JP2009124460A - 周波数変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】AD変換部1からのデジタル信号を処理する信号処理部2は、フィルタ部4とフィルタ係数データを蓄えるメモリー部5を有する。フィルタ部4に含まれるFIRフィルタ40とFIRフィルタ41は、1サンプリング周期中にメモリー部5から供給されるデータでフィルタ係数を更新する。それぞれのFIRフィルタの各周波数成分の振幅は時間とともに独立に変動する。振幅変動の周期はFIRフィルタ40とFIRフィルタ41に共通だが、位相が90度異なっている。フィルタ部4は2つのFIRフィルタの出力信号の差または和を出力する。
【選択図】図1
Description
これらの欠点を補うには優れた信号補間技術を用いるか、連結しようとする2つの波形の位相をそろえてからクロスフェードさせる技術(特許文献3,4)のように複雑な信号処理が求められる。
カラオケ装置のピッチ変換以外にも音声信号の周波数変換は、拡声装置や補聴器のハウリング低減方法にも利用できる(特許文献9,10)。
この手法は振幅変調によって信号周波数の両サイドに生じる側帯波のうち、低域側か高域側のどちらか片方だけを残すことからシングルサイドバンド変調あるいは片側変調と呼ばれるものであり、実部と虚部をそれぞれ処理する2つのFIRフィルタと振幅変調のみで実現できる。無線通信以外に光周波数変換方法としても利用が試みられている(特許文献12,13)。
しかし、一般的なヒルベルト変換による周波数変換は、入力信号のすべての周波数成分を周波数軸上で一律の周波数幅だけ移動させるものであり、周波数成分を一定の比率でシフトさせる音声のピッチ変換とは異なる。
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、2つのFIRフィルタだけで任意の周波数成分に任意量の周波数変換を施すことのできる周波数変換器及びピッチ変換器を提供することである。さらに、FIRフィルタを用いることにより、周波数の操作と同時に振幅周波数特性の操作(イコライジング)も行える周波数変換器を提供することである。
また、本発明の周波数変換器は、入力信号の振幅スペクトルが周波数軸上で伸縮される変換が行われる音声のピッチ変換器、或いはピッチを変えることなく再生速度を変える話速変換器として用いることができる。
本発明は、図3に示す周波数変換器と同等の演算量で、図5に示すようなピッチ変換作用を実現するための信号処理方法及び当該方法を用いた周波数変換器を提供するものである。
時間tが256に達してからは、t=0から255までの特性を繰り返し利用できる。フィルタ係数データは実部用と虚部用の2組必要なので、この例では、128個の係数データ×256セット×2のデータを蓄えられるメモリー容量が必要となる。メモリー部に蓄えられるフィルタ係数データにはあらかじめ振幅変調が施されているため、図3にみられる発信器は不要となる。
しかし、インパルス応答(タップ長)が有限なFIRフィルタを用いる本手法には限界がある。波長がFIRフィルタのタップ数の整数分の1になる周波数の信号なら問題ないが、そうでない周波数の信号に対してピッチ変換を行うと信号の周波数の上下に側帯波が生じてしまう。この問題を解決するための手法について、図7から図12を用いて説明する。
2 信号処理器
3 DA変換部
4 フィルタ部
40 FIRフィルタ
41 FIRフィルタ
42 FIRフィルタ
43 FIRフィルタ
5 メモリー部
6 フィルタ係数演算部
7 発信器
Claims (7)
- デジタル入力信号を処理する信号処理部を有して、該デジタル入力信号の周波数成分に周波数変化を与える周波数変換を施して出力する周波数変換器において、前記信号処理部は、フィルタ部と該フィルタ部に供給するフィルタ係数データ供給部を有し、前記フィルタ部は、互いに位相が90度異なった共通の周波数成分から構成される実部用FIRフィルタ及び虚部用FIRフィルタを有し、前記実部用FIRフィルタ及び虚部用FIRフィルタは、時変フィルタであり、1サンプリング周期中にフィルタ係数が前記フィルタ係数データ供給部から供給されるデータで更新され、かつ、更新されることにより、それぞれのFIRフィルタを構成する各周波数成分の振幅が時間とともに独立に変動し、この振幅変動の周期は前記実部用FIRフィルタ及び虚部用FIRフィルタに共通だが、位相が90度異なっており、前記フィルタ部は、前記実部用FIRフィルタ及び虚部用FIRフィルタの出力信号の差あるいは和を出力することを特徴とする周波数変換器。
- 時系列のアナログ音響信号をデジタル信号に変換するAD変換部を有して、該変換されたデジタル信号を前記信号処理部に入力し、かつ、前記フィルタ部から出力されるデジタル信号を時系列のアナログ音響信号に変換するDA変換部を備える請求項1に記載の周波数変換器。
- 前記実部用FIRフィルタ及び虚部用FIRフィルタを構成する各周波数成分の振幅変動の周期が任意に制御可能に構成した請求項1又は2に記載の周波数変換器。
- 前記実部用FIRフィルタ及び虚部用FIRフィルタの特性が、各周波数成分の振幅変動のタイミングが異なる少なくとも2種類のフィルタ特性をスムーズにクロスフェードさせた特性となる請求項1〜3のいずれかに記載の周波数変換器。
- 前記実部用FIRフィルタ及び虚部用FIRフィルタの振幅周波数特性を任意に制御可能にして、その結果、前記フィルタ部がローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、櫛型フィルタなどとして使用できる請求項1〜4のいずれかに記載の周波数変換器。
- 前記フィルタ係数データ供給部は、記憶したフィルタ係数データを供給するメモリー部、或いはフィルタ係数を逐次算出するフィルタ係数演算部によって構成される請求項1〜5のいずれかに記載の周波数変換器。
- 入力信号の振幅スペクトルが周波数軸上で伸縮される変換が行われる音声のピッチ変換器、或いはピッチを変えることなく再生速度を変える話速変換器として用いられる請求項1〜6のいずれかに記載の周波数変換器。
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