記のように各帯域フィルタの中心周波数はオクタ
ーブバンドに設定されるのが望ましい。しかしオーディ
オシステムの開発等において、特定の周波数が聴感に及
ぼす影響を調べるためにイコライザを利用することがあ
る。例えば特定の周波数部分を強調したり、減衰させて
聴感を調べる場合であるが、このような場合においては
特定の周波数だけでなく、その高調波の影響も調べる必
要が出てくる。すなわち１　ｋＨｚ部分に対し３倍の３
　ｋＨｚの高調波が大きく出るシステムで、その影響及
び改良の目安を調べるため１　ｋＨｚ付近の出力レベル
を変えながら、且つ３　ｋＨｚ付近の出力レベルも変化
させる必要がある場合である。

しかしながら第６図のように各帯域フィルタの中心周波
数がオクターブバンドになるように設定されている時に
は、１　ｋＨｚの調整は４番目の帯域フィルタを調整す
ることで容易に行なえるが、３ｋＨｚ部分の調整は、隣
接する中心周波数が２　ｋＨｚ及び４　ｋＨｚの帯域フ
ィルタで行なう必要がある。

しかしこれでは３ｋＨｚ　部分のみの調整は無理であり
、３　ｋＨｚ部分を調整しようとすれば隣接する２ｋＨ
ｚ及び４　ｋＨｚ部分の出力レベルも大きく変化するこ
とになる。これはたとえＱ値をどのように設定しても同
様である。

また中心周波数の設定を変えても、各帯域フィルタの中
心周波数がオクターブバンドに設定されている限り、高
調波のうち調整不可能な周波数部分がかならず存在する
。

もちろん中心周波数とＱ値がそれぞれ個別に設定可能な
パラメトリックイコライザと呼ばれるイコライザを用い
れば細かな調整が可能になるが、この種のイコライザは
高価であるばかりでなく、操作も難しくなるという問題
がある。

本発明は、上８己問題点に鑑みてなされたものであり、
簡単な構成で周波数の聴感に及ぼす影響を調べるのに適
したグラフィック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〕

上記問題点を解決するため本発明のグラフィックイコラ
イザにおいては、帯域フィルタの中心周波数をオクター
ブバンドではなく、あらかじめ定められた特定の周波数
ｆから順番にｆ、　２ｆ・３ｆ・・・・、という具合に
設定し、中心周波数に応じてＱ値を変える。すなわち本
発明のグラフィックイコライザは、中心周波数及び尖鋭
度であるＱ値で表わされる周波数特性を有する複数の帯
域フィルタ、及び上記複数の帯域フィルタのそれぞれに
対応し人力信号に対する各帯域フィルタの出力レベルを
変化させるための複数の出力レベル可変手段を備え、こ
れらの出力レベル可変手段を操作することで、人力信号
に対して周波数特性を変化させることが可能なグラフィ
ックイコライザであり、これら複数の帯域フィルタの各
中心周波数は、あらかじめ定められた基準周波数に対し
て、この周波数の整数倍で隣接する中心周波数間の差が
等しくなるように設定されており、これらの帯域フィル
タの各Ｑ値は、周波数が大きくなるに従がって大きくな
るよう設定されていることを特徴とする。

〔作　用〕

本発明のグラフィックイコライザの動作を第１Ａ図及び
第１Ｂ図に示す帯域フィルタの周波数特性の例に基づい
て説明する。この例では、グラフィックイコライザは７
個の帯域フィルタを有し、各帯域フィルタはそれぞれ第
１Ａ図及び第１Ｂ図に示す周波数特性を有する。第１Ａ
図は横軸の周波数を対数表現したものであり、第１Ｂ図
は横軸の周波数を線型表現したものであり、共に各帯域
フィルタのゲインを８ｃｌＢ、−８ｄＢとした時の周波
数特性を示している。各帯域フィルタのゲインをＯｄｅ
とすると、入力信号はそのまま出力信号となり、ゲイン
を正とするとその部分の出力レベルが増大して強調され
、ゲインを負とすると出力レベルが減少することになる
。第１Ａ図から明らかなように、この場合１００Ｈｚ付
近や、１０ｋ）Ｉｚ以上の部分では出力レベルを調整す
ることはできないが、出力は入力レベルがそのまま維持
される。

第１Ｂ図で明らかなように帯域フィルタの中心周波数は
、ｌ　ｋＨｚ、　　２　ｋＨｚ、　　−、７ｋＨｚとい
う具合にｌ　ｋＨｚから一定間隔になるよう設定されて
いる。

これは対象とする基準周波数を１　ｋ）ｌｚとしたため
であり、対象とする基準周波数を変えれば当然異なった
ものになる。Ｑ値は、順に２．４・６・８・１０．１２
・１４という具合に中心周波数が増大するに従がって比
例して増大するように設定されている。

これにより第１Ｂ図に示すように横軸の周波数を線型と
した時に各フィルタの周波数特性は同一の半値幅を有し
、相似形になる。

対象となる基準周波数は１　ｋＨｚであり、その高調波
である２　ｋ）ｌｚ、　　３　ｋＨｚ、　　・・・の出
力レベルを個別に調整することが可能になることは第１
Ｂ図より明らかである。もし中心周波数がｌ　ｋＨｚか
ら等間隔とし、各フィルタのＱ値はすべて２であるとす
ると第１Ｃ図に示すように、中心周波数が増大するに従
がって隣接するフィルタとの重さなりが増大し、隣接す
る部分に影響することなしに、特定の周波数部分のみの
出力レベルを調整することが不可能になることがわかる
。

以上のように本発明のグラフィックイコライザによれば
、特定周波数部分とその高調波を個別に他に影響を与え
ることなしに調整可能になる。

〔実施例〕

本発明に基づくグラフィックイコライザは、アナログフ
ィルタで実現することも可能であるが、デジタルシグナ
ルプロセッサ（ＤＳＰ）を利用したデジタルフィルタで
実現するのが適当である。ＤＳＰを利用したイコライザ
を有するオーディオシステムの構成を第２図に示す。Ｄ
ＳＰ　８ａは、乗算器、加算器、遅延メモリを多数備え
たＩＣであり、マイコン９ａにより各部の係数等を設定
することでデジタルフィルタを形成する。マイコン９ａ
は、図示していないが使用者が操作した出力レベル変化
手段の設定値を読み取り、読み取った値に対応した出力
レベルが得られるようにＤＳＰ　ｇａの係数を変化させ
る。

第２図に示したオーディオシステムでは、アナログ信号
源１ａの場合にはＡ／Ｄ変換器３ａでデジタル変換され
た後ＤＳＰ　３ａに入力される。デジタル信号源２ａの
場合にはそのままＤＳＰ　８ａに人力される。ＤＳＰ　
ｇａは所望のデジタルフィルタを形成するよう係数等が
設定されており、入力された信号は各帯域毎に出力レベ
ルが調整された後、Ｄ／Ａ変換器５ａでアナログ信号に
され、増幅器６ａで増幅された後スピーカ７ａにより音
響信号になる。

本実施例では各デジタルフィルタは帯域フィルタであり
、この場合のデジタルフィルタの構成例を第３図に示す
。第３図において１３ｂから１８ｂは増幅器であり、そ
れぞれａｏからａ５の係数を有している。１７ｂから２
０ｂは、遅延メモリであり、信号を１サンプリング時間
遅延させる。２１ｂは加算器である。

各帯域フィルタの周波数特性は、中心周波数と尖鋭度を
示すＱ値により表わされることを前述したが、第３図に
示したデジタルフィルタＦｂの乗算器１１ｂから１６ｂ
の係数と、中心周波数及びＱ値の関係は、（１）式から
（８）式で示される。

ａｏ”１　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）
ａ＋＝Ｏ・・・（２）ａ２＝１　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）ａ
３　”　　（２＋２−ｗａ”）／ｐ　　　　　”’　（
４）ａ４＝　　（Ｉ　　Ｇｍ−ｗａ／　Ｑ　＋　Ｗｏ”
）／Ｐ　・・・（５）ａＳ　＝　（（Ｇｐ−Ｇｍ）−Ｗ
ａ／Ｑ）／Ｐ　　・　（６）Ｐ　　＝１＋Ｇｍ−Ｗｏ／
Ｑ＋Ｗｏ’　　　　　−（７）ｆ　ｏ　＝　Ｗｏ　／　
２π　　　　　　　　　　　・・・（８）（１）式から
（８）式において、ｆｏは中心周波数、Ｗｏは共振角周
波数、ｃｐ及びＧｍは増幅度すなわち出力レベルで定ま
る定数である。

（１）式から（８）式で明らかなように、中心周波数、
Ｑ値及び出力レベルが定まれば、デジタルフィルタＦｂ
の乗算器１１ｂから１６ｂの各係数ａ０からａＳが定ま
る。逆に係数ａ０からａ５を定めれば中心周波数、Ｑ値
、及び出力レベルが定まる。

本実施例では、中心周波数は１　ｋＨｚ、　　２　ｋＨ
ｚ、　　３　ｋＨｚ。

４　ｋＨｚ、　　５　ｋＨｚ、　　６　ｋ）！ｚ、　　
７　ｋＨｚに設定され、それぞれ２．４．−６．８．１
０，１２．１４のＱ値を有している。

上記のようにして定められる７個のデジタルフィルタを
第４図に示すように直列に接続することでグラフィック
イコライザを実現している。このようにして得られたグ
ラフィックイコライザの周波数特性は、第１Ａ図と第１
Ｂ図に示す通りであり、前述の説明のように特定の周波
数とその高調波成分の調整に適した特性になる。

本発明のグラフィックイコライザは、特定の周波数とそ
の高調波の出力レベルを調整することを目的としたもの
であり、それ以外の周波数部分の出力レベルを調整する
のは難しいという問題がある。例えば第１Ａ図からも明
らかなように、５００ｔｌｚ以下の領域、８　ｋＨｚ以
上の領域、及び１．５ｋＨｚや２．５ｋＨｚ等各帯域フ
ィルタの中心周波数の中間の周波数部分である。しかし
ながら本発明のグラフィックイコライザは、特定の周波
数とその高調波の出力レベルを調整することを目的とし
たものであるため、対象となる周波数と本発明のグラフ
ィックイコライザの特定周波数が合致していれば、何ん
ら問題はない。

またＤＳＰを利用したデジタルフィルタの場合は、入力
信号をｇＱｋＨｚ程度の高い周波数でサンプリングして
処理を行なっている。そのため対象となる周波数を１　
ｋｌ（ｚから５００Ｈｚに変更する場合には、デジタル
フィルタに入力する信号を半分に間引いて与えればデジ
タルフィルタの係数を何んら変更することなく、対象と
なる周波数を変更可能である。実際にはこの方法でほと
んどすべての周波数を対象とすることができる。

しかしながら対象となる周波数が複数で、それぞれの高
調波について調整を行なう必要がある場合や、他の帯域
についても調整を行ないながら対象となる周波数とその
高調波の出力レベルを調整する必要がある場合には、本
発明に基づくグラフィックイコライザを複数個組み合せ
るか又は従来のグラフィックイコライザに本発明に基づ
くグラフィックイコライザを付加して行なうことができ
る。

〔発明の効果〕

本発明により、オーディオシステムにおいて特定の周波
数とその高調波の聴感に及ぼす影響を調べるのに適した
、特定の周波数とその高調波のみを調整可能なイコライ
ザが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図及び第１Ｂ図は、本発明に基づくグラフィック
イコライザの各帯域フィルタの周波数特性の例を示す図
。第１Ｃ図は、中心周波数を第１Ａ図及び第１Ｂ図と同一
とし、Ｑ値を一定にした場合の各帯域フィルタの周波数
特性を示す図。第２図は、ＤＳＰを利用したイコライザを有するオーデ
ィオシステムの構成を示す図。第３図は、デジタルフィルタで帯域フィルタを構成した
例を示す図。第４図は、第３図のデジタルフィルタを直列に７個接続
したグラフィックイコライザの構成例を示す図。第５図は、グラフィックイコライザを有するオーディオ
システムの構成例を示す図。第６図は、従来のグラフィックイコライザの各帯域フィ
ルタの周波数特性の例を示す図。図において、１ａ・・・アナログ信号源、２ａ・・・デジタル信号源
、３ａ・・・Ａ／Ｄ変換器、４Ｃ・・・グラフィックイコライザ、５ａ・・・Ｄ／Ａ変換器、　６ａ・・・増幅器、７ａ−
ｘピーカ、　　　　８ａ＝ＤＳＰ。９ａ・・・マイコン、Ｆｂ・・・デジタルフィルタ、１１ｂ〜１６ｂ・・・増幅器、１７ｂ〜２０ｂ・・・遅延メモリ、２１ｂ・・・加算器。実施例とシステム構成孔２　図デジタルフィルタ１こよる各帯塚フィルタの構成勉３ｉ
４Ｃ第図第５晶

Claims

【特許請求の範囲】中心周波数及び尖鋭度であるＱ値で表わされる周波数特
性を有する複数の帯域フィルタ、及び該複数の帯域フィ
ルタのそれぞれに対応し、入力信号に対する各帯域フィ
ルタの出力レベルを変化させるための複数の出力レベル
変化手段を備え、入力信号の周波数特性を変化させるこ
とが可能なグラフィックイコライザにおいて、該複数の帯域フィルタの各中心周波数は、あらかじめ定
められた基準周波数に対して、該基準周波数の整数倍の
周波数で隣接する中心周波数間の差が等しくなるように
設定されており、該複数の帯域フィルタの各Ｑ値は、周波数が大きくなる
に従がって大きくなるよう設定されていることを特徴と
するグラフィックイコライザ。