JPS6059811A - Digital filter with resonance characteristic - Google Patents
Digital filter with resonance characteristicInfo
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- JPS6059811A JPS6059811A JP16896483A JP16896483A JPS6059811A JP S6059811 A JPS6059811 A JP S6059811A JP 16896483 A JP16896483 A JP 16896483A JP 16896483 A JP16896483 A JP 16896483A JP S6059811 A JPS6059811 A JP S6059811A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H17/00—Networks using digital techniques
- H03H17/02—Frequency selective networks
- H03H17/0294—Variable filters; Programmable filters
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- H03H17/04—Recursive filters
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野j
この発明は、レゾナンス特注(共振特注)を実現するレ
ゾナンス特性付ディジタルフィルタに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention j] The present invention relates to a digital filter with resonance characteristics that realizes custom-made resonance (custom-made resonance).
近年、乗9器、加算器、遅延回路などで構成さねるディ
ジタルフィルタが各鍾分野で研究さね、実用化さオフて
きている。In recent years, digital filters consisting of multipliers, adders, delay circuits, etc. have been studied in various fields and have been put into practical use.
このようなディジタルフィルタlこおいて、カットオフ
周波数近傍で、振幅特性にピークをもたせるようにした
ディジタルフィルタにつき、本出願人は既tこ出願して
いる(例えば、特願昭55−94462、特願昭56−
27912)。The present applicant has already filed several applications for such digital filters whose amplitude characteristics have a peak near the cutoff frequency (for example, Japanese Patent Application No. 55-94462, Special application 1982-
27912).
この先願技術lこおいては、ディジタルフィルタの伝達
関数を
とした場合、係数b2のみあるいは係#b1、h2をと
もlこレゾナンス係数Rに従って変化させるようにした
ものであり、その結果、レゾナンス係数が大きいとき、
ディジタルフィルタ内部の演算においてオーバーフロー
が生じてしオい、正しい特性が得られないという問題が
あった○
それを改善するために、全体の利得(係数Kによって定
まる)を下げて、レゾナンスが最大のときオーバーフロ
ーしな込ようにすることが考えられるが、その場合には
レゾナンスが最小の時の利得が小さくなりすぎて、不自
然なものとなり、特にこの種のディジタルフィルタを電
子楽器の分野において使用した場合、出力音が小さくな
りすぎ聴感上不自然となるなどの問題があった。In this prior art, when the transfer function of a digital filter is taken as the transfer function, only the coefficient b2 or both coefficients #b1 and h2 are changed according to the resonance coefficient R, and as a result, the resonance coefficient When is large,
There was a problem in which overflow often occurred in the calculations inside the digital filter, making it impossible to obtain the correct characteristics. To improve this, the overall gain (determined by the coefficient K) was lowered and the resonance was maximized. However, in that case, the gain when the resonance is at its minimum would be too small, resulting in an unnatural sound, making this type of digital filter particularly difficult to use in the field of electronic musical instruments. In this case, there were problems such as the output sound being too low and becoming audibly unnatural.
この発明は、レゾナンス係数の値によらず、安定した利
得のフィルタリング出力が得られるようにしたレゾナン
ス特性付ディジタルフィルタを提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a digital filter with a resonance characteristic that can provide a filtering output with a stable gain regardless of the value of the resonance coefficient.
ディジタルフィルタに対する入力信号をレゾナンス係数
に応じて減少せしめて、ディジタルフィルタに供給する
制御手段を設けたことにあろう
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below.
まず、レゾナンス特性付ディジタルフィルタの一般的説
明をする。即ち、2次の基準ローパである。ここでQは
レゾナンスの深さを示し、レゾナンスのない通常状態で
は1である。First, a general explanation of digital filters with resonance characteristics will be given. That is, it is a secondary reference roper. Here, Q indicates the depth of resonance, and is 1 in a normal state without resonance.
この基準ローパスフィルタの伝達関数カラ。Transfer function color of this reference low-pass filter.
共振角周波数WOコロ−スフィルタの伝達関数をめると
。Let us consider the transfer function of the resonant angular frequency WO colossal filter.
となる。becomes.
これを双一次Z変換すると、 となる。ことでT8はサンプリング時間である。If we apply bilinear Z transformation to this, we get becomes. Therefore, T8 is the sampling time.
従って、レゾナンスの深さQと、共振角周波数woとを
与えれば、式(5)〜式(7)より係数h1、b2、K
が得られるから、夫々の値を例えば1’lOMに全て記
憶させておけば、レゾナンス特性性のディジタルフィル
タが実現できる。Therefore, given the resonance depth Q and the resonance angular frequency wo, the coefficients h1, b2, K
Therefore, by storing all the respective values in, for example, 1'1OM, a digital filter with resonance characteristics can be realized.
しかしながら、そのように全ての係数情報をFIOMに
設定することは、ROMの容量が非常に犬となり、現実
的なものではない。However, setting all the coefficient information in the FIOM in this way requires a large amount of ROM capacity, which is not realistic.
そこで、上述した特願昭55−94462、特願昭56
−27912においては、係数h2のみ、あるいは係数
kl、bzを、レゾナンス係数R(上記レゾナンスの深
さQに対応し、レゾナンスが最小のとき0、最大のとき
1をとる。)に応じて演算によって得ている。その結果
、ROMには、共振角周波数woに対応する係数情報の
みをストアしておき、レゾナンスの深さを変化させると
きの各係数のデータはストアさせなくてよくなっている
。Therefore, the above-mentioned patent application No. 55-94462 and patent application No. 56
-27912, the coefficient h2 alone or the coefficients kl and bz are calculated according to the resonance coefficient R (corresponding to the depth Q of the resonance, and takes 0 when the resonance is minimum and 1 when the resonance is maximum). It has gained. As a result, only the coefficient information corresponding to the resonance angular frequency wo is stored in the ROM, and there is no need to store data for each coefficient when changing the resonance depth.
ところで、このようなディジタルフィルタにおいて、角
周波数w = Qのとき、利得を1(OdB)とするよ
うに仮定すれば、式(1)よりなる関係が得られ、従っ
て
となる。ところで、このように入力係数に0を設定する
と、レゾナンスの最大時では、ディジタルフィルタの内
部演算にてオーバーフローする可能性がある。By the way, in such a digital filter, if it is assumed that the gain is 1 (OdB) when the angular frequency w = Q, then the relationship expressed by equation (1) will be obtained, and therefore. By the way, if the input coefficient is set to 0 in this way, there is a possibility that an overflow will occur in the internal calculation of the digital filter when the resonance is at its maximum.
そこで、本実施例では、レゾナンス係数Rを利用し、入
力係数Kを
に=KO(1−Rα) ・・・・弐α旬と仮定する。こ
こでαはフィルタの周波数範囲、内部演算ビット数から
定まる正の値で、例えば゛電子楽器のようlこ正確な特
性を必要としない場合は7/8が適当である。Therefore, in this embodiment, the resonance coefficient R is used, and the input coefficient K is assumed to be KO(1-Rα) . Here, α is a positive value determined from the frequency range of the filter and the number of internal calculation bits, and for example, 7/8 is appropriate in cases where extremely accurate characteristics are not required, such as in electronic musical instruments.
従って、本実施例では式(10)に従って、入力係数K
を制御するとどろに特徴があるものであり、以下にその
具体的回路構成を第1図を参照して説明する。Therefore, in this embodiment, according to equation (10), the input coefficient K
The specific circuit configuration thereof will be explained below with reference to FIG. 1.
図中1は、乗算器であり、入力信号に対し、入力係数K
を乗じて、その演算結果を加算器2へ送出する。この加
算器2には、乗算器3.4の出力が与えられ、上記乗算
器1の出力から、乗算器3の出力と、乗算器4の出力と
を減算し、その演算結果を、加算器5及びサンプリング
時間の遅延時間をもつ遅延回路6に与える。1 in the figure is a multiplier, which calculates the input coefficient K for the input signal.
The result of the calculation is sent to the adder 2. This adder 2 is given the output of the multiplier 3.4, subtracts the output of the multiplier 3 and the output of the multiplier 4 from the output of the multiplier 1, and sends the result of the operation to the adder. 5 and the sampling time to a delay circuit 6 having a delay time of the sampling time.
上記遅延回路6の出力は、上記乗算器3に与えられ、係
数b1を乗算されて上記加算器2へ送出されるほか、サ
ンプリング時間の遅延時間を有する遅延回路7及び乗算
器8に送出される。The output of the delay circuit 6 is given to the multiplier 3, multiplied by a coefficient b1, and sent to the adder 2, as well as to a delay circuit 7 having a delay time equal to the sampling time and a multiplier 8. .
この乗算器8では、定数2が入力信号に乗算され、その
後上記加算器5へ出力さねる0また、上記遅延回路7の
出力は、加算器5に与えれるほか、上記乗算器4にも与
えられ、乗算器4では係数b2が乗算されて上記加算器
2へ出力される。In this multiplier 8, the input signal is multiplied by a constant 2, and then outputted to the adder 5. In addition, the output of the delay circuit 7 is not only given to the adder 5, but also given to the multiplier 4. The multiplier 4 multiplies the result by a coefficient b2 and outputs the result to the adder 2.
そして、上記加算器5では上述したように加算器2出力
、乗算器8出力、遅延回路7出力が夫々供給され、それ
を加算した後、ディジタルフィルタ出力として出力する
。As described above, the adder 5 is supplied with the output of the adder 2, the output of the multiplier 8, and the output of the delay circuit 7, respectively, and after adding them together, outputs the output as a digital filter output.
この夫々の回路1〜8から構成されるディジタルフィル
タの伝達関数は、式(1)の如くなることは明らかであ
る。It is clear that the transfer function of the digital filter composed of each of the circuits 1 to 8 is as shown in equation (1).
そして、このディジタルフィルタに対する係数h1、h
2はフィルタ係数演算回路9より出力される。このフィ
ルタ係数演算回路9には、レゾナンス係数Rとカットオ
フ周波数fC(このカットオフ周波数fCは、共振角周
波数W0に対応する。)とにより選択される係数hl、
b2をストアするROMを備えている。勿論上述したよ
うlと、カットオフ周波数fCに従って選択さオンる係
数のみをROMにストアしておき、レゾナンス係数Hに
よって演算でレゾナンスを付加するときの係数を算出す
るようにしてもよい0
このフィルタ係数演算回路9から出力される係数情報h
xは乗算器3に、係数情報b2は乗算器4に供給される
。Then, the coefficients h1 and h for this digital filter are
2 is output from the filter coefficient calculation circuit 9. The filter coefficient calculation circuit 9 includes a coefficient hl selected by the resonance coefficient R and the cutoff frequency fC (this cutoff frequency fC corresponds to the resonance angular frequency W0);
It is equipped with a ROM that stores b2. Of course, as described above, it is also possible to store in the ROM only the coefficients that are selected and turned on according to l and the cutoff frequency fC, and calculate the coefficient when adding resonance by calculation using the resonance coefficient H.0 This filter Coefficient information h output from the coefficient calculation circuit 9
x is supplied to the multiplier 3, and coefficient information b2 is supplied to the multiplier 4.
また、そわらの係数情@b1、h2は、制御回路10に
与えられる。Further, the coefficient information @b1, h2 of Sowara is given to the control circuit 10.
この制御回路10は、式(Iυに相当する演算を行うも
ので、乗算器1に対し入力係数Kを送出する。即ち、制
御回路10には、上記フィルタ係数演算回路9の出力b
1、h2が与えられる加算器11を有し、更にこの加算
器11には数値″1″が与えられるため、演算出力は(
1+61+ b 2 )となる。This control circuit 10 performs a calculation corresponding to the formula (Iυ), and sends an input coefficient K to the multiplier 1. That is, the control circuit 10 receives the output b of the filter coefficient calculation circuit 9.
1, h2 is provided, and the adder 11 is provided with the numerical value "1", so the calculation output is (
1+61+b2).
そして、その出力は乗算器12(実際はシフト回路で構
成出来る。)tこて1/4倍されて情報KOとなる。即
ち、このKOは式(9)で与えらイ1、る値である。そ
して、この値KOは、乗算器13に印加さね、RcL倍
されて加算器14に送出される。また上記値K Oは、
直接加算器14にも与えられ、その結果加算器14では
、乗算して来F!−器11こ印加する。Then, the output is multiplied by 1/4 by a multiplier 12 (actually, it can be composed of a shift circuit) and becomes information KO. That is, this KO is a value given by equation (9). This value KO is then applied to the multiplier 13, multiplied by RcL, and sent to the adder 14. Moreover, the above value K O is
It is also given directly to the adder 14, so that the adder 14 multiplies F! -Apply 11 times.
従って、本実施例のディジタルフィルタにおいては、レ
ゾナンス係iRが大きくなるにつれ、制御回路10にて
、入力係数Kが直線的に城少するよう1どなり、その結
果第2図に利得と角周波数との関係を示すように、周波
数Ifj性のピーとなる。Therefore, in the digital filter of this embodiment, as the resonance coefficient iR increases, the input coefficient K decreases linearly by 1 in the control circuit 10, and as a result, the gain and angular frequency are shown in FIG. As shown in the relationship, the frequency Ifj becomes p.
な訃、上記冥施例では、式(1)によるディジタルロー
パスフィルタに本発明を適用したものであったが、同様
のバイパスフィルタ等、異なる特性のディジタルフィル
タにも適用でき、また更に高次のディジタルフィルタに
ついても同様である。In the above example, the present invention was applied to a digital low-pass filter according to equation (1), but it can also be applied to digital filters with different characteristics, such as similar bypass filters, and even higher-order filters. The same applies to digital filters.
また、入力係数Kをレゾナンス係数Hの増大にともない
減少させる方法は、直線的変化に限定されるものではな
い。Further, the method of decreasing the input coefficient K as the resonance coefficient H increases is not limited to linear change.
以上詳述したように、本発明によればレゾナンスを深く
かけても、安定した利得が得られ、ディジタルフィルタ
内部でのオーバーフロー等が少なくなり好都合であり、
自然な感じのレゾナンス特性が実現できるという利点が
ある。As detailed above, according to the present invention, even if deep resonance is applied, a stable gain can be obtained, and overflow inside the digital filter is reduced, which is advantageous.
This has the advantage that a natural-looking resonance characteristic can be achieved.
図面ば本発明の一実施例を示し、第1図はディジタルフ
ィルタの回路I、第2図はレゾナンス特性を説明するだ
めの図である。
1.3.4.8・・・乗算器、 2.5・・・加算器、
6.7・・・遅延回路、10・・・制御回路。
特許出願人
カシオ計算機株′式会社The drawings show an embodiment of the present invention; FIG. 1 is a circuit I of a digital filter, and FIG. 2 is a diagram for explaining resonance characteristics. 1.3.4.8... Multiplier, 2.5... Adder,
6.7...Delay circuit, 10...Control circuit. Patent applicant Casio Computer Co., Ltd.
Claims (1)
特性を実現するディジタルフィルタにおいて、このディ
ジタルフィルタに対する入力信号を上記レゾナンス係数
に応じて減少せしめて供給する制御手段を設けたことを
特徴とするレゾナンス特注付ディジタルフィルタ。 (2) 上記ディジタルフィルタの伝達関数はにて与え
られるものであり、上記制御手段は、の式に従って便化
させることを特徴とする特許請求の範囲第1狽記載の1
7ゾナンス%注付ディジタルフィルタ。[Scope of Claims] (Li) A digital filter that realizes resonance characteristics according to a given resonance coefficient, characterized in that a control means is provided to reduce and supply an input signal to the digital filter according to the resonance coefficient. (2) The transfer function of the digital filter is given by, and the control means is simplified according to the equation. 1
7sonance% note digital filter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16896483A JPS6059811A (en) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | Digital filter with resonance characteristic |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16896483A JPS6059811A (en) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | Digital filter with resonance characteristic |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6059811A true JPS6059811A (en) | 1985-04-06 |
Family
ID=15877826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16896483A Pending JPS6059811A (en) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | Digital filter with resonance characteristic |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6059811A (en) |
-
1983
- 1983-09-13 JP JP16896483A patent/JPS6059811A/en active Pending
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