可変サンプリングレートによるディジタル信号処理アルゴリズムの実用面からの検討

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550356
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 田所 嘉昭 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (90005463)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 努 豊田工業高等専門学校, 助教授 (60280393) ; 野口 健太郎 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (00335100)
• Keywords: 可変サンプリングレート / ディジタル信号処理 / 離散フーリエ変換 / 周波数推定 / くし形フィルタ / 同期加減算処理 / 並列処理 / 適応処理

Research Abstract

1.異なるサンプリング周波数を持つフィルタの縦続接続法
加減算処理により,いくつかの周波数成分からなる信号の周波数を推定するため,従来はオーバーサンプリング法を使用して,フィルタを縦続接続していた.これに対し,フィルタ間の接続に1次ホールド処理を入れることにより,周波数推定のための演算量を約1/10に減少することができた.
2.同期加減算処理による周波数推定の高速化
従来は,同期化減算処理の累積値の周期性からサンプリングレートを制御していたため,推定精度が高くなると推定時間が長くなる欠点があった.本研究では,並列同期加減算処理により,両累積値の振幅値の比較結果によりサンプリングレートを制御する方法を提案し,推定時間を短縮し追従特性を改善した.
3.MR-DFT,くし形フーリエ変換アルゴリズムの雑音に対するロバスト性改善
MR-DFTに関しては,位相を変えた2つの処理を平均化することと,周波数シフトにより低周波成分のサンプル数を増加させることで,通常のDFTと同程度の雑音に対するロバスト性を実現した.一方,くし形フーリエ変換に対しては,発想を変えて共振器に基づいたResonator Fourier Transform(RFT)を開発し,減算処理による雑音に強いアルゴリズムとした.
4.適応処理による採譜システムの簡単化
従来,1オクターブに相当する12個以上の同期加減算処理およびくし形フィルタを利用していた採譜システムに適応処理を導入することで,原理的に多重音の数だけの処理部でよい採譜システムを開発した.

Research Products

• [Publications] Y.Tadokoro: "Pitch detection of musical sounds using adaptive comb filters controlled by time delay"IEEE Int. conf. on Muti. and Expo. (CD-ROM). 4 (2002)
• [Publications] K.Noguchi: "New adaptive frequency estimation algorithm with smaller computations by direct sampling control"IEEE Int. Conf. on Industrial Electronics, Control and Instrumentation. (CD-ROM). 5 (2002)
• [Publications] 野口 健太郎: "符号化アルゴリズムに基づいた適応遅延ノッチフィルタによる周波数推定"電気学会論文誌. 122C・12. 2055-2060 (2002)
• [Publications] 小幡 賢三: "ホルマント位相差を利用した音源位置推定"電気学会論文誌. 122C・12. 2067-2075 (2002)
• [Publications] Y.Tadokoro: "Discrete Fourier transform algorithm with smaller multiplications"Proc. Int. Sympo. on New Paradign VLSI Computing. 66-69 (2002)
• [Publications] 野口 健太郎: "周波数シフトと同期加減算処理を用いたトレンド成分の推定"電気情報通信学会論文誌. J86A・3. 317-319 (2003)