JPH0770954B2 - Signal analysis and synthesis filter bank - Google Patents

Signal analysis and synthesis filter bank

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JPH0770954B2
JPH0770954B2 JP3234494A JP23449491A JPH0770954B2 JP H0770954 B2 JPH0770954 B2 JP H0770954B2 JP 3234494 A JP3234494 A JP 3234494A JP 23449491 A JP23449491 A JP 23449491A JP H0770954 B2 JPH0770954 B2 JP H0770954B2
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signal
filter bank
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filter
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清隆 永井
陽 宇佐見
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、信号を等帯域幅のサブ
バンド信号に分割する信号分析フィルタバンクと前記サ
ブバンド信号を合成して原信号を再生する信号合成フィ
ルタバンクに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal analysis filter bank for dividing a signal into subband signals of equal bandwidth and a signal synthesis filter bank for synthesizing the subband signals to reproduce an original signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、信号分析及び合成フィルタバンク
は、オーディオ信号や画像信号のサブバンド符号化によ
る高能率符号化を実現する信号分析及び合成手段として
注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a signal analysis / synthesis filter bank has been attracting attention as a signal analysis / synthesis means for realizing high-efficiency coding by subband coding of audio signals and image signals.

【0003】従来の信号分析及び合成フィルタバンクと
しては、例えばジェイ・エッチ・ロスウェイラー(J.H.R
OTHWEILER)により1983年にボストンで開催されたア
イ・シー・エー・エス・エス・ピーの論文集(PROC. ICA
SSP 83, BOSTON)の1280頁〜1283頁に発表され
た「ポリフェーズクオドラチャーフィルタ,新しいサブ
バンド符号化技術」(POLYPHASE QUADRATURE FILTERS-A
NEW SUBBAND CODING TECHNIQUE)と題する論文(以下、
文献1と呼ぶ)や、エッチ・ジェイ・ヌスバウマー(H.
J.NUSSBAUMER)とエム・ベターリ(M.VETTERLI)により1
984年にサンディエゴで開催されたアイ・シー・エー
・エス・エス・ピーの論文集(PROC. ICASSP 84, SAN DI
EGO)の11.3.1頁〜11.3.4頁に発表された
「計算効率の高いQMFフィルタバンク」(COMPUTATION
ALLY EFFICIENT QMF FILTER BANKS)と題する論文(以
下、文献2と呼ぶ)に示されている。
As a conventional signal analysis and synthesis filter bank, for example, J. H. Rothweiler (JHR) is used.
OTHWEILER) Proceedings of IAC SSP held in Boston in 1983 (PROC. ICA)
SSP 83, BOSTON) pp. 1280 to 1283 "Polyphase Quadrature Filter, New Subband Coding Technology" (POLYPHASE QUADRATURE FILTERS-A
NEW SUBBAND CODING TECHNIQUE)
(Referred to as reference 1) and H. Jay Nussbaumer (H.
1 by J.NUSSBAUMER) and M.VETTERLI
Proceedings of I.C.A.S.S.P. held in San Diego in 984 (PROC. ICASSP 84, SAN DI
EGO) "Computation-efficient QMF filter bank" announced on pages 11.3.1 to 11.3.4.
ALLY EFFICIENT QMF FILTER BANKS) (hereinafter referred to as Reference 2).

【0004】以下に、従来の信号分析及び合成フィルタ
バンクについて説明する。図5は従来の信号分析フィル
タバンクと信号合成フィルタバンクのブロック図を示す
ものである。図5において、51は信号分析フィルタバ
ンク、52は信号合成フィルタバンク、Mは帯域分割
数、53(0)〜53(M−1)は分析用の帯域通過フ
ィルタ,54(0)〜54(M−1)は間引き器、55
(0)〜55(M−1)は補間器、56(0)〜56
(M−1)は合成用の帯域通過フィルタ、57は加算器
である。信号分析フィルタバンク51はM個の帯域通過
フィルタ53(0)〜53(M−1)とM個の間引き器
54(0)〜54(M−1)とから成り、信号合成フィ
ルタバンク52はM個の補間器55(0)〜55(M−
1)とM個の帯域通過フィルタ56(0)〜56(M−
1)と加算器57とから成る。分析用の帯域通過フィル
タ53(0)〜53(M−1)と合成用の帯域通過フィ
ルタ56(0)〜56(M−1)は、互いにペアをなし
ている。信号分析フィルタバンク51は、サンプリング
周波数fsの入力信号をM個の等帯域幅の分析用の帯域
通過フィルタ53(0)〜53(M−1)によって帯域
通過信号とし、間引き器54(0)〜54(M−1)で
M個のデータ毎にM−1個のデータを間引き、1個のデ
ータを出力することによって、サンプリング周波数を1
/Mに降下させ、サンプリング周波数fs/Mのサブバ
ンド信号に変換し、出力する。信号合成フィルタバンク
52は、信号分析フィルタバンク51から出力されたサ
ンプリング周波数fs/Mのサブバンド信号を入力と
し、補間器55(0)〜55(M−1)でM−1個の零
データを挿入することによってサンプリング周波数をM
倍に上昇し、合成用の帯域通過フィルタ56(0)〜5
6(M−1)により帯域通過信号とした後、加算器57
によって合成し、サンプリング周波数fsのフルバンド
信号を出力する。
A conventional signal analysis and synthesis filter bank will be described below. FIG. 5 is a block diagram of a conventional signal analysis filter bank and signal synthesis filter bank. In FIG. 5, 51 is a signal analysis filter bank, 52 is a signal synthesis filter bank, M is the number of band divisions, 53 (0) to 53 (M-1) are band pass filters for analysis, and 54 (0) to 54 ( M-1) is a decimator, 55
(0) to 55 (M-1) are interpolators, and 56 (0) to 56 (56)
(M-1) is a band pass filter for synthesis, and 57 is an adder. The signal analysis filter bank 51 is composed of M band pass filters 53 (0) to 53 (M-1) and M decimators 54 (0) to 54 (M-1), and the signal synthesis filter bank 52 is M interpolators 55 (0) to 55 (M-
1) and M band pass filters 56 (0) to 56 (M-
1) and an adder 57. The band pass filters 53 (0) to 53 (M-1) for analysis and the band pass filters 56 (0) to 56 (M-1) for synthesis are paired with each other. The signal analysis filter bank 51 converts the input signal of the sampling frequency f s into a band-pass signal by M equal-bandwidth analysis band-pass filters 53 (0) to 53 (M−1), and a decimator 54 (0). ) To 54 (M-1), the sampling frequency is set to 1 by thinning out M-1 data for every M data and outputting 1 data.
/ M, convert to a subband signal of sampling frequency f s / M, and output. The signal synthesis filter bank 52 receives the sub-band signal of the sampling frequency f s / M output from the signal analysis filter bank 51 as an input, and interpolators 55 (0) to 55 (M−1) use M−1 zeros. The sampling frequency is set to M by inserting data.
Bandpass filters 56 (0) to 5 for synthesizing
6 (M-1) to form a bandpass signal, and then adder 57
And outputs a full band signal having a sampling frequency f s .

【0005】オーディオ信号や画像信号のサブバンド符
号化では、信号分析フィルタバンクと信号合成フィルタ
バンクとの間でサブバンド信号の周波数方向の分布の偏
りや人間の聴覚特性あるいは視覚特性を利用して情報圧
縮を行い、高能率符号化を実現する。
In the subband coding of audio signals and image signals, the bias of the distribution of the subband signals in the frequency direction between the signal analysis filter bank and the signal synthesis filter bank and human auditory or visual characteristics are used. Performs information compression and realizes high-efficiency coding.

【0006】文献1及び文献2より、このような信号分
析及び合成フィルタバンクは、帯域幅がfs/4Mで、
周波数fにおける振幅応答H(f)が次の関係式(数1
5)を満足するプロトタイプフィルタを周波数遷移する
ことによって構成することができる。
From Documents 1 and 2, such a signal analysis and synthesis filter bank has a bandwidth of f s / 4M,
The amplitude response H (f) at the frequency f is expressed by the following relational expression (Equation 1)
A prototype filter satisfying 5) can be constructed by frequency transition.

【0007】[0007]

【数15】 [Equation 15]

【0008】図6は、信号分析あるいは合成フィルタバ
ンクの周波数振幅応答を説明するための図である。図6
で、(a)は帯域幅fs/4Mのプロトタイプフィルタ
の周波数振幅応答を示す。同図で、(b)は(a)のプ
ロトタイプフィルタを周波数遷移することによって構成
したM個の帯域幅fs/2Mのフィルタから成る信号分
析あるいは合成フィルタバンクの周波数振幅応答を示
す。同図に示すように、第iサブバンド(ただし、0≦
i≦M−1)の中心周波数はfs(2i+1)/4Mで
ある。
FIG. 6 is a diagram for explaining the frequency amplitude response of the signal analysis or synthesis filter bank. Figure 6
Where (a) shows the frequency magnitude response of a prototype filter with a bandwidth fs / 4M. In the same figure, (b) shows the frequency amplitude response of a signal analysis or synthesis filter bank consisting of M filters of bandwidth f s / 2M constructed by frequency-transitioning the prototype filter of (a). As shown in the figure, the i-th sub-band (where 0 ≦
The center frequency of i ≦ M−1) is f s (2i + 1) / 4M.

【0009】文献2より、直線位相非巡回形のプロトタ
イプフィルタの2MP+1個(Pは正整数)のフィルタ
係数をh(l)(ただし、0≦l≦2MP)とすると
き、信号分析フィルタバンクの第iサブバンドのフィル
タ係数ha(i,l)は、(数16)で与えられる。
According to Reference 2, when the 2MP + 1 filter coefficients (P is a positive integer) of the linear phase acyclic prototype filter are set to h (l) (where 0 ≦ l ≦ 2MP), the signal analysis filter bank The filter coefficient h a (i, l) of the i-th subband is given by (Equation 16).

【0010】[0010]

【数16】 [Equation 16]

【0011】したがって、信号分析フィルタバンクのサ
ンプル時刻nにおける入力信号をx(n)とすれば第i
サブバンドのサンプル時刻Mmにおける出力信号y
(i,Mm)は(数17)で与えられる。
Therefore, if the input signal at the sample time n of the signal analysis filter bank is x (n), then the i-th
Output signal y at subband sample time Mm
(I, Mm) is given by (Equation 17).

【0012】[0012]

【数17】 [Equation 17]

【0013】ここで、(数18)と(数19)によって
求められる2M個の第1の中間信号w1(k)(ただ
し、0≦k≦2M−1)を導入すると、サブバンド信号
は(数20)によって求めることができ、(数17)を
直接計算する場合と比較して計算量を削減することがで
きる。
When 2M first intermediate signals w1 (k) (where 0≤k≤2M-1) obtained by (Equation 18) and (Equation 19) are introduced, the subband signal becomes ( It can be obtained by the equation (20), and the calculation amount can be reduced as compared with the case of directly calculating the equation (17).

【0014】(a)k=0では、(A) When k = 0,

【0015】[0015]

【数18】 [Equation 18]

【0016】(b)1≦k≦2M−1では、(B) For 1≤k≤2M-1,

【0017】[0017]

【数19】 [Formula 19]

【0018】[0018]

【数20】 [Equation 20]

【0019】デジタルシグナルプロセッサ(以下、DS
Pと呼ぶ)を使って前記処理を実現するときの計算量と
メモリ量を見積るために、(数18)と(数19)の計
算を第1の演算、(数20)の計算を第2の演算と呼ぶ
ことにする。また、高速DSPでは積和計算の連続をパ
イプライン処理によって効率的に実行するものが多いの
で、計算回数は積和計算の回数で評価することにする。
M個のサブバンド信号を算出するために、第1の演算で
は2MP+1回の積和計算が必要であり、第2の演算で
は2M2の積和計算が必要である。ランダムアクセスメ
モリ(以下、RAMと呼ぶ)としては、2MP+1個の
入力信号を記憶するメモリと、2M個の第1の中間信号
を記憶するメモリと、M個のサブバンド出力信号を記憶
するメモリとが必要である。リードオンリーメモリ(以
下、ROMと呼ぶ)としては第1の演算を実行するため
の2MP+1個のフィルタ係数テーブル(0≦l≦2M
Pに対するh(l)のテーブル)と、第2の演算を実行
するための2M2個のコサイン係数テーブル(0≦i≦
M−1と0≦k≦2M−1に対するcos[π(2i+
1)(2k−M)/4M]のテーブル)とが必要であ
る。
Digital signal processor (hereinafter referred to as DS
In order to estimate the calculation amount and the memory amount when the above process is realized by using (P), the calculation of (Equation 18) and (Equation 19) is the first operation, and the calculation of (Equation 20) is the second operation. Will be called the operation of. In many high-speed DSPs, a series of product-sum calculations are efficiently executed by pipeline processing, so the number of calculations will be evaluated by the number of product-sum calculations.
In order to calculate M subband signals, the first operation requires 2MP + 1 product-sum calculations, and the second operation requires 2M 2 product-sum calculations. Random access memory (hereinafter referred to as RAM) includes a memory that stores 2MP + 1 input signals, a memory that stores 2M first intermediate signals, and a memory that stores M subband output signals. is necessary. As a read-only memory (hereinafter referred to as a ROM), 2MP + 1 filter coefficient tables (0 ≦ l ≦ 2M for executing the first operation)
H (l) table for P) and 2M 2 cosine coefficient tables (0 ≦ i ≦ for executing the second operation).
Cos [π (2i +) for M−1 and 0 ≦ k ≦ 2M−1
1) (2k-M) / 4M] table).

【0020】同様に、信号合成フィルタバンクの第iサ
ブバンドのフィルタ係数hs(i,l)は(数21)で
求められる。
Similarly, the filter coefficient h s (i, l) of the i-th sub-band of the signal synthesis filter bank is obtained by (Equation 21).

【0021】[0021]

【数21】 [Equation 21]

【0022】したがって、信号合成フィルタバンクの第
iサブバンドのサンプル時刻Mmにおける入力信号y
(i,Mm)とすれば、サンプル時刻Mm+n(ただ
し、0≦n≦M−1)における出力信号x’(Mm+
n)は(数22)で与えられる。
Therefore, the input signal y at the sample time Mm of the i-th subband of the signal synthesis filter bank
If (i, Mm), the output signal x ′ (Mm + at the sampling time Mm + n (where 0 ≦ n ≦ M−1) is obtained.
n) is given by (Equation 22).

【0023】[0023]

【数22】 [Equation 22]

【0024】ここで、4MP+1個の第2の中間信号w
2(k)(ただし、0≦k≦4MP)を導入し、0≦k
≦4MP−2Mに対して第2の中間信号w2(k)をw
2(k+2M)にシフトし、0≦k≦2M−1に対して
w2(k)を(数23)によって求めるものとすると、
出力信号は(数24)と(数25)によって求めること
ができ、(数22)を直接計算する場合と比較して計算
量を削減することができる。
Here, 4MP + 1 second intermediate signals w
2 (k) (where 0 ≦ k ≦ 4MP) is introduced, and 0 ≦ k
The second intermediate signal w2 (k) for w ≦ 4MP-2M
2 (k + 2M), and w2 (k) is obtained by (Equation 23) for 0 ≦ k ≦ 2M−1,
The output signal can be obtained by (Equation 24) and (Equation 25), and the amount of computation can be reduced compared to the case where (Equation 22) is directly calculated.

【0025】[0025]

【数23】 [Equation 23]

【0026】(a)n=0では、(A) When n = 0,

【0027】[0027]

【数24】 [Equation 24]

【0028】(b)1≦n≦M−1では、(B) When 1≤n≤M-1,

【0029】[0029]

【数25】 [Equation 25]

【0030】信号分析フィルタバンクのときと同様に、
以下DSPを使って実現するときの計算量とメモリ量を
見積るために、(数23)の計算を第3の演算、(数2
4)と(数25)の計算を第4の演算と呼ぶことにす
る。M個の出力信号を算出するために、第3の演算では
2M2回の積和計算が必要であり、第4の演算では2M
P+1回の積和計算が必要である。RAMとしては、M
個のサブバンド入力信号を記憶するメモリと、4MP+
1個の第2の中間信号を記憶するメモリと、M個の出力
信号を記憶するメモリとが必要である。ROMとしては
第3の演算を実行するための2M2個のコサイン係数テ
ーブル(0≦i≦M−1と0≦k≦2M−1に対するc
os[π(2i+1)(2k+M)/4M]のテーブ
ル)と、第4の演算を実行するための2MP+1個のフ
ィルタ係数(0≦l≦2MPに対するh(l)のテーブ
ル)とが必要である。
As with the signal analysis filter bank,
Hereinafter, in order to estimate the calculation amount and the memory amount when realizing using the DSP, the calculation of (Equation 23) is performed by the third operation (Equation 2)
The calculation of 4) and (Equation 25) will be referred to as a fourth operation. In order to calculate M output signals, 2M 2 product-sum calculations are required in the third operation, and 2M 2 in the fourth operation.
P + 1 product-sum calculations are required. As RAM, M
Memory for storing 4 subband input signals and 4MP +
A memory for storing one second intermediate signal and a memory for storing M output signals are required. As the ROM, 2M 2 cosine coefficient tables (c for 0 ≦ i ≦ M−1 and 0 ≦ k ≦ 2M−1) for executing the third operation are used.
os [π (2i + 1) (2k + M) / 4M]) and 2MP + 1 filter coefficients (h (l) table for 0 ≦ l ≦ 2MP) for executing the fourth operation. .

【0031】[0031]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の信号分析及び合成フィルタバンクは、たとえばDS
Pのようなハードウェアを使って実現するのに際して、
フィルタ計算量が多く、メモリ量が大きい、という問題
点を有していた。すなわち、次のような問題点を有して
いた。
However, the above-mentioned conventional signal analysis and synthesis filter banks are, for example, DS.
When implementing using hardware such as P,
There is a problem that the amount of filter calculation is large and the amount of memory is large. That is, it had the following problems.

【0032】(1)フィルタバンクを実現するための計
算量が多い。 (2)第1及び第2の中間信号を記憶しておくためのメ
モリ量が大きい。特に第2の中間信号を記憶するメモリ
量が大きい。
(1) A large amount of calculation is required to realize the filter bank. (2) The memory capacity for storing the first and second intermediate signals is large. Particularly, the amount of memory for storing the second intermediate signal is large.

【0033】(3)信号分析フィルタバンクと合成フィ
ルタバンクにそれぞれコサイン係数テーブルが必要であ
り、またそのメモリ量が大きい。
(3) A cosine coefficient table is required for each of the signal analysis filter bank and the synthesis filter bank, and the amount of memory is large.

【0034】(4)フィルタ係数を記憶しておくための
メモリ量が大きい。本発明は上記従来の問題点を解決す
るもので、フィルタバンクを実現するのに必要な計算量
とメモリ量を削減し、低消費電力で小型の信号分析及び
合成フィルタバンクを提供することを目的とする。
(4) The amount of memory for storing the filter coefficient is large. The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a small signal analysis and synthesis filter bank with low power consumption by reducing the calculation amount and memory amount required to realize the filter bank. And

【0035】すなわち、本発明の第1の目的は、計算量
と第1の中間信号を記憶するメモリ量を削減し、低消費
電力で小型の信号分析フィルタバンクを提供することで
ある。
That is, a first object of the present invention is to provide a small signal analysis filter bank with low power consumption, which reduces the calculation amount and the memory amount for storing the first intermediate signal.

【0036】また、本発明の第2の目的は、計算量と第
2の中間信号を記憶するメモリ量を削減し、低消費電力
で小型の信号合成フィルタバンクを提供することであ
る。
A second object of the present invention is to provide a small signal synthesis filter bank with low power consumption by reducing the calculation amount and the memory amount for storing the second intermediate signal.

【0037】本発明の第3の目的は、コサイン係数テー
ブルのメモリ量を削減し、また、信号分析と合成フィル
タバンクで共通のテーブルとすることによって、ハード
ウェア規模を削減した信号分析及び合成フィルタバンク
を提供することである。
A third object of the present invention is to reduce the memory amount of the cosine coefficient table and to make the signal analysis and synthesis filter bank a common table, thereby reducing the hardware scale. It is to provide a bank.

【0038】さらに、本発明の第4の目的は、フィルタ
係数テーブルのメモリ量を削減した信号分析及び合成フ
ィルタバンクを提供することである。
Further, a fourth object of the present invention is to provide a signal analysis and synthesis filter bank in which the memory amount of the filter coefficient table is reduced.

【0039】[0039]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の信号分析フィルタバンクは、最初の値が零で
ある2MP(Pは正整数)個のフィルタ係数を有する直
線位相非巡回形のプロトタイプフィルタを周波数遷移す
ることによって構成され、プロトタイプフィルタのフィ
ルタ係数をh(l)(ただし、0≦l≦2MP−1)、
サンプリング時刻nにおける入力信号をx(n)、M個
の第1の中間信号をw1(k)(ただし、0≦k≦M−
1)、第iサブバンド(ただし、0≦i≦M−1)のサ
ンプリング時刻Mmにおける出力信号をy(i,Mm)
とするとき、(1)Mが偶数の場合は、(a)k=0で
は、
In order to achieve this object, the signal analysis filter bank of the present invention has a linear phase acyclic type having 2MP (P is a positive integer) filter coefficients having a first value of zero. Of the prototype filter by frequency transition, and the filter coefficient of the prototype filter is h (l) (where 0 ≦ l ≦ 2MP−1),
The input signal at sampling time n is x (n), and the M first intermediate signals are w1 (k) (where 0 ≦ k ≦ M−
1), the output signal at the sampling time Mm of the i-th subband (where 0 ≦ i ≦ M−1) is y (i, Mm)
When (1) M is an even number, (a) k = 0,

【0040】[0040]

【数26】 [Equation 26]

【0041】(b)1≦k≦M/2では、(B) When 1≤k≤M / 2,

【0042】[0042]

【数27】 [Equation 27]

【0043】(c)M/2+1≦k≦M−1では、(C) In M / 2 + 1≤k≤M-1,

【0044】[0044]

【数28】 [Equation 28]

【0045】によって第1の中間信号を算出する第1の
演算部と、
A first arithmetic unit for calculating a first intermediate signal by

【0046】[0046]

【数29】 [Equation 29]

【0047】によってサブバンド出力信号を算出する第
2の演算部とを備え、(2)Mが奇数の場合は、(a)
0≦k≦(M−1)/2では、
A second arithmetic unit for calculating the sub-band output signal by (2) when M is an odd number, (a)
For 0 ≦ k ≦ (M−1) / 2,

【0048】[0048]

【数30】 [Equation 30]

【0049】(b)(M+1)/2≦k≦M−1では、(B) In (M + 1) / 2≤k≤M-1,

【0050】[0050]

【数31】 [Equation 31]

【0051】によって第1の中間信号を算出する第1の
演算部と、
A first arithmetic unit for calculating a first intermediate signal by

【0052】[0052]

【数32】 [Equation 32]

【0053】によってサブバンド出力信号を算出する第
2の演算部とを備えている。また、本発明の信号合成フ
ィルタバンクは、最初の値が零である2MP(Pは正整
数)個のフィルタ係数を有する直線位相非巡回形のプロ
トタイプフィルタを周波数遷移することによって構成さ
れ、プロトタイプフィルタのフィルタ係数をh(l)
(ただし、0≦l≦2MP−1)、第iサブバンド(た
だし、0≦i≦M−1)のサンプリング時刻Mmにおけ
る入力信号をy(i,Mm)、2MP個の第2の中間信
号をw2(k)(ただし、0≦k≦2MP−1)、サン
プリング時刻Mm+n(ただし、0≦n≦M−1)にお
ける出力信号をx’(Mm+n)とするとき、0≦k≦
2MP−M−1に対して第2の中間信号w2(k)をw
2(k+M)にシフトし、(1)Mが偶数の場合は、
And a second arithmetic unit for calculating the sub-band output signal. Further, the signal synthesis filter bank of the present invention is configured by frequency-transitioning a linear-phase acyclic prototype filter having 2MP (P is a positive integer) filter coefficients whose initial value is zero. The filter coefficient of h (l)
(Where 0 ≦ l ≦ 2MP−1), the input signal at the sampling time Mm of the i-th subband (where 0 ≦ i ≦ M−1) is y (i, Mm), 2MP second intermediate signals Where w2 (k) (where 0 ≦ k ≦ 2MP−1) and the output signal at the sampling time Mm + n (where 0 ≦ n ≦ M−1) is x ′ (Mm + n), 0 ≦ k ≦
The second intermediate signal w2 (k) is w for 2MP-M-1.
Shift to 2 (k + M) and (1) M is even,

【0054】[0054]

【数33】 33[Expression 33] 33

【0055】によって0≦k≦M−1に対する第2の中
間信号を算出する第3の演算部と、(a)0≦n≦M/
2−1では、
A third arithmetic unit for calculating a second intermediate signal for 0 ≦ k ≦ M−1, and (a) 0 ≦ n ≦ M /
In 2-1

【0056】[0056]

【数34】 [Equation 34]

【0057】(b)n=M/2では、(B) When n = M / 2,

【0058】[0058]

【数35】 [Equation 35]

【0059】(c)M/2+1≦n≦M−1では、(C) In M / 2 + 1≤n≤M-1,

【0060】[0060]

【数36】 [Equation 36]

【0061】によって出力信号を算出する第4の演算部
とを備え、(2)Mが奇数の場合は、
And a fourth arithmetic unit for calculating an output signal according to (2) where M is an odd number,

【0062】[0062]

【数37】 [Equation 37]

【0063】によって0≦k≦M−1に対する第2の中
間信号を算出する第3の演算部と、(a)0≦n≦(M
−1)/2では、
A third arithmetic unit for calculating a second intermediate signal for 0 ≦ k ≦ M−1, and (a) 0 ≦ n ≦ (M
-1) / 2,

【0064】[0064]

【数38】 [Equation 38]

【0065】(b)(M+1)/2≦n≦M−1では、(B) In (M + 1) / 2≤n≤M-1,

【0066】[0066]

【数39】 [Formula 39]

【0067】によって出力信号を算出する第4の演算部
とを備えている。また、本発明の信号分析フィルタバン
クの第2の演算部及び信号合成フィルタバンクの第3の
演算部は、M個あるいは2M個もしくは4M個の共通の
コサイン係数テーブルを備えている。
And a fourth arithmetic unit for calculating the output signal. Further, the second operation unit of the signal analysis filter bank and the third operation unit of the signal synthesis filter bank of the present invention are provided with M or 2M or 4M common cosine coefficient tables.

【0068】さらに、本発明の信号分析フィルタバンク
の第1の演算部及び信号合成フィルタバンクの第4の演
算部は、MP個の共通のフィルタ係数テーブルを備えて
いる。
Further, the first calculation section of the signal analysis filter bank and the fourth calculation section of the signal synthesis filter bank of the present invention have MP common filter coefficient tables.

【0069】[0069]

【作用】本発明の信号分析フィルタバンクは、上記した
構成で第1の中間信号を使って効率的な計算を行うこと
により、従来例と比較して第2の演算部の積和計算回数
と第1の中間信号のメモリ量を半減することができる。
The signal analysis filter bank according to the present invention performs efficient calculation using the first intermediate signal with the above-described configuration, and thus the number of product-sum calculations performed by the second arithmetic unit can be increased as compared with the conventional example. The memory amount of the first intermediate signal can be halved.

【0070】本発明の信号合成フィルタバンクは、上記
した構成で第2の中間信号を使って効率的な計算を行う
ことより、従来例と比較して第3の演算部の積和計算回
数と第2の中間信号のメモリ量を半減することができ
る。
The signal synthesizing filter bank of the present invention performs efficient calculation using the second intermediate signal in the above-mentioned configuration, and thus the number of product-sum calculations of the third arithmetic unit is increased as compared with the conventional example. The memory amount of the second intermediate signal can be halved.

【0071】また、本発明の信号分析及び合成フィルタ
バンクは、コサイン係数を記憶しているテーブルを分析
と合成で共通化するとともにその周期性と対称性を利用
することにより、分析あるいは合成の一方を実現すると
きはコサイン係数のメモリ量を従来例の1/2Mあるい
は1/Mもしくは2/Mに削減することができる。分析
と合成でテーブルの共通化を図ったことにより、分析と
合成を同時に行うときはさらに半減することができる。
Further, the signal analysis and synthesis filter bank of the present invention makes the table storing the cosine coefficient common in the analysis and the synthesis, and utilizes its periodicity and symmetry to perform either analysis or synthesis. In order to realize, the memory amount of the cosine coefficient can be reduced to 1 / 2M, 1 / M or 2 / M of the conventional example. By using a common table for analysis and synthesis, the number can be further reduced by half when analysis and synthesis are performed simultaneously.

【0072】本発明の信号分析及び合成フィルタバンク
は、フィルタ係数を記憶しているテーブルを分析と合成
で共通化するとともにその対称性を利用することによ
り、分析あるいは合成の一方を実現するときはフィルタ
係数のメモリ量を半減することができる。分析と合成で
テーブルの共通化を図ったことにより、分析と合成を同
時に行うときはさらに半減することができる。
In the signal analysis and synthesis filter bank of the present invention, the table storing the filter coefficients is made common for analysis and synthesis, and the symmetry is utilized to realize either analysis or synthesis. The memory amount of the filter coefficient can be halved. By using a common table for analysis and synthesis, the number can be further reduced by half when analysis and synthesis are performed simultaneously.

【0073】[0073]

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0074】本発明の信号分析フィルタバンクは、サン
プリング周波数fsの信号をM個の等帯域幅のサンプリ
ング周波数がfs/Mのサブバンド信号に分割し、ま
た、本発明の信号合成フィルタバンクは、M個の等帯域
幅のサンプリング周波数fs/Mのサブバンド信号を合
成してサンプリング周波数fsのフルバンド信号を再生
するフィルタバンクであって、これらのフィルタバンク
は、最初の値が零である2MP(Pは正整数)個のフィ
ルタ係数を有する直線位相非巡回形のプロトタイプフィ
ルタを周波数遷移することによって構成される。2MP
+1個のフィルタ係数を有する従来例のプロトタイプフ
ィルタで最初と最後のフィルタ係数の値を零(h(0)
=h(2MP)=0)とした構成である。こうした構成
をとることにより、従来例の信号分析フィルタバンクで
第1の演算が、(a)k=0と、(b)1≦k≦2M−
1の2つ場合に分かれていたものが、0≦k≦2M−1
に対して式(5)を計算すればよいことになる。同様
に、従来例の信号合成フィルタバンクの第4の演算が、
(a)n=0と、(b)1≦n≦M−1の2つの場合に
分かれていたものが、0≦n≦M−1に対して(数2
5)を計算すればよいことになる。
The signal analysis filter bank of the present invention divides the signal of sampling frequency f s into M equal-bandwidth sub-band signals of sampling frequency f s / M, and also the signal synthesis filter bank of the present invention. Is a filter bank that synthesizes M equal-bandwidth subband signals of sampling frequency f s / M to regenerate a full-band signal of sampling frequency f s , the first value of these filter banks being It is configured by frequency-transitioning a linear-phase acyclic prototype filter having 2MP (P is a positive integer) filter coefficients which are zero. 2MP
In the conventional prototype filter having +1 filter coefficient, the first and last filter coefficient values are set to zero (h (0)
= H (2MP) = 0). With such a configuration, the first calculation in the signal analysis filter bank of the conventional example is (a) k = 0 and (b) 1 ≦ k ≦ 2M−
What was divided into two cases of 1 is 0 ≦ k ≦ 2M−1
Then, the equation (5) should be calculated. Similarly, the fourth operation of the conventional signal synthesis filter bank is
What was divided into two cases, (a) n = 0 and (b) 1 ≦ n ≦ M−1, is different from 0 ≦ n ≦ M−1 (Equation 2
It suffices to calculate 5).

【0075】また、本発明のプロトタイプフィルタは、
直線位相条件よりフィルタ係数に関して(数40)の関
係が成立している。
Further, the prototype filter of the present invention is
According to the linear phase condition, the relationship of (Equation 40) is established regarding the filter coefficient.

【0076】[0076]

【数40】 [Formula 40]

【0077】図1は本発明の第1の実施例における信号
分析フィルタバンクのブロック図を示すものである。図
1において、11は第1の演算部、12は第2の演算
部、13は2MP個の入力信号メモリ、14はM個の第
1の中間信号メモリ、15はM個のサブバンド出力信号
メモリである。
FIG. 1 is a block diagram of a signal analysis filter bank according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 11 is a first arithmetic unit, 12 is a second arithmetic unit, 13 is 2MP input signal memories, 14 is M first intermediate signal memories, and 15 is M subband output signals. It is a memory.

【0078】第1の演算部11は、第1の乗算器16、
第1のフィルタ係数メモリ17、第1の加算/減算器1
8、第1のレジスタ19とから構成されている。第2の
演算部12は、第2の乗算器110、第1のコサイン係
数メモリ111、第2の加算/減算器112、第2のレ
ジスタ113とから構成されている。
The first calculation unit 11 includes a first multiplier 16,
First filter coefficient memory 17, first adder / subtractor 1
8 and a first register 19. The second arithmetic unit 12 is composed of a second multiplier 110, a first cosine coefficient memory 111, a second adder / subtractor 112, and a second register 113.

【0079】以上のように構成された第1の実施例の信
号分析フィルタバンクについて、以下その動作について
説明する。
The operation of the signal analysis filter bank of the first embodiment constructed as above will be described below.

【0080】最初に、以下の説明で用いる主要な変数に
ついて定義する。すなわち、プロトタイプフィルタのフ
ィルタ係数をh(l)(ただし、0≦l≦2MP−
1)、サンプリング時刻nにおける入力信号をx
(n)、M個の第1の中間信号をw1(k)(ただし、
0≦k≦M−1)、第iサブバンド(ただし、0≦i≦
M−1)のサンプリング時刻Mmにおける出力信号をy
(i,Mm)とする。
First, the main variables used in the following description will be defined. That is, the filter coefficient of the prototype filter is h (l) (where 0 ≦ l ≦ 2MP−
1), input signal at sampling time n is x
(N), w 1 (k) (where
0 ≦ k ≦ M−1), i-th subband (where 0 ≦ i ≦
The output signal at the sampling time Mm of M-1) is y
(I, Mm).

【0081】入力信号メモリ13は最新の2MP個の入
力信号x(n)を記憶するメモリである。サンプリング
周波数fsの入力信号が入力信号メモリ13にM個入力
されると、第1の演算部11では以下に示す式にしたが
ってM個の第1の中間信号w1(k)を算出し、結果を
第1の中間信号メモリ14に記憶する。w1(k)の計
算はMの値が偶数か奇数かによって次の2つの場合に分
けられる。(1)Mが偶数の場合、(a)k=0では、
The input signal memory 13 is a memory for storing the latest 2MP input signals x (n). When M input signals of the sampling frequency f s are input to the input signal memory 13, the first arithmetic unit 11 calculates M first intermediate signals w1 (k) according to the following equation, and the result is obtained. Are stored in the first intermediate signal memory 14. The calculation of w1 (k) is divided into the following two cases depending on whether the value of M is an even number or an odd number. (1) When M is an even number, (a) k = 0,

【0082】[0082]

【数41】 [Formula 41]

【0083】(b)1≦k≦M/2では、(B) When 1≤k≤M / 2,

【0084】[0084]

【数42】 [Equation 42]

【0085】(c)M/2+1≦k≦M−1では、(C) For M / 2 + 1≤k≤M-1,

【0086】[0086]

【数43】 [Equation 43]

【0087】(2)Mが奇数の場合、(a)0≦k≦
(M−1)/2では、
(2) When M is an odd number, (a) 0≤k≤
In (M-1) / 2,

【0088】[0088]

【数44】 [Equation 44]

【0089】(b)(M+1)/2≦k≦M−1では、(B) For (M + 1) / 2≤k≤M-1,

【0090】[0090]

【数45】 [Equation 45]

【0091】第1のフィルタ係数メモリ17は(数4
6)で定義される2MP個の第1のフィルタ係数h1
(l)を記憶している。ここで、INT( )は( )
内の値の小数点以下を切捨て整数化する関数である。
The first filter coefficient memory 17 is
6) 2MP first filter coefficients h1 defined in 6)
It remembers (l). Where INT () is ()
It is a function that rounds down the value after the decimal point.

【0092】[0092]

【数46】 [Equation 46]

【0093】第1の演算部11では、計算の最初に第1
のレジスタ19を零にクリアした後、入力信号メモリ1
3からの入力信号と第1のフィルタ係数メモリ17から
の第1のフィルタ係数を上記計算式に示すアドレスにし
たがって読み出し、第1の乗算器16を使って両者を乗
算し、乗算結果を第1の加算/減算器18と加算/減算
の結果を保持する第1のレジスタ19を使って、累積計
算を実行する。第1の加算/減算器18で加算を行うか
減算を行うかは上記計算式にしたがう。第1の乗算器1
6と第1の加算/減算器18と第1のレジスタ19とで
積和計算を行う。
In the first calculation section 11, the first calculation is performed at the beginning of the calculation.
Input signal memory 1 after clearing register 19 of
The input signal from the first filter coefficient memory 17 and the first filter coefficient from the first filter coefficient memory 17 are read according to the address shown in the above calculation formula, the first multiplier 16 is used to multiply both, and the multiplication result is the first Cumulative calculation is performed using the adder / subtractor 18 and the first register 19 that holds the result of addition / subtraction. Whether the first adder / subtractor 18 performs addition or subtraction depends on the above calculation formula. First multiplier 1
6 and the first adder / subtractor 18 and the first register 19 perform sum-of-products calculation.

【0094】第1の演算部11では、上記計算式に示す
ように、Mが偶数の場合も奇数の場合も共に2MP回の
積和計算によりM個の第1の中間信号を算出する。
As shown in the above equation, the first arithmetic unit 11 calculates M first intermediate signals by performing 2MP product-sum calculations both when M is even and when M is odd.

【0095】次に、第2の演算部12で、第1の中間信
号メモリ14と第1のコサイン係数メモリ111とを用
いて、以下に示す式にしたがってM個のサブバンド出力
信号を算出する。第2の演算部12の計算もMが偶数か
奇数かによって次の2つの場合に分けられる。(1)M
が偶数の場合、
Next, the second arithmetic section 12 calculates M subband output signals using the first intermediate signal memory 14 and the first cosine coefficient memory 111 according to the following equation. . The calculation of the second calculation unit 12 is also divided into the following two cases depending on whether M is an even number or an odd number. (1) M
Is an even number,

【0096】[0096]

【数47】 [Equation 47]

【0097】(2)Mが奇数の場合、(2) If M is an odd number,

【0098】[0098]

【数48】 [Equation 48]

【0099】第1のコサイン係数メモリ111は、Mが
偶数のときは(数49)で定義され、またMが奇数のと
きは(数50)で定義されるM2個のコサイン係数c
(i,k)を記憶している。(1)Mが偶数の場合、
The first cosine coefficient memory 111 is defined by (Equation 49) when M is an even number, and M 2 cosine coefficients c defined by (Equation 50) when M is an odd number.
It stores (i, k). (1) If M is an even number,

【0100】[0100]

【数49】 [Equation 49]

【0101】(2)Mが奇数の場合、(2) When M is an odd number,

【0102】[0102]

【数50】 [Equation 50]

【0103】第1の演算部11と同様に第2の演算部1
2では、計算の最初に第2のレジスタ113を零にクリ
アした後、第1の中間信号メモリ14からの第1の中間
信号と第1のコサイン係数メモリ111からのコサイン
係数を上記計算式の示すアドレスにしたがって読み出
し、第2の乗算器110と第2の加算/減算器112と
第2のレジスタ113とを使って積和計算を行う。第2
の加算/減算器112で加算を行うか減算を行うかは上
記した計算式にしたがう。第2の演算部12では、上記
計算式に示すようにMが偶数の場合も奇数の場合も共に
2回の積和計算でM個のサブバンド信号を算出する。
サブバンド出力信号メモリ15は第2の演算部12の計
算結果であるM個のサブバンド信号y(i,Mm)(た
だし、0≦i≦M−1)を記憶し、出力するためのメモ
リである。
The second arithmetic unit 1 as well as the first arithmetic unit 11
In step 2, after the second register 113 is cleared to zero at the beginning of the calculation, the first intermediate signal from the first intermediate signal memory 14 and the cosine coefficient from the first cosine coefficient memory 111 are calculated by the above formula. Reading is performed according to the indicated address, and the sum of products calculation is performed using the second multiplier 110, the second adder / subtractor 112, and the second register 113. Second
Whether the addition / subtraction is performed by the adder / subtractor 112 is according to the above calculation formula. The second arithmetic unit 12 calculates M subband signals by M 2 times of product-sum calculations both when M is even and when M is odd, as shown in the above formula.
The subband output signal memory 15 is a memory for storing and outputting M subband signals y (i, Mm) (where 0 ≦ i ≦ M−1), which are the calculation results of the second arithmetic unit 12. Is.

【0104】式を使って第1の実施例の動作についてさ
らに説明する。ここではMが偶数の場合について説明す
るが、奇数の場合についても同様にして説明することが
できるので、説明を省略する。(数41)と(数42)
と(数43)を(数47)に代入する。そして、一般に
(数51)が成立することを考慮し、以下のような変数
q(ただし、0≦q≦2M−1)を導入すると、(数5
2)〜(数56)の関係式が成立する。
The operation of the first embodiment will be further described using equations. Here, a case where M is an even number will be described, but a case where M is an odd number can be similarly described, and a description thereof will be omitted. (Equation 41) and (Equation 42)
And (Equation 43) are substituted into (Equation 47). In consideration of the fact that (Equation 51) is generally established, the following variable q (where 0 ≦ q ≦ 2M−1) is introduced, (Equation 5)
The relational expressions 2) to (Equation 56) hold.

【0105】[0105]

【数51】 [Equation 51]

【0106】(1)q=M/2−k(ただし、0≦k≦
M/2,0≦q≦M/2)
(1) q = M / 2−k (where 0 ≦ k ≦
M / 2, 0 ≦ q ≦ M / 2)

【0107】[0107]

【数52】 [Equation 52]

【0108】(2)q=M/2+k(ただし、1≦k≦
M/2,M/2+1≦q≦M)
(2) q = M / 2 + k (where 1 ≦ k ≦
M / 2, M / 2 + 1 ≦ q ≦ M)

【0109】[0109]

【数53】 [Equation 53]

【0110】(3)q=M/2+k(ただし、M/2+
1≦k≦M−1,M+1≦q≦3/2M−1)
(3) q = M / 2 + k (where M / 2 +
1≤k≤M-1, M + 1≤q≤3 / 2M-1)

【0111】[0111]

【数54】 [Equation 54]

【0112】(4)q=3M/2(4) q = 3M / 2

【0113】[0113]

【数55】 [Equation 55]

【0114】(5)q=5M/2−k(ただし、M/2
+1≦k≦M−1,3M/2+1≦q≦2M−1)
(5) q = 5M / 2-k (where M / 2
+ 1 ≦ k ≦ M-1, 3M / 2 + 1 ≦ q ≦ 2M-1)

【0115】[0115]

【数56】 [Equation 56]

【0116】(数52)〜(数58)の関係式を使っ
て、変数kをqに置き換える。さらに、変数qから変数
lにl=2Mj+q(ただし、0≦l≦2MP−1)で
置き換えて、h(2MP)=0であることを考慮すれ
ば、(数17)が求められる。すなわち、第1の実施例
と文献2とでは計算方法が異なるものの、最終的な結果
は一致することが証明できた。
The variable k is replaced with q using the relational expressions of (Equation 52) to (Equation 58). Furthermore, if the variable q is replaced with the variable l by l = 2Mj + q (where 0 ≦ l ≦ 2MP−1), and h (2MP) = 0 is taken into consideration, (Equation 17) is obtained. That is, although the calculation method is different between the first embodiment and the document 2, it has been proved that the final results match.

【0117】以上のように、第1の実施例によれば、M
個のサブバンド信号を出力するのに必要な第2の演算部
の積和回数を従来例の2M2回からM2回へと半減するこ
とができる。
As described above, according to the first embodiment, M
It is possible to reduce the number of product sums of the second arithmetic unit necessary to output the individual subband signals from 2M 2 times of the conventional example to M 2 times.

【0118】また、第1の中間信号のメモリ量を従来例
の2M個からM個へと半減することができる。
Further, the memory amount of the first intermediate signal can be halved from 2M in the conventional example to M.

【0119】図2は本発明の第2の実施例における信号
合成フィルタバンクのブロック図を示すものである。図
2において、21は第3の演算部、22は第4の演算
部、23はサブバンド入力信号メモリ、24は第2の中
間信号メモリ、25は出力信号メモリである。
FIG. 2 is a block diagram of a signal synthesis filter bank according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, 21 is a third arithmetic unit, 22 is a fourth arithmetic unit, 23 is a subband input signal memory, 24 is a second intermediate signal memory, and 25 is an output signal memory.

【0120】第3の演算部21は、第3の乗算器26、
第2のコサイン係数メモリ27、第3の加算/減算器2
8、第3のレジスタ29とから構成されている。第4の
演算部22は、第4の乗算器210、第2のフィルタ係
数メモリ211、第4の加算/減算器212、第4のレ
ジスタ213とから構成されている。
The third calculation section 21 includes a third multiplier 26,
Second cosine coefficient memory 27, third adder / subtractor 2
8 and a third register 29. The fourth calculation unit 22 is composed of a fourth multiplier 210, a second filter coefficient memory 211, a fourth adder / subtractor 212, and a fourth register 213.

【0121】以上のように構成された第2の実施例の信
号合成フィルタバンクについて、以下その動作について
説明する。
The operation of the signal synthesizing filter bank of the second embodiment constructed as above will be described below.

【0122】最初に、以下の説明で用いる主要な変数に
ついて定義する。プロトタイプフィルタのフィルタ係数
をh(l)(ただし、0≦l≦2MP−1)、第iサブ
バンド(ただし、0≦i≦M−1)のサンプリング時刻
Mmにおける入力信号をy(i,Mm)、第2の中間信
号をw2(k)(ただし、0≦k≦2MP−1)、サン
プリング時刻Mm+n(ただし、0≦n≦M−1)にお
ける出力信号をx’(Mm+n)とする。
First, the main variables used in the following description will be defined. The filter coefficient of the prototype filter is h (l) (where 0 ≦ l ≦ 2MP−1), and the input signal at the sampling time Mm of the i-th subband (where 0 ≦ i ≦ M−1) is y (i, Mm). ), The second intermediate signal is w2 (k) (where 0≤k≤2MP-1), and the output signal at the sampling time Mm + n (where 0≤n≤M-1) is x '(Mm + n).

【0123】サブバンド入力信号メモリ23はM個のサ
ブバンド入力信号y(i,Mm)(ただし、0≦i≦M
−1)を記憶するメモリである。サンプリング周波数f
s/Mのサブバンド入力信号がサブバンド入力信号メモ
リ23にM個入力されると、0≦k≦2MP−M−1に
対して第2の中間信号w2(k)をw2(k+M)にシ
フトする。このシフトは、第2の中間信号メモリ24の
データを実際移動させることによって行う。なお、メモ
リ内のデータを移動せずにアドレスにMを加算して2M
Pの剰余をとる巡回アドレッシングによって等価的に行
うこともできる。次に、第3の演算部21で以下に示す
式にしたがって0≦k≦M−1に対する第2の中間信号
w2(k)を算出し、第2の中間信号メモリ24に結果
を記憶する。w2(k)の計算はMの値が偶数か奇数か
によって次の2つの場合に分けられる。 (1)Mが偶数の場合、
The subband input signal memory 23 stores M subband input signals y (i, Mm) (where 0≤i≤M).
It is a memory for storing -1). Sampling frequency f
When M subband input signals of s / M are input to the subband input signal memory 23, the second intermediate signal w2 (k) is changed to w2 (k + M) for 0 ≦ k ≦ 2MP-M−1. shift. This shift is performed by actually moving the data in the second intermediate signal memory 24. In addition, 2M is obtained by adding M to the address without moving the data in the memory.
It can be equivalently performed by cyclic addressing that takes the remainder of P. Next, the third arithmetic unit 21 calculates the second intermediate signal w2 (k) for 0 ≦ k ≦ M−1 according to the following equation, and stores the result in the second intermediate signal memory 24. The calculation of w2 (k) is divided into the following two cases depending on whether the value of M is an even number or an odd number. (1) If M is an even number,

【0124】[0124]

【数57】 [Equation 57]

【0125】(2)Mが奇数の場合、(2) If M is an odd number,

【0126】[0126]

【数58】 [Equation 58]

【0127】第2のコサイン係数メモリ27はMが偶数
のときは、(数59)で定義され、またMが奇数のとき
は(数60)で定義されるM2個のコサイン係数c
(i,k)を記憶している。 (1)Mが偶数の場合、
The second cosine coefficient memory 27 defines M 2 cosine coefficients c defined by (Equation 59) when M is an even number and defined by (Equation 60) when M is an odd number.
It stores (i, k). (1) If M is an even number,

【0128】[0128]

【数59】 [Equation 59]

【0129】(2)Mが奇数の場合、(2) When M is an odd number,

【0130】[0130]

【数60】 [Equation 60]

【0131】この値は、第1の実施例の信号分析フィル
タバンクの第1のコサイン係数メモリ111で用いるコ
サイン係数と同一である。
This value is the same as the cosine coefficient used in the first cosine coefficient memory 111 of the signal analysis filter bank of the first embodiment.

【0132】第3の演算部21では、計算の最初に第3
のレジスタ29を零にクリアした後、サブバンド入力信
号メモリ23からのサブバンド信号と第2のコサイン係
数メモリ27からのコサイン係数を上記計算式の示すア
ドレスにしたがって読み出し、第3の乗算器26を使っ
て両者を乗算し、乗算結果を第3の加算/減算器28と
第3のレジスタ29を使って累積し、積和計算を行う。
第3の加算/減算器で加算を行うか減算を行うかは上記
計算式にしたがう。第3の演算部21の積和回数は、M
が偶数の場合も奇数の場合も共にM2である。第2の中
間号メモリ24は、第3の演算部21の計算結果である
第2の中間信号w2(k)を記憶する2MP個のメモリ
である。
In the third operation unit 21, the third calculation unit 21
Of the sub-band input signal memory 23 and the cosine coefficient from the second cosine coefficient memory 27 are read out according to the address indicated by the above calculation formula, and the third multiplier 26 Are used to multiply the two, and the multiplication results are accumulated using the third adder / subtractor 28 and the third register 29 to calculate the sum of products.
Whether the third adder / subtractor performs addition or subtraction depends on the above calculation formula. The number of sums of products of the third calculation unit 21 is M
Is M 2 for both even and odd cases. The second intermediate signal memory 24 is a 2MP number of memories that store the second intermediate signal w2 (k), which is the calculation result of the third calculation unit 21.

【0133】次に、第4の演算部22で第2の中間信号
メモリ24と第2のフィルタ係数メモリ211とを用い
て、以下に示す式にしたがってM個の出力信号を算出す
る。第4の演算部22の計算もMが偶数か奇数かによっ
て次の2つの場合に分けられる。 (1)Mが偶数の場合、(a)0≦n≦M/2−1で
は、
Next, the fourth arithmetic unit 22 uses the second intermediate signal memory 24 and the second filter coefficient memory 211 to calculate M output signals according to the following equation. The calculation of the fourth calculation unit 22 is also divided into the following two cases depending on whether M is an even number or an odd number. (1) When M is an even number, (a) In 0 ≦ n ≦ M / 2-1,

【0134】[0134]

【数61】 [Equation 61]

【0135】(b)n=M/2では、(B) With n = M / 2,

【0136】[0136]

【数62】 [Equation 62]

【0137】(c)M/2+1≦n≦M−1では、(C) For M / 2 + 1≤n≤M-1,

【0138】[0138]

【数63】 [Equation 63]

【0139】(2)Mが奇数の場合、(a)0≦k≦
(M−1)/2では、
(2) When M is an odd number, (a) 0≤k≤
In (M-1) / 2,

【0140】[0140]

【数64】 [Equation 64]

【0141】(b)(M+1)/2≦k≦M−1では、(B) In (M + 1) / 2≤k≤M-1,

【0142】[0142]

【数65】 [Equation 65]

【0143】第2のフィルタ係数メモリ27は(数6
6)で定義される2MP個の第2のフィルタ係数h2
(l)を記憶している。
The second filter coefficient memory 27 is
2) 2MP number of second filter coefficients h2 defined in 6)
It remembers (l).

【0144】[0144]

【数66】 [Equation 66]

【0145】第3の演算部21と同様に、第4の演算部
22では、計算の最初に第4のレジスタ213を零にク
リアした後、第2の中間信号メモリ24からの第2の中
間信号と第2のフィルタ係数メモリ211からの第2の
フィルタ係数を上記計算式に示すアドレスにしたがって
読み出し、第4の乗算器210と第4の加算/減算器2
12と第4のレジスタ213を使って積和計算を行う。
第4の加算/減算器212で加算を行うか減算を行うか
は上記計算式にしたがう。
Similar to the third arithmetic unit 21, the fourth arithmetic unit 22 clears the fourth register 213 to zero at the beginning of the calculation and then outputs the second intermediate signal from the second intermediate signal memory 24. The signal and the second filter coefficient from the second filter coefficient memory 211 are read according to the address shown in the above calculation formula, and the fourth multiplier 210 and the fourth adder / subtractor 2 are read.
12 and the fourth register 213 are used to calculate the sum of products.
Whether the fourth adder / subtractor 212 performs addition or subtraction depends on the above calculation formula.

【0146】以上のように第4の演算部22では、Mが
偶数の場合も奇数の場合も共に2MP回の積和計算によ
りM個のフルバンド信号を算出することができる。出力
信号メモリ25は第4の演算部22の計算結果であるM
個のフルバンド信号を記憶し、出力するためのメモリで
ある。
As described above, the fourth arithmetic unit 22 can calculate M full-band signals by calculating the sum of products 2MP times both when M is even and when M is odd. The output signal memory 25 stores M, which is the calculation result of the fourth arithmetic unit 22.
This is a memory for storing and outputting individual full band signals.

【0147】第1の実施例で説明したのと同様にして第
2の実施例においても、Mが偶数の場合、(数57)を
(数61)と(数62),(数63)に代入し、y
(i,n)はnがMの整数倍以外では零の値をとること
を利用すると、(数22)を導出することができる。す
なわち、第2の実施例と文献2とでは計算方法が異なる
ものの、最終的な結果は一致することが証明できる。
In the same way as described in the first embodiment, also in the second embodiment, when M is an even number, (Equation 57) is changed to (Equation 61), (Equation 62) and (Equation 63). Substitute, y
(Equation 22) can be derived by using the fact that (i, n) takes a value of zero except when n is an integer multiple of M. That is, although the calculation method is different between the second embodiment and the document 2, it can be proved that the final results match.

【0148】以上のように第2の実施例によれば、M個
のフルバンド信号を出力するのに必要な第3の演算部2
1の積和回数を従来例の2M2からM2へと半減すること
ができる。
As described above, according to the second embodiment, the third arithmetic unit 2 necessary for outputting M full-band signals.
The number of product sums of 1 can be halved from 2M 2 of the conventional example to M 2 .

【0149】また、第2の中間信号のメモリ量を従来例
の4MP個から2MP個へと半減することができる。
Further, the memory amount of the second intermediate signal can be halved from 4MP in the conventional example to 2MP.

【0150】コサイン係数メモリについては、第1の実
施例の信号分析フィルタバンクと第2の実施例の信号合
成フィルタバンクで同一のテーブルを用いることがで
き、信号分析フィルタバンクと信号合成フィルタバンク
を同時に実現する場合のメモリ量を従来例と比較して半
減することができる。
Regarding the cosine coefficient memory, the same table can be used for the signal analysis filter bank of the first embodiment and the signal synthesis filter bank of the second embodiment, and the signal analysis filter bank and the signal synthesis filter bank can be used. It is possible to reduce the amount of memory in the case of simultaneous realization to half as compared with the conventional example.

【0151】図3は本発明の第3の実施例のブロック図
である。図3で、31はRAM、32はROM、33は
乗算器、34は加算/減算器、35はレジスタであり、
典型的なDSPの構成である。図1に示した信号分析フ
ィルタバンクでは、第1の演算部と第2の演算部の構成
は同一であり、また、図2に示した信号合成フィルタバ
ンクでは第3の演算部と第4の演算部の構成は同一であ
る。第3の実施例ではこれらの2つの演算部を共通の1
つの演算部にしてこれを時分割に使って信号分析あるい
は合成フィルタバンクを実現する。図3のハードウェア
を使って動作モードを分析と合成とで切り換えることに
より信号分析フィルタバンクと合成フィルタバンクを共
に同一のハードウェアで実現することができる。信号分
析フィルタバンクの場合、RAM31は入力信号メモリ
と第1の中間信号メモリとサブバンド出力信号メモリと
からなり、ROM32は第1のフィルタ係数メモリとコ
サイン係数メモリとからなる。また、信号合成フィルタ
バンクの場合、RAM31はサブバンド入力信号メモリ
と第2の中間信号メモリと出力信号メモリとからなり、
ROM32はコサイン係数メモリと第2のフィルタ係数
メモリとからなる(第3の実施例の場合、コサイン係数
メモリについては共通に使うことができるので、第1と
第2のように区別する必要はない。)。
FIG. 3 is a block diagram of the third embodiment of the present invention. In FIG. 3, 31 is a RAM, 32 is a ROM, 33 is a multiplier, 34 is an adder / subtractor, and 35 is a register.
This is a typical DSP configuration. In the signal analysis filter bank shown in FIG. 1, the configurations of the first calculation unit and the second calculation unit are the same, and in the signal synthesis filter bank shown in FIG. 2, the third calculation unit and the fourth calculation unit. The arithmetic units have the same configuration. In the third embodiment, these two arithmetic units have a common 1
It is used as one operation unit and is used for time division to realize a signal analysis or synthesis filter bank. By switching the operation mode between analysis and synthesis using the hardware of FIG. 3, both the signal analysis filter bank and the synthesis filter bank can be realized by the same hardware. In the case of the signal analysis filter bank, the RAM 31 comprises an input signal memory, a first intermediate signal memory and a subband output signal memory, and the ROM 32 comprises a first filter coefficient memory and a cosine coefficient memory. In the case of the signal synthesis filter bank, the RAM 31 is composed of a subband input signal memory, a second intermediate signal memory and an output signal memory,
The ROM 32 is composed of a cosine coefficient memory and a second filter coefficient memory (in the case of the third embodiment, the cosine coefficient memory can be used in common, so there is no need to distinguish it from the first and second ones). .).

【0152】以上のように、第3の実施例では演算部を
共通化することにより演算部のハードウェア規模を半減
することができる。
As described above, in the third embodiment, the hardware scale of the arithmetic unit can be reduced by half by sharing the arithmetic unit.

【0153】図4はコサイン係数メモリのメモリ量を削
減した実施例の詳細ブロック図である。図4で、41は
切り換え器、42は剰余算出器、43はアドレスレジス
タ、44は加算器、45はコサイン係数テーブルを記憶
しているROMである。切り換え器41はアドレス動作
モードの設定によってダイレクトアドレスモードのとき
はダイレクトアドレスを選択し、増分アドレスモードの
ときは加算器44の出力を選択し、結果を剰余算出器4
2に出力する。剰余算出器42は入力の1周期分すなわ
ち4Mの剰余を出力するものであり、したがって、4M
が2のべき乗のときは不要である。剰余算出器42は、
1周期より長い時間に対するコサイン係数データを1周
期以下の時間に対するコサイン係数データに変換する役
割を果たす。アドレスレジスタ43は剰余算出器42の
出力を保持し、ROM45に対するROMアドレスを出
力する。加算器44はアドレスレジスタ43の出力であ
るROMアドレスに増分アドレスを加算した結果を出力
することにより、前回のアドレスに増分アドレスで指定
した分だけ増加したアドレスを出力する。ROM45は
ルックアップテーブルであり、アドレスレジスタ43で
指定されたROMアドレスに対応するROMデータを出
力する。
FIG. 4 is a detailed block diagram of an embodiment in which the memory amount of the cosine coefficient memory is reduced. In FIG. 4, 41 is a switch, 42 is a remainder calculator, 43 is an address register, 44 is an adder, and 45 is a ROM storing a cosine coefficient table. The switcher 41 selects the direct address in the direct address mode according to the setting of the address operation mode, selects the output of the adder 44 in the incremental address mode, and outputs the result as the remainder calculator 4.
Output to 2. The remainder calculator 42 outputs one cycle of the input, that is, the remainder of 4M.
It is unnecessary when is a power of 2. The remainder calculator 42 is
It plays a role of converting cosine coefficient data for time longer than one cycle into cosine coefficient data for time less than one cycle. The address register 43 holds the output of the remainder calculator 42 and outputs the ROM address for the ROM 45. The adder 44 outputs the result of adding the increment address to the ROM address which is the output of the address register 43, thereby outputting the address increased by the increment address specified by the previous address. The ROM 45 is a look-up table and outputs ROM data corresponding to the ROM address designated by the address register 43.

【0154】ROM45は、rをアドレスとするときコ
サイン係数データd(r)として(数67)あるいは
(数68)で表わされるコサイン関数の一周期分即ち4
M個の値を記憶している。 (1)Mが偶数の場合、
The ROM 45 stores one cycle of the cosine function represented by (Equation 67) or (Equation 68) as the cosine coefficient data d (r) when r is an address, that is, 4
It stores M values. (1) If M is an even number,

【0155】[0155]

【数67】 [Equation 67]

【0156】(2)Mが奇数の場合、(2) When M is an odd number,

【0157】[0157]

【数68】 [Equation 68]

【0158】図4のような構成をとることにより、第1
の実施例あるいは第2の実施例の(数49),(数5
0)あるいは(数59),(数60)で表わされるコサ
イン係数と同一の値を出力することができる。以下、M
が偶数の場合について説明するが、奇数の場合について
も同様にして説明できるので、ここでは説明を省略す
る。また、信号分析フィルタバンクにおける使い方につ
いて説明するが、信号合成フィルタバンクも同様に説明
することができるので説明を省略する。
By adopting the configuration shown in FIG. 4, the first
(Equation 49), (Equation 5) of the embodiment of
0) or the same value as the cosine coefficient represented by (Equation 59) or (Equation 60) can be output. Below, M
Will be described in the case of an even number, but a similar case can be described in the case of an odd number, and therefore the description thereof will be omitted here. Further, although the usage in the signal analysis filter bank will be described, the description will be omitted because the signal synthesis filter bank can be similarly described.

【0159】第1の実施例の信号分析フィルタバンクで
は(数47)に示すようにiの値を一定にしてkの値を
0からM−1まで変化させる。最初に、ダイレクトアド
レスの値を2i+1に設定し、切り換え器41をダイレ
クトアドレスモードに設定することによりROMアドレ
スをr=2i+1に設定し、ROMデータを出力する。
このときのROMデータの値は(数47)のk=0の項
のコサイン関数の値である。次に、増分アドレスを2i
+1に設定し、切り換え器41を増分アドレスモードに
設定することにより、ROMアドレスをr=4i+2に
設定し、ROMデータを出力する。これは(数47)の
k=1の項のコサイン関数の値である。以下、増分アド
レスモードで動作させることにより、r=6i+3,8
i+4,・・・,(2i+1)(M−1)に設定し、k
=2,3,・・・,M−1の項のコサイン関数の値を出
力することができる。
In the signal analysis filter bank of the first embodiment, as shown in (Equation 47), the value of i is kept constant and the value of k is changed from 0 to M-1. First, the value of the direct address is set to 2i + 1 and the switch 41 is set to the direct address mode to set the ROM address to r = 2i + 1 and output the ROM data.
The value of the ROM data at this time is the value of the cosine function of the term of k = 0 in (Equation 47). Next, increment the address by 2i
The ROM address is set to r = 4i + 2 by setting +1 and the switch 41 to the incremental address mode to output the ROM data. This is the value of the cosine function of the term of k = 1 in (Equation 47). Hereinafter, by operating in the incremental address mode, r = 6i + 3,8
i + 4, ..., (2i + 1) (M-1), k
The value of the cosine function of the terms of = 2, 3, ..., M-1 can be output.

【0160】以上のように図4の実施例では、コサイン
係数テーブルをコサイン関数の周期性を利用して一周期
分記憶することにより、コサイン係数のメモリ量を従来
例の2M2から4Mへと2/Mに削減することができ、
例えばMが16の場合メモリ量を1/8に削減すること
ができる。
As described above, in the embodiment of FIG. 4, the cosine coefficient table is stored for one cycle by utilizing the periodicity of the cosine function, so that the memory amount of the cosine coefficient is changed from 2M 2 of the conventional example to 4M. Can be reduced to 2 / M,
For example, when M is 16, the memory amount can be reduced to 1/8.

【0161】さらに、コサイン関数の対称性を利用して
その半周期分あるいは1/4周期分、すなわちコサイン
係数テーブルのメモリ量を2M個あるいはM個とするこ
ともできる。
Further, by utilizing the symmetry of the cosine function, the half cycle or the quarter cycle, that is, the memory amount of the cosine coefficient table can be set to 2M or M.

【0162】次に、(数40)の関係式を利用してフィ
ルタ係数のメモリサイズをMP個に削減したフィルタ係
数メモリの実施例について説明する。
Next, an embodiment of the filter coefficient memory in which the memory size of the filter coefficient is reduced to MP using the relational expression (Equation 40) will be described.

【0163】本実施例のフィルタ係数メモリは、(数6
9)で定義されるMP個のフィルタ係数g(s)を記憶
する。
The filter coefficient memory of the present embodiment is (equation 6)
The MP filter coefficients g (s) defined in 9) are stored.

【0164】[0164]

【数69】 [Equation 69]

【0165】(数46)で定義される第1の実施例の第
1のフィルタ係数h1(l)と(数69)で定義される
フィルタ係数g(s)の間には次の関係式が成立する。 (1)l=0の場合、
The following relational expression is provided between the first filter coefficient h1 (l) of the first embodiment defined by (Equation 46) and the filter coefficient g (s) defined by (Equation 69). To establish. (1) When l = 0,

【0166】[0166]

【数70】 [Equation 70]

【0167】(2)1≦l≦MPの場合、(2) When 1 ≦ l ≦ MP,

【0168】[0168]

【数71】 [Equation 71]

【0169】すなわち、フィルタ係数テーブルg(s)
をアドレスs=l−1で参照し、INT(l/2M)の
値が偶数か奇数かによって、テーブルデータをそれぞれ
そのままあるいは符号を反転して出力する。 (3)MP+1≦l≦2MP−1
That is, the filter coefficient table g (s)
Is referred to by the address s = l−1, and the table data is output as it is or with the sign inverted depending on whether the value of INT (l / 2M) is an even number or an odd number. (3) MP + 1 ≦ l ≦ 2MP-1

【0170】[0170]

【数72】 [Equation 72]

【0171】すなわち、フィルタ係数テーブルg(s)
をアドレスs=2MP−lで参照し、INT(l/2
M)の値が偶数か奇数かによって、テーブルデータをそ
れぞれそのままあるいは符号を反転して出力する。
That is, the filter coefficient table g (s)
With an address s = 2MP-1 and INT (l / 2
Depending on whether the value of M) is an even number or an odd number, the table data is output as it is or with its sign inverted.

【0172】(数66)で定義される第2の実施例の第
2のフィルタ係数h2(l)の代わりにこのフィルタ係
数テーブルを用いるときは、フルバンド出力信号をメモ
リに記憶する直前にM倍し、ゲインを合わせる必要があ
る。
When this filter coefficient table is used instead of the second filter coefficient h2 (l) of the second embodiment defined by (Equation 66), M is stored just before storing the full band output signal in the memory. It is necessary to double and match the gain.

【0173】以上のようにこの実施例では、直線位相非
巡回形フィルタのフィルタ係数の対称性を利用して、フ
ィルタ係数のメモリ量を従来例の2MPからMPへと半
減することができる。さらに、信号分析フィルタバンク
と合成フィルタバンクでフィルタ係数テーブルを共通化
することができ、同一のハードウェアを使って信号分析
フィルタバンクと信号合成フィルタバンクを実現すると
きの、フィルタ係数テーブルのメモリ量を半減すること
ができる。
As described above, in this embodiment, by utilizing the symmetry of the filter coefficient of the linear phase acyclic filter, the memory amount of the filter coefficient can be halved from 2MP of the conventional example to MP. Furthermore, the filter coefficient table can be shared between the signal analysis filter bank and the synthesis filter bank, and the memory amount of the filter coefficient table when the signal analysis filter bank and the signal synthesis filter bank are realized using the same hardware. Can be halved.

【0174】[0174]

【発明の効果】以上のように本発明の信号分析フィルタ
バンクは、第1の演算部と、第2の演算部とを設けるこ
とにより、従来例と比較して第2の演算部の積和計算回
数と第1の中間信号のメモリ量を半減することができ
る。
As described above, the signal analysis filter bank of the present invention is provided with the first arithmetic unit and the second arithmetic unit, so that the sum of products of the second arithmetic unit is compared with the conventional example. The number of calculations and the memory amount of the first intermediate signal can be reduced by half.

【0175】また、本発明の信号合成フィルタバンク
は、第3の演算部と、第4の演算部とを設けることによ
り、従来例と比較して第3の演算部の積和計算回数と第
2の中間信号のメモリ量を半減することができる。
Further, the signal synthesis filter bank of the present invention is provided with the third arithmetic unit and the fourth arithmetic unit, so that the product-sum calculation frequency of the third arithmetic unit and the third arithmetic unit are compared with those of the conventional example. The memory amount of the intermediate signal of 2 can be halved.

【0176】また、本発明の信号分析及び合成フィルタ
バンクは、分析と合成で共通に使用できるM個あるいは
2M個もしくは4M個のコサイン係数テーブルを設ける
ことにより、そのメモリ量をそれぞれ1/2Mあるいは
1/Mもしくは2/Mに削減することができる。
Further, the signal analysis and synthesis filter bank of the present invention is provided with M or 2M or 4M cosine coefficient tables which can be commonly used for analysis and synthesis, so that the memory amount thereof is 1/2 M or respectively. It can be reduced to 1 / M or 2 / M.

【0177】さらに、本発明の信号分析及び合成フィル
タバンクは、分析と合成で共通に使用することができる
構成のMP個のフィルタ係数テーブルを設けることによ
り、そのメモリ量を半減することができる等、本発明の
信号分析及び合成フィルタバンクは、計算量とメモリ量
を削減し、低消費電力で小型のフィルタバンクを実現す
ることができる。
Further, the signal analysis and synthesis filter bank of the present invention can reduce its memory amount by half by providing MP filter coefficient tables which can be commonly used for analysis and synthesis. The signal analysis and synthesis filter bank of the present invention can reduce the calculation amount and the memory amount, and can realize a small filter bank with low power consumption.

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

【図1】本発明の第1の実施例における信号分析フィル
タバンクの構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a signal analysis filter bank according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例における信号合成フィル
タバンクの構成を示すブロック図
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a signal synthesis filter bank according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例における信号分析あるい
は合成フィルタバンクの構成を示すブロック図
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a signal analysis or synthesis filter bank according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明のメモリ量を削減した実施例におけるコ
サイン係数メモリの構成を示す詳細ブロック図
FIG. 4 is a detailed block diagram showing the configuration of a cosine coefficient memory in an embodiment in which the memory amount of the present invention is reduced.

【図5】従来の信号分析フィルタバンクと信号合成フィ
ルタバンクの構成を示すブロック図
FIG. 5 is a block diagram showing configurations of a conventional signal analysis filter bank and signal synthesis filter bank.

【図6】(a)はプロトタイプフィルタの周波数振幅応
答を示すスペクトル図 (b)はプロトタイプフィルタを周波数遷移することに
より構成した信号分析あるいは合成フィルタバンクの周
波数振幅応答を示すスペクトル図
FIG. 6A is a spectrum diagram showing a frequency amplitude response of a prototype filter, and FIG. 6B is a spectrum diagram showing a frequency amplitude response of a signal analysis or synthesis filter bank configured by performing frequency transition of the prototype filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 第1の演算部 12 第2の演算部 13 入力信号メモリ 14 第1の中間信号メモリ 15 サブバンド出力信号メモリ 16 第1の乗算器 17 第1のフィルタ係数メモリ 18 第1の加算/減算器 19 第1のレジスタ 110 第2の乗算器 111 第1のコサイン係数メモリ 112 第2の加算/減算器 113 第2のレジスタ 21 第3の演算部 22 第4の演算部 23 サブバンド入力信号メモリ 24 第2の中間信号メモリ 25 出力信号メモリ 26 第3の乗算器 27 第2のコサイン係数メモリ 28 第3の加算/減算器 29 第3のレジスタ 210 第4の乗算器 211 第2のフィルタ係数メモリ 212 第4の加算/減算器 213 第4のレジスタ 31 RAM 32,45 ROM 33 乗算器 34 加算/減算器 35 レジスタ 41 切り換え器 42 剰余算出器 43 アドレスレジスタ 44 加算器 11 First Operation Unit 12 Second Operation Unit 13 Input Signal Memory 14 First Intermediate Signal Memory 15 Subband Output Signal Memory 16 First Multiplier 17 First Filter Coefficient Memory 18 First Adder / Subtractor 19 First register 110 Second multiplier 111 First cosine coefficient memory 112 Second adder / subtractor 113 Second register 21 Third arithmetic unit 22 Fourth arithmetic unit 23 Subband input signal memory 24 Second intermediate signal memory 25 Output signal memory 26 Third multiplier 27 Second cosine coefficient memory 28 Third adder / subtractor 29 Third register 210 Fourth multiplier 211 Second filter coefficient memory 212 Fourth adder / subtractor 213 Fourth register 31 RAM 32,45 ROM 33 Multiplier 34 Adder / subtractor 35 Register 41 Rikae 42 remainder calculator 43 address register 44 adder

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−6930(JP,A) 特開 昭63−303507(JP,A) 特開 平2−13111(JP,A) 特開 昭61−177015(JP,A)Continuation of the front page (56) References JP 63-6930 (JP, A) JP 63-303507 (JP, A) JP 2-13111 (JP, A) JP 61-177015 (JP , A)

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】サンプリング周波数fsの信号をM個の等
帯域幅のサンプリング周波数がfs/Mのサブバンド信
号に分割する信号分析フィルタバンクであって、前記信
号分析フィルタバンクは最初の値が零である2MP(P
は正整数)個のフィルタ係数を有する直線位相非巡回形
のプロトタイプフィルタを周波数遷移することによって
構成され、プロトタイプフィルタのフィルタ係数をh
(l)(ただし、0≦l≦2MP−1)、サンプリング
時刻nにおける入力信号をx(n)、M個の第1の中間
信号をw1(k)(ただし、0≦k≦M−1)、第iサ
ブバンド(ただし、0≦i≦M−1)のサンプリング時
刻Mmにおける出力信号をy(i,Mm)とするとき、 (1)Mが偶数の場合は、 (a)k=0では、 【数1】 (b)1≦k≦M/2では、 【数2】 (c)M/2+1≦k≦M−1では、 【数3】 によって第1の中間信号を算出する第1の演算部と、 【数4】 によってサブバンド出力信号を算出する第2の演算部と
を備え、 (2)Mが奇数の場合は、 (a)0≦k≦(M−1)/2では、 【数5】 (b)(M+1)/2≦k≦M−1では、 【数6】 によって第1の中間信号を算出する第1の演算部と、 【数7】 によってサブバンド出力信号を算出する第2の演算部と
を備えたことを特徴とする信号分析フィルタバンク。
1. A signal analysis filter bank for dividing a signal having a sampling frequency f s into M equal-bandwidth sub-band signals having a sampling frequency f s / M, said signal analysis filter bank having a first value. 2MP (P
Is a positive integer) and is configured by frequency transition of a linear phase acyclic prototype filter having filter coefficients.
(L) (where 0 ≦ l ≦ 2MP−1), x (n) is the input signal at sampling time n, and w1 (k) is the first M intermediate signals (where 0 ≦ k ≦ M−1). ), When the output signal at the sampling time Mm of the i-th subband (where 0 ≦ i ≦ M−1) is y (i, Mm), (1) If M is an even number, (a) k = For 0, (B) When 1 ≦ k ≦ M / 2, (C) For M / 2 + 1 ≦ k ≦ M−1, A first arithmetic unit for calculating a first intermediate signal by And (2) if M is an odd number, (a) if 0 ≦ k ≦ (M−1) / 2, then: (B) For (M + 1) / 2 ≦ k ≦ M−1, A first arithmetic unit for calculating a first intermediate signal by And a second arithmetic unit for calculating a subband output signal according to the following.
【請求項2】M個の等帯域幅のサンプリング周波数fs
/Mのサブバンド信号を合成してサンプリング周波数f
sの信号を再生する信号合成フィルタバンクであって、
前記信号合成フィルタバンクは最初の値が零である2M
P(Pは正整数)個のフィルタ係数を有する直線位相非
巡回形のプロトタイプフィルタを周波数遷移することに
よって構成され、プロトタイプフィルタのフィルタ係数
をh(l)(ただし、0≦l≦2MP−1)、第iサブ
バンド(ただし、0≦i≦M−1)のサンプリング時刻
Mmにおける入力信号をy(i,Mm)、2MP個の第
2の中間信号をw2(k)(ただし、0≦k≦2MP−
1)、サンプリング時刻Mm+n(ただし、0≦n≦M
−1)における出力信号をx’(Mm+n)とすると
き、0≦k≦2MP−M−1に対して第2の中間信号w
2(k)をw2(k+M)にシフトし、 (1)Mが偶数の場合は、 【数8】 によって0≦k≦M−1に対する第2の中間信号を算出
する第3の演算部と、 (a)0≦n≦M/2−1では、 【数9】 (b)n=M/2では、 【数10】 (c)M/2+1≦n≦M−1では、 【数11】 によって出力信号を算出する第4の演算部とを備え、 (2)Mが奇数の場合は、 【数12】 によって0≦k≦M−1に対する第2の中間信号を算出
する第3の演算部と、 (a)0≦n≦(M−1)/2では、 【数13】 (b)(M+1)/2≦n≦M−1では、 【数14】 によって出力信号を算出する第4の演算部とを備えたこ
とを特徴とする信号合成フィルタバンク。
2. M equal bandwidth sampling frequencies f s
Sampling frequency f by synthesizing / M subband signals
A signal synthesis filter bank for reproducing the signal of s ,
The signal synthesis filter bank is 2M with a first value of zero.
The prototype filter of the linear phase acyclic type having P (P is a positive integer) number of filter coefficients is configured by frequency transition, and the filter coefficient of the prototype filter is h (l) (where 0 ≦ l ≦ 2MP-1 ), Y (i, Mm) for the input signal at the sampling time Mm of the i-th sub-band (where 0 ≦ i ≦ M−1), and w2 (k) for 2MP second intermediate signals (where 0 ≦ k≤2MP-
1), sampling time Mm + n (where 0 ≦ n ≦ M
When the output signal in −1) is x ′ (Mm + n), the second intermediate signal w for 0 ≦ k ≦ 2MP-M−1
If 2 (k) is shifted to w2 (k + M), and (1) M is an even number, then And a third arithmetic unit for calculating a second intermediate signal for 0 ≦ k ≦ M−1, and (a) 0 ≦ n ≦ M / 2−1: (B) When n = M / 2, (C) For M / 2 + 1 ≦ n ≦ M−1, And (4) M is an odd number, And a third arithmetic unit for calculating a second intermediate signal for 0 ≦ k ≦ M−1, and (a) 0 ≦ n ≦ (M−1) / 2: (B) For (M + 1) / 2 ≦ n ≦ M−1, And a fourth arithmetic unit for calculating an output signal by the signal synthesis filter bank.
【請求項3】請求項1記載の信号分析フィルタバンクと
請求項2記載の信号合成フィルタバンクとを備えたこと
を特徴とする信号分析及び合成フィルタバンク。
3. A signal analysis and synthesis filter bank, comprising the signal analysis filter bank according to claim 1 and the signal synthesis filter bank according to claim 2.
【請求項4】第2の演算部は、M個あるいは2M個もし
くは4M個のコサイン係数テーブルを備えたことを特徴
とする請求項1または3記載の信号分析フィルタバン
ク。
4. The signal analysis filter bank according to claim 1, wherein the second arithmetic unit includes M, 2M or 4M cosine coefficient tables.
【請求項5】第3の演算部は、M個あるいは2M個もし
くは4M個のコサイン係数テーブルを備えたことを特徴
とする請求項2または3記載の信号合成フィルタバン
ク。
5. The signal synthesizing filter bank according to claim 2, wherein the third arithmetic unit comprises M, 2M or 4M cosine coefficient tables.
【請求項6】第1の演算部はMP個のフィルタ係数テー
ブルを備えたことを特徴とする請求項1,3または4記
載の信号分析フィルタバンク。
6. The signal analysis filter bank according to claim 1, 3 or 4, wherein the first arithmetic unit includes MP filter coefficient tables.
【請求項7】第4の演算部はMP個のフィルタ係数テー
ブルを備えたことを特徴とする請求項2,3または5記
載の信号合成フィルタバンク。
7. The signal synthesizing filter bank according to claim 2, 3 or 5, wherein the fourth arithmetic unit comprises MP filter coefficient tables.
【請求項8】第2の演算部及び第3の演算部は、M個あ
るいは2M個もしくは4M個の共通のコサイン係数テー
ブルを備えたことを特徴とする請求項3記載の信号分析
及び合成フィルタバンク。
8. The signal analyzing and synthesizing filter according to claim 3, wherein the second arithmetic unit and the third arithmetic unit have M or 2M or 4M common cosine coefficient tables. bank.
【請求項9】第1の演算部及び第4の演算部はMP個の
共通のフィルタ係数テーブルを備えたことを特徴とする
請求項3または請求項8記載の信号分析及び合成フィル
タバンク。
9. The signal analyzing and synthesizing filter bank according to claim 3, wherein the first arithmetic unit and the fourth arithmetic unit are provided with MP common filter coefficient tables.
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