DE60037167T2

DE60037167T2 - Steuerverfahren für einen digitalen graphischen Entzerrer

Info

Publication number: DE60037167T2
Application number: DE60037167T
Authority: DE
Inventors: Rustin W. Plano Allred; Hanna E. Arlington Witzgall; Stephen R. Houston Handley
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: EP1087523B1; EP1087523A3; US6661900B1; JP2001168665A; DE60037167D1; EP1087523A2

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet der digitalen Audiosignalverarbeitung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern eines digitalen Graphik-Equalizers.
VERWANDTE PATENTANMELDUNG
Diese Anmeldung ist mit der europäischen Patentanmeldung Nr. 99203190.6 mit dem Titel Digital Tone Control with Linear Step Coefficients, veröffentlicht am 05.04.2000 unter der Nummer EP 0 991 184 A2 , verwandt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Graphik-Equalizer ist ein Teil der Audioausrüstung, das verwendet wird, um das spektrale Verhalten des Systems im Audiosignalband abzuflachen oder andere erwünschte Wirkungen zu erzeugen. Aktuelle Audiosysteme mit mittlerer bis hoher Leistung enthalten einen analogen Graphik-Equalizer. Obwohl analoge Systeme einen hervorragenden Klang erzeugen, gibt es eine stetige Wanderung zu digitalen Systemen. Digitale Systeme sind billiger herzustellen, leicht und flexibel zu modifizieren, programmierbar und portabel. Ferner ist es zunehmend wahrscheinlicher, dass die Quelle des Audiosignals digital statt analog ist.
Ein Graphik-Equalizer besteht aus einer Menge von Entzerrungsfiltern mit festen Mittenfrequenzen und Bandbreiten. Normalerweise sind diese Filter so konstruiert, dass sie das ganze Audioband aufspannen. Der Anwender ist mit der Fähigkeit versehen, den Verstärkungsfaktor dieser Filter einzustellen, um die Entzerrungseigenschaften des Audiosystems und folglich des ausgegebenen Klangs zu ändern.
Wenn ein Anwender den Verstärkungsfaktor der verschiedenen Entzerrungsfilter in einem digitalen Graphik-Equalizer ändert, werden oft infolge der diskreten, diskontinuierlichen Art der digitalen Einstellung unerwünschte Artefakte erzeugt, die durch das menschliche Ohr erkennbar sind. Diese hörbaren Artefakte können wie Knalle, Knacken, Reisverschlussgeräusche und Rauschgeräusche klingen. Typische Techniken, um diese Artefakte zu minimieren, sind im Allge meinen zu teuer, unbrauchbar und/oder ineffektiv. Es ist z. B. überlegt worden, dass durch das Ändern der Entzerrungsfilterkoeffizienten in viel kleineren Inkrementen, wie z. B. 0,01-dB-Schritten, die Artefakte eliminiert werden würden. Die 0,01-dB-Schritte erfordern jedoch eine unannehmbar große Zahl von Einstellungen, wie z. B. 3.600 Einstellungen für einen +/–18-dB-Audiosteuerbereich. Die große Anzahl der Einstellungen erfordert zusätzliche implementierungszeit, eine Zunahme der Programmierungskomplexität und zusätzliche Kosten der vergrößerten Speichergröße.
JP 05 175773 offenbart ein digitales Graphik-Equalizer-System mit mehreren Entzerrungsbändern, wobei jedes eine andere Mittenfrequenz besitzt. Jedes Entzerrungsband besitzt ein digitales Filter, das einen Verstärkungsfaktor besitzt, der in Schritten eingestellt werden kann.
EP 0 932 253 beschreibt ein Verfahren zum Ändern der Lautstärke- oder Verstärkungsfaktor-Einstellung einer Audioanwendung. Die Lautstärke- oder Verstärkungsfaktor-Einstellung wird unter Verwendung einer vorgegebenen Sägezahnfunktion geändert, wobei die Sägezahnfunktion ein lineares Verstärkungsfaktor-Wobbeln implementiert.
EP 0 326 672 offenbart ein Verfahren zum Ändern einer Übertragungsfunktion eines digitalen Filters, das es erlaubt, eine Verzerrung während das Umschaltens zu vermeiden. Die Filterübertragungsfunktion ist durch eine Menge von Filterkoeffizienten definiert, wobei die Koeffizienten nach und nach in einer derartigen Weise umgeschaltet werden, dass sich ein vorgegebener Systemparameter von einem anfänglichen zu einem gewünschten endgültigen Wert in gleichen Schritten auf einer linearen Skala ändert. Für die Zwischenwerte der Systemparameter werden Mengen von Zwischenkoeffizienten bestimmt. Das Verfahren kann in einem Entzerrungsfilter angewendet werden, um seinen Verstärkungsfaktor zu ändern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demzufolge gibt es einen Bedarf an einem Verfahren zum Steuern eines digitalen Graphik-Equalizers, das die Artefakte im Wesentlichen eliminiert, wenn die Entzerrungsfilterkoeffizienten geändert werden.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Steuern eines digitalen Graphik-Equalizers, das die Schritte des Empfangens einer vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor-Einstellung für ein Entzerrungsfilter und des Änderns von Filterkoeffizienten des Filters, um den Verstärkungsfaktor des Filters für einen Verstärkungsfaktor von mehr als 0 dB in Richtung zu der vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor-Einstellung auf einer linearen Skala in gleichmäßigen Schritten zu ändern; und des Änderns von Filterkoeffizienten des Filters, um den Verstärkungsfaktor des Filters für einen Verstärkungsfaktor von weniger als 0 dB zu der vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor-Einstellung auf einer logarithmischen dB-Skala in gleichmäßigen Schritten zu ändern, umfasst.
Die technischen Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen die Schaffung einer Steuerung eines digitalen Graphik-Equalizers, die einen im Wesentlichen artefaktfreien Klang liefert, wenn der Verstärkungsfaktor des Graphik-Equalizers eingestellt wird. Die Klangqualität ist deshalb sehr verbessert und weitaus schöner. Ferner erreicht die vorliegende Erfindung die beträchtliche Beseitigung der hörbaren Artefakte in einer effizienten Weise, ohne eine große Speicherkapazität oder betriebsmittelintensive Berechnungen zu erfordern. Deshalb sind Kosteneinsparungen und eine kleine physikalische Größe zusätzliche Vorteile von Graphik-Equalizern, die die Lehren der vorliegenden Erfindung verwenden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen werden, worin:
1 ein Blockschaltplan eines Audiosystems ist, das einen digitalen Graphik-Equalizer und eine Steuereinheit für einen digitalen Graphik-Equalizer besitzt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert sind;
2 eine graphische Darstellung einer beispielhaften Familie von Kurven mit repräsentativen dB-Inkrementen für einen 10-Band-Graphik-Equalizer ist;
3A eine graphische Darstellung einer artefaktfreien Familie von Entzerrungsfiltern für ein einziges Band ist, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
3B eine graphische Darstellung des Filter-Verstärkungsfaktors in dB gegen den dB-Abstand ist, die die Linearität im dB-Raum und die Linearität im Verstärkungsfaktor-Raum gegenüberstellt;
4 eine graphische Darstellung einer artefaktfreien vollständigen Familie von Entzerrungsfiltern für ein einziges Band ist, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
5 ein Ablaufplan einer Ausführungsform eines Verfahren zum Steuern eines Graphik-Equalizers ist, der einen Verstärkungsfaktorplan gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung verwendet;
6 ein Ablaufplan einer Ausführungsform eines Verfahren zum Steuern eines Graphik-Equalizers ist, der relativ lineare Schritte gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung verwendet;
7 ein Blockschaltplan eines digitalen Filters ist, das verwendet werden kann, um die Entzerrungsfilter zu konstruieren;
8A–8F graphische Darstellungen von Entzerrungsfilterkoeffizienten des in 7 gezeigten digitalen Filters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
9 ein Ablaufplan eines beispielhaften Prozesses zum Erhalten der Filterkoeffizienten gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ist;
10A ein Blockschaltplan eines Filters ist, das verwendet werden kann, um die Entzerrungsfilter zu konstruieren;
10B ein Blockschaltplan eines Allpassfilters zweiter Ordnung ist, das verwendet werden kann, um das Filter nach 10A zu konstruieren; und
11A–11C graphische Darstellungen von Entzerrungsfilterkoeffizienten des in 10B gezeigten Allpassfilters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 ist ein Blockschaltplan eines Audiosystems 10, das einen digitalen Graphik-Equalizer und eine Steuereinheit für einen digitalen Graphik-Equalizer besitzt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert sind. Das Audiosystem 10 enthält eine Tonquelle 12, die digital oder analog sein kann. Eine analoge Tonquelle würde die Verwendung eines (nicht gezeigten) Analog-Digital-Umsetzers erfordern, um das analoge Audiosignal in ein digitales Audiosignal umzusetzen. Das digitale Audiosignal wird einem digitalen Graphik-Equalizer 14 bereitgestellt, der verwendet werden würde, um den spektralen Frequenzgang des Systems abzuflachen oder andere erwünschte Wirkungen unter der Steuerung einer Steuereinheit oder eines Steuersystems 16 zu schaffen. Die Steuereinheit 16 kann die Entzerrungsfiltergleichungen berechnen und kann einen (nicht gezeigten) Speicher zum Speichern der Entzerrungsfiltereinstellungen und -koeffizienten enthalten. Die Ausgabe aus dem digitalen Graphik-Equalizer 14 wird einem Audioverstärker 20 bereitgestellt, der die Gesamtsignalstärke einstellt. Es ist selbstverständlich, dass ein Digital-Analog-Umsetzer erforderlich ist, um das digitale Signal vom digitalen Graphik-Equalizer 14 in ein analoges Signal umzusetzen, obwohl er nicht gezeigt ist. Ein Lautsprecher 22 empfängt das resultierende analoge Audiosignal vom Audioverstärker 20.
2 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften Familie von Entzerrungsfiltern mit repräsentativen Verstärkungsfaktor-Inkrementen für einen 10-Band-Graphik-Equalizer. Um der Klarheit willen sind die Kurven nur in 6-dB-Verstärkungsfaktor-Inkrementen graphisch dargestellt. Das typische Inkrement beträgt etwa 0,5 dB. Die Mittenfrequenzen jedes Bandes oder Kanals sind in diesem Beispiel bei den Frequenzen der C-Tasten des Klaviers (32,7, 65,4, 130,8, 261,6, 523,3, 1046,5, 2093,0 und 4186,0 Hertz) mit 2 zusätzlichen Oktaven darüber (8372,0, 16744,0 Hertz) gewählt, um das ganze Autoband abzudecken. Die Anzahl der Bänder ist für die Eignung für eine spezielle Anwendung gewählt. In einer alternativen Ausführungsform können die Mittenfrequenzen 60, 250, 1.000, 4.000 und 12.000 Hertz betragen. In einem digitalen Graphik-Equalizer können die Mittenfrequenzen leicht modifiziert werden. Der Mittenfrequenz-/Bandbreiten-Wert oder Q kann auf 2, 1,5 oder 1 gesetzt werden. Die Familie der in 2 gezeigten Kurven besitzt einen Verstärkungs- und Abschnittbereich von +/–18 dB, er kann aber kleiner oder größer als dieses Beispiel sein. Abermals ist der Bereich in einem digitalen Graphik-Equalizer leicht programmierbar.
Es ist wichtig, anzugeben, dass ein digitaler Graphik-Equalizer viele verschiedene Konfigurationen besitzen kann. Die Anzahl der Bänder oder Kanäle, die Qs, die Abtastrate, der Einstellbarkeitsbereich und die Granularität, die Mittenfrequenzen und andere Parameter können so gewählt werden, dass sie den Notwendigkeiten einer speziellen Systemkonstruktion entsprechen.
3A ist eine graphische Darstellung einer artefaktfreien Familie von Entzerrungsfiltern für ein einziges beispielhaftes Band, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Anstatt die Entzerrungsfilterkoeffizienten zu ändern, so dass sich die Filterverstärkungsfaktoren in gleichmäßigen Schritten in einer graphischen dB-Darstellung ändern, werden die Koeffizienten so geändert, dass sich die Filterverstärkungsfaktoren in gleichmäßigen Schritten in einer linearen graphischen Darstellung gemäß der vorliegenden Erfindung ändern. In dieser Weise wird, wenn sich das Entzerrungsfilter in einer Einstellung mit hohem Verstärkungsfaktor befindet, der Verstärkungsfaktor in sehr kleinen und allmählichen Inkrementen geändert, um das Erzeugen hörbarer Artefakte zu vermeiden. Wie der Verstärkungsfaktor abnimmt, wird es möglich, den Verstärkungsfaktor in größeren Schritten zu ändern und trotzdem immer noch artefaktfrei zu bleiben. Mit anderen Worten, indem die Koeffizienten im Gegensatz zur logarithmischen Änderung wie bei der herkömmlichen dB-Skala so geändert werden, dass sich der Verstärkungsfaktor linear ändert, würden die Artefakte eliminiert. Es können z. B. 128 Filter verwendet werden, die im linearen Raum (der Verstärkungsfaktoren) zwischen +/–18 dB gleich beabstandet sind. In diesem Beispiel beträgt der lineare Abstand zwischen den Filtern etwa 0,0611. 3A zeigt eine logarithmische graphische Darstellung, die den exponentiellen Abstand zwischen den Verstärkungsfaktor-Einstellungen der Familie der Entzerrungsfilter zeigt. 3B ist eine graphische Darstellung des Filterverstärkungsfaktors in dB gegen den dB-Abstand, die die Linearität im dB-Raum und die Linearität im Verstärkungsfaktor-Raum gegenüberstellt.
Im Betrieb initialisiert die Steuereinheit 16 des Graphik-Equalizers jede Familie der Filter auf einen Satz von Koeffizienten, der einem der Filter in der Familie entspricht, typischerweise die 0-dB-Koeffizienten oder die vorhergehende Einstellung für das Filter vor dem Ausschalten des Systems. Wenn der Anwender den Verstärkungsfaktor in den Filtern ändert, inkrementiert oder dekrementiert die Steuereinheit 16 des Graphik-Equalizers automatisch durch alle Filter zwischen der momentanen Einstellung und der durch den Anwender ausgewählten endgültigen Einstellung. Um die Koeffizientenänderungen in der Tat allmählich auszuführen, kann eine vorgegebene Anzahl minimaler Abtastwerte mit jedem Satz von Koeffizienten gefiltert werden. Es ist gezeigt worden, dass die Filterung von etwa 64 Abtastwerten für jeden Satz von Koeffizienten bei einer Abtastrate von 44,1 kHz zufriedenstellend ist.
4 ist eine graphische Darstellung einer artefaktfreien vollen Familie von Entzerrungsfiltern für ein einziges Band, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Es kann in 3A gesehen werden, dass der Verstärkungsfaktor-Abstand für die Filter unter 0 dB (der Abschnittbereich) beträchtlich größer als 0,5 dB sein und dennoch artefaktfrei bleiben kann. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass dieser Filterabstand eine einstellbare Auflösung schafft, die für typische Anwendungen von Graphik-Equalizern zu niedrig ist. Die meisten Anwender wünschen eine einstellbare Auflösung, die kleiner als 1 dB ist. Deshalb können zusätzliche Filter zum Abschnittbereich unter 0 dB hinzugefügt werden, wie in 4 gezeigt ist. Tatsächlich ist der Abstand im in 4 gezeigten Abschnittbereich im dB-Raum mit 0,5-d6-Inkrementen linear. Demzufolge ist die in 3A gezeigte Familie von Filtern die minimale Menge von Filtern, die durch das Ändern der Koeffizienten abgeleitet wird, um einen völlig gleichen Abstand im Verstärkungsfaktor-Raum zu erreichen, wobei zusätzliche Filter zum Abschnittbereich unter 0 dB hinzugefügt werden, um die Granularität der Verstärkungsfaktor-Einstellung zu vergrößern, wie in 4 gezeigt ist. Eine Art des Hinzufügens der Filter zum Abschnittbereich besteht darin, Filterverstärkungsfaktoren bereitzustellen, die sich in einer graphischen dB-Darstellung in gleichmäßigen 0,5-dB-Schritten ändern. Deshalb stellt 4 einen bevorzugten Verstärkungsfaktorplan für die Familie von Filtern im Graphik-Equalizer 14 bereit. Für jedes Band im Graphik-Equalizer wird ein ähnlicher Verstärkungsfaktorplan verwendet, obwohl er nicht spezifisch gezeigt ist.
In 5 ist ein Ablaufplan einer Ausführungsform eines Verfahrens 40 zum Steuern eines Graphik-Equalizers gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung gezeigt. Im Block 42 werden die Filterkoeffizienten auf eine vorgegebene Einstellung oder eine vorher festgelegte Einstellung initialisiert. Im Block 44 wird die Auswahl oder Eingabe des Verstärkungsfaktors vom Anwender durch die Steuereinheit 16 des Graphik-Equalizers empfangen. Im Block 46 inkrementiert oder dekrementiert dann die Steuereinheit 14 des Graphik-Equalizers den Filterverstärkungsfaktor durch das Einstellen der Filterkoeffizienten entsprechend dem Verstärkungsfaktorplan, wie z. B. jenem, der in 4 gezeigt ist. Die Filterkoeffizienten werden geändert, bis die Verstärkungsfaktor-Einstellung im Verstärkungsfaktorplan erreicht ist, die sich am nächsten beim vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor befindet, wie im Block 48 bestimmt wird. Der Prozess endet im Block 50.
In einer alternativen Ausführungsform wird statt der Verwendung eines festen Verstärkungsfaktorplans, wie er z. B. in 4 gezeigt ist, ein relatives Verstärkungsfaktor-Inkrement verwendet, um den vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor zu erreichen. In 6 ist ein Verfahren 60 zum Steuern eines Graphik-Equalizers unter Verwendung dieser Technik gezeigt. Im Block 62 werden die Filterkoeffizienten auf eine vorgegebene Einstellung oder eine vorher festgelegte Einstellung initialisiert. Im Block 64 wird die Auswahl oder Eingabe des Verstärkungsfaktors vom Anwender durch die Steuereinheit 16 des Graphik-Equalizers empfangen. Es wird ein Delta-Verstärkungsfaktor (Δgain) berechnet, indem eine Differenz zwischen dem vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor und dem momentanen Verstärkungsfaktor bestimmt wird. Wenn der Delta-Verstärkungsfaktor größer als eine oder gleich einer vorgegebenen Verstärkungsfaktor-Auflösung in einem (linearen) Verstärkungsfaktor-Raum ist, wie z. B. 0,055, dann werden die Filterkoeffizienten so eingestellt, dass der Verstärkungsfaktor um den vorgegebenen Verstärkungsfaktor-Auflösungswert inkrementiert oder dekrementiert wird, wie in den Blöcken 66 und 68 gezeigt ist. Dieser Prozess wird wiederholt, bis der durch den Anwender ausgewählte Verstärkungsfaktor erreicht ist, wie im Block 72 bestimmt wird. Andernfalls werden die Filterkoeffizienten so eingestellt, dass der Verstärkungsfaktor um den Delta-Verstärkungsfaktor inkrementiert oder dekrementiert wird, um den vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor genau zu erreichen, wie im Block 70 gezeigt ist. Der Prozess endet im Block 74. Der Vorteil dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der vom Anwender ausgewählte Verstärkungsfaktor immer erreichbar ist, selbst wenn er nicht Teil des vorgegebenen Verstärkungsfaktorplans ist.
7 ist ein Blockschaltplan eines typischen IIR-Filters zweiter Ordnung, das verwendet werden kann, um die Entzerrungsfilter zu konstruieren. Die Filterkoef fizienten sind a₀, a₁, a₂, b₀, b₁ und b₂, während z^–n eine Verzögerung von n Abtastwerten ist. Die Übertragungsfunktion des Filters ist:
wobei Y(z) das Audioausgangssignal im Frequenzbereich ist, während X(z) das Audioeingangssignal im Frequenzbereich ist.
Bei herkömmlichen Implementierungen digitaler Graphik-Equalizer sind die Koeffizienten für die ganze Familie der Filter und für alle Bänder gespeichert, so dass, wenn der Anwender den Verstärkungsfaktor für ein gegebenes Filter ändert, die Koeffizienten schnell abgerufen und für die Aktualisierung der Filter verwendet werden können. Das Speichern all dieser Koeffizienten ist jedoch für viele Anwendungen teuer und speicherintensiv.
Es wird auf die 8A–8F Bezug genommen, die graphische Darstellungen der Entzerrungsfilterkoeffizienten des in 7 gezeigten digitalen Filters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind. Die Koeffizienten sind gegen den Filterindex graphisch dargestellt, wobei das Filter 1 bei 18 dB liegt, während das Filter 147 bei –18 dB liegt. Es kann gesehen werden, dass der Koeffizient a₀ immer 1 ist, die Koeffizienten b₁ und a₁ völlig gleich sind, und es erscheint, dass die anderen Koeffizienten durch eine einfache Approximation einer Zweisegmentlinearisierung leicht zu erhalten sind. Alternativ kann eine stückweise Linearisierung verwendet werden.
9 ist ein Ablaufplan eines beispielhaften Prozesses 100 zum Erhalten der Filterkoeffizienten gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung. Der Prozess empfängt die Indexzahl des Filters, für das die Koeffizienten erforderlich sind, wie im Block 102 gezeigt ist. Der Koeffizient a₀ wird auf eine Konstante 1 gesetzt, wie im Block 104 gezeigt ist. Die völlig gleichen Koeffizienten b₁ und a₁ können im Block 108 zusammen mit den Koeffizienten b₀, b₂ und a₂ durch die Approximation einer Zweisegmentlinearisierung berechnet werden. Weil a₁ = b₁ gilt, ist nur eine Berechnung notwendig. Die Approximation der Linearisierung kann ausgeführt werden, indem ein gespeicherter Satz von Koeffizienten, z. B. die Koeffizienten für 0 dB, und die Gleichungen, die die graphischen Darstellun gen der Koeffizienten approximieren, gelesen werden. Der Prozess endet im Block 110.
Wenn die Filterkoeffizienten in dieser Weise erhalten werden, ist die Rechenbelastung sehr niedrig und ist eine geringe Speicherverwendung erforderlich. Deshalb sind die Filterkoeffizienten leicht verfügbar, wenn sie benötigt werden.
10A ist ein Blockschaltplan eines Filters 120, das auf einem Allpassfilter zweiter Ordnung basiert, das verwendet werden kann, um die Entzerrungsfilter zu konstruieren. Die Übertragungsfunktion dieses Filters kann als:
geschrieben werden, wobei A(z) die Übertragungsfunktion eines Allpassfilters 130 zweiter Ordnung ist, das in 10B gezeigt ist. Das Filter 120 besitzt nur drei Koeffizienten α, β und h, wobei h = (k – 1)/2 gilt. Die 11A–11C sind graphische Darstellungen der Filterkoeffizienten des in 10B gezeigten Allpassfilters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es wird angegeben, dass α für jede Mittenfrequenz fest ist und dass β und h beide leicht durch stückweise Linearisierung berechnet und durch Zweisegmentlinearisierung oder andere Mittel approximiert werden können. Deshalb ist der Prozess zum Erhalten der Filterkoeffizienten zu jenem ähnlich, der in 9 gezeigt ist.
Die vorliegende Erfindung lehrt ein neues Verfahren zum Steuern eines digitalen Graphik-Equalizers, das artefaktfreien Klang liefert, wenn die Verstärkungsfaktor-Einstellungen durch den Anwender geändert werden. Außerdem schafft die Erfindung ein effizientes Verfahren zum Erhalten der Filterkoeffizienten, die für jene Anwendungen mit Einschränkungen an die Speicherverwendung, die Rechenbetriebsmittel des Prozessors und die physikalische Größe der Komponenten und durch andere Kostenüberlegungen am besten geeignet sind.
Obwohl mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile ausführlich beschrieben worden sind, sollte es selbstverständlich sein, dass Veränderungen, Änderungen, Ersetzungen, Transformationen, Modifikationen, Variationen und Umänderungen daran vorgenommen werden können, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines digitalen Graphik-Equalizers, das umfasst: Empfangen (44, 64) einer vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor-Einstellung für ein Entzerrungsfilter, Ändern von Filterkoeffizienten des Filters, um den Verstärkungsfaktor des Filters für einen Verstärkungsfaktor von mehr als 0 dB in Richtung zu der vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor-Einstellung auf einer linearen Skala in gleichmäßigen Schritten zu ändern; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst: Ändern von Filterkoeffizienten des Filters, um den Verstärkungsfaktor des Filters für einen Verstärkungsfaktor von weniger als 0 dB zu der vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor-Einstellung auf einer logarithmischen dB-Skala in gleichmäßigen Schritten zu ändern.
Verfahren zum Steuern eines digitalen Graphik-Equalizers nach Anspruch 1, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Erfassen (66) der Differenz zwischen dem vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor und dem Ist-Verstärkungsfaktor; und Erhöhen oder Erniedrigen (70) des Filter-Verstärkungsfaktors um die erfasste Differenz, falls die Differenz kleiner als die gleichmäßige Schrittweite ist.
Verfahren zum Steuern eines digitalen Graphik-Equalizers nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Erhöhen oder Erniedrigen des Filter-Verstärkungsfaktors nach und nach ausgeführt wird, um hörbare Artefakten zu vermeiden.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das ferner das Berechnen von Filterkoeffizienten des Filters umfasst, um den Verstärkungsfaktor des Filters zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Berechnen der Filterkoeffizienten das Verwenden einer Approximation der stückweisen Linearisierung umfasst, um die Filterkoeffizienten zu berechnen.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Berechnen der Filterkoeffizienten das Verwenden einer Approximation der Zwei-Segment-Linearisierung umfasst, um die Filterkoeffizienten zu berechnen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Speichern einer Menge von Filterkoeffizientenwerten für das Filter; Bestimmen eines Filterindexes eines zu berechnenden Filters; und Berechnen einer zweiten Menge von Filterkoeffizienten aus der gespeicherten Menge von Filterkoeffizientenwerte und aus dem Filterindex unter Verwendung der Approximation der Zwei-Segment-Linearisierung.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Erhalten einer Menge von Filterkoeffizientenwerten für das Filter; Erhalten von Gleichungen für die Menge von Filterkoeffizienten; Bestimmen eines Filterindexes eines zu berechnenden Filters; und Berechnen einer zweiten Menge von Filterkoeffizienten aus der gespeicherten Menge von Filterkoeffizientenwerten, aus den Filterkoeffizient-Gleichungen und aus dem Filterindex unter Verwendung der Approximation der stückweisen Linearisierung.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Erhöhen oder Erniedrigen des Filter-Verstärkungsfaktors umfasst: Bestimmen einer Differenz zwischen der vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor-Einstellung und einer momentanen Verstärkungsfaktor-Einstellung des Filters; Inkrementieren oder Dekrementieren der Filterverstärkung um den gleichmäßigen Schritt in Reaktion darauf, dass die Differenz größer oder gleich der gleichmäßigen Schrittweite ist; andernfalls Inkrementieren oder Dekrementieren des Filter-Verstärkungsfaktors um die Differenz in Reaktion darauf, dass die Differenz kleiner als die gleichmäßige Schrittweite ist; und Wiederholen der obigen Schritte, bis die vom Anwender ausgewählte Verstärkungsfaktor-Einstellung erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Erhöhen oder Erniedrigen des Filter-Verstärkungsfaktors umfasst: Bestimmen einer Differenz zwischen der vom Anwender ausgewählten Verstärkungsfaktor-Einstellung und einer momentanen Verstärkungsfaktor-Einstellung des Filters; Inkrementieren oder Dekrementieren des Filter-Verstärkungsfaktors um den gleichmäßigen Schritt in Reaktion darauf, dass die Differenz größer oder gleich der gleichmäßigen Schrittweite ist; andernfalls Inkrementieren oder Dekrementieren des Filter-Verstärkungsfaktors um die Differenz in Reaktion darauf, dass die Differenz kleiner als die gleichmäßige Schrittweite ist; Berechnen einer Menge von Filterkoeffizienten für die neue Filter-Verstärkungsfaktor-Einstellung durch schrittweise Linearisierung; und Wiederholen der obigen Schritte, bis die vom Anwender ausgewählte Verstärkungsfaktor-Einstellung erreicht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das das Wiederholen beider Schritte von Anspruch 1 für das Filter in jedem Band des digitalen Graphik-Equalizers (14) umfasst.