(57)【要約】少なくとも１つの適応的フィルタが入力信号を受け取り、測定装置が少なくとも１つの適応的フィルタの出力を受け取り、高周波数コンポーネントのパワーなどの出力の特性を監視し、出力の特性を変化させるため、少なくとも１つのフィルタの特性を調整する訂正信号をフィードバックループに転送する適応的フィルタリング装置及び方法。２つのローパスＦＩＲフィルタが入力信号を受け取り、加重加算器が２つのローパスＦＩＲフィルタから出力を受け取り、フィルタリングされた出力データを生成するため、各々のウェートを変化させ、コントローラがカットオフ周波数を受け取り、カットオフ周波数を２つのローパスＦＩＲフィルタを供給し、ローパスＦＩＲフィルタの各々のウェートをスイッチするため変化させる信号を加重加算器に供給する適応的フィルタリング装置及び方法。
2006526328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を受け取る少なくとも１つの適応的フィルタと、
前記少なくとも１つの適応的フィルタの出力を受け取り、前記出力の特性を監視し、前記特性を調整するため、フィードバックループに訂正信号を転送する測定装置と、
を有することを特徴とする適応的フィルタリング装置。
【請求項２】
請求項１記載の適応的フィルタリング装置であって、
前記少なくとも１つの適応的フィルタは、ローパスフィルタであり、
前記測定装置は、バンドパスまたはハイパスフィルタであり、
前記特性は、前記出力の高周波数の量であり、
前記訂正信号は、前記ローパスフィルタの高周波数カットオフを増減する、
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の適応的フィルタリング装置であって、
前記調整された特性は、前記入力信号にブロック単位で適用されることを特徴とする装置。
【請求項４】
少なくとも１つの入力と少なくとも１つの出力とを有する信号処理ユニットと、
前記少なくとも１つの入力と前記少なくとも１つの出力のそれぞれのための請求項１記載の適応的フィルタリング装置と、
を有することを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
入力信号を受け取る少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタと、
前記少なくとも２つのローパスフィルタのそれぞれから出力を受け取り、フィルタリングされた出力データを生成するため、それぞれのウェートを変化させる加重加算器と、
少なくとも１つのカットオフ周波数を受け取り、前記カットオフ周波数を前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタに供給し、前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの各々のウェートを変化させるため信号を前記加重加算器に供給し、前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタ間のスイッチングを行うコントローラと、
を有することを特徴とする適応的フィルタリング装置。
【請求項６】
請求項５記載の適応的フィルタリング装置であって、
前記変化されたウェートがブロック単位で適用されることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５記載の適応的フィルタリング装置であって、
当該適応的フィルタリング装置は、通常モードと遷移モードにより動作し、
前記通常モードでは、当該適応的フィルタリング装置は、フィルタ特性をスイッチせず、当該適応的フィルタリング装置の出力は、前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの１つのみからのものであり、
前記遷移モードでは、当該適応的フィルタリング装置は、フィルタ特性をスイッチし、当該適応的フィルタリング装置の出力は、前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの複数からのものである、
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７記載の適応的フィルタリング装置であって、
前記遷移モードでは、前記コントローラは、新たなフィルタ係数を計算し、該新たなフィルタ係数を使用されていないローパスＦＩＲフィルタにロードし、前記使用されていないローパスＦＩＲフィルタをイネーブルとし、現在使用されている前記ローパスＦＩＲフィルタの少なくとも１つと前記使用されていないローパスＦＩＲフィルタとの間のスイッチを行うため、前記ローパスＦＩＲフィルタの少なくとも１つと前記使用されていないローパスＦＩＲフィルタとの間のウェートを変化させ、前記使用されている前記ローパスＦＩＲフィルタの少なくとも１つ不可とすることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８記載の適応的フィルタリング装置であって、
前記コントローラは、近似式を用いてサイン及びコサイン初期値を計算し、サイン予測フィルタを用いて係数を計算することにより前記新たなフィルタ係数を計算することを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９記載の適応的フィルタリング装置であって、
前記コントローラは、予め計算されたウィンドウ関数を適用し、前記ウィンドウを単一ＤＣゲインに対し正規化することによって、前記サイン予測フィルタを用いて係数を計算することを特徴とする装置。
【請求項１１】
適応的フィルタリングを実行する方法であって、
少なくとも１つの適応的フィルタの出力を受け取るステップと、
前記出力の特性を監視するステップと、
前記特性を調整するため、訂正信号をフィードバックループに転送するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、
前記少なくとも１つの適応的フィルタは、ローパスフィルタであり、
前記特性は、前記出力の高周波数の量であり、
前記訂正信号は、前記ローパスフィルタの高周波数カットオフを増減する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
適応的フィルタリングを実行する方法であって、
少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタから出力を受け取るステップと、
フィルタリングされた出力データを生成するため、各々のウェートを変化させるステップと、
少なくとも１つのカットオフ周波数を受け取り、前記カットオフ周波数を前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの少なくとも１つに供給するステップと、
前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの各々のウェートを変化させ、前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの間のスイッチを行うステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法であって、
当該方法は、通常モードと遷移モードとにより動作し、
前記通常モードにおいて、当該方法は、フィルタ特性をスイッチせず、出力は前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの１つのみからのものであり、
前記遷移モードにおいて、当該方法は、フィルタ特性をスイッチし、前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの複数からのものである、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に適応的フィルタ及び当該適応的フィルタを実行するための方法に関し、より詳細には、適応的フィルタ及び当該適応的フィルタをより良好な出力及び／またはより少ない計算複雑性により実行するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパー・オーディオ・コンパクト・ディスク（ＳＡ−ＣＤ）の提案では、ダイレクト・ストリーム・デジタル（ＤＳＤ）フォーマットと呼ばれるシグマ・デルタ変調器（ＳＤＭ）からのビットストリームが、例えば６４倍オーバーサンプリングされた１ビット信号としてディスク上に直接備えられる。当該機能により、ＳＡ−ＣＤの帯域幅は原則的に１００ｋＨｚを超え、超過が０〜２０ｋＨｚの範囲では信号対雑音比（ＳＮＲ）は高くなり（約１２０ｄＢ）、超過が２０ｋＨｚを超えると、ＳＮＲは量子化の向上により逓減する。
【０００３】
図１において、この特性が概略的に表示される。図１において、実線の曲線は音声入力信号なしの従来のＤＳＤスペクトルを表す。このノイズ増大は、容易に説明可能な信号処理における潜在的問題をもたらす。
【０００４】
ＤＳＤに記録されたわずかな信号は、大きな係数により増幅される必要があるかもしれない。ＤＳＤ信号自体は増幅できないため（ＤＳＤ信号は、「−１」と「１」の値を有する１ビットワードを有する）、ＤＳＤ信号は、中間フォーマットに変換、増幅及びＤＳＤに再変換される必要がある。中間フォーマットへの変換は、原則的にはローパス処理であり、ローパスフィルタの出力は高レートマルチビット信号となる。増幅処理は、中間フォーマットにより実行可能である。上述のように、１００ｋＨｚの帯域幅が維持される必要がある場合、図１の破線により示されるフィルタ特性がローパスフィルタリングに利用可能である。図１から明らかなように、かなりの量のノイズがローパスフィルタリングの後にも存在するかもしれない（ときどき、ノイズ領域２０〜１００ｋＨｚのパワーは信号自体のパワーより大きなものとなる）。ゲイン係数が中間信号に適用された後、もとの信号は増幅され、このため、ノイズ信号も増幅されてしまう。最終的に、増幅された信号はＤＳＤに再変換されるかもしれない。この処理は、中間高レートマルチビット信号をＳＤＭに供給することを伴う。
【０００５】
これは、２つの問題点を生じさせるかもしれない。第１に、ＳＤＭへの入力値は任意の大きさにすることはできず、このため、ＳＤＭがオーバーロードし、増幅信号がＳＤＭに入力されるとき不安定になる可能性がある。すべての再量子化処理（中間フォーマットに量子化し、ＤＳＤフォーマットに戻す）は、高周波ノイズを付加し、各信号処理の実行に従いオーバーロードが発生する確率が増大するかもしれない。オーバーロードが発生すると、出力を復元する方法はない。
【０００６】
第２に、スカーレット・ブックとしても知られているスーパー・オーディオＣＤシステム解説パート２の「Ａｕｄｉｏ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ」に規定されるようなＳＡ−ＣＤ規格は、付録Ｄにおいて２０ｋＨｚを超える帯域に存在することが許容される最大ノイズ量（ＲＭＳ）を規定する。４０〜１００ｋＨｚの帯域の最大ＲＭＳ値が、ラウドスピーカーを保護するよう設定される。再び、オリジナル信号が付録Ｄに準拠する一方、増幅されたものは準拠していない可能性が極めて高い。
【０００７】
従来、問題に直面するまで、すなわち、最終的なディスクが付録Ｄに準拠していないか、あるいはＳＤＭのオーバーロードが発生するまで信号処理は実行される。問題が検出されると、プロセス全体が異なる変換フィルタにより繰り返される。これら新たなフィルタは、問題に直面しなくなるように、より多くの高周波数情報をフィルタリングする。この新しいフィルタ特性は、例えば図１の破線とすることができる。
【０００８】
このアプローチは、大量の処理がすでに実行された後にエラーが検出された場合、それはすべてやり直せねばならないという明らかな短所を有すると共に、ローパスフィルタリングが不要な場合においても適用され、このため、中間信号の帯域幅を不必要に減少させる（中間フォーマットのビットレートは不変であるということに留意されたい）という明らかな短所を有する。
【０００９】
上記より、ＤＳＤ信号の再量子化は些細な作業とはならなくなり、再量子化に際し多くの問題が発生し得るということは明らかである。これらの問題の中の２つ、すなわち、ＳＤＭのオーバーロードと、準拠していないＳＡ−ＣＤ  ＤＳＤストリームの生成が認識されてきた。
【００１０】
上述のように、信号フィルタリングはデジタル信号処理（ＤＳＰ）アプリケーションにおいて通常の処理である。典型的には、ＦＩＲフィルタが容易に実現可能な線形位相応答のため利用される。ＳＡ−ＣＤなどの高品質デジタル音声を処理するアプリケーションでは、非線形位相は許容されず、ＩＩＲフィルタは利用されない。しかしながら、適応的（ローパス）フィルタリングが必要な場合、ＩＩＲフィルタの音声出力におけるクリックなしのカットオフ周波数の変更方法が知られているため、ＩＩＲフィルタが利用される。高価な位相訂正技術が適用可能であるが、適切な、あるいは完全な線形位相応答は取得不可能である。さらに、ＩＩＲフィルタは計算量が多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、適応的フィルタリングを改良する手段を提供することである。本発明の他の課題は、より少ない計算負荷によりフィルタ係数を効率的に生成するため、及び／またはフィルタリングされた出力におけるクリックや他の歪みを導入することなく異なるローパスフィルタ間の切り替えを可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このため、本発明は、少なくとも１つの適応的フィルタが入力信号を受け取り、測定装置が前記少なくとも１つの適応的フィルタの出力を受け取り、高周波数コンポーネントのパワーなどの前記出力の特性を監視し、前記特性を調整するため、訂正信号をフィードバックループに転送する適応的フィルタリング装置及び方法を提供する。
【００１３】
本発明はさらに、当該適応的フィルタがローパスフィルタであり、前記測定装置がバンドパスまたはハイパスフィルタであり、前記特性が前記出力の高周波数パワーの量であり、前記訂正信号は前記ローパスフィルタの高周波数カットオフを増減する適応的フィルタリング装置を提供する。
【００１４】
本発明はさらに、前記調整された特性が前記入力信号にブロック単位で適用される適応的フィルタリング装置及び方法を提供する。
【００１５】
本発明はさらに、少なくとも１つの入力と少なくとも１つの出力とを有する信号処理ユニットと、前記少なくとも１つの入力と出力のそれぞれに対し適応的フィルタリング装置とを有する信号処理装置を提供する。
【００１６】
本発明はさらに、少なくとも１つの適応的フィルタの出力を受け取り、前記出力の特性を監視し、前記出力の特性を調整するため、前記フィルタ特性を調整するための訂正信号をフィードバックループに転送する方法を提供する。
【００１７】
本発明はさらに、適応的フィルタリングを実行する方法を提供し、前記少なくとも１つの適応的フィルタはローパスフィルタであり、前記特性は前記出力の高周波数の量であり、前記訂正信号は前記ローパスフィルタの高周波数カットオフを増減する。
【００１８】
このため、本発明はまた、２つのローパスＦＩＲフィルタが入力信号を受け取り、加重加算器が前記２つのローパスＦＩＲフィルタから出力を受け取り、フィルタリングされた出力データを生成するため、各々のウェートを変化させ、カットオフ周波数を受け取ったコントローラは、前記カットオフ周波数を前記２つのローパスＦＩＲフィルタに供給し、それらの間でスイッチを行うため、ローパスＦＩＲフィルタの各々のウェートを変化させる信号を加重加算器に供給する適応的フィルタリング装置及び方法を提供する。
【００１９】
本発明はさらに、変化したウェートがブロック単位で適用される適応的フィルタリング装置を提供する。
【００２０】
本発明はさらに、通常モードと遷移モードで動作する適応的フィルタリング装置を提供する。通常モードでは、適応的フィルタリング装置は、フィルタ特性をスイッチせず、当該適応的フィルタリング装置の出力は、前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの１つのみからのものである。遷移モードでは、適応的フィルタリング装置は、フィルタ特性をスイッチし、当該適応的フィルタリング装置の出力は、少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの複数からのものである。
【００２１】
本発明はさらに、遷移モードでは、コントローラが新たなフィルタ係数を計算し、当該フィルタ係数を使用されていないローパスＦＩＲフィルタにロードし、使用されていないローパスＦＩＲフィルタをイネーブルとし、現在使用されているローパスＦＩＲフィルタの少なくとも１つと使用されていないローパスＦＩＲフィルタとの間のウェートをスイッチを行うため変化させ、現在使用されているローパスＦＩＲフィルタの少なくとも１つを不可とすることを提供する。
【００２２】
本発明はさらに、近似式を用いてサイン及びコサイン初期値を計算し、サイン予測フィルタを用いて係数を計算することによって、新たなフィルタ係数を計算することを提供する。本発明はさらに、コントローラが予め計算されたウィンドウ関数を適用し、ウィンドウを単一ＤＣゲインのため正規化することによって、サイン予測フィルタを用いて係数を計算することを提供する。
【００２３】
本発明はさらに、少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタから出力を受け取り、フィルタリングされた出力データを生成するため、各々のウェートを変化させ、少なくとも１つのカットオフ周波数を受け取り、該カットオフ周波数を前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタに供給し、前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの各々のウェートを少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタとの間でスイッチするため変化させることを有する適応的フィルタリングを実行する方法を提供する。
【００２４】
本発明はさらに、通常モードと遷移モードにより動作する方法を提供する。通常モードでは、本方法はフィルタ特性をスイッチせず、その出力は前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの１つのみからのものである。遷移モードでは、本方法はフィルタ特性をスイッチし、その出力は前記少なくとも２つのローパスＦＩＲフィルタの複数からのものである。
【００２５】
本発明はさらに、遷移モードは新たなフィルタ係数を計算し、当該新たなフィルタ係数を使用されていないローパスＦＩＲフィルタにロードし、当該使用されていないローパスＦＩＲフィルタをイネーブルとし、現在使用されているローパスＦＩＲフィルタの少なくとも１つと使用されていないローパスＦＩＲフィルタとの間のウェートをスイッチするため変化させ、現在使用されているローパスＦＩＲフィルタの少なくとも１つを不可とすることを有することを提供する。
【００２６】
本発明はさらに、新たなフィルタ係数を計算することが、近似式を用いてサイン及びコサイン初期値を計算し、サイン予測フィルタを用いて係数を計算することを有することを提供する。
【００２７】
本発明はさらに、サイン予測フィルタを用いて係数を計算することが、予め計算されたウィンドウ関数を適用し、単一ＤＣゲインのためウィンドウを正規化することを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
従来技術で説明された問題点から明らかなように、高周波数領域における信号エネルギーを制御することが重要である。これをとくための基本的アイデアは、トータルの高周波数信号パワーが所望の最大値以下に維持されるようフィルタリングを行う信号パスにおけるアクティブなフィルタリング処理を提供するというものである。
【００２９】
図２は、本発明の実施例に従って当該課題を達成する適応的ローパスフィルタリング装置１００の構成を示す。１００ｋＨｚなどのローパスフィルタリングにより生成されるフル周波数領域を有する入力中間マルチビットストリーム１０１が、適応的ローパスフィルタ１０２を通過する。このストリーム１０１は単なる一例であり、当業者に既知な他の任意のストリームがまた利用可能である。
【００３０】
結果として得られる出力ストリーム１０３は、信号１０１の高周波数（ＨＦ）部分のパワーを決定するバンドパスまたはハイパスフィルタ１０４などの計測装置を介し供給される。ＨＦの量が大きすぎる場合、カットオフ周波数を減少させるため訂正信号１０５が適応的ローパスフィルタ１０２にフィードバックされ、これにより、出力信号１０３のＨＦの量を減らすことができる。逆に、ＨＦの量が小さすぎる場合、カットオフ周波数を増加させるため訂正信号１０５がローパスフィルタ１０２にフィードバックされ、これにより、出力信号１０３におけるＨＦの量を増やすことができる。信号の高周波数（ＨＦ）部分である当該パラメータは単なる一例であり、当業者に既知である他の任意のパラメータもまた利用可能である。
【００３１】
適応的ローパスフィルタ１０２の出力ストリーム１０３は、ダウンストリームＳＤＭがベースバンドのピーク値の大きさのためオーバーロードされないことを保証するのに資するため、任意的なクリッパ１０６を通過するようにしてもよい。適応的ローパスフィルタリング装置１００の出力１０７は、ＤＳＤに安全に変換されてもよい。所望の最大値が付録Ｄの値として設定される場合、出力信号１０７は付録Ｄに準拠するであろう。
【００３２】
図３に示されるような信号処理装置３０において、信号処理ユニット３００の個別の各信号Ｉｎ１．．．ｎとＯｕｔ（入力及び／または出力）は、適応的ローパスフィルタ１０２によりフィルタリングされてもよい。この場合、帯域幅において信号が低減される必要はない。
［例１］
図４〜６は、図２または３の適応的フィルタリング装置１００の動作を示す。図４は、１ｋＨｚサイン波のゲインを調整することにより得られる有効信号のスペクトルのグラフである。図５は、図４に示される信号から生成されたＤＳＤストリームのスペクトルのグラフである。図５に示されるように、１ｋＨｚの周波数を有するサイン波がなくなるだけでなく、出力信号はＳＤＭがオーバーロードされたことを示す情報を含まない。図６は、図２または３の適応的フィルタリング装置１００により生成されたＤＳＤストリームのスペクトルのグラフである。サイン波が維持され、出力信号はさらなる編集及び／またはマスタリングの対して有効である。
【００３３】
適応的ＩＩＲフィルタを設計するのは容易であるが、ＩＩＲフィルタハそれの非線形位相特性のため、図２の適応的ローパスフィルタ１０２を実現するのに利用可能でない。適応的ローパスフィルタ１０２は、一定の長さを有する線形位相対称フィルタなどの１以上のＦＩＲフィルタ構成として実現されてもよい。この１以上のＦＩＲフィルタ構成の係数は、１以上のＦＩＲフィルタ構成の所望のカットオフ周波数に基づき計算されてもよい。
【００３４】
適応的フィルタリング装置１００の入力データは、様々な手法またはアルゴリズムを用いてブロック単位で処理されてもよい。第１の一例となるアルゴリズムでは、適応的フィルタリング装置１００を構成する１以上のＦＩＲフィルタ構成の係数は、ブロックの期間中は一定に維持される。その後、最後に処理されたブロックが解析され、この結果に基づき、１以上のＦＩＲフィルタ構成のカットオフ周波数が調整される。次のブロックは、調整されたカットオフ周波数及び／または変更された係数を用いてフィルタリングされる。この第１の一例となるアルゴリズムの効果は、高速処理が可能であることである。
【００３５】
第２の一例となるアルゴリズムでは、再び適応的フィルタリング装置１００を構成する１以上のＦＩＲフィルタ構成の係数が、ブロックの期間中一定に維持される。以降のブロックのカットオフ周波数は、以前のブロックに基づき計算される。第２の一例となるアルゴリズムでは、適応的フィルタリング装置１００を構成するのに２以上のＦＩＲフィルタ構成が利用され、適応的フィルタリング装置１００のフィルタリングされた出力は、２以上のＦＩＲフィルタ構成の各々から１つずつの２以上のフィルタ出力の組み合わせから構成される。第２の一例となるアルゴリズムでは、これら２以上のＦＩＲフィルタ構成の第１のものは、以前のブロックからの設定を有し、第２のものは現在ブロックに対して計算された設定を有する。さらに、これらの設定の重み付けは一ブロック期間中に可変とされ、これにより、スムーズな出力変化が実現される。第２の一例となるアルゴリズムの効果は、適応的フィルタリング装置１００の出力におけるクリックの減少または欠如が可能になるということである。
【００３６】
第３の一例となるアルゴリズムは、第１の一例となるアルゴリズムと第２の一例となるアルゴリズムを組み合わせたものであり、クリックが差し迫ると第２の一例となるアルゴリズムが実現され、そうでない場合には、第１の一例となるアルゴリズムが実現される。
【００３７】
図７は、本発明の他の実施例による適応的ローパスフィルタリング装置２００の構成を示す。図７は、２以上の適応的フィルタ２０２と２０４（例えば、一定の等しい長さを有するローパスＦＩＲフィルタなど）、加重加算器２０６及びコントローラ２０８を有する。
【００３８】
適応的ローパスフィルタリング装置２００への入力は、フィルタリング対象のデータ２０１（音声データなど）とカットオフ周波数２０３とを有するものであってもよい。出力は、フィルタリングされたデータ２０５（音声データなど）である。一例となる実施例では、２以上の適応的フィルタ２０２と２０４の係数は固定的なものでなく、可変とすることが可能であり、コントローラ２０８において計算される。
【００３９】
図７の適応的ローパスフィルタリング装置２００の一例となる動作は、以下のようなものであってもよい。クリックレス（ｃｌｉｃｋ−ｌｅｓｓ）スイッチングを達成するため、適応的ローパスフィルタリング装置２００は、通常モードまたは遷移モードの何れかであるかもしれない。通常モードでは、適応的ローパスフィルタリング装置２００は、フィルタ特性を変更しない。遷移モードでは、適応的ローパスフィルタリング装置２００は、異なるフィルタ特性の間で変化する。
【００４０】
通常モードでは、進行中のカットオフ遷移はないが、１つのＦＩＲフィルタ２０２のみがアクティブであり、適応的ローパスフィルタリング装置２００の出力は、この単一のＦＩＲフィルタ２０２の出力を含む。従って、フィルタリングコストは、単一のＦＩＲフィルタのコストと等しく、適応的ローパスフィルタリング装置２００は、単一の固定的ＦＩＲフィルタよりコストのかかるものとはならない。
【００４１】
遷移モードでは、新しいカットオフ周波数が選択される場合、コントローラ２０８は、この新しいカットオフに対応するフィルタウェートを計算する。この新しいフィルタウェートは、アクティブでないＦＩＲ（ＦＩＲフィルタ２０４など）にロードされる。クリックレスまたは実質的にクリックレスな遷移を達成し、計算負荷を減少させるため。少なくとも２つの一例となるスイッチングシナリオが利用されてもよい。
【００４２】
第１の一例となるスイッチングシナリオでは、カットオフ周波数の変化は信号帯域幅と比較して小さいものであるか、あるいは選択されたカットオフ周波数が聴取可能な音声範囲をはるかに超えるものである場合、２つのＦＩＲフィルタ２０２と２０４との間の瞬時の変更は、クリックや他の歪みをフィルタリングされたデータ２０５に導入する危険性なく実行されるかもしれない。
【００４３】
第２の一例となるスイッチングシナリオでは、係数の瞬時の変更が許容されていない場合、２つのフィルタ２０２と２０４は、一時的にパラレルに動作することが可能である。その後、適応的ローパスフィルタリング装置２００から出力されたフィルタリングされたデータ２０５は、第１ＦＩＲフィルタ２０２の１００％のウェートと第２ＦＩＲフィルタ２０４の０％のウェートから、第１ＦＩＲフィルタ２０２の０％と第２ＦＩＲフィルタ２０４の１００％までゆっくりと変動される。２つのフィルタ２０２と２０４との間を徐々に変化させることにより、フィルタリングされたデータ２０５はクリックを含まず、歪みも存在しなくなるであろう。フィルタスイッチングプロセスの完了後、第１ＦＩＲフィルタ２０２はオフすることが可能であり、第２ＦＩＲフィルタ２０４のみが必要とされる。ここで、ウェートを１００％から０％、あるいは０％から１００％に変動させるのに用いられる関数は、線形、指数などの当業者には既知の任意の数学的関数であってもよいということに留意されたい。
【００４４】
スイッチングプロセスは、
・新たなフィルタ係数を計算し、第２フィルタにロードし、
・第２フィルタをイネーブルとし、
・フィルタを切り替えるため、出力のウェートを１：０から０：１に変化させ（選択されたカットオフ周波数とカットオフ周波数の変化に応じて瞬時にまたは徐々に）、
・第１フィルタを不可とする、
として要約することができる。
【００４５】
上述のスイッチング手順の結果は、カットオフ周波数がスタート及びエンドのカットオフ周波数のすべての組み合わせに対して、瞬時に変更できないということである。しかしながら、クロスオーバー期間は長くとられる必要はなく、例えば、１．４５秒の長さは高品質音声アプリケーションに十分なものであり、このため、実際上は瞬間的なものとなる。
【００４６】
ＦＩＲローパスフィルタのカットオフ周波数の変更は、フィルタのすべての係数が再計算する必要があるため、比較的に複雑なものとなる。一般に、ＦＩＲの係数の計算は、時間を要するものであり、何れもコストがかかるｓｉｎ（）演算または繰り返し探索手順を必要とする。一実施例では、通常のｓｉｎ（）演算や繰り返し探索ループを必要としないウィンドウデザイン方法が利用され、これにより、比較的容易にハードウェアにより実現することができる。一実施例では、（２Ｍ＋１）個のＦＩＲ係数（及びそれに関連する回数の計算）を計算するステップは、以下のようなものである。
・近似式を用いた初期値（サイン及びコサイン）の計算（サイン予測フィルタに必要とされる８回の乗算と５回の加算）
・サイン予測フィルタを用いた係数の計算（Ｍ回の乗算とＭ回の加算）
・予め計算されたウィンドウ関数の適用（（Ｍ＋１）回の乗算）
・単一ＤＣゲインに対するウィンドウの正規化（（Ｍ＋２）回の乗算、Ｍ回の加算及び１回の除算）
ＦＩＲの計算コストは、（３Ｍ＋１１）回の乗算と、（２Ｍ＋５）回の加算と、１回の除算であり、１つのＦＩＲの３つの出力サンプルの計算コストとほぼ同一であり、このため、ほとんど無視することができる。
［例２］
フィルタタップ数を正確に選び、マッチするウィンドウ関数を設計することにより、例えば、８×４４１００Ｈｚで動作するシステムに対し、２０ｋＨｚまではフラット（＜０．０５ｄＢ）である６０〜１５０ｋＨｚのカットオフに対応する）０〜０．０５７πの０．０５未満のリプル（ｒｉｐｐｌｅ）を有し、０．１７〜０．８５πのカットオフに調整可能な１３個のフィルタタップのみを有する適応的ローパスフィルタリング装置を生成することができる。
【００４７】
上述のように、本発明の実施例は、例えば所望の範囲の高周波数範囲の信号エネルギーを所望の最大値または最小値以下に制御することが可能である。
【００４８】
また上述のように、本発明の実施例は、フィルタリングされた出力にクリックや他の歪みを導入することなく異なるローパスフィルタ間のスイッチングを行ったり、及び／または少ない計算負荷により効率的にフィルタ係数を生成することが可能である。
【００４９】
ここで、特定の適応的装置を含む本発明の各種実施例は、単独に、あるいは当業者には既知な任意の組み合わせにおいて利用されてもよい。例えば、図２、３及び７の装置は、任意の組み合わせにより共に利用されてもよいということに留意されたい。
【００５０】
さらに、本発明の機能は、ローパス、バンドパス、ハイパス、ＦＩＲ、アクティブ、パッシブ、シンメトリック、アシンメトリック、固定長、可変長などの多数のタイプのフィルタにより利用可能である。
【００５１】
本発明の実施例による適応的フィルタは、ＡＤＣ及び／またはＤＤコンバータに含まれてもよい。そのようなＡＤＣ及び／またはＤＤコンバータは、プレーヤーなどのスーパー・オーディオＣＤ（ＳＡＣＤ）の信号処理アプリケーション／装置の一部であってもよい。
【００５２】
ここで、上記処理はＤＳＤ処理において特に有用であるということに留意されたい。
【００５３】
さらに、入力はビットストリームに限定される必要はなく、（マルチビット）デジタル信号であってもよいということに留意されたい。上述の実施例は本発明を限定するものではなく、例示するためのものであり、当業者は添付された請求項の範囲から逸脱することなく他の多数の実施例を構成することができるということに留意すべきである。「有する」という用語は、請求項に列挙された以外の他の要素またはステップの存在を排除するものでない。本発明は、複数の要素を有するハードウェアや、適切にプログラムされたコンピュータによって実現することができる。複数の手段を列挙した装置クレームでは、当該手段のいくつかは単一かつ同一のハードウェアアイテムにより実現可能である。特定の手段が相異なる従属クレームに記載されているという事実は、これらの手段の組み合わせが効果的に利用できないということを意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、破線及び点線により示されるローパスフィルタリングに利用可能な２つのフィルタ特性と、実線により示される音声入力信号なしの従来のＤＳＤスペクトルのグラフを示す。
【図２】図２は、本発明の一実施例による適応的ローパスフィルタリング装置を示す。
【図３】図３は、本発明の一実施例による複数の適応的ローパスフィルタリング装置を含む信号処理装置を示す。
【図４】図４は、１ｋＨｚサイン波のゲインを調節することにより得られる有効信号のスペクトルのグラフである。
【図５】図５は、図４に示される信号から生成されるＤＳＤストリームのスペクトルのグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施例による適応的ローパスフィルタリング装置により生成されるＤＳＤストリームのスペクトルのグラフである。
【図７】図７は、本発明の他の実施例による適応的ローパスフィルタリング装置を示す。
【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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【国際調査報告】
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