JP2009038742A - Up-sampling device and up-sampling method, and program thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce throughput in an up-sampling frequency domain. <P>SOLUTION: An up-sampling device samples an input signal sampled at a frequency f<SB>s</SB>again at a frequency of Lf<SB>s</SB>, where L is an integer of not less than 2. A frequency analysis section converts the input signal into a frequency domain signal and outputs an input signal frequency spectrum. An imaging calculating section generates an imaging component that is a folding spectrum obtained by copying the input signal frequency spectrum, according to a prescribed value of L to output a signal frequency spectrum, after imaging calculation. An interpolation filter section multiplies the signal frequency spectrum, after imaging calculation by a frequency domain interpolation filter coefficient and restrains the imaging components. A frequency combining section performs conversion on the time domain signal of the number of samples Lf<SB>s</SB>, which is larger than that in the frequency analysis and outputs, with the output signal of the interpolation filter section as input. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、ある周波数fでサンプリングされた入力信号を、より高いLfの周波数で再サンプリングするアップサンプリング方法と、アップサンプリング装置とそのプログラムに関する。 The present invention, an input signal sampled at a certain frequency f s, and up-sampling method for re-sampled at the frequency higher Lf s, the up-sampling device for the program.

ディジタル信号処理においては、あるサンプリング周波数fで離散化された信号のサンプリングレートを可変したい場合がある。例えば、サンプリング周波数f=32kHzのFM音源を、f=48kHzのCD音源に変換する場合にアップサンプリング装置が用いられる。 In digital signal processing, it may be desired to vary the sampling rate of a signal discretized at a certain sampling frequency f s . For example, an upsampling device is used when an FM sound source with a sampling frequency f s = 32 kHz is converted into a CD sound source with f s = 48 kHz.

図9は従来のアップサンプリング装置100の機能構成例を示す図である。アップサンプリング装置100は、アップサンプル部102と、インターポレーションフィルタ部104とで構成される。入力信号x(nT)のサンプル間にL−1個の零値を挿入し、サンプリング周波数をL倍に上げた出力信号y(nT’)を生成するアップサンプリング処理では、アップサンプルで生じるイメージング(量子化歪み)を取り除くために、インターポレーションフィルタh(nT)をアップサンプル後信号x(nT’)に畳み込み、帯域制限を行う方法がこれまでに提案されている(非特許文献1)。ここでnは、連続時間信号をサンプル間隔Tでサンプリングした所定間隔の離散時間を指す数(サンプル点の番号)である。アップサンプル部102は、入力信号x(nT)を入力として、アップサンプル後信号x(nT’)を式(1)により算出する。 FIG. 9 is a diagram illustrating a functional configuration example of a conventional upsampling apparatus 100. The upsampling apparatus 100 includes an upsampling unit 102 and an interpolation filter unit 104. In the upsampling process in which L−1 zero values are inserted between samples of the input signal x (nT) and the sampling frequency is increased to L times to generate the output signal y U (nT ′), the imaging that occurs in the upsampling In order to remove (quantization distortion), a method has been proposed so far in which the interpolation filter h (nT) is convoluted with the upsampled signal x U (nT ′) to limit the band (Non-Patent Document 1). ). Here, n is a number (sample point number) indicating a discrete time of a predetermined interval obtained by sampling the continuous time signal at the sample interval T. The up-sampling unit 102 receives the input signal x (nT) as an input, and calculates the post-up-sampled signal x U (nT ′) according to Expression (1).

Figure 2009038742
ここで、T’はアップサンプリング後のサンプル間隔でT’=T/Lとする。インターポレーションフィルタ部104は、入力信号x(nT’)を入力とし、フィルタ後信号y(nT’)を式(2)により算出する。
Figure 2009038742
Here, T ′ is a sample interval after upsampling, and T ′ = T / L. The interpolation filter unit 104 receives the input signal x U (nT ′) as an input, and calculates the filtered signal y U (nT ′) by Expression (2).

Figure 2009038742
ここで、h(nT’)はインターポレーションフィルタ、Pはインターポレーションフィルタのサンプル数を表わす。
「シミュレーションで学ぶディジタル信号処理−MATLABによる例題を使って身につける基礎から応用」、尾知博著、CQ出版、東京、pp.143-146,2001
Figure 2009038742
Here, h (nT ′) represents an interpolation filter, and P represents the number of samples of the interpolation filter.
"Digital signal processing learned by simulation-applied from the basics learned using examples by MATLAB", Tomohiro Ochi, CQ Publishing, Tokyo, pp.143-146, 2001

従来のアップサンプリング方法は、インターポレーションフィルタをアップサンプル後信号に時間領域で畳み込むため多くの処理量を必要とする。処理量の多い畳み込みを回避するには、入力信号を周波数分析して周波数領域でフィルタリングする方法が考えられる。しかし、周波数分析自体の処理量も多いため、周波数分析点数が多ければ、周波数領域でも処理量を削減できない課題がある。   The conventional upsampling method requires a large amount of processing because the interpolation filter is convolved with the post-upsampled signal in the time domain. To avoid convolution with a large amount of processing, a method of frequency analysis of the input signal and filtering in the frequency domain is conceivable. However, since the processing amount of frequency analysis itself is large, there is a problem that the processing amount cannot be reduced even in the frequency domain if the number of frequency analysis points is large.

この発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、少ない周波数分析点数で周波数領域のアップサンプリングを行なう方法と、その装置と、プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a method, an apparatus, and a program for performing upsampling in the frequency domain with a small number of frequency analysis points.

この発明によるアップサンプリング装置は、周波数fでサンプリングされた入力信号を、2以上の整数であるLのLfの周波数で再サンプリングするアップサンプリング装置である。周波数分析部は、入力信号を周波数領域の信号に変換して入力信号周波数スペクトルを出力する。イメージング計算部は、入力信号周波数スペクトルを複写した折り返しスペクトルであるイメージング成分を、所定の上記Lの値に従って生成し、イメージング計算後信号周波数スペクトルを出力する。インターポレーションフィルタ部は、イメージング計算後信号周波数スペクトルに周波数領域インターポレーションフィルタ係数を乗じてイメージング成分を抑える。周波数合成部は、インターポレーションフィルタ部の出力信号を入力とし、上記周波数分析時よりも多いサンプル数Lfの時間領域信号に変換して出力する。 The upsampling device according to the present invention is an upsampling device that resamples an input signal sampled at a frequency f s at a frequency of Lf s of L that is an integer of 2 or more. The frequency analyzer converts the input signal into a frequency domain signal and outputs an input signal frequency spectrum. The imaging calculation unit generates an imaging component, which is a folded spectrum obtained by copying the input signal frequency spectrum, in accordance with a predetermined value of L, and outputs the signal frequency spectrum after the imaging calculation. The interpolation filter unit suppresses the imaging component by multiplying the signal frequency spectrum after the imaging calculation by a frequency domain interpolation filter coefficient. Frequency synthesizing unit receives the output signal of the interpolation filter unit, and outputs the converted to the time domain signal of more number of samples Lf s than at said frequency analysis.

この発明のアップサンプリング装置のイメージング計算部は、周波数分析部の出力する入力信号周波数スペクトルを複写した折り返しスペクトルであるイメージング成分を、所定のLの値に従って生成する。そして、周波数合成部で周波数分析点数のL倍の点数で周波数合成を行い、アップサンプリングした出力信号を得る。この方法によれば、処理量削減による歪みを発生させない。したがって、従来のアップサンプリングと同じ結果を、周波数分析部における処理量を1/Lに削減して得ることが出来る。   The imaging calculation unit of the upsampling apparatus according to the present invention generates an imaging component, which is a folded spectrum obtained by copying the input signal frequency spectrum output from the frequency analysis unit, according to a predetermined L value. Then, the frequency synthesizer performs frequency synthesis with L times the frequency analysis score to obtain an upsampled output signal. According to this method, distortion due to a reduction in processing amount is not generated. Therefore, the same result as the conventional upsampling can be obtained by reducing the processing amount in the frequency analysis unit to 1 / L.

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。複数の図面中同一のものには同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same components in a plurality of drawings, and the description will not be repeated.

図1にこの発明のアップサンプリング装置の実施例1の機能構成例を、図2に動作フローを示す。アップサンプリング装置10は、周波数分析部12と、イメージング計算部14と、インターポレーションフィルタ部16と、周波数合成部18とで構成される。周波数分析部12は、入力信号x(nT)を入力とし、サンプリング周波数fの入力信号周波数スペクトルX(ejωT)を出力する(ステップS12)。ここで、周波数ωは所定の周波数間隔で求めたスペクトルの周波数値の番号である。サンプリング周波数fは、例えば16kHzといった値であり、周波数分析点数は、例えば1024点といった値である。イメージング計算部14は、入力信号周波数スペクトルX(ejωT)を入力として、イメージング計算後信号周波数スペクトルX(ejωT’)を式(3)により算出する(ステップS14)。 FIG. 1 shows a functional configuration example of Embodiment 1 of the upsampling apparatus of the present invention, and FIG. 2 shows an operation flow. The upsampling apparatus 10 includes a frequency analysis unit 12, an imaging calculation unit 14, an interpolation filter unit 16, and a frequency synthesis unit 18. The frequency analyzer 12 receives the input signal x (nT) as an input, and outputs the input signal frequency spectrum X (e jωT ) of the sampling frequency f s (step S12). Here, the frequency ω is the number of the frequency value of the spectrum obtained at a predetermined frequency interval. The sampling frequency f s is a value such as 16 kHz, for example, and the frequency analysis score is a value such as 1024 points, for example. The imaging calculation unit 14 uses the input signal frequency spectrum X (e jωT ) as an input, and calculates the post-imaging signal frequency spectrum X U (e jωT ′ ) using Equation (3) (step S14).

Figure 2009038742
ここでT’=T/Lである。したがって、L=2とした場合では、イメージング計算後信号周波数スペクトルXの周波数がπ(rad)変化する間に、入力信号周波数スペクトルX(ejωT)が2回繰り返される。つまり、イメージング計算後信号周波数スペクトルX(ejωT’)が、アップサンプリング後のサンプリング周波数の1周期内に2回複写された波形になる。詳しくは後述する。このように、アップサンプリング後の周波数スペクトルをアップサンプリング前のスペクトルを用いて計算するため、歪を伴うことなく周波数分析を行う処理量を1/Lに削減することが出来る。
Figure 2009038742
Here, T ′ = T / L. Therefore, in the case of the L = 2, while the frequency of the imaging calculation signal after the frequency spectrum X U is [pi (rad) is changed, the input signal frequency spectrum X (e jωT) is repeated twice. That is, the signal frequency spectrum X U (e jωT ′ ) after the imaging calculation becomes a waveform copied twice within one period of the sampling frequency after the upsampling. Details will be described later. Thus, since the frequency spectrum after upsampling is calculated using the spectrum before upsampling, the amount of processing for performing frequency analysis without distortion can be reduced to 1 / L.

インターポレーションフィルタ部16は、イメージング計算後信号周波数スペクトルX(ejωT’)を入力とし、フィルタ後信号周波数スペクトルY(ejωT’)を式(4)により算出する(ステップS16)。 The interpolation filter unit 16 receives the post-imaging signal frequency spectrum X U (e jωT ′ ) as an input, and calculates the post-filter signal frequency spectrum Y U (e jωT ′ ) using equation (4) (step S16).

Figure 2009038742
ここで、H(ejωT’)は周波数領域インターポレーションフィルタ係数を表わす。周波数合成部18は、サンプリング周波数Lfで再合成して時間領域の出力信号y(nT’)を出力する(ステップS18)。周波数合成の方法としては、例えば逆フーリエ変換が利用出来る。
Figure 2009038742
Here, H (e jωT ′ ) represents a frequency domain interpolation filter coefficient. Frequency synthesizer 18 outputs an output signal of the re-synthesized time domain y U (nT ') at a sampling frequency Lf s (step S18). As a method of frequency synthesis, for example, inverse Fourier transform can be used.

〔イメージング成分とインターポレーションフィルタの特性について〕
ここでイメージング成分と、インターポレーションフィルタのフィルタ特性との関係について説明する。あるアナログ信号を、例えばサンプリング周波数f=4kHzで離散値とし、その信号を周波数分析した結果を模式的に図3(a)に示す。図3(a)の横軸は、周波数を角周波数ω(rad)で表わす。縦軸は、周波数スペクトルの振幅である。この例ではサンプリング周波数f=4kHzであるので、2π(rad)が4kHzに相当する。サンプリング周波数f=4kHzの時のナイキスト周波数ωは、π(rad)(2kHz)である。ナイキスト周波数ωを超える周波数成分は折り返し雑音となる。この折り返しがイメージング成分である。ナイキスト周波数ωを中心として、低い周波数範囲の0〜πの波形が、複素共役の関係で折り返されてπ〜2π(rad)の波形となる。時間領域の信号波形は、横軸を時間として無限に連続する。それに対して、周波数領域に変換した信号は、図3(a)に示すように0〜2π(rad)の範囲の波形が高調波成分として繰り返される。
[Characteristics of imaging components and interpolation filter]
Here, the relationship between the imaging component and the filter characteristics of the interpolation filter will be described. For example, FIG. 3A schematically shows a result of frequency analysis of an analog signal having a discrete value at a sampling frequency f s = 4 kHz, for example. The horizontal axis of Fig.3 (a) represents a frequency by angular frequency (omega) (rad). The vertical axis represents the amplitude of the frequency spectrum. In this example, since the sampling frequency f s = 4 kHz, 2π (rad) corresponds to 4 kHz. The Nyquist frequency ω n at the sampling frequency f s = 4 kHz is π (rad) (2 kHz). A frequency component exceeding the Nyquist frequency ω n becomes aliasing noise. This folding is an imaging component. A waveform of 0 to π in the low frequency range centering on the Nyquist frequency ω n is folded back in a complex conjugate relationship to become a waveform of π to 2π (rad). The signal waveform in the time domain continues indefinitely with the horizontal axis as time. On the other hand, the signal converted into the frequency domain has a waveform in the range of 0 to 2π (rad) repeated as a harmonic component as shown in FIG.

ここで、図3(a)に示した信号を、レート換算値L=2としてアップサンプリングした場合の周波数スペクトルを図3(b)に示す。横軸と縦軸は図3(a)と同じである。ただし、L=2でアップサンプリングした結果、サンプリング周波数f=8kHzになるので、ナイキスト周波数ωは4kHz(π)になる。そして、図3(a)の0〜4πの範囲の波形が、図3(b)の0〜2π(rad)の範囲に圧縮された周波数スペクトルとなる。図3(b)に示す様に、ナイキスト周波数ω以下の周波数領域にイメージング成分(梨子地)が含まれるようになってしまう。このイメージング成分が、信号として顔を出すことで元の信号が再現出来なくなる。 Here, FIG. 3B shows a frequency spectrum when the signal shown in FIG. 3A is up-sampled with the rate conversion value L = 2. The horizontal and vertical axes are the same as in FIG. However, as a result of upsampling with L = 2, the sampling frequency f s = 8 kHz, so the Nyquist frequency ω n is 4 kHz (π). Then, the waveform in the range of 0 to 4π in FIG. 3A becomes a frequency spectrum compressed in the range of 0 to 2π (rad) in FIG. As shown in FIG. 3 (b), the Nyquist frequency omega n following frequency domain imaging moiety (dull) becomes to include. When this imaging component shows a face as a signal, the original signal cannot be reproduced.

そこで、この実施例1では、インターポレーションフィルタ部16が、アップサンプリング前のナイキスト周波数ω=π/2(2kHz)以下の周波数でフィルタリングする。その様子を模式的に図4(a)に示す。0〜π/2の範囲を通過させるローパスフィルタの特性を破線で示す。このローパスフィルタの特性も複素共役の関係でπ(rad)を中心として折り返されるので、−π/2〜π/2,3π/2〜5π/2,…、を通過域とするバンドパスフィルタの特性を示す。π/2〜3π/2(1kHz〜3kHz)の範囲をインターポレーションフィルタ部16で削除した周波数スペクトルを図4(b)に示す。図3(b)に梨子地で示したイメージング成分が除去出来ていることが分かる。イメージング成分が除去された周波数スペクトルを周波数合成部18で周波数合成することで、イメージング成分の影響の無い信号を復元することが出来る。 Therefore, in the first embodiment, the interpolation filter unit 16 performs filtering at a frequency equal to or lower than the Nyquist frequency ω n = π / 2 (2 kHz) before the upsampling. This is schematically shown in FIG. The characteristics of the low-pass filter that passes through the range of 0 to π / 2 are indicated by broken lines. The characteristics of this low-pass filter are also folded around π (rad) due to the complex conjugate, so that the band-pass filter having −π / 2 to π / 2, 3π / 2 to 5π / 2,. Show properties. FIG. 4B shows a frequency spectrum in which the range of π / 2 to 3π / 2 (1 kHz to 3 kHz) is deleted by the interpolation filter unit 16. It can be seen that the imaging components shown in FIG. By frequency-synthesizing the frequency spectrum from which the imaging component has been removed by the frequency synthesizer 18, a signal that is not affected by the imaging component can be restored.

図4(a)に示したフィルタ特性は理想特性である。実際のフィルタの遮断特性は、図5に示すように傾斜を持つ。図5の横軸は周波数で、縦軸は振幅を表わす。振幅が最初に横軸と交差するωSB1,ωSB2は、フィルタのストップバンド端の周波数ωSBである。実線で示す遮断特性の急峻な特性の方が、リップルが多く、且つ振幅の振動幅も大きい。つまり、歪が増加する。この歪を減らすためには、フィルタの遮断特性の傾斜をなだらかにする必要がある。その結果、ストップバンド端の周波数ωSBが、ナイキスト周波数ωを超えてしまうことがある。その場合でも上記した式(4)の処理をストップバンド端の周波数ωSBまで行わせる。つまり、インターポレーションフィルタ部16の特性を線形にすることで、歪の発生が抑えられる。 The filter characteristics shown in FIG. 4A are ideal characteristics. The cutoff characteristic of the actual filter has a slope as shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents amplitude. Ω SB1 and ω SB2 whose amplitude first intersects with the horizontal axis are the frequencies ω SB at the stop band edge of the filter. The sharper cutoff characteristic indicated by the solid line has more ripples and a larger amplitude vibration width. That is, distortion increases. In order to reduce this distortion, it is necessary to make the slope of the cutoff characteristic of the filter gentle. As a result, the frequency ω SB at the end of the stop band may exceed the Nyquist frequency ω n . Even in that case, the processing of the above-described formula (4) is performed up to the frequency ω SB at the stop band end. That is, the occurrence of distortion can be suppressed by making the characteristics of the interpolation filter unit 16 linear.

上記した実施例1では、レート換算値Lの値が予め決められている例で説明を行った。この発明は、任意なレート換算値Lの値に対応したアップサンプリングを行うアップサンプリング装置にも適用可能である。そのアップサンプリング装置60の機能構成例を実施例2として図6に示す。アップサンプリング装置60は、実施例1のアップサンプリング装置10に、L値設定部62が追加されたものである。他の構成は実施例1と同じである。L値設定部62には、図示しない例えばスイッチ等でレート換算値Lの値が設定される。   In the first embodiment described above, an example in which the rate conversion value L is determined in advance has been described. The present invention is also applicable to an upsampling apparatus that performs upsampling corresponding to an arbitrary rate conversion value L. A functional configuration example of the upsampling device 60 is shown in FIG. The upsampling device 60 is obtained by adding an L value setting unit 62 to the upsampling device 10 of the first embodiment. Other configurations are the same as those of the first embodiment. In the L value setting unit 62, a value of the rate conversion value L is set by a switch or the like (not shown).

例えば、サンプリング周波数f=4kHzで離散化された入力信号x(nT)に対して、L=4を設定した場合、イメージング計算部14は、アップサンプリング後のサンプリング周波数f=16kHzの周波数範囲(0〜2π)に、アップサンプリング前の0〜2πの範囲の周波数スペクトルを4回繰り返した波形を生成する。この様子を図7に模式的に示す。図7の横軸は周波数、縦軸は振幅である。アップサンプリング前のサンプリング周波数f=2kHz(2π)までの周波数スペクトル(図3(a))が、アップサンプリング後のサンプリング周波数f=16kHz(2π)の範囲に4回繰り返されている様子が分かる。 For example, when L = 4 is set for the input signal x (nT) discretized at the sampling frequency f s = 4 kHz, the imaging calculation unit 14 sets the frequency range of the sampling frequency f s = 16 kHz after upsampling. At (0 to 2π), a waveform is generated by repeating the frequency spectrum in the range of 0 to 2π before upsampling four times. This state is schematically shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents amplitude. The frequency spectrum (FIG. 3A) up to the sampling frequency f s = 2 kHz (2π) before the up-sampling is repeated four times within the range of the sampling frequency f s = 16 kHz (2π) after the up-sampling. I understand.

このようなイメージング計算部14を備えることで、任意なレート換算値Lの値に対応可能で、且つ、周波数分析部における処理量を減らしたアップサンプリング装置が実現出来る。   By providing such an imaging calculation unit 14, it is possible to realize an upsampling apparatus that can cope with an arbitrary rate conversion value L and that has a reduced processing amount in the frequency analysis unit.

上記した実施例1又は2では、インターポレーションフィルタ部16のフィルタ特性をローパスフィルタとした例で説明を行った。しかし、インターポレーションフィルタ部16のフィルタ特性は、ローパスフィルタに限られない。バンドパスフィルタでも構わない。   In the first embodiment or the second embodiment described above, an example in which the filter characteristic of the interpolation filter unit 16 is a low-pass filter has been described. However, the filter characteristic of the interpolation filter unit 16 is not limited to the low-pass filter. A band pass filter may be used.

例えば、サンプリング周波数fでの周波数分析点数を2Nとした場合、インターポレーションフィルタH(ejωT’)の長さPをP<Nとする。フィルタ長PをP<Nとする考えを模式的に図8に示す。図8の横軸は周波数であり、縦軸は振幅である。横軸Nがπであり、図示していないπ〜2πの範囲に、0〜πと同じ波形が折り返される。つまり、インターポレーションフィルタ部16のフィルタ長を、通過帯域の幅分だけにする考えである。こうすることで、ハードウェア資源とソフトウェア資源の両方を節約することが出来る。
この場合、インターポレーションフィルタ部16の出力信号であるフィルタ後信号周波数スペクトルY(ejωT’)を、フィルタ長Pに相当する周波数範囲のω≦ω≦ωの範囲で上記した式(4)で計算する。他の処理も実施例1又は2と同じである。
For example, when the number of frequency analysis points at the sampling frequency f s is 2N, the length P of the interpolation filter H (e jωT ′ ) is set to P <N. The idea of setting the filter length P to P <N is schematically shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents amplitude. The horizontal axis N is π, and the same waveform as 0 to π is folded in a range of π to 2π (not shown). That is, the idea is to make the filter length of the interpolation filter unit 16 only the width of the passband. In this way, both hardware and software resources can be saved.
In this case, the filtered signal frequency spectrum Y U (e jωT ′ ) that is the output signal of the interpolation filter unit 16 is expressed by the above-described equation in the range of ω A ≦ ω ≦ ω B in the frequency range corresponding to the filter length P. Calculate in (4). Other processes are the same as those in the first or second embodiment.

このように必要な周波数範囲ω〜ω限定した処理にすることで、アップサンプリング装置のハードウェア資源とソフトウェア資源を節約することが可能になる。 Thus, by limiting the necessary frequency range ω A to ω B, it is possible to save hardware resources and software resources of the upsampling apparatus.

以上の実施例の他、この発明である装置及び方法は上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。また、上記装置及び方法において説明した処理は、記載の順に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されるとしてもよい。   In addition to the above examples, the apparatus and method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Further, the processes described in the above apparatus and method are not only executed in time series according to the order of description, but also may be executed in parallel or individually as required by the processing capability of the apparatus that executes the process. Good.

また、上記装置における処理手段をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、各装置における処理手段がコンピュータ上で実現される。   Further, when the processing means in the above apparatus is realized by a computer, the processing contents of functions that each apparatus should have are described by a program. Then, by executing this program on the computer, the processing means in each apparatus is realized on the computer.

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記憶媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。具体的には、例えば、磁気記憶装置として、ハードディスク装置、フレキシブルディスク、磁気テープ等を、光ディスクとして、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM(Random Access Memory)、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)等を、光磁気記憶媒体として、MO(Magneto Optical disc)等を、半導体メモリとしてEEP−ROM(Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory)等を用いることができる。   The program describing the processing contents can be stored in a computer-readable storage medium. The computer-readable storage medium may be any medium such as a magnetic storage device, an optical disk, a magneto-optical storage medium, and a semiconductor memory. Specifically, for example, as a magnetic storage device, a hard disk device, a flexible disk, a magnetic tape, etc., and as an optical disk, a DVD (Digital Versatile Disc), a DVD-RAM (Random Access Memory), a CD-ROM (Compact Disc Read Only) Memory), CD-R (Recordable) / RW (ReWritable), etc., magneto-optical storage media, MO (Magneto Optical disc), etc., semiconductor memory, EEP-ROM (Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory), etc. Can be used.

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記憶したDVD、CD−ROM等の可搬型記憶媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。   The program is distributed by selling, transferring, or lending a portable storage medium such as a DVD or CD-ROM storing the program, for example. Furthermore, the program may be distributed by storing the program in a storage device of the server computer and transferring the program from the server computer to another computer via a network.

また、各手段は、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより構成することにしてもよいし、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。   Each means may be configured by executing a predetermined program on a computer, or at least a part of these processing contents may be realized by hardware.

この発明の実施例1のアップサンプリング装置10の機能構成例を示す図。The figure which shows the function structural example of the upsampling apparatus 10 of Example 1 of this invention. アップサンプリング装置10の動作フローを示す図。The figure which shows the operation | movement flow of the upsampling apparatus. イメージング成分とインターポレーションフィルタのフィルタ特性との関係について説明する図であり、(a)はあるアナログ信号をサンプリング周波数f=4kHzで離散値とし、その信号を周波数分析した結果を模式的に示す、(b)は(a)に示した信号を、レート換算値L=2としてアップサンプリングした場合の周波数スペクトルを示す図である。Are diagrams for explaining the relationship between the filter characteristics of the imaging components and interpolation filter, (a) represents a certain analog signal as a discrete value at the sampling frequency f s = 4 kHz, the result of frequency analysis of the signal schematically (B) is a figure which shows the frequency spectrum at the time of up-sampling the signal shown to (a) as rate conversion value L = 2. アップサンプリング後の周波数スペクトルの例を説明する図であり、(a)はアップサンプリング前のナイキスト周波数ω=π/2(1kHz)以下の周波数でフィルタリングすることを模式的に示す、(b)は(a)のイメージング成分を除去した周波数スペクトルを示す図である。Is a diagram illustrating an example of the frequency spectrum after upsampling, (a) shows the shows that filtering by upsampling before the Nyquist frequency ω n = π / 2 (1kHz ) frequencies below schematically, (b) FIG. 4 is a diagram showing a frequency spectrum from which the imaging component of (a) has been removed. ローパスフィルタの遮断特性の例を示す図。The figure which shows the example of the interruption | blocking characteristic of a low-pass filter. この発明の実施例2のアップサンプリング装置60の機能構成例を示す図。The figure which shows the function structural example of the upsampling apparatus 60 of Example 2 of this invention. L=4の場合の周波数スペクトルの例を示す図。The figure which shows the example of a frequency spectrum in case of L = 4. フィルタ長PをP<Nとする考えを模式的に示す図。The figure which shows typically the idea which sets the filter length P to P <N. 従来のアップサンプリング装置100の機能構成例を示す図。The figure which shows the function structural example of the conventional upsampling apparatus 100. FIG.

Claims (5)

周波数fでサンプリングされた入力信号を、Lf(ただし、Lは2以上の整数)の周波数で再サンプリングするアップサンプリング装置であって、
上記入力信号を周波数領域の信号に変換して入力信号周波数スペクトルを出力する周波数分析部と、
上記入力信号周波数スペクトルを複写した折り返しスペクトルであるイメージング成分を、所定の上記Lの値に従って生成し、イメージング計算後信号周波数スペクトルを出力するイメージング計算部と、
上記イメージング計算後信号周波数スペクトルに周波数領域インターポレーションフィルタ係数を乗じてイメージング成分を抑えるインターポレーションフィルタ部と、
上記インターポレーションフィルタ部の出力信号を入力とし、上記周波数分析時よりも多いサンプル数Lfの時間領域信号に変換して出力する周波数合成部と、
を具備するアップサンプリング装置。
The input signal sampled at a frequency f s, Lf s (where, L is an integer of 2 or more) an up-sampling device for re-sampled at the frequency of,
A frequency analyzer that converts the input signal into a frequency domain signal and outputs an input signal frequency spectrum;
An imaging calculation unit that generates an imaging component that is a folded spectrum obtained by copying the input signal frequency spectrum according to a predetermined value of L, and outputs a signal frequency spectrum after imaging calculation;
An interpolation filter unit that suppresses an imaging component by multiplying the signal frequency spectrum after the imaging calculation by a frequency domain interpolation filter coefficient;
A frequency synthesis unit receives the output signal of said interpolation filter unit, and outputs the converted to the time domain signal of more number of samples Lf s than at said frequency analysis,
An upsampling apparatus comprising:
請求項1に記載したアップサンプリング装置において、
上記Lの値を設定するL値設定部も、
備えることを特徴とするアップサンプリング装置。
The upsampling device according to claim 1,
The L value setting unit for setting the value of L is also
An upsampling apparatus comprising:
請求項1又は2に記載したアップサンプリング装置において、
上記周波数分析部におけるサンプリング周波数fでの周波数分析点数を2Nとした場合、上記インターポレーションフィルタ部のフィルタ長PをP<Nとすることを特徴とするアップサンプリング装置。
In the upsampling device according to claim 1 or 2,
An upsampling apparatus, wherein the frequency length of the interpolation filter unit is P <N when the number of frequency analysis points at the sampling frequency f s in the frequency analysis unit is 2N.
周波数fでサンプリングされた入力信号を、Lf(ただし、Lは2以上の整数)の周波数で再サンプリングするアップサンプリング方法であって、
周波数分析部が、上記入力信号を周波数領域の信号に変換して入力信号周波数スペクトルを出力する周波数分析過程と、
イメージング計算部が、上記入力信号周波数スペクトルを複写した折り返しスペクトルであるイメージング成分を、所定の上記Lの値に従って生成し、イメージング計算後信号周波数スペクトルを出力するイメージング計算過程と、
インターポレーションフィルタ部が、上記イメージング計算後信号周波数スペクトルに周波数領域インターポレーションフィルタ係数を乗じてイメージング成分を抑えるフィルタ過程と、
周波数合成部が、上記インターポレーションフィルタ部の出力信号を入力とし、上記周波数分析過程よりも多いサンプル数Lfの時間領域信号に変換して出力する周波数合成過程と、
を有するアップサンプリング方法。
The input signal sampled at a frequency f s, Lf s (where, L is an integer of 2 or more) A upsampling method of resampling at a frequency of,
A frequency analysis process in which the frequency analysis unit converts the input signal into a frequency domain signal and outputs an input signal frequency spectrum;
An imaging calculation process in which an imaging calculation unit generates an imaging component that is a folded spectrum obtained by copying the input signal frequency spectrum according to a predetermined value of L, and outputs a signal frequency spectrum after the imaging calculation;
An interpolation filter unit that multiplies the signal frequency spectrum after the imaging calculation by a frequency domain interpolation filter coefficient to suppress an imaging component;
Frequency synthesizer unit, receives the output signal of said interpolation filter unit, a frequency synthesis process that converts a time domain signal of more number of samples Lf s than the frequency analysis process,
An upsampling method.
請求項1乃至3の何れかに記載されたアップサンプリング装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。   A program for causing a computer to function as the upsampling apparatus according to any one of claims 1 to 3.
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