連　載ダウンロード・データあります 84MHz 動作 Cortex-M4 マイコンで DSP 並みフィルタ＆ FFT 激安! 1500円mbed Nucleoで作る本格ディジタル信号処理マシン第 7回（最終回）くし形フィルタ＆全域通過フィルタで作るエコー発生器音源により切り替えるマイク・アンプ回路マイクより音源ライン出力よりバッファ・アンプ回路いろいろな周波数の正弦波やオーディオ信号を入力 USB ケーブルアナログ信号 LPF回路インターネット（mbed.orgへ）パソコンフィルタで残響生成 A0 Nucleo F401RE 三上直樹 SPI D-AコンバータIC MCP4922 アクティブ・スピーカへ 5V アンチエイリアシング A-DコンバータはMCU に内蔵のものを使用レギュレータ XC6202P332 3.3V マイク･アンプ，バッファ･アンプ， D-Aコンバータ，LPF へ図 1　くし形フィルタと全域通過フィルタを使ってエコー発生プログラムを作る本稿で紹介したプログラムは mbed の Web サイトで公開しています．http://developer.mbed.org/users/CQpub0Mikami/ 今回は，IIR フィルタを応用してカラオケなどで使われるエコー発生器を作ります．エコー発生器を作る場合には，構成の基本要素である残響生成ユニットとして，くし（櫛）形フィルタと全域通過フィルタを使います． ● こんな実験今回の実験で使うハードウェアの構成を図 1 に示します．くし形フィルタと全域通過フィルタを使ったエコー発生プログラムを作って試します．エコー発生器のしくみエコー発生器の基本となるのは，くし形フィルタと［ x n］＋gy ［n］［ x n］＋［ x n−M］＋gy ［n−M］［ y n］ Z−M g （a）全体全域通過フィルタです．これらをそれぞれ単独で使っても入力信号の残響を発生することはできますが，二つを組み合わせるとより自然な音になります． ● 従来の残響生成器と今回の残響生成器残響生成として，かつてはアナログ方式のものが使われていました．たとえばギターのアンプにもアナログ方式の残響生成器がついていました．これは，スプリングを使う方式で，構造的には次のようになります．スプリングの一方に，電気信号に変換されたギターからの音響信号で機械的な振動を与え，もう片方に取り付けたピックアップでその機械的な振動を再び電気信号に変換するという方式です．この方式は，かなり図体の大きなものになります．また，簡単に自作できるものではありません．このような装置は機械－電気系として扱う必要があるので，設計するのもそれほど簡単ではありません．さらに，特性を自由に変えることもできません．今回紹介するのは，ディジタル方式の残響生成器で，ほかの信号処理よりも RAM を多く使うものの，非常に簡単に実現でき，特性も自由に変えられます． M個の遅延器 Z−M ＝ Z−1 Z−1 … Z−1 （b）遅延器図 2　くし形フィルタによる残響生成ユニットの構成 152 ● 残響生成ユニットその 1…くし形フィルタ図 2 に，くし形フィルタによる残響生成ユニットのブロック図を示します．このフィルタは，振幅特性がくしの歯状になっているので，そのような名前で呼ば第 1回　メイン回路の構成（2014 年 10 月号）第 2 回　D-Aコンバータ/フィルタ/ マイク・アンプ…音声信号処理実験の準備（2014 年 11月号）第 3 回　音声入力に定番 FIRフィルタをかける（2014 年 12 月号） 2015 年 5 月号