JPS6337972B2 - - Google Patents

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JPS6337972B2
JPS6337972B2 JP9635380A JP9635380A JPS6337972B2 JP S6337972 B2 JPS6337972 B2 JP S6337972B2 JP 9635380 A JP9635380 A JP 9635380A JP 9635380 A JP9635380 A JP 9635380A JP S6337972 B2 JPS6337972 B2 JP S6337972B2
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JP
Japan
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digital filter
filter device
switching
input signal
data
Prior art date
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JP9635380A
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Japanese (ja)
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JPS5721117A (en
Inventor
Kotaro Hanzawa
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Casio Computer Co Ltd
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Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/04Recursive filters
    • H03H17/0405Recursive filters comprising a ROM addressed by the input and output data signals

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、伝達関数の係数を予め記憶し、該係
数の切替により特性を可変としたデイジタルフイ
ルタ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a digital filter device in which coefficients of a transfer function are stored in advance and characteristics are made variable by switching the coefficients.

近年、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、コイ
ルあるいは演算増幅器を用いて実現出来るアナロ
グフイルタに代り、乗算器、加算器、遅延回路等
で構成されるデイジタルフイルタが注目されてい
る。このデイジタルフイルタの大きな特徴は、同
一の回路で、多くの特性をもつフイルタが容易に
構成出来ることにある。
In recent years, digital filters consisting of multipliers, adders, delay circuits, etc. have been attracting attention instead of analog filters that can be realized using transistors, resistors, capacitors, coils, or operational amplifiers. A major feature of this digital filter is that filters with many characteristics can be easily constructed using the same circuit.

第1図は、伝達関数が H(Z)=K・1+a1Z-1+a2Z-2/1+b1Z-1+b2Z-2
…式(1) で表わされるIIR(無限応答)デイジタルフイル
タで、カツトオフ周波数可変のローパスフイルタ
(あるいはハイパスフイルタ)が示されている。
第1図に於て、1は入力信号が供給される加算器
であり、この加算器1出力は加算器2に供給され
ると共に、単位時間の遅延を行う遅延回路3に与
えられる。そして、この遅延回路3出力は、乗算
器4,5に供給される。この乗算器4にはROM
(リードオンリメモリ)6からカツトオフ周波数
データcによりアドレス指定され選択出力された
データb1が更に供給され、入力信号がb1倍されて
加算器1に与えられる。なお、この入力信号は加
算器1に対して、減算を指示するようになつてい
る。また、上記乗算器5には、更にROM6から
選択出力されるデータa1が供給され、入力信号が
a1倍されて加算器2に与えられる。そして、上記
遅延回路3出力は更に単位時間の遅延を行う遅延
回路7を介し、乗算器8,9に与えられる。上記
乗算器8,9にはそれぞれROM6から供給され
るデータb2,a2が更に供給され、入力信号がb2
倍、a2倍されて、加算器1,2に与えられる。な
お、加算器1に与えられる信号は減算を指示する
ようになつている。そして、上記加算器1出力、
乗算器5,9出力が供給され、それ等を加算する
加算器2の出力は、カツトオフ周波数cによつて
選択されるROM6の出力Kが供給される乗算器
10に与えられ、K倍されて出力信号となる。
In Figure 1, the transfer function is H(Z)=K・1+a 1 Z -1 +a 2 Z -2 /1+b 1 Z -1 +b 2 Z -2
...A low-pass filter (or high-pass filter) with variable cutoff frequency is shown as an IIR (infinite response) digital filter expressed by equation (1).
In FIG. 1, numeral 1 is an adder to which an input signal is supplied, and the output of this adder 1 is supplied to an adder 2 and also to a delay circuit 3 which delays by a unit time. The output of this delay circuit 3 is then supplied to multipliers 4 and 5. This multiplier 4 has ROM
(Read-only memory) 6 further supplies data b 1 addressed and selectively outputted by cut-off frequency data c, and the input signal is multiplied by b 1 and applied to adder 1 . Note that this input signal instructs the adder 1 to perform subtraction. Further, the multiplier 5 is further supplied with data a1 selectively output from the ROM 6, and the input signal is
a is multiplied by 1 and given to adder 2. Then, the output of the delay circuit 3 is applied to multipliers 8 and 9 via a delay circuit 7 which further delays the signal by a unit time. The multipliers 8 and 9 are further supplied with data b 2 and a 2 supplied from the ROM 6, respectively, and the input signal is b 2
A is multiplied by 2 and given to adders 1 and 2. Note that the signal given to the adder 1 is designed to instruct subtraction. And the output of the adder 1,
The output of the adder 2 which is supplied with the outputs of the multipliers 5 and 9 and adds them together is given to the multiplier 10 which is supplied with the output K of the ROM 6 selected by the cut-off frequency c, and is multiplied by K. This becomes the output signal.

然るに、カツトオフ周波数cの変更により、今
“A”なる特性をもつフイルタから“B”なる特
性をもつフイルタに変化せしめた際、各係数が大
幅に変化する場合は、その出力変化は大きく、不
連続となり、特に、このようなデイジタルフイル
タ装置を電子楽器や各種音響機器に適用した場合
は、聴覚上不自然さを感じる等の欠点があつた。
However, when changing the cut-off frequency c from a filter with characteristics "A" to a filter with characteristics "B", if each coefficient changes significantly, the output change will be large and undesirable. Particularly when such a digital filter device is applied to an electronic musical instrument or various types of audio equipment, there are drawbacks such as an audible sense of unnaturalness.

この発明は以上の点に鑑みてなされたもので、
予め伝達関数の係数を記憶し、この係数の切替に
より特性を可変としたデイジタルフイルタ装置に
於て、上記係数の切替のタイミングをデイジタル
フイルタ装置への入力信号に基き決定するように
したデイジタルフイルタ装置を提供することを目
的とする。
This invention was made in view of the above points,
A digital filter device in which coefficients of a transfer function are stored in advance and characteristics are varied by switching the coefficients, and the timing of switching the coefficients is determined based on an input signal to the digital filter device. The purpose is to provide

以下、この発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第2図は、本実施例の回路構成を示すものであ
るが、説明の簡略化の為第1図と同一箇所には同
一符号を付して、その説明を省略する。即ち、第
2図中11は第3図に示す如き一致検出回路であ
る。この一致検出回路11には、このデイジタル
フイルタ装置に供給される入力信号のうち上位6
ビツトが与えられる。尚、デイジタルフイルタ装
置に与えられる入力信号は、第4図に示す如くそ
の絶対値が1を越えないように制御されており、
最上位ビツトが符号ビツトで、以下2-1〜2-7の重
み付けされた7ビツトの計8ビツトデータより成
る。また、このデイジタルフイルタ装置は2の補
数表現による演算を行う。
FIG. 2 shows the circuit configuration of this embodiment, but for the purpose of simplifying the explanation, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted. That is, 11 in FIG. 2 is a coincidence detection circuit as shown in FIG. 3. This coincidence detection circuit 11 receives the top 6 of the input signals supplied to this digital filter device.
Bits are given. The input signal applied to the digital filter device is controlled so that its absolute value does not exceed 1, as shown in FIG.
The most significant bit is the sign bit, and the following 7 bits are weighted from 2 -1 to 2 -7 , making up a total of 8 bits of data. Further, this digital filter device performs calculations using two's complement representation.

しかして、一致検出回路11は、6ビツト入力
が全て“1”であるのを検出するアンド回路12
と、この6ビツト入力の各々を反転するインバー
タ131〜136と、このインバータ131〜136
の全ビツト出力が“1”であるのを検出するアン
ド回路14と、このアンド回路12,14の出力
が供給されるオア回路15を有する。
Therefore, the coincidence detection circuit 11 operates as an AND circuit 12 that detects that all 6-bit inputs are "1".
, inverters 13 1 to 13 6 that invert each of these 6-bit inputs, and inverters 13 1 to 13 6
It has an AND circuit 14 for detecting that all bit outputs are "1", and an OR circuit 15 to which the outputs of the AND circuits 12 and 14 are supplied.

そして、このオア回路15出力はラツチ16に
対し、読込み制御信号Rとして印加される。例え
ば、このラツチ16は読込み制御信号Rの立上り
のタイミングで読込み動作を行う。そして、この
ラツチ16には、アツトオフ周波数データc(複
数ビツトより成る)が供給され、上記読込み制御
信号Rにより読込みが行われ、その出力即ちデー
タc′により、ROM6に対するアドレス指定が行
われる。
The output of this OR circuit 15 is applied to the latch 16 as a read control signal R. For example, this latch 16 performs a read operation at the timing of the rise of the read control signal R. The latch 16 is supplied with the at-off frequency data c (consisting of a plurality of bits), read by the read control signal R, and the output, that is, the data c', specifies an address for the ROM 6.

従つて、ROM6は、上記ラツチ16から供給
されるデータc′によりアドレス指定され係数a1
a2,b1,b2,Kが選択出力されることになる。
Therefore, the ROM 6 is addressed by the data c' supplied from the latch 16 and has the coefficients a 1 ,
a 2 , b 1 , b 2 , and K are selectively output.

次に、本実施例の動作につき説明する。即ち、
今、式(1)で表わされる伝達関数の各係数を所定値
に選択することにより特性“A”のデイジタルフ
イルタを構成した場合、その伝達関数を説明の便
宜上次式(2)の如く記載する。
Next, the operation of this embodiment will be explained. That is,
Now, if a digital filter with characteristic "A" is constructed by selecting each coefficient of the transfer function expressed by equation (1) to a predetermined value, the transfer function will be written as the following equation (2) for convenience of explanation. .

HA(Z)=KA・1+a1AZ-1+a2AZ-2/1+b1AZ-1+b2AZ
-2…式(2) 即ち、各係数a1,a2,b1,b2,Kは、カツトオ
フ周波数データcA′によつて、a1A,a2A,b1A
b2A,KAの値がROM6から読出されることにな
る。
H A (Z)=K A・1+a 1A Z -1 +a 2A Z -2 /1+b 1A Z -1 +b 2A Z
-2 ...Equation (2) That is, each coefficient a 1 , a 2 , b 1 , b 2 , K is a 1A , a 2A , b 1A ,
The values of b 2A and K A will be read from the ROM6.

そして、この係数a1A,a2A,b1A,b2A,KAが、
各々乗算器5,9,4,8,10に供給されてい
るとする。この状態からカツトオフ周波数をcB
に変更することにより、伝達関数を次式(3)の如く
変更して、特性“B”のデイジタルフイルタを構
成する場合、 HB(Z)=KB・1+a1BZ-1+a2BZ-2/1+b1BZ-1+b2BZ
-2…式(3) ラツチ16には、入力データcBが供給され、そ
の出力データはデータcA′(≠cB)となつてい
る。
And these coefficients a 1A , a 2A , b 1A , b 2A , K A are
Assume that the signals are supplied to multipliers 5, 9, 4, 8, and 10, respectively. From this state, the cutoff frequency is c B
When configuring a digital filter with characteristic “B” by changing the transfer function as shown in equation (3) below, H B (Z)=K B・1+a 1B Z -1 +a 2B Z - 2 /1+b 1B Z -1 +b 2B Z
-2 ...Formula (3) Input data c B is supplied to the latch 16, and its output data is data c A ′ (≠c B ).

しかして、その場合、このデイジタルフイルタ
装置に対する入力信号が、その上位6ビツトが同
一内容となつた際、換言すると、入力データが第
4図に示す如く「0.0234375〜−0.0546875」の範
囲内になつたタイミングで、一致検出回路11か
らは、読込み制御信号Rが出力し、この読込み制
御信号Rの立上りのタイミングでラツチ16に対
し、読込み動作を指令する。
In that case, when the input signals to this digital filter device have the same content in their upper 6 bits, in other words, the input data falls within the range of "0.0234375 to -0.0546875" as shown in FIG. At the same timing, the read control signal R is output from the coincidence detection circuit 11, and at the rising timing of the read control signal R, the latch 16 is commanded to perform a read operation.

その結果、ラツチ16には、カツトオフ周波数
データcBが記憶されることになり、ROM6から
は係数a1B,a2B,b1B,b2B、KBが各々出力するよ
うになり、従つて、デイジタルフイルタ装置は上
記式(3)で示される伝達関数のデイジタルフイルタ
として動作することになる。
As a result, the cutoff frequency data c B will be stored in the latch 16, and the coefficients a 1B , a 2B , b 1B , b 2B , and K B will be output from the ROM 6, and therefore, The digital filter device operates as a digital filter with a transfer function expressed by the above equation (3).

このように、本実施例の場合、デイジタルフイ
ルタ装置に対する入力信号が、「0」を含む
「0.023437〜−0.0546875」の範囲に変化したタイ
ミングで、即ち、入力信号レベルが小の場合に限
りROM6に対するアドレス指定を変更可能とし
たことにより、デイジタルフイルタ装置の特性を
変更した場合の過渡的な影響を最小限とすること
が可能となる。
As described above, in the case of this embodiment, the input signal to the ROM 6 is changed only when the input signal to the digital filter device changes to the range of "0.023437 to -0.0546875" including "0", that is, when the input signal level is low. By making address designation changeable, it is possible to minimize the transient effects when changing the characteristics of the digital filter device.

尚、上記実施例では、デイジタルフイルタ装置
の特性変更のタイミングを、このデイジタルフイ
ルタ装置に対する入力信号の上位6ビツトデータ
に基づき決定するようにしたが、比較すべきデー
タのビツト数はこれに限らない。
In the above embodiment, the timing of changing the characteristics of the digital filter device is determined based on the upper 6-bit data of the input signal to the digital filter device, but the number of bits of the data to be compared is not limited to this. .

また、上記実施例に於ては、特性変更のタイミ
ングを、デイジタルフイルタ装置の入力信号が数
値「0」を含む所定レベル内に変化したことによ
り決定したが、ラツチ16を読込み制御信号Rの
立下りのタイミングで動作させるようにすれば、
上記所定レベルを通過したタイミングで特性変更
が行われることになる。
Further, in the above embodiment, the timing of changing the characteristics was determined when the input signal of the digital filter device changed to within a predetermined level including the numerical value "0"; If you operate it at the timing of descent,
The characteristics are changed at the timing when the above-mentioned predetermined level is passed.

更に、上記実施例は2次/2次のRデイジ
タルフイルタ装置につき説明したが、高次のデイ
ジタルフイルタ装置にも本発明を適用することは
可能であり、その他、各種特性を有するデイジタ
ルフイルタ装置に本発明を適用することが可能で
ある。
Furthermore, although the above embodiments have been explained with reference to a second-order/second-order R digital filter device, the present invention can also be applied to a higher-order digital filter device, and the present invention can also be applied to digital filter devices having various other characteristics. It is possible to apply the present invention.

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形応用可能であることは勿論である。
It goes without saying that various other modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention.

この発明は、以上詳述した如く、予め伝達関数
の係数を記憶し、この係数の切替により特性を可
変としたデイジタルフイルタ装置に於て、上記係
数の切替のタイミングをデイジタルフイルタ装置
への入力信号の波形データが「0」もしくはその
近傍に対応する値となつたことを検出することに
より決定するようにしたことにより、係数切替時
の過渡的な影響が抑制されることになるという利
点があり、また、このデイジタルフイルタ装置を
電子楽器あるいは各種音響機器等に適用した場合
には、特性切替時も聴覚上なめらかに出力音が変
化することになり、切替時の不自然が解消される
等、非常に有効である。
As described in detail above, in a digital filter device in which coefficients of a transfer function are stored in advance and characteristics are varied by switching the coefficients, the timing of switching the coefficients is determined by inputting an input signal to the digital filter device. By detecting that the waveform data of has become "0" or a value close to it, there is an advantage that transient effects at the time of coefficient switching are suppressed. In addition, when this digital filter device is applied to electronic musical instruments or various audio equipment, the output sound will change audibly smoothly even when changing characteristics, eliminating unnaturalness when switching, etc. Very effective.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のデイジタルフイルタ装置の回路
構成を示す図、第2図は本発明の一実施例を示す
デイジタルフイルタ装置の回路構成図、第3図は
第2図の要部構成図、第4図は、本実施例の入力
データを説明する為の図である。 1,2……加算器、3,7……遅延回路、4,
5,8,9,10……乗算器、6……ROM、1
1……一致検出回路、16……ラツチ。
FIG. 1 is a diagram showing the circuit configuration of a conventional digital filter device, FIG. 2 is a circuit diagram of a digital filter device showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the main part configuration of FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining input data of this embodiment. 1, 2... Adder, 3, 7... Delay circuit, 4,
5, 8, 9, 10... Multiplier, 6... ROM, 1
1... Match detection circuit, 16... Latch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 所定の伝達関数に従つて、数値「0」を基準
レベルとした正負の値をもつ波形データからなる
入力信号をフイルタリングするデイジタルフイル
タ装置に於て、 特性に応じて上記伝達関数の係数の切替を行な
う切替手段と、 上記デイジタルフイルタ装置への上記入力信号
の波形データの所定のビツトデータを判定するこ
とにより、上記波形データが数値「0」もしくは
その近傍に対応する値となつたことを検出する検
出手段と、 該検出手段の検出結果に応じて上記切替手段の
係数切替のタイミングを制御する切替タイミング
制御手段と、 を具備したことを特徴とするデイジタルフイルタ
装置。
[Claims] 1. In a digital filter device that filters an input signal consisting of waveform data having positive and negative values with the numerical value "0" as a reference level according to a predetermined transfer function, according to the characteristics: a switching means for switching coefficients of the transfer function; and a switching device that determines predetermined bit data of the waveform data of the input signal to the digital filter device, so that the waveform data corresponds to the numerical value "0" or its vicinity. A digital filter device comprising: a detection means for detecting that the coefficient has reached a value of 0.1, and a switching timing control means for controlling the timing of coefficient switching of the switching means in accordance with the detection result of the detection means.
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