JPH06334482A - Low pass filter - Google Patents
Low pass filterInfo
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- JPH06334482A JPH06334482A JP13932193A JP13932193A JPH06334482A JP H06334482 A JPH06334482 A JP H06334482A JP 13932193 A JP13932193 A JP 13932193A JP 13932193 A JP13932193 A JP 13932193A JP H06334482 A JPH06334482 A JP H06334482A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はオーディオ機器等におけ
る、例えば、DSP(Digital Signal Processor)回路
等に用いる高精度低域フィルタ装置に係わり、特に、低
域フィルタを2次のIIR(Infinite Impulse Respons
e)フィルタで構成する際のフィルタ係数の精度を向上
するための構成に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-precision low-pass filter device used in, for example, a DSP (Digital Signal Processor) circuit in audio equipment and the like, and particularly to a second-order IIR (Infinite Impulse Response) low-pass filter.
e) The present invention relates to a configuration for improving the accuracy of the filter coefficient when the filter is used.
【0002】[0002]
【従来の技術】オーディオ再生装置で再生スピーカの低
音域再生能力の不足を補うために図5のように入力信号
を低周波数域にカットオフ周波数をもつLPF(ローパ
スフィルタ)52でカットした信号を通常再生系(図で
はアンプ53及びスピーカ55)とは別に専用のアンプ
54及びスピーカ56で駆動する装置(サブウーハー出
力)がある。2. Description of the Related Art In order to make up for the lack of low-frequency reproduction capability of a reproduction speaker in an audio reproduction apparatus, a signal obtained by cutting an input signal with an LPF (low-pass filter) 52 having a cut-off frequency in a low frequency range as shown in FIG. In addition to the normal reproduction system (amplifier 53 and speaker 55 in the figure), there is a device (subwoofer output) driven by a dedicated amplifier 54 and speaker 56.
【0003】このような装置のLPF信号処理にDSP
を用いてデジタルフィルタでLPFを実現するものがあ
る。このLPFを実現するデジタルフィルタとして図3
の構成図に示すような2次IIRフィルタを用いてい
る。図3で、Z-1で示される1〜4は単位遅延器、10
〜12,21,22は係数器であり乗算器または減衰器
が用いられる。また、a0,a1,a2,b1,b2はそれ
ぞれ係数器10〜12,21,22のフィルタ係数であ
りa0,a1,a2は入力係数、b1,b2は出力帰還係数
であり、δ1,δ2は係数倍率、41は加算器である。A DSP is used for LPF signal processing of such a device.
There is one that realizes an LPF by using a digital filter. As a digital filter that realizes this LPF, FIG.
The second-order IIR filter as shown in FIG. In FIG. 3, 1 to 4 indicated by Z −1 are unit delay devices, 10
˜12, 21, 22 are coefficient multipliers, which are multipliers or attenuators. Further, a 0 , a 1 , a 2 , b 1 and b 2 are filter coefficients of the coefficient units 10 to 12, 21 and 22, respectively, a 0 , a 1 and a 2 are input coefficients, and b 1 and b 2 are Output feedback coefficients, δ 1 and δ 2 are coefficient multiplication factors, and 41 is an adder.
【0004】上記2次IIRフィルタで、Xnは入力デ
ータ信号、Ynは加算器41からの合成信号であり出力
データ信号となる。入力データ信号Xn及び出力データ
信号Ynは遅延器1,4で遅延され遅延データ信号
Xn-1,Yn-1となり、更に、信号Xn-1,Yn-1は遅延器
2,5で遅延され遅延データ信号Xn-2,Yn-2となる。In the second-order IIR filter, X n is an input data signal and Y n is a composite signal from the adder 41, which is an output data signal. The input data signal X n and the output data signal Y n are delayed by the delay units 1 and 4 to become delayed data signals X n-1 and Y n-1 , and the signals X n-1 and Y n-1 are further delayed by the delay unit 2. , 5 to be delayed data signals X n-2 and Y n-2 .
【0005】上記各データ信号Xn,Xn-1,Xn-2,
Yn,Yn-1,Yn-2は各々の係数器10〜12,21,
22で設定された各フィルタ係数が乗算されて加算器4
1にて合成される。なお、図4は図3の2次IIRフィ
ルタでの出力周波数特性図である。以上の演算処理を数
式で表示すると下記数式(1)のようになる。The above data signals X n , X n-1 , X n-2 ,
Y n , Y n-1 , and Y n-2 are coefficient units 10 to 12, 21, and
Each filter coefficient set in 22 is multiplied to obtain an adder 4
It is synthesized in 1. Note that FIG. 4 is an output frequency characteristic diagram of the second-order IIR filter of FIG. When the above arithmetic processing is displayed by a mathematical expression, the following mathematical expression (1) is obtained.
【数1】 Yn=a0・Xn+a1・Xn-1+a2・Xn-2+b1・Yn-1+b2・Yn-2 (1)[Formula 1] Y n = a 0 · X n + a 1 · X n-1 + a 2 · X n-2 + b 1 · Y n-1 + b 2 · Y n-2 (1)
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
3のように各々の係数器に各フィルタ係数を乗算する構
成では遮断周波数をかなり低くすると所望の特性が得ら
れないという欠点があった。具体的には、However, the configuration in which each coefficient unit is multiplied by each filter coefficient as shown in FIG. 3 has a drawback that desired characteristics cannot be obtained if the cutoff frequency is considerably lowered. In particular,
【0007】(イ)まず、a0〜b2の各フィルタ係数は
所望の特性(伝達特性)から計算で求められるが、これ
らフィルタ係数を保持しておくレジスタ桁数が有限であ
るため実際の処理に要するフィルタ係数と理論値との間
に誤差が生じる。例えば、フィルタ係数a0の理論値が
0.417531294であるとして、上記レジスタの
桁数が8とすれば、上記a0の桁数は切り捨てられ、誤
差0.000000094が出る。このようにしてフィ
ルタ係数の理論値が更に小さくなると誤差の割合が大き
くなり精度が低下する。(A) First, each filter coefficient of a 0 to b 2 is calculated from a desired characteristic (transfer characteristic), but since the number of register digits holding these filter coefficients is finite, the actual An error occurs between the filter coefficient required for processing and the theoretical value. For example, assuming that the theoretical value of the filter coefficient a 0 is 0.417531294, and the number of digits of the register is 8, the number of digits of a 0 is rounded down and an error of 0.000000094 occurs. When the theoretical value of the filter coefficient becomes smaller in this way, the error rate increases and the accuracy decreases.
【0008】(ロ)また、フィルタ係数の一部が+1〜
+2の範囲の値をとるため固定小数点しか扱えないハー
ドウエアで構成されている場合、予め各フィルタ係数を
1/2にしておき、その後シフト処理(1ビット左シフ
ト)することで対処していた。しかしこのシフト処理に
より更にフィルタ係数の精度を低下させていた。例え
ば、0.84375を固定小数点で表示すると下記のよ
うな(2進数表示で)表現される。 0.84375=0.5+0.25+0.0625+0.3125 =(1/21)×1+(1/22)×1+(1/24)×1 +(1/25)×1=011011 (但し最高位のビットは符号を示すサインビットであり
“0”は正を意味する)従って、フィルタ係数が1を越
える値をとる場合は予め次のようにその数を1/2(2
進数表示では右へ1ビットシフト)にして1以下の数値
にして処理する。〈右ビットシフト〉 011011→0011011=0.25+0.125+0.03125 +0.015625 =0.416875 また、0.84375×(1/2)=0.416875 処理後、1/2にされた数値を2倍(2進数表示では左
へ1ビットシフト)にする。フィルタ係数の数値をこの
ように1/2にすることは2進数表示では右へ1ビット
シフトすることである。レジスタの長さ(桁数)が決ま
っているため最下位ビットは切り捨てられることになり
フィルタ係数精度の劣化を招く。(B) In addition, a part of the filter coefficient is +1 to +1.
When the hardware is configured to handle only fixed-point numbers because it takes a value in the range of +2, each filter coefficient is halved in advance and then shifted (1 bit left shift). . However, this shift processing further deteriorates the accuracy of the filter coefficient. For example, if 0.84375 is displayed in fixed point, it is expressed as follows (in binary notation). 0.84375 = 0.5 + 0.25 + 0.0625 + 0.3125 = (1/2 1 ) × 1 + (1/2 2 ) × 1 + (1/2 4 ) × 1 + (1/2 5 ) × 1 = 011011 ( However, the most significant bit is a sign bit indicating a sign, and "0" means positive. Therefore, when the filter coefficient takes a value exceeding 1, the number is halved (2
In decimal notation, shift to the right by 1 bit), and a numerical value of 1 or less is processed. <Right Bit Shift> 011011 → 0011011 = 0.25 + 0.125 + 0.03125 + 0.015625 = 0.416875 Also, 0.84375 × (1/2) = 0.416875 After processing, the value halved is 2 Double (in binary display, shift 1 bit to the left). To reduce the numerical value of the filter coefficient to ½ in this way is to shift to the right by 1 bit in the binary number display. Since the length (number of digits) of the register is fixed, the least significant bit is truncated, resulting in deterioration of filter coefficient accuracy.
【0009】(ハ)更に、前記2次IIRフィルタをL
PFとして用いる場合、前述したようにその各フィルタ
係数のうちフィードフォワード部のフィルタ係数
(a0,a1,a2)が他のフィルタと比較して極端に小
さくなるため同一のハード(レジスタ)で処理しようと
する誤差が大きくなり精度が悪くなってしまうので、従
来はこのような場合にはフィルタ係数を保持しておくレ
ジスタの長さを大きくしなければならなかった。また、
この場合、レジスタ長を変えずに処理する方法としてフ
ィルタ係数の数値を上位と下位に分割してレジスタに保
持しておいて別々に処理(データとの乗算)して後で加
算する方法もある。例えば、フィルタ係数a0=0.4
1753129407、入力データXn=0.5として
a0×Xnの処理を行う場合、メモリ(またはレジスタ)
にそれぞれ0.417531,0.29407を保持し
ておいて乗算及び加算を行う。しかしながら、この方法
では精度は向上するが演算処理を2回に分けたり上位及
び下位に分割したフィルタ係数を保持しておくレジス
タ、或いはメモリが必要となるので処理時間及びハード
ウエア規模が大きくなるという問題があった。(C) Further, the second-order IIR filter is set to L
When used as a PF, as described above, the filter coefficients (a 0 , a 1 , a 2 ) of the feedforward unit among the respective filter coefficients become extremely smaller than those of other filters, so that the same hardware (register) is used. Since the error to be processed in step 1 becomes large and the accuracy deteriorates, conventionally, in such a case, it was necessary to increase the length of the register holding the filter coefficient. Also,
In this case, as a method of processing without changing the register length, there is also a method of dividing the numerical value of the filter coefficient into upper and lower parts, holding them in a register, processing them separately (multiplication with data), and adding them later. . For example, the filter coefficient a 0 = 0.4
1753129407, memory (or register) when processing a 0 × X n with input data X n = 0.5
The values 0.417531 and 0.29407 are held in the respective columns and multiplication and addition are performed. However, although this method improves accuracy, it requires a register or a memory for holding the filter coefficient obtained by dividing the arithmetic processing into two times or dividing into upper and lower parts, which increases processing time and hardware scale. There was a problem.
【0010】本発明は上記欠点及び問題点に鑑みてなさ
れたものであり、短い係数語長で高精度の係数値を得る
ことのできる低域フィルタを提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above drawbacks and problems, and an object of the present invention is to provide a low-pass filter capable of obtaining highly accurate coefficient values with a short coefficient word length.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の低域フィルタは、入力データ信号を入力し
該入力データ信号を複数の異なる遅延時間で遅延した複
数の第1遅延データを出力する第1遅延手段と、入力信
号及び前記第1遅延データ信号を所定の異なる係数に第
1の倍率を乗じた結果で減衰処理し上記各信号に対応し
た複数の第1減衰信号を出力する第1減衰手段と、各第
1減衰信号を合成して得られる第1合成信号に前記第1
の倍率の逆数を乗算した結果を出力する第1合成手段
と、合成出力信号を複数の異なる遅延時間で遅延した複
数の第2遅延データ信号を出力する第2遅延手段と、第
2遅延データ信号を第1減衰手段とは異なる所定の係数
に第2の倍率を乗じた結果で減衰処理し各信号に対応し
た複数の第2減衰信号を出力する第2減衰手段と、各第
2減衰信号を合成して得られる第2合成信号に第2の倍
率の逆数を乗算した結果を出力する第2合成手段と、合
成出力信号を複数の異なる遅延時間で遅延した複数の第
3遅延データ信号を出力する第3遅延手段と、第3遅延
データ信号に所定値を乗じた結果を出力する遅延データ
出力手段と、第1及び第2の合成手段の出力と前記遅延
データ出力手段の出力とを合成して合成出力信号を得る
出力信号合成手段と、を有することを特徴とする。In order to achieve the above object, a low-pass filter according to the present invention is provided with a plurality of first delay data obtained by inputting an input data signal and delaying the input data signal with a plurality of different delay times. And a first delay means for outputting the input signal and the first delayed data signal are attenuated by a result obtained by multiplying a predetermined different coefficient by a first magnification, and a plurality of first attenuated signals corresponding to the respective signals are output. The first attenuating means for producing the first attenuating signal,
And a second delay means for outputting a plurality of second delay data signals obtained by delaying the combined output signal by a plurality of different delay times, and a second delay data signal. A second attenuating means for attenuating the predetermined coefficient different from the first attenuating means by the second multiplication factor and outputting a plurality of second attenuating signals corresponding to the respective signals; Second combining means for outputting a result of multiplying the second combined signal obtained by combining by the reciprocal of the second scaling factor, and a plurality of third delayed data signals obtained by delaying the combined output signal with a plurality of different delay times A third delay means, a delay data output means for outputting a result obtained by multiplying the third delay data signal by a predetermined value, an output of the first and second combining means, and an output of the delay data output means. Output signal synthesizing means for obtaining a synthesized output signal by Characterized in that it has a.
【0012】[0012]
【作用】上記構成により本発明の低域フィルタは、第1
遅延手段で入力データ信号を入力し該入力データ信号を
複数の異なる遅延時間で遅延した複数の第1遅延データ
を出力し、第1減衰手段で入力信号及び前記第1遅延デ
ータ信号を所定の異なる係数に第1の倍率を乗じた結果
で減衰処理し上記各信号に対応した複数の第1減衰信号
を出力し、第1合成手段で各第1減衰信号を合成して得
られる第1合成信号に前記第1の倍率の逆数を乗算した
結果を出力する。また、第2遅延手段で合成出力信号を
複数の異なる遅延時間で遅延した複数の第2遅延データ
信号を出力し、第2減衰手段で第2遅延データ信号を第
1減衰手段とは異なる所定の係数に第2の倍率を乗じた
結果で減衰処理し各信号に対応した複数の第2減衰信号
を出力し、第3遅延手段で各第2減衰信号を合成して得
られる第2合成信号に第2の倍率の逆数を乗算した結果
を出力する。更に、遅延データ出力手段で合成出力信号
を複数の異なる遅延時間で遅延した複数の第3遅延デー
タ信号を出力し、第3遅延データ信号に所定値を乗じた
結果を出力し、出力信号合成手段により第1及び第2の
合成手段の出力と前記遅延データ出力手段の出力とを合
成して合成出力信号を得る。With the above construction, the low-pass filter of the present invention is the first
The delay means inputs the input data signal and outputs the plurality of first delay data obtained by delaying the input data signal by a plurality of different delay times, and the first attenuating means outputs the input signal and the first delay data signal by a predetermined difference. A first combined signal obtained by performing attenuation processing on the result of multiplying the coefficient by the first multiplication factor, outputting a plurality of first attenuated signals corresponding to the respective signals, and combining the first attenuated signals by the first combining means. Is multiplied by the reciprocal of the first scaling factor, and the result is output. The second delay means outputs a plurality of second delayed data signals obtained by delaying the combined output signal with a plurality of different delay times, and the second attenuating means outputs the second delayed data signals by a predetermined value different from the first attenuating means. The result obtained by multiplying the coefficient by the second magnification is subjected to attenuation processing, a plurality of second attenuated signals corresponding to the respective signals are output, and a second combined signal obtained by combining the respective second attenuated signals by the third delay means is obtained. The result of multiplying the reciprocal of the second scaling factor is output. Further, the delay data output means outputs a plurality of third delay data signals obtained by delaying the combined output signal with a plurality of different delay times, outputs the result of multiplying the third delayed data signal by a predetermined value, and outputs the output signal combining means. Thus, the outputs of the first and second combining means and the output of the delay data output means are combined to obtain a combined output signal.
【0013】[0013]
【実施例】下表1は2次IIRフィルタによりLPFを
設計した場合の50Hz〜200Hzの低周波帯域にカット
オフ周波数Fcをもつときのフィルタ係数a0,a1,a
2,b1,b2の値(理論値)を示している。EXAMPLES Table 1 below shows filter coefficients a 0 , a 1 , and a when the LPF is designed by the second-order IIR filter and the cutoff frequency Fc is in the low frequency band of 50 Hz to 200 Hz.
The values (theoretical values) of 2 , b 1 and b 2 are shown.
【0014】[0014]
【表1】 [Table 1]
【0015】表1からこれら係数値の特徴として、
a0,a1,a2の値が極端に小さい、 b1が−2に限
りなく近い値である、 b2が1に限りなく近い値で
ある、ことが挙げられる。これらを考慮して、数式
(1)を次に示すように変形していき数式(2)とす
る。From Table 1, the characteristics of these coefficient values are as follows:
a 0, a 1, a is extremely small value of 2, b 1 is a value as close as possible to -2, b 2 is a value as close as possible to 1, it can be mentioned. Considering these, the formula (1) is modified as shown below to obtain the formula (2).
【0016】[0016]
【数2】 Yn=a0・Xn+a1・Xn-1+a2・Xn-2+b1・Yn-1+b2・Yn-2 (1) [Formula 2] Y n = a 0 · X n + a 1 · X n-1 + a 2 · X n-2 + b 1 · Y n-1 + b 2 · Y n-2 (1)
【数3】 Yn=a0・Xn+a1・Xn-1+a2・Xn-2+(b1−2)・Yn-1 +(b2+1)・Yn-2+2・Yn-1+Yn-2 (2) [Formula 3] Y n = a 0 · X n + a 1 · X n-1 + a 2 · X n-2 + (b 1 -2) · Y n-1 + (b 2 +1) · Y n-2 +2・ Y n-1 + Y n-2 (2)
【数4】 Yn=(a0・Xn+a1・Xn-1+a2・Xn-2)δ1・(1/δ1) +{(b1−2)・Yn-1+(b2+1)・Yn-2}δ2 +(1/δ2)+2Yn-1+Yn-2 (3) [Formula 4] Y n = (a 0 · X n + a 1 · X n-1 + a 2 · X n-2 ) δ 1 · (1 / δ 1 ) + {(b 1 -2) · Y n-1 + (B 2 +1) · Y n-2 } δ 2 + (1 / δ 2 ) + 2Y n-1 + Y n-2 (3)
【数5】 Yn=(a0・δ1・Xn+a1・δ1・Xn-1+a2・δ1・Xn-2)(1/δ1) +{δ2(b1−2)・Yn-1+δ2(b2+1)・Yn-2}(1/δ2) +2Yn-1+Yn-2 (4) から、[Formula 5] Y n = (a 0 · δ 1 · X n + a 1 · δ 1 · X n-1 + a 2 · δ 1 · X n-2 ) (1 / δ 1 ) + {δ 2 (b 1 -2) · Y n-1 + δ 2 (b 2 +1) · Y n-2 } (1 / δ 2 ) + 2Y n-1 + Y n-2 (4)
【0017】[0017]
【数6】 Yn=(a0・Xn+A1・Xn-1+A2・Xn-2)(1/δ1) +(B1・Yn-1+B2・Yn-2)(1/δ2)+2Yn-1+Yn-2 (5) ただし、 A0=a0・δ1、A1=a1・δ1、A2=a2・δ1、 B1=δ2(b1−2)、B2=δ2(b2+1)[Formula 6] Y n = (a 0 · X n + A 1 · X n-1 + A 2 · X n-2 ) (1 / δ 1 ) + (B 1 · Y n-1 + B 2 · Y n-2 ) (1 / δ 2 ) + 2Y n-1 + Y n-2 (5) where A 0 = a 0 · δ 1 , A 1 = a 1 · δ 1 , A 2 = a 2 · δ 1 , B 1 = δ 2 (b 1 -2), B 2 = δ 2 (b 2 +1)
【0018】具体的には、極端に小さな値となるa0,
a1,a2をδ1倍した係数値A0,A1,A2をレジスタに
保持しておいてこの値を使ってフィードフォワード部の
処理を行った後に(1/δ1)倍する。このように、δ1
倍してレジスタに保持し処理に使用することによりこれ
までレジスタ長(桁数)の制約のため演算過程で切り捨
てられていた係数値の下位の桁の値が使われるようにな
るため演算精度が向上する。Specifically, a 0 , which has an extremely small value,
The coefficient values A 0 , A 1 , and A 2 obtained by multiplying a 1 and a 2 by δ 1 are held in a register, and the value is multiplied by (1 / δ 1 ) after the feed-forward processing is performed using this value. . Thus, δ 1
By multiplying and holding it in a register and using it for processing, the value of the lower digit of the coefficient value, which has been truncated in the operation process until now due to the restriction of the register length (number of digits), will be used, so the accuracy of operation will be improved. improves.
【0019】また、フィードバック部は係数値をB1,
B2の形に変換して演算した後に1/δ倍し、2・Yn-1
と(−1)・Yn-2をあとで加算(或いは、Yn-2を減
算)する(この処理方式で処理するとレジスタ桁数によ
る制約のため切り捨てられていた下位の桁の値が使われ
るようになるので精度が向上する)。Further, the feedback unit sets the coefficient value to B 1 ,
After converting to the form of B 2 and calculating, multiply by 1 / δ, and 2 · Y n-1
And (-1) · Y n-2 are added later (or Y n-2 is subtracted). (If this processing method is used, the value of the lower digit that has been truncated due to the limitation of the number of register digits will be used. The accuracy is improved because it comes to be known).
【0020】図1は数式(2)を具現化した2次IIR
フィルタ(低域LPF)の構成図であり、Z-1で示され
る1〜6は単位遅延器であり遅延器1,2は第1遅延手
段に、遅延器3,4は第2遅延手段に、遅延器5,6は
第3遅延手段に相当する。10〜12,21,22は係
数器であり乗算器または減衰器等が用いられ係数器10
〜12は第1の減衰手段に、係数器21,22は第2の
減衰手段に相当する。また31,32,35は乗算器で
あり乗算器35は遅延データ出力手段に相当し、A0,
A1,A2,B1,B2は係数器10,11,12,21,
22のフィルタ係数であり43,44は加算器、46は
合成器であり、出力信号合成手段に相当する。また、A
0=a0・δ1,A1=a1・δ1,A2=a2・δ1,B1=δ
2(b1−2),B2=δ2(b2+1),a0,a1,a2は
入力係数、b1,b2は出力帰還係数であり、δ1,δ2は
係数倍率である。なお、係数倍率δ1,δ2は所望のフィ
ルタ特性により適する値が異なる。FIG. 1 is a second-order IIR embodying equation (2).
It is a block diagram of a filter (low-pass LPF), 1 to 6 indicated by Z −1 are unit delay devices, delay devices 1 and 2 are first delay means, delay devices 3 and 4 are second delay means The delay devices 5 and 6 correspond to the third delay means. Reference numerals 10 to 12, 21 and 22 are coefficient multipliers, and multipliers or attenuators are used for the coefficient multiplier 10
.About.12 correspond to the first attenuator, and the coefficient units 21 and 22 correspond to the second attenuator. Further, 31, 32, and 35 are multipliers, and the multiplier 35 corresponds to delay data output means, and A 0 ,
A 1 , A 2 , B 1 , and B 2 are coefficient units 10, 11, 12, 21,
The filter coefficients of 22 are 43 and 44, which are adders, and 46 is a combiner, which corresponds to output signal combining means. Also, A
0 = a 0 · δ 1 , A 1 = a 1 · δ 1 , A 2 = a 2 · δ 1 , B 1 = δ
2 (b 1 -2), B 2 = δ 2 (b 2 +1), a 0 , a 1 , a 2 are input coefficients, b 1 and b 2 are output feedback coefficients, and δ 1 and δ 2 are coefficients. It is a magnification. The coefficient multipliers δ 1 and δ 2 have different suitable values depending on the desired filter characteristics.
【0021】また、加算器43及び乗算器31は第1合
成手段を、加算器44及び乗算器32は第2合成手段
を、入力信号Xn及び遅延器1で得られた1サンプル過
去のデータXn-1、及び遅延器2で得られた2サンプル
過去のデータXn-2はそれぞれ係数器10,11,12
によりA0,A1,A2倍された後に加算器43で加算さ
れる。この信号は更に係数器31で1/δ1倍された後
に合成器46に加えられる。The adder 43 and the multiplier 31 are the first synthesizing means, the adder 44 and the multiplier 32 are the second synthesizing means, and one sample past data obtained by the input signal X n and the delay unit 1 X n-1 and the two-sample past data X n-2 obtained by the delay unit 2 are coefficient units 10, 11, and 12, respectively.
Are multiplied by A 0 , A 1 and A 2 and then added by the adder 43. This signal is further multiplied by 1 / δ 1 in the coefficient unit 31, and then added to the combiner 46.
【0022】一方、遅延器3で得られた出力Ynの1サ
ンプル過去のデータYn-1、及び遅延器4で得られた2
サンプル過去のデータXn-2はそれぞれ係数器21,2
2により,B1,B2倍された後に加算器44で加算され
る。この信号は更に係数器32で1/δ1倍された後に
合成器46に加えられる。更に、遅延器5で得られた出
力Ynは1サンプル過去のデータYn-1は係数器35で2
倍され、遅延器6で得られた2サンプル過去のデータX
n-2と共に合成器46に加えられる。加算器44は係数
器31,32,35及び遅延器6の出力を合成し出力信
号Ynとして出力する。On the other hand, one sample past data Y n-1 of the output Y n obtained by the delay unit 3 and 2 obtained by the delay unit 4
The sample past data X n-2 are coefficient units 21 and 2 , respectively.
The value is multiplied by B 1 and B 2 by 2 , and then added by the adder 44. This signal is further multiplied by 1 / δ 1 in the coefficient unit 32 and then added to the combiner 46. Further, the output Y n obtained by the delay unit 5 is the data Y n-1 of one sample in the past, and is 2 by the coefficient unit 35.
Double sample past data X obtained by the delay 6
It is added to the combiner 46 together with n-2 . The adder 44 synthesizes the outputs of the coefficient units 31, 32, 35 and the delay unit 6 and outputs it as an output signal Y n .
【0023】これにより表1の各係数フィルタの値を下
記表2に示すように量子化ステップ(kビットの2進デ
ータにおいて表現される場合の最小ステップを10進で
表わした値をいい、kビットの2進データを表現できる
最小の値である)より大きな値(δ1・a0,δ1・a1,
δ1・a2,δ2(b1−2),δ2(b2+1))とするこ
とができ、フィルタ演算が可能となる。なお、表2の上
段は係数値δ1・a0,δ1・a1,δ1・a2,δ2(b1−
2),δ2(b2+1)の10進表現であり、LPFの表
左欄に表示されているカットオフ周波数Fcに対応す
る。また、下段は係数値の16進表現であり係数値はD
SPの係数RAMに格納されている。係数RAMは係数
値を2進データとして格納しており、格納されている係
数値は各係数器における乗算の際に読み出され各信号に
乗算される。As a result, the value of each coefficient filter in Table 1 is represented by the quantization step (the minimum step in the case of being expressed in k-bit binary data in decimal as shown in Table 2 below, k Values (δ 1 · a 0 , δ 1 · a 1 , which are the minimum values that can represent binary data of bits)
δ 1 · a 2 , δ 2 (b 1 -2), δ 2 (b 2 +1)), and filter calculation is possible. The upper part of Table 2 shows coefficient values δ 1 · a 0 , δ 1 · a 1 , δ 1 · a 2 , δ 2 (b 1 −
2), δ 2 (b 2 +1) is a decimal expression and corresponds to the cutoff frequency Fc displayed in the left column of the LPF table. The lower row is a hexadecimal representation of the coefficient value, and the coefficient value is D
It is stored in the coefficient RAM of the SP. The coefficient RAM stores coefficient values as binary data, and the stored coefficient values are read out at the time of multiplication in each coefficient unit and multiplied by each signal.
【0024】[0024]
【表2】 [Table 2]
【0025】次に、係数倍率(δ1,δ2)の選びかた
は、通常DSPでは(係数語長は短いが)係数語長より
演算語長(乗算器、加算器等のレジスタの語長)のほう
が長いので、オーバーフローマージンとして数ビット
(2〜6ビット程度)確保される。従って、演算途中で
は出力データ語長より多少大きめのデータも演算できる
ことになる。Next, how to select the coefficient multiplying factor (δ 1 , δ 2 ) is usually the DSP (although the coefficient word length is short) rather than the coefficient word length (the word length of the register such as the multiplier and the adder). Since this is longer, several bits (about 2 to 6 bits) are secured as an overflow margin. Therefore, data slightly larger than the output data word length can be calculated during the calculation.
【0026】フィルタ係数は絶対値として1に近づけた
方が係数精度は向上するので係数倍率は係数値によって
異なってくる。従来の方式では表1からも明らかなよう
に入力係数(a0,a1,a2)が出力帰還係数(b1−
1,b2+0.5)より小さくなるので係数語長の短い
DSPによる演算精度を保つ上で必要な倍率が得られ
ず、誤差を多く含んだ演算を行うことになり所望の特性
が得られなかったが、本発明によれば入力係数と出力帰
還係数は独立した係数倍率で乗算できるので演算誤差が
少なくなり所望の周波数特性を得ることができ、図2に
示すような周波数特性所望の特性を得ることができる。
このように係数倍率が入力係数と出力帰還係数で異なっ
ていることからそれぞれのフィルタ係数に必要な量子化
ステップが与えられる。Since the coefficient accuracy is improved when the filter coefficient is closer to 1 as an absolute value, the coefficient magnification varies depending on the coefficient value. In the conventional method, as is clear from Table 1, the input coefficient (a 0 , a 1 , a 2 ) is equal to the output feedback coefficient (b 1 −
1, b 2 +0.5), the multiplication factor necessary for maintaining the calculation accuracy by the DSP having a short coefficient word length cannot be obtained, and the calculation including many errors is performed, so that the desired characteristic is obtained. However, according to the present invention, since the input coefficient and the output feedback coefficient can be multiplied by independent coefficient multiplication factors, the calculation error can be reduced and a desired frequency characteristic can be obtained. As shown in FIG. Can be obtained.
In this way, since the coefficient scale factor differs between the input coefficient and the output feedback coefficient, the required quantization step is given to each filter coefficient.
【0027】図2は本実施例(図1)の低域LPFの周
波数特性図である。図2から従来方式では実現できなか
った特性(図4参照)が実現されていることがわかる。FIG. 2 is a frequency characteristic diagram of the low-pass LPF of this embodiment (FIG. 1). It can be seen from FIG. 2 that the characteristics (see FIG. 4) that cannot be realized by the conventional method are realized.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように本発明の低域フィル
タによれば、短い係数語長による低域フィルタを実現す
ることができる。また、入力係数と出力帰還係数は独立
した係数倍率で乗算できるので演算誤差が少なくなり所
望の周波数特性を得ることができ、従って、当該低域フ
ィルタにおいて高精度の係数値を得ることができる。As described above, according to the low pass filter of the present invention, it is possible to realize a low pass filter with a short coefficient word length. Further, since the input coefficient and the output feedback coefficient can be multiplied by independent coefficient multiplication factors, a calculation error can be reduced and a desired frequency characteristic can be obtained. Therefore, a highly accurate coefficient value can be obtained in the low pass filter.
【図1】本発明に基づく2次IIRフィルタ(低域フィ
ルタ)の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a second-order IIR filter (low-pass filter) according to the present invention.
【図2】図1の低域フィルタの周波数特性図である。FIG. 2 is a frequency characteristic diagram of the low pass filter of FIG.
【図3】2次IIRフィルタの従来例である。FIG. 3 is a conventional example of a second-order IIR filter.
【図4】図3の2次IIRフィルタでの出力周波数特性
図である。4 is an output frequency characteristic diagram of the second-order IIR filter of FIG.
【図5】低域LPF用の2次IIRフィルタを用いたオ
ーディオ装置の例である。FIG. 5 is an example of an audio device using a second-order IIR filter for low-pass LPF.
1〜6 遅延器 10〜12,21,22 係数器(減衰手段) 31,32,35 乗算器 43,44 加算器 46 合成器(出力信号合成手段) A0,A1,A2,B1,B2 フィルタ係数1-6 Delay device 10-12, 21, 22 Coefficient device (attenuating means) 31, 32, 35 Multiplier 43, 44 Adder 46 Combiner (output signal combining means) A 0 , A 1 , A 2 , B 1 , B 2 filter coefficient
Claims (1)
号を複数の異なる遅延時間で遅延した複数の第1遅延デ
ータを出力する第1遅延手段と、 前記入力信号及び前記第1遅延データ信号を所定の異な
る係数に第1の倍率を乗じた結果で減衰処理し上記各信
号に対応した複数の第1減衰信号を出力する第1減衰手
段と、 前記各第1減衰信号を合成して得られる第1合成信号に
前記第1の倍率の逆数を乗算した結果を出力する第1合
成手段と、 合成出力信号を複数の異なる遅延時間で遅延した複数の
第2遅延データ信号を出力する第2遅延手段と、 前記第2遅延データ信号を前記第1減衰手段とは異なる
所定の係数に第2の倍率を乗じた結果で減衰処理し上記
各信号に対応した複数の第2減衰信号を出力する第2減
衰手段と、 前記各第2減衰信号を合成して得られる第2合成信号に
前記第2の倍率の逆数を乗算した結果を出力する第2合
成手段と、 合成出力信号を複数の異なる遅延時間で遅延した複数の
第3遅延データ信号を出力する第3遅延手段と、 前記第3遅延データ信号に所定値を乗じた結果を出力す
る遅延データ出力手段と、 前記第1及び第2の合成手段の出力と前記遅延データ出
力手段の出力とを合成して合成出力信号を得る出力信号
合成手段と、 を有することを特徴とする低域フィルタ。1. A first delay means for inputting an input data signal and outputting a plurality of first delay data obtained by delaying the input data signal with a plurality of different delay times, and the input signal and the first delay data signal. It is obtained by synthesizing the first attenuating means for attenuating the result obtained by multiplying a predetermined different coefficient by the first magnification and outputting a plurality of first attenuating signals corresponding to the respective signals, and the first attenuating signals. First combining means for outputting a result of multiplying the first combined signal by the reciprocal of the first scaling factor; and second delay for outputting a plurality of second delayed data signals obtained by delaying the combined output signal with a plurality of different delay times. Means for attenuating the second delayed data signal by a result of multiplying a second coefficient by a predetermined coefficient different from the first attenuating means, and outputting a plurality of second attenuated signals corresponding to the respective signals. 2 damping means, each of the second damping Second synthesizing means for outputting a result obtained by multiplying a second synthesized signal obtained by synthesizing signals by the reciprocal of the second scaling factor, and a plurality of third delay data obtained by delaying the synthesized output signal with a plurality of different delay times. A third delay means for outputting a signal, a delay data output means for outputting a result obtained by multiplying the third delay data signal by a predetermined value, an output of the first and second combining means, and a delay data output means A low pass filter comprising: an output signal synthesizing means for synthesizing an output and a synthesized output signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13932193A JPH06334482A (en) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | Low pass filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13932193A JPH06334482A (en) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | Low pass filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06334482A true JPH06334482A (en) | 1994-12-02 |
Family
ID=15242590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13932193A Pending JPH06334482A (en) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | Low pass filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06334482A (en) |
-
1993
- 1993-05-19 JP JP13932193A patent/JPH06334482A/en active Pending
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