JPH0630393A - Qmf装置 - Google Patents

Qmf装置

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JPH0630393A
JPH0630393A JP20726892A JP20726892A JPH0630393A JP H0630393 A JPH0630393 A JP H0630393A JP 20726892 A JP20726892 A JP 20726892A JP 20726892 A JP20726892 A JP 20726892A JP H0630393 A JPH0630393 A JP H0630393A
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JP
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qmf
input
sub
delay
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JP20726892A
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English (en)
Inventor
Shinichi Matsui
紳一 松井
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Casio Computer Co Ltd
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Casio Computer Co Ltd
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成でQMFを実現することができ、
シリアルに効率よくQMFの計算ができるようにする。 【構成】 QMF装置の多重化部Iは、入力INを2つ
の時間軸方向の成分に分割する経路11,12と、分割
された一方の時間軸上の経路11に設けられた入力を遅
延させるディレイ13の出力に対しサブサンプルを実行
するサブサンプル14と、経路12上に設けられ分割し
た入力に対しサブサンプルを実行するサブサンプル15
と、サブサンプル15によりサブサンプルされた出力b
に選択的に切換えるABスイッチ16と、経由する出力
bにマイナスゲインを与えるマイナスゲイン17と、サ
ブサンプル14によりサブサンプルされた出力aに、A
Bスイッチ16を介して出力されるサブサンプル出力b
を加算して加算出力cとして出力する加算器18とを備
え、ディレイ13を時間軸上にもっていくことによって
演算を時間軸上で多重化しながら実行するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像データの処理等に
用いられるQMF装置に係り、詳細には、帯域分割フィ
ルタの一種である直交ミラーフィルタQMF(quadratu
re mirror filter)を効率よく計算可能なQMF装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】ISDNやCD−ROMを前提とした画
像の高能率符号化技術において、DCT(離散コサイン
変換)が高能率符号化技術の主流になりつつある。この
DCTの長所はエネルギー集中度が高いことでありこの
長所を最大限に利用することにより圧縮を可能にしてい
る。一方、欠点としては「モスキートノイズ」の発生、
「ブロック歪」の発生など、人間の視覚特性にマッチし
ないノイズが発生することであり、このノイズを取り除
くことが必要となってきている。ブロック歪を取り除く
方法としてLOT(Lapped Orthogonal Transform:重
合直交変換)等が考察されていたが、その一般化の方法
としてSBC(sub-band coding:帯域分割符号化)が
注目されている。SBCでは、帯域分割を2分割を単位
として行うことを基本とし、折返し成分がキャンセルさ
せるQMF(quadrature mirror filter)を用いるのが
一般的である。QMFについて簡単に説明する。図5は
一次元の帯域分割を説明するための図であり、図5に示
すように、あるデータ列x(n)が入力された時、x
(n)をHiとLoの2つの帯域に分割してサブサンプ
ル(図5の↓参照)する。サブサンプルされるため、デ
ータが2つに分かれても合計のデータ数に変化はない。
次に元に戻すためオーバサンプル(図5の↑参照)して
フィルタリングすることにより出力y(n)を得る。上
記の方法を数回繰り返すことにより、帯域を分割するこ
とができる。このように、QMFは図5において入力X
(n)を2つの帯域に分割するためプリフィルタ
(H0,H1)を掛けた後、サブサンプルを実行する。ま
た、逆に変換する場合には、オーバーサンプルした後に
ポストフィルタ(G0,G1)を掛けることによって得ら
れる。ところで、QMFの場合、そのフィルタH0,H1
の係数に次のような特徴がある。すなわち、H0の係数
をa0,a1,…,a9とするときH1の係数はa0,−
1,…,a2,−a3,…,a8,−a9となり、さらに
0=a9,a1=a8,a2=a7,…,a4=a5となって
いる。このため、従来よりその分割装置として図6に示
すようなバタフライ演算を行うものが考察されてきた。
このように、図5に示すQMFは図6のようなバタフラ
イ演算を含むアダマール変換により演算されることが考
えられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、QMFのフ
ィルタ係数として図7に示すフィルタ係数を用いると実
験により画像圧縮に非常に良い結果が得られたので以後
このフィルタ係数について考える。図6において、図7
のフィルタ係数を用いるとA0(Z),A1(Z)は(式
1)、(式2)で示される。 A0(Z)=32−512Z-1+4032Z-1+512Z-3+32-4…(式1) A1(Z)=32+512Z-1+4032Z-1−512Z-3+32-4…(式2) また、A0(Z2)+A1(Z2)Z-1=H0(Z),A
0(Z2)+A1(Z2)Z- 1=H1(Z)であることに着
目すれば図6で計算できることは明らかである。しか
し、この程度の簡単化だけでは実際に回路装置を構成す
る際に十分とは言えずその出力の多重化なども含めて問
題点があった。特に多重化する場合、図6に示すバタフ
ライ演算回路が複数必要となりQMF構成が非常に複雑
になるという欠点があった。多重化の方法を図8を用い
て簡単に説明する。図8はフィルタとして係数A0,A1
が夫々「1」の場合のアダマール変換によるQMFの構
成を示す図であり、このアダマール変換のときが最も簡
単な構成になる。図8において、○印はディレイを、↓
印はサブサンプルを、・はマイナスをそれぞれ表わすも
のとする。この図に示すように、入力データをディレイ
(○)を介して2つに分割するとともに、夫々サブサン
プル(↓)を行い、サブサンプル出力をバタフライ演算
して出力を得ている。従って、入力に対し出力は8個も
あり(データレートは1/8である)、8個の出力をバ
スなどにまとめて整理しなければならないという欠点が
あった。そこで本発明は、簡単な構成でQMFを実現す
ることができ、シリアルに効率よくQMFの計算が可能
なQMF装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記目的達成のため、アダマール変換によりQMF計算
を実現するQMF装置であって、入力を時間軸上で遅延
させる遅延手段と、前記遅延手段により時間軸上で遅延
された出力に対し所定のサンプル処理を実行するサンプ
ル手段とを備えている。請求項2記載の発明は、アダマ
ール変換によりQMF計算を実現するQMF装置であっ
て、入力を複数の時間軸上に分割し、分割された一方の
時間軸上の入力を遅延させる遅延手段と、前記遅延手段
により時間軸上で遅延された出力に対し所定のサンプル
処理を実行する第1のサンプル手段と、前記分割された
他方の時間軸上の入力に対し所定のサンプル処理を実行
する第2のサンプル手段と、前記第2のサンプル手段の
出力に所定タイミングでマイナスゲインを付加するマイ
ナス付加手段と、前記第1のサンプル手段の出力と前記
マイナス付加手段を通して出力される前記第2のサンプ
ル手段の出力とを加算する加算手段とを備えている。前
記遅延手段は、例えば請求項3に記載されているよう
に、入力を所定軸上で順次遅延させる複数の遅延成分に
より構成されるものでもよく、また、例えば請求項4に
記載されているように、入力されたデータを順次シフト
させるシフトレジスタにより構成されるものであっても
よい。また、前記サンプル手段は、例えば請求項5に記
載されているように、サブサンプルを実現するサブサン
プル処理であってもよい。また、前記遅延手段により遅
延される時間は、請求項7に記載されているように、前
記サンプル手段によるサンプル処理が実行可能なタイミ
ングに基づいて設定されるものであってもよく、前記マ
イナスゲイン手段は、例えば請求項8に記載されている
ように、端子切換えによりマイナスゲインを付加するス
イッチであってもよい。
【0005】
【作用】本発明の手段の作用は次の通りである。請求項
1、2、3、4、5、6、7、8記載の発明では、先
ず、時間軸方向の経路が複数に分割され、その一方の時
間軸上に遅延手段が設けられているものとする。この状
態で、例えば画像データが入力されると遅延手段により
一方の時間軸上の入力が遅延されるとともに、時間軸上
で遅延された出力に対し第1のサンプル手段により所定
のサンプル処理が実現される。一方、分割された他方の
時間軸上の入力に対しては第2のサンプル手段により所
定のサンプル処理が実行され、この出力に対して所定の
タイミングでマイナスが付加される。そして、加算手段
によって第1のサンプル手段の出力とサンプル手段の出
力とが加算されて出力される。従って、簡単な構成でQ
MFを実現することができ、シリアルに効率よくQMF
の計算ができる。
【0006】
【実施例】以下、図2〜図4を参照して実施例を説明す
る。第1実施例 図1及び図2は本発明に係るQMF装置の第1実施例を
示す図である。先ず、基本的な考え方を説明する。従来
はフィルタH0,H1を構成するために入力を分割した周
波数軸上にディレイ(図8の○参照)を設け、分割され
た入力夫々にサブサンプル(図8↓参照)を行った後、
バタフライ演算を行ってQMFを実現していた。本発明
のQMF装置は演算を時間軸方向上にもっていくことに
よって多重化を同時に達成するものである。具体的に
は、ディレイ成分を時間軸上にもっていき多重化に使用
するようにする。
【0007】図1は上記考え方に基づいて作成されたQ
MFの回路構成を示す図であり、前記図8の多重化した
QMFの構成に適用したものである。図1において、Q
MF装置は第1の多重化部I、第2の多重化部II、第3
の多重化部IIIから構成されており、図1Iの部分は図8
Iの部分に、図1IIの部分は図8IIの部分に、図1IIIの
部分は図8IIIの部分に夫々対応している。
【0008】図1において、QMF装置の多重化部I
は、入力INを2つの時間軸方向の成分に分割する経路
11,12と、分割された一方の時間軸上の経路11に
設けられた入力を遅延させるディレイ13の出力に対し
サブサンプルを実行するサブサンプル14と、経路12
上に設けられ分割した入力に対しサブサンプルを実行す
るサブサンプル15と、サブサンプル15によりサブサ
ンプルされた出力bをA端子又はB端子に選択的に切換
えるABスイッチ16と、B端子を経由する出力bにマ
イナスゲインを与えるマイナスゲイン17と、サブサン
プル14によりサブサンプルされた出力aに、ABスイ
ッチ16を介して出力されるサブサンプル出力bを加算
して加算出力cとして出力する加算器18とにより構成
されている。上記ディレイ13としては、例えばシフト
レジスタが使用される。このように、ディレイ13を時
間軸上の経路13に設け、このディレイ13を多重化に
使うことによって前記図8Iに示すようなバタフライ演
算部を不要にすることができ、かつ、シリアルなデータ
出力cを得ることができる。
【0009】また、QMF装置の多重化部IIは、時間軸
上の経路20に設けられ多重化部Iにより多重化された
入力Cを順次遅延させるディレイ21,22,23と、
ディレイ21,22,23に入力される前の入力を分割
する経路24,25,26と、ディレイ22の出力を分
割した経路26の出力が入力される端子Rとを選択的に
切換えるRSスイッチ27と、ディレイ21の出力を分
割した経路25の出力が入力される端子Sとディレイ2
1に入力される前の入力を分割した経路24の出力が入
力される端子Rとを選択的に切換えるRSスイッチ28
と、RSスイッチ27により切換えられたディレイ23
又はディレイ22の出力に対しサブサンプルを実行する
サブサンプル29と、RSスイッチ28により切換えら
れたディレイ21の出力又は分割した入力に対しサブサ
ンプルを実行するサブサンプル30と、サブサンプル3
0によりサブサンプルされた出力eをC端子又はD端子
に選択的に切換えるCDスイッチ31と、D端子を経由
する出力eにマイナスゲインを与えるマイナスゲイン3
2と、サブサンプル29によりサブサンプルされた出力
dに、CDスイッチ31を介して出力されるサブサンプ
ル出力eを加算して出力する加算器33とにより構成さ
れている。
【0010】また、QMF装置の多重化部IIIは、時間
軸上の経路40に設けられ多重化部IIにより多重化され
た入力Cを順次遅延させるディレイ41,42,43,
44,45,46,47と、ディレイ41,42,4
3,44,45,46,47に対応して設けられ、各デ
ィレイ41,42,43,44,45,46,47に入
力される前の入力を分割する経路48,49,50,5
1,52,53,54と、ディレイ47の出力が入力さ
れる端子Wとディレイ46の出力を分割した経路54の
出力が入力される端子Vとディレイ45の出力を分割し
た経路53の出力が入力される端子Uとディレイ44の
出力を分割した経路52の出力が入力される端子Tとを
選択的に切換えるWVUTスイッチ55と、ディレイ4
3の出力を分割した経路51の出力が入力される端子W
とディレイ42の出力を分割した経路50の出力が入力
される端子Vと、ディレイ45の出力を分割した経路4
9の出力が入力される端子SUと、ディレイ41に入力
される前の入力を分割した経路48の出力が入力される
端子Tとを選択的に切換えるWVUTスイッチ56と、
WVUTスイッチ55により切換えられたディレイ44
〜47の出力に対しサブサンプルを実行するサブサンプ
ル57と、WVUTスイッチ56により切換えられたデ
ィレイ41〜43の出力又は分割した入力に対しサブサ
ンプルを実行するサブサンプル58と、サブサンプル5
8によりサブサンプルされた出力eをE端子又はF端子
に選択的に切換えるEFスイッチ59と、F端子を経由
する出力bにマイナスゲインを与えるマイナスゲイン6
0と、サブサンプル57によりサブサンプルされた出力
に、EFスイッチ59を介して出力されるサブサンプル
出力を加算して出力する加算器61とにより構成されて
いる。
【0011】次に、本実施例の動作を説明する。本QM
F装置は、時間軸上に設けられたディレイ、加算器及び
スイッチを使用することにより多重化しながら計算する
ものである。以下、図2のタイミングチャートを参照し
ながらQMF装置の第2段までの動作を述べる。図2は
前記図1のQMF装置の入力IN(1,2,3,…)が
入力されたときの多重化部I,IIの各部の出力を示すタイ
ミングチャートである。多重化部Iに図2に示す入力I
N(1,2,3…)が入力されると、入力INは時間軸
上の経路11上に設けられたディレイ13により所定パ
ルス遅れたタイミングで(本実施例では、次の入力タイ
ミングで)サブサンプル14に出力される。サブサンプ
ル14は遅延された入力IN(1,2,3…)に対して
1つおきにデータを間引いて出力するサブサンプルを実
行して出力a(1,3,5,…)として加算器18に出
力する。一方、分割された入力INは経路12を通して
遅延されることなくサブサンプル15に入力され、サブ
サンプル15で入力IN(1,2,3…)に対してサブ
サンプルを実行して出力b(2,4,6,…)をABス
イッチ16を介して加算器18に出力する。ここで、A
Bスイッチ16の切換タイミング図2のABSWに示す
ようにこのタイミングでABスイッチ16を切換えて出
力b(2,4,6,…)とその出力bにマイナスを付し
た出力(−2,−4,−6,…)を交互に加算器18に
出力するようにする。加算器18はサブサンプル出力a
とABスイッチ16を介して出力されたサブサンプル出
力bとを順次加算して加算出力C(1+2,1−2,3
+4,3−4,5+6,5−6,…)を出力する。以上
により、QMF装置の第1段の多重化部Iからは多重化
されたCがシリアルに出力される。
【0012】次に、多重化部IIに多重化部Iで多重化さ
れたデータCが入力されると、入力Cは時間軸上の経路
20上に設けられたディレイ21,22,23により順
次遅延されるとともに、各ディレイ21〜23により遅
延された値は図2のRSSWに示す切換タイミングでサ
ブサンプル29,30に出力される。すなわち、サブサ
ンプル29,30に出力された値のタイミングを揃える
ために図2のRSSWに示す切換タイミングの立下り立
上がりでRSスイッチ27,28を切り換えるようにし
ている。サブサンプル29はディレイ21〜23又はデ
ィレイ21,22により遅延された入力C(1+2,1
−2,3+4,3−4,…)に対してデータを間引いて
出力するサブサンプルを実行して出力d(1+2,1−
2,5+6,5−6,…)として加算器33に出力する
(図2i,j参照)。また、サブサンプル30はディレ
イ21により遅延された入力C又は経路20上で遅延さ
れることなく入力された入力C(1+2,1−2,3+
4,3−4,…)に対してサブサンプルを実行して出力
e(3+4,3−4,7+8,7−8,…)をCDスイ
ッチ31を介して加算器33に出力する(図2k,l参
照)。すなわち、前記多重化部Iにおいて、入力IN
(1,2,3,…)に対してサブサンプルを実行して出
力a(1,3,5,…)及び出力b(2,4,3,…)
を得たのと同様の方法により多重化部IIの入力となる多
重化部Iの出力c(1+2,1−2,3+4,3−4,
…)に対してサブサンプルを実行して出力d(1+2,
1−2,…)及び出力e(3+4,3−4,…)を得て
いる。また、CDスイッチ31の切換タイミング図2の
CDSWに示すようにこのタイミングでCDスイッチ3
1を切換えて出力e(3+4,3−4,7+8,7−
8,…)とその出力eにマイナスを付した出力(−(3
+4),−(3−4),−(7+8),−(7−8),
…)を交互に加算器33に出力するようにする。加算器
33はサブサンプル出力dとCDスイッチ31を介して
出力されたサブサンプル出力eとを順次加算して加算出
力(1+2+3+4,1+2−(3+4),1−2+3
−4,1−2−(3−4),…)を出力する。このよう
にして、QMF装置の第2段の多重化部IIからは多重化
部Iで多重化された出力Cを更に多重化した出力がシリ
アルに出力される。また、多重化部IIIも上述した多重
化部IIと同様に動作し、QMF装置の第3段の多重化部
IIIからは多重化部IIで多重化された出力を更に多重化
した出力がシリアルに出力される。
【0013】以上説明したように、本実施例に係るQM
F装置の例えば多重化部Iは、入力INを2つの時間軸
方向の成分に分割する経路11,12と、分割された一
方の時間軸上の経路11に設けられた入力を遅延させる
ディレイ13の出力に対しサブサンプルを実行するサブ
サンプル14と、経路12上に設けられ分割した入力に
対しサブサンプルを実行するサブサンプル15と、サブ
サンプル15によりサブサンプルされた出力bに選択的
に切換えるABスイッチ16と、経由する出力bにマイ
ナスゲインを与えるマイナスゲイン17と、サブサンプ
ル14によりサブサンプルされた出力aに、ABスイッ
チ16を介して出力されるサブサンプル出力bを加算し
て加算出力cとして出力する加算器18とを備え、ディ
レイ13を時間軸上にもっていくことによって演算を時
間軸上で多重化しながら実行するようにしているので、
シフトレジスタや加算器のみの非常に簡単な構成により
QMFを実現することができる。また、シリアルに効率
よくQMFの計算ができるので複雑なバスタイミング回
路等を不要にすることができシリアルなデータ処理が可
能になる。
【0014】第2実施例 図3及び図4は本発明に係るQMF装置の第2実施例を
示す図であり、前記図8の第1段のIの部分に前記図7
のフィルタ係数を与えた場合の多重化の例を示したもの
である。本実施例の説明に当り第1実施例と同一構成部
分には同一符号を付している。先ず、図8のIの部分に
図7のフィルタ係数を単純に適用すると図3のような構
成となる。図3中、・はマイナス、↓はサブサンプル、
○はディレイ、□は下印(数字はその係数)を示す。図
7のフィルタ係数を用いると画像圧縮に非常に良い結果
が得られるが、係数4032の乗算があるため図3に示
すように回路構成が複雑になる。すなわち、フィルタ係
数が2のべき(2n)のときは前記図1と同様なシフト
レジスタ、加算器及びスイッチを使用した簡単な構成に
することが可能であるが、上記図3のフィルタ係数の中
に2のべきで表されない係数4032が存在するため前
記図1に示したディレイ成分を時間軸上にもっていく構
成をとることができず図3のような複雑な構成となる。
この欠点をなくすため、上記係数4032は4032=
4096−32−32で表されることに着目し、このよ
うにして4032を2のべきで表される4096,32
として表現すると前記図3は図4に示すような大幅に簡
略化された回路構成となる。図4に示すように図8のI
の部分は、2のべきの乗算(シフトonly)と加算装置及
びスイッチのみによって構成されることになりQMFの
構成を非常に簡単にすることができ、シリアルにデータ
処理が可能となる。
【0015】なお、上記QMF装置やフィルタ係数を構
成する回路や部材の数、種類などは前述した実施例に限
られないことは言うまでもない。
【0016】
【発明の効果】請求項1,2,3,4,5,6,7及び
8記載の発明によれば、アダマール変換によりQMF計
算を実現するQMF装置であって、入力を時間軸上で遅
延させる遅延手段と、前記遅延手段により時間軸上で遅
延された出力に対し所定のサンプル処理を実行するサン
プル手段とを備えているので、簡単構成でQMFを実現
することができ、シリアルに効率よくQMFの計算がで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】QMF装置の回路構成図である。
【図2】QMF装置のタイミングチャートである。
【図3】QMF装置の回路構成部である。
【図4】QMF装置の回路構成図である。
【図5】QMF装置のブロック構成図である。
【図6】QMF装置の分割装置を示す回路構成図であ
る。
【図7】QMF装置のフィルタ係数を示す図である。
【図8】アダマール変換によるQMF装置の回路構成図
である。
【符号の説明】
11,12,20,24〜26,40,48〜54 時
間軸上の経路 13,21〜23,41〜47 ディレイ 14,15,29,30,57,58 サブサンプル 16,27,28,31,55,56,59 スイッチ 17,32,60 マイナスゲイン 18,33,61 加算器

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アダマール変換によりQMF計算を実現
    するQMF装置であって、 入力を時間軸上で遅延させる遅延手段と、 前記遅延手段により時間軸上で遅延された出力に対し所
    定のサンプル処理を実行するサンプル手段と、 を具備したことを特徴とするQMF装置。
  2. 【請求項2】 アダマール変換によりQMF計算を実現
    するQMF装置であって、 入力を複数の時間軸上に分割し、分割された一方の時間
    軸上の入力を遅延させる遅延手段と、 前記遅延手段により時間軸上で遅延された出力に対し所
    定のサンプル処理を実行する第1のサンプル手段と、 前記分割された他方の時間軸上の入力に対し所定のサン
    プル処理を実行する第2のサンプル手段と、 前記第2のサンプル手段の出力に所定タイミングでマイ
    ナスゲインを付加するマイナス付加手段と、 前記第1のサンプル手段の出力と前記マイナス付加手段
    を通して出力される前記第2のサンプル手段の出力とを
    加算する加算手段と、 を具備したことを特徴とするQMF装置。
  3. 【請求項3】 前記遅延手段は、入力を所定軸上で順次
    遅延させる複数の遅延成分により構成されることを特徴
    とする請求項1又は請求項2の何れかに記載のQMF装
    置。
  4. 【請求項4】 前記遅延手段は、入力されたデータを順
    次シフトさせるシフトレジスタにより構成されることを
    特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3の何れかに
    記載のQMF装置。
  5. 【請求項5】 前記サンプル手段は、サブサンプルを実
    行するサブサンプル処理であることを特徴とする請求項
    1又は請求項2の何れかに記載のQMF装置。
  6. 【請求項6】 前記サンプル手段は、サブサンプルを実
    行するサブサンプル処理であることを特徴とする請求項
    1又は請求項2の何れかに記載のQMF装置。
  7. 【請求項7】 前記遅延手段により遅延される時間は、
    前記サンプル手段によるサンプル処理が実行可能なタイ
    ミングに基づいて設定されることを特徴とする請求項
    1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項
    6の何れかに記載のQMF装置。
  8. 【請求項8】 前記マイナスゲイン手段は、端子切換え
    によりマイナスゲインを付加するスイッチであることを
    特徴とする請求項2に記載のQMF装置。
JP20726892A 1992-07-10 1992-07-10 Qmf装置 Pending JPH0630393A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005519361A (ja) * 2002-02-27 2005-06-30 シー・デイ・エム・オプテイクス・インコーポレイテツド 波面符号化イメージングシステムの最適化された画像処理

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JP2005519361A (ja) * 2002-02-27 2005-06-30 シー・デイ・エム・オプテイクス・インコーポレイテツド 波面符号化イメージングシステムの最適化された画像処理

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