JPH0637593A - Band-pass filtering device - Google Patents
Band-pass filtering deviceInfo
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- JPH0637593A JPH0637593A JP18825292A JP18825292A JPH0637593A JP H0637593 A JPH0637593 A JP H0637593A JP 18825292 A JP18825292 A JP 18825292A JP 18825292 A JP18825292 A JP 18825292A JP H0637593 A JPH0637593 A JP H0637593A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はバンドパスフィルタリン
グ装置に係わり、特にディジタルシグナルプロセッサ
（ＤＳＰ）を使用したバンドパスフィルタリング装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bandpass filtering device, and more particularly to a bandpass filtering device using a digital signal processor (DSP).
【０００２】[0002]
【従来の技術】グラフィックイコライザあるいは音像制
御装置において音声信号を所定の周波数帶域に分割する
ためにバンドパスフィルタを使用することは公知であ
る。従来バンドパスフィルタはいわゆるアナログ回路で
構成されることが普通であったが、分割数を多くしたり
あるいは遮断特性を急峻にしたりすると素子の数も多く
なることは避けることはできず実用的なものは製作する
ことが困難であった。2. Description of the Related Art It is known to use a bandpass filter in a graphic equalizer or a sound image control device to divide an audio signal into predetermined frequency bands. Conventionally, band-pass filters were usually composed of so-called analog circuits. However, increasing the number of divisions or making the cutoff characteristics steep increases the number of elements. Things were difficult to make.
【０００３】近年ディジタル技術が進歩しＤＳＰが広く
信号処理の分野に適用されるようになり、分割する周波
数帶域の数を増加することあるいは遮断特性を急峻にす
ることも困難ではなくなった。図３はディジタルフィル
タにおいて基本素子として一般的に使用されるいわゆる
双１次形フィルタ素子（イ）あるいは双２次形フィルタ
素子（ロ）の機能線図および伝達関数であり、係数を適
切に選択することによってローパスフィルタあるいはハ
イパスフィルタとして機能する。In recent years, as digital technology has advanced and DSP has been widely applied to the field of signal processing, it is not difficult to increase the number of frequency bands to be divided or to make the cutoff characteristic steep. FIG. 3 is a functional diagram and a transfer function of a so-called bi-linear filter element (a) or bi-quadratic filter element (b) generally used as a basic element in a digital filter. By doing so, it functions as a low-pass filter or a high-pass filter.
【０００４】そしてローパスフィルタとハイパスフィル
タとを合成することにより、所定の周波数を有する音声
信号のみを抽出するバンドパスフィルタを構成すること
ができる。以下ローパスフィルタ特性を有する双１次形
フィルタ素子とハイパスフィルタ特性を有する双１次形
フィルタ素子を合成したバンドパスフィルタを１次バン
ドパスフィルタと呼び、ローパスフィルタ特性を有する
双２次フィルタ素子とハイパスフィルタ特性を有する双
２次形フィルタ素子を合成したバンドパスフィルタを２
次バンドパスフィルタと呼ぶ。By synthesizing the low-pass filter and the high-pass filter, it is possible to construct a band-pass filter for extracting only an audio signal having a predetermined frequency. Hereinafter, a bandpass filter obtained by synthesizing a bilinear filter element having a lowpass filter characteristic and a bilinear filter element having a highpass filter characteristic is referred to as a primary bandpass filter, and a biquadratic filter element having a lowpass filter characteristic A bandpass filter composed of biquad filter elements having high-pass filter characteristics
It is called a next band pass filter.
【０００５】例えば標準的に使用されている１ＫＨｚを
中心とする１／１オクターブバンドフィルタにあって
は、可聴帶域を以下の１１の周波数を中心周波数とする
帶域に分割する。 １６Ｈｚ、３１．５ＨＺ、６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５
０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ＫＨｚ、２ＫＨｚ、４ＫＨｚ、
８ＫＨｚ、１６ＫＨｚ 従って１／１オクターブバンドフィルタにおいては、１
１個の１次バンドパスフィルタあるいは２次バンドパス
フィルタを並列接続して構成される。For example, in a 1/1 octave band filter centered at 1 KHz, which is used as a standard, the audible band is divided into the band having the following 11 frequencies as the center frequencies. 16Hz, 31.5HZ, 63Hz, 125Hz, 25
0Hz, 500Hz, 1KHz, 2KHz, 4KHz,
8KHz, 16KHz Therefore, in the 1/1 octave band filter, 1
It is configured by connecting one primary bandpass filter or one secondary bandpass filter in parallel.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】即ちバンドパスフィル
タリング装置は上記の１次バンドパスフィルタあるいは
２次バンドパスフィルタのいずれを使用しても構成する
ことは可能であるが、全帶域を１種類のバンドパスフィ
ルタで構成した場合には以下のような問題点が生じる。That is, the band-pass filtering device can be constructed by using either the above-mentioned first-order band-pass filter or second-order band-pass filter, but one kind of whole band is used. The following problems occur when the band pass filter is used.
【０００７】全帶域で１次バンドパスフィルタを使用し
た場合には、２次バンドパスフィルタと同等の周波数特
性を実現しようとすると１つの周波数帶域毎に１次バン
ドパスフィルタを２つ直列接続する必要があるため、Ｄ
ＳＰで実行する演算のステップ数が増加するため処理速
度が低下するだけでなく、直列接続することによる利得
低下の補正が必要となる。When a first-order bandpass filter is used in the entire band, in order to realize a frequency characteristic equivalent to that of the second-order bandpass filter, two first-order bandpass filters are connected in series for each frequency band. D to connect
Since the number of steps of the calculation executed in the SP increases, not only the processing speed decreases, but also the gain decrease due to the serial connection needs to be corrected.
【０００８】図４は利得低下の発生の説明図であって、
横軸に周波数、縦軸に利得をとる。即ち中心周波数ｆL
の１次バンドパスフィルタと中心周波数ｆH の１次バン
ドパスフィルタを直列接続すると、中心周波数ｆ0 の２
次バンドパスフィルタが得られるが、周波数ｆ0 におけ
る２つの１次バンドパスフィルタの利得は−Ｇデシベル
に低下しているため、中心周波数ｆ0 の２次バンドパス
フィルタの中心周波数における利得も−Ｇデシベルとな
るので、利得の補正が必要となる。FIG. 4 is an explanatory diagram of the occurrence of the gain reduction,
The horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain. That is, the center frequency f L
When connected in series a first-order band pass filter of the first-order band pass filter with the center frequency f H, the second center frequency f 0
While following the band pass filter is obtained, since the two first-order band pass filter gain at the frequency f 0 is lowered to -G dB, also gain at the center frequency of the secondary bandpass filter having a center frequency f 0 - Since it becomes G decibel, it is necessary to correct the gain.
【０００９】一方全帶域で２次バンドパスフィルタを使
用した場合には、ＤＳＰで実行する演算のステップ数は
減少するものの低周波域で使用するバンドパスフィルタ
の係数の値が小くなって出力信号が発振する場合もあ
る。本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであっ
て、演算ステップ数の増加を抑制するとともに、低周波
数帶域において発振が発生することのないバンドパスフ
ィルタリング装置を提供することを目的とする。On the other hand, when the second-order bandpass filter is used in the entire band, the number of steps of the calculation executed by the DSP is reduced, but the value of the coefficient of the bandpass filter used in the low frequency band is small. The output signal may oscillate. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a bandpass filtering apparatus that suppresses an increase in the number of calculation steps and does not cause oscillation in a low frequency band.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】第１の発明にかかるバン
ドパスフィルタリング装置は、高い周波数帶域を処理す
る少なくとも１つのバンドパスフィルタのそれぞれが、
ローパスフィルタリング特性を有する双２次フィルタ素
子とハイパスフィルタリング特性を有する双２次フィル
タ素子を合成して構成される２次バンドパスフィルタで
あり、低い周波数帶域を処理する少なくとも１つのバン
ドパスフィルタのそれぞれが、ローパスフィルタリング
特性を有する双１次フィルタ素子とハイパスフィルタリ
ング特性を有する双１次フィルタ素子を合成して構成さ
れる１次バンドパスフィルタで構成される。According to a first aspect of the present invention, there is provided a bandpass filtering device, wherein each of at least one bandpass filter for processing a high frequency band has:
A second-order bandpass filter configured by combining a bi-quadratic filter element having a low-pass filtering characteristic and a bi-quadratic filter element having a high-pass filtering characteristic, which is at least one band-pass filter for processing a low frequency band. Each of them is composed of a first-order bandpass filter configured by combining a bi-first order filter element having a low-pass filtering characteristic and a bi-first order filter element having a high-pass filtering characteristic.
【００１１】第２の発明にかかるバンドパスフィルタリ
ング装置は、分割する周波数帶域の数がＭ個であり、２
次バンドパスフィルタを使用した場合には発振が発生す
る特定周波数より高い周波数を処理するＮ個のバンドパ
スフィルタが２次バンドパスフィルタであり、特定周波
数より低い周波数を処理する残りの（Ｍ−Ｎ）個のバン
ドパスフィルタが前記１次バンドパスフィルタで構成さ
れる。In the bandpass filtering device according to the second invention, the number of frequency bands to be divided is M, and 2
When the next band pass filter is used, the N band pass filters that process frequencies higher than the specific frequency at which oscillation occurs are secondary band pass filters, and the remaining (M- N) bandpass filters are constructed by the primary bandpass filter.
【００１２】[0012]
【作用】第１の発明によれば、高い周波数帶域において
は演算ステップの少ない２次バンドパスフィルタで構成
されるため処理が迅速に行なわれ、低い周波数帶域にお
いては係数の桁落ちが発生しにくい１次バンドパスフィ
ルタで構成されるため発振の発生が抑制される。According to the first aspect of the invention, the processing is performed quickly because the second-order band-pass filter having a small number of calculation steps is used in the high frequency band, and the cancellation of the coefficient occurs in the low frequency band. Since it is composed of a first-order bandpass filter that is difficult to perform, the occurrence of oscillation is suppressed.
【００１３】第２の発明によれば、２次バンドパスフィ
ルタを使用した場合に発振が発生する特定周波数以上の
できる限り低い周波数帶域まで２次バンドパスフィルタ
が使用され、残りの低い周波数帶域には１次バンドパス
フィルタが使用されるため、演算ステップの減少と発振
の抑制とが同時に達成される。According to the second aspect of the invention, the secondary bandpass filter is used up to a frequency band as low as possible above a specific frequency at which oscillation occurs when the secondary bandpass filter is used, and the remaining low frequency band is used. Since a first-order bandpass filter is used in the band, a reduction in calculation steps and suppression of oscillation are achieved at the same time.
【００１４】[0014]
【実施例】図１は本発明にかかるバンドパスフィルタリ
ング装置の実施例の構成図であって、各バンドパスフィ
ルタ毎にＤＳＰを使用する構成をとる。即ち入力端子Ｉ
Ｎから入力されたアナログ信号である音声信号は、Ａ／
Ｄコンバータ１１によってディジタル信号に変換され
る。1 is a block diagram of an embodiment of a bandpass filtering apparatus according to the present invention, in which a DSP is used for each bandpass filter. That is, the input terminal I
A voice signal which is an analog signal input from N is A /
It is converted into a digital signal by the D converter 11.
【００１５】ディジタル化された音声信号は音声信号バ
ス１２を介して各ＤＳＰに供給される。ＤＳＰ１３Ｈｉ
（１≦ｉ≦Ｎ）はＮ個の高周波数帶域を処理するバンド
パスフィルタであって２次バンドパスフィルタの演算ア
ルゴリズムが組み込まれている。The digitized audio signal is supplied to each DSP via the audio signal bus 12. DSP13Hi
(1.ltoreq.i.ltoreq.N) is a bandpass filter that processes N high frequency bands, and a calculation algorithm of a secondary bandpass filter is incorporated therein.
【００１６】ＤＳＰ１３Ｌｊ（１≦ｉ≦Ｎ）は（Ｍ−
Ｎ）個の低周波数帶域を処理するバンドパスフィルタで
あって１次バンドパスフィルタの演算アルゴリズムが組
み込まれている。なお数値Ｎは以下のようにして定める
ものとする。即ちＭ個のバンドパスフィルタに全て２次
バンドパスフィルタを適用したばあいには低周波数帶域
においては係数が小さくなって発振する。The DSP 13Lj (1≤i≤N) is (M-
N) A band-pass filter for processing low frequency bands, which incorporates a calculation algorithm of a first-order band-pass filter. The numerical value N is determined as follows. That is, when a second-order bandpass filter is applied to all M bandpass filters, the coefficient becomes small in the low frequency band and oscillates.
【００１７】この発振のおこる周波数を特定周波数ｆｓ
としたとき、特定周波数ｆｓを含む周波数帶域以上の周
波数帶域の数をＮとして定める。Ｍ個の周波数帶域に分
割された音声信号は音声信号バス１２を介してもう１つ
の信号処理用ＤＳＰ１３Ｐに送られ、例えばイコライザ
として使用する場合には各周波数帶域毎に振幅が調節さ
れた後再合成される。The frequency at which this oscillation occurs is the specific frequency fs.
Then, N is defined as the number of frequency bands equal to or higher than the frequency band including the specific frequency fs. The audio signal divided into M frequency bands is sent to another signal processing DSP 13P via the audio signal bus 12, and the amplitude is adjusted for each frequency band when used as an equalizer, for example. It will be re-synthesized later.
【００１８】再合成された音声信号はＤ／Ａコンバータ
１４によってアナログ信号に変換され、出力端子ＯＵＴ
から出力される。図２はイコライザとして使用された場
合の機能線図であって入力信号はバンドパスフィルタ部
２１によってＭ個の周波数帶域に分割され各周波数帶域
毎にゲンイ調節部２２によって振幅調節された後加算部
２３で合成されて出力信号となる。The re-synthesized voice signal is converted into an analog signal by the D / A converter 14 and output terminal OUT.
Is output from. FIG. 2 is a functional diagram in the case of being used as an equalizer. The input signal is divided into M frequency bands by the band pass filter unit 21, and the amplitude is adjusted by the Geny adjusting unit 22 for each frequency band. The output signal is synthesized by the adder 23.
【００１９】なお各ＤＳＰは制御バス１５を介してＣＰ
Ｕ１６によって制御される。制御用プログラムはメモリ
１７の中に記憶されており、操作指令はインターフェイ
ス１８を介して操作パネル１９から入力される。例えば
メモリ１７にオーケストラ再生用のイコライザ特性ある
いはライブコンサート再生用のイコライザ特性を記憶し
ておき操作パネル１９からいずれかの特性を選択するこ
とも可能である。Each DSP is connected to the CP via the control bus 15.
It is controlled by U16. The control program is stored in the memory 17, and the operation command is input from the operation panel 19 via the interface 18. For example, it is possible to store the equalizer characteristic for orchestra reproduction or the equalizer characteristic for live concert reproduction in the memory 17 and select any one of the characteristics from the operation panel 19.
【００２０】[0020]
【発明の効果】第１の発明にかかるバンドパスフィルタ
リング装置によれば、周波数の高い範囲は２次バンドパ
スフィルタが適用されるため演算ステップ数が低減され
て処理速度を向上することが可能となる。一方周波数の
低い範囲は１次バンドパスフィルタが適用されて処理の
安定化を図ることが可能となる。According to the bandpass filtering device of the first aspect of the present invention, since the second-order bandpass filter is applied in the high frequency range, the number of calculation steps can be reduced and the processing speed can be improved. Become. On the other hand, in the low frequency range, the first-order bandpass filter is applied to stabilize the processing.
【００２１】第２の発明にかかるバンドパスフィルタリ
ング装置によれば、２次バンドパスフィルタを使用して
も発振が発生しないできるかぎり低い周波数帶域まで２
次バンドパスフィルタが使用されるため、演算ステップ
の削減と処理の安定化を同時に達成することが可能とな
る。According to the band-pass filtering device of the second invention, even if a second-order band-pass filter is used, oscillation does not occur.
Since the next bandpass filter is used, it is possible to reduce the number of calculation steps and stabilize the processing at the same time.
【図１】図１は本発明にかかるバンドパスフィルタリン
グ装置の実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a bandpass filtering device according to the present invention.
【図２】図２は本発明にかかるバンドパスフィルタリン
グ装置をイコライザに適用した場合の機能線図である。FIG. 2 is a functional diagram when the bandpass filtering apparatus according to the present invention is applied to an equalizer.
【図３】図３はディジタルフィルタにおいて基本素子と
して使用される双１次形フィルタ素子（イ）あるいは双
２次形フィルタ素子（ロ）の機能線図および伝達関数で
ある。FIG. 3 is a functional diagram and a transfer function of a bilinear filter element (b) or a biquadratic filter element (b) used as a basic element in a digital filter.
【図４】図４はは利得低下の発生の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of occurrence of gain reduction.
１１…Ａ／Ｄコンバータ １２…音声信号バス １３…ＤＳＰ １４…Ｄ／Ａコンバータ １５…制御バス １６…ＣＰＵ １７…メモリ １８…インターフェイス １９…操作パネル 11 ... A / D converter 12 ... Audio signal bus 13 ... DSP 14 ... D / A converter 15 ... Control bus 16 ... CPU 17 ... Memory 18 ... Interface 19 ... Operation panel
Claims (2)
に分割するバンドパスフィルタリング装置であって、 高い周波数帶域を処理する少なくとも１つのバンドパス
フィルタのそれぞれが、ローパスフィルタリング特性を
有する双２次フィルタ素子とハイパスフィルタリング特
性を有する双２次フィルタ素子を合成して構成される２
次バンドパスフィルタであり、 低い周波数帶域を処理する少なくとも１つのバンドパス
フィルタのそれぞれが、ローパスフィルタリング特性を
有する双１次フィルタ素子とハイパスフィルタリング特
性を有する双１次フィルタ素子を合成して構成される１
次バンドパスフィルタであるバンドパスフィルタリング
装置。1. A bandpass filtering apparatus for dividing an input signal into at least two frequency bands, wherein each of the at least one bandpass filter processing a high frequency band has a biquadratic characteristic having a lowpass filtering characteristic. 2 composed by combining a filter element and a biquadratic filter element having a high-pass filtering characteristic
A second-order bandpass filter, in which each of at least one bandpass filter for processing a low frequency band is configured by combining a bi-first-order filter element having a low-pass filtering characteristic and a bi-first-order filter element having a high-pass filtering characteristic. Done 1
A bandpass filtering device that is a next bandpass filter.
発生する特定周波数より高い周波数を処理するＮ個のバ
ンドパスフィルタが前記２次バンドパスフィルタであ
り、 該特定周波数より低い周波数を処理する残りの（Ｍ−
Ｎ）個のバンドパスフィルタが前記１次バンドパスフィ
ルタである請求項１に記載のバンドパスフィルタリング
装置。2. The number of frequency bands to be divided is M, and when the second-order bandpass filter is used, there are N bandpass filters for processing frequencies higher than a specific frequency at which oscillation occurs. A second-order bandpass filter that processes the remaining (M-
The bandpass filtering device according to claim 1, wherein N) bandpass filters are the first-order bandpass filters.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18825292A JPH0637593A (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Band-pass filtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18825292A JPH0637593A (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Band-pass filtering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637593A true JPH0637593A (en) | 1994-02-10 |
Family
ID=16220444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18825292A Pending JPH0637593A (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Band-pass filtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637593A (en) |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP18825292A patent/JPH0637593A/en active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010717 |