JP2011109283A - デジタルフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＩＲフィルタを用いるとき、サンプリング周波数を変化するとフィルタ特性が大きく変化してしまう問題を低減することができる「デジタルフィルタ」とする。
【解決手段】少なくともサンプリング周波数（ＦＳ）と、変更されない中心周波数（Ｆｃ）と、変更されないゲイン（Ｇａｉｎ）と、フィルタ特性尖鋭度（Ｑ）とを入力してＩＩＲフィルタの係数を演算し、入力データ自体、及び入力データと出力データをそれぞれ所定時間づつ順に遅延したデータに対して、それぞれ前記演算した所定の係数を乗算したデータを全て加算することにより出力データを演算する出力演算手段とを備えたデジタルフィルタにおいて、サンプリング周波数が変更されたときは、中心周波数と変更前のサンプリング周波数の比の値、及び変更前のサンプリング周波数と変更後のサンプリング周波数の比の値にそれぞれ関連した値によってフィルタ特性尖鋭度を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明はオーディオ装置のイコライザ等に使用するデジタルフィルタに関し、特にＩＩＲフィルタを用いるときサンプリング周波数を変更した際に生じるフィルタ特性の変化を減少させることができるデジタルフィルタに関する。

近年のオーディオ装置においては、音質調整用のフィルタ等について、デジタルフィルタを用いて構成することが多くなっている。このデジタルフィルタは、集積回路化が容易であり、オーディオ装置における各種の信号処理をデジタルで行うＤＳＰ（Digital Signal Processor）に組み込むことによって小型化、低価格化、高信頼化を実現することができる。また、フィルタ特性をソフトウェア処理によって容易に調整することができる等、アナログフィルタと比較して多くの利点を有しているため、広く用いられるようになっている。

前記のようなデジタルフィルタとしても種々のものが開発され、また提案されているが、現在は図４（ａ）に示すようなＩＩＲフィルタ（Infinite Impulse Response ）が広く用いられている。図４（ａ）に示すＩＩＲフィルタは２次のＩＩＲフィルタを示しており、更に高次のフィルタを形成することができるが、ここにはより一般的な２次のＩＩＲフィルタを例示している。

図４（ａ）に示す２次のＩＩＲフィルタにおいては、４つの遅延部３２、３４、３６、３８と、５つの乗算部３１、３３、３５、３７、３９と、加算部４０によって構成されている。遅延部３２は、所定周期で入力される例えば２４ビットの音声データｘ（ｎ）を、その周期と合わせた時間ｔ１だけ遅延する。同様に遅延部３４は、遅延部３２から出力されるデータを所定時間ｔ１だけ遅延する。乗算部３１は入力されるデータｘ（ｎ）に所定の係数（ａ０）を乗算し、乗算部３３は、遅延部３２から出力されるデータに所定の係数（ａ１）を乗算し、乗算部３５は遅延部３４から出力されるデータに所定の係数（ａ２）を乗算する。

一方遅延部３６は、加算部４０から出力されるデータを所定時間ｔ１だけ遅延し、遅延部３８は、遅延部３６から出力されるデータを所定時間ｔ１だけ遅延する。また、乗算部３７は、遅延部３６から出力されるデータに所定の係数（ｂ１）を乗算し、乗算部３９は遅延部３８から出力されるデータに所定の係数（ｂ２）を乗算する。更に加算部４０は、各乗算部３１、３３、３５、３７、３９から出力されるデータを加算する。この回路構成によって、乗算部３１、３３、３５と、遅延部３２、３４によってフィードフォワード部が構成され、乗算部３７、３９と、遅延部３６、３８によってフィードバック部が構成される。

図４（ａ）に示すような２次のＩＩＲフィルタは、この回路構成によって入力ｘ（ｎ）は同図（ｂ）に示す計算式により出力ｙ（ｎ）となる。即ち式（１）では、乗算部３１で入力ｘ（ｎ）に係数（ａ０）を乗算したａ０×ｘ（ｎ）と、乗算部３３において遅延部３２で遅延することにより前記所定時間前の入力であるｘ（ｎ−１）に係数（ａ１）を乗算したａ１×ｘ（ｎ−１）と、乗算部３５において遅延部３４で遅延することにより更に所定時間前の入力であるｘ（ｎ−２）に係数（ａ２）を乗算したａ２×ｘ（ｎ−２）とを足すことによってフードフォワード分を加算する。更に、加算部４０からの出力ｙ（ｎ）に遅延部３６で遅延することにより所定時間前の出力であるｙ（ｎ−１）に係数（ｂ１）を乗算したｂ１×ｙ（ｎ−１）と、遅延部３８で遅延することにより更に所定時間前の出力であるｙ（ｎ−２）と係数ｂ２とを乗算したｂ２×ｙ（ｎ−２）とを足すことによってフィードバック分を加算して、図４（ｂ）の式（１）が計算され、最終的な出力ｙ（ｎ）が得られる。

ここで用いる各係数ａ０、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２は図４（ｂ）に示すような式によって計算することができる。図４（ｂ）に示す例においては、各係数の計算に用いる（Ｔ）と（α）を式２及び式３のようにして求めている。即ち（Ｔ）については式２に示すように、中心周波数（Ｆｃ）とそのときのサンプリング周波数（ＦＳ）との比である（Ｆｃ／ＦＳ）をラジアン化してπを乗算し、これの正接値（ｔａｎ）を得ることにより、ｔａｎ（Ｆｃ／ＦＳ×π）を得て、更にこれを逆数にすることにより求めている。また、（α）については式３に示すようにゲイン（Ｇａｉｎ）に関した値として、１０のべき数としてＧａｉｎ／２０を用いている。

上記のような（Ｔ）の値と（α）の値と、更に、例えば図５に示すようなこのフィルタの特性曲線において、立ち上がる山の急な程度である特性曲線の尖鋭度、即ち特性尖鋭度（Ｑ）を用いて、ゲインがプラスの時は図４（ｂ）の式（４）〜（８）によって、またゲインがマイナスの時は同図の式（９）〜（１３）によって係数ａ０、ａ１，ａ２、ｂ１、ｂ２を計算する。これらの係数を用いて式（１）を計算し、図４（ａ）の出力ｙ（ｎ）を得ることとなる。

なお、例えば中心周波数（Ｆｃ）、特性尖鋭度（Ｑ）、ゲイン（Ｇａｉｎ）、サンプリング周波数（ＦＳ）等のフィルタパラメータに手を加えることなく、フィルタ係数を計算して、その後に適、不適を判断し、適の場合にはフィルタ係数を補正することにより、フィルタ係数を調整する技術は、特開平１０−２５６８５７号公報（特許文献１）に開示されている。

特開平１０−２５６８５７号公報

前記のように、イコライザ等に用いるデジタルフィルタとしてのＩＩＲフィルタは、図４（ａ）に示すような構成により、同図（ｂ）に示す各式を演算することにより、入力ｘ（ｎ）は最終的に式（１）によって出力ｙ（ｎ）が得られる。この計算によって得られるＩＩＲフィルタの特性曲線を図５に示している。

図５に示すＩＩＲフィルタの特性曲線の例においては、サンプリング周波数をＦＳ１と、このＦＳ１よりも周波数が高いＦＳ２とについて、中心周波数Ｆｃとゲイン（Ｇａｉｎ）、及び特性尖鋭度（Ｑ）を変更しない時の曲線の例を示している。この図から明らかなように、例えばこのＩＩＲフィルタをイコライザに用いるとき、フィルタとして特に重要な値である中心周波数（Ｆｃ）とゲイン（Ｇａｉｎ）、及び特性尖鋭度（Ｑ）を変えることなく、サンプリング周波数を変更しても、フィルタ特性は大きく変化することがわかる。即ち、サンプリング周波数を高くすると、曲線の山のカーブが次第に緩やかになる。このことはこの特性曲線の尖鋭度、即ち特性尖鋭度（Ｑ）の値を例えば「１」に固定しているにも関わらず、実際の曲線は変化し、サンプリング周波数が高くなるほど特性曲線は緩やかになることがわかる。

そのため、このＩＩＲフィルタをオーディオ装置のイコライザに用いるとき、音質調整を行うサンプリング周波数（ＦＳ）を例えば最初４４．１ｋＨｚから４８ｋＨｚに高めると、計算式の上では特性の尖鋭度（Ｑ）を変化させていないにもかかわらず、実質的に特性が緩やかになり、音質が変化してしまうため、利用者は違和感を感じることがある。

なお、前記特許文献１に開示された技術では、所望の特性を作成したフィルタ係数の特性を比較し、適の場合にはフィルタ係数を補正するという動作により、問題を解決しようとしているが、この方法では適切なフィルタ係数を作成するまでに、比較処理、補正処理を繰り返す必要があり、処理負担が大きくなる問題がある。

したがって本発明は、デジタルフィルタとしてＩＩＲフィルタを用いるとき、そのフィルタの中心周波数（Ｆｃ）、ゲイン（Ｇａｉｎ）、特性の尖鋭度（Ｑ）を変化させないときでも、サンプリング周波数（ＦＳ）を変化するとフィルタ特性が変化してしまう問題を、演算の処理負担をできる限る掛けない手法により低減することができるデジタルフィルタを提供することを主たる目的とする。

本発明に係るデジタルフィルタは、前記課題を解決するため、少なくともサンプリング周波数と、変更されない中心周波数と、変更されないゲインと、フィルタ特性尖鋭度とを入力してＩＩＲフィルタの係数を演算するフィルタ係数演算手段と、入力データ自体、及び入力データと出力データをそれぞれ所定時間づつ順に遅延したデータに対して、それぞれ前記フィルタ係数演算手段で演算した所定の係数を乗算したデータを全て加算することにより出力データを演算する出力演算手段とを備えたデジタルフィルタにおいて、サンプリング周波数を変更する入力を行ったとき、フィルタ特性尖鋭度を変更するフィルタ特性尖鋭度変更演算手段を備え、前記フィルタ特性尖鋭度変更演算手段では、中心周波数と変更前のサンプリング周波数の比、及び変更前のサンプリング周波数と変更後のサンプリング周波数の比の値にそれぞれ関連した値によってフィルタ特性尖鋭度を変更し、前記フィルタ係数演算手段では、前記フィルタ特性尖鋭度変更手段で変更したフィルタ特性尖鋭度のデータを、変更前のフィルタ特性尖鋭度のデータに替えて演算に用いることを特徴とする。

また、本発明に係る他のデジタルフィルタは、前記デジタルフィルタにおいて、前記フィルタ特性尖鋭度変更手段では、中心周波数と変更前のサンプリング周波数の比の値の正接値に関連した値を用いることを特徴とする。

また、本発明に係る他のデジタルフィルタは、前記デジタルフィルタにおいて、前記フィルタ特性尖鋭度変更手段では、中心周波数と変更後のサンプリング周波数の比の値の正接値に関連した値に所定のべき乗を行った値を用いることを特徴とする。

また、本発明に係る他のデジタルフィルタは、前記デジタルフィルタにおいて、前記フィルタ特性尖鋭度変更手段では、変更前のサンプリング周波数と変更後のサンプリング周波数との比の値に所定数を乗じた値を用いることを特徴とする。

本発明は上記のように構成したので、デジタルフィルタとしてＩＩＲフィルタを用いるとき、そのフィルタの中心周波数（Ｆｃ）、ゲイン（Ｇａｉｎ）、特性の尖鋭度（Ｑ）を変化させないときでも、サンプリング周波数（ＦＳ）を変化するとフィルタ特性が変化してしまう問題を、簡単な手段で、且つ演算処理負担を大きく増大することなく、解決することができる。

（ａ）はＩＩＲフィルタの例を示し、（ｂ）はこのＩＩＲフィルタで本発明を実施する機能ブロック図を示す。 同実施例においてＩＩＲフィルタのサンプリング周波数を変更したときの処理を行う作動フロー図である。 （ａ）は本発明の基本態様を示し、（ｂ）は本発明によるフィルタ特性の尖鋭度を変更する計算式の例を示し、（ｃ）はサンプリング周波数を変更したとき、前記計算式によって得られたフィルタ特性を示す図である。 （ａ）は従来から用いられているＩＩＲフィルのブロック図であり、（ｂ）はそのＩＩＲフィルタで用いる計算式、及びその計算式で用いる係数を演算する数式を示す図である。 従来のＩＩＲフィルタにおいて、サンプリング周波数を変更したときのフィルタ特性曲線の特性変更例を示す図である。

本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１は本発明を適用したＩＩＲフィルタの機能ブロック図であり、同図（ａ）に示す前記図４（ａ）で説明した従来のＩＩＲフィルタにおいて、同図（ｂ）に示す実際の演算を行うＩＩＲフィルタ演算部２を中心に説明する機能ブロック図を示している。なお、同図における各機能部は、それぞれの機能を行う手段ということもできる。

図１（ｂ）に示す機能ブロック図においては、オーディオデータ入力部１から入力した信号のデータｘ（ｎ）を、ＩＩＲフィルタ演算部２で後述するような演算を行い、オーディオデータ出力部１７から出力しており、各入力信号のデータｘ（ｎ）と出力信号のデータｙ（ｎ）はそれぞれ、同図（ａ）に示す入力信号ｘ（ｎ）と出力信号ｙ（ｎ）に対応している。ＩＩＲフィルタ演算部２には後述する各種のデータを用いて最終的に演算を行う出力演算部３を備え、前記図４（ｂ）に示したＩＩＲフィルタ計算式（１）の計算を行う。

この出力演算部３で最終的な演算を行うため、図１の例においては演算基準データ設定部４において、最終的に式（１）で演算を行うために必要となる各種の基準データを設定している。その中のサンプリング周波数設定部５ではサンプリング周波数（ＦＳ）を設定するものであり、少なくとも現在のサンプリング周波数（ＦＳOriginal）を設定している。したがってここでは、例えば「４４.１ｋＨｚ」等の、現在このＩＩＲフィルタでサンプリングを行う周波数を設定することとなる。

中心周波数設定部６では、前記図５に示すような、設定した所定のゲイン（Ｇａｉｎ）を得る周波数である中心周波数（Ｆｃ）を、例えば「１８ｋＨｚ」のように設定する。ゲイン設定部７では、前記のような中心周波数（Ｆｃ）で得るゲイン（Ｇａｉｎ）を設定し、ここでは例えば「１０」のような値を設定する。フィルタ特性尖鋭度設定部８では、図５に示すようなフィルタ特性曲線でのピークを形成する曲線、即ち山形の曲線における傾斜の程度を示すフィルタ特性尖鋭度（Ｑ）を設定する。したがって、ここでは現在の値である（ＱOriginal）を設定し、例えば「１」のような値を設定することとなる。

フィルタ係数演算部１３では、前記のような演算基準データ設定部４で設定した各種の基準データにより、フィルタ係数を演算するものであり、その演算に際しては前記図４（ｂ）におけるゲインがプラスの時の式（４）〜（８）、或いはゲインがマイナスの時の式（９）〜（１３）によって係数ａ０、ａ１，ａ２、ｂ１、ｂ２を演算するものであるが、その際には最初同図に式（２）により（Ｔ）の値を、式（３）によって（α）の値を求め、これらの値と特性尖鋭度（Ｑ）を用いて各係数を演算することとなる。フィルタ係数演算部１３の演算結果は出力演算部３に出力し、同図に示す演算式における各係数として用いる。

データ遅延部１４は出力演算部３で入力したｘ（ｎ）、及び演算結果であるｙ（ｎ）を所定時間遅延して出力するものであり、同図に示す例においては２次のＩＩＲフィルタであるので、１次遅延部１５と、それよりも更に所定時間遅延する２次遅延部１６とを備え、入力データｘ（ｎ）及び出力データｙ（ｎ）について遅延し、入力についてはｘ（ｎ−１）、ｘ（ｎ−２）を、出力についてはｙ（ｎ−１）、ｙ（ｎ−２）の各データを得ることができるようにしている。

出力演算部３では、演算基準データ設定部４で設定した設定値で演算している、フィルタ係数演算部１３の係数ａ０、ａ１，ａ２、ｂ１、ｂ２のデータと、オーディオデータ入力部で入力した現在のｘ（ｎ）のデータ、更にデータ遅延部で遅延したｘ（ｎ−１）、ｘ（ｎ−２）、ｙ（ｎ−１）、ｙ（ｎ−２）の各データによって出力ｙ（ｎ）を求め、これをオーディオデータ出力部１７を介して外部に出力する、という定常的な処理を行う。

それに対して、サンプリング周波数変更入力部１１においては、このＩＩＲフィルタの外部のサンプリング周波数変更指示部１０から、例えば４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数を４８ｋＨｚに変更する指示を入力し、前記演算基準データ設定部４におけるサンプリング周波数設定部５に、変更するサンプリング周波数（ＦＳModified）も設定する。この変更値はフィルタ係数演算部１３に出力してその演算に直ちに適用する。また、演算基準データ設定部４のサンプリング周波数設定部５に入力して、変更したサンプリング周波数（ＦＳModified）として設定したデータは、以降演算に用いることとなる。

フィルタ特性尖鋭度変更演算部１２では、特に本発明特有の作動を行うものであり、前記のようにサンプリング周波数変更入力部１１で、サンプリング周波数を（ＦＳOriginal）から（ＦＳModified）に変更する入力があったとき、予め設定している特性尖鋭度（ＱOriginal）を、後述する手法によって変更した新たな特性尖鋭度（ＱModified）とする。ここで変更した特性尖鋭度（ＱModified）は直ちにフィルタ係数演算部１３で、新たな係数を演算するために使用される。また、この変更した特性尖鋭度（ＱModified）は、以降はサンプリング周波数が変更されるまで使用されることになるので、演算基準データ設定部４のフィルタ特性尖鋭度設定部８に、現在の特性尖鋭度（ＱModified）として記憶しておく。なお、サンプリング周波数変更前の特性尖鋭度（ＱOriginal）は、これ以降において例えばサンプリング周波数を更に８８．２ｋＨに変更するときも、サンプリング周波数が４４．１ｋＨの時の特性カーブに近似させるため、特性尖鋭度（ＱOriginal）は変更させないことが好ましい。このことは、変更前のサンプリング周波数（ＦＳOriginal）の値も同様である。但し、サンプリング周波数を変更してから特性尖鋭度（Ｑ）を直接変更操作したときには、この変更した特性尖鋭度を変更前の特性尖鋭度（ＱOriginal）として記憶しておき、以降はこれを使用することもできる。

上記のような機能ブロックからなる本発明のデジタルフィルタとしてのＩＩＲフィルタにおいては、特にこのフィルタを用いて作動を行っているとき、サンプリング周波数を変更した際に、例えば図２に示す作動フローによって順に作動させることによって、本発明を実施することができる。即ち図２に示すＩＩＲフィルタのＦＳ値変更時処理においては、最初サンプリング周波数（ＦＳ）を変更したか否かを判別し（ステップＳ１）、変更しないときには従来と同様にステップＳ５においてＩＩＲフィルタの計算式により出力ｙ（ｎ）を演算する。

この作動は図１のサンプリング周波数変更入力部１１でサンプリング周波数を変更する指示入力がないことを検出しているとき、フィルタ係数演算部１３が演算基準データ設定部４に設定している各種データを用いてフィルタ係数を演算し、テータ遅延部１４のデータ等により出力演算部３が出力ｙ（ｎ）を演算することにより行っている。

ステップＳ１においてサンプリング周波数を変更したと判別したときには、変更したサンプリング周波数の値である（ＦＳModified）により、Ｔ＝１／ｔａｎ（Ｆｃ×π／ＦＳModified）の計算を行い、新たな「Ｔ」値を算出する（ステップＳ２）。

その後今回のサンプリング周波数の変更以前に用いていたフィルタ特性の尖鋭度（ＱOriginal）を、中心周波数（Ｆｃ）と変更前のサンプリング周波数である（ＦＳOriginal）の比と、変更前のサンプリング周波数（ＦＳOriginal）と変更後のサンプリング周波数（ＦＳModified）の比を用いた所定の式により変更する（ステップＳ３）。したがってこの時には、変更後の特性尖鋭度（ＱModified）を求める所定の式を必要とするが、その際には例えば図３（ｂ）に示すような、本発明によるフィルタ特性尖鋭度計算式の例に示すような計算式を用いることができる。

但し、フィルタ特性尖鋭度計算式は、図３（ａ）に本発明の基本態様として示すように、中心周波数（Ｆｃ）と変更前のサンプリング周波数である（ＦＳOriginal）の比と、変更前のサンプリング周波数（ＦＳOriginal）と変更後のサンプリング周波数（ＦＳModified）の比を用いた所定の式であれば良く、同図（ｂ）のような式に限らない。

前記図５に示す従来の例においては、中心周波数（Ｆｃ）とゲイン（Ｇａｉｎ）、及び特性の尖鋭度（Ｑ）を変えることがなくても、サンプリング周波数を例えば４４．１ｋＨｚから４８ｋＨｚに変更すると、特性曲線の山のカーブが次第に緩やかになってしまう。このような変化を更に検討すると、その変化の程度は、サンプリング周波数を変更する程度が大きいほど、また、中心周波数（Ｆｃ）がサンプリング周波数の１／２に近づく程大きくなることがわかった。

この事実と、図４（ｂ）に示すＩＩＲフィルタの計算式、更に図５の特性曲線から、中心周波数（Ｆｃ）及びゲイン（Ｇａｉｎ）を変えることなく、ＩＩＲフィルタの特性を変化させて、できる限りサンプリング周波数変更前の特性曲線に近づけるには、特性尖鋭度（Ｑ）を変化させると可能である、ということを見い出し、次にこの特性尖鋭度（Ｑ）をどのように調整すればよいかを各種演算手法の検討や実証実験、及び図４（ｂ）の計算式の更なる検討、及びサンプリング周波数を変更する程度が大きいほど、また、中心周波数（Ｆｃ）がサンプリング周波数の１／２に近づく程大きくなるという現象の検討から、特性尖鋭度（Ｑ）を、中心周波数（Ｆｃ）と変更前のサンプリング周波数である（ＦＳOriginal）の比と、変更前のサンプリング周波数（ＦＳOriginal）と変更後のサンプリング周波数（ＦＳModified）の比を調整すれば可能であることがわかり、本発明に至ったものである。

その際の中心周波数（Ｆｃ）と変更前のサンプリング周波数である（ＦＳOriginal）の比は、図４（ｂ）において、各係数を計算する際に用いる「Ｔ」の値が、ＦｃとＦＳOriginalの比（Ｆｃ／ＦＳOriginal）の正接値（ｔａｎ）により直接影響されることから、ｔａｎ（Ｆｃ／ＦＳOriginal）を何らかの調整値として用いることが考えられた。そのときには必ずしも正接値（ｔａｎ）に限らず、三角関数であるならば他の手法によってもこれに代替することが可能であることも明らかである。

更に、サンプリング周波数を変更する程度が大きいほど特性曲線のずれが大きくなる、という事実から、変更前のサンプリング周波数（ＦＳOriginal）と変更後のサンプリング周波数（ＦＳModified）の比、即ち（ＦＳOriginal／ＦＳModified）により特性曲線が影響を受けることが考えられることから、この比の値を何らかの調整値として用いることが検討された。

上記検討の結果、例えば図３（ｂ）に示すような計算式を用いると、少なくとも中心周波数より周波数の低い範囲ではほとんど特性の変化は見られず、中心周波数より高い範囲でも大きな改善が見られることがわかった。図３（ｂ）の計算式では、変更前の特性尖鋭度（ＱOriginal）に掛ける値として、（Ｆｃ／ＦＳOriginal）の値の正接値（ｔａｎ）に取り込むに際してラジアン化するためにπを掛け、ｔａｎ（π×Ｆｃ／ＦＳOriginal）とした値に、重み付けとして１．２のべき乗を用いている。

また、変更前後のサンプリング周波数の変化の程度をその比として用い、（ＦＳOriginal／ＦＳModified）の値を、両者が同一、即ち変化しないときとの値である１との差に何らかの重み付けの定数を乗じることを考え、０．８をこれに乗じている。最終的に両比の値を乗じると共に、その値は１以下の小数であり、これに１を足した値を変更前の特性尖鋭度（ＱOriginal）に乗じることとしたものである。

上記のことからも明らかなように、本発明はサンプリング周波数を変更する程度が大きいほど、また、中心周波数（Ｆｃ）がサンプリング周波数の１／２に近づく程、特性の変化が大きくなることに鑑み、ＦｃとＦＳOriginalの比の値と、ＦＳOriginalとＦＳModifiedの比の値を用い、これを特性曲線の変更で使用可能な値として特性尖鋭度Ｑを選択し、ＱOriginalを前記両比の値で調整するものであり、その技術思想の元であるならば前記のような計算式に限らないことは明らかである。

図２のステップＳ３においては、このようにして今回のサンプリング周波数の変更以前に用いていたフィルタ特性尖鋭度（ＱOriginal）を、中心周波数（Ｆｃ）と変更前のサンプリング周波数である（ＦＳOriginal）の比と、変更前のサンプリング周波数（ＦＳOriginal）と変更後のサンプリング周波数（ＦＳModified）の比を用いた所定の式により変更する処理を行っている。この時の変更前のサンプリング周波数（ＦＳOriginal）は、それ以降に更にサンプリング周波数を変更するときでも、この値を変更前のサンプリング周波数（ＦＳOriginal）として用いることが好ましいこと等は前記のとおりである。

次いでＩＩＲフィルタ入出力計算式中の係数であるａ０、ａ１，ａ２、ｂ１、ｂ２を計算して変更する（ステップＳ４）。これらの処理は図１におけるサンプリング周波数変更入力部１１でサンプリング周波数を変更した入力があったとき、フィルタ特性尖鋭度変更演算部１２で前記のような計算式を用いて変更後の特性尖鋭度（ＱModified）を演算し、フィルタ係数演算部１４でこの変更後の特性尖鋭度（ＱModified）と変更後のサンプリング周波数（ＦＳModified）を用い、他の中心周波数（Ｆｃ）やゲイン（Ｇａｉｎ）は変更することなくフィルタ係数を計算することによって行っている。

その後ステップＳ５で前記のように従来と同様にしてＩＩＲフィルタの計算式により出力ｙ（ｎ）を演算し、ステップＳ１に戻って前記作動を繰り返す。それによりステップＳ１で再びサンプリング周波数を変更したか否かを判別し、変更していないときはそのままステップＳ５で同じ手法により出力ｙ（ｎ）を演算すると共に、ステップＳ２でサンプリング周波数を変更したと判別したときにはステップＳ２以降の前記作動を行うこととなる。但し、特別にＱ値の変更操作をしない限り、（ＱOriginal）及び（ＦＳOriginal）は変更しないことが好ましいことは前記のとおりである。

上記のような作動を行う本発明においては、図３（ｃ）に示すよう結果が得られた。同図に示す例においては、中心周波数Ｆｃを１８ｋＨｚ、ゲインＧを１０として変えずに、サンプリング周波数を４４．１ｋＨｚから４８ｋＨｚに変更し、同図（ｂ）に示す計算式の例によって特性尖鋭度Ｑを変更した例を示している。同図から明らかなように、従来は細線で示す４４．１ｋＨｚの特性曲線から、太線で示す４８ｋＨｚの特性曲線に変化するのに対して、このＩＩＲフィルタをイコライザに用いるときには利用者が特性の変化を感じやすい範囲である、中心周波数１８ｋＨｚよりも周波数の低い範囲では、実質的にサンプリング周波数４４．１ｋＨｚの特性曲線に重なり、同図に拡大図で示すような破線の特性曲線が得られる。この特性曲線は、中心周波数（Ｆｃ）よりも周波数が高い範囲においても、従来のものよりもその特性が改善されることがわかる。

また、本発明による上記演算は、従来技術として示した技術のように複雑な演算を行う必要が無く、簡単な手法によって処理負担が少なくて済み、しかもより確実に特性曲線の変化を減少させることが可能となる。しかも、本発明の手法は更に各種の態様に対応して、本発明の前記基本的な技術思想に基づき、前記計算式を容易に変更して対応可能となるため、広範囲のデジタルフィルタに適用可能となる。

１ オーディオデータ入力部
２ ＩＩＲフィルタ演算部
３ 出力演算部
４ 演算基準データ設定部
５ サンプリング周波数設定部
６ 中心周波数設定部
７ ゲイン設定部
８ フィルタ特性尖鋭度設定部
１０ サンプリング周波数変更指示部
１１ サンプリング周波数変更入力部
１２ フィルタ特性尖鋭度変更演算部
１３ フィルタ係数演算部
１４ データ遅延部
１５ １次遅延部
１６ ２次遅延部
１７ オーディオデータ出力部

Claims (4)

1. 少なくともサンプリング周波数と、変更されない中心周波数と、変更されないゲインと、フィルタ特性尖鋭度とを入力してＩＩＲフィルタの係数を演算するフィルタ係数演算手段と、
   入力データ自体、及び入力データと出力データをそれぞれ所定時間づつ順に遅延したデータに対して、それぞれ前記フィルタ係数演算手段で演算した所定の係数を乗算したデータを全て加算することにより出力データを演算する出力演算手段とを備えたデジタルフィルタにおいて、
   サンプリング周波数を変更する入力を行ったとき、フィルタ特性尖鋭度を変更するフィルタ特性尖鋭度変更演算手段を備え、
   前記フィルタ特性尖鋭度変更演算手段では、中心周波数と変更前のサンプリング周波数の比、及び変更前のサンプリング周波数と変更後のサンプリング周波数の比の値にそれぞれ関連した値によってフィルタ特性尖鋭度を変更し、
   前記フィルタ係数演算手段では、前記フィルタ特性尖鋭度変更手段で変更したフィルタ特性尖鋭度のデータを、変更前のフィルタ特性尖鋭度のデータに替えて演算に用いることを特徴とするデジタルフィルタ。
2. 前記フィルタ特性尖鋭度変更手段では、中心周波数と変更前のサンプリング周波数の比の値の正接値に関連した値を用いることを特徴とする請求項１記載のデジタルフィルタ。
3. 前記フィルタ特性尖鋭度変更手段では、中心周波数と変更後のサンプリング周波数の比の値の正接値に関連した値に所定のべき乗を行った値を用いることを特徴とする請求項２記載のデジタルフィルタ。
4. 前記フィルタ特性尖鋭度変更手段では、変更前のサンプリング周波数と変更後のサンプリング周波数との比の値に所定数を乗じた値を用いることを特徴とする請求項１記載のデジタルフィルタ。

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