JPS58202619A - Digital filter device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain the single characteristics of each digital filter so as to obtain the coincidence between the level of the frequency band of each digital filter and the target level and then to set the coefficient of each digital filter in order to realize said single characteristics of these digital filters. CONSTITUTION:The digital signal of an audio signal, etc. converted into a PCM is supplied to a digital signal processing unit DSP2 via an input terminal 1. Then the digital signal is processed by the DSP2 and then delivered through an output terminal 3. An RAM4 and a memory control unit MCU5 are provided to assist the digital signal processing of the DSP2 and especially to delay the digital signal without giving load to the DSP2. Furthermore a host CPU6 is added to control operations of the DSP2 and the MCU5 as well as to set the data of various types of coefficients. With such a hardware constitution, the digital signal processing procedure is controlled with the program software. In such a way, a graphic equalizer of multi-stage filter constitutions 11-18 is realized.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ディジタル信号を演算処理することによって
実質的にイコライザ等のフィルタ特性を実現するような
ディジタルフィルタ装置に関し、特に、複数個のフィル
タ要素を組み合わせて構成されるグラフィックイコライ
ザ等に適用して好ましいディジタルフィルタ装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a digital filter device that substantially realizes filter characteristics such as an equalizer by processing a digital signal, and particularly to a digital filter device that is configured by combining a plurality of filter elements. The present invention relates to a digital filter device that is preferably applied to a graphic equalizer or the like.

１− 近年において、ディジタル信号処理技術の進展に伴ない
、オーディオ信号やビデオ信号のようなアナログ信号に
ついても、これをディジタル信号に変換して各種のディ
ジタル信号処理彰行なった後に、再びアナログ信号に変
換することが多くなっている。1- In recent years, with the advancement of digital signal processing technology, analog signals such as audio signals and video signals are converted to digital signals and subjected to various types of digital signal processing, and then converted back to analog signals. There are many conversions.

ここで、複数個のフィルタを用いて構成されるたとえば
グラフィックイコライザについてみると、従来のグラフ
ィックイコライザは、全てアナログ素子で構成され、信
号もアナログで処理されていたわけであるが、将来的に
は、全処理過程をディジタル信号処理により行なうこと
が一般化するものと考えられる。For example, if we look at a graphic equalizer that is constructed using multiple filters, conventional graphic equalizers were constructed entirely of analog elements and the signals were processed in analog fashion, but in the future, It is thought that it will become common to perform the entire processing process by digital signal processing.

本発明は、このような実情に鑑みて、複数のフィルタよ
り成るグラフィックイコライザのようなフィルタ装置を
ディジタル化して得られるディジタルフィルタ装置の提
供を目的とし、特に、構成要素となる各フィルタ間の影
響あるいは相互干渉を有効に抑止できるようなディジタ
ルフィルタ装置の提供を目的とする。In view of these circumstances, it is an object of the present invention to provide a digital filter device obtained by digitizing a filter device such as a graphic equalizer consisting of a plurality of filters. Another object of the present invention is to provide a digital filter device that can effectively suppress mutual interference.

２− すなわち、本発明に係るディジタルフィルタ装置の特徴
は、互いに異なる周波数帯域を分担する複数個のディジ
タルフィルタを備え、これらの各ディジタルフィルタの
周波数特性に応じて、他のディジタルフィルタによる影
響を計算し、この影響も含めた各ディジタルフィルタの
周波数帯域についてのレベルが目標レベルに合致するよ
うな各ディジタルフィルタ単独の特性を求め、これらの
特性を実現するように各ディジタルフィルタの係数を設
定することである。2- That is, the feature of the digital filter device according to the present invention is that it includes a plurality of digital filters that share mutually different frequency bands, and calculates the influence of other digital filters according to the frequency characteristics of each of these digital filters. However, find the characteristics of each digital filter alone so that the level of the frequency band of each digital filter, including this effect, matches the target level, and set the coefficients of each digital filter to achieve these characteristics. It is.

以下、本発明に係る好ましい実施例について、図面を参
照しながら説明する。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図は、グラフィックイコライザ等をディジタル信号
処理により実現するためのハードウェア構成の一例を概
略的に示している。この第１図において、たとえばＰＣ
Ｍ化オーディオ信号等のディジタル信号は、入力端子１
を介してＤＳＰ（デ°１１．１ イジタル信号処理ユニット）２に供給され、このＤＳＰ
２によりディジタル信号処理が行なわれて、出力端子３
より出力される。このＤＳＰ２によるディジタル信号処
理を補助するために、特に、ディジタル信号の遅延処理
をＤＳＰ２に負担をかけずに行なわせるために、ＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）４、およびＭＣＵ（メモリ
制御ユニット）５が設けられている。そして、ＤＳＰ２
およびＭＣＵ３の動作制御や各種係数データ設定のため
に、ホスＩ−ＣＰ　Ｕ　６が設けられている。FIG. 1 schematically shows an example of a hardware configuration for realizing a graphic equalizer and the like by digital signal processing. In this FIG. 1, for example, a PC
Digital signals such as M audio signals are input to input terminal 1.
is supplied to the DSP (digital signal processing unit) 2 via the
2 performs digital signal processing, and the output terminal 3
It is output from In order to assist this digital signal processing by the DSP 2, in particular, in order to perform delay processing of digital signals without placing a burden on the DSP 2, a RAM is installed.
(Random Access Memory) 4 and MCU (Memory Control Unit) 5 are provided. And DSP2
A host I-CPU 6 is also provided for controlling the operation of the MCU 3 and setting various coefficient data.

このようなハードウェア構成を用い、ディジタル信号処
理手順をプログラムソフトで制御することによって、た
とえば第２図に示すような多段フィルタ構成のグラフィ
ックイコライザを実現するＯこの第２図においては、８
個のディジタルフィルり１１〜１８を縦続接続し、各フ
ィルり１１〜１８の中心周波数またはカットオフ周波数
を、それぞれ、たとえば、７５Ｈｚ、　１５０Ｈｚ、　
３００Ｈｚ。By using such a hardware configuration and controlling the digital signal processing procedure with program software, a graphic equalizer with a multi-stage filter configuration as shown in FIG. 2 can be realized.
The digital filters 11 to 18 are connected in cascade, and the center frequency or cutoff frequency of each filter 11 to 18 is set to, for example, 75Hz, 150Hz,
300Hz.

６００Ｈｚ、　１．２ｋＨｚ、　２．４ｋＨｚ　、　４
．８ｋＨｚ　、　９６ｋＨｚ　として、グラフィックイ
コライザの各ノくンドを受けもたせている。ここで、最
低周波数バンドのフィルタ１１は、カットオフ周波数が
７５Ｉ（ｚのローパスフィルタとして、　　　　　　ｌ
− １最高周波数バンドのフィル タ１８は、カットオフ周波数が９．５ｋＨｚのバイパス
フィルタとして、それぞれ構成し、残りの６個のディジ
タルフィルタ１２〜１７は、上記周波数を中心周波数と
するバンドパスフィルタとして構成している。このとき
の各バンドのフィルタ１１〜１８のそれぞれの周波数特
性を、それぞれ独立に（他のフィルタとの相互作用を無
視して）表示すると、たとえば第３図のようになる。こ
の第３図のグラフでは、各フィルタ１１〜１８の最大ゲ
イン時と最小ゲイン時とを表示している。600Hz, 1.2kHz, 2.4kHz, 4
．． The frequencies of 8kHz and 96kHz are assigned to each node of the graphic equalizer. Here, the filter 11 of the lowest frequency band has a cutoff frequency of 75I (as a low-pass filter of z, l
- The filters 18 of the highest frequency band are each configured as a bypass filter with a cutoff frequency of 9.5 kHz, and the remaining six digital filters 12 to 17 are configured as band pass filters with the above frequency as the center frequency. are doing. If the frequency characteristics of the filters 11 to 18 in each band at this time are displayed independently (ignoring interaction with other filters), the result will be as shown in FIG. 3, for example. The graph of FIG. 3 shows the maximum gain and minimum gain of each filter 11 to 18.

ところで、このようなグラフィックイコライザを実現す
るための構成単位となるディジタルフィルタ１１〜１８
としては、第４図のような基本的回路構成を有する、い
わゆる２次ＩＩＲフィルタ１０が用いられる。この第４
図の２次ＩＩＲフィルタ１０の伝達関数は、 ４− と表わされる。この（１）式で、Ｋ　、　ａｔ　、　ａ
２　、　ｂ＋　、　ｂ２は、２次ＩＩＲフィルタ１０の
構成要素である乗算器Ｍの乗算係数を示す。そして、遅
延素子りによる遅延がｚ””、ｚ−２として表わされる
。また、２次ＩＩＲフィルタ１０の構成要素としては、
上記乗算器Ｍ１遅延素子りの他に、加算器が設けられて
おり、これらの各構成要素は、上記ＤＳＰ２内でのプロ
グラム制御による乗算処理、遅延処理、加算処理によっ
てそれぞれ実現されるものである。By the way, the digital filters 11 to 18 are the structural units for realizing such a graphic equalizer.
As such, a so-called second-order IIR filter 10 having a basic circuit configuration as shown in FIG. 4 is used. This fourth
The transfer function of the second-order IIR filter 10 in the figure is expressed as 4-. In this equation (1), K , at , a
2, b+, and b2 indicate multiplication coefficients of a multiplier M that is a component of the second-order IIR filter 10. Then, the delay due to the delay element is expressed as z"", z-2. Furthermore, the constituent elements of the second-order IIR filter 10 are as follows:
In addition to the multiplier M1 delay element, an adder is provided, and each of these components is realized by multiplication processing, delay processing, and addition processing under program control within the DSP 2. .

このような２次ＩＩＲフィルタ１０９構成を一部変更し
たり、上記各係数を変更することによって、第３図に示
すような各周波数特性のローパスフィルタ、バイパスフ
ィルタ、バンドパスフィルタ等を容易に構成できる。さ
らに、第２図の各ディジタルフィルタ１１〜１８のそれ
ぞれの係数を変更することによって、各バンドのゲイン
をそれぞれ変更することができる。この場合、各バンド
の独立のピークレベルを１ａＢステツプで実現するよう
な各乗算係数をＲＯＭ（リードオンリーメモリ）のテー
ブルに記憶させておく。By partially changing the configuration of the second-order IIR filter 109 or changing each of the above-mentioned coefficients, it is possible to easily configure a low-pass filter, bypass filter, band-pass filter, etc. with various frequency characteristics as shown in FIG. can. Furthermore, by changing the coefficients of each of the digital filters 11 to 18 shown in FIG. 2, the gain of each band can be changed. In this case, each multiplication coefficient that realizes an independent peak level of each band in 1aB steps is stored in a table in a ROM (read only memory).

このような第２図のような構成を有するディジタルグラ
フィックイコライザにおいては、各フィルタ１１〜１８
中の任意の一つのフィルタの特性に対して、隣接周波数
（および隣々接する周波数等）のフィルタの特性による
影響が加わるため、最終的に各バンドのフィルタの単独
の設定レベルとは異なるピークレベルの特性となってし
まう。In the digital graphic equalizer having the configuration as shown in FIG. 2, each of the filters 11 to 18
Because the characteristics of any one filter in the band are affected by the characteristics of filters at adjacent frequencies (and adjacent frequencies, etc.), the final peak level differs from the individual setting level of the filter in each band. It becomes a characteristic of

そこで、上記隣接バンド等による影響を予め計算し、最
終的な全体の特性としての各バンドのピークレベルが各
設定レベルとなるように各フィルタ単独のときの各ピー
クレベルを補正することが望ましい。Therefore, it is desirable to calculate in advance the influence of the adjacent bands, etc., and correct each peak level when each filter is used alone so that the peak level of each band as the final overall characteristic becomes the set level.

ところで、たとえばＱ値が一定のフィルタ特性に対して
、ピークレベルを変化させた場合に、このピークレベル
と上記隣接周波数位置（オクターブ上または下）でのレ
ベルとの比率（ｄＢ　／ｄＢの値〕が変化し、隣接バン
ドによる影響の計算が複雑化する。たとえば、第５図は
、フィルタ特性のＱ値をパラメータとして、横軸に中心
周波数ｌとおけるレベル（ピークレベル）をｄＢ年単位
示し、縦軸に隣接する周波数であるオクターブ上または
下の位置での影響度をｄＢ／ｄＢの単位で示している。By the way, for example, when the peak level is changed for a filter characteristic with a constant Q value, the ratio (dB / dB value) between this peak level and the level at the above-mentioned adjacent frequency position (an octave above or below) changes, which complicates the calculation of the influence of adjacent bands.For example, in Fig. 5, the level (peak level) at the center frequency l is shown in dB years on the horizontal axis, using the Q value of the filter characteristic as a parameter. The degree of influence at a position above or below an octave, which is a frequency adjacent to the vertical axis, is shown in units of dB/dB.

このＭ５図より、隣接周波数への影響度が０３となるよ
うなＱ値とピークレベル（中心周波数でのレベル）との
関係をプロットすると、第６図のようになる。この第６
図より、ピークレベルのｌｄＢステップ毎に異なるＱ値
となるような上記各乗算係数をＲＯＭテーブル等に記憶
しておけば、一つのバンドに対して直接に隣接するバン
ドによる影響ヲ計算する際に、隣接バンドのピークレベ
ルに０３を乗算したレベルを加算するのみでよく、計算
が容易に行なえる。実際には、一つのバンドについて、
高域側、低域側にそれぞれ３つずつの隣接バンドによる
影響を計算しており、低周波数から高域側に向かって第
１番目のバンドの設定ピークレベルを５Ｌ（Ｉ）とする
とき、上記の上下３オクタ一ブ以内の６個の隣接バンド
による影響を計算して得られ□る耕算値ピークレベルＣ
Ｌは、ＣＬ＝ＳＬ（Ｉ）−１−０，３ｘ（ＳＬ（Ｉ−ｔ
）＋５Ｌ（Ｉ＋１））十０．０７５ｘ（ＳＬ（Ｉ−２）
＋５Ｌ（Ｉ＋２））十〇、０２ｘ　（ＳＬ　（Ｉ　−３
）＋ＳＬ（Ｉ＋３　）　）・・・・・・・・・（２） となる。すなわち、２オクターブ上下の位置の隣々接バ
ンドによる影響度を０．０７５．３オクターブ上下の位
置のバンドによる影響度を０．０２としている。If we plot the relationship between the Q value and the peak level (level at the center frequency) such that the degree of influence on adjacent frequencies is 03 from this M5 diagram, the result will be as shown in FIG. 6. This sixth
As shown in the figure, if the above multiplication coefficients that result in different Q values for each ldB step of the peak level are stored in a ROM table, etc., it is possible to calculate the influence of directly adjacent bands on one band. , it is only necessary to add the level obtained by multiplying the peak level of the adjacent band by 03, and the calculation can be easily performed. Actually, for one band,
The influence of three adjacent bands on the high frequency side and the low frequency side is calculated, and when the set peak level of the first band from the low frequency side to the high frequency side is 5L (I), Calculated value peak level C obtained by calculating the influence of six adjacent bands within three octaves above and below
L is CL=SL(I)-1-0,3x(SL(I-t
)+5L(I+1)) 10.075x(SL(I-2)
+5L (I + 2)) 10, 02x (SL (I -3
)+SL(I+3))...(2) That is, the degree of influence due to adjacent bands located two octaves above and below is 0.075, and the degree of influence due to bands located three octaves above and below is 0.02.

そして、（２）式の計算によって得られた各バンドの現
実のピークレベルと設定ピークレベルとの差に基づいて
、設定ピークレベルを変更し、これを何度か繰り返して
各バンドの最終的なピークレベルが目標とするピークレ
ベルに近付くように、各バンド単独の設定ピークレベル
を補正してゆく。Then, the set peak level is changed based on the difference between the actual peak level of each band and the set peak level obtained by calculating formula (2), and this is repeated several times to obtain the final value for each band. The set peak level of each band alone is corrected so that the peak level approaches the target peak level.

このような計算による設定レベルの補正および実現レベ
ルの最適化の処理動作は、ＰＣＭオーディオ信号等のデ
ィジタル信号を実際に処理する前段階等において、第１
図のホス）’ＣＰＵ５により、たとえば第７図のような
アルゴリズムに従って実行される。The processing operations of correcting the set level and optimizing the realized level through such calculations are carried out in the first stage before actually processing a digital signal such as a PCM audio signal.
The process is executed by the CPU 5 according to the algorithm shown in FIG. 7, for example.

この第７図のフローチャートにおいて、スタート直後の
ステップＳｌでは、グラフィックイコライザの操作パネ
ル面等に各バンド毎に設けられたピークレベル設定つま
み等を操作することによって、最終的に実現しようとす
る目標値レベルを各バンド毎に設定する。これらの目標
ピークレベルを、低域側より高域側に向かって第１番目
のバンドについてＴＬ（Ｉ）とする。このＩは、本実施
例の場合には１〜８となる。そして、次のステップｓ２
において、これらのＴＬ（Ｉ）の値を、上記変更可能な
設定レベルとしての５Ｌ（Ｉ）にそれぞれ代入する。さ
らに次のステップｓ３にて、上記■を１とし、後述する
近似度評価用の変数ＫをＯとする。In the flowchart of FIG. 7, in step Sl immediately after the start, the target value to be finally achieved is determined by operating the peak level setting knobs etc. provided for each band on the operation panel surface of the graphic equalizer. Set the level for each band. These target peak levels are defined as TL(I) for the first band from the low frequency side to the high frequency side. In this embodiment, I is 1 to 8. Then, the next step s2
In this step, these values of TL(I) are respectively assigned to 5L(I) as the above-mentioned changeable setting level. Furthermore, in the next step s3, the above-mentioned {circle around (2)} is set to 1, and a variable K for approximation evaluation, which will be described later, is set to O.

次に、ステップｓ４からステップｓ７までの演算処理ル
ープＡは、前述した各バンドについての影響度の計算お
よび設定レベルの補正（最適化）処理に対応し、この処
理ループＡでは、低域側から順−次■を１ずつ増加させ
て各設定レベル５Ｌ（Ｉ）を順次補正しながら最適化処
理を行なっている。すなわち、処理ループＡの最初のス
テ′ツブｓ４では、隣接バンドによる影響度計算用の変
数ＣＬに８Ｌ（Ｉ）の値を代入し、次のステップＳ５に
おいて、前記の（２）式、あるいはこれと同値の ＣＬ−Ｃ：Ｌ＋０．３Ｘ（ＳＬ（Ｉ−１）＋５Ｌ（Ｉｌ
１））＋０．０７５×（ＳＬＣＩ−２）＋５Ｌ（Ｉｌ２
））＋０．０２Ｘ（ＳＬ（Ｉ−３）＋５Ｌ（Ｉｌ３））
・・・・・・・・・（２） を計算する。そして、次のステップＳ６において、上記
影響度計算値ＣＬと目標値（初期設定値）ＴＬ　（Ｉ）
との誤差分Ｅを、 Ｂ＝ＴＬ（Ｉ）−ＣＬ　　　　　　　　　・・・・・・
・・・（３）により計算し、この誤差分Ｅを元の設定値
Ｓ　Ｌ、ＣＩ）と加算することによって、 Ｓ　Ｌ（Ｉ）＝　Ｓ　Ｌ（Ｉ）＋　ｇ　　　　　　　　
・・・・・・・・・（４）のように設定値５Ｌ（Ｉ）を
補正する。次のステップ迅（。Next, the calculation processing loop A from step s4 to step s7 corresponds to the above-mentioned influence degree calculation and setting level correction (optimization) processing for each band. Optimization processing is performed while sequentially correcting each setting level 5L(I) by incrementing the number 1 by 1. That is, in the first step s4 of the processing loop A, the value of 8L(I) is assigned to the variable CL for calculating the degree of influence by adjacent bands, and in the next step S5, the above formula (2) or this CL-C: L+0.3X(SL(I-1)+5L(Il
1))+0.075×(SLCI-2)+5L(Il2
))+0.02X(SL(I-3)+5L(Il3))
・・・・・・・・・(2) Calculate. Then, in the next step S6, the influence degree calculation value CL and the target value (initial setting value) TL (I)
The error E between the two is B=TL(I)-CL...
...By calculating according to (3) and adding this error E to the original setting value S L, CI), S L (I) = S L (I) + g
...... Correct the set value 5L(I) as shown in (4). Next step (.

Ｓ７は、バンドの上限（Ｉ−８）””’：に達したか否
かを判別するステップであり、上限に達していない間は
、ステップＳ８により■を１だけ増加して（インクリメ
ントして）処理ループＡの最初のステップＳ４に戻って
いる。また、バンドの上限に達しているとき（Ｉ−８の
とき）には、次の処理ループＢの最初のステップＳ９に
進む。S7 is a step to determine whether or not the band upper limit (I-8) ""': has been reached. If the upper limit has not been reached, step S8 increments ■ by 1. ) The process returns to the first step S4 of processing loop A. Further, when the upper limit of the band has been reached (at the time of I-8), the process proceeds to the first step S9 of the next processing loop B.

次の処理ループＢは、上記処理ループＡと同様なステッ
プの構成を有しているが、今回は高域側から低域側に向
かって、■を１ずつ減少させながら（デクリメントしな
がら）各バンドの設定ピークレベルの補正あるいは最適
化を行なっている。The next processing loop B has the same step configuration as the above processing loop A, but this time, from the high frequency side to the low frequency side, each The band's set peak level is being corrected or optimized.

すなわち、処理ループＢの各ステップＳｓ　、　８１Ｏ
ｒおよび５ｕｂｉ、それぞれ処理ループＡの谷ステップ
Ｓ４゜Ｓａ、　＃よびＳ６に等しく、条件判別ステップ
５ｌｚｒはバンドの下限（Ｉ−１）に達したか否かを判
別し、達していない間はステップ５ｌｉ１によって１を
デクリメント（Ｉ＝Ｉ−１）／して、処理ループＢの最
初のステップＳ９に戻り、下限に達したとき（Ｉ−１の
とき）には、次の処理ループＣの最初のステップＳ１４
に進む。：１ 処理ループＣは、上記処理ループＡ、Ｂによる補正ある
いは最適化処理が行なわれた設定レベル５Ｌ（Ｉｌにつ
いての隣接バンドによる影響を計算して得られる各バン
ドの実際のピークレベルが、上記初期設定された目標値
レベルＴＬ（Ｉ）に対してどの程度近似されているかを
評価する近似度評価処理を行なっている。すなわち、処
理ループＣの最初のステップ８１４においては、上記処
理ループＡ。That is, each step Ss, 81O of processing loop B
r and 5ubi are equal to the valley steps S4゜Sa, # and S6 of processing loop A, respectively, and the condition determination step 5lzr determines whether the lower limit of the band (I-1) has been reached, and if it has not reached the lower limit, the step Decrement 1 by 5li1 (I=I-1)/ and return to the first step S9 of processing loop B. When the lower limit is reached (when I-1), the first step of the next processing loop C is Step S14
Proceed to. :1 The processing loop C is set at the setting level 5L (the actual peak level of each band obtained by calculating the influence of adjacent bands on Il), which has been corrected or optimized by the processing loops A and B, A degree of approximation evaluation process is performed to evaluate the degree of approximation to the initially set target value level TL(I).That is, in the first step 814 of the process loop C, the process loop A is performed.

Ｂにおいて補正あるい、は最適１ヒされた設定レベル５
Ｌ（Ｉｌを計算用変数ＣＬに代入し、次のステップ８１
６において上記（２）式又は（２）式を計算する。そし
て、次のステップＳｅａにて誤差分Ｅを上記（３）式に
より計算し、この誤差分Ｅが０５以内の範囲にあるか否
かを条件判別ステップＳ１７で判別している。Setting level 5 corrected or optimized at B
Assign L(Il to the calculation variable CL, and proceed to the next step 81
In step 6, the above equation (2) or equation (2) is calculated. Then, in the next step Sea, the error amount E is calculated using the above equation (3), and it is determined in the condition determination step S17 whether or not this error amount E is within a range of 05 or less.

このステップ８１７では、Ｅ＞０．５のときステップＳ
’ｓによりＫを１とし、Ｅ≦０５のときはそのまま、次
のステップＳ１９に進んでいる。このステツｉ プ鰭においては、バンドの上限（Ｉ＝８　）に達したか
否かを判別し、達していない間はステップ８２０によっ
て■をインクリメント（ｌ加算）して処理ループＣの最
初のステップＳ１４に戻し、上限に−したとき（■＝８
のとき）には次のステ・ンプ８２１に進む。この処理ル
ープＣを終了した段階においては、各バンド毎の目標レ
ベルからの誤差分Ｅが１つでも０５より大きいと、前記
ステップＳ３において初期設定されたＫの値Ｏが１に変
更される。逆に、各バンド毎の上記誤差分Ｅがすべて０
５以内に収まっておれば、Ｋの値は０のままである。In this step 817, when E>0.5, step S
's, K is set to 1, and when E≦05, the process directly proceeds to the next step S19. In this step I, it is determined whether the upper limit of the band (I=8) has been reached or not. If the upper limit of the band has not been reached, step 820 increments ■ (adds l), and the first step of the processing loop C is performed. Return to S14 and when the upper limit is - (■=8
), the process advances to the next step 821. At the end of this processing loop C, if even one error E from the target level for each band is greater than 05, the value O of K initialized in step S3 is changed to 1. Conversely, the above error E for each band is all 0.
If it is within 5, the value of K remains 0.

このような点を考慮して、ステップ８２１においては、
制御変数（あるいは論理変数）Ｋが１か０かを判別し、
Ｋ＝１のときには前記初期設定ステップＳ３に戻り、Ｋ
＝０のときには次のステップ８２２に進む。Considering these points, in step 821,
Determine whether the control variable (or logical variable) K is 1 or 0,
When K=1, the process returns to the initial setting step S3, and K
When =0, the process advances to the next step 822.

ステップ５２１２以降は、上記計算によって最適化され
た設定レベル５Ｌ（Ｉ）を実際のディジタルグラフィッ
クイコライザに対して設定するためのものである。ここ
で、ディジタルグラフィックイコライザの各バンド毎の
ピークレベルは、前述したように１　ｄＢステップで設
定可能なように、第２図の各乗算係数の値がＲＱＭテー
ブル等に記憶されているから、計算によって最適化され
た設定レベル５Ｌ（Ｉ）の値をｌｄＢステップの整数値
に変換しなければならない。このため、ステップ８２２
においては、各バンドの５Ｌ（Ｉ）の値を四捨五入（あ
るいは切り捨て、切り上げてもよい。）している。Steps 5212 and subsequent steps are for setting the setting level 5L(I) optimized by the above calculation to the actual digital graphic equalizer. Here, the peak level of each band of the digital graphic equalizer can be set in 1 dB steps as described above, and the values of each multiplication coefficient in Fig. 2 are stored in the RQM table, etc., so it can be calculated. The value of the setting level 5L(I) optimized by must be converted into an integer value in 1 dB steps. For this reason, step 822
In , the value of 5L(I) for each band is rounded off (or may be rounded down or rounded up).

そして、次のステップ８２３　において、得られた整数
値の設定レベルに対応する各バンドのフィルタ内の乗算
係数を、前記ＤＳＰ２内の係数バッファ等にロードして
いる。Then, in the next step 823, the multiplication coefficients in the filter of each band corresponding to the set level of the obtained integer value are loaded into the coefficient buffer or the like in the DSP 2.

以上のようなフローチャートに沿った現実の最適化処理
時の計算値の一例を第１表とともに説明する。An example of calculated values during actual optimization processing according to the above flowchart will be explained with reference to Table 1.

／ この第１表において、最終的ζこ得ようとする各バンド
の目標ピークレベルＴＬ（Ｉ）ヲ、スヘテ１２ｄＢとし
ている。この場合、処理ループＡの計算処理時に、■＝
１のときのステップＳ５におけるＣＬの計算は、Ｓ　Ｌ
（１）　、　Ｓ　Ｌ（２）　、　Ｓ　Ｌ（３１、および
５Ｌ（４）に基いて行なわれ、これらの値はそれぞれＴ
Ｌ（１１、Ｔ　Ｌ　（２１、Ｔ　Ｌ（３）　、およびＴ
Ｌ（４）に等しくすべて１２ｄＢとなっている。このと
きのＣＬは、前記（２）式あるいは（２）式を計算する
ことにより、第１表の■に示すＣＬのＩ＝１のときのレ
ベル１８が得られる。そして、処理ループＡのＩ＝２の
とＳ　Ｌ（３）　、　Ｓ　Ｌ（４１、および５Ｌ（５）
は上記目標レベルＴ　Ｌ（２１、Ｔ　Ｌ（３）　、　Ｔ
　Ｌ（４）　、およびＴＬ（５）に等しくすべて１２ｄ
Ｂとなっているから、ＣＬは第１表の■の■＝２の欄よ
り、２０．２２ｄＢとなる。このように、処理タループ
Ａにおいて、■よりも低域側のバンドの設定レベル５Ｌ
（Ｉ−１）、５Ｌ（Ｉ−２）、５Ｌ（Ｉ−３）について
は、既に上記（２１、（２）式の計算による最適化のな
された第１表の■の行の数値が用いられるのに対し、■
よりも高域側のバンドの設定レベルＳＬ（Ｉ＋１　）、
ＳＬ（Ｉ＋２　）、ＳＬ（Ｉ＋３）については、元の計
算前の第１表の■の行の数値が用いられる。そして、■
＝８のときには、ステップＳ５において、■の行のＳ　
Ｌ　（５）　、　Ｓ　Ｌ（６）　、　Ｓ　Ｌ（７）の各
数値と、■の行のＴＬ（８１の数値とに基いてＣＬが計
算され、ステップＳ６において、■の行の５Ｌ（８）で
ある９９２ｄＢが得られる。/ In Table 1, the target peak level TL(I) of each band to be obtained is 12 dB. In this case, during the calculation process of processing loop A, ■=
The calculation of CL in step S5 when S L
(1), S L (2), S L (31), and 5L (4), and these values are T
L(11, T L (21, T L(3) , and T
They are all equal to L(4) and are 12 dB. The CL at this time is the level 18 when I=1 of the CL shown in (■) in Table 1 by calculating the above-mentioned equation (2) or (2). Then, for I=2 of processing loop A, S L (3), S L (41, and 5L (5)
is the above target level T L (21, T L (3), T
L(4), and TL(5) all equal to 12d
B, CL is 20.22 dB from the column of ■=2 in Table 1. In this way, in the processing taloop A, the setting level 5L of the band lower than ■
For (I-1), 5L (I-2), and 5L (I-3), the values in the row ■ of Table 1, which have already been optimized by calculating the above formulas (21 and (2)), are used. ■
Setting level SL (I+1) of the band on the higher side than
For SL(I+2) and SL(I+3), the numerical values in the row of ■ in Table 1 before the original calculation are used. And ■
When =8, in step S5, S in the row of ■
CL is calculated based on the values of L (5), S L (6), and S L (7) and the value of TL (81) in the row ■, and in step S6, 5L (81) in the row ■ ), 992 dB is obtained.

このよう（こして、処理ループＡのＩ−１からＴｏ　−
８までの最適化処理が行なわれて、第１表の■の行の５
Ｌ（１）から５Ｌ（８）までの各数値が得られるト、ス
テラ７’　Ｓ　７により、次の処理ループＢの最初のス
テップＳ９に進む。In this way (Thus, from I-1 of processing loop A to To -
Optimization processing up to 8 is performed, and 5 in row ■ of Table 1
Once each numerical value from L(1) to 5L(8) is obtained, the process proceeds to the first step S9 of the next processing loop B.

この処理ループＢにおいては、■＝８から順次低域側の
バンド毎に最適化処理が行なわれるため、ステップＳ＋
ｏｊとおけるＣＬの計算は、■よりも低域側バンドの設
定レベルＳＬ（Ｌ−１）、５Ｌ（Ｉ−２）、ＳＬ（Ｉ−
３）については上記処理ループＡで計算された第１表の
■の行の各数値が用いられ、■よりも高域側バンドの設
定レベル５Ｌ（Ｉｌ１）、５Ｌ（Ｉｌ２　）、５Ｌ（Ｉ
ｌ３）については処理ループＢのステップ８１０で既に
計算された第１表の■の行の各数値が用いられる。In this processing loop B, optimization processing is performed sequentially for each lower band from ■=8, so step S+
The calculation of CL at oj is based on the setting levels SL(L-1), 5L(I-2), SL(I-2) of the lower band than ■.
For 3), the values in the row ``■'' of Table 1 calculated in the processing loop A above are used, and the setting levels 5L (Il1), 5L (Il2), 5L (Il2) of the higher band than ``■'' are used.
For l3), the numerical values in the row of ■ in Table 1 that have already been calculated in step 810 of processing loop B are used.

このようにして、処理ループＢのＩ＝８から■＝１まで
の各バンドの設定レベルが、第１表の■の行の８Ｌ（８
）から５Ｌ（１）までのように順次得られる。そして、
Ｉ＝ｌのときの計算が終了してステップＳ、２に至ると
、処理ループＢのループ脱出条件が満足されていること
から、次の処理ループＣの最初のステップＳ１４に進む
。In this way, the setting level of each band from I=8 to ■=1 of processing loop B is changed to 8L (8L) in the row ■ of Table 1.
) to 5L(1). and,
When the calculation when I=l is completed and step S2 is reached, the loop exit condition of processing loop B is satisfied, so the processing proceeds to the first step S14 of the next processing loop C.

この処理ループＣにおいては、■＝１から順次高域側に
向かって各バンドの現実のピークレベルＣＬが計算され
、目標レベルＴ、ｆ　Ｌ；　（Ｉ）との誤差が評価され
るが、設定レベ・Ｌ＝　Ｓ　Ｌ　（Ｉ）の変更は行なわ
れない。このときの各バンド毎の計算されたピークレベ
ルＣＬは、第１表■の行のそれぞれＩ＝’ｌか１９− ら８までの各数値のようになる。この場合、Ｉ−２のと
きのＣＬが１４．（１０ｄＢとなるから、目標レベル１
２　ｄＢとの誤差分Ｅが２．０ＯｄＢとなって、ステッ
プ８１？　、　８１Ｂ　によりに＝ｌとなる。したがっ
て、処理ループＣが終了した段階では、Ｋ−１の状態に
あるため、ステップ８２１により、処理ループＡより前
のステップＳ３に戻され、Ｉ＝ｌ。In this processing loop C, the actual peak level CL of each band is calculated sequentially from ■=1 toward the high frequency side, and the error from the target level T, f L; (I) is evaluated. No change in level L=S L (I) is made. The peak levels CL calculated for each band at this time are as shown in the respective numerical values from I='l or 19- to 8 in the row (2) of Table 1. In this case, CL at I-2 is 14. (Since it is 10 dB, the target level is 1.
The error E from 2 dB is 2.0 OdB, and step 81? , 81B, then =l. Therefore, at the end of processing loop C, the state is K-1, so in step 821, the process returns to step S3 before processing loop A, and I=l.

Ｋ＝Ｑとされて、再び各処理ループＡ、Ｂ、Ｃを繰り返
すことになる。K=Q, and the processing loops A, B, and C are repeated again.

ここで、第１表中の■の行の各設定レベル５Ｌ（Ｉｌは
、第２回目の最適化処理の処理ループＡに入る前の設定
レベルを示しており、これは上述の第１回目の最適化処
理時の処理ループＣにおいて設定レベル変更が行なわれ
ないことより、これ以前の処理ループＢでの設定レベル
、すなわち第１表の■の行の各５Ｌ（Ｉ）の値にそれぞ
れ等しくなっている。Here, each setting level 5L (Il) in the row of ■ in Table 1 indicates the setting level before entering processing loop A of the second optimization process, and this is the setting level of the first optimization process described above. Since the setting level is not changed in processing loop C during optimization processing, the setting level is equal to the setting level in processing loop B before this, that is, the value of each 5L(I) in the row of ■ in Table 1. ing.

そして、ステン７°Ｓ２１により戻された後の第２回目
の最適化処理時の処理ループＡにおいては、Ｉ＝１から
■−８までの各バンド毎のＣＬを順次２０− 計算して、この計算されたＣＬに対応するバンドの設定
レベルを順次変更するから、ステップＳ５でのＣＬ計算
時に、■よりも低域側のバンドの設定レベル５Ｌ（Ｉ−
１）、５Ｌ（Ｉ−２）、５Ｌ（Ｉ−３）については既に
変更された第１表の■の行の各位が用いられるのに対し
、■よりも高域側のバンドの設定レベルＳＬ、（Ｉｌ１
　）、ＳＬ（Ｉｌ２　、）、ＳＬ（Ｉｌ３　）について
は第１表の■の行の各位が用いられる。Then, in processing loop A during the second optimization process after being returned by Sten 7°S21, CL for each band from I=1 to ■-8 is sequentially calculated by 20- Since the set level of the band corresponding to the calculated CL is changed sequentially, when calculating the CL in step S5, the set level 5L (I-
1), 5L (I-2), and 5L (I-3), the settings in the row ■ in Table 1, which have already been changed, are used, whereas the setting level SL of the band on the higher side than ■ is used. , (Il1
), SL(Il2, ), and SL(Il3), the rows marked ■ in Table 1 are used.

次ニ、処理ループＢのステップＳｌＯでのＣＬ計算時に
は、■よりも低域側の設定レベルとして第１表の■の行
の各位を用い、■よりも高域側の設定レベルとして第１
表の０の行の各位を用いて、Ｉ＝８からＩ−１に向かっ
て各バンド毎の計算を順次行なっている。Next, when calculating CL in step SlO of processing loop B, use each row of ■ in Table 1 as the setting level on the lower side than ■, and use the
Using each position in the 0 row of the table, calculations are sequentially performed for each band from I=8 to I-1.

このようにして得られた第１表の◎の行の各設定レベル
５Ｌ（Ｉ）について、処理ルーフ−Ｃにより、Ｉ＝１か
ら８までのＣＬを順次計算し、各バンド毎ニ目標レベル
ＴＬ（Ｉ）との誤差分を評価する。ここで、第１表の＠
の行のＣＬのも値は、すべて１２±０５の範囲内にある
ことより、ステップ８１７から、いずれのバンドについ
てもステップ８１８をを介さすに直接ステップ８１９に
進む。したがって、処理ループＣが終了した時点では、
Ｋは０のまま保持され、ステップ８２１において条件判
別されて、次のステップＳ’２２に進む。For each set level 5L(I) in the row ◎ in Table 1 obtained in this way, CL from I=1 to 8 is calculated sequentially by processing roof-C, and the target level TL for each band is calculated. Evaluate the error with (I). Here, @ in Table 1
Since the values of CL in the rows are all within the range of 12±05, the process directly proceeds from step 817 to step 819 via step 818 for any band. Therefore, at the end of processing loop C,
K is held as 0, the condition is determined in step 821, and the process proceeds to the next step S'22.

ステップ８２２においては、処理ループＣ終了後におけ
る各設定レベルＳ、Ｌ（Ｉ）が、第１表の［相］の行の
ように、すなわち処理ループＢ終了時の設定レベルであ
る第１表の０の各Ｓ　Ｌ、（Ｉｌにそれぞれ等しく、設
定されており、この設定レベルをたとえば四捨五入して
、第１表の０の行のようにｌ　ｄＢ単位の整数値レベル
に変換している。そして、次のステップ８２３において
この各バンド毎のｌｄＢステップの整数値ピークレベル
に対応する前記各乗算係数値をＲＱＭテーブルより読み
出し、係数バッファにロードしている。In step 822, each setting level S, L(I) after the end of processing loop C is determined as in the [phase] row of Table 1, that is, the setting level at the end of processing loop B is shown in Table 1. Each S L of 0 is set equal to (Il), and this set level is rounded off and converted to an integer value level in l dB as in the 0 row of Table 1. In the next step 823, the multiplication coefficient values corresponding to the integer peak level of the ldB step for each band are read from the RQM table and loaded into the coefficient buffer.

このようにして、第２図の各フィルタ１１〜１８の各乗
算係数が設定されることにより、現実に得られる各バン
ド毎の隣接バンドによる影響も含めたピークレベルは、
第１表の［相］の行の各位となる。この第１表の［相］
の行の各位は、前記（２）式又は（２）′式を０の行の
５Ｌ（Ｉ＋について計算して得たものであり、目標レベ
ルＴＬ（Ｉ）に対して、それぞれほぼ±０５ｄＢの範囲
内のレベルが得られることがわかる。In this way, by setting each multiplication coefficient of each filter 11 to 18 in FIG. 2, the peak level actually obtained for each band including the influence of adjacent bands is as follows.
This corresponds to each position in the [Phase] row of Table 1. [Phase] in this Table 1
The values in the rows are obtained by calculating the formula (2) or (2)' above for 5L (I+) in the row of 0, and each has a value of approximately ±05 dB with respect to the target level TL (I). It can be seen that a level within the range can be obtained.

以上の説明からも明らかなように、本発明ζこ係るディ
ジタルフィルタ装置によれば、上記最適化処理によって
最終的に得られる各バンド毎の単独の設定レベルとなる
ように各ディジタルフィルタ１１〜１８の各乗算係数を
ロードすることにより、現実の各バンド毎のピークレベ
ルは、隣接バンドの影響により、最初に設定した各目標
レベルにそれぞれほぼ等しくなり、全帯域で必要とされ
る周波数特性に極めて近い特性を実現できる。As is clear from the above explanation, according to the digital filter device of the present invention, each of the digital filters 11 to 18 is adjusted so that the individual setting level for each band is finally obtained by the above optimization process. By loading each multiplication coefficient of Similar characteristics can be achieved.

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、たとえば、構成単位となるディジタ□ ルフィルタは、２次ＩＩＲフィルタの他にも種々のディ
ジタルフィルタ構成を用いることができる。It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. For example, the digital filter serving as a constituent unit can be of various digital filter configurations in addition to the second-order IIR filter.

また、複数個のディジタルフィルタの接続関係モ、第２
図のような縦続接続ｌと限定されず、並列接続構成や他
の種々の接続関係を用いてもよい。さらに、レベル最適
化処理の処理手順も、第７図のフローチャートのものに
限定されず、たとえば各バンド毎の隣接バンドによる影
響のみを全バンドについて先に計算し、次に誤差分を全
バンドについて補正して設定レベルを変更するようにし
てもよい。また、第７図のフローチャートにおいて、各
ステップＳ５．　Ｓｈｏ　、　８ｈ５において前記（２
）式の計算・　　を行なう場合には、各ステップｓ４．
　ｓ９．８１４を省略できる。さらに、第７図のステッ
プＳ２２での四捨五入の代わりに、切り捨て、あるいは
切り上げを行なうようにしてもよい。この他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲ζこおいて、種々の変更が可能で
あることは勿論である。In addition, the connection relation model of a plurality of digital filters, the second
The present invention is not limited to the cascade connection 1 as shown in the figure, but a parallel connection configuration or various other connection relationships may be used. Furthermore, the processing procedure of the level optimization process is not limited to the one in the flowchart shown in FIG. The setting level may be changed by correction. Further, in the flowchart of FIG. 7, each step S5. Sho, said (2
) calculation, each step s4.
s9.814 can be omitted. Furthermore, instead of rounding off in step S22 of FIG. 7, rounding down or rounding up may be performed. In addition, it goes without saying that various changes can be made within the scope ζ without departing from the gist of the present invention.

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

第１図はディジタルフィルタ装置を実現するためのハー
ドウェア構成の一例を示すブロック回路図、第２図はソ
フトウェアプログラムによるグラフィックイコライザ構
成の一例を示すブロック図、第３図は谷フィルタの単独
の周波数特性の一例を示すグラフ、第４図は１個のディ
ジタルフィルタの基本構成例を示すブロック図、第５図
はフィルタのＱ値をパラメータとして中心周波数におけ
るレベルと隣接バンドへの影響度さの関係を示すグラフ
、第６図は隣接バンドへの影響度が一定（α３）となる
ときの中心周波数におけるレベルとＱ値との関係を示す
グラフ、第７図はレベル最適化処理のフローチャートの
一例を示す図である。 １・・・・・・・・・・・・ディジタル信号入力端子２
・・・・・・・・・・・・ＤＳＰ（ディジタル信号処理
ユニット）３・・・・・・・・・・・・ディジタル信号
出力端子４・・・・・・・・・・・・ＲＡＭ（ランダム
アクセスメモリ）５・・・・］・・・・・・・ＭＣＵ（
メモリ制御ユニット）６・・・・・・・・・・・・ホス
トＣＰＵ１σ・・・・・曲２次■■Ｒフィルタ １１Ｚ１８・・ゲイシ多フルフィルタFig. 1 is a block circuit diagram showing an example of a hardware configuration for realizing a digital filter device, Fig. 2 is a block diagram showing an example of a graphic equalizer configuration using a software program, and Fig. 3 is a block diagram showing an example of a graphic equalizer configuration using a software program. A graph showing an example of characteristics, Fig. 4 is a block diagram showing an example of the basic configuration of one digital filter, and Fig. 5 shows the relationship between the level at the center frequency and the degree of influence on adjacent bands using the Q value of the filter as a parameter. 6 is a graph showing the relationship between the level at the center frequency and the Q value when the degree of influence on adjacent bands is constant (α3), and FIG. 7 is an example of a flowchart of level optimization processing. FIG. 1......Digital signal input terminal 2
・・・・・・・・・・・・DSP (Digital Signal Processing Unit) 3・・・・・・・・・・・・Digital signal output terminal 4・・・・・・・・・RAM (Random access memory) 5...]...MCU(
Memory control unit) 6...Host CPU1σ...Song secondary ■■R filter 11Z18...Gaishi full filter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 互いに異なる周波数帯域を分担する複数個のディジタル
フィルタを備え、これらの各ディジタルフィルタの周波
数特性に応じて、他のディジタルフィルタによる影響を
計算し、この影響も含めた各ディジタルフィルタの周波
数帯域についてのレベルが目標レベルに合致するような
各ディジタルフィルタ単独の特性を求め、これらの特性
を実現するように各ディジタルフィルタの係数を設定す
ることを特徴とするディジタルフィルタ装置。Equipped with multiple digital filters that share different frequency bands, the influence of other digital filters is calculated according to the frequency characteristics of each of these digital filters, and the influence of the frequency band of each digital filter including this influence is calculated. A digital filter device characterized in that the characteristics of each digital filter alone such that the level matches a target level are determined, and the coefficients of each digital filter are set so as to realize these characteristics.