JPH04342309A - 巡回型デジタルフィルタ - Google Patents

巡回型デジタルフィルタ

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Publication number
JPH04342309A
JPH04342309A JP3114929A JP11492991A JPH04342309A JP H04342309 A JPH04342309 A JP H04342309A JP 3114929 A JP3114929 A JP 3114929A JP 11492991 A JP11492991 A JP 11492991A JP H04342309 A JPH04342309 A JP H04342309A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
storage device
output
data
circuit
adder
Prior art date
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Pending
Application number
JP3114929A
Other languages
English (en)
Inventor
Akinari Nishikawa
西川 明成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Reverberation, Karaoke And Other Acoustics (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばデジタルオーデ
ィオやデジタルサーボのイコライザなどに使用されるデ
ジタルフィルタに係り、特に巡回(Infinite 
Impulse Responce )型デジタルフィ
ルタに関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、巡回型ディジタルフィル
タは、帰還がかかっているので演算誤差が蓄積してリミ
ットサイクルに陥り、発振などの不都合が生じることが
よく知られている。上記演算誤差の蓄積をなくするため
に、固定小数点演算方式においてはデータのビット数の
2倍以上の演算精度を持たせたり、浮動小数点演算方式
を用いたりしている。しかし、この場合、演算器が大き
くなり過ぎるだけでなく、演算結果を格納するための記
憶装置の容量の増大、データバスの本数の増加などを招
き、回路設計に際して、回路規模の増大による回路実現
の困難さやコストアップなどの様々な問題が発生する。 そこで、演算誤差の蓄積によるリミットサイクルを回避
する簡便な手法として、演算結果(加算器の出力)をビ
ット丸め回路で丸める処理を施している。
【0003】図4は、巡回型ディジタルフィルタの一例
を示している。時間的に相関のある入力データAが第1
の係数(a0 )乗算器41および第1の1サンプル遅
延装置42に入力し、この第1の1サンプル遅延装置4
2の出力(1サンプル前に入力されたデータB)が第2
の係数(a1 )乗算器43に入力し、この第2の係数
乗算器43の出力および前記第1の係数乗算器41の出
力が加算器44に入力する。そして、この加算器44の
出力が第2の1サンプル期間遅延装置45に入力し、こ
の第2の1サンプル期間遅延装置45の出力(前回の演
算結果である帰還データC)が第3の係数(b1 )乗
算器46に入力し、この第2の係数乗算器46の出力が
前記加算器44に入力し、この加算器44の出力がフィ
ルタ出力となる。
【0004】図5は、図4のフィルタの一具体例を示し
ている。時間相関のある入力データが第1の記憶装置5
1(例えばランダムアクセスメモリ;RAM)に一時的
に格納される。このRAM51の読み出し出力およびフ
ィルタ係数器52の係数出力が乗算器53に入力し、こ
の乗算器53の出力が加算器54に入力する。そして、
この加算器54の出力が第2の記憶装置(例えばレジス
タ)55に一時的に格納される。このレジスタ55の出
力が前記加算器54に入力し、この加算器54の出力が
ビット丸め回路56に入力し、このビット丸め回路56
の出力が前記RAM51へ書込むための帰還入力になる
と共にフィルタ出力となる。
【0005】なお、フィルタ係数器52は、RAM51
から前記データAを読み出す時には係数a0 を出力し
、RAM51から前記データB(1サンプル前に入力さ
れたデータ)を読み出す時には係数a1 を出力し、R
AM51から前記データC(前回の演算結果がビット丸
め回路56を経てRAM51に帰還したデータ)を読み
出す時には係数b1 を出力する。 これにより、A×a0 +REG→REGB×a1 +
REG→REG C×b1 +REG→REG の演算が行われ、最終的な演算結果がビット丸め回路を
経て出力する。
【0006】ところで、演算結果をビット丸め回路56
で丸める際に、演算結果の下位ビットを単に切り捨てた
り四捨五入するのではなく、図6に示す特性のように、
演算結果の零クロス付近にわざと不感帯を設けるように
不感帯生成回路(図示せず)が付加されることがある。 この不感帯生成回路は、演算結果が正データの時には結
果の下位ビットを切り捨て、演算結果が負データの時に
は結果を切り上げるように、データの正負の符号を検出
する回路と加算器とからなる。
【0007】しかし、巡回型ディジタルフィルタにおい
て、高速演算を実行させる上で最も厳しいのは、演算結
果をRAM51に書込むまでのルートである。従って、
図5に示すように、ビット丸め回路56に不感帯生成回
路を付加してデータ符号の検出および結果の切り捨てま
たは切り上げ(+1)のための補正処理を行うと、演算
速度のマージン不足が生じ、演算が間に合わなくなるお
それが生じる。これを避けるために、シフトレジスタな
どを用いて演算速度のマージンを作るなどの回路的な対
策をとると、回路規模の増加を招くという問題が生じる
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
巡回型デジタルフィルタは、演算誤差の蓄積によるリミ
ットサイクルを回避することに伴って演算速度のマージ
ン不足が生じ、演算速度の高速化が困難になるという問
題があった。
【0009】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、演算誤差の蓄積によるリミットサイクルを回
避することに伴って演算速度のマージン不足が生じるこ
とを防止し、演算速度の高速化を図り得る巡回型デジタ
ルフィルタを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、演算結果の帰
還経路で演算結果の丸め処理を行う巡回型デジタルフィ
ルタにおいて、入力データおよび1サンプル前の入力デ
ータおよび演算結果の帰還データを一時的に格納する第
1の記憶装置と、この第1の記憶装置からの読み出しデ
ータに所定の係数を乗算する乗算器と、この乗算器の出
力と前回の演算結果とを加算する加算器と、この加算器
の演算結果を一時的に格納する第2の記憶装置と、上記
加算器の演算結果の下位ビットを単に切り捨てる丸め処
理を行い、丸め処理された演算結果を前記第1の記憶装
置に帰還データとして帰還させると共にフィルタ出力と
する切り捨て回路と、前記第1の記憶装置から前記帰還
データを読み出して前回の演算結果に加算する演算サイ
クルで、上記加算の前に、上記帰還データの符号ビット
の正負に対応して前回の演算結果あるいは第1の記憶装
置からの読み出し出力に対して+0、+1の補正を行う
補正回路とを具備することを特徴とする。
【0011】
【作用】第1の記憶装置から帰還データを読み出して係
数を乗算した後に前回の演算結果に加算する演算サイク
ルで、上記帰還データの符号ビットの正負に対応して前
回の演算結果あるいは第1の記憶装置からの読み出し出
力に対して+0、+1の補正を行う補正回路を有する。 例えば帰還データCの符号ビットが正ならば、第2の記
憶装置の内容をクリアした後に加算を行い、帰還データ
Cの符号ビットが負ならば、第2の記憶装置の内容を帰
還データに乗算すべき係数の値に設定した後に加算を行
う。これにより、演算結果の零クロス付近に不感帯を設
け、演算誤差の蓄積によるリミットサイクルを回避する
ことが可能になる。この場合、演算結果の下位データを
単に切り捨てるので、ビット丸め処理が簡単になり、演
算速度のマージン不足が生じなくなり、演算速度の高速
化を図ることが可能になる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明の巡回型デジタルフィルタ
の第1実施例を示している。
【0013】このフィルタにおいて、第1の記憶装置(
例えばRAM)11、フィルタ係数器12、乗算器13
、加算器14は、図5に示したフィルタ中のRAM51
、フィルタ係数器52、乗算器53、加算器54と同様
であるが、図5に示したフィルタと比べて次の点(a)
〜(c)が異なる。
【0014】即ち、(a)第2の記憶装置としてプリセ
ット/クリア機能付きのレジスタ(アキュムレータ)1
5が用いられている。(b)不感帯生成回路付きのビッ
ト丸め回路に代えて切り捨て回路16が用いられている
。(c)RAM11から読み出されたデータの符号ビッ
トを取り出してゲート回路17に入力する。このゲート
回路17は、RAMからデータC(前回の演算結果が切
り捨て回路16を経てRAM11に帰還したデータ)を
読み出した時に活性化されるゲート信号により開く。 このゲート回路17の出力信号(データCの符号ビット
)が前記プリセット/クリア機能付きのレジスタ15の
プリセット/クリア端子に入力する。この場合、符号ビ
ットが正ならば、レジスタ15をクリアし、符号ビット
が負ならば、レジスタ15にこの時のフィルタ係数器1
2の係数出力b1 をプリセットするように構成してお
く。
【0015】なお、時間相関のある入力(例えばデジタ
ルオーディオ信号)が例えば16ビット、フィルタ係数
器12の係数出力が例えば10ビットであるとすれば、
乗算器13の出力は25ビットであり、加算器14の出
力のビット数は、25ビット+符号ビット、オーバーフ
ロー分などのヘッドマージンであり、切り捨て回路16
が切り捨てる演算結果の下位ビットは9ビット、フィル
タ出力は16ビットである。
【0016】次に、図1のフィルタの動作を説明する。 このフィルタの動作は、基本的には図5に示したフィル
タの動作と同じであるが、次の点が異なる。即ち、前回
の演算結果が切り捨て回路16を経てRAM11に帰還
したデータCの符号ビットが正ならば、レジスタ15を
クリアした後に  C×b1 +REG→REG、つま
り、C×b1 +0→REG  の演算を行うことによ
り、等価的に演算結果の下位データを切り捨てている。
【0017】これに対して、前記データCの符号ビット
が負ならば、レジスタ15にこの時のフィルタ係数器1
2の係数出力b1 をプリセットした後に  C×b1
 +REG→REG、つまり、C×b1 +b1 →R
EG  の演算を行うことにより、等価的に演算結果を
切り上げている。
【0018】上記動作に際して、帰還データCの符号ビ
ットの正負に応じてレジスタ15の内容をクリア/プリ
セットするので、  C×b1 +REG→REG  
の演算は、レジスタ15の内容をクリア/プリセットし
ても支障が生じない時(演算開始時)に行う必要がある
が、その他の演算(  A×a0 +REG→REG、
B×a1+REG→REG  )の順序は変更してもよ
い。
【0019】即ち、上記実施例の巡回型デジタルフィル
タによれば、RAM11から帰還データCを読み出して
係数b1 を乗算した後にレジスタ15の出力(前回の
演算結果)に加算する演算サイクルで、上記加算の前に
、上記帰還データCの符号ビットの正負に対応して+0
、+1の補正を行う補正回路(ゲート回路17)を有す
る。これにより、演算結果の零クロス付近に不感帯を設
け、演算誤差の蓄積によるリミットサイクルを回避する
ことが可能になる。この場合、演算結果の下位データを
単に切り捨てるので、ビット丸め処理が簡単になり、演
算速度のマージン不足が生じなくなり、演算速度の高速
化を図ることが可能になる。しかも、補正回路による回
路規模の増加は殆んど生じない。図2は、巡回型デジタ
ルフィルタの第2実施例を示している。
【0020】このフィルタは、図1に示したフィルタと
比べて次の点(a)〜(c)が異なり、その他は同じで
あるので図1中と同一符号を付している。即ち、異なる
点は、(a)プリセット/クリア機能付きのレジスタ1
5に代えて通常のレジスタ(RAMでもよい)25が用
いられている。(b)前記RAM11から帰還データC
が読み出された時にその符号ビットの正負を判定する正
負判定回路27が設けられている。(c)レジスタ25
の出力側と前記加算器14の入力側との間に切換え回路
28が挿入されている。この切換え回路28は、通常は
レジスタ25の出力を加算器14に入力するが、前記正
負判定回路27から正の符号ビットの判定出力が入力し
た時にはデータ0を加算器14に入力させ、前記正負判
定回路27から負の符号ビットの判定出力が入力した時
にはこの時のフィルタ係数器12の係数出力b1 を加
算器14に入力させるように切換えるように動作する。 図2のフィルタの動作は、基本的には図1に示したフィ
ルタの動作と同じであり、図1のフィルタと同様の効果
が得られる。
【0021】なお、上記実施例のように、第1の記憶装
置11としてRAMを用いた場合には、帰還データCを
読み出した後でしか符号ビットの正負を判定することが
できないことに伴う制約が生じる。この対策として、デ
ータの符号ビットを直ちに判定し得るように符号ビット
格納専用レジスタ(図示せず)を併用するなどが可能で
ある。
【0022】図3は、巡回型デジタルフィルタの第3実
施例であり、例えばデジタル・シグナル・プロセッサの
ように、第1の記憶装置としてRAM31を外部に設け
た場合を示している。
【0023】このフィルタは、図2に示したフィルタと
比べて次の点(a)〜(c)が異なり、その他は同じで
あるので図1中と同一符号を付している。即ち、異なる
点は、(a)RAM31の出力側と乗算器13の入力側
との間にラッチ回路30を挿入し、RAM31から読み
込んだデータをラッチ回路30にラッチし、内部の演算
速度に比べてデータ読み込み速度が遅くてもタイミング
を合わせることを可能にしている。(b)RAM31か
ら帰還データCが読み出された時にその符号ビットの正
負を判定する正負判定回路37が設けられている。 (c)RAM31の出力側とラッチ回路30の入力側と
の間に第2の加算器38が挿入されている。この第2の
加算器38は、前記正負判定回路37から負の符号ビッ
トの判定出力が入力した時にはRAM31からの読み込
みデータに1を加算するが、前記正負判定回路37から
正の符号ビットの判定出力が入力した時やその他の時に
はRAM31からの読み込みデータに0を加算する。こ
の場合には、演算(A×a0+REG→REG、B×a
1 +REG→REG、C×b1+REG→REG  
)の順序は制約されない。図3のフィルタの動作は、基
本的には図2に示したフィルタの動作と同じであり、図
2のフィルタと同様の効果が得られる。
【0024】なお、上記各実施例では、帰還ループを1
つ有する場合を示したが、帰還ループを複数有する場合
(例えばカラオケ装置で使用される残響付加用フィルタ
)にも本発明を適用できる。
【0025】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、演算誤
差の蓄積によるリミットサイクルを回避することに伴っ
て演算速度のマージン不足が生じることを防止し、演算
速度の高速化を図り得る巡回型デジタルフィルタを実現
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の巡回型デジタルフィルタの第1実施例
を示すブロック図。
【図2】本発明の巡回型デジタルフィルタの第2実施例
を示すブロック図。
【図3】本発明の巡回型デジタルフィルタの第3実施例
を示すブロック図。
【図4】従来の巡回型デジタルフィルタの一例を示すブ
ロック図。
【図5】図4の巡回型デジタルフィルタの一具体例を示
すブロック図。
【図6】図5の巡回型デジタルフィルタの演算結果の零
クロス付近に不感帯を設けた場合の特性の一例を示す図
【符号の説明】
11、31…第1の記憶装置(RAM)、12…フィル
タ係数器、13…乗算器、14…加算器、15…第2の
記憶装置(プリセット/クリア機能付きのレジスタ)、
16…切り捨て回路、17…ゲート回路(補正回路)、
25…第2の記憶装置(レジスタあるいはRAM)、2
7、37…正負判定回路(補正回路)、28…切換え回
路(補正回路)、30…ラッチ回路、38…第2の加算
器(補正回路)。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  入力データおよび1サンプル前の入力
    データおよび演算結果の帰還データを一時的に格納する
    第1の記憶装置と、この第1の記憶装置からの読み出し
    データに所定の係数を乗算する乗算器と、この乗算器の
    出力と前回の演算結果とを加算する加算器と、この加算
    器の演算結果を一時的に格納する第2の記憶装置と、上
    記加算器の演算結果の下位ビットを単に切り捨てる丸め
    処理を行い、丸め処理された演算結果を前記第1の記憶
    装置に帰還データとして帰還させると共にフィルタ出力
    とする切り捨て回路と、前記第1の記憶装置から前記帰
    還データを読み出して前回の演算結果に加算する演算サ
    イクルで、上記加算の前に、上記帰還データの符号ビッ
    トの正負に対応して前回の演算結果あるいは第1の記憶
    装置からの読み出し出力に応じた補正を行う補正回路と
    を具備することを特徴とする巡回型デジタルフィルタ。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の巡回型デジタルフィル
    タにおいて、前記補正回路は、前記第1の記憶装置から
    読み出されたデータの符号ビットが入力し、上記第1の
    記憶装置から帰還データを読み出した時に活性化される
    ゲート信号により開くゲート回路を有し、前記第2の記
    憶装置は、上記ゲート回路の出力信号がプリセット/ク
    リア端子に入力するプリセット/クリア機能付きのレジ
    スタが用いられ、前記帰還データの符号ビットが正の時
    は内容がクリアされ、上記符号ビットが負の時は内容が
    前記帰還データに乗算すべき係数の値にプリセットされ
    ることを特徴とする巡回型デジタルフィルタ。
  3. 【請求項3】  請求項1記載の巡回型デジタルフィル
    タにおいて、前記補正回路は、前記第1の記憶装置から
    前記帰還データが読み出された時にその符号ビットの正
    負を判定する正負判定回路と、前記第2の記憶装置の出
    力側と前記加算器の入力側との間に挿入された切換え回
    路とを具備し、上記切換え回路は、通常は前記第2の記
    憶装置の出力を前記加算器に入力し、前記正負判定回路
    から正の符号ビットの判定出力が入力した時にはデータ
    0を前記加算器に入力させ、前記正負判定回路から負の
    符号ビットの判定出力が入力した時には前記帰還データ
    に乗算すべき係数を前記加算器に入力させるように切換
    えることを特徴とする巡回型デジタルフィルタ。
  4. 【請求項4】  請求項1記載の巡回型デジタルフィル
    タにおいて、さらに、前記第1の記憶装置の出力側と前
    記乗算器の入力側との間に挿入されたラッチ回路を具備
    し、前記補正回路は、前記第1の記憶装置から前記帰還
    データが読み出された時にその符号ビットの正負を判定
    する正負判定回路と、前記第1の記憶装置の出力側と前
    記ラッチ回路の入力側との間に挿入された第2の加算器
    とを具備し、上記第2の加算器は、前記正負判定回路か
    ら負の符号ビットの判定出力が入力した時には前記第1
    の記憶装置からの読み出しデータに1を加算し、その他
    の時には前記第1の記憶装置からの読み出しデータに0
    を加算することを特徴とする巡回型デジタルフィルタ。
  5. 【請求項5】  請求項1乃至4のいずれか1項に記載
    の巡回型デジタルフィルタにおいて、前記第1の記憶装
    置は、ランダムアクセスメモリが用いられていることを
    特徴とする巡回型デジタルフィルタ。
  6. 【請求項6】  請求項3記載の巡回型デジタルフィル
    タにおいて、前記第2の記憶装置は、レジスタまたはラ
    ンダムアクセスメモリが用いられていることを特徴とす
    る巡回型デジタルフィルタ。
JP3114929A 1991-05-20 1991-05-20 巡回型デジタルフィルタ Pending JPH04342309A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011193197A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Yamaha Corp フィルタ装置
JP2011205520A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Nanao Corp 巡回型ノイズ除去装置またはその方法

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JP2011193197A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Yamaha Corp フィルタ装置
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