JPH0770952B2 - オクタ−ブ多重フイルタ - Google Patents

オクタ−ブ多重フイルタ

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JPH0770952B2
JPH0770952B2 JP61189118A JP18911886A JPH0770952B2 JP H0770952 B2 JPH0770952 B2 JP H0770952B2 JP 61189118 A JP61189118 A JP 61189118A JP 18911886 A JP18911886 A JP 18911886A JP H0770952 B2 JPH0770952 B2 JP H0770952B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は規則的にローパス特性とバンドパス特性のディ
ジタルフィルタを組合せて構成したオクターブ多重フィ
ルタに関する。
[発明の概要] 本発明のオクターブ多重フィルタは、例えば、バンドパ
ス特性とローパス特性をそれぞれ有する1対のディジタ
ルフィルタ(FIR型フィルタ)から成るフィルタ段を複
数段所定の規則に従って入出力間に並設したオクターブ
多重フィルタで、周波数領域で広帯域にわたり、対数的
に均一な間隔で特性を指定できるようになっている。
[従来の技術] 従来のディジタルフィルタは等時間間隔の離散的なサン
プル値を処理するため、所定クロック周波数で動作する
ようになっているので、周波数領域での特性の指定は等
周波数間隔で行われていた。
このため広帯域にわたり対数的間隔で特性を指定する従
来のフィルタとしては、複数のアナログフィルタを組合
せて実現しているに過ぎなかった。
[発明が解決しようとする問題点] 前者のディジタルフィルタは上述したように等周波数間
隔での特性指定方式をとるため、低域の分解能が粗過ぎ
る一方、高域の分解能が必要以上に細か過ぎ、広帯域化
は非常に困難である。
一般にオーディオ機器の特性の評価あるいは指定は周波
数領域で対数間隔で行われるため、従来のディジタルフ
ィルタ、例えばFIR型(有限インパルス応答型)フィル
タを用いる場合、上述した理由で低域では精度の良い特
性を指定できず、高域では逆に必要以上の高精度の特性
指定となってしまい、回路実現上、非常に能率が悪かっ
た。特に従来のFIR型フィルタでグラフィックイコライ
ザのような複雑な周波数特性のものを実現しようとする
場合、かかる制約は免れ得ず、実際にもFIR型フィルタ
を用いたグラフィックイコライザはまだ実用化されてい
ない。
これに対し後者のフィルタはアナログのアクティブフィ
ルタの加算あるいは乗算方式をとるため、フィルタ間の
干渉があったり、位相と振幅を独立に指定することが困
難であった。特にその位相特性は任意に指定することが
非常に困難であった。
本発明の目的はこのような従来技術の問題点を解決する
ため、周波数領域で広帯域にわたり対数的に均一な間隔
で特性を指定できるオクターブ多重フィルタを提供する
にある。
[問題点を解決するための手段] 前記目的を達成するため本願の第1番目の発明は、入力
信号のサンプリング時間間隔に対し、その時間間隔をク
ロックとして動作するバンドパス特性とローパス特性を
有する複数のディジタルフィルタ群が設けられ、ローパ
ス特性のディジタルフィルタ群は直列に接続され、かつ
バンドパス特性のディジタルフィルタ群は並列に接続さ
れており、入力信号がバンドパス特性のディジタルフィ
ルタ群のそれぞれに与えられ、その各出力がローパス特
性のディジタルフィルタ群のそれぞれの入力に与えられ
るようになっていて、各ディジタルフィルタ群において
接続順に番号をつけると、最大番号のディジタルフィル
タの単位遅延素子一段当りの遅延時間が入力信号のサン
プリング時間間隔以上で、それぞれのディジタルフィル
タ群では番号が一つ減少する毎にそのディジタルフィル
タの一段当りの遅延時間がAB(A>1,B>0)倍となっ
ており、ある番号のローパス特性のディジタルフィルタ
の単位遅延素子一段当りの遅延時間がそれと同番号のバ
ンドパス特性のディジタルフィルタの単位遅延素子一段
当りの遅延時間の整数倍であることを要旨とする。
更に本願の第2番目の発明は第1番目の発明が入力並列
型であるのに対し、出力並列型、即ち、ローパス特性の
ディジタルフィルタのそれぞれの出力がバンドパス特性
の各ディジタルフィルタに与えられると共にそれぞれの
出力が加算されて取り出されるように構成したことを要
旨としている。
[作用] 上述した本願の第1番目の発明において、上記ローパス
及びバンドパス特性のディジタルフィルタとしては、例
えばFIR型フィルタが使用され、ローパス特性のディジ
タルフィルタはバンドパス特性のディジタルフィルタの
奇数番目の通過域を消去するように動作し、両者を1対
として各フィルタ段を構成して、各段のディジタルフィ
ルタを構成する遅延素子の単位遅延時間を変えて多重に
使用される。
本願の第2番目の発明は第1番目の発明と基本的に等価
であり、従ってその動作も全く同様である。
[発明の実施例] 以下図面に示す実施例を参照して本発明を説明すると、
第1図は本願の第1番目の発明によるオクターブ多重フ
ィルタ(5オクターブ)の一実施入れを示す。同図にお
いて、INは入力端子、OUTは出力端子、A/DはA−D変換
器、D/AはD−A変換器、LPFは通常のアナログのローパ
スフィルタ、S0〜S4は例えばFIR型フィルタを用いて成
るバンドパス特性を有するディジタルフィルタ、F0〜F4
は同様のフィルタを用いて成るローパス特性を有するデ
ィジタルフィルタ、D0〜D4は加算回路である。
而して上記FIR型フィルタは、第2図に示す如く遅延素
子SR、係数乗算器ML、加算器ADから成り、第3図に示す
DFT(離散型フーリエ変換)の手法により目的とする周
波数特性が得られるように係数乗算器MLの係数a-5〜a6
を定めてある。
第3図(a)は目的とする周波数特性(ローパス特性)
の関数を示し、同図(b)はこれを逆フーリエ変換した
時間領域の関数を示す。
このような構成のバンドパス特性及びローパス特性を有
するディジタルフィルタのそれぞれの1帯(S0,F0)〜
(S4,F4)から各フィルタ段が構成され、入出力間に並
列の形で構成されている。
そしてこの各フィルタ段において、上記バンドパス特性
のディジタルフィルタS0〜S4はそれぞれ、一段当りの遅
延時間nTがA−D変換器A/Dにおける入力信号のサンプ
リング時間間隔を基準時間間隔Tとして、この基準時間
間隔に対して整数倍の時間間隔群T,2T,3T・・・のうち
の一つの時間間隔で動作する遅延素子S0−1〜S4−5を
有している。また前記ローパス特性のディジタルフィル
タF0〜F4は一段当りの遅延時間が対応する上記バンドパ
ス特性のディジタルフィルタS0〜S4の遅延素子一段当り
の遅延時間の整数分の一の遅延時間で動作する遅延素子
F0−1〜F4−5を有している。
更に各フィルタ段は前記加算回路D0〜D4を介して図示の
如く結合されている。即ち、各フィルタ段はより長い遅
延時間で動作する遅延素子を有するバンドパス特性ある
いはローパス特性のディジタルフィルタの段が上位の段
と(S4〜S0,F4〜F0の順)定義すると、各フィルタ段の
バンドパス特性のディジタルフィルタの出力がその段よ
り一段上のローパス特性のディジタルフィルタの出力と
加算されて、自己の段のローパス特性のディジタルフィ
ルタに入力されるように接続されている。
さて、上述した構成のオクターブ多重フィルタにおい
て、入力端子INに与えられた入力信号はA−D変換器A/
Dによりサンプリング周波数f0(サンプリングレート1/f
0sec)でA−D変換され、バンドパス特性のディジタル
フィルタS0〜S4に加えられる。このフィルタ例えばS4
それを構成する遅延素子一段当りの遅延時間が1/f02-4s
ecである。通常この構成のディジタルフィルタは、クロ
ック周波数をf02-4Hzとして使用され、入力信号のサン
プリング周波数もf02-4Hzとて使用される。そのため、
クロック周波数と上記サンプリング周波数が異なるた
め、このままでは目的とする処理ができない。このため
本発明ではまず前述のように単位遅延時間を1/f02-4sec
としてFIR型フィルタの係数を定め、次に実際のサンプ
リング間隔1/f0secの入力信号に対し、クロック周波数
をf0Hzにし、かつその係数のままその遅延素子S4−1の
一段当りの遅延時間nT=1/f02-4secとなるに設定する。
同様にして他の段のディジタルフィルタも設定する。
ディジタルフィルタS4の出力特性は第4図(a)に示す
ようになっており、次にその奇数番目の通過域を消去す
るため、遅延素子一段当りの遅延時間が1/f02-3secのロ
ーパス特性のディジタルフィルタF4に入力される。F4
出力特性は第4図(b)のようになっている。このF4
出力は遅延素子一段当りの遅延時間が1/f02-3secのバン
ドパス特性のディジタルフィルタS3の出力と、加算回路
D4により加算される。第4図(c)はこの加算された特
性を示す。
更にS3の奇数番目の通過域を消去するために、遅延素子
一段当りの遅延時間が1/f02-2secのローパス特性のディ
ジタルフィルタF3に入力される。F3の出力特性は第4図
(d)のようになっている。
以下同様の処理を繰返し、最後のディジタルフィルタF0
より第5図に示す如き目的の特性の出力が得られる。
第6図及び第7図はそれぞれ本願の第2番目及び第3番
目の発明によるオクターブ多重フィルタの各実施例で、
第6図の実施例は入力並列型、即ち、入力信号が並列接
続されたバンドパス特性のディジタルフィルタBP1〜BP5
に与えられ、それぞれの出力が振幅位相係数器COE1〜CO
E5を介して直列接続されたローパス特性のディジタルフ
ィルタLP1〜LP4の各々に与えられるようになっている
が、第7図の実施例は出力並列型、即ち、直列接続され
たローパス特性のディジタルフィルタLP4〜LP1のそれぞ
れの出力を、並列接続されたバンドパス特性のディジタ
ルフィルタBP5〜BP1に与えられると共にそれぞれの出力
が振幅位相係数器COE5〜COE1を介して加算器D5にて加算
されて取り出されるようになっている。
なお、第6図及び第7図の実施例において、接続順で最
大番号のディジタルフィルタLP4,BP5の一段当りの遅延
時間が入力信号のサンプリング時間間隔以上であり、ま
たそれぞれのディジタルフィルタ群LP1〜LP4,BP1〜BP5
において番号が一つ減少する毎にディジタルフィルタの
単位遅延素子一段当りの遅延時間がAB(A>1,B>0)
倍となっていて、かつある番号のローパス特性のディジ
タルフィルタの単位遅延素子一段当りの遅延時間がそれ
と同番号のバンドパス特性のディジタルフィルタの単位
遅延素子一段当りの遅延時間のn(nは整数)倍で動作
するようになっている。
第6図及び第7図の実施例は基本的には第1図の実施例
と等価で動作は全く同様であり、第6図の実施例がバン
ドパス特性のディジタルフィルタ群BP1〜BP5のそれぞれ
のバンドパス出力信号の不要な帯域成分をローパス特性
のディジタルフィルタ群LP1〜LP4で順次消去して行くの
に対し、第7図の実施例は順次帯域が狭められて行くフ
ィルタLP1〜LP4の各ローパス信号出力に、フィルタBP1
〜BP5の各バンドパス特性出力を乗算する方式をとって
いる。
第8図は第7図の一実施例として、AB=2′,n=2の場
合の各ディジタルフィルタの出力特性を示す。
第6図の実施例では入力段のバンドパス特性のディジタ
ルフィルタ群の遅延素子としてのランダムアクセスメモ
リ(RAM)を共用できるので、メモリーが節約され、設
計もその分だけ簡単になる。
また第7図の実施例ではそれぞれの帯域の成分も分離し
て取り出せるので、他の機能を付加する用途に好適であ
る。
[発明の効果] 以上説明した所から明らかなように本発明によれば、上
述した構成とすることにより周波数領域(周波数軸上)
で対数的に均一な間隔で特性を指定でき、また低域方向
へ広帯域化を図れるので分解能が向上し、しかも振幅と
位相を独立に指定できると共に各フィルタ間の干渉を任
意に小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
該実施例に用いられるFIR型フィルタの一構成例を示す
図、第3図は該フィルタの特性図、第4図は上記実施例
における各ディジタルフィルタの出力特性図、第5図は
目的とする特性の出力の図、第6図及び第7図は本発明
の他の実施例を示すブロック図、第8図はその実施例に
おける各ディジタルフィルタの出力特性図である。 S0〜S4……バンドパス特性を有するディジタルフィルタ F0〜F4……ローパス特性を有するディジタルフィルタ、 D0〜D5……加算回路、 A/D……A−D変換器、 D/A……D−A変換器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号のサンプリング時間間隔に対し、
    その時間間隔をクロックとして動作するバンドパス特性
    とローパス特性を有する複数のディジタルフィルタ群が
    設けられ、ローパス特性のディジタルフィルタ群は直列
    に接続され、かつバンドパス特性のディジタルフィルタ
    群は並列に接続されており、入力信号がバンドパス特性
    のディジタルフィルタ群のそれぞれに与えられ、その各
    出力がローパス特性のディジタルフィルタ群のそれぞれ
    の入力に与えられるようになっていて、各ディジタルフ
    ィルタ群において接続順に番号をつけると、最大番号の
    ディジタルフィルタの単位遅延素子一段当りの遅延時間
    が入力信号のサンプリング時間間隔以上で、それぞれの
    ディジタルフィルタ群では番号が一つ減少する毎にその
    ディジタルフィルタの一段当りの遅延時間がAB(A>1,
    B>0)倍となっており、ある番号のローパス特性のデ
    ィジタルフィルタの単位遅延素子一段当りの遅延時間が
    それと同番号のバンドパス特性のディジタルフィルタの
    単位遅延素子一段当りの整数倍であることを特徴とする
    オクターブ多重フィルタ。
  2. 【請求項2】入力信号のサンプリング時間間隔に対し、
    その時間間隔をクロックとして動作するバンドパス特性
    とローパス特性を有する複数のディジタルフィルタ群が
    設けられ、ローパス特性のディジタルフィルタ群は直列
    に接続され、かつバンドパス特性のディジタルフィルタ
    群は並列に接続されており、ローパス特性のディジタル
    フィルタ群のそれぞれの出力がバンドパス特性の各ディ
    ジタルフィルタ群のそれぞれに与えられると共にバンド
    パス特性のディジタルフィルタ群のそれぞれの出力が加
    算されて取り出されるようになっていて、各ディジタル
    フィルタ群において接続順に番号をつけると、最大番号
    のディジタルフィルタの単位遅延素子一段当りの遅延時
    間が入力信号のサンプリング時間間隔以下で、それぞれ
    のディジタルフィルタ群では番号が一つ減少する毎にそ
    のディジタルフィルタの一段当りの遅延時間がAB(A>
    1,B>0)倍となっており、ある番号のローパス特性の
    ディジタルフィルタの単位遅延素子一段当りの遅延時間
    がそれと同番号のバンドパス特性のディジタルフィルタ
    の単位遅延素子一段当りの遅延時間の整数倍であること
    を特徴とするオクターブ多重フィルタ。
JP61189118A 1985-12-27 1986-08-11 オクタ−ブ多重フイルタ Expired - Lifetime JPH0770952B2 (ja)

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JP60-296678 1985-12-27
JP29667885 1985-12-27

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JPS63126309A JPS63126309A (ja) 1988-05-30
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