專(zhuān)利名稱(chēng)：信號(hào)處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合用于利用數(shù)字信號(hào)處理對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行處理的用途的信號(hào) 處理電路。
背景技術(shù)：
通常，作為數(shù)字濾波器，已知有IIR(無(wú)限脈沖響應(yīng)(Infinite Impulse Response))濾波器和FIR(有限脈沖響應(yīng)(Finite Impulse Response))濾波器兩種方式。在圖3和圖4中，分別示出了作為信號(hào)流程圖的、UR濾波器和HR濾波器的信號(hào) 處理的算法。如圖3所示，IIR濾波器由對(duì)與UR濾波器的傳遞函數(shù)相對(duì)應(yīng)的濾波器系數(shù)進(jìn)行 輸出的UR系數(shù)輸出器30、加法運(yùn)算器31、32、乘法運(yùn)算器33 37、以及延遲器38、39所構(gòu) 成。而且，UR濾波器具有能容易地設(shè)定任意的頻率特性的特征，如圖3所示，由于具有反 饋環(huán)，因而會(huì)對(duì)運(yùn)算誤差進(jìn)行累積，因此運(yùn)算精度較差。與此不同的是，如圖4所示，HR濾波器由對(duì)與HR濾波器的傳遞函數(shù)相對(duì)應(yīng)的濾 波器系數(shù)進(jìn)行輸出的HR系數(shù)輸出器40、加法運(yùn)算器41、乘法運(yùn)算器42 44、以及延遲器 45,46所構(gòu)成。而且，由于對(duì)各信號(hào)，每一個(gè)濾波器系數(shù)只各進(jìn)行一次乘法運(yùn)算和加法運(yùn)算 就結(jié)束，因而不存在誤差的累積，因此，可以提供高精度的運(yùn)算精度，但是，較難進(jìn)行只變更 頻率特性的某個(gè)部分等的調(diào)整，從而具有調(diào)整性較差的特征。另外，以往，為了減少D/A(數(shù)字/模擬(Digital/Analog))轉(zhuǎn)換器的量化噪聲，已 知有一種混合FIR/nR濾波器的結(jié)構(gòu)，將UR濾波器功能與HR濾波器功能進(jìn)行組合，從而 對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器的量化輸出進(jìn)行濾波(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。另外，還已知一種設(shè)計(jì)方法，通過(guò)測(cè)定UR濾波器的脈沖響應(yīng)來(lái)求出HR濾波器的 系數(shù)，而不進(jìn)行多項(xiàng)式的數(shù)值運(yùn)算、或離散傅里葉逆變換等復(fù)雜的運(yùn)算(例如，參照專(zhuān)利文 獻(xiàn)2)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本專(zhuān)利特開(kāi)平1H84491號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本專(zhuān)利特開(kāi)平6-97777號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1所揭示的技術(shù)，通過(guò)將FIR濾波器功能與IIR濾波器功能進(jìn) 行組合而形成一個(gè)電路，所需要的抽頭數(shù)少于現(xiàn)有的HR方式，所需要的區(qū)域少于HR濾波
ο然而，上述混合FIR/nR濾波器不能對(duì)HR濾波器和nR濾波器進(jìn)行切換使用，因 此，無(wú)法兼具HR濾波器所具有的易調(diào)整性、以及HR濾波器所具有的運(yùn)算誤差較小的高精 度性。另外，根據(jù)上述專(zhuān)利文獻(xiàn)2所揭示的方法，可以設(shè)計(jì)出具有線(xiàn)性相位特性、并具有 原來(lái)的HR濾波器的幅頻特性的平方的特性的HR濾波器。然而，在對(duì)低頻帶進(jìn)行增強(qiáng)等常
3用的頻率修正中，已知實(shí)現(xiàn)該頻率特性的UR濾波器的響應(yīng)時(shí)間極長(zhǎng)，由此，所算出的HR 濾波器的成組延遲頻率特性極長(zhǎng)，因此，導(dǎo)致無(wú)法適用于不允許較長(zhǎng)的延遲的、實(shí)時(shí)性較高 的音頻、視頻系統(tǒng)。此外，由于此處所獲得的HR濾波器具有UR濾波器平方的振幅特性，因此，若使 用該HR濾波器進(jìn)行頻率修正，則還會(huì)導(dǎo)致修正過(guò)度，從而對(duì)易調(diào)整性造成損害。例如，若 用HR濾波器修正6dB，則用HR濾波器將修正12dB。本發(fā)明用于解決上述問(wèn)題，其目的在于，提供一種兼具IIR濾波器所具有的易調(diào) 整性和FIR濾波器所具有的運(yùn)算誤差較小的高精度性的、高性能的信號(hào)處理電路。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的信號(hào)處理電路包括nR濾波器和HR濾波器，該IIR 濾波器和HR濾波器根據(jù)與傳遞函數(shù)相對(duì)應(yīng)而設(shè)定的濾波器系數(shù)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理； IIR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部，該UR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部對(duì)所述IIR濾波器的濾波器系數(shù)進(jìn)行存 儲(chǔ)；濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部，該濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部根據(jù)存儲(chǔ)于所述UR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部的UR 濾波器系數(shù)，生成具有與所述UR濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波器系數(shù)；HR濾波 器系數(shù)存儲(chǔ)部，該HR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部對(duì)由所述濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部所生成的HR濾波器 系數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)；以及控制部，該控制部在對(duì)所述傳遞函數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，使所述IIR濾波器有 效，并對(duì)所述濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部進(jìn)行控制，以生成具有與所述IIR濾波器系數(shù)相同的傳遞 函數(shù)的HR濾波器系數(shù)，并且在信號(hào)處理時(shí)或所述調(diào)整結(jié)束后的階段，使所述HR濾波器有 效。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種兼具IIR濾波器所具有的易調(diào)整性和FIR濾波器所具 有的運(yùn)算誤差較小的高精度性的、高性能的信號(hào)處理電路。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)處理電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)處理電路的動(dòng)作的流程圖。圖3是以信號(hào)流程圖來(lái)表示IIR濾波器的信號(hào)處理的算法的圖。圖4是以信號(hào)流程圖來(lái)表示FIR濾波器的信號(hào)處理的算法的圖。
具體實(shí)施例方式下面，為了更詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，根據(jù)附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行 說(shuō)明。實(shí)施方式1圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)處理電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)處理電路由控制部10、nR濾波器 11、HR濾波器12、nR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部13、HR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部14、濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換 部15、以及切換部16所構(gòu)成。UR濾波器11如上所述，具有能容易地設(shè)定任意的頻率特性的特征，由于具有反 饋環(huán)，因而會(huì)對(duì)運(yùn)算誤差進(jìn)行累積，因此運(yùn)算精度較差，與此不同的是，F(xiàn)IR濾波器12由于 對(duì)各信號(hào)，每一個(gè)濾波器系數(shù)只各進(jìn)行一次乘法運(yùn)算和加法運(yùn)算就結(jié)束，因此，不存在誤差 的累積，從而可以提供高精度的運(yùn)算精度，但是，具有較難進(jìn)行只變更頻率特性的某個(gè)部分等的調(diào)整的特征。IIR濾波器11以及HR濾波器12都根據(jù)對(duì)應(yīng)于傳遞函數(shù)而設(shè)定的濾波器系數(shù)來(lái) 進(jìn)行信號(hào)處理，例如，可以安裝于DSP(數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor))。在IIR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部13中，存儲(chǔ)有IIR濾波器11的HR濾波器系數(shù)，在FIR 濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部14中，存儲(chǔ)有由濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部15所生成的HR濾波器系數(shù)。濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部15在控制部10的控制之下，根據(jù)存儲(chǔ)于UR濾波器系數(shù)存儲(chǔ) 部13的UR濾波器系數(shù)來(lái)生成具有與UR濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波器系數(shù)。 濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部15利用在控制部10的控制下所測(cè)得的脈沖響應(yīng)、或利用傅里葉逆變換 等運(yùn)算，根據(jù)UR濾波器系數(shù)來(lái)生成具有與UR濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波器 系數(shù)。此外，控制部10具有如下功能即，對(duì)使UR濾波器11和HR濾波器12中的哪一 個(gè)有效而動(dòng)作進(jìn)行決定的結(jié)構(gòu)設(shè)定控制功能；以及對(duì)濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部15進(jìn)行控制，使濾 波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部15生成具有與HR濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波器系數(shù)，并存儲(chǔ) 于FIR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部14的功能。即，控制部10在對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)(調(diào)整模式)，根據(jù)用戶(hù)所選擇的操作，經(jīng) 由切換部16使UR濾波器11有效，對(duì)濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部15進(jìn)行控制，以生成具有與UR濾 波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波器系數(shù)。另外，控制部10在信號(hào)處理時(shí)(信號(hào)處理模 式)或調(diào)整結(jié)束后的階段，根據(jù)用戶(hù)所選擇的操作，經(jīng)由切換部16使FIR濾波器12有效。此外，上述控制部10、IIR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部13、FIR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部14、 濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部15、以及切換部16安裝于例如包含存儲(chǔ)器的MPU(微處理器(Micro Processor))中。此時(shí)，在存儲(chǔ)器中，對(duì)UR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部13和HR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部14進(jìn)行 分配以進(jìn)行存儲(chǔ)。此外，也可以對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行外置。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)處理電路的動(dòng)作的流程圖。下面，參照?qǐng)D2的流程圖，對(duì)圖1所示的本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)處理電 路的動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在將信號(hào)處理電路調(diào)整為任意的傳遞函數(shù)的調(diào)整模式中(步驟ST201 “調(diào)整”)， 控制部10首先進(jìn)行用于使IIR濾波器11有效的結(jié)構(gòu)設(shè)定(步驟ST202)。即，信號(hào)處理電 路被設(shè)定為調(diào)整模式，該調(diào)整模式利用切換部16選擇HR濾波器11，從而使其有效并動(dòng)作。然后，對(duì)調(diào)整是否結(jié)束進(jìn)行判斷(步驟ST203)，在否的情況下對(duì)調(diào)整進(jìn)行重復(fù)，在 是的情況下，控制部10對(duì)濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部15進(jìn)行控制，基于存儲(chǔ)于nR濾波器系數(shù)存儲(chǔ) 部13的UR濾波器系數(shù)，生成具有與UR濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波器系數(shù) (步驟ST204)。此處所生成的HR濾波器系數(shù)由控制部10存儲(chǔ)于HR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部 14。在濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部15生成具有與UR濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波 器系數(shù)時(shí)，控制部10將脈沖信號(hào)輸入濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部15，對(duì)其脈沖響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。即，控制部10暫時(shí)將由UR濾波器11所構(gòu)成并設(shè)定的信號(hào)處理電路看成未知框， 將脈沖信號(hào)輸入該信號(hào)處理電路，對(duì)其脈沖響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。眾所周知，該脈沖響應(yīng)等價(jià)于算 出了 IIF濾波器11的濾波器系數(shù)，若構(gòu)成并設(shè)定以該值為系數(shù)的FIR濾波器12，則可以在FIR濾波器12上實(shí)現(xiàn)與UR濾波器11等價(jià)的特性(傳遞函數(shù))。此外，這里，利用脈沖響應(yīng)生成具有與UR濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波 器系數(shù)，但在處理時(shí)間基本不成問(wèn)題的情況下，控制部10也可以利用多項(xiàng)式的數(shù)值運(yùn)算、 或離散傅里葉逆變換(IDFT dnverse Discrete Fourier Transform)等眾所周知的運(yùn)算來(lái) 算出濾波器系數(shù)。接著，控制部10將結(jié)構(gòu)的設(shè)定變更成具有由濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部15所生成的、與 HR濾波器相同的傳遞函數(shù)的HR濾波器(步驟ST2(^)。即，信號(hào)處理電路利用切換部16， 選擇具有與UR濾波器11的濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波器12并使其有效，從 而轉(zhuǎn)移至進(jìn)行信號(hào)處理的狀態(tài)。另外，在步驟ST201的模式判定處理中，在判定為信號(hào)處理模式的情況下(步驟 ST201 “信號(hào)處理”)，控制部10將結(jié)構(gòu)設(shè)定為HR濾波器12(步驟ST206)，對(duì)切換部16進(jìn) 行控制，指示開(kāi)始由HR濾波器12進(jìn)行信號(hào)處理(步驟ST207)。此外，在再調(diào)整時(shí)，控制部10再次將結(jié)構(gòu)的設(shè)定變更為UR濾波器11，在結(jié)構(gòu)重設(shè) 之后，再將結(jié)構(gòu)設(shè)定置換成具有相同傳遞函數(shù)的^R濾波器12。根據(jù)上述的本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)處理電路，準(zhǔn)備通常具有相同的傳 遞函數(shù)的UR濾波器11和HR濾波器12這兩種濾波器系數(shù)，在調(diào)整成任意的傳遞函數(shù)的 調(diào)整模式的情況下，將結(jié)構(gòu)設(shè)定成IIR濾波器11，在調(diào)整結(jié)束后的階段、或在信號(hào)處理模式 的情況下，將結(jié)構(gòu)變更成傳遞函數(shù)相同的FIR濾波器12，從而可以同時(shí)具有IIR濾波器11 所具有的易調(diào)整性、以及FIR濾波器12所具有的運(yùn)算誤差較小的高精度性。另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)處理電路，由于使用能實(shí)時(shí)地進(jìn)行 信號(hào)傳輸?shù)腢R濾波器11來(lái)自動(dòng)生成傳遞函數(shù)等價(jià)的HR濾波器12的濾波器系數(shù)，因此， 可以在短時(shí)間內(nèi)生成HR濾波器系數(shù)，并且，可以減輕信號(hào)處理電路的運(yùn)算負(fù)荷。此外，根據(jù)上述的本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的信號(hào)處理電路，對(duì)脈沖響應(yīng)進(jìn)行 測(cè)量以生成具有與UR濾波器11等價(jià)的傳遞函數(shù)的HR濾波器系數(shù)，但在處理時(shí)間不成問(wèn) 題的情況下，也可以用由控制部10所進(jìn)行的多項(xiàng)式的數(shù)值運(yùn)算或IDFT運(yùn)算來(lái)代替。另外，在脈沖響應(yīng)過(guò)長(zhǎng)的情況下，控制部10通過(guò)利用對(duì)脈沖響應(yīng)適當(dāng)?shù)拇昂瘮?shù)進(jìn) 行卷積運(yùn)算，還能有效地削減運(yùn)算量。此外，這里所謂的適當(dāng)?shù)拇昂瘮?shù)，可以使用矩形窗、高 斯窗、海明窗等。另外，在脈沖響應(yīng)較長(zhǎng)的情況下，利用時(shí)間軸上的濾波器運(yùn)算與頻率軸上的乘法 運(yùn)算等價(jià)，對(duì)HR濾波器系數(shù)和輸入信號(hào)進(jìn)行變頻，通過(guò)在頻率軸上對(duì)它們進(jìn)行乘法運(yùn)算， 可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)運(yùn)算量的減少。此外，位于頻率軸上的濾波器處理可以利用公知的重疊相加法(Overlap-add)或 重疊保留法(Overlap-save)的運(yùn)算方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，對(duì)于圖1所示的控制部10所具有的功能，既可以全部用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者也 可以用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)其至少一部分。例如，控制部10在對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，使UR濾波器11有效，對(duì)濾波器系數(shù) 轉(zhuǎn)換部15進(jìn)行控制以生成具有與UR濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波器系數(shù)，并且 在信號(hào)處理時(shí)或在調(diào)整結(jié)束后的階段，也可以利用一個(gè)或多個(gè)程序在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)使FIR 濾波器12有效的數(shù)據(jù)處理，另外，也可以用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)其至少一部分。
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工業(yè)上的實(shí)用性由于本發(fā)明所涉及的信號(hào)處理電路可以提供一種兼具IIR濾波器所具有的易調(diào) 整性和HR濾波器所具有的運(yùn)算誤差較小的高精度性的、高性能的信號(hào)處理電路，因此，對(duì) 特別適用于利用數(shù)字信號(hào)處理對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行處理的信號(hào)處理電路等較為適用。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)處理電路，其特征在于，包括UR濾波器和HR濾波器，該UR濾波器和HR濾波器根據(jù)與傳遞函數(shù)相對(duì)應(yīng)而設(shè)定的 濾波器系數(shù)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理；HR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部，該HR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部對(duì)所述HR濾波器的濾波器系數(shù)進(jìn)行 存儲(chǔ)；濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部，該濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部根據(jù)存儲(chǔ)于所述IIR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部的 IIR濾波器系數(shù)，生成具有與所述UR濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波器系數(shù)；FIR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部，該HR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部對(duì)由所述濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部所生成 的FIR濾波器系數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)；以及控制部，該控制部在對(duì)所述傳遞函數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，使所述IIR濾波器有效，并對(duì)所述濾 波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部進(jìn)行控制，以生成具有與所述IIR濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的^R濾波 器系數(shù)，并且在信號(hào)處理時(shí)或所述調(diào)整結(jié)束后的階段，使所述FIR濾波器有效。
2.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理電路，其特征在于，所述控制部將脈沖信號(hào)輸入至所述濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換部，將所測(cè)得的脈沖響應(yīng)存儲(chǔ)于所 述FIR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部，作為具有與所述IIR濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波器 系數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理電路，其特征在于，所述控制部將存儲(chǔ)于所述UR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部的UR濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換為具有與該 UR濾波器系數(shù)相同的傳遞函數(shù)的HR濾波器系數(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述的信號(hào)處理電路，其特征在于，所述控制部在所述脈沖響應(yīng)超過(guò)規(guī)定長(zhǎng)度的時(shí)間閾值的情況下，利用規(guī)定的窗函數(shù)對(duì) 所述脈沖響應(yīng)進(jìn)行卷積運(yùn)算。
5.如權(quán)利要求2所述的信號(hào)處理電路，其特征在于，所述控制部在所述脈沖響應(yīng)超過(guò)規(guī)定長(zhǎng)度的時(shí)間閾值的情況下，對(duì)輸入信號(hào)和存儲(chǔ)于 所述FIR濾波器系數(shù)存儲(chǔ)部的HR濾波器系數(shù)進(jìn)行變頻，并對(duì)變頻后的輸入信號(hào)和HR濾 波器系數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算。
全文摘要
本發(fā)明提供一種信號(hào)處理電路，包括具有通常等價(jià)的傳遞函數(shù)的IIR濾波器(11)、以及FIR濾波器(12)這兩種濾波器，在調(diào)整成任意的傳遞函數(shù)的調(diào)整模式的情況下，將結(jié)構(gòu)設(shè)定成IIR濾波器(11)，在調(diào)整結(jié)束后的階段、或在信號(hào)處理模式的情況下，將結(jié)構(gòu)變更成等價(jià)的傳遞函數(shù)的FIR濾波器(12)。
文檔編號(hào)H03H17/06GK102124650SQ200980132560
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月6日
發(fā)明者仲田剛, 寺本浩平, 木村勝, 齊藤文訓(xùn) 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社