JP2002055698A - カスケードフィルタバンクにおけるエイリアシングを削減する方法および装置 - Google Patents
カスケードフィルタバンクにおけるエイリアシングを削減する方法および装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H17/00—Networks using digital techniques
-
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03H17/00—Networks using digital techniques
- H03H17/02—Frequency selective networks
- H03H17/0248—Filters characterised by a particular frequency response or filtering method
- H03H17/0264—Filter sets with mutual related characteristics
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】カスケードフィルタバンクの近接するサブバン
ド間のエイリアシングを削減する。 【解決手段】エイリアス削減フィルタバンクの振幅・位
相は第１段フィルタバンクの合成フィルタバンクの振幅
と類似する。エイリアス削減フィルタバンクは第１段フ
ィルタバンクのＭ１サブバンドからの一連のＭ２サブバ
ンドからの信号をフィルタリングし加える。分析フィル
タバンクによりエイリアス削減ステージ後に高周波解像
度が得られる。サブバンドの信号は最初にエイリアス削
減フィルタバンクに供給され、エイリアシングを減じ
る。第１段フィルタバンクがＭ１バンドを有する変調均
一フィルタバンクであり、エイリアス削減のステージが
Ｍ２バンドを有し、エイリアスキャンセルが可能な場
合、エイリアス削減フィルタバンクは、Ｍ１／Ｍ２のサ
ンプリングレート比率により基準化された周波数を有す
るが、第１段の合成フィルタバンクと類似する周波数応
答を有する必要がある。
ド間のエイリアシングを削減する。 【解決手段】エイリアス削減フィルタバンクの振幅・位
相は第１段フィルタバンクの合成フィルタバンクの振幅
と類似する。エイリアス削減フィルタバンクは第１段フ
ィルタバンクのＭ１サブバンドからの一連のＭ２サブバ
ンドからの信号をフィルタリングし加える。分析フィル
タバンクによりエイリアス削減ステージ後に高周波解像
度が得られる。サブバンドの信号は最初にエイリアス削
減フィルタバンクに供給され、エイリアシングを減じ
る。第１段フィルタバンクがＭ１バンドを有する変調均
一フィルタバンクであり、エイリアス削減のステージが
Ｍ２バンドを有し、エイリアスキャンセルが可能な場
合、エイリアス削減フィルタバンクは、Ｍ１／Ｍ２のサ
ンプリングレート比率により基準化された周波数を有す
るが、第１段の合成フィルタバンクと類似する周波数応
答を有する必要がある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的にカスケード
フィルタバンクに関するものであり、さらに詳しくいう
と、カスケードフィルタバンクにおけるエイリアシング
を削減する方法および装置に関する。
フィルタバンクに関するものであり、さらに詳しくいう
と、カスケードフィルタバンクにおけるエイリアシング
を削減する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は次に記載する米国特許出願に関
連するものである。すなわち、米国特許出願における発
明の名称、「分離無関係性削減および冗長削減を用いる
音声信号の知覚コーディング」(“Perceptual Coding o
f Audio Signal Using Separated Irrelevancy Resolut
ion and Redundancy Reduction”)（代理人登録番号Ｅ
ｄｌｅｒ １−４）、米国特許出願における発明の名
称、「知覚オーディオコーダにおいてマスクされたしき
い値を表す方法および装置」(“Method and Apparatus
for Representing Masked Threshold in a Perceptual
Audio Coder”) （代理人登録番号Ｅｄｌｅｒ ２−２
−６）、米国特許出願における発明の名称、「異なるス
ペクトル／時間解像度により無関係性削減と冗長削減を
実行するカスケードフィルタバンクを用いる音声信号の
知覚コーディング」(“Perceptual Coding of Audio Si
gnals Using Cascaded Filterbanks for Performing Ir
relevancy Reduction and Redundancy Reduction With
Different Spectral/TemporalResolution”) （代理人
登録番号Ｅｄｌｅｒ ３−４）、および、米国特許出願
における発明の名称、「ノイズ状信号コンポーネントを
検出する方法および装置」(“Method and Apparatus fo
r Detecting Noise-Like Signal Components”)（代理
人登録番号Ｆｉｎｋ Ｆａｌｌｅｒ ３）であり、これ
らは同時期に請求権申請がなされ、本発明の譲受人に譲
渡されたものであり、ここに参考までに記載を行う。
連するものである。すなわち、米国特許出願における発
明の名称、「分離無関係性削減および冗長削減を用いる
音声信号の知覚コーディング」(“Perceptual Coding o
f Audio Signal Using Separated Irrelevancy Resolut
ion and Redundancy Reduction”)（代理人登録番号Ｅ
ｄｌｅｒ １−４）、米国特許出願における発明の名
称、「知覚オーディオコーダにおいてマスクされたしき
い値を表す方法および装置」(“Method and Apparatus
for Representing Masked Threshold in a Perceptual
Audio Coder”) （代理人登録番号Ｅｄｌｅｒ ２−２
−６）、米国特許出願における発明の名称、「異なるス
ペクトル／時間解像度により無関係性削減と冗長削減を
実行するカスケードフィルタバンクを用いる音声信号の
知覚コーディング」(“Perceptual Coding of Audio Si
gnals Using Cascaded Filterbanks for Performing Ir
relevancy Reduction and Redundancy Reduction With
Different Spectral/TemporalResolution”) （代理人
登録番号Ｅｄｌｅｒ ３−４）、および、米国特許出願
における発明の名称、「ノイズ状信号コンポーネントを
検出する方法および装置」(“Method and Apparatus fo
r Detecting Noise-Like Signal Components”)（代理
人登録番号Ｆｉｎｋ Ｆａｌｌｅｒ ３）であり、これ
らは同時期に請求権申請がなされ、本発明の譲受人に譲
渡されたものであり、ここに参考までに記載を行う。
【０００３】信号圧縮アプリケーションにおいて、非均
等バンド分割によるフィルタバンクはしばしば最大コー
ド利得を得ることが望まれる。音声コーディングアプリ
ケーションにおいて、例えば、バンド分割は、信号が検
出された後の量子化雑音の時間と周波数形状がどのよう
に音響心理学可聴しきい値にマッチされるかも決定す
る。例えば、参考までに引用すると、Ｄ． Ｓｉｎｈａ
等により、１９９８年、ＣＲＣプレス（デジタルオーデ
ィオ、セクション４２、４２−１から４２−１８）に発
表された「知覚オーディオコーダ」（“Perceptual Aud
io Coder”) を参照にされたい。
等バンド分割によるフィルタバンクはしばしば最大コー
ド利得を得ることが望まれる。音声コーディングアプリ
ケーションにおいて、例えば、バンド分割は、信号が検
出された後の量子化雑音の時間と周波数形状がどのよう
に音響心理学可聴しきい値にマッチされるかも決定す
る。例えば、参考までに引用すると、Ｄ． Ｓｉｎｈａ
等により、１９９８年、ＣＲＣプレス（デジタルオーデ
ィオ、セクション４２、４２−１から４２−１８）に発
表された「知覚オーディオコーダ」（“Perceptual Aud
io Coder”) を参照にされたい。
【０００４】このような非均等バンド分割を得るために
木構造がしばしば使われる。例えば、木構造は、Ｍ．Ｖ
ｅｔｔｅｒｌｉとＪ．Ｋｏｖａｃｅｖｉｃにより、１９
９５年、Ｐｒｅｎｔｉｃｅホールに発表された「ウェー
ブレットおよびサブバンドコーディング」（“Wavelets
and Subband Coding”）に記載がなされているような
ウェーブレット変換を実行するであろう。ここで、図１
に示すように、低周波バンド１２０のような１つあるい
はそれ以上の周波数バンド１２０、１３０が、追加のサ
ブバンド１４０−１から１４０−３にさらに分割され
る。他のアプローチとして、１９９７年、Ｈ．Ｓ．Ｍａ
ｌｖａｒにより、アコースティクス、スピーチ、および
信号処理に関する国際コンファレンス（ドイツ、ミュン
ヘン）２４２１−２４２４において発表された「削減さ
れたブロッキングおよびリンギングアーティファクトに
よるコーディング変換のためのラップされた陪直交変
換」（“Lapped Biorthogonal Transform for Transfor
m Coding with Reduced Blocking and Ringing Artifac
ts”）に記載がなされているように、均一フィルタバン
クを用いていくつかのサブバンドを１つのより広いバン
ドに合わせてバンド幅を増やす。他のアプローチでは、
１９９５年、Ｊ．ＰｒｉｎｃｅｎとＪ．Ｄ．Ｊｏｈｎｓ
ｔｏｎにより、ＩＣＡＳＳＰ（ミシガン州、デトロイ
ト）３０７１−３０７４において発表された「信号適用
フィルタバンクによる音声コーディング」（“Audio Co
ding with Signal Adaptive Filterbanks”)に記載がな
されているように、遷移フィルタを用いていくつかの異
なる均一フィルタバンクを合わせる。
木構造がしばしば使われる。例えば、木構造は、Ｍ．Ｖ
ｅｔｔｅｒｌｉとＪ．Ｋｏｖａｃｅｖｉｃにより、１９
９５年、Ｐｒｅｎｔｉｃｅホールに発表された「ウェー
ブレットおよびサブバンドコーディング」（“Wavelets
and Subband Coding”）に記載がなされているような
ウェーブレット変換を実行するであろう。ここで、図１
に示すように、低周波バンド１２０のような１つあるい
はそれ以上の周波数バンド１２０、１３０が、追加のサ
ブバンド１４０−１から１４０−３にさらに分割され
る。他のアプローチとして、１９９７年、Ｈ．Ｓ．Ｍａ
ｌｖａｒにより、アコースティクス、スピーチ、および
信号処理に関する国際コンファレンス（ドイツ、ミュン
ヘン）２４２１−２４２４において発表された「削減さ
れたブロッキングおよびリンギングアーティファクトに
よるコーディング変換のためのラップされた陪直交変
換」（“Lapped Biorthogonal Transform for Transfor
m Coding with Reduced Blocking and Ringing Artifac
ts”）に記載がなされているように、均一フィルタバン
クを用いていくつかのサブバンドを１つのより広いバン
ドに合わせてバンド幅を増やす。他のアプローチでは、
１９９５年、Ｊ．ＰｒｉｎｃｅｎとＪ．Ｄ．Ｊｏｈｎｓ
ｔｏｎにより、ＩＣＡＳＳＰ（ミシガン州、デトロイ
ト）３０７１−３０７４において発表された「信号適用
フィルタバンクによる音声コーディング」（“Audio Co
ding with Signal Adaptive Filterbanks”)に記載がな
されているように、遷移フィルタを用いていくつかの異
なる均一フィルタバンクを合わせる。
【０００５】図１に示すカスケードフィルタバンク１０
０のようなカスケードフィルタバンクは、互いに続いた
異なるフィルタバンク１１０、１６０を有し、異なる周
波数と時間解像度を得る。カスケードフィルタバンク１
００の問題は、フィルタは完全ではないため、各サブバ
ンドフィルタ後のダウンサンプリングはエイリアシング
となることである。フィルタ通過バンド外のエネルギー
を有する信号がフィルタの通過バンド内に「反映され
る」時にエイリアシングが生じる。
０のようなカスケードフィルタバンクは、互いに続いた
異なるフィルタバンク１１０、１６０を有し、異なる周
波数と時間解像度を得る。カスケードフィルタバンク１
００の問題は、フィルタは完全ではないため、各サブバ
ンドフィルタ後のダウンサンプリングはエイリアシング
となることである。フィルタ通過バンド外のエネルギー
を有する信号がフィルタの通過バンド内に「反映され
る」時にエイリアシングが生じる。
【０００６】このミラー信号が次フィルタの通過バンド
内にある場合、信号の減衰はカスケードの第一フィルタ
によってのみ決定される。これにより、コンバインされ
たフィルタバンクの周波数選択性はあまりよくない。図
２は、第一ステージの全サブバンドが分割される場合、
第一ステージで１２８バンド、かつ次のステージで８バ
ンド、合計で１０２４バンドを有するカスケードから成
るフィルタバンクのある特定のバンドの振幅反応２００
を表したものである。振幅反応２００においてエイリア
シングは、部分的に１０ｄＢ以下の減衰により、メイン
ローブ以外に高ピーク時に現れる。比較のため、図３に
おいて所望する振幅反応３００を示しており、ここで１
０２４バンド均一フィルタバンクの特定のバンドを示し
ている。
内にある場合、信号の減衰はカスケードの第一フィルタ
によってのみ決定される。これにより、コンバインされ
たフィルタバンクの周波数選択性はあまりよくない。図
２は、第一ステージの全サブバンドが分割される場合、
第一ステージで１２８バンド、かつ次のステージで８バ
ンド、合計で１０２４バンドを有するカスケードから成
るフィルタバンクのある特定のバンドの振幅反応２００
を表したものである。振幅反応２００においてエイリア
シングは、部分的に１０ｄＢ以下の減衰により、メイン
ローブ以外に高ピーク時に現れる。比較のため、図３に
おいて所望する振幅反応３００を示しており、ここで１
０２４バンド均一フィルタバンクの特定のバンドを示し
ている。
【０００７】ＭａｄｉｓｅｔｔｉおよびＤ．Ｂ．Ｗｉｌ
ｌｉａｍｓにより、１９９７年、ＣＲＣプレス、ＩＥＥ
Ｅプレス（フロリダ州、Ｂｏｃａ Ｒａｔｏｎ）に発表
の「デジタル信号処理ハンドブック」（“Digital Sign
al Processing Handbook”）において記載されているよ
うに（参考までにここに引用する）、このタイプのエイ
リアシングを削減するアプローチがＭＰＥＧ−１／Ｌａ
ｙｅｒ３オーディオコーダに取り込まれてきた。ＭＰＥ
Ｇ−１／Ｌａｙｅｒ３オーディオコーダは、第一ステー
ジで３２バンド、第二ステージで６バンドあるいは１８
バンド（変換可能）を有するカスケードフィルタを用い
る。この特別のタイプのフィルタバンク用に、バタフラ
イ状構造が第二ステージの出力時に使用され、近接バン
ド間のエイリアシングを削減する。例えば、参考までに
記載すると、Ｂ．Ｅｄｌｅｒにより、１９９２年６月、
エレクトロニクスレター第２８巻、Ｎｏ．１２の１１０
４ページから１１０５ページに発表された「デシメーシ
ョンによるカスケードフィルタバンクのサブバンドにお
けるエイリアシング削減」(“Aliasing Reductionin Su
bbands of Cascaded Filter Banks with Decimation”)
を参照にされたい。
ｌｉａｍｓにより、１９９７年、ＣＲＣプレス、ＩＥＥ
Ｅプレス（フロリダ州、Ｂｏｃａ Ｒａｔｏｎ）に発表
の「デジタル信号処理ハンドブック」（“Digital Sign
al Processing Handbook”）において記載されているよ
うに（参考までにここに引用する）、このタイプのエイ
リアシングを削減するアプローチがＭＰＥＧ−１／Ｌａ
ｙｅｒ３オーディオコーダに取り込まれてきた。ＭＰＥ
Ｇ−１／Ｌａｙｅｒ３オーディオコーダは、第一ステー
ジで３２バンド、第二ステージで６バンドあるいは１８
バンド（変換可能）を有するカスケードフィルタを用い
る。この特別のタイプのフィルタバンク用に、バタフラ
イ状構造が第二ステージの出力時に使用され、近接バン
ド間のエイリアシングを削減する。例えば、参考までに
記載すると、Ｂ．Ｅｄｌｅｒにより、１９９２年６月、
エレクトロニクスレター第２８巻、Ｎｏ．１２の１１０
４ページから１１０５ページに発表された「デシメーシ
ョンによるカスケードフィルタバンクのサブバンドにお
けるエイリアシング削減」(“Aliasing Reductionin Su
bbands of Cascaded Filter Banks with Decimation”)
を参照にされたい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ＭＰＥＧ−１／Ｌａｙ
ｅｒ３オーディオコーダに取り込まれたエイリアス削減
技術は近接するバンドにおけるエイリアシングを削減す
るよう働くが、１つの近接からだけのエイリアシング削
減、かつ、特定のフィルタバンクのみのエイリアシング
削減を行うにとどまる。ここで、近接するバンドのエイ
リアシングは１８０度の位相シフトを有する。よって、
１近接バンドよりもさらに多くの近接するバンド間のエ
イリアシングを削減し、これに一定の位相関係が必要と
されないような方法および装置が求められる。
ｅｒ３オーディオコーダに取り込まれたエイリアス削減
技術は近接するバンドにおけるエイリアシングを削減す
るよう働くが、１つの近接からだけのエイリアシング削
減、かつ、特定のフィルタバンクのみのエイリアシング
削減を行うにとどまる。ここで、近接するバンドのエイ
リアシングは１８０度の位相シフトを有する。よって、
１近接バンドよりもさらに多くの近接するバンド間のエ
イリアシングを削減し、これに一定の位相関係が必要と
されないような方法および装置が求められる。
【０００９】
【発明を解決するための手段】一般的に、カスケードフ
ィルタバンクにおける近接サブバンド間のエイリアシン
グを削減するための方法および装置を開示する。本発明
により、高周波解像度が一連のサブバンドより得られ
る。これらのサブバンドの信号は最初にエイリアス削減
フィルタバンクに供給されエイリアシングを削減する。
第一ステージフィルタバンクがＭ１バンドを有する変調
均一フィルタバンクであり、かつ、エイリアス削減フィ
ルタバンクがＭ２バンドを有し、エイリアスキャンセル
が可能となる場合、エイリアス削減フィルタバンクは、
サンプリングレートＭ１／Ｍ２の比率により基準化され
た周波数を有するが、第一ステージの合成フィルタバン
クと同じ周波数応答を有していなくてはならない。エイ
リアス削減フィルタステージの後に、高周波解像度を得
るために分析フィルタバンクが次に続く。
ィルタバンクにおける近接サブバンド間のエイリアシン
グを削減するための方法および装置を開示する。本発明
により、高周波解像度が一連のサブバンドより得られ
る。これらのサブバンドの信号は最初にエイリアス削減
フィルタバンクに供給されエイリアシングを削減する。
第一ステージフィルタバンクがＭ１バンドを有する変調
均一フィルタバンクであり、かつ、エイリアス削減フィ
ルタバンクがＭ２バンドを有し、エイリアスキャンセル
が可能となる場合、エイリアス削減フィルタバンクは、
サンプリングレートＭ１／Ｍ２の比率により基準化され
た周波数を有するが、第一ステージの合成フィルタバン
クと同じ周波数応答を有していなくてはならない。エイ
リアス削減フィルタステージの後に、高周波解像度を得
るために分析フィルタバンクが次に続く。
【００１０】本発明のさらなる態様に基づいて、第一ス
テージ分析フィルタバンクの合成フィルタバンクは、Ｍ
１／Ｍ２番目サブストラクチャごとにのみ保有すること
により「間引きされる」ことが出来る。開示した一方法
において、エイリアシングが削減された４バンド合成フ
ィルタバンクから２バンドエイリアス削減フィルタが生
成される。結果の２バンドフィルタバンクは、４バンド
フィルタバンクと類似する周波数応答（スケーリングま
で）を有することから、これによりエイリアス削減に使
用出来る。
テージ分析フィルタバンクの合成フィルタバンクは、Ｍ
１／Ｍ２番目サブストラクチャごとにのみ保有すること
により「間引きされる」ことが出来る。開示した一方法
において、エイリアシングが削減された４バンド合成フ
ィルタバンクから２バンドエイリアス削減フィルタが生
成される。結果の２バンドフィルタバンクは、４バンド
フィルタバンクと類似する周波数応答（スケーリングま
で）を有することから、これによりエイリアス削減に使
用出来る。
【００１１】本発明のより完全な理解および本発明のさ
らなるフューチャと効果が、次に記載する発明の実施の
形態、および図面を参照することによってより明らかと
なろう。
らなるフューチャと効果が、次に記載する発明の実施の
形態、および図面を参照することによってより明らかと
なろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】図４は、本発明によるカスケード
フィルタバンク４００を示したものである。本発明の１
つのフューチャに基づいて、カスケードフィルタバンク
４００は第一分析フィルタバンク４１０のエイリアス削
減フィルタバンク４２０を含む。以下に詳細な記載を行
うように、エイリアス削減フィルタバンク４２０は、適
するフィルタ設計により異なるフィルタ間のエイリアシ
ング構成要素をキャンセルし、かつ、合成フィルタバン
クの出力ステージで全信号を加えることによりエイリア
シングの削減を可能にする。
フィルタバンク４００を示したものである。本発明の１
つのフューチャに基づいて、カスケードフィルタバンク
４００は第一分析フィルタバンク４１０のエイリアス削
減フィルタバンク４２０を含む。以下に詳細な記載を行
うように、エイリアス削減フィルタバンク４２０は、適
するフィルタ設計により異なるフィルタ間のエイリアシ
ング構成要素をキャンセルし、かつ、合成フィルタバン
クの出力ステージで全信号を加えることによりエイリア
シングの削減を可能にする。
【００１３】本発明による技術は、近接するサブバンド
間のエイリアシングをキャンセルするか、あるいは削減
することに使用可能である。一連のサブバンドから高周
波解像度を得る目的で、エイリアシングを削減するため
にエイリアス削減フィルタバンク４２０のようなエイリ
アス削減フィルタバンクにこれらのサブバンドの信号が
最初に供給される。第一ステージフィルタバンク４１０
がＭ１バンドを有する変調均一フィルタバンクであり、
エイリアス削減フィルタバンク４２０がＭ２バンドを有
し、エイリアスがキャンセルされる場合、サンプリング
レートＭ１／Ｍ ２の比率により基準化された周波数を有
するが、エイリアス削減フィルタバンク４２０は第一ス
テージの合成フィルタバンク（図示せず）と同様の周波
数応答を有していなくてはならない。言い換えると、第
二ステージエイリアス削減フィルタバンク４２０は、第
一ステージの合成のプロトタイプの低周波部分（図示せ
ず）と同様の周波数応答を有する窓関数あるいはベース
バンドプロトタイプフィルタを有していなくてはならな
い。エイリアシング削減のためのエイリアス削減フィル
タバンク４２０の後に、図４に示すように高周波解像度
を得るための分析フィルタバンク４３０が続く。
間のエイリアシングをキャンセルするか、あるいは削減
することに使用可能である。一連のサブバンドから高周
波解像度を得る目的で、エイリアシングを削減するため
にエイリアス削減フィルタバンク４２０のようなエイリ
アス削減フィルタバンクにこれらのサブバンドの信号が
最初に供給される。第一ステージフィルタバンク４１０
がＭ１バンドを有する変調均一フィルタバンクであり、
エイリアス削減フィルタバンク４２０がＭ２バンドを有
し、エイリアスがキャンセルされる場合、サンプリング
レートＭ１／Ｍ ２の比率により基準化された周波数を有
するが、エイリアス削減フィルタバンク４２０は第一ス
テージの合成フィルタバンク（図示せず）と同様の周波
数応答を有していなくてはならない。言い換えると、第
二ステージエイリアス削減フィルタバンク４２０は、第
一ステージの合成のプロトタイプの低周波部分（図示せ
ず）と同様の周波数応答を有する窓関数あるいはベース
バンドプロトタイプフィルタを有していなくてはならな
い。エイリアシング削減のためのエイリアス削減フィル
タバンク４２０の後に、図４に示すように高周波解像度
を得るための分析フィルタバンク４３０が続く。
【００１４】一般的に、エイリアス削減フィルタバンク
４２０の振幅反応および位相は第一ステージフィルタバ
ンク４１０における合成フィルタバンク（図示せず）の
振幅反応に類似していなくてはならない。
４２０の振幅反応および位相は第一ステージフィルタバ
ンク４１０における合成フィルタバンク（図示せず）の
振幅反応に類似していなくてはならない。
【００１５】参考までに引用すると、Ｔｒａｎｓ． ｏ
ｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇの第４巻、Ｎ
ｏ．３においてＧ．ＳｃｈｕｌｌｅｒとＴ．Ｋａｒｐに
より発表された「任意システム遅延による変調フィルタ
バンク：効果的実行および時間変化ケース」（“Modula
ted Filter Bank with Arbitrary System Delay: Effi
cient Implementation and the Time-Varying Case”）
に記載がなされているように、コサイン変調フィルタバ
ンクはゼロ遅延マトリクスおよび最大遅延マトリクスを
用いる公式により表されることを注記する。これは、ネ
ストされた２つのバンドサブストラクチャから成る構造
となる。
ｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇの第４巻、Ｎ
ｏ．３においてＧ．ＳｃｈｕｌｌｅｒとＴ．Ｋａｒｐに
より発表された「任意システム遅延による変調フィルタ
バンク：効果的実行および時間変化ケース」（“Modula
ted Filter Bank with Arbitrary System Delay: Effi
cient Implementation and the Time-Varying Case”）
に記載がなされているように、コサイン変調フィルタバ
ンクはゼロ遅延マトリクスおよび最大遅延マトリクスを
用いる公式により表されることを注記する。これは、ネ
ストされた２つのバンドサブストラクチャから成る構造
となる。
【００１６】図５は４バンドフィルタバンク５００の例
を示したものである。また、図６は、エイリアシングが
削減された、一致する４バンド合成フィルタバンク６０
０を示したものである。Ｔ１はこの場合、サイズ４・４
を有するＭ１・Ｍ１離散コサイン変換タイプ４であり、
Ｔ１ ―１はこの場合、サイズ４・４を有するＭ１・Ｍ １
逆離散コサイン変換タイプ４である。上記引用のＧ．Ｓ
ｃｈｕｌｌｅｒとＴ．Ｋａｒｐによる論文を参照にされ
たい。
を示したものである。また、図６は、エイリアシングが
削減された、一致する４バンド合成フィルタバンク６０
０を示したものである。Ｔ１はこの場合、サイズ４・４
を有するＭ１・Ｍ１離散コサイン変換タイプ４であり、
Ｔ１ ―１はこの場合、サイズ４・４を有するＭ１・Ｍ １
逆離散コサイン変換タイプ４である。上記引用のＧ．Ｓ
ｃｈｕｌｌｅｒとＴ．Ｋａｒｐによる論文を参照にされ
たい。
【００１７】最初に第一ステージフィルタが設計される
と、エイリアシングが減じられたその一致する合成フィ
ルタバンクの構造は、Ｍ１／Ｍ２番目サブストラクチャ
ごとにのみ保有することにより「間引きされる」ことが
出来る。例えば図７は、図６の４バンド合成フィルタバ
ンク６００から生成した２バンドエイリアスリダクショ
ンフィルタ７００を示したものである。図７において、
Ｔ２は２・２離散コサイン変換である。結果の２バンド
フィルタバンクは同様の周波数応答を有することから
（スケーリングまで）、エイリアス削減に使用出来る。
と、エイリアシングが減じられたその一致する合成フィ
ルタバンクの構造は、Ｍ１／Ｍ２番目サブストラクチャ
ごとにのみ保有することにより「間引きされる」ことが
出来る。例えば図７は、図６の４バンド合成フィルタバ
ンク６００から生成した２バンドエイリアスリダクショ
ンフィルタ７００を示したものである。図７において、
Ｔ２は２・２離散コサイン変換である。結果の２バンド
フィルタバンクは同様の周波数応答を有することから
（スケーリングまで）、エイリアス削減に使用出来る。
【００１８】構造の値ｌは結果の窓関数あるいはフィル
タバンクのベースバンドプロトタイプを決定する。この
より小さいフィルタバンクは構造をダウンサンプリング
することから得られるため、その窓関数は一定の方法に
より第一ステージフィルタバンクの窓関数をダウンサン
プリングすることによって得られる。サブストラクチャ
は、長さＭ１のブロック中央あたりで対称であることか
ら、窓関数の結果のダウンサンプリングはアナログ方式
で現れ、窓関数の長さＭ１のダウンサンプリング各イン
ターバルは各インターバル中央あたりで対称である。例
えば、第一ステージフィルタバンクは４バンド（Ｍ１は
４に等しい）を有すると仮定すると、その窓関数は次の
フォームを有する。 １，２，３，４，４，３，２，１
タバンクのベースバンドプロトタイプを決定する。この
より小さいフィルタバンクは構造をダウンサンプリング
することから得られるため、その窓関数は一定の方法に
より第一ステージフィルタバンクの窓関数をダウンサン
プリングすることによって得られる。サブストラクチャ
は、長さＭ１のブロック中央あたりで対称であることか
ら、窓関数の結果のダウンサンプリングはアナログ方式
で現れ、窓関数の長さＭ１のダウンサンプリング各イン
ターバルは各インターバル中央あたりで対称である。例
えば、第一ステージフィルタバンクは４バンド（Ｍ１は
４に等しい）を有すると仮定すると、その窓関数は次の
フォームを有する。 １，２，３，４，４，３，２，１
【００１９】エイリアスキャンセルのための第二ステー
ジは２バンドを有することである場合、第二ステージの
窓関数は、次のように４サンプルの各ブロックにおける
対称ダウンサンプリングから得られる。２，３，３，２
ジは２バンドを有することである場合、第二ステージの
窓関数は、次のように４サンプルの各ブロックにおける
対称ダウンサンプリングから得られる。２，３，３，２
【００２０】構造的公式はエイリアシングが減じられた
全てのコサイン変調フィルタバンクに有効であることか
ら、このダウンサンプリングルールもまたこれらのタイ
プのフィルタバンクに有効である。言い換えると、フィ
ルタバンクおよび窓関数が第一ステージ対し与えられる
と、この非均一対称ダウンサンプリングにより得られる
窓関数は自動的に、エイリアシングが減じられたフィル
タバンクとなる。かつ、第一ステージ後にそれはエイリ
アシングを削減する。
全てのコサイン変調フィルタバンクに有効であることか
ら、このダウンサンプリングルールもまたこれらのタイ
プのフィルタバンクに有効である。言い換えると、フィ
ルタバンクおよび窓関数が第一ステージ対し与えられる
と、この非均一対称ダウンサンプリングにより得られる
窓関数は自動的に、エイリアシングが減じられたフィル
タバンクとなる。かつ、第一ステージ後にそれはエイリ
アシングを削減する。
【００２１】この方法を次の例により説明する。この例
示における目的は、第一ステージにて１２８（均一）バ
ンドの解像度と、最終ステージにおいて１０２４バンド
の解像度を得ることである。図３は、カスケードにする
ことなく、均一１０２４バンドフィルタバンクの特定の
バンドを拡大したものである。スタック化カスケードフ
ィルタバンクにより、目的は最終ステージ後にこれに類
似する周波数応答を得ることである。図２は、第一ステ
ージにおいて１２８バンド、そして次ステージにおける
各サブバンドにおいて次に続く８バンドを有する、従来
のカスケードフィルタバンクであるが同一のチャネルを
拡大したものである。エイリアシングはメインローブ以
外に高ピーク時に容易に見られる。
示における目的は、第一ステージにて１２８（均一）バ
ンドの解像度と、最終ステージにおいて１０２４バンド
の解像度を得ることである。図３は、カスケードにする
ことなく、均一１０２４バンドフィルタバンクの特定の
バンドを拡大したものである。スタック化カスケードフ
ィルタバンクにより、目的は最終ステージ後にこれに類
似する周波数応答を得ることである。図２は、第一ステ
ージにおいて１２８バンド、そして次ステージにおける
各サブバンドにおいて次に続く８バンドを有する、従来
のカスケードフィルタバンクであるが同一のチャネルを
拡大したものである。エイリアシングはメインローブ以
外に高ピーク時に容易に見られる。
【００２２】エイリアシングを削減するため、１２８バ
ンドエイリアス削減フィルタバンクの構造が「ダウンサ
ンプルされ」て、８近接バンドを横断するエイリアシン
グを削減するために８バンドエイリアス削減フィルタバ
ンクが得られる。このダウンサンプリングは、第一ステ
ージにおいて１２８バンド分析フィルタバンクを有する
構造となる。次に、第二ステージにおいてエイリアス削
減のため８バンドエイリアス削減フィルタバンクが続
き、次に最終ステージで６４バンド分析フィルタバンク
が続く。この構造の全体エイリアス削減フィルタバンク
は逆のステップをも含む。
ンドエイリアス削減フィルタバンクの構造が「ダウンサ
ンプルされ」て、８近接バンドを横断するエイリアシン
グを削減するために８バンドエイリアス削減フィルタバ
ンクが得られる。このダウンサンプリングは、第一ステ
ージにおいて１２８バンド分析フィルタバンクを有する
構造となる。次に、第二ステージにおいてエイリアス削
減のため８バンドエイリアス削減フィルタバンクが続
き、次に最終ステージで６４バンド分析フィルタバンク
が続く。この構造の全体エイリアス削減フィルタバンク
は逆のステップをも含む。
【００２３】以上、本発明の実施形態を詳細に説明した
が、本発明の範囲を逸脱することなく他の方法でも具体
化できることは当業者にとって明らかである。
が、本発明の範囲を逸脱することなく他の方法でも具体
化できることは当業者にとって明らかである。
【図１】異なる周波数と時間解像度を得るため、互いに
続いた異なるフィルタバンクを有する従来のカスケード
フィルタバンクを示す図である。
続いた異なるフィルタバンクを有する従来のカスケード
フィルタバンクを示す図である。
【図２】従来のフィルタバンクの特定のバンドの振幅反
応におけるエイリアシングを示す図である。
応におけるエイリアシングを示す図である。
【図３】均一非カスケードフィルタバンクにおいてカス
ケードにすることからエイリアシングのない振幅反応を
示す図である。
ケードにすることからエイリアシングのない振幅反応を
示す図である。
【図４】本発明によるカスケードフィルタバンクを示す
図である。
図である。
【図５】図４のカスケードフィルタバンクにおける使用
に適した４バンド分析フィルタバンクを示す図である。
に適した４バンド分析フィルタバンクを示す図である。
【図６】エイリアシングが削減された４バンド合成フィ
ルタバンクを示す図である。
ルタバンクを示す図である。
【図７】本発明に基づいて、図６の４バンド合成フィル
タバンクから生成した４バンド合成フィルタバンクを示
す図である。
タバンクから生成した４バンド合成フィルタバンクを示
す図である。
フロントページの続き (72)発明者 ジェラルド デイトリッヒ シュラー アメリカ合衆国 07928 ニュージャーシ ィ，カザム，ヒッコリー プレイス 25, アパートメント シー18 Ｆターム(参考） 5J064 AA01 BA16 BB04 BC12 BD02
Claims (20)
- 【請求項１】 信号をフィルタリングし第一フィルタバ
ンクにおける複数のサブバンドを用い複数の周波数コン
ポーネントを生成するステップと、該第一フィルタバン
クにおける該サブバンドの出力時にエイリアス削減フィ
ルタバンクを用いて該周波数コンポーネントを加えるス
テップと、第二フィルタバンクにおける複数のサブバン
ドを用いてこの加えられた周波数コンポーネントをフィ
ルターするステップとから成ることを特徴とするカスケ
ードフィルタバンクにおいて近接するサブバンド間のエ
イリアシングを削減する方法。 - 【請求項２】 上記エイリアス削減フィルタバンクの振
幅反応は第一フィルタバンクの合成フィルタバンクの振
幅反応とほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項３】 上記エイリアス削減フィルタバンクの位
相特性は第一フィルタバンクの合成フィルタバンクの振
幅反応とほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項４】 上記第一フィルタバンクにおける複数の
サブバンドはＭ１バンドから成り、上記エイリアス削減
フィルタバンクはＭ２バンドを有し、かつ上記エイリア
ス削減フィルタバンクは、Ｍ１／Ｍ２の比率で基準化さ
れた、上記第一フィルタバンクにおける合成フィルタバ
ンクの周波性応答とほぼ等しいことを特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項５】 上記エイリアス削減フィルタバンクはコ
サイン変調フィルタバンクであり、Ｍ１／Ｍ２番目サブ
ストラクチャごとにのみ含むことを特徴とする請求項１
に記載の方法。 - 【請求項６】 信号を複数の周波数コンポーネントにフ
ィルタするための複数のサブバンドから成る第一フィル
タバンクと、周波数コンポーネントを加える、該第一フ
ィルタバンクの出力時のエイリアス削減フィルタバンク
と、該エイリアス削減フィルタバンクにより生成された
周波数コンポーネントをフィルタするための複数のサブ
バンドから成り、エイリアス削減フィルタに連結した第
二フィルタバンクとから成ることを特徴とするカスケー
ドフィルタバンク。 - 【請求項７】 上記エイリアス削減フィルタバンクは第
一フィルタバンクの合成フィルタバンクの振幅反応とほ
ぼ等しいことを特徴とする請求項６に記載のカスケード
フィルタ。 - 【請求項８】 上記エイリアス削減フィルタバンクの位
相特性は第一フィルタバンクの合成フィルタバンクの振
幅反応にほぼ等しいことを特徴とする請求項６に記載の
カスケードフィルタ。 - 【請求項９】 上記第一フィルタバンクにおける複数の
サブバンドはＭ１バンドから成り、上記エイリアス削減
フィルタバンクはＭ２バンドを有し、かつ上記エイリア
ス削減フィルタバンクは、Ｍ１／Ｍ２の比率で基準化さ
れた、上記第一フィルタバンクにおける合成フィルタバ
ンクの周波性応答とほぼ等しいことを特徴とする請求項
６に記載のカスケードフィルタ。 - 【請求項１０】 上記エイリアス削減フィルタバンクは
コサイン変調フィルタバンクであり、Ｍ１／Ｍ２番目サ
ブストラクチャごとにのみ含むことを特徴とする請求項
６に記載のカスケードフィルタ。 - 【請求項１１】 第一フィルタバンクを用いて信号をフ
ィルタリングし、Ｍ １サブバンドを生成するステップ
と、エイリアス削減フィルタバンクを用いて該Ｍ１サブ
バンドのＭ２サブバンドを加えるステップと、第二フィ
ルタバンクにおける複数のサブバンドを用いてこの加え
られたＭ２サブバンドをフィルターするステップとから
成ることを特徴とするカスケードフィルタバンクにおい
て近接するサブバンド間のエイリアシングを削減する方
法。 - 【請求項１２】 上記エイリアス削減フィルタバンクは
第一フィルタバンクの合成フィルタバンクの振幅反応と
ほぼ等しいことを特徴とする請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 上記エイリアス削減フィルタバンクの
位相特性は第一フィルタバンクの合成フィルタバンクの
振幅反応にほぼ等しいことを特徴とする請求項１１に記
載の方法。 - 【請求項１４】 上記エイリアス削減フィルタバンク
は、Ｍ１／Ｍ２の比率で基準化された上記第一フィルタ
バンクにおける合成フィルタの周波数応答とほぼ等しい
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１５】 上記エイリアス削減フィルタバンクは
コサイン変調フィルタバンクであり、Ｍ１／Ｍ２番目サ
ブストラクチャごとにのみ含むことを特徴とする請求項
１１に記載の方法。 - 【請求項１６】 信号をＭ１サブバンドにフィルタリン
グするための第一フィルタバンクと、該Ｍ１サブバンド
のＭ２サブバンドを加えるためのエイリアス削減フィル
タバンクと、該エイリアス削減フィルタバンクにより生
成された該Ｍ ２サブバンドをフィルタリングするための
第二フィルタバンクとから成ることを特徴とするカスケ
ードフィルタバンク。 - 【請求項１７】 上記エイリアス削減フィルタバンクは
第一フィルタバンクの合成フィルタバンクの振幅反応と
ほぼ等しいことを特徴とする請求項１６に記載のカスケ
ードフィルタバンク。 - 【請求項１８】 上記エイリアス削減フィルタバンクの
位相特性は第一フィルタバンクの合成フィルタバンクの
振幅反応にほぼ等しいことを特徴とする請求項１６に記
載のカスケードフィルタバンク。 - 【請求項１９】 上記第一フィルタバンクにおける複数
のサブバンドはＭ１バンドから成り、上記エイリアス削
減フィルタバンクはＭ２バンドを有し、かつ上記エイリ
アス削減フィルタバンクは、Ｍ１／Ｍ２の比率で基準化
された、上記第一フィルタバンクにおける合成フィルタ
バンクの周波性応答とほぼ等しいことを特徴とする請求
項１６に記載のカスケードフィルタバンク。 - 【請求項２０】 上記エイリアス削減フィルタバンクは
コサイン変調フィルタバンクであり、Ｍ１／Ｍ２番目サ
ブストラクチャごとにのみ含むことを特徴とする請求項
１６に記載のカスケードフィルタバンク。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/586069 | 2000-06-02 | ||
| US09/586,069 US6718300B1 (en) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | Method and apparatus for reducing aliasing in cascaded filter banks |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011041786A Division JP2011176829A (ja) | 2000-06-02 | 2011-02-28 | カスケードフィルタバンクにおけるエイリアシングを削減する方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002055698A true JP2002055698A (ja) | 2002-02-20 |
| JP2002055698A5 JP2002055698A5 (ja) | 2005-04-21 |
Family
ID=24344180
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001166291A Pending JP2002055698A (ja) | 2000-06-02 | 2001-06-01 | カスケードフィルタバンクにおけるエイリアシングを削減する方法および装置 |
| JP2011041786A Pending JP2011176829A (ja) | 2000-06-02 | 2011-02-28 | カスケードフィルタバンクにおけるエイリアシングを削減する方法および装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011041786A Pending JP2011176829A (ja) | 2000-06-02 | 2011-02-28 | カスケードフィルタバンクにおけるエイリアシングを削減する方法および装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1160977B1 (ja) |
| JP (2) | JP2002055698A (ja) |
| KR (1) | KR20010110176A (ja) |
| TW (1) | TW517222B (ja) |
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| US7069212B2 (en) | 2002-09-19 | 2006-06-27 | Matsushita Elecric Industrial Co., Ltd. | Audio decoding apparatus and method for band expansion with aliasing adjustment |
| KR100881698B1 (ko) | 2007-10-05 | 2009-02-06 | 한국과학기술원 | 부대역 적응 필터링 시스템에서 에일리어싱을 제거하는방법 및 에일리어싱이 제거된 부대역 적응 필터링 시스템 |
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| JP2009530675A (ja) * | 2006-10-25 | 2009-08-27 | フラウンホーファー−ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デル・アンゲヴァンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン | オーディオ副帯値を生成する装置及び方法、並びに、時間領域オーディオサンプルを生成する装置及び方法 |
| CN102545833A (zh) * | 2012-02-13 | 2012-07-04 | 西南民族大学 | 一种具有两级多相子结构的两通道线性相位小波滤波器组 |
| USRE50158E1 (en) | 2006-10-25 | 2024-10-01 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Apparatus and method for generating audio subband values and apparatus and method for generating time-domain audio samples |
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| SE0202159D0 (sv) | 2001-07-10 | 2002-07-09 | Coding Technologies Sweden Ab | Efficientand scalable parametric stereo coding for low bitrate applications |
| EP1423847B1 (en) | 2001-11-29 | 2005-02-02 | Coding Technologies AB | Reconstruction of high frequency components |
| SE0202770D0 (sv) | 2002-09-18 | 2002-09-18 | Coding Technologies Sweden Ab | Method for reduction of aliasing introduces by spectral envelope adjustment in real-valued filterbanks |
| US8036903B2 (en) | 2006-10-18 | 2011-10-11 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Analysis filterbank, synthesis filterbank, encoder, de-coder, mixer and conferencing system |
| EP1927981B1 (en) * | 2006-12-01 | 2013-02-20 | Nuance Communications, Inc. | Spectral refinement of audio signals |
| CN111262555B (zh) * | 2020-03-09 | 2023-12-08 | 西安电子科技大学 | 适合高通量卫星的级联调制滤波器组信道化器设计方法 |
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| US5606319A (en) * | 1995-08-07 | 1997-02-25 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for interpolation and noise shaping in a signal converter |
| JPH09148937A (ja) * | 1995-11-21 | 1997-06-06 | Sony Corp | 符号化処理方法、復号化処理方法、符号化処理装置および復号化処理装置 |
| US5852806A (en) * | 1996-03-19 | 1998-12-22 | Lucent Technologies Inc. | Switched filterbank for use in audio signal coding |
| SE512719C2 (sv) * | 1997-06-10 | 2000-05-02 | Lars Gustaf Liljeryd | En metod och anordning för reduktion av dataflöde baserad på harmonisk bandbreddsexpansion |
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-
2000
- 2000-06-02 US US09/586,069 patent/US6718300B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-06-01 EP EP01304838.4A patent/EP1160977B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-01 TW TW090113367A patent/TW517222B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-06-01 KR KR1020010030832A patent/KR20010110176A/ko not_active Application Discontinuation
- 2001-06-01 JP JP2001166291A patent/JP2002055698A/ja active Pending
-
2011
- 2011-02-28 JP JP2011041786A patent/JP2011176829A/ja active Pending
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