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JP3182533B2 - High-speed operation High-performance filter bank configuration method - Google Patents
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JP3182533B2 - High-speed operation High-performance filter bank configuration method - Google Patents

High-speed operation High-performance filter bank configuration method

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JP3182533B2
JP3182533B2 JP28030793A JP28030793A JP3182533B2 JP 3182533 B2 JP3182533 B2 JP 3182533B2 JP 28030793 A JP28030793 A JP 28030793A JP 28030793 A JP28030793 A JP 28030793A JP 3182533 B2 JP3182533 B2 JP 3182533B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、音楽及び音声信号を圧
縮して符号化する高効率帯域分割符号化等に用いられる
フィルターバンクの構成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of constructing a filter bank used for high-efficiency band division encoding for compressing and encoding music and audio signals.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から用いられているHiHiオーデ
ィオディジタル信号の圧縮においては、バンドのサブバ
ンドフィルターの処理、代表値正規化、ビットアロケー
ション、量子符号化、フレームデータ化、通信路を経て
同期エラー処理、複号化、代表値逆正規化、そして多バ
ンドの逆サブバンドフィルター処理の手順でマルチバン
ドサブコーディングの処理を行っている。実際のフィル
ターバンク処理はディジタルで行われ、DSPを用いて
演算処理によりフィルターバンクを構成している。
(「ラジオ技術」1991年12月号、第156頁乃至
第161頁、「ラジオ技術」1993年2月号、第54
頁乃至第60頁)
2. Description of the Related Art In the compression of HiHi audio digital signals conventionally used, processing of sub-band filters of bands, normalization of representative values, bit allocation, quantum coding, conversion to frame data, synchronization errors through communication paths, and synchronization errors are performed. Multi-band sub-coding is performed in the order of processing, decoding, representative value denormalization, and multi-band inverse sub-band filter processing. The actual filter bank processing is performed digitally, and the filter bank is formed by arithmetic processing using a DSP.
("Radio Technology" December 1991, pp. 156 to 161; "Radio Technology" February 1993, 54
Page to page 60)

【0003】前記フィルターバンクの構成の仕方として
は、FIRフィルターによる方法、MDCTによる方
法、DFTバンクによる方法がある。FIRフィルター
による方法では、バンド数をB、ウィンドウ長さをバン
ド数BのM倍とした最大間引きフィルターバンクを構成
すると、乗算回数及び加算回数がともにMB2 必要とな
り、バンド数の2乗に比例して計算量が増大する。
[0003] As a method of configuring the filter bank, there are a method using an FIR filter, a method using an MDCT, and a method using a DFT bank. In the process according to FIR filters, B the number of bands, configuring maximum decimation filter bank has M times the window length band number is B, the number of multiplications and the number of additions both turned MB 2 required, in proportion to the square of the number of bands As a result, the calculation amount increases.

【0004】また、MDCTによる方法では、前記フィ
ルターバンクがDCT/DSTを用いて高速演算できる
ため、乗算回数は(log2 B)B/2+M・B、加算
回数は(log2 B)3B/2−B+1+M・Bとな
り、バンド数を増大させても、ほぼバンド数に比例して
計算量が増大するだけであるが、Mが2に限られている
ため、バンドの減衰特性が悪く、時間軸上で折り返し雑
音のキヤンセルをおこなうことから、周波数領域でのフ
ィルター設計に自由度がない。
In the MDCT method, since the filter bank can perform high-speed operation using DCT / DST, the number of multiplications is (log 2 B) B / 2 + M · B, and the number of additions is (log 2 B) 3B / 2. −B + 1 + M · B, and even if the number of bands is increased, the amount of calculation only increases almost in proportion to the number of bands. However, since M is limited to 2, the attenuation characteristic of the band is poor and the time axis Since cancellation of aliasing noise is performed above, there is no flexibility in filter design in the frequency domain.

【0005】さらに、DFTバンクによる方法では、D
FT(FFT)の1回と、ウィンドウの1回の乗算、加
算で済み、Mも任意であるため、フィルタ特性を自由に
設計でき、減衰特性も充分であるが、フィルターを再構
成するためには、隣接バンドとの折り返し雑音キャンセ
ルだけではだめで、複雑な再構成フィルターを必要とす
る。
Further, in the method using the DFT bank, D
One multiplication and addition of FT (FFT) and one multiplication and addition of the window are sufficient, and M is also arbitrary, so that the filter characteristics can be freely designed and the attenuation characteristics are sufficient, but in order to reconfigure the filter, Does not only require aliasing noise cancellation with adjacent bands, but requires a complex reconstruction filter.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】音楽及び音声信号を圧
縮して符号化する帯域分割符号化に用いられるフィルタ
ーバンクに必要とされる条件は、 フィルターの減衰特性が十分大きいこと(120dB
以上が望ましい) 近隣のバンド同志でのみ、折り返し雑音のキャンセル
を行えること 分割バンド数が増大しても、DSPで実現できない程
計算量が増大しないことである。
A condition required for a filter bank used for band division encoding for compressing and encoding music and audio signals is that the attenuation characteristic of the filter is sufficiently large (120 dB).
(The above is desirable) Cancellation of aliasing noise can be performed only between neighboring bands. Even if the number of divided bands increases, the amount of calculation does not increase so much as cannot be realized by the DSP.

【0007】前記FIRフィルターによる方法では、上
記、を満足できるものの、分割バンド数の2乗に比
例して計算量が増大し、上記を満足しない。また、前
記MDCTによる方法では、上記、を満足するが、
上記において、ウィンドウの幅が分割バンドの2倍に
限られて満足しない。そして、前記DFTバンクによる
方法では、上記、は満足できるが、上記は、全バ
ンドによる複雑な折り返しキャンセルが必要となるた
め、満足できない。
The above method using the FIR filter can satisfy the above, but does not satisfy the above because the calculation amount increases in proportion to the square of the number of divided bands. Further, the method using the MDCT satisfies the above,
In the above, the width of the window is not satisfied because it is limited to twice the width of the split band. Although the above method can be satisfied with the method using the DFT bank, the above method cannot be satisfied because complicated folding cancellation by all bands is required.

【0008】本発明は、条件乃至の全てを満足する
帯域分割符号化における高速演算高性能フィルターバン
クを提供することを目的としている。
It is an object of the present invention to provide a high-speed operation high-performance filter bank in band division coding that satisfies all of the above conditions.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、入力信号からブロック毎にNサンプルデ
ータを取り出す第1ステップと、第1ステップで得られ
たデータにウィンドウを乗算する第2ステップと、第2
ステップで得られたデータを折りたたみ加算する第3ス
テップと、第3ステップで得られた結果に対してN次I
DCTを行う第4ステップとを含み、奇数バンドと偶数
バンドの一方で直線位相変換に、他方でヘルベルト変換
になるように前記IDCTを行ってNバンド出力を得る
こと、及び、入力信号からウィンドウ幅のバンド数に対
する倍率Wとサンプル数Nとを乗じた長さのブロック信
号をNサンプルづつずらして取り出す第1ステップと、
取り出された前記ブロック信号にウィンドウを乗算した
後に折りたたみ加算する第2ステップと、第2ステップ
で得られた信号を偶数バンド又は奇数バンドに対応して
一方が直線位相変換に、他方がヘルベルト変換になるよ
うに、N次IDCT処理する第3ステップと、第3ステ
ップで得られた信号をアンダーサンプリングしてNバン
ド出力として伝送する第4ステップと、伝送されたNバ
ンド出力をオーバーサンプリングした後、偶数バンドと
奇数バンドに分け、それぞれN次DCT処理を行う第5
ステップと、第5ステップで得られた偶数バンドN次D
CT出力と奇数バンドN次出力とを逆方向加算及び逆方
向減算し、それぞれの演算出力をそれぞれW×Nの長さ
のシフトレジスターに1ブロック毎にシフトしながら格
納する第6ステップと、前記各シフトレジスターの格納
データを逐次読みだし、ウィンドウと乗算した後に折り
たたみ加算する第7ステップとを含み、前記入力信号を
Nサンプル出力して復調することにより高速演算高性能
フィルタバンク構成方法としたものである。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a first step of extracting N sample data for each block from an input signal, and multiplying a window by the data obtained in the first step. The second step and the second
A third step of folding and adding the data obtained in the step, and an Nth order I to the result obtained in the third step.
Performing a DCT to obtain an N-band output by performing the IDCT so that one of the odd band and the even band becomes a linear phase transform and the other becomes a Herbert transform, and a window width is obtained from the input signal. A first step of extracting a block signal having a length obtained by multiplying the magnification W with respect to the number of bands by the number N of samples by shifting N samples at a time;
A second step of multiplying the extracted block signal by a window and then folding and adding the same, one of the signals obtained in the second step to a linear phase conversion corresponding to an even band or an odd band, and the other to a Herbert conversion A third step of performing N-order IDCT processing, a fourth step of undersampling the signal obtained in the third step and transmitting it as an N-band output, and after oversampling the transmitted N-band output, Fifth, which is divided into even-numbered bands and odd-numbered bands and performs N-order DCT processing on each band
Step and the even-numbered band Nth order D obtained in the fifth step
A sixth step of performing backward addition and backward subtraction of the CT output and the Nth-order output of the odd-numbered band, and storing each of the operation outputs in a shift register having a length of W × N while shifting each block by one block; A seventh step of successively reading data stored in each shift register, multiplying the data by a window, and folding and adding the data, and outputting the N samples of the input signal and demodulating the input signal to form a high-speed operation high-performance filter bank configuration method. It is.

【0010】フィルターの減衰特性を十分に大きくし、
隣接するバンドとのみ帯域の重なりが生じるようにし、
折り返し雑音のキャンセルを行うため、奇数バンドもし
くは偶数バンドのどちらかをヘルベルト変換(位相90
°変換)フィルターとし、もう一方を直線位相フィルタ
ーとする。さらにウィンドウを乗算した後、奇数バンド
及び偶数バンドのそれぞれにDCTを用いることによっ
て計算量を低減したものであり、前記条件乃至を満
足する構成とした。
The attenuation characteristic of the filter is made sufficiently large,
So that the band overlaps only with the adjacent band,
In order to cancel aliasing noise, either the odd band or the even band is subjected to the Herbert transform (phase 90).
° conversion) filter and the other a linear phase filter. Further, after multiplying the windows, the amount of calculation is reduced by using DCT for each of the odd-numbered band and the even-numbered band.

【0011】[0011]

【作 用】上記のような、高速演算高性能フィルターバ
ンクを帯域分割符号化に用いることにより、非常に大き
なバンド数で各バンドの減衰量も大きく、折り返し雑音
もキャンセルできるフィルターバンクが、DSPによっ
てリアルタイムで安易に実現できる。
[Operation] By using a high-speed operation high-performance filter bank for band division coding as described above, a filter bank capable of canceling aliasing noise with a very large number of bands by DSP has a large number of bands. It can be easily realized in real time.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。まず、本発明において、折り返し雑
音をキャンセルすることができることを説明する。簡単
な実施例として、図1のに示されるような2分割フィ
ルターバンクを考える。入力信号は、入力フィルター1
及び2で2分割されてから、それぞれを1/2アンダー
サンプリング後に2倍オーバーサンプリングして、それ
ぞれを出力フィルター1及び2で復号され、最後に両方
を加算されて出力信号となる。ここで、サンプリング周
波数をEs、4つの帯域の信号をA乃至D、そしてフィ
ルターカーブの関数を−1/2・Fs≦f≦1/2Fs
において、バンド1でB1 (f)、バンド2でB
2 (f)とすると、図1のに示すように、入力信号は
バンド12及びバンド2に2分割される。ついで1/2
アンダーサンプリングすることによって、図1ののよ
うな特性となり、折り返し雑音が発生する。そして、各
バンドの信号を再び合成するために、オーバーサンプリ
ング後に出力フィルターをかけると図1のに示すフィ
ルター特性となる。図1のに示すような元の信号とす
るためにのバンド1及びバンド2の信号を加算する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the fact that aliasing noise can be canceled in the present invention will be described. As a simple example, consider a two-part filterbank as shown in FIG. The input signal is input filter 1
After being divided into two by 及 び and 、, each is undersampled by 後 に and then oversampled by a factor of two, each is decoded by output filters 1 and 2, and finally both are added to form an output signal. Here, the sampling frequency is Es, the signals of the four bands are A to D, and the function of the filter curve is -1 / 2.Fs.ltoreq.f.ltoreq.1 / 2Fs.
In band 1, B 1 (f) in band 1 and B 1 in band 2
Assuming 2 (f), as shown in FIG. 1, the input signal is divided into band 12 and band 2. Then 1/2
By undersampling, the characteristics are as shown in FIG. 1, and aliasing noise is generated. Then, if an output filter is applied after oversampling in order to combine the signals of the respective bands again, the filter characteristics shown in FIG. 1 are obtained. The signals of band 1 and band 2 are added to obtain the original signal as shown in FIG.

【0013】図1において、2つのバンドを加算した時
に、折り返し雑音がキャンセルでき、元の信号が残る条
件が必要となる。図1のの入力フィルターと出力フィ
ルターとは同一特性として、図1のの各帯域の信号を
求めると次のようになる。 −1/2・Fs≦f≦−1/4・Fs(元の信号A) バンド1 B1 2(f)・A+B1(f+1/2・F
s)・B1(f)・C バンド2 B2 2(f)・A+B2(f+1/2・F
s)・B2(f)・C −1/4≦f≦0(元の信号B) バンド1 B1 2(f)・B+B1(f+1/2・F
s)・B1(f)・D バンド2 B2 2(f)・B+B2(f+1/2・F
s)・B2(f)・D 0≦f≦1/4・Fs(元の信号C) バンド1 B1 2(f)・C+B1(f+1/2・F
s)・B1(f)・A バンド2 B2 2(f)・C+B2(f+1/2・F
s)・B2(f)・A 1/4≦f≦1/2・Fs(元の信号D) バンド1 B1 2(f)・D+B1(f+1/2・F
s)・B1(f)・C バンド2 B2 2(f)・D+B2(f+1/2・F
s)・B2(f)・C ただし、B1(f+1/2・Fs)=B1(f−1/2・
Fs),B2(f+1/2・Fs)=B2(f−1/2・
Fs)である。
In FIG. 1, when two bands are added, aliasing noise can be canceled, and a condition that the original signal remains is required. When the input filter and the output filter of FIG. 1 have the same characteristics, the signal of each band of FIG. 1 is obtained as follows. -1/2 · Fs ≦ f ≦ -1 / 4 · Fs ( original signal A) band 1 B 1 2 (f) · A + B 1 (f + 1/2 · F
s) · B 1 (f) · C band 2 B 2 2 (f) · A + B 2 (f + 1/2 · F
s) · B 2 (f) · C -1 / 4 ≦ f ≦ 0 ( the original signal B) band 1 B 1 2 (f) · B + B 1 (f + 1/2 · F
s) · B 1 (f) · D band 2 B 2 2 (f) · B + B 2 (f + 1/2 · F
s) · B 2 (f) · D 0 ≦ f ≦ 1/4 · Fs ( original signal C) band 1 B 1 2 (f) · C + B 1 (f + 1/2 · F
s) · B 1 (f) · A band 2 B 2 2 (f) · C + B 2 (f + 1/2 · F
s) · B 2 (f) · A 1/4 ≦ f ≦ 1/2 · Fs ( the original signal D) band 1 B 1 2 (f) · D + B 1 (f + 1/2 · F
s) · B 1 (f) · C band 2 B 2 2 (f) · D + B 2 (f + 1/2 · F
s) · B 2 (f) · C where B 1 (f + / · Fs) = B 1 (f− / · Fs)
Fs), B 2 (f + / · Fs) = B 2 (f− / · Fs)
Fs).

【0014】上記のように、各バンドの各帯域における
信号のうち、第1項目は元の信号の成分を、そして、第
2項目は折り返し雑音の成分を表している。そこで、バ
ンド1とバンド2を加算した時に、元の信号が戻る条件
を求めると、 B1 2(f)+B2 2(f)=1 となる。また、バンド1とバンド2を加算した時に、折
り返し雑音をキャンセルできる条件を求めると、上記第
2項目がそれぞれの帯域で0となれば良いから、 B1(f+1/2・Fs)・B1(f)=−B2(f+1
/2・Fs)・B2(f) となる。この条件を満たすためには、 B1(f)=jB2(f+1/2・Fs) あるいはB2(f)=jB1(f+1/2・Fs) である必要がある。このことは、バンド1とバンド2の
フィルターカーブは同一でシフトしたものとして、片方
のバンドを直線位相変換、もう一方のバンドをヘルベル
ト変換とすれば、両バンドを加算したとき、折り返し雑
音のキャンセルを実現できることがわかる。
As described above, of the signals in each band of each band, the first item represents the component of the original signal, and the second item represents the component of the aliasing noise. Therefore, when the condition under which the original signal returns when band 1 and band 2 are added is obtained, B 1 2 (f) + B 2 2 (f) = 1. Further, when a condition for canceling aliasing noise is obtained when band 1 and band 2 are added, since the second item only needs to be 0 in each band, B 1 (f + / · Fs) · B 1 (F) = − B 2 (f + 1
/ 2 · Fs) · B 2 (f). To satisfy this condition, it is necessary that B 1 (f) = jB 2 (f + F · Fs) or B 2 (f) = jB 1 (f + / · Fs). This means that assuming that the filter curves of band 1 and band 2 are the same and shifted, if one band is subjected to linear phase conversion and the other band is subjected to Herbert conversion, when both bands are added, aliasing noise is canceled. Can be realized.

【0015】本発明においては、前記2つの条件、即ち
元の信号が戻る条件と折り返し雑音がキャンセル条件が
フィルター関数に満たされた時、元の信号が復調され
る。フィルターバンクの分割数が多数である場合、奇数
バンドと偶数バンドに分けることにより、各バンドのフ
ィルターを演算するときに、偶数バンドを直線位相変
換、奇数バンドをヘルベルト変換、あるいは逆の組合せ
とすると、近隣のバンドのみで折り返し雑音をキャンセ
ルすることができる。本発明では、これらの変換を高速
に演算するために、DCTを用いている。
In the present invention, the original signal is demodulated when the above two conditions, that is, the condition for returning the original signal and the condition for canceling the aliasing noise are satisfied by the filter function. If the number of filter bank divisions is large, dividing the odd band and the even band, when calculating the filter of each band, if the even band is a linear phase transformation, the odd band is a Herbert transformation, or the reverse combination The aliasing noise can be canceled only by the neighboring band. In the present invention, DCT is used to perform these transforms at high speed.

【0016】入力信号をサブバンドに分割し出力信号と
して復調する手順について、偶数バンドを直線位相変
換、奇数バンドをヘルベルト変換とした場合を説明す
る。
A procedure for dividing an input signal into sub-bands and demodulating them as an output signal will be described for a case where even-numbered bands are subjected to linear phase conversion and odd-numbered bands are subjected to Herbert transformation.

【0017】ザブバンドフィルターを構成するには、ま
ず基本となるロ−パスフィルターを設計し、それを周波
数軸上でシフトすることにより任意の特性のフィルター
を得ることができる。シフトするときに、直線位相フィ
ルターにしたければ、周波数軸上で左右方向に同じだけ
移動させる。これは、時間軸上では、基本ローパスフィ
ルターのインパルス応答(ウインドウ)にコサイン関数
を乗算することにより得られる。この時、シフトする量
によりコサイン関数の周波数は異なっている。
In order to construct a sub-band filter, first, a basic low-pass filter is designed, and a filter having an arbitrary characteristic can be obtained by shifting it on the frequency axis. When shifting, if it is desired to use a linear phase filter, the filter is moved by the same amount in the horizontal direction on the frequency axis. This is obtained by multiplying the impulse response (window) of the basic low-pass filter by a cosine function on the time axis. At this time, the frequency of the cosine function differs depending on the shift amount.

【0018】このことから、1つのサブバンドを計算す
るには、基本ローパスフィルターのウィンドウにシフト
コサイン関数を乗算した後に入力信号をたたみ込み乗算
をし、アンダーサンプリングして出力信号となる。ここ
で、各サブバンドの計算で異なるのはコサイン関数の周
波数のみである。また、アンダーサンプリングを行うた
めに、たたみ込み乗算は、入力信号の各サンプルに対し
て行う必要はなく、分割バンド数をNとすれば、N回に
1回で良い。これら手順をまとめて図示すると、図2の
ようになり、1つのサブバンドの出力信号とするとき、
入力信号をN個シフトして同じ計算を繰り返し、すべて
の信号を加算する。このようにして得られた各バンドで
は、基本ローパスフィルターのウィンドウと入力信号と
の乗算は共通となるので、全てのサブバンドを計算して
もこの計算は図1で済むことになるから、図3に示すよ
うに、図2に示した手順を入れ替えて、入力信号と基本
ローパスフィルターのウィンドウを先に乗算し、その
後、シフトコサイン関数を乗算すると、計算量が低減さ
れる。
From this, in order to calculate one sub-band, the window of the basic low-pass filter is multiplied by a shift cosine function, and then the input signal is subjected to convolution and multiplication, and undersampled to obtain an output signal. Here, only the frequency of the cosine function differs in the calculation of each subband. Also, in order to perform undersampling, it is not necessary to perform convolution multiplication on each sample of the input signal, and it is sufficient to perform the convolution multiplication once every N times if the number of divided bands is N. FIG. 2 illustrates these procedures collectively. When an output signal of one sub-band is used,
The same calculation is repeated by shifting the input signal N times, and all the signals are added. In each band obtained in this way, since the multiplication of the window of the basic low-pass filter and the input signal is common, even if all the sub-bands are calculated, this calculation can be completed in FIG. As shown in FIG. 3, by replacing the procedure shown in FIG. 2, multiplying the input signal by the window of the basic low-pass filter first, and then multiplying by the shift cosine function, the calculation amount is reduced.

【0019】さらに、シフトコサイン関数の周期性を利
用して計算量の低減を行う。分割バンド数をN、バンド
の番号をK、時間軸上のサンプル番号をiとすると、シ
フトコサイン関数は、cos〔(2K+1)・πi/2
N)〕で表せる。基本ローパスフィルターを±(2K+
1)π/2Nだけシフトするものとする。区間0〜N−
1におけるシフトコサイン関数を基本イフトコサイン関
数とすると、他の区間については、次のようになる。 区間N〜2N−1(1≦i≦N−1) cos〔(2K+1)π(2N−i)/2N〕 =cos〔−(2K+1)πi/2N+(2K+1)
π〕 =−cos〔(2K+1)πi/2N〕 区間−2N〜−N−1(0≦i≦N−1) cos〔(2K+1)π(i−2N)/2N〕 =−cos〔(2K+1)πi/2N〕 区間−N〜−1(1≦i≦N−1) cos〔(2K+1)πi/2N〕 これらをまとめ、各区間における基本しフトコサイン関
数により表現すると、表1のようになる。
Further, the amount of calculation is reduced by utilizing the periodicity of the shift cosine function. Assuming that the number of divided bands is N, the band number is K, and the sample number on the time axis is i, the shift cosine function is cos [(2K + 1) · πi / 2
N)]. ± (2K +
1) Assume that the shift is performed by π / 2N. Section 0-N-
Assuming that the shift cosine function in 1 is a basic if cosine function, the other sections are as follows. Section N to 2N-1 (1 ≦ i ≦ N−1) cos [(2K + 1) π (2N−i) / 2N] = cos [− (2K + 1) πi / 2N + (2K + 1)
π] = − cos [(2K + 1) πi / 2N] Section −2N to −N−1 (0 ≦ i ≦ N−1) cos [(2K + 1) π (i−2N) / 2N] = − cos [(2K + 1 ) Πi / 2N] section −N to −1 (1 ≦ i ≦ N−1) cos [(2K + 1) πi / 2N] When these are put together and expressed by a basic fosine cosine function in each section, Table 1 is obtained. .

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】表1で分かるように、これは4N同期で繰
り返され、シフトコサイン関数は長さNの基本シフトコ
サイン関数により表せることを示している。その結果、
サブバンドの計算手順は図4に示すようになり、図3に
おけるシフトコサイン関数の代わりに、基本シフトコサ
イン関数で計算できる。各サブバンドで異なるのは、基
本シフト関数のみであり、入力信号と基本ローパスフィ
ルターのウィンドウとの乗算後において、折りたたみ加
算をする。このとき、点Nと点−Nは加算しない。ここ
で、折りたたみ加算された信号から、サブバンドの出力
信号を全てのサブバンドについて一度に計算する方法が
IDCTである。IDCTは高速処理法が存在するた
め、計算が少なくて済む。以上で、偶数バンドの出力信
号を求めることができる。
As can be seen in Table 1, this is repeated with 4N synchronization, indicating that the shift cosine function can be represented by a basic shift cosine function of length N. as a result,
The subband calculation procedure is as shown in FIG. 4, and the subband can be calculated using the basic shift cosine function instead of the shift cosine function in FIG. The only difference between the subbands is the basic shift function. After the input signal is multiplied by the window of the basic low-pass filter, folding addition is performed. At this time, the point N and the point -N are not added. Here, IDCT is a method of calculating the output signals of the sub-bands for all the sub-bands at once from the signals obtained by the folding and addition. Since the IDCT has a high-speed processing method, the number of calculations is small. As described above, the output signal of the even-numbered band can be obtained.

【0022】さらに、奇数バンドについては、ヘルベル
ト変換しないと、最終的に折り返し雑音をキャンセルす
ることができなくなるので、奇数バンドでは、偶数バン
ドでの計算手順と同様であるのが、別に計算する必要が
ある。ヘルベルト変換でフィルターを計算する場合に
は、周波数が正の方向では基本ローパスフィルターにj
を、周波数が負の方向では−jをそれぞれ乗算してシフ
トすることにより得ることができ、これは、時間軸上で
は基本ローパスフィルターのウィンドウに、サイン関数
を乗算することである。奇数バンドの1つのサブバンド
の出力信号を計算する手順は、偶数バンドにおける図2
に示したと同様の手順により、シフトコサイン関数の代
わりに、シフトサイン関数を用いて1つのサブバンドの
出力信号を計算する。その手順を図5に示す。さらに図
3で示したと同様に、計算手順を入れ替え、シフトサイ
ン関数の性質から計算量を低減する。
Furthermore, since the aliasing noise cannot be finally canceled unless the Herbert transform is applied to the odd-numbered band, the calculation procedure for the odd-numbered band is the same as that for the even-numbered band. There is. When the filter is calculated by the Herbert transform, the basic low-pass filter j
In the negative frequency direction by multiplying by −j, respectively, which means multiplying the window of the basic low-pass filter by a sine function on the time axis. The procedure for calculating the output signal of one sub-band of the odd band is shown in FIG.
The output signal of one subband is calculated using the shift sine function instead of the shift cosine function in the same procedure as shown in FIG. The procedure is shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3, the calculation procedure is switched, and the calculation amount is reduced due to the nature of the shift sine function.

【0023】分割バンド数をN、バンドの番号をK、時
間軸上のサンプル番号をiとし、Kが奇数のときのみヘ
ルベルト変換し、基本ローパスフィルターを±(2K+
1)π/2Nだけシフトして計算する。このとき、シフ
トサイン関数は、−sin〔(2K+1)πi/2N〕
で表される。このシフトサイン関数で各区間を表すと次
のようになる。 区間N〜2N−1(0≦i≦N−1) −sin〔(2K+1)π(i+N)/2N〕 =cos〔(K+1)π+(2K+1)πi/2N〕 =cos〔2K+1)πi/2N〕 区間0〜N−1(1≦i≦N−1) −sin〔(2K+1)π(N−i)/2N〕 =cos〔−(K+1)π+(2K+1)πi/2N〕 =cos〔2K+1)πi/2N〕 区間−N〜−1(0≦i≦N) −sin〔(2K+1)π(i−N)/N〕 =−cos〔−(K+1)π+(2K+1)πi/2
N〕 =−cos〔2K+1)πi/2N〕 区間−2N≦〜N−1(1≦i≦N−1) −sin〔(2K+1)π(−N−i)/2N〕 =−cos〔(K+1)π+(2K+1)πi/2N〕 =−cos〔2K+1)πi/2N〕
The number of divided bands is N, the band number is K, and the sample number on the time axis is i. The Herbert transform is performed only when K is an odd number, and the basic low-pass filter is ± (2K +
1) Calculate by shifting by π / 2N. At this time, the shift sine function is -sin [(2K + 1) πi / 2N].
It is represented by Each section is represented by this shift sine function as follows. Section N to 2N-1 (0 ≦ i ≦ N−1) −sin [(2K + 1) π (i + N) / 2N] = cos [(K + 1) π + (2K + 1) πi / 2N] = cos [2K + 1) πi / 2N Section 0 to N−1 (1 ≦ i ≦ N−1) −sin [(2K + 1) π (N−i) / 2N] = cos [− (K + 1) π + (2K + 1) πi / 2N] = cos [2K + 1] ) Πi / 2N] section −N to −1 (0 ≦ i ≦ N) −sin [(2K + 1) π (i−N) / N] = − cos [− (K + 1) π + (2K + 1) πi / 2
N] = − cos [2K + 1) πi / 2N] Section −2N ≦ to N−1 (1 ≦ i ≦ N−1) −sin [(2K + 1) π (−Ni) / 2N] = − cos [( K + 1) π + (2K + 1) πi / 2N] = − cos [2K + 1) πi / 2N]

【0024】以上のことをまとめると表2のようにな
り、4N周期で繰り返される。
The above is summarized in Table 2 and is repeated in 4N cycles.

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】表2からは、シフトサイン関数は、長さN
の基本シフトコサイン関数で表されることが分かる。そ
の結果、図4で示された偶数バンドの計算手順と同様に
行うことができ、図6に示すように、基本シフトコサイ
ン関数によるIDCTを用いて、ヘルベルト変換された
サブバンドフィルターを計算できる。ただ、折たたみ加
算の仕方が図4のそれとは異なる。
From Table 2, it can be seen that the shift sine function is of length N
It can be seen that this is represented by the basic shift cosine function of As a result, the calculation can be performed in the same manner as the calculation procedure of the even-numbered band shown in FIG. 4. As shown in FIG. 6, the sub-band filter subjected to the Herbert transform can be calculated using the IDCT based on the basic shift cosine function. However, the method of folding and adding is different from that of FIG.

【0027】以上のように、元の信号に復調するときに
折り返し雑音がキャンセルされるように、偶数バンドで
は直線位相変換を、奇数バンドではヘルベルト変換を採
用し、それぞれIDCTを用いてフィルターを計算する
ことについて説明できたが、次に元の信号を復調する再
構成フィルターバンクの計算手順について説明する。
As described above, linear phase conversion is adopted for even-numbered bands, and Herbert transform is adopted for odd-numbered bands, and filters are calculated using IDCT, so that aliasing noise is canceled when demodulating to the original signal. Now, the procedure for calculating a reconstructed filter bank for demodulating the original signal will be described.

【0028】1つのサブバンド信号から、元の信号を復
調するには、基本ローパスフィルターのウィンドウの構
造が適切でなければならない。ウィンドウの条件につい
て述べる。ウィンドウをW(w)、分割バンド数をNと
したとき、少なくとも、区間w≦−π/N,w≦−π/
Nにおいてゲインが0となり、w=0を軸として左右対
称、即ちW(w)=W(−w)であることが必要であ
る。さらにウィンドウW(w)をπ/Nだけずらした関
数W(w−π/N)とW(w)の間に、次の関係が近似
的に成立させることである。区間0≦w≦π/Nにおい
て、 {W(w)}2 +{W(w−π/N)}2 =1 従って、元の信号を復調するには、サブバンド分割時と
再構成時とで、同一のウィンドウを使用しなければなら
ない。このような条件を満たすウィンドウは、レメッツ
法によりパラメータを調整して求めることができる。
In order to demodulate the original signal from one subband signal, the window structure of the basic low-pass filter must be appropriate. The window conditions will be described. When the window is W (w) and the number of divided bands is N, at least the sections w ≦ −π / N, w ≦ −π /
At N, the gain is 0, and it is necessary that the gain is left-right symmetric with respect to w = 0, that is, W (w) = W (−w). Further, the following relationship is approximately established between the function W (w-π / N) and W (w) obtained by shifting the window W (w) by π / N. In the section 0 ≦ w ≦ π / N, {W (w)} 2 + {W (w−π / N)} 2 = 1 Therefore, to demodulate the original signal, it is necessary to perform subband division and reconstruction. And must use the same window. A window that satisfies such a condition can be obtained by adjusting parameters by the Remetz method.

【0029】このようにウィンドウの構造を適切に選べ
ば、全てのバンドの復調信号を加算することによって、
折り返し雑音をキャンセルし、元の信号を復調すること
ができる。その復調の計算手順を図7に示す。フィルタ
ーの構成は、前述のフィルターの計算手順と基本的に同
じである。基本ローパスフィルターのウィンドウにシフ
トコサイン関数を乗算し、1つのサブバンド信号をたた
み込み乗算をする。この時、1サンプルづつシフトして
乗算し、全てを加算すると、1つのサブバンド信号によ
る復調信号が得られる。このたたみ込み乗算は、補完さ
れたゼロとの乗算が殆んどなので、図8に示すように、
1つのサブバンド信号をホールドした信号を用いてN毎
に加算し、区間長Nの復調信号を得る。
By properly selecting the window structure in this way, by adding the demodulated signals of all the bands,
The aliasing noise can be canceled and the original signal can be demodulated. FIG. 7 shows a calculation procedure of the demodulation. The configuration of the filter is basically the same as the above-described filter calculation procedure. The window of the basic low-pass filter is multiplied by a shift cosine function, and one subband signal is convolved and multiplied. At this time, a demodulated signal by one sub-band signal is obtained by shifting and multiplying one sample at a time and adding all of them. In this convolution multiplication, since most of the multiplication with the complemented zero is performed, as shown in FIG.
A signal obtained by holding one subband signal is added every N using a signal obtained by holding, and a demodulated signal having a section length N is obtained.

【0030】さらに、前述の表1でみたように、シフト
コサイン関数の性質により、1つのサブバンド信号をホ
ールドした信号とシフトコサイン関数との乗算は、基本
シフトコサイン関数との乗算のみで、あとはその結果を
繰り返し使用すれば良い。図9に示すように、基本シフ
トコサイン関数の乗算にDCTを用いて、サブバンド
(偶数バンド)の信号を計算し、計算手順を入れ替え
て、計算量を低減している。DCTによりN個毎にシフ
トして計算された区間長Nの信号をシフトレジスターに
入力する。基本ローパスフィルターのウィンドウと乗算
するときには、シフトレジスターから、区間−2N〜−
Nでは、そのままに、区間−N〜0では信号の向きを逆
向きにというように読み出す。そして、N個ごとに信号
を加算して元の信号を得る。
Further, as seen from Table 1 above, due to the nature of the shift cosine function, the multiplication of the signal holding one subband signal and the shift cosine function is only the multiplication of the basic shift cosine function, and Can be used repeatedly. As shown in FIG. 9, a signal of a sub-band (even-numbered band) is calculated by using DCT for multiplication of the basic shift cosine function, and the calculation procedure is switched to reduce the amount of calculation. A signal having a section length N calculated by shifting every N pieces by DCT is input to the shift register. When multiplying by the window of the basic low-pass filter, the shift register determines the interval -2N to -N.
In N, the direction of the signal is read out in the section -N to 0 in the opposite direction. Then, the signal is added every N signals to obtain the original signal.

【0031】図9により、直線位相変換の偶数バンドの
復調が、DCTを用いて、高速に実行できることが示さ
れているが、ヘルベルト変換の奇数バンドについても、
表2と同様にDCTを用いて、偶数バンドの復調と同様
の手法により計算することができる。これらの結果を最
後に加算すれば、全ての元の信号が復調できることにな
る。
FIG. 9 shows that the demodulation of the even-numbered band of the linear phase conversion can be performed at high speed by using the DCT.
It can be calculated by the same method as the demodulation of the even-numbered band using DCT as in Table 2. If these results are added last, all the original signals can be demodulated.

【0032】さらに、シフトレジスターに入力する段階
で、時間方向が正方向と逆方向の2つのシフトレジスタ
ーに入力し、かつ偶数バンドと奇数バンドの信号をこの
段階で加算することによって、基本ローパスフィルター
のウィンドウの乗算を1回で済ませることができる。表
3に偶数バンドと奇数バンドのDCT結果が示されてい
るが、その結果を逆方向加算したA,B2つの種類のシ
フトレジスター出力のどちらかを使用すれば、全てを表
現できる。なお、逆方向加算した種別Aは線形正方向+
ヘルベルト逆方向、種別Bは線形逆方向−ヘルベルト正
方向を示す。
Further, at the stage of input to the shift register, the signals are input to the two shift registers whose time directions are forward and reverse, and the signals of the even-numbered band and the odd-numbered band are added at this stage. Can be multiplied only once. Table 3 shows the DCT results of the even-numbered band and the odd-numbered band. The result can be expressed by using either one of the two types of shift register outputs A and B obtained by adding the results in the backward direction. In addition, the type A to which the backward direction is added is linear positive direction +
Herbert reverse direction, type B indicates linear reverse direction-Herbert forward direction.

【0033】[0033]

【表3】 [Table 3]

【0034】次に2以上にN分割されたフィルターバン
クについて回路ブロック図を用いて説明する。2以上の
多バンドに分割した場合でも、各バンドの重なっている
ところに関しては、2分割と同様になっており、2分割
と同一条件により、折り返し雑音をキャンセルすること
になり、各バンドは交互に直線位相変換とヘルベルト変
換とが繰り返されなければならない。そして、フィルタ
ーバンクの計算手順は前述のとおりである。
Next, a filter bank divided into two or more N will be described with reference to a circuit block diagram. Even when the band is divided into two or more bands, the overlapping part of each band is the same as that of the two-band, and the aliasing noise is canceled under the same conditions as the two-band, and each band is alternated. In addition, the linear phase conversion and the Herbert conversion must be repeated. The calculation procedure of the filter bank is as described above.

【0035】4バンドに分割された場合の各バンドのフ
ィルター特性を図10から図12に示す。図10におい
て、上段にフィルターバンクの特性を示すが、周波数の
正負の同一番号のバンドは同一のバンドであり、従って
複素バンクではなく、実バンクである。また最大間引き
フィルターバンクであり、図の点線のラインで折り返さ
れる。同図の下段に分割後の各バンドの特性を示してい
る。偶数バンドは直線位相変換が、偶数バンドはヘルベ
ルト変換が行われている。A〜Pは帯域の場所を示し、
jは+90度の位相回転を、−jは−90度の位相回転
を表わしている。図11においては、分割してアンダー
サンプリングした各バンドの特性を示しており、折り返
し雑音が発生していることが分かる。図12は、再構成
フィルターを通過の各バンドの特性を示しており、再構
成フィルターの特性は、分割フィルターと同一である
が、ヘルベルト変換の位相は180度反転している。こ
の時、フイルターの特性が適当であれば、つまり、前述
の2つの条件を満足していれば、折り返し雑音をキャン
セルし近似的に元の信号に復調できる。図12中の−1
は信号の符号が反転していることを示している。
FIGS. 10 to 12 show the filter characteristics of each band when divided into four bands. In FIG. 10, the characteristics of the filter bank are shown in the upper part. Bands of the same number with the same positive or negative frequency are the same band, and are not complex banks but real banks. Also, it is the maximum thinning filter bank, which is folded back at the dotted line in the figure. The lower part of the figure shows the characteristics of each band after division. The even band is subjected to linear phase conversion, and the even band is subjected to Herbert transformation. AP indicate the location of the band,
j represents a phase rotation of +90 degrees, and -j represents a phase rotation of -90 degrees. FIG. 11 shows the characteristics of each band that has been divided and undersampled, and it can be seen that aliasing noise has occurred. FIG. 12 shows the characteristic of each band passing through the reconstruction filter. The characteristic of the reconstruction filter is the same as that of the split filter, but the phase of the Herbert transform is inverted by 180 degrees. At this time, if the characteristics of the filter are appropriate, that is, if the above two conditions are satisfied, the aliasing noise can be canceled and the signal can be approximately demodulated to the original signal. -1 in FIG.
Indicates that the sign of the signal is inverted.

【0036】図10に示されるような分割後のフイルタ
ー特性を得るために、図4に示される計算手順を実現す
るバンド分割の回路ブロック図を図13に示す。ウィン
ドウの幅のバンド数に対する倍率をWとしたとき、入力
信号から、W×Nサンプルの長さのブロックiをブロッ
ク取り出し回路で取り出し、W×N個のデータをそれぞ
れ、奇数バンド用と偶数バンド用のウィンドウ乗算、折
りたたみ加算回路に入力する。そして奇数バンド用及び
偶数バンド用のそれぞれの回路から出力されるN個のデ
ータをそれぞれN次IDCT処理を行う。次いで、それ
ぞれの出力を加算することによりNバンド出力を得る。
このウィンドウ乗算、折りたたみ加算までの処理手順を
示したのが、図14及び図15であるが、前述したよう
に、ウィンドウ条件の1つに左右対称であることがある
から、ウィンドウの乗算に当たっては、左半分の長さを
用いて計算量を減じている。ここではW=8の場合を示
している。そして、ウィンドウ乗算、折りたたみ加算回
路からのN個のデータをIDCT処理する回路ブロック
が図16に示されており、N=8の場合である。ここ
で、IDCT入力をXk,同出力をxiとしたとき、式
1が成立する。
FIG. 13 is a circuit block diagram of a band division for realizing the calculation procedure shown in FIG. 4 in order to obtain the filter characteristics after division as shown in FIG. Assuming that the magnification of the width of the window with respect to the number of bands is W, a block i having a length of W × N samples is extracted from the input signal by a block extracting circuit, and W × N data are respectively extracted for the odd-numbered band and the even-numbered band. Window multiplication and folding addition circuit. Then, N-order IDCT processing is performed on the N pieces of data output from the respective circuits for the odd-numbered band and the even-numbered band. Next, an N-band output is obtained by adding the respective outputs.
14 and 15 show the processing procedure up to the window multiplication and the folding addition. As described above, since one of the window conditions may be symmetrical, the window multiplication is not performed. , The length of the left half is used to reduce the amount of calculation. Here, the case where W = 8 is shown. Then, a circuit block for performing IDCT processing on N pieces of data from the window multiplication and folding addition circuit is shown in FIG. 16, where N = 8. Here, when the IDCT input is Xk and the output is xi, Equation 1 is established.

【0037】[0037]

【数1】 (Equation 1)

【0038】図16で得られたバンド出力を元の信号に
再構成して復調するための回路ブロック図が図17に示
されている。概略構成は、N次DCT、逆方向加算、減
算回路、シフトレジスタ1及び2、そして、ウィンドウ
乗算、加算回路から成立している。この概略構成での計
算処理手順は図9に示されるものである。
FIG. 17 is a circuit block diagram for reconstructing and demodulating the band output obtained in FIG. 16 into the original signal. The schematic configuration is made up of an N-order DCT, backward addition and subtraction circuits, shift registers 1 and 2, and window multiplication and addition circuits. The calculation processing procedure in this schematic configuration is shown in FIG.

【0039】図18はDCT回路部分を示しており、図
13で得られたNバンド出力を奇数バンドと偶数バンド
に分割してDCT処理をおこなう。DCT入力をXi,
同出力をXkとすると式2が成立する。
FIG. 18 shows a DCT circuit portion, which divides the N-band output obtained in FIG. 13 into an odd band and an even band and performs DCT processing. DCT input is Xi,
Assuming that the output is Xk, Equation 2 holds.

【0040】[0040]

【数2】 (Equation 2)

【0041】図19は図17における逆方向加算回路と
逆方向減算回路の出力をそれぞれシフトレジスタ1とシ
フトレジスタ2への入力の仕方を示している。逆方向加
算回路では、偶数バンドN次DCT出力ODCTG
(P)(0≦P≦N−1)と奇数バンドN次DCT出力
ODCTK(P)(1≦P≦N−1)を加算した出力O
UT1(P)(0≦P≦N−1)を、 OUT1(P)=ODCTG(P) (P=0) OUT1(P)=ODCTG(P)+ODCTK(N−
P) (1≦P≦N−1)となるように出力し、シフト
レジスタ1に1ブロック(データN個)毎にデータをシ
フトして入力する。逆方向減算回路では、偶数バンドN
次DCT出力ODCTG(P)(1≦P≦N−1)から
奇数バンドN次DCT出力ODCTK(P)(0≦P≦
N−1)を減算した出力OUT2(P)(0≦P≦N−
1)を OUT2(P)=ODCTK(P) (P=0) OUT2(P)=ODCTG(N−P)−ODCTK
(P) (1≦P≦N−1)となるように出力し、シフ
トレジスタ2に1ブロック(データN個)毎にデータを
シフトして入力する。
FIG. 19 shows how the outputs of the backward addition circuit and the backward subtraction circuit in FIG. 17 are input to the shift register 1 and the shift register 2, respectively. In the backward addition circuit, the even-numbered band Nth-order DCT output ODCTG
(P) The output O obtained by adding (0 ≦ P ≦ N−1) and the odd-numbered band Nth-order DCT output ODCTK (P) (1 ≦ P ≦ N−1).
UT1 (P) (0 ≦ P ≦ N−1) is calculated as follows: OUT1 (P) = ODCTG (P) (P = 0) OUT1 (P) = ODCTG (P) + ODCTK (N−
P) (1.ltoreq.P.ltoreq.N-1), and the data is shifted and input to the shift register 1 for each block (N data). In the backward subtraction circuit, the even band N
From the next DCT output ODCTG (P) (1 ≦ P ≦ N−1) to the odd band Nth DCT output ODCTK (P) (0 ≦ P ≦
N-1) is subtracted from the output OUT2 (P) (0 ≦ P ≦ N−
1) OUT2 (P) = ODCTK (P) (P = 0) OUT2 (P) = ODCTG (NP) -ODCTK
(P) The output is performed so that (1 ≦ P ≦ N−1), and the data is shifted and input to the shift register 2 for each block (N data).

【0042】図20では、シフトレジスタ1及びシフト
レジスタ2から読み出したデータをウインドウと乗算
し、加算する手順が示されており、シフトレジスタから
の読み出しは、シフトレジスタ1とシフトレジスタ2に
格納されたデータを交互に行ってウィンドウと乗算す
る。
FIG. 20 shows a procedure for multiplying the data read from the shift registers 1 and 2 by the window and adding the data. The read from the shift registers is stored in the shift registers 1 and 2. The data alternately and multiply by the window.

【0043】図21では、図17に示された再構成フィ
ルターの計算処理手順を全体的に示したものであり、こ
こでもウィンドウは左半分の長さを用いている。
FIG. 21 shows the entire calculation processing procedure of the reconstruction filter shown in FIG. 17, and here, the window uses the length of the left half.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、奇数バ
ンドまたは偶数バンドに、直線移送変換とヘルベルト変
換のいづれかを行い、それぞれのバンドにDCTを用い
たので、フィルターとしての減衰特性を十分大きくとる
ことができ、折り返し雑音をキャンセルできるととも
に、DSPによってリアルタイムに実現できる程度に計
算量を低減することができた。
As described above, according to the present invention, either the linear transfer conversion or the Herbert conversion is performed on the odd-numbered band or the even-numbered band, and the DCT is used for each band. It was possible to take a large value, cancel aliasing noise, and reduce the amount of calculation to the extent that it could be realized in real time by the DSP.

【0045】また、音声、音楽信号の圧縮符号などの分
野において、粗い量子化を行う以前の帯域分割に利用す
ると効果的である。これは、各バンドの信号に対し、粗
い量子化を行って、データ圧縮を行ったとしても、その
歪が狭い帯域の中にのみ発生するため、聴感上音質の劣
化が少ないからである。
In fields such as voice and music signal compression codes, it is effective to use it for band division before coarse quantization is performed. This is because even if the signal of each band is subjected to coarse quantization and data compression, the distortion is generated only in a narrow band, so that there is little deterioration in sound quality in terms of hearing.

【0046】更に、ウィンドウの構造を適切に選べば、
全てのバンドの復調信号を加算することによって折り返
し雑音をキャンセルし、元の信号を復調することができ
る。
Further, if the structure of the window is appropriately selected,
By adding demodulated signals of all bands, aliasing noise can be canceled and the original signal can be demodulated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の基本となる2分割フィルターバンクの
説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a two-divided filter bank which is a basis of the present invention.

【図2】1つのサブバンドの出力信号を計算する手順を
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a procedure for calculating an output signal of one subband.

【図3】図2の出力信号計算の変形手順を示す説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a modification procedure of the output signal calculation of FIG. 2;

【図4】図3の出力信号の基本シフトコサイン関数への
変換手順を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a procedure for converting the output signal of FIG. 3 into a basic shift cosine function.

【図5】1つのサブバンドの出力信号のヘルベルト変換
手順を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a Herbert transform procedure of an output signal of one subband.

【図6】基本シフトコサイン関数を用いたヘルベルト変
換手順を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a Herbert conversion procedure using a basic shift cosine function.

【図7】1つのサブバンド信号による復調手順を示す説
明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a demodulation procedure using one subband signal.

【図8】区間長Nの復調信号を同時に計算する手順を示
す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a procedure for simultaneously calculating demodulated signals having a section length N.

【図9】DCTを用いた復調手順を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a demodulation procedure using DCT.

【図10】4バンドの場合のフィルターバンク特性と、
分割後の各バンドの特性を示す説明図である。
FIG. 10 shows filter bank characteristics in the case of four bands,
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating characteristics of each band after division.

【図11】アンダーサンプリング後の各バンドの特性を
示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing characteristics of each band after undersampling.

【図12】再構成フィルター通過後の各バンドの特性を
示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing characteristics of each band after passing through a reconstruction filter.

【図13】奇数及び偶数バンドに分割する概略図であ
る。
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating division into odd and even bands.

【図14】偶数バンド用ウィンドウ乗算、折りたたみ加
算回路の計算手順を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a calculation procedure of a window multiplication and folding addition circuit for even-numbered bands.

【図15】奇数バンド用ウィンドウ乗算、折りたたみ加
算回路の計算手順を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a calculation procedure of an odd band window multiplication and folding addition circuit.

【図16】IDCT回路の概略図である。FIG. 16 is a schematic diagram of an IDCT circuit.

【図17】再構成フィルターを形成する概略図である。
FIG. 17 is a schematic diagram of forming a reconstitution filter.

【図18〕DCT回路の概略図である。 【図19】逆方向加算及び逆方向減算とシフトレジスタ
1及び2への信号入力手順を示す説明図である。
FIG. 18 is a schematic diagram of a DCT circuit. FIG. 19 is an explanatory diagram showing backward addition and backward subtraction and signal input procedures to shift registers 1 and 2;

【図20】ウィンドウ乗算、加算回路の計算手順を示す
説明図である。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a calculation procedure of a window multiplication and addition circuit.

【図21】図17の再構成フィルターを形成する計算手
順を示す説明図である。
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a calculation procedure for forming the reconstruction filter of FIG. 17;

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 7/30 H03H 17/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03M 7/30 H03H 17/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力信号からブロック毎にNサンプルデ
ータを取り出す第1ステップと、第1ステップで得られ
たデータにウィンドウを乗算する第2ステップと、第2
ステップで得られたデータを折りたたみ加算する第3ス
テップと、第3ステップで得られた結果に対してN次I
DCTを行う第4ステップとを含み、奇数バンドと偶数
バンドの一方で直線位相変換に、他方でヘルベルト変換
になるように前記IDCTを行ってNバンド出力を得る
ことを特徴とする高速演算高性能フィルタバンク構成方
法。
A first step of extracting N sample data for each block from the input signal; a second step of multiplying the data obtained in the first step by a window;
A third step of folding and adding the data obtained in the step, and an Nth order I to the result obtained in the third step.
And a fourth step of performing DCT, wherein the IDCT is performed to obtain an N-band output so that one of the odd-numbered band and the even-numbered band is converted to the linear phase conversion, and the other is converted to the Herbert conversion to obtain an N-band output. Filter bank configuration method.
【請求項2】 入力信号からウィンドウ幅のバンド数に
対する倍率Wとサンプル数Nとを乗じた長さのブロック
信号をNサンプルづつずらして取り出す第1ステップ
と、取り出された前記ブロック信号にウィンドウを乗算
した後に折りたたみ加算する第2ステップと、第2ステ
ップで得られた信号を偶数バンド又は奇数バンドに対応
して一方が直線位相変換に、他方がヘルベルト変換にな
るように、N次IDCT処理する第3ステップと、第3
ステップで得られた信号をアンダーサンプリングしてN
バンド出力として伝送する第4ステップと、伝送された
Nバンド出力をオーバーサンプリングした後、偶数バン
ドと奇数バンドに分け、それぞれN次DCT処理を行う
第5ステップと、第5ステップで得られた偶数バンドN
次DCT出力と奇数バンドN次出力とを逆方向加算及び
逆方向減算し、それぞれの演算出力をそれぞれW×Nの
長さのシフトレジスターに1ブロック毎にシフトしなが
ら格納する第6ステップと、前記各シフトレジスターの
格納データを逐次読みだし、ウィンドウと乗算した後に
折りたたみ加算する第7ステップとを含み、前記入力信
号をNサンプル出力して復調することを特徴とする高速
演算高性能フィルタバンク構成方法。
2. A first step of extracting a block signal having a length obtained by multiplying a scaling factor W with respect to the number of bands of a window width and the number of samples N by N samples from an input signal, and forming a window in the extracted block signal. A second step of folding and adding after multiplication, and N-order IDCT processing of the signal obtained in the second step so that one is subjected to linear phase conversion and the other is applied to Herbert transformation corresponding to an even band or an odd band. The third step and the third
Undersampling the signal obtained in the step
A fourth step of transmitting as a band output, a fifth step of oversampling the transmitted N-band output, dividing the output into an even band and an odd band, and performing N-order DCT processing, respectively, and the even number obtained in the fifth step. Band N
A sixth step of performing backward addition and backward subtraction of the next DCT output and the odd-numbered band Nth output, and storing each operation output in a shift register having a length of W × N while shifting each block by one block; A seventh step of sequentially reading data stored in each of the shift registers, multiplying the data by a window, and folding and adding the data, outputting N samples of the input signal and demodulating the data. Method.
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