(57)【要約】  【課題】  音質劣化を防止しながら処理負荷を抑制してＨＰＦやＢＰＦ等のフィルタを実現できること。  【解決手段】  入力信号のサンプリングレートを下げるダウンサンプル部３０ａ，該ダウンサンプル部３０ａの出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施してＨＰＦ処理部２へ出力するＦＩＲフィルタ部１０ａ，ＨＰＦ処理部２の出力信号のサンプリングレートを前記ダウンサンプル部３０ａへの入力信号のサンプリングレートまで上げるアップサンプル部４０ａを有するＢＰＦ処理部３ａとする。ＢＰＦ処理部１は，入力信号のサンプリングレートを下げる前記ダウンサンプル部３０，ダウンサンプル部３０の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施すＦＩＲフィルタ部１０，ＦＩＲフィルタ部１０の出力信号のサンプリングレートを前記ダウンサンプル部３０への入力信号のサンプリングレートまで上げるアップサンプル部４０を有する。【選択図】図５
2005128175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル音響信号にフィルタ処理を施すフィルタ処理装置において，
入力信号のサンプリングレートを下げる第１のダウンサンプル手段と，
前記第１のダウンサンプル手段の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す第１のＦＩＲフィルタ手段と，
前記第１のＦＩＲフィルタ手段の出力信号のサンプリングレートを前記第１のダウンサンプル手段への入力信号のサンプリングレートまで上げる第１のアップサンプル手段と，
前記第１のダウンサンプル手段の入力信号を遅延させた信号を出力する第１の遅延手段と，
前記第１の遅延手段の出力信号から前記第１のアップサンプル手段の出力信号を減算した信号を出力する第１の減算手段と，を備えたハイパスフィルタ手段を具備してなることを特徴とするフィルタ処理装置。
【請求項２】
入力信号のサンプリングレートを下げる第２のダウンサンプル手段と，
前記第２のダウンサンプル手段の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す第２のＦＩＲフィルタ手段と，
前記第２のＦＩＲフィルタ手段の出力信号のサンプリングレートを前記第２のダウンサンプル手段への入力信号のサンプリングレートまで上げる第２のアップサンプル手段と，を備えたローパスフィルタ手段を具備し，
前記ハイパスフィルタ手段及び前記ローパスフィルタ手段の一方により前記デジタル音響信号を処理した信号を他方により処理してなる請求項１に記載のフィルタ処理装置。
【請求項３】
入力信号のサンプリングレートを下げる第３のダウンサンプル手段と，
前記第３のダウンサンプル手段の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施して前記ハイパスフィルタ手段における前記第１のダウンサンプル手段へ出力する第３のＦＩＲフィルタ手段と，
前記ハイパスフィルタ手段における前記第１の減算手段の出力信号のサンプリングレートを前記第３のサンプル手段への入力信号のサンプリングレートまで上げる第３のアップサンプル手段と，
を具備してなる請求項１に記載のフィルタ処理装置。
【請求項４】
デジタル音響信号にフィルタ処理を施すフィルタ処理装置において，
入力信号のサンプリングレートを下げる第４のダウンサンプル手段と，
前記第４のダウンサンプル手段の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す第４のＦＩＲフィルタ手段と，
前記第４のＦＩＲフィルタ手段の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパスフィルタ処理を施す第５のＦＩＲフィルタ手段と，
前記第５のＦＩＲフィルタ手段の入力信号を遅延させた信号を出力する第２の遅延手段と，
前記第２の遅延手段の出力信号から前記第５のＦＩＲフィルタ手段の出力信号を減算する第２の減算手段と，
前記第２の減算手段の出力信号のサンプリングレートを前記第４のダウンサンプル手段への入力信号のサンプリングレートまで上げる第４のアップサンプル手段と，
を具備してなることを特徴とするフィルタ処理装置。
【請求項５】
デジタル音響信号にフィルタ処理を施すフィルタ処理方法において，
入力信号のサンプリングレートを下げる第１のダウンサンプル工程と，
前記第１のダウンサンプル工程による処理後の信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す第１のＦＩＲフィルタ工程と，
前記第１のＦＩＲフィルタ手段による処理後の信号のサンプリングレートを前記第１のダウンサンプル工程による処理前の信号のサンプリングレートまで上げる第１のアップサンプル工程と，
前記第１のダウンサンプル工程による処理前の信号を遅延させた信号を出力する第１の遅延工程と，
前記第１の遅延工程の出力信号から前記第１のアップサンプル工程による処理後の信号を減算した信号を出力する第１の減算工程と，を有するハイパスフィルタ工程を実行してなることを特徴とするフィルタ処理方法。
【請求項６】
デジタル音響信号にフィルタ処理を施すフィルタ処理方法において，
入力信号のサンプリングレートを下げる第４のダウンサンプル工程と，
前記第４のダウンサンプル工程による処理後の信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す第４のＦＩＲフィルタ工程と，
前記第４のＦＩＲフィルタ工程による処理後の信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパスフィルタ処理を施す第５のＦＩＲフィルタ工程と，
前記第５のＦＩＲフィルタ工程による処理前の信号を遅延させた信号を出力する第２の遅延工程と，
前記第２の遅延工程の出力信号から前記第５のＦＩＲフィルタ工程による処理後の信号を減算する第２の減算工程と，
前記第２の減算工程による処理後の信号のサンプリングレートを前記第４のダウンサンプル工程による処理前の信号のサンプリングレートまで上げる第４のアップサンプル工程と，
を実行してなることを特徴とするフィルタ処理方法。
【請求項７】
デジタル音響信号にフィルタ処理を施す処理をコンピュータに実行させるためのフィルタ処理プログラムにおいて，
入力信号のサンプリングレートを下げる第１のダウンサンプル工程と，
前記第１のダウンサンプル工程による処理後の信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す第１のＦＩＲフィルタ工程と，
前記第１のＦＩＲフィルタ手段による処理後の信号のサンプリングレートを前記第１のダウンサンプル工程による処理前の信号のサンプリングレートまで上げる第１のアップサンプル工程と，
前記第１のダウンサンプル工程による処理前の信号を遅延させた信号を出力する第１の遅延工程と，
前記第１の遅延工程の出力信号から前記第１のアップサンプル工程による処理後の信号を減算した信号を出力する第１の減算工程と，を有するハイパスフィルタ工程をコンピュータに実行させるためのフィルタ処理プログラム。
【請求項８】
デジタル音響信号にフィルタ処理を施す処理をコンピュータに実行させるためのフィルタ処理プログラムにおいて，
入力信号のサンプリングレートを下げる第４のダウンサンプル工程と，
前記第４のダウンサンプル工程による処理後の信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す第４のＦＩＲフィルタ工程と，
前記第４のＦＩＲフィルタ工程による処理後の信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパスフィルタ処理を施す第５のＦＩＲフィルタ工程と，
前記第５のＦＩＲフィルタ工程による処理前の信号を遅延させた信号を出力する第２の遅延工程と，
前記第２の遅延工程の出力信号から前記第５のＦＩＲフィルタ工程による処理後の信号を減算する第２の減算工程と，
前記第２の減算工程による処理後の信号のサンプリングレートを前記第４のダウンサンプル工程による処理前の信号のサンプリングレートまで上げる第４のアップサンプル工程と，
をコンピュータに実行させるためのフィルタ処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，デジタル音響信号にフィルタ処理を施すフィルタ処理装置，フィルタ処理方法及びそのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイエンドオーディオに用いられるマルチウエイスピーカシステムを実現する上で，クロスオーバー（チャンネルデバイダー）は中核をなす重要な技術である。
図１２は，マルチウェイスピーカシステムの一例を表す概略構成図である。
マルチウェイスピーカシステムは，デジタルオーディオ信号（音響信号）の各チャンネル信号（Ｌチャンネル，Ｒチャンネル）を，各々異なるの音域の再生に適した複数のスピーカごとに分岐させ，さらに各スピーカに適した音域ごとにフィルタ処理して各スピーカへ出力するクロスオーバー部９０を備えている。クロスオーバーとは，１つの音響信号（１チャンネルの信号）を，複数のスピーカに出力するために各スピーカの特性に最適な帯域ごとに分割する（分岐してフィルタ処理する）機能のことである。
クロスオーバー部９０により複数の音域（周波数帯域）に分割（フィルタリング）された音響信号は，タイムアラインメント部９１及びＤ／Ａコンバータ９２（アンプ含む）を介してスピーカ９３に出力される。タイムアラインメントとは，各スピーカ９３と再生音を聴く利用者との距離等に応じて，フィルタ処理後の各音響信号を遅延させる時間を設定できる機能のことである。これにより，臨場感のある音響再生が可能となる。
現在のハイエンドオーディオスピーカシステムでは，低音域を受け持つウーファ，高音域を受け持つトゥイータ等，再生帯域をより限定して高音質の音響再生を可能とした複数のスピーカを設け，より幅広い再生周波数帯域を確保し，これによって高音質の再生を行う。特に，最近は，100Hz以下の超低周波数帯域にカットオフ周波数を有するローパス／ハイパスフィルタも求められる。このため，音響信号のフィルタ処理装置は，各種スピーカに合わせたフィルタ特性を実現できる高い汎用性が要求される。
【０００３】
クロスオーバーを実現するフィルタ処理装置（クロスオーバーフィルタ）には低音域を再生するための「ローパスフィルタ（ＬＰＦ）」と高音域を再生するための「ハイパスフィルタ(ＨＰＦ)」，その他中音域を受け持つミッドレンジ用の「バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）」がある。
一般に，クロスオーバーフィルタは，アナログ回路又はＤＳＰ(Digital Signal Processor)等によるデジタル信号処理装置により実現される。ここで，アナログ回路は，フィルタ特性を変更する際に抵抗やコイル，コンデンサ等ハードウエアの変更が必要となり汎用性に欠けるため，近年はＤＳＰを用いたディジタル信号処理装置によるものに移行しつつある。このディジタル信号処理におけるフィルタ形式としては，大きく分けてＩＩＲ型（ＩＩＲフィルタ）とＦＩＲ型（ＦＩＲフィルタ）とがある。
ＩＩＲフィルタは，従来のアナログ回路によるフィルタ特性とほぼ同等の特性が得られることに加え，低次のフィルタタップ数で（即ち，少ない演算量で）所望の特性が得られることから，従来はＩＩＲフィルタが主に用いられてきた。
しかし，ＩＩＲフィルタでは，周波数成分毎に異なるフィルタ遅延が生じることが知られている。つまり，ＩＩＲフィルタ処理後の音響信号波形は，周波数毎に遅延の異なる波形の重ねあわせとなり，近年のより高音質が求められるハイエンドオーディオとしては十分な音質が得られない（音質が劣化する）大きな要因となっていた。
一方，ＦＩＲフィルタは，ＩＩＲフィルタのような位相特性の問題を生じず，定遅延特性が実現できる大きなメリットがあることが知られている。
図１３は，ＦＩＲフィルタの処理ブロック図である。
図１３に示すように，ＦＩＲフィルタ処理では，遅延処理部９４によってある時点ｔからｎサンプル前までの（ｎ＋１）サンプルの信号が生成され，その各信号について乗算処理部９５によりフィルタ係数ａ（ｋ）（ｋ＝０，１，２，…，ｎ）を乗算した結果を加算処理部９６で加算する（即ち，積和演算を行う）ことによりフィルタ処理を行う。このｎのことを，以下，フィルタタップ数（或いはタップ数）という。フィルタ係数ａ（ｋ）を次数（ｉ＝１〜ｎ）に対して左右対称（ａ（Ｎ−ｉ＋１）＝ａ（ｉ））とすることにより前記定遅延特性が得られる。
従来のＦＩＲフィルタを用いた信号処理装置としては，例えば，特許文献１に，臨場感を出す音響再生用のフィルタとして，音楽ホール等のインパルス応答を音源に畳み込む（フィルタリングする）場合に，高域成分ほど減衰する（タップ数が短い）ことに着目し，あるタップ数以上からは低域通過ダウンサンプル手段を用いて畳み込む処理を減らすものが提案されている。
また，特許文献２には，音場制御用のフィルタ係数を２種の係数のレベルと遅延を変えて算出することによってハードウエア規模を小さくできるものが提案されている。さらに，この特許文献２には，音響信号のダウンサンプルにより，ＦＩＲフィルタによるローパス処理の演算量を低減する例が示されている。
【特許文献１】特開平１−１４４８１４号公報
【特許文献２】特開平８−３７６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，ＦＩＲフィルタを用いた場合，所望のフィルタ特性を実現するには，ＩＩＲフィルタに比べて非常に高次のフィルタタップ数が必要となる。そして，よりハイエンド（高音質）を達成しようとするほど，超低域のクロスオーバーフィルタのカットオフ周波数（例えば，100Hz以下等）が要求され，そのフィルタタップ数は急激に増加する。
図１４は，サンプリング周波数が４８ｋＨｚである音響信号（デジタル信号）にＦＩＲフィルタ処理を施す場合におけるカットオフ周波数（横軸）とＦＩＲフィルタのフィルタタップ数（縦軸）との関係を表すグラフである。
図１４に示すように，ＦＩＲフィルタで必要なフィルタタップ数は，減衰スロープ特性等の振幅特性の基本形を維持した場合，カットオフ周波数の変化に対して１オクターブ小さくなる毎にほぼ倍増していく。
例えば，カットオフ周波数10KHzの場合に10次のタップ数で実現されていたフィルタは，同5KHzの場合は20次，2.5KHzの場合は40次，1.25KHzの場合は80次，…，10Hzの場合は10000次となる。仮に，複数チャンネル処理等においてＤＳＰ能力が１ｃｈあたり100次のフィルタタップ数までの演算に対応可能であるとしても，単純計算で100個のＤＳＰが必要となり，さらにＤＳＰ間の通信を考慮すると，ハードウエア構成及びソフトウエア構成ともに複雑化して現実的でない。
このように，ＦＩＲフィルタを用いてＬＰＦ，ＨＰＦ及びＢＰＦを構成する場合，ＦＩＲフィルタ処理の処理負荷が大きくなり実用的でないという問題点があった。
また，ＦＩＲフィルタのフィルタタップ数が高次であるほど，その次数に比例して保持すべきフィルタ係数の数も増加し，フィルタ係数の記憶に必要なメモリ容量は，同等機能のＩＩＲフィルタと比較して数倍〜数千倍となる。
これに対し，ＦＩＲフィルタを用いてＬＰＦ，ＨＰＦ及びＢＰＦを構成する場合，複数のＦＩＲフィルタそれぞれについてフィルタ係数を用意する必要があるため，ＦＩＲフィルタ係数の増加による必要メモリ容量の増大が問題となる。さらに，様々なスピーカ特性に対応できる汎用性の高いシステムとするためには，各々異なるフィルタ特性を有するフィルタを多数備えてそれらを切り替え可能なクロスオーバーが要求され，この場合，ＦＩＲフィルタ係数の容量増大の問題がさらに顕著となる。
ここで，特許文献１に示される技術は，音響感を出すインパルス応答ありきであり，所望の特性のＬＰＦ，ＨＰＦ及びＢＰＦを設計するフィルタに適用できるものではない。
また，特許文献２に示される技術も，ＦＩＲフィルタを用いてＨＰＦやＢＰＦを実現するものでなく，さらに，フィルタ係数の記憶容量増大の問題を解決するものではない。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，高い音質を確保（音質劣化防止）しながら処理負荷を抑制してＨＰＦやＢＰＦ等のフィルタを実現できるフィルタ処理装置，フィルタ処理方法及びそのプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は，デジタル音響信号にフィルタ処理を施すフィルタ処理装置において，入力信号のサンプリングレートを下げる第１のダウンサンプル手段と，前記第１のダウンサンプル手段の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す第１のＦＩＲフィルタ手段と，前記第１のＦＩＲフィルタ手段の出力信号のサンプリングレートを前記第１のダウンサンプル手段への入力信号のサンプリングレートまで上げる第１のアップサンプル手段と，前記第１のダウンサンプル手段への入力信号を遅延させた信号を出力する第１の遅延手段と，前記第１の遅延手段の出力信号から前記第１のアップサンプル手段の出力信号を減算した信号を出力する第１の減算手段と，を備えたハイパスフィルタ手段を具備してなることを特徴とするフィルタ処理装置として構成されるものである。
このように，元の入力信号（デジタル音響信号）からＦＩＲフィルタ処理によりローパス処理が施された信号を減算することで，ハイパスフィルタを構成することができる。また，ＦＩＲフィルタ処理を用いるので，定遅延特性を有する音質劣化の少ないハイパスフィルタを構成することができる。元の入力信号を遅延させているのは，ローパス処理において生じる信号の遅延と同じだけ遅延させて整合（同期）をとるためである。
ここで，ＦＩＲフィルタ処理が施される信号のサンプリングレート（サンプリング周波数）が，ダウンサンプルにより下げられるので，ＦＩＲフィルタ処理において単位時間当たりに処理すべき信号点数（データ点数）が減り，処理負荷を大幅に低減することができる。もちろん，ダウンサンプル及びアップサンプルの各処理を行う分だけ処理負荷は増えるが，その負荷の増分以上にＦＩＲフィルタ処理の負荷低減効果が高いため，全体としては大きな負荷低減効果が得られる。  また，ローパスフィルタ処理の前に多少のダウンサンプルを行っても，音質劣化にあまり影響しない。
従って，高い音質を確保（音質劣化防止）しながら処理負荷を抑制したＨＰＦを実現できる。
【０００６】
また，前記ハイパスフィルタ手段を用いてＢＰＦを構成することもできる。
その１つは，入力信号のサンプリングレートを下げる第２のダウンサンプル手段と，前記第２のダウンサンプル手段の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す第２のＦＩＲフィルタ手段と，前記第２のＦＩＲフィルタ手段の出力信号のサンプリングレートを前記第２のダウンサンプル手段への入力信号のサンプリングレートまで上げる第２のアップサンプル手段と，を備えたローパスフィルタ手段を具備し，前記ハイパスフィルタ手段及び前記ローパスフィルタ手段の一方により前記デジタル音響信号を処理した信号を他方により処理するものである。
このように，ローパスフィルタ処理とハイパスフィルタ処理とを直列的に実行する（順次（順不同）実行する）ことにより，「ローパスフィルタの通過帯域＜ハイパスフィルタの通過帯域」となるように各フィルタ特性を設定しておけば，ＢＰＦを構成することができる。また，ローパスフィルタ処理及びハイパスフィルタ処理のいずれもＦＩＲフィルタ処理を用いるので，音質劣化の少ないＢＰＦを構成することができる。
しかも，このようにＦＩＲフィルタ処理が増えた場合，ダウンサンプルによる前記ＦＩＲフィルタ処理の負荷低減効果がより顕著となる。
【０００７】
また，前記ハイパスフィルタ手段を用いたＢＰＦの他の構成としては，以下のものが考えられる。
即ち，入力信号のサンプリングレートを下げる第３のダウンサンプル手段と，前記第３のダウンサンプル手段の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施して前記ハイパスフィルタ手段における前記第１のダウンサンプル手段へ出力する第３のＦＩＲフィルタ手段と，前記ハイパスフィルタ手段における前記第１の減算手段の出力信号のサンプリングレートを前記第３のサンプル手段への入力信号のサンプリングレートまで上げる第３のアップサンプル手段と，を具備するものである。
これは，前記第３のＦＩＲフィルタ手段によるＬＰＦ処理の後に前記ハイパスフィルタ手段によるＨＰＦ処理を施すものである。この構成は，前記第３のＦＩＲフィルタ手段への入力信号のサンプリングレートよりも，前記第１のＦＩＲフィルタ手段への入力信号のサンプリングレートの方が低く設定されている場合に，冗長なダウンサンプル及びアップサンプルを回避できる点で有効である。
例えば，前記第３のＦＩＲフィルタ手段への入力信号のサンプリングレートが元の入力信号のサンプリングレートの１／８，前記第１のＦＩＲフィルタ手段への入力信号のサンプリングレートが元の入力信号のサンプリングレートの１／３２と条件設定された場合を考える。
この場合，前記ローパスフィルタ手段及び前記ハイパスフィルタ手段を直列的に実行する場合，「（１／８）倍のダウンサンプル」（前記第２のダウンサンプル手段）＋「８倍のアップサンプル」（前記第２のアップサンプル手段）＋「（１／３２）倍のダウンサンプル」（前記第１のダウンサンプル手段）＋「３２倍のアップサンプル」（前記第１のアップサンプル手段）の処理が必要となる。
一方，本構成では，「（１／８）倍のダウンサンプル」（前記第３のダウンサンプル手段）＋「（１／４）倍のダウンサンプル」（前記第１のダウンサンプル手段）＋「４倍のアップサンプル」（前記第１のアップサンプル手段）＋「８倍のアップサンプル」（前記第３のアップサンプル手段）の処理となる。この例からわかるように，本構成では，前記ローパスフィルタ手段及び前記ハイパスフィルタ手段を直列的に実行する場合に比べ，ダウンサンプルについて（１／３２）倍とする処理が必要であったものが（１／４）倍で済み，アップサンプルについて３２倍とする処理が必要であったものが４倍で済むことになる。
即ち，本構成によれば，前記第３のＦＩＲフィルタ手段と前記第１のＦＩＲフィルタ手段との各入力信号のサンプリングレートの差分に相当する冗長なダウンサンプル処理及びアップサンプル処理をなくすことができる。
【０００８】
また，ＬＰＦにおけるＦＩＲフィルタ及びＨＰＦにおけるＦＩＲフィルタの各入力信号のサンプリングレートが等しい場合，さらに簡略にＢＰＦを構成することができる。
即ち，デジタル音響信号にフィルタ処理を施すフィルタ処理装置において，入力信号のサンプリングレートを下げる第４のダウンサンプル手段と，前記第４のダウンサンプル手段の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す第４のＦＩＲフィルタ手段と，前記第４のＦＩＲフィルタ手段の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパスフィルタ処理を施す第５のＦＩＲフィルタ手段と，前記第５のＦＩＲフィルタ手段への入力信号を遅延させた信号を出力する第２の遅延手段と，前記第２の遅延手段の出力信号から前記第５のＦＩＲフィルタ手段の出力信号を減算する第２の減算手段と，前記第２の減算手段の出力信号のサンプリングレートを前記第４のダウンサンプル手段への入力信号のサンプリングレートまで上げる第４のアップサンプル手段と，を具備してなることを特徴とするフィルタ処理装置として構成されるものである。
これは，前記第４のＦＩＲフィルタ手段が前記第２のＦＩＲフィルタ手段に対応し（ＬＰＦ用），前記第５のＦＩＲフィルタ手段が前記第１のＦＩＲフィルタ手段に対応する（ＨＰＦ用）ものである。この場合，第４のＦＩＲフィルタ手段と第５のＦＩＲフィルタ手段との間におけるダウンサンプル及びアップサンプルが省略されるので，よりシンプルな構成となる。即ち，冗長なダウンサンプル処理及びアップサンプル処理をなくすことができる典型である。
【０００９】
また，本発明は，前記フィルタ処理装置が実行する処理に対応するフィルタ処理方法として捉えたものであってもよい。
即ち，デジタル音響信号にフィルタ処理を施すフィルタ処理方法において，入力信号のサンプリングレートを下げる第１のダウンサンプル工程と，前記第１のダウンサンプル工程による処理後の信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す第１のＦＩＲフィルタ工程と，前記第１のＦＩＲフィルタ手段による処理後の信号のサンプリングレートを前記第１のダウンサンプル工程による処理前の信号のサンプリングレートまで上げる第１のアップサンプル工程と，前記第１のダウンサンプル工程による処理前の信号を遅延させた信号を出力する第１の遅延工程と，前記第１の遅延工程の出力信号から前記第１のアップサンプル工程による処理後の信号を減算した信号を出力する第１の減算工程と，を有するハイパスフィルタ工程を実行してなることを特徴とするフィルタ処理方法によりＨＰＦを実現するものである。
これを利用して前記フィルタ処理装置と同様にＢＰＦを実現するフィルタ処理方法も考えられる。
【００１０】
また，デジタル音響信号にフィルタ処理を施すフィルタ処理方法において，入力信号のサンプリングレートを下げる第４のダウンサンプル工程と，前記第４のダウンサンプル工程による処理後の信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す第４のＦＩＲフィルタ工程と，前記第４のＦＩＲフィルタ工程による処理後の信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパスフィルタ処理を施す第５のＦＩＲフィルタ工程と，前記第５のＦＩＲフィルタ工程による処理前の信号を遅延させた信号を出力する第２の遅延工程と，前記第２の遅延工程の出力信号から前記第５のＦＩＲフィルタ工程による処理後の信号を減算する第２の減算工程と，前記第２の減算工程による処理後の信号のサンプリングレートを前記第４のダウンサンプル工程による処理前の信号のサンプリングレートまで上げる第４のアップサンプル工程と，を実行してなることを特徴とするフィルタ処理方法も考えられる。
これにより，ＬＰＦにおけるＦＩＲフィルタ及びＨＰＦにおけるＦＩＲフィルタの各入力信号のサンプリングレートが等しい場合，さらに簡略にＢＰＦ処理を実現することができる。
また，本発明は，前記フィルタ処理装置が実行する処理（前記フィルタ処理方法における各工程）をコンピュータに実行させるためのフィルタ処理プログラムとして捉えたものであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば，元の入力信号（デジタル音響信号）からＦＩＲフィルタ処理によりローパス処理が施された信号を減算することで，ＨＰＦを構成することができる。また，ＦＩＲフィルタ処理を用いるので，定遅延特性を有する音質劣化の少ないＨＰＦを構成することができる。さらに，ＦＩＲフィルタ処理が施される信号のサンプリングレートが，ダウンサンプルにより下げられるので，ＦＩＲフィルタ処理において単位時間当たりに処理すべき信号点数（データ点数）が減り，処理負荷を大幅に低減することができる。従って，高い音質を確保（音質劣化防止）しながら処理負荷を抑制したＨＰＦを実現できる。
また，そのＨＰＦと元の入力信号からダウンサンプルされた信号に対してＦＩＲフィルタ処理を施すＬＰＦとを組み合わせることにより，高い音質を確保（音質劣化防止）しながら処理負荷を抑制したＢＰＦを実現できる。
特に，ＦＩＲフィルタ処理が増えるＢＰＦでは，ダウンサンプルによるＦＩＲフィルタ処理における処理負荷低減効果がより顕著となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係るフィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例であるローパスフィルタ処理部の処理ブロック図，図２はフィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例であるハイパスフィルタ処理部の処理ブロック図，図３はフィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例である第１のバンドパスフィルタ処理部の処理ブロック図，図４はフィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例である第１のバンドパスフィルタ処理部の他の例についての処理ブロック図，図５はフィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例である第２のバンドパスフィルタ処理部の処理ブロック図，図６はフィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例である第３のバンドパスフィルタ処理部の処理ブロック図，図７はフィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例である複数チャンネルローパスフィルタ処理部の処理ブロック図，図８はＦＩＲフィルタ処理の前に信号をダウンサンプルする効果について説明する図，図９はフィルタ係数を固定したＦＩＲフィルタ処理の前に行うダウンサンプルの変換レートと実現されるカットオフ周波数との関係を表す表，図１０はフィルタ係数記憶部に記憶される３組のフィルタ係数の一例を表す図，図１１は複数組のフィルタ係数の各々とダウンサンプル及びアップサンプルの各変換レートとの組合せごとに実現されるカットオフ周波数の一例を表す図，図１２はフィルタ処理装置Ｘが組み込まれるマルチウェイスピーカシステムの一例を表す概略構成図，図１３はＦＩＲフィルタの処理ブロック図，図１４は音響信号にＦＩＲフィルタ処理を施す場合におけるカットオフ周波数とＦＩＲフィルタのフィルタタップ数との関係の一例を表すグラフである。
【００１３】
本発明の実施の形態に係るフィルタ処理装置Ｘは，図１２に示したようなマルチウェイスピーカシステムのクロスオーバー部に組み込まれ，入力されるデジタル音響信号に対し，出力先（スピーカ）に対応した周波数帯域の信号を通過させるフィルタ処理を行うものである。
フィルタ処理装置Ｘは，ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を備え，該ＤＳＰが，一定周期でサンプリングされた音響デジタル信号を入力インターフェースを介して入力し，前記ＤＳＰが備えるＲＯＭ等の記憶手段に予め記憶されたフィルタ処理プログラムを実行することにより，入力された音響デジタル信号にフィルタリング処理を施し，処理後の音響信号を出力インターフェースを介して出力する。前記入力インターフェースは，デジタル音響信号の入力の他，パラメータ設定等に関する他の外部信号の入力も行い，その入力信号を前記ＣＰＵへ引き渡す。以下，図１〜図７の処理ブロック図に示す各処理は，前記ＤＳＰがフィルタ処理プログラムを実行することにより具現される。
【００１４】
（ＬＰＦ処理部）
まず，図１（ａ）の処理ブロック図を用いて，フィルタ処理装置Ｘが備えるＤＳＰによる実行プログラムの一例であるローパスフィルタ処理部１（以下，ＬＰＦ処理部１という）の処理内容について説明する。
ＬＰＦ処理部１は，デジタル音響信号のサンプリングレートを下げる処理を実行するダウンサンプル部３０と，該ダウンサンプル部３０の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施すＦＩＲフィルタ部１０と，該ＦＩＲフィルタ部１０の出力信号のサンプリングレートを上げるアップサンプル部４０とを有している。前記ＦＩＲフィルタ部１０は，前述した図１３の処理ブロック図に示す処理（遅延処理，乗算処理及び加算処理）をＤＳＰに実行させるためのプログラムである。
また，フィルタ処理装置Ｘは，ＳＲＡＭ等のメモリを備え，該メモリ内の所定の記憶領域であるフィルタ係数記憶部２０に前記ＦＩＲフィルタ部１０におけるフィルタ処理に用いるフィルタ係数が記憶される。
図１（ｂ）は，前記ダウンサンプル部３０の処理内容を模式的に表したものである。
ダウンサンプル処理において，入力された音響信号（デジタル信号）からサンプルを単に間引く処理を行うと，サンプリングレート（サンプリング周波数）を下げることはできるが，周波数スペクトルをとった場合にエイリアスが信号に重なってしまう問題が生じることが知られている。この問題は，ナイキスト周波数以上の成分が信号に含まれてしまうためにサンプル周波数の両側に広がるスペクトル（スペクトル分布の広がり）が信号スペクトルに重なるために生じる。
そこで，前記ダウンサンプル部３０では，上記問題を解消するために，ダウンサンプルの前にエイリアシング除去のためのＬＰＦを通し，新たなナイキスト周波数よりも高い周波数成分を削る処理を行う。このような処理は，ダウンサンプル（サンプリングレートを下げる）処理を行う場合に一般的に行われることである。
【００１５】
さらに，前記ダウンサンプル部３０は，複数の候補から選択された変換レートに従って入力信号（デジタル音響信号）のサンプリングレートを下げる処理を行う。
具体的には，前記ダウンサンプル部３０は，図１（ｂ）に示すように，一定の変換レート（例えば１／２倍）の変換レートでダウンサンプルする処理を繰り返す処理（繰り返しループ処理）を実行するものであり，複数の候補（１，１／２，１／４，１／８，１／１６，…）から選択された変換レートに応じて，その繰り返し回数（０回及び１回を含む）によって１，１／２，１／４，１／８，１／１６，…（倍）の各変換レートでのダウンサンプルを行うことが可能である。
ダウンサンプルの変換レートが，１／２，１／３等のように変換レートが整数の逆数である場合，等間隔で間引き処理を行うことで所望の変換レートでのダウンサンプル処理を行える。
また，例えば，48KHzのサンプリングレートの入力信号を44.1KHzの信号に変換（ダウンサンプル）する場合のように，入力信号に対する等間隔での間引き処理で実現できない変換レートの場合は，サンプリングレートの最小公倍数でアップサンプルした後に等間隔での間引き処理によるダウンサンプルを実施すること等が考えられる。
【００１６】
また，図１（ｃ）は，前記アップサンプル部４０の処理内容を模式的に表したものである。
前記アップサンプル部４０は，前記ＦＩＲフィルタ部１０の出力信号のサンプリングレートを前記ダウンサンプル部３０への入力信号のサンプリングレートまで上げる処理を行うものである。
従って，このアップサンプル部４０は，前記ダウンサンプル部３０で採用された変換レートに応じて，複数の候補から選択された変換レート（ダウンサンプルの変換レートの逆数）に従って前記ＦＩＲフィルタ部１０の出力信号のサンプリングレートを前記ダウンサンプル部３０への入力信号のサンプリングレートまで上げる処理を行う。
具体的には，前記ダウンサンプル部４０は，図１（ｃ）に示すように，所定の変換レート（例えば２倍）でアップサンプルする処理を繰り返す処理（繰り返しループ処理）を実行するものであり，複数の候補（１，１／２，１／４，１／８，１／１６，…）から選択された変換レートに応じて，その繰り返し回数（０回及び１回を含む）によって１，２，４，８，１６，…（倍）の各変換レートでのアップサンプルを行うことが可能である。
図１（ｃ）の例では，前記ＦＩＲフィルタ部１０によるフィルタ処理後の信号の各サンプル間に０値サンプルを挿入することによってサンプル数を２倍に増やすものである。さらに，０値挿入により生じた高周波成分（イメージング成分）を除去するためのローパスフィルタ処理を施す。そして，この処理を繰り返す（１回を含む）ことにより，２倍，４倍，８倍，１６倍，…の変換レートでのアップサンプルが可能である。
等間隔でのサンプル挿入で実現できない変換レートの場合は，サンプリングレートの最小公倍数でアップサンプルした後にダウンサンプルを実施したり，補間処理を施したりすること等が考えられる。
【００１７】
図８は，ＦＩＲフィルタ処理の前に信号をダウンサンプルする効果について説明するものである。
ここで，サンプリングレート48KHzのデジタル信号に対し，ＦＩＲフィルタ処理により，カットオフ周波数を2400HzとするＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理を施す場合について考える。
この場合において，ＦＩＲフィルタ処理の前にダウンサンプルを行わない場合（図８（ａ））（通常のＬＰＦ処理），ＦＩＲフィルタ処理におけるフィルタタップ数は1000次となり（１サンプル当たりの積和演算回数は1000+1回），その結果，１秒当たりの積和演算回数（フィルタタップ数）は，48000（Hz（＝サンプル／秒））×1001（回／サンプル）＝48,048,000回となる。
一方，ＦＩＲフィルタ処理の前に（１／２）倍の変換レートでダウンサンプルし，ＦＩＲフィルタ処理後に元のサンプリングレートまで（即ち，２倍の変換レートで）アップサンプルする場合（図８（ｂ）），ＦＩＲフィルタ処理におけるフィルタタップ数は500次となり（１サンプル当たりの積和演算回数は500+1回），その結果，ＦＩＲフィルタ処理における１秒当たりの積和演算回数は，24000（Hz）×501（回／サンプル）＝12,024,000回となる。
ここで，前後のダウンサンプル及びアップサンプルの各処理においてＬＰＦ処理が必要となる。これをＦＩＲフィルタ処理により実行したとすると，その処理に必要なフィルタタップ数は，前記ＦＩＲフィルタ部１０に用いられるフィルタタップ数（数百〜数千次）に比べ比較的低次（例えば，〜数十次程度まで）としても音質面での影響は少ない。以下，ダウンサンプル及びアップサンプルの各処理内でのＬＰＦ処理の一例として，フィルタタップ数が10次のＦＩＲフィルタを用いる場合を考える。（以下，単にＦＩＲフィルタ処理と表した場合，ダウンサンプル或いはアップサンプルの処理内で行うＦＩＲフィルタ処理ではなく，それらの間で実行される高次数のＦＩＲフィルタ処理（前記ＦＩＲフィルタ処理部１０による処理）を指すものとする）。この場合，ダウンサンプル及びアップサンプルそれぞれにおいて必要となる積和演算回数が，１秒当たりに48000（Hz）×11（回／サンプル）＝528,000回となる。
従って，総積和演算回数は，528,000回＋12,024,000回＋528,000回＝13,080,000回となる。これは，ダウンサンプルを行わない場合の約27(%)の回数であり，積和演算回数が大幅に減少することがわかる。
【００１８】
さらに，ＦＩＲフィルタ処理の前に（１／２）倍の変換レートでのダウンサンプルを重ねて２回行い（即ち，（１／４）倍のダウンサンプル），ＦＩＲフィルタ処理後に２倍の変換レートでのアップサンプルを重ねて２回行う（即ち，４倍のダウンサンプル）場合（図８（ｃ）），ＦＩＲフィルタ処理におけるフィルタタップ数は250次となる。その結果，ＦＩＲフィルタ処理における１秒当たりの積和演算回数は，12000（Hz）×251（回／サンプル）＝3,012,000回となる。このとき，前後のダウンサンプル及びアップサンプルの各処理で必要なフィルタタップ数は，１回のダウンサンプル又はアップサンプルごとに10次となるため，ダウンサンプル及びアップサンプルそれぞれにおいて必要となる積和演算回数は，１秒当たりに（48000（Hz）×11（回／サンプル））＋（24000（Hz）×11（回／サンプル））＝528,000回＋264,000回＝792,000回となる。従って，１秒当たりの総積和演算回数は，792,000回＋3,012,000回＋792,000回＝4,596,000回となる。これは，ダウンサンプルを行わない場合の10(%)未満の回数であり，積和演算回数がさらに大幅に減少することがわかる。
このように，ＦＩＲフィルタ処理の前に信号をダウンサンプルし，ＦＩＲフィルタ処理後に元のサンプリングレートまでアップサンプルすることにより，ＦＩＲフィルタを用いて音質劣化を防止しながら処理負荷を抑えたＬＰＦを構成することが可能となる。この処理負荷の抑制は，ＦＩＲフィルタ処理の正規化カットオフ周波数が0.5を超えない範囲であれば，少なくともＦＩＲフィルタ処理の負荷低減（積和演算回数の低減）については有効であり，その有効な範囲でカットオフ周波数を設計段階で設定すればよい。
また，アップサンプルおよびダウンサンプルを実施する分だけ入力信号と出力信号との間の遅延時間が大きくなるが，その遅延時間は計算可能であるので、許容範囲内となるよう設計すればよい。
さらに，ダウンサンプル及びアップサンプルの段階での音質劣化については，その内部で実行するＬＰＦ処理の次数の向上や，カットオフ周波数或いはスロープ特性等の調整によって抑えることができる。例えば，１／２ダウンサンプルの場合は，ナイキスト周波数による正規化周波数が約０．５となるようカットオフ周波数を設定することが一般的であるが，所望のＬＰＦ特性を実施するために最終的に実施するＦＩＲフィルタ処理のカットオフ周波数との関係を考慮して，０．５よりも小さい値とすることも考えられる。また，ダウンサンプルよりもアップサンプル処理の方が最終的な音質に直接関連するので，アップサンプル処理のＬＰＦ処理の次数（フィルタタップ数）をダウンサンプル処理のそれに比べて大きくすること等も考えられる。
以上示したことにより，従来難しかった100Hz付近の超低周波数帯域にカットオフ周波数を有するＬＰＦも高音質かつ低い処理負荷で実現することが可能となる。
【００１９】
ところで，ＦＩＲフィルタ処理（ＬＰＦ処理）を施す前に入力信号にダウンサンプル処理を施した場合，そのフィルタ特性（ＬＰＦ特性）は，信号のダウンサンプルの程度（変換レート）によっても，ＦＩＲフィルタ処理に用いるフィルタ係数の値によっても変化する。
図９は，フィルタ係数を固定したＦＩＲフィルタ処理の前に行うダウンサンプルの変換レートと実現されるカットオフ周波数との関係を表す表である。信号はＦＩＲフィルタ処理後に元のサンプリングレートまでアップサンプルされるものとする。
図９の例は，サンプリングレートが48000Hzである入力信号（デジタル音響信号）に対し，１種類の（１組の）フィルタ係数を用いて前記ＦＩＲフィルタ部１０の処理を施すことにより，カットオフ周波数が2400Hzとなるフィルタ特性が実現される場合の例である。
この場合，ダウンサンプルの変換レートを１／２，１／４，１／８，１／１６，１／３２，１／６４，１／１２８，１／２５６，…と変化させると，同じ特性（同じフィルタ係数）の前記ＦＩＲ処理部１０を用いた場合でも，実現されるカットオフ周波数は，ダウンサンプルの変換レートに応じて2400Hz，1200Hz，600Hz，300Hz，150Hz，75Hz，37.5Hz，18.75Hz，9.375Hz，…と変化する。
このことから，ダウンサンプルの変換レートとフィルタ係数との組合せを変化させれば，その組合せパターン数に対応した種類のフィルタ特性を実現できることを意味する。
【００２０】
図１０は，前記フィルタ係数記憶部２０に記憶される３組（３種類）のフィルタ係数の一例を表すものである。
これら３組のフィルタ係数は，各々フィルタ係数パターン０，１，２として区別するものとし，各パターン０，１，２は，入力信号のナイキスト周波数（正規化周波数は１）の０．５倍，０．４２倍，０．３３倍のカットオフ周波数を実現するフィルタ係数である（フィルタタップ数は，各々１００，１１０，１２０）。なお，フィルタ係数a(k)（k＝0,1,2,…）の値は，一部のみ図示し残りは省略している。
図１１は，図１０に示した３組のフィルタ係数（フィルタ係数パターン０，１，２）の各々とダウンサンプル及びアップサンプルの各変換レートとの組合せごとに実現されるカットオフ周波数の一例を表す表である。ここで，元の入力信号のサンプリングレートは48000ｋHz（ナイキスト周波数は24000kHz）である。なお，便宜上，変換レートはダウンサンプルについては（１／２）倍のダウンサンプルを重ねて行う回数，アップサンプルについては２倍のアップサンプルを重ねて行う回数により表している。
図１１から，ダウンサンプルの変換レートとフィルタ係数との組合せパターン数に対応した種類のフィルタ特性を実現できることがわかる。
【００２１】
そこで，本ＬＰＦ処理部１では，前記フィルタ係数記憶部２０に，前記ＦＩＲフィルタ部１０の処理に用いるフィルタ係数の候補が予め複数組記憶されており，前記ＦＩＲフィルタ部１０は，その候補から選択されたフィルタ係数を用いてＦＩＲフィルタ処理を実行するよう構成されている。
さらに，前記ダウンサンプル部３０（ダウンサンプル手段）及び前記アップサンプル部４０（アップサンプル手段）のそれぞれについて選択する変換レートと前記ＦＩＲフィルタ部１０（ＦＩＲフィルタ手段）の処理に用いるフィルタ係数とは，パラメータ設定部７０により設定される。
このパラメータ設定部７０は，利用者により操作される操作部（シートキーや操作ボタン，操作ダイヤル等）を備え，該操作部からの操作内容に従って，前記ダウンサンプル部３０及び前記アップサンプル部４０に対して変換レートの選択信号を出力し，前記ＦＩＲフィルタ部１０に対してフィルタ係数の選択信号を出力するものである。
これに対し，前記ダウンサンプル部３０及び前記アップサンプル部４０は，前記変換レートの選択信号に対応する変換レートで各々ダウンサンプル及びアップサンプルを行う。また，前記ＦＩＲフィルタ部１０は，前記フィルタ係数の選択信号に対応するフィルタ係数を前記フィルタ係数記憶部２０から読み出し，これを用いてＦＩＲフィルタ処理を実行する。
これにより，利用者は，信号のサンプリングレートの変換レートとフィルタ係数との組合せを設定することが可能である。
従って，例えば，ダウンサンプル及びアップサンプルの変換レートを６段階で切り替え可能な場合，３組のフィルタ係数の候補を前記フィルタ係数記憶部２０に記憶しておくだけで，６×３＝１８パターンのフィルタ特性を実現することができる。もちろん，ダウンサンプル及びアップサンプルの各処理を行う分だけそれに要するパラメータのデータサイズが大きくなるが，その増大分以上にＦＩＲフィルタ処理用のフィルタ係数のデータサイズ低減効果が高いため，全体としては大きなメモリ容量低減効果が得られる。
これにより，各種出力先（スピーカ）の特性に応じた複数のフィルタ特性が実現されるよう調整でき，フィルタ係数のデータサイズを抑えながら高い汎用性を確保できる。
【００２２】
（ＨＰＦ処理部）
次に，図２の処理ブロック図を用いて，フィルタ処理装置Ｘが備えるＤＳＰによる実行プログラムの一例であるハイパスフィルタ処理部２（以下，ＨＰＦ処理部２という）の処理内容について説明する。
このＨＰＦ処理部２は，前記ＬＰＦ処理部１及び前記ＨＰＦ処理部２を利用してＢＰＦ処理を実現するものである。
前述したように，前記ＢＰＦ処理部１は，入力信号のサンプリングレートを下げる前記ダウンサンプル部３０（前記第１のダウンサンプル手段の一例）と，前記ダウンサンプル部３０の出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施す前記ＦＩＲフィルタ部１０（前記第１のＦＩＲフィルタ手段の一例）と，前記ＦＩＲフィルタ部１０の出力信号のサンプリングレートを前記ダウンサンプル部３０への入力信号のサンプリングレートまで上げるアップサンプル部４０（前記第１のアップサンプル手段の一例）とを有している。
そして，ＨＰＦ処理部２は，前記ＬＰＦ処理部１と，該ＬＰＦ処理部１における前記ダウンサンプル部３０（前記第１のダウンサンプル手段の一例）への入力信号を遅延させた信号を出力する遅延部５０（前記第１の遅延手段の一例）と，該遅延部５０の出力信号から前記ＨＰＦ部１における前記アップサンプル部４０（前記第１のアップサンプル手段の一例）の出力信号を減算した信号を出力する減算部６０（前記第１の減算手段の一例）とを有している。
このように，元の入力信号（デジタル音響信号）からＦＩＲフィルタ処理を行う前記ＬＰＦ処理部１によりローパス処理が施された信号を減算することで，ハイパスフィルタを構成することができる。前記遅延部５０により元の入力信号を遅延させているのは，該遅延部５０と並列の信号経路（前記ダウンサンプル部３０→前記ＬＰＦ処理部１→前記アップサンプル部３０）におけるローパス処理において生じる信号の遅延と同じだけ遅延させて整合（同期）をとるためである。この遅延時間は，設計段階で計算できるため，前記遅延部５０は，入力信号（サンプル）をバッファメモリに一時蓄積し，その遅延時間に対応した過去のサンプルを順次出力すればよい。
本ＨＰＦ処理部２では，ＬＰＦ処理にＦＩＲフィルタ処理を用いるので，定遅延特性を有する音質劣化の少ないハイパスフィルタを構成することができる。
また，ＦＩＲフィルタ処理が施される信号のダウンサンプルにより処理負荷を大幅に低減することができる。
また，本ＨＰＦ処理部２においても，前記フィルタ係数記憶部２０に，前記ＦＩＲフィルタ部１０の処理に用いるフィルタ係数の候補が予め複数組記憶されており，前記ＦＩＲフィルタ部１０は，その候補から選択されたフィルタ係数を用いてＦＩＲフィルタ処理を実行するよう構成されている。
さらに，前記ダウンサンプル部３０及び前記アップサンプル部４０のそれぞれについて選択する変換レートと前記ＦＩＲフィルタ部１０の処理に用いるフィルタ係数とは，パラメータ設定部７０により設定される。
これにより，前記パラメータ設定部７０によって各種出力先（スピーカ）の特性に応じた複数のフィルタ特性が実現されるよう調整でき，フィルタ係数のデータサイズを抑えながら高い汎用性を確保できる。
【００２３】
（第１の実施の形態に係るＢＰＦ処理部）
次に，図３の処理ブロック図を用いて，フィルタ処理装置Ｘが備えるＤＳＰによる実行プログラムの一例であるバンドパスフィルタ処理部３（以下，ＢＰＦ処理部３という）の処理内容について説明する（第１の実施の形態）。
このＢＰＦ処理部３は，前記ＬＰＦ処理部１と前記ＨＰＦ処理部２とを組み合わせてＢＰＦ処理を実現するものである。
図３に示すように，ＢＰＦ処理部３は，前記ＬＰＦ処理部１（ローパスフィルタ手段）によりデジタル音響信号を処理した信号を，前記ＨＰＦ処理部２により処理するものである。
ここで，前記ＬＰＦ処理部１（前記ローパスフィルタ手段の一例）に含まれる前記ダウンサンプル部３０，前記ＦＩＲフィルタ部１０及び前記アップサンプル部４０が，各々前記第２のダウンサンプル手段，前記第２のＦＩＲフィルタ手段及び前記第２のアップサンプル手段の一例である。
このように，ＬＰＦ処理とＨＰＦ処理とを直列的に実行する（順次（順不同）実行する）ことにより，「ローパスフィルタの通過帯域＜ハイパスフィルタの通過帯域」となるように各フィルタ特性を設定しておけば，ＢＰＦを構成することができる。また，ローパスフィルタ処理及びハイパスフィルタ処理のいずれもＦＩＲフィルタ処理を用いるので，音質劣化の少ないＢＰＦを構成することができる。
しかも，このようにＦＩＲフィルタ処理が増えた場合，ダウンサンプルによるＦＩＲフィルタ処理の負荷低減効果がより顕著となる。
また，図４に示すように，前記ＬＰＦ処理部１と前記ＨＰＦ処理部２との処理順序を入れ替えたＢＰＦ処理部３’としても同様の作用効果を奏する。
【００２４】
（第２の実施の形態に係るＢＰＦ処理部）
また，前記ＨＰＦ処理部２を用いたＢＰＦの他の構成として，図５に示すＢＰＦ処理部３ａも考えられる（第２の実施の形態）。
ＢＰＦ処理部３ａは，入力信号のサンプリングレートを下げるダウンサンプル部３０ａ（前記第３のダウンサンプル手段の一例）と，該ダウンサンプル部３０ａの出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施して前記ＨＰＦ処理部２（ハイパスフィルタ手段）における前記ダウンサンプル部３０（第１のダウンサンプル手段）へ出力するＦＩＲフィルタ部１０ａ（第３のＦＩＲフィルタ手段）と，前記ＨＰＦ処理部２における前記減算部６０（第１の減算手段）の出力信号のサンプリングレートを前記ダウンサンプル部３０ａへの入力信号のサンプリングレートまで上げるアップサンプル部４０ａ（前記第３のアップサンプル手段の一例）とを有する。
これは，前記ＦＩＲフィルタ部１０ａによるＬＰＦ処理の後に，前記ＨＰＦ処理部２によるＨＰＦ処理を施すものである。この構成は，前記ＦＩＲフィルタ部１０ａへの入力信号のサンプリングレートよりも，前記ＦＩＲフィルタ部１０への入力信号のサンプリングレートの方が低く設定されている場合に，冗長なダウンサンプル及びアップサンプルを回避できる点で有効である。
例えば，前記ＦＩＲフィルタ部１０ａへの入力信号のサンプリングレートが元の入力信号（前記ダウンサンプル部３０ａへの入力デジタル音響信号）のサンプリングレートの１／８（１／２のダウンサンプルを３回重ねて実施），前記ＦＩＲフィルタ部１０への入力信号のサンプリングレートが元の入力信号のサンプリングレートの１／３２（１／２のダウンサンプルを５回重ねて実施）と条件設定された場合を考える。
この場合，前記ＢＰＦ処理部３（又は３’）の場合，「（１／８）倍のダウンサンプル」＋「８倍のアップサンプル」＋「（１／３２）倍のダウンサンプル」＋「３２倍のアップサンプル」の処理が必要となる。
一方，本ＢＰＦ処理部３ａでは，「（１／８）倍のダウンサンプル」（ダウンサンプル部３０ａ）＋「（１／４）倍のダウンサンプル」（ダウンサンプル部３０）＋「４倍のアップサンプル」（アップサンプル部４０）＋「８倍のアップサンプル」（アップサンプル部４０ａ）の処理となる。
この例からわかるように，本ＢＰＦ処理部３ａでは，ＬＰＦ処理におけるＦＩＲフィルタ部１０ａとＢＰＦ処理におけるＦＩＲフィルタ部１０との各入力信号のサンプリングレートの差分に相当する冗長なダウンサンプル処理及びアップサンプル処理をなくすことができ効率的である。
さらに，前記各ダウンサンプル部３０，３０ａ及び前記各アップサンプル部４０，４０ａのそれぞれについて選択する変換レートと前記各ＦＩＲフィルタ部１０，１０ａの処理に用いるフィルタ係数とが，前記パラメータ設定部７０により設定される点は前記ＬＰＦ処理部１及び前記ＨＰＦ処理部２と同様である。
【００２５】
（第３の実施の形態に係るＢＰＦ処理部）
また，ＬＰＦ処理におけるＦＩＲフィルタ及びＨＰＦ処理におけるＦＩＲフィルタの各入力信号のサンプリングレートが等しい場合は，さらに簡略に簡略な構成のＢＰＦ処理部３ｂを構成することができる（第３の実施の形態）。そのＢＰＦ処理部３ｂの処理ブロックの構成を図６に示す。
ＢＰＦ処理部３ｂは，入力信号のサンプリングレートを下げるダウンサンプル部３０ｂ（前記第４のダウンサンプル手段の一例）と，該ダウンサンプル部３０ｂの出力信号にＦＩＲフィルタ処理によるローパス処理を施すＦＩＲフィルタ部１０ｂ（前記第４のＦＩＲフィルタ手段の一例）と，該ＦＩＲフィルタ部１０ｂの出力信号にさらにＦＩＲフィルタ処理によるローパスフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部１０’（前記第５のＦＩＲフィルタ手段の一例）と，該ＦＩＲフィルタ部１０’への入力信号を遅延させた信号を出力する遅延部５０’（前記第２の遅延手段の一例）と，該遅延部５０’の出力信号から前記ＦＩＲフィルタ部１０ｂの出力信号を減算する減算部６０’（前記第２の減算手段の一例）と，該減算部６０’の出力信号のサンプリングレートを前記ダウンサンプル部３０ｂへの入力信号のサンプリングレートまで上げるアップサンプル部４０ｂ（前記第４のアップサンプル手段の一例）とを有している。
これは，前記ＦＩＲフィルタ部１０ｂが前記ＦＩＲフィルタ部１０ａ（図５）に対応し（ＬＰＦ用），前記ＦＩＲフィルタ部１０’が前記ＦＩＲフィルタ部１０（図２）に対応する（ＨＰＦ用）ものである。
この場合，前記ＦＩＲフィルタ部１０ｂとＦＩＲフィルタ部１０’との間におけるダウンサンプル及びアップサンプルが省略されるので，よりシンプルな処理となる。即ち，冗長なダウンサンプル処理及びアップサンプル処理をなくすことができる典型である。
さらに，前記各ダウンサンプル部３０’，３０ｂ及び前記各アップサンプル部４０’，４０ｂのそれぞれについて選択する変換レートと前記各ＦＩＲフィルタ部１０’，１０ｂの処理に用いるフィルタ係数とが，前記パラメータ設定部７０により設定される点は前記ＬＰＦ処理部１及び前記ＨＰＦ処理部２と同様である。
【００２６】
次に，図７の処理ブロック図を用いて，前記ＬＰＦ処理部１の応用例として，１つのデジタル音響信号から各々周波数帯域が異なる複数のチャンネル信号に分岐出力する場合に用いるＬＰＦ処理部１ａについて説明する。
ＬＰＦ処理部１ａは，複数チャンネルの各々について異なるフィルタ特性の処理を並行して実行する複数の前記ＦＩＲフィルタ部１０（ＦＩＲフィルタ手段），及びその各々の出力信号のサンプリングレートを元の入力信号（デジタル音響信号）のサンプリングレートまで上げる複数の前記アップサンプル部４０を有している。これらＦＩＲフィルタ部１０及びアップサンプル部４０は，チャンネルごとに異なるＣＰＵを割り当てて実行すること，或いはチャンネル数より少ない（１又は複数の）ＣＰＵのマルチタスク処理によって並行処理することが考えられる。
さらに，ＬＰＦ処理部１ａは，入力信号のダウンサンプル処理をＤＳＰに実行させるプログラム（ダウンサンプル手段）として，入力信号（デジタル音響信号）のサンプリングレートを各々異なる変換レートで下げた複数のダウンサンプル信号を出力する複数出力ダウンサンプル部３００と，前記パラメータ設定部７０により選択された変換レートに応じて前記ＦＩＲフィルタ部１０それぞれに入力させる前記複数出力ダウンサンプル部３００の出力を選択する入力選択部３１０とを有している。
【００２７】
また，前記複数出力ダウンサンプル部３００は，入力信号（デジタル音響信号）に対して所定の変換レート（例えば，１／２倍等）でサンプリングレートを下げる単位ダウンサンプル処理を単位ダウン処理部３０１により順次重ねて施すとともに，前記単位ダウンサンプル処理ごとの処理信号を，各々バッファ３０２を介して前記ダウンサンプル信号として並行出力するものである。
このような処理を実行することにより，ダウンサンプル処理を複数の前記ＦＩＲフィルタ部１０で共用し，ダウンサンプルの冗長をなくして効率的なダウンサンプル処理を実現できる。
例えば，（１／２）倍の変換レートでダウンサンプルを行う前記単位ダウンサンプル処理を３回重ねて実行するだけで，入力されたデジタル音響信号に対し，（１／２）倍，これをさらに（１／２）倍して（１／４）倍及びこれをさらに（１／２）倍して（１／８）倍の各変換レートでダウンサンプルした信号（前記ダウンサンプル信号）と，ダウンサンプルを行わない信号（変換レート＝１倍）とを出力することができる。これは，（１／２）倍，（１／４）倍及び（１／８）倍の各変換レートのダウンサンプル処理を個別に行う場合に比べ，冗長がなく効率的である。
このように，デジタル音響信号を複数の変換レートでダウンサンプルした各信号を複数出力するものであれば，複数の前記ＦＩＲフィルタ部１０でこれを共用できるので，前記ＦＩＲフィルタ部１０ごとに複数の変換レートの切り替えに対応したダウンサンプル部をそれぞれ用意する（処理を実行する）場合よりも簡易な処理で実現できる。
さらに，前記ＦＩＲフィルタ部１０による処理を複数実行する場合には，それらが用いるフィルタ係数を共用できる場合も生じるので，フィルタ係数の総データサイズ（容量）のさらなる抑制につながり効率的である。
【００２８】
以上示したフィルタ処理装置Ｘにおける各処理部は，ＤＳＰによりフィルタ処理プログラムが実行されることにより具現される場合について示したが，これに限るものでなく，デジタル電子回路により実現することも可能である。
例えば，ＦＩＲフィルタ部は，図１３に示したように遅延処理，乗算処理及び加算処理により実現できるため，これらをデジタル電子回路で構成される遅延回路，乗算回路及び加算回路で構成すればよい。同様に，ダウンサンプル部やアップサンプル部における信号の間引き或いは０値補間の処理回路を，入力されるデジタル信号を格納するバッファメモリと該バッファメモリへの信号入力を周期的に遮断するスイッチング回路や周期的に０値信号を補充する回路等により構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は，デジタル音響信号のフィルタ処理への利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係るフィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例であるローパスフィルタ処理部の処理ブロック図。
【図２】フィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例であるハイパスフィルタ処理部の処理ブロック図。
【図３】フィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例である第１のバンドパスフィルタ処理部の処理ブロック図。
【図４】フィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例である第１のバンドパスフィルタ処理部の他の例についての処理ブロック図。
【図５】フィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例である第２のバンドパスフィルタ処理部の処理ブロック図。
【図６】フィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例である第３のバンドパスフィルタ処理部の処理ブロック図。
【図７】フィルタ処理装置Ｘの実行プログラムの一例である複数チャンネルローパスフィルタ処理部の処理ブロック図。
【図８】ＦＩＲフィルタ処理の前に信号をダウンサンプルする効果について説明する図。
【図９】フィルタ係数を固定したＦＩＲフィルタ処理の前に行うダウンサンプルの変換レートと実現されるカットオフ周波数との関係を表す表。
【図１０】フィルタ係数記憶部に記憶される３組のフィルタ係数の一例を表す図。
【図１１】複数組のフィルタ係数の各々とダウンサンプル及びアップサンプルの各変換レートとの組合せごとに実現されるカットオフ周波数の一例を表す図。
【図１２】フィルタ処理装置Ｘが組み込まれるマルチウェイスピーカシステムの一例を表す概略構成図。
【図１３】ＦＩＲフィルタの処理ブロック図。
【図１４】音響信号にＦＩＲフィルタ処理を施す場合におけるカットオフ周波数とＦＩＲフィルタのフィルタタップ数との関係の一例を表すグラフ。
【符号の説明】
【００３１】
１…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理部
２…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）処理部
３…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）処理部
１０，１０’…ＦＩＲフィルタ部
２０…フィルタ係数記憶部
３０，３０ａ，３０ｂ…ダウンサンプル部
４０，４０ａ，４０ｂ…アップサンプル部
５０，５０’…遅延部
６０，６０’…減算部
７０…パラメータ設定部
３００…複数出力ダウンサンプル部
３０１…単位ダウンサンプル部
３０２…バッファ
３１０…入力選択部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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