JPH04245897A - デジタルクロスオーバーネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル音声信号をデ
ジタル信号のままで複数の周波数帯域に分割するデジタ
ルクロスオーバーネットワークに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハイファイ用のステレオ装置に接
続されるスピーカ装置として、再生する周波数帯域が異
なる複数のスピーカユニットを組み合わしたいわゆる複
合スピーカが広く使用されている。例えば、３ウェイ構
成の複合スピーカの場合には、低域の周波数帯域と中域
の周波数帯域と高域の周波数帯域とに３分割して、それ
ぞれの帯域毎に専用のスピーカユニットを割り当てるも
のである。このように複数の周波数帯域に分けてスピー
カユニットを駆動させることで、例えば３ウェイ構成の
場合、それぞれのスピーカユニットを低域，中域，高域
の再生に適したものにすることができ、それぞれの周波
数帯域が良好に再生され、総合的な周波数特性をフルレ
ンジスピーカよりも良好にすることができる。

【０００３】この場合、それぞれのスピーカユニットに
供給する音声信号は、該当する周波数帯域だけに制限さ
れた信号にする必要がある。従って、例えば上述した３
ウェイ構成のものは、クロスオーバーネットワークで低
域の音声信号と中域の音声信号と高域の音声信号とを作
成し、このそれぞれの帯域の音声信号を該当するスピー
カユニットに供給するようにしていた。

【０００４】従来のこの各帯域に音声信号を分割するク
ロスオーバーネットワークは、一般にスピーカ装置に内
蔵され、コイル，コンデンサ等より構成されるアナログ
フィルタによりアナログ音声信号をそれぞれの帯域に分
割していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、アナログフ
ィルタより構成されるクロスオーバーネットワークで分
割した音声信号は、信号位相が各帯域で完全な直線とは
ならず、周波数帯域によって歪みが生じる不都合があっ
た。この問題点を解決するためには、ＣＤプレーヤ等の
音声信号源からアンプ装置に供給されるデジタル音声信
号を、デジタル信号のままでデジタルフィルタによるデ
ジタル処理により所定の周波数帯域毎に分割し、それぞ
れの周波数帯域のデジタル音声信号を、アナログ音声信
号に変換して該当するスピーカユニットに供給すること
が考えられる。

【０００６】このようにデジタル処理で周波数分割を行
ういわゆるデジタルクロスオーバーネットワークとする
ことで、周波数帯域毎の位相差等がない良好な周波数分
割ができる。ところが、このようなデジタルクロスオー
バーネットワークの場合には、デジタル信号を周波数分
割するデジタルフィルタとして大規模なものが必要で、
回路構成が複雑化する不都合があった。

【０００７】本発明の目的は、この種のデジタルクロス
オーバーネットワークの回路構成を簡単にすることにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図１に
示すように、入力デジタル音声信号を、少なくとも低域
の周波数帯域と中域の周波数帯域と高域の周波数帯域と
に３分割するデジタルクロスオーバーネットワークにお
いて、端子１に得られるデジタル音声信号をダウンサン
プリング回路２とハイパスフィルタ８とに供給し、ダウ
ンサンプリング回路２の出力をＦＩＲフィルタよりなる
ローパスフィルタ３に供給し、このローパスフィルタ３
の出力をオーバーサンプリング回路４に供給し、このオ
ーバーサンプリング回路４の出力とハイパスフィルタ８
の出力とを端子１に得られるデジタル音声信号から減算
器１１で減算し、オーバーサンプリング回路４の出力よ
り低域のデジタル音声信号を得、減算器１１の出力より
中域のデジタル音声信号を得、ハイパスフィルタ８の出
力より高域のデジタル音声信号を得るようにしたもので
ある。

【０００９】

【作用】本発明によると、低域のデジタル音声信号を得
るためのローパスフィルタが、ダウンサンプリングされ
たデジタル音声信号を処理するようにしたことで、次数
の低いＦＩＲフィルタで低域のデジタル音声信号の抽出
ができ、それだけ回路構成が簡単になる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。

【００１１】図１において、１はデジタル音声信号入力
端子を示し、この入力端子１に所定の音声信号源からデ
ジタル音声信号を供給する。ここでは、サンプリング周
波数４４．１ｋＨｚのデジタル音声信号が供給されると
する。そして、この入力端子１に得られるデジタル音声
信号を、ダウンサンプリング回路２に供給する。このダ
ウンサンプリング回路２は、入力デジタル音声信号を１
／４のサンプリング周波数に変換する回路で、１１．０
２５ｋＨｚのサンプリング周波数に変換する。この１／
４のサンプリング周波数への変換は、デジタル信号を４
サンプリング周期毎に１回だけ信号を出力させる間引き
処理をすることで行われ、変換後のデジタル音声信号は
１／４の情報量になる。

【００１２】そして、このダウンサンプリング回路２が
出力するダウンサンプリングされたてデジタル音声信号
を、ローパスフィルタ３に供給する。このローパスフィ
ルタ３は、ＦＩＲ（ｆｉｎｉｔｅ　ｉｍｐｕｌｓｅ　ｒ
ｅｓｐｏｎｓｅ：有限長インパルス応答）フィルタで構
成され、カットオフ周波数を８０Ｈｚとして、８０Ｈｚ
以下の低域のデジタル音声信号を抽出させる。

【００１３】ここで、このＦＩＲフィルタの最も簡単な
構成を図２に示すと、この図２に示したものは２次のＦ
ＩＲフィルタで、入力端子４１に得られるデジタル信号
を、遅延回路４２，４３の直列回路に供給する。この場
合、両遅延回路４２，４３の遅延時間τは、入力デジタ
ル信号の１サンプリング周期に対応した時間である。そ
して、入力端子４１に得られるデジタル信号と、遅延回
路４２の出力信号と、遅延回路４３の出力信号とを、そ
れぞれ係数乗算器４４，４５，４６を介して加算器４７
に供給し、それぞれの信号を加算する。なお、係数乗算
器４４，４５，４６と加算器４７とは、それぞれデジタ
ル乗算器及びデジタル加算器である。そして、加算器４
７の加算出力を、出力端子４８に供給する。このように
構成したことで、係数乗算器４４，４５，４６で乗算す
る係数に応じて、所望の周波数帯域のデジタル音声信号
を、信号位相を変えることなく抽出することができる。 この場合、ここでは説明のために最も簡単な２次のＦＩ
Ｒフィルタとしたが、実際にはサンプリング周波数と抽
出周波数に対応してタップ数を非常に多くする必要があ
り、サンプリング周波数１１．０２５ｋＨｚとした本例
の場合には、５００次のＦＩＲフィルタとする。

【００１４】そして、この５００次のＦＩＲフィルタよ
りなるローパスフィルタ３が出力するデジタル音声信号
を、オーバーサンプリング回路４に供給し、このオーバ
ーサンプリング回路４で４倍のサンプリング周波数に補
間処理で変換する。この４倍のサンプリング周波数に変
換することで、入力端子１に得られるデジタル音声信号
と同じサンプリング周波数４４．１ｋＨｚのデジタル音
声信号が得られる。なお、ダウンサンプリング回路２と
オーバーサンプリング回路４も、ＦＩＲフィルタで構成
する。

【００１５】そして、オーバーサンプリング回路４が出
力するデジタル音声信号を、ビットシフタ５に供給し、
このビットシフタ５でデジタル音声信号を２ビットシフ
トさせてレベルを１２ｄＢ上げさせる。ここでの処理は
、ＦＩＲフィルタよりなるローパスフィルタ３での処理
時に１２ｄＢ下がった分を補正するためのものである。 そして、ビットシフタ５が出力するデジタル音声信号を
、出力回路６とデジタル加算器７に供給する。この出力
回路６に供給するデジタル音声信号を、低域デジタル音
声信号とする。

【００１６】また、デジタル音声信号入力端子１に得ら
れるデジタル音声信号を、ＦＩＲフィルタで構成される
ハイパスフィルタ８に供給する。この場合、このハイパ
スフィルタ８は５０次のＦＩＲフィルタで構成し、カッ
トオフ周波数を２ｋＨｚとして、２ｋＨｚ以上の高域の
デジタル音声信号を抽出させる。そして、このハイパス
フィルタ８が出力するデジタル音声信号を、位相合わせ
用の遅延回路９を介して出力回路６とデジタル加算器７
に供給する。この出力回路６に供給するデジタル音声信
号を、高域デジタル音声信号とする。また、遅延回路９
は１９５０次のＦＩＲフィルタで構成する。

【００１７】そして、デジタル音声信号入力端子１に得
られるデジタル音声信号を、位相合わせ用の遅延回路１
０を介してデジタル減算器１１の＋側入力端子に供給し
、デジタル加算器７の加算出力を、デジタル減算器１１
の−側入力端子に供給する。この場合、遅延回路１０は
２０００次のＦＩＲフィルタで構成する。そして、この
デジタル減算器１１で遅延回路１０の出力からデジタル
加算器７の加算出力を減算し、減算出力をローパスフィ
ルタ１２とハイパスフィルタ１３とに供給する。この場
合、ローパスフィルタ１２とハイパスフィルタ１３もＦ
ＩＲフィルタで構成し、両フィルタのカットオフ周波数
を６３０Ｈｚとして、ローパスフィルタ１２が出力する
デジタル音声信号を６３０Ｈｚ以下の低域とし、ハイパ
スフィルタ１３が出力するデジタル音声信号を６３０Ｈ
ｚ以下の高域とする。そして、ローパスフィルタ１２が
出力するデジタル音声信号とハイパスフィルタ１３が出
力するデジタル音声信号を、出力回路６に供給する。 この場合、ローパスフィルタ１２が出力するデジタル音
声信号を、低中域デジタル音声信号とし、ハイパスフィ
ルタ１３が出力するデジタル音声信号を、高中域デジタ
ル音声信号とする。

【００１８】そして出力回路６では、供給される低域，
低中域，高中域及び高域のデジタル音声信号に、再生す
るスピーカの特性等による補正を行い、補正されたそれ
ぞれの帯域のデジタル音声信号を、それぞれ別のデジタ
ル／アナログ変換器２１，２２，２３及び２４に供給す
る。そして、低域用のデジタル／アナログ変換器２１が
変換して出力するアナログ音声信号を、低域音声信号出
力端子３１を介して低域再生用のスピーカユニット側に
供給し、低中域用のデジタル／アナログ変換器２２が変
換して出力するアナログ音声信号を、低中域音声信号出
力端子３２を介して低中域再生用のスピーカユニット側
に供給し、高中域用のデジタル／アナログ変換器２３が
変換して出力するアナログ音声信号を、高中域音声信号
出力端子３３を介して高中域再生用のスピーカユニット
側に供給し、高域用のデジタル／アナログ変換器２４が
変換して出力するアナログ音声信号を、高域音声信号出
力端子３４を介して高域再生用のスピーカユニット側に
供給し、それぞれの帯域のスピーカユニットから対応し
た帯域の音声を再生させる。なお、実際には各音声信号
出力端子とスピーカユニットとの間に、アンプ装置等の
信号処理手段が接続される。また、ステレオ再生を行う
際には、各デジタル／アナログ変換器２１，２２，２３
及び２４から左右２系統のスピーカユニットに対応した
音声信号を供給させる。

【００１９】このように構成したことで、それぞれのス
ピーカユニットに、対応した周波数帯域の音声信号が供
給されるようになる。即ち、低域音声信号出力端子３１
から出力される音声信号は、図３Ａに示すようにローパ
スフィルタ３を通過した８０Ｈｚ以下の低域音声信号と
なる。また、高域音声信号出力端子３４から出力される
音声信号は、図３Ｂに示すようにハイパスフィルタ８を
通過した２ｋＨｚ以上の高域音声信号となる。そして、
デジタル加算器７ではこの低域音声信号と高域音声信号
とが加算され、加算出力として図３Ｃに示すように中域
だけが抜けた音声信号が得られる。この中域が抜けた音
声信号をデジタル減算器１１で入力音声信号から減算す
ることで、図３Ｄに示すように８０Ｈｚから２ｋＨｚま
での中域音声信号が得られる。この中域音声信号は、ロ
ーパスフィルタ１２とハイパスフィルタ１３とで、図３
Ｅに示す８０Ｈｚから６３０Ｈｚまでの低中域音声信号
と、図３Ｆに示す６３０Ｈｚから２ｋＨｚまでの高中域
音声信号とに分けられ、それぞれの帯域の音声信号が低
中域音声信号出力端子３２及び高中域音声信号出力端子
３３から出力される。

【００２０】このようにして入力音声信号が４帯域に分
割されることで、いわゆる４ウェイ構成の複合スピーカ
から良好に音声が再生される。この場合、本例のクロス
オーバーネットワークはＦＩＲフィルタを使用したデジ
タル処理で４帯域に分割するので、分割後の音声信号に
位相ずれ等の歪みが発生せず、信号位相が各帯域で完全
に直線になり、歪みのない良好な音声が再生される。そ
して本例においては、低域の音声信号を抽出するローパ
スフィルタ３に供給するデジタル音声信号を、ダウンサ
ンプリング回路２で１／４のサンプリング周波数にダウ
ンサンプリングされたものとしたので、このローパスフ
ィルタ３での負担が大幅に少なくなり、ローパスフィル
タ３を構成するＦＩＲフィルタの次数を大幅に少なくす
ることができる。即ち、本例においてはローパスフィル
タ３を５００次のＦＩＲフィルタとしたが、ダウンサン
プリングされていない４４．１ｋＨｚのデジタル音声信
号を処理する場合には数倍の次数のＦＩＲフィルタを必
要とする。従って、デジタルクロスオーバーネットワー
クの回路構成を簡単にすることができる。

【００２１】なお、１／４のサンプリング周波数にダウ
ンサンプリングした場合に失われる信号成分は高域であ
り、低域の音声信号の情報は失われない。ここで、ロー
パスフィルタ３で抽出する帯域は、８０Ｈｚ以下の非常
に低い帯域であり、ダウンサンプリングが再生音質に影
響を与えることはない。

【００２２】なお、上述実施例においては、入力音声信
号が４帯域に分割するようにしたが、他の数に分割する
ようにしても良い。また、上述実施例で示した各分割帯
域のクロスオーバ周波数は一例を示したもので、他の周
波数で分割するようにしても良い。さらにまた、本発明
は上述実施例に限らず、その他種々の構成が取り得るこ
とは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によると、低域のデジタル音声信
号を得るためのローパスフィルタが、ダウンサンプリン
グされたデジタル音声信号を処理するようにしたことで
、次数の低いＦＩＲフィルタで低域のデジタル音声信号
の抽出ができ、それだけデジタルクロスオーバーネット
ワークの回路構成を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の一実施例に適用されるＦＩＲフィルタ
を説明するための構成図である。

【図３】本発明の一実施例の説明に供する周波数特性図
である。

【符号の説明】

１　　デジタル音声信号入力端子 ２　　ダウンサンプリング回路 ３　　ローパスフィルタ（ＦＩＲフィルタ）４　　オー
バーサンプリング回路 ８　　ハイパスフィルタ ３１　　低域音声信号出力端子 ３２　　低中域音声信号出力端子 ３３　　高中域音声信号出力端子 ３４　　高域音声信号出力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力デジタル音声信号を、少なくとも
   低域の周波数帯域と中域の周波数帯域と高域の周波数帯
   域とに３分割するデジタルクロスオーバーネットワーク
   において、上記入力デジタル音声信号をダウンサンプリ
   ング回路とハイパスフィルタとに供給し、上記ダウンサ
   ンプリング回路の出力をＦＩＲフィルタよりなるローパ
   スフィルタに供給し、該ローパスフィルタの出力をオー
   バーサンプリング回路に供給し、該オーバーサンプリン
   グ回路の出力と上記ハイパスフィルタの出力とを上記入
   力デジタル音声信号から減算し、上記オーバーサンプリ
   ング回路の出力より低域のデジタル音声信号を得、上記
   減算信号より中域のデジタル音声信号を得、上記ハイパ
   スフィルタの出力より高域のデジタル音声信号を得るよ
   うにしたデジタルクロスオーバーネットワーク。