JPH0771009B2 - Digital filter circuit and band division transmission system - Google Patents

Digital filter circuit and band division transmission system

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JPH0771009B2
JPH0771009B2 JP3075698A JP7569891A JPH0771009B2 JP H0771009 B2 JPH0771009 B2 JP H0771009B2 JP 3075698 A JP3075698 A JP 3075698A JP 7569891 A JP7569891 A JP 7569891A JP H0771009 B2 JPH0771009 B2 JP H0771009B2
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filter
band
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sub
digital filters
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二郎 甲藤
▲靖▼彦 安田
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株式会社テレマティーク国際研究所
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、音声伝送あるいは画像
伝送などに利用されるディジタルフィルタ回路およびそ
のディジタルフィルタ回路を用いた帯域分割伝送システ
ムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital filter circuit used for voice transmission or image transmission and a band division transmission system using the digital filter circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、画像信号あるいは音声信号の高能
率符号化方法として、入力信号を複数のディジタルフィ
ルタによって周波数成分ごとに分離、サブサンプリング
した後に符号化、伝送を行う帯域分割符号化が注目され
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, as a high-efficiency coding method for image signals or audio signals, band-division coding, in which an input signal is separated and sub-sampled for each frequency component by a plurality of digital filters, and then coded and transmitted, is noted. Has been done.

【0003】この帯域分割符号化を用いた音声伝送シス
テムの例を図1に示す。この図1の構成では、送信側で
はローパス特性のディジタルフィルタ(h1(n))
2、ハイパス特性のディジタルフィルタ(h2 (n))
3によって入力信号x(n)を帯域分割し、各帯域信号
をサブサンプリング回路10、11によって入力に対するナ
イキスト速度の半分でサブサンプリングし、その出力を
図示しない符号化回路によって量子化、符号化して受信
側に送信する。受信側では、まず図示されない復号化回
路によって伝送情報を復号し、補間回路16、17で0値補
間を行い、それぞれの出力をローパス特性のディジタル
フィルタ(g1 (n))6、およびハイパス特性のディ
ジタルフィルタ(g2 (n))7を通過させた後、加算
回路30で合成して復号信号x(n)(なお、図面では復
号信号xはその記号の上に復号信号である旨の記号を付
すが明細書では省略する。)の再構成を行う。
An example of a voice transmission system using this band division coding is shown in FIG. In the configuration of FIG. 1, a digital filter (h 1 (n)) having a low-pass characteristic is provided on the transmission side.
2. Digital filter with high-pass characteristics (h 2 (n))
The input signal x (n) is band-divided by 3, and each band signal is sub-sampled by the sub-sampling circuits 10 and 11 at half the Nyquist speed with respect to the input, and its output is quantized and encoded by an encoding circuit (not shown). Send to the receiver. On the receiving side, first, the transmission information is decoded by a decoding circuit (not shown), and 0 values are interpolated by the interpolation circuits 16 and 17, and each output is a low-pass digital filter (g 1 (n)) 6 and a high-pass characteristic. After passing through the digital filter (g 2 (n)) 7 of the above, the synthesized signal is added by the adder circuit 30 to obtain the decoded signal x (n) (in the drawing, the decoded signal x is a decoded signal above the symbol). Symbol, but omitted in the description).

【0004】この音声信号の帯域分割符号化方式は、音
声のエネルギが集中している帯域により多くの量子化ビ
ット数を割り当てることによって総合的な音声品質の向
上を図ることができる利点があり、また量子化雑音が他
の帯域に影響を与えないようにできる利点がある。
This band-division coding method of a voice signal has an advantage that the total voice quality can be improved by allocating a larger number of quantization bits to a band where voice energy is concentrated. Further, there is an advantage that the quantization noise can be prevented from affecting other bands.

【0005】また、画像信号に対してこの帯域分割符号
化方式を適用した場合には、上記の音声の場合の利点に
加えて、ブロックひずみの問題が解消されるという利点
が得られる。
Further, when this band division coding method is applied to an image signal, in addition to the advantage of the above-mentioned voice, there is an advantage that the problem of block distortion is solved.

【0006】なお、この帯域分割符号化方式は、図1に
示すような2バンド分割として用いられるだけでなく、
図2に示すように、多段接続することにより、任意のバ
ンド分割として利用されることもある。特に画像信号の
ような画素間の相関の高い信号源に対しては、低周波情
報のみが多段接続によって繰り返しバンド分割されるこ
とが多い。
It should be noted that this band division coding system is not only used for two band division as shown in FIG.
As shown in FIG. 2, multi-stage connection may be used for arbitrary band division. Especially for a signal source such as an image signal having a high correlation between pixels, only low-frequency information is often band-divided by multistage connection.

【0007】一般的には、理想的な周波数特性を定数フ
ィルタを有限のタップ数で実現することは不可能であ
り、復号信号には折り返しひずみ、振幅ひずみ、位相ひ
ずみの3種類のひずみが発生するが、フィルタ間にz領
域において、
In general, it is impossible to realize an ideal frequency characteristic with a constant filter with a finite number of taps, and three kinds of distortion, that is, aliasing distortion, amplitude distortion, and phase distortion occur in a decoded signal. But in the z region between the filters,

【数2】 の関係が成立するならば、復号信号x(n)を原信号x
(n)に完全に一致させることが可能となる。
[Equation 2] If the relationship of is satisfied, the decoded signal x (n) is converted to the original signal x
It is possible to completely match (n).

【0008】このため、この(1)式を元にして、復号
信号の完全再構成が可能なフィルタの検討が行われてい
る。
Therefore, on the basis of the equation (1), a filter capable of completely reconstructing a decoded signal is being studied.

【0009】完全再構成フィルタの構成例としては、ま
ずクロチエール(Crochiere)によって提案されているQ
MF(Quadrature Mirror Filter 以下QMFとい
う。)が挙げられる。
As an example of the structure of the perfect reconstruction filter, first, Q proposed by Crochiere is proposed.
MF (Quadrature Mirror Filter, hereinafter referred to as QMF) may be used.

【0010】文献 クロチエール,「サブバンドコーデ
ィング」,ベル・システムズ・テクニカル・ジャーナル
第60号(1981年9月),第1633〜1653頁(R.E.Crochier
e,"Subband Coding," BSTJ,60,pp.1633-1653 (Sep.198
1) )
Literature Crotier, "Subband Coding", Bell Systems Technical Journal No. 60 (September 1981), pp. 1633-1653 (RECrochier
e, "Subband Coding," BSTJ, 60, pp.1633-1653 (Sep.198
1))

【0011】この方法では、フィルタ{h1 (n)}を
係数対称の直線位相FIRフィルタとし、さらにその他
のフィルタ{h2 (n),g1 (n),g2 (n)}を
それぞれ h2 (n)=(−1)n 1 (n) g1 (n)=2・h1 (n) g2 (n)=−2・(−1)n 1 (n) …(2) で定義することによって、復元信号における折り返しひ
ずみと位相ひずみの完全な除去を実現している。ただ
し、振幅ひずみの除去はフィルタのタップ数が2と無限
大の場合に限られており、それ以下の環境下では近似に
頼らざるを得ない。このため画像に適用するためには16
ブロック以上のタップ数が必要とならざるを得ず、その
実現が困難であった。
In this method, the filter {h 1 (n)} is a coefficient-symmetric linear phase FIR filter, and the other filters {h 2 (n), g 1 (n), g 2 (n)} are respectively used. h 2 (n) = (- 1) n h 1 (n) g 1 (n) = 2 · h 1 (n) g 2 (n) = - 2 · (-1) n h 1 (n) ... ( By defining in (2), the aliasing distortion and phase distortion in the restored signal are completely removed. However, the removal of the amplitude distortion is limited to the case where the number of taps of the filter is infinity, which is 2, and in an environment of less than that, there is no choice but to rely on approximation. Therefore 16 to apply to the image
It was inevitable that more taps than blocks were required, which was difficult to achieve.

【0012】またスミス(Smith)らは、CQF(Conjug
ate Quadrature Filter 以下CQFという。)と呼ばれ
るフィルタ構成を提案している。
[0012] In addition, Smith et al.
ate Quadrature Filter Hereinafter referred to as CQF. ) Is proposed.

【0013】文献 スミス,バーンウェル,「イグザク
ト・リコンストラクション・テクニックス・フォー・ツ
リーストラクチャード・サブバンド・コーダーズ」,IE
EEトランザクションズ・オブ・アコースチック・スピー
チ・アンド・シグナル・プロセシング第ASSP-34 巻第3
号(1986年6月),第434 〜441 頁(M.Smith and T.P.
Barnwell III, "Exact ReconstructionTechniques for
Tree-StructuredSubband Corders",IEEE Trans.on ASSP
P pp.434-441 (June.1986) )
References Smith, Barnwell, “Exact Reconstruction Techniques for Tree Structured Subband Coders”, IE
EE Transactions of Acoustic Speech and Signal Processing Volume 3 ASSP-34 Volume 3
Issue (June 1986), pp.434-441 (M. Smith and TP
Barnwell III, "Exact Reconstruction Techniques for
Tree-Structured Subband Corders ", IEEE Trans.on ASSP
P pp.434-441 (June.1986))

【0014】この方法では、スペクトル分解と呼ばれる
手法を用いて、上記QMFの欠点であった振幅ひずみの
問題を解決し、完全再構成を実現している。ただし、フ
ィルタ特性が線形でないところに、画像への適用の問題
点が残る。
In this method, a method called spectrum decomposition is used to solve the problem of the amplitude distortion, which is a drawback of the above QMF, and realizes perfect reconstruction. However, the problem of application to images remains where the filter characteristics are not linear.

【0015】一方、ルゴール(Le Gall)らは、画像への
適用を考えた場合に、QMFのような長タップ、あるい
はCQFのような非直線位相のフィルタは望ましくない
という観点から、SSKF(Symmetric Short Kernel F
ilter )と呼ばれるフィルタ構成を提案している。
On the other hand, Le Gall et al. Consider SSKF (Symmetric) from the viewpoint that a long tap such as QMF or a non-linear phase filter such as CQF is not desirable when considering application to an image. Short Kernel F
ilter) is proposed.

【0016】文献 ルゴール,タバタバイ,「サブバン
ド・コーディング・オブ・ディジタル・イメージズ・ユ
ージング・シンメトリック・ショート・カーネル・フィ
ルターズ・アンド・アリスメトティック・コーディング
・テクニークス」,IEEE アイキャスブ88 (1988年6
月),第761 ないし764 頁(D.L.Gall and A.Tabataba
i,"Subband Cording of Digital Images Using Symmetr
ic Short Kernel Filtersand Arithmetic Cording Tech
niques,"Proc. of IEEE ICASSP'88,pp.761-764(June.19
88))
Reference Lugol, Tabata Bai, "Subband Coding of Digital Images, Using Symmetric Short Kernel Filters and Alice Metictic Coding Technics", IEEE Icasb 88 (1988) 6
Mon), pp. 761-764 (DLGall and A.Tabataba
i, "Subband Cording of Digital Images Using Symmetr
ic Short Kernel Filters and Arithmetic Cording Tech
niques, "Proc. of IEEE ICASSP'88, pp.761-764 (June.19
88))

【0017】この方式では、フィルタ間の制約をQMF
よりも緩和し、 G1 (z)=H2 (−z) G2 (z)=H1 (−z) …(3) から、 F(z)−F(−z)=2・z-k …(4) を満たすzの多項式F(z)をH1 (z)とH2 (−
z)に因数分解する問題とし、完全再構成フィルタを実
現している。このときF(z)は、その奇数次の項の係
数が0でない項がただ1つしかない多項式となるが、ル
ゴールらは、偶数次の項の係数に対してその唯一の非0
の奇数次の項を中心とした係数対称条件を課し、その制
約条件の基に因数分解を実行することによって、具体解
を求めている。
In this method, the constraint between filters is QMF.
G 1 (z) = H 2 (−z) G 2 (z) = H 1 (−z) (3) From F (z) −F (−z) = 2 · z A polynomial F (z) of z satisfying k ... (4) is defined as H 1 (z) and H 2 (−
A perfect reconstruction filter is realized by using z) as a factorization problem. At this time, F (z) is a polynomial in which the odd-numbered terms have only one non-zero term, but Lugol et al.
A concrete solution is sought by imposing a coefficient symmetry condition centered on an odd-order term of and performing factorization based on the constraint condition.

【0018】ここで、上記3つのフィルタ構成のデータ
圧縮特性の比較とし、2バンドに帯域分割を行った後、
あるいは多段接続によって複数バンドに帯域分割を行っ
た後に量子化、符号化した場合の特性比較を行うと、帯
域分割数が少ない限りにおいては、SSKFが最良の特
性を有する。
Here, as a comparison of the data compression characteristics of the above three filter configurations, after band division into two bands,
Alternatively, when characteristics are compared when quantization and coding are performed after band division into a plurality of bands by multistage connection, SSKF has the best characteristic as long as the number of band divisions is small.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】帯域分割符号化におい
てQMFを用いる場合には、上述のように、十分な振幅
ひずみの除去を実現するためには、そのフィルタの長さ
(タップ数で規定される。)が問題となる。また、CQ
Fを用いる場合には、完全再構成は実現されるもののフ
ィルタ特性が非直線位相であり、低解像度の画像から段
階的に表示を行う階層的符号化のようなアプリケーショ
ンに対しては、位相ひずみの発生の問題が残る。さら
に、これらの方式のデータ圧縮特性は、帯域分割数が少
ない限りにおいては、SSKFより劣る。
When using QMF in band division coding, as described above, in order to realize sufficient removal of amplitude distortion, the length of the filter (specified by the number of taps) is used. Is a problem. Also, CQ
When F is used, perfect reconstruction is realized, but the filter characteristic is nonlinear phase, and for applications such as hierarchical coding in which low resolution images are displayed in stages, phase distortion The problem of occurrence of. Furthermore, the data compression characteristics of these methods are inferior to SSKF as long as the number of band divisions is small.

【0020】ところが、SSKFを用いる場合には、フ
ィルタ長の長さの問題および位相ひずみの問題が解決さ
れているが、具体例として提案されている構成は4種類
に限られており、その構成は一般化されていない。すな
わち、完全再構成を実現するフィルタの数は無数あり、
これらの中でデータ圧縮の観点からは最良の構成のもの
は提案されておらず、データ圧縮効率を高くした完全再
構成フィルタの構成は見出されていない。
However, when SSKF is used, the problem of the length of the filter and the problem of the phase distortion have been solved, but the configurations proposed as specific examples are limited to four types, and the configurations thereof are limited. Is not generalized. That is, there are an infinite number of filters that realize perfect reconstruction,
Of these, the best configuration from the viewpoint of data compression has not been proposed, and no configuration of a perfect reconstruction filter with high data compression efficiency has been found.

【0021】本発明はこのように無限にある完全再構成
フィルタの中で、フィルタ長を制約条件とした環境化
で、データ圧縮効率が高いディジタルフィルタ回路を提
供するものである。
The present invention provides a digital filter circuit having a high data compression efficiency under such an environment that the filter length is a constraint condition among the infinite perfect reconstruction filters.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明は、異なる通過帯
域を持ち入力ディジタル信号をそれぞれの帯域で通過さ
せる複数の第一のディジタルフィルタ(h1(n)〜h
M (n))と、この第一のディジタルフィルタの出力を
それぞれサブサンプリングする複数のサブサンプリング
回路と、サブサンプリングされた信号をそれぞれ0値補
間する複数の補間回路と、この0値補間された信号を入
力とし、上記第一のディジタルフィルタに対応した通過
帯域をもつ複数の第二のディジタルフィルタ(g
1 (n)〜gM (n))と、この第二のディジタルフィ
ルタの出力の和をとる加算回路とを備えたディジタルフ
ィルタ回路において、フィルタ長をパラメータとし次の
符号化利得GSBC
According to the present invention, a plurality of first digital filters (h 1 (n) to h 1 (n) to h 1 (n) to h) having different pass bands and passing an input digital signal in the respective bands are provided.
M (n)), a plurality of sub-sampling circuits for sub-sampling the output of the first digital filter, a plurality of interpolating circuits for interpolating the sub-sampled signals with 0-value, and the 0-value interpolation A plurality of second digital filters (g) having a signal as an input and having a pass band corresponding to the first digital filter
1 (n) to g M (n)) and an adder circuit that takes the sum of the outputs of the second digital filter, in which the following coding gain G SBC is set using the filter length as a parameter.

【数1】 ただし、Kは帯域分割されるバンド数、Ak はフィルタ
係数hk(n)と入力信号の相関係数とから決定される
定数、Bk はフィルタ係数gk (n)と量子化誤差の相
関係数とから決定される定数、αk はk番目のバンドの
サブサンプリングレートから定まる定数を最大にするよ
うに上記第一および第二のディジタルフィルタのフィル
タ係数を定めることを特徴とする。
[Equation 1] Here, K is the number of bands to be band-divided, A k is a constant determined from the filter coefficient h k (n) and the correlation coefficient of the input signal, and B k is the filter coefficient g k (n) and the quantization error. The constant α k determined from the correlation coefficient is characterized in that the filter coefficients of the first and second digital filters are determined so as to maximize the constant determined from the sub-sampling rate of the k-th band.

【0023】さらに本発明の帯域分割伝送方式は、異な
る通過帯域を持ち入力ディジタル信号をそれぞれの帯域
で通過させる複数の第一のディジタルフィルタ(h
1 (n)〜hM (n))と、この第一のディジタルフィ
ルタの出力をそれぞれサブサンプリングする複数のサブ
サンプリング回路と、このサブサンプリングされた信号
をそれぞれのサブバンド伝送路に送信する送信手段と、
このサブバンド伝送路で受信された信号を復号する受信
手段と、復号された信号をそれぞれ0値補間する複数の
補間回路と、この0値補間された信号を入力とし、上記
第一のディジタルフィルタに対応した通過帯域をもつ複
数の第二のディジタルフィルタ(g1 (n)〜g
M (n))と、この第二のディジタルフィルタの出力の
和をとる加算回路とを備えた帯域分割伝送方式におい
て、フィルタ長をパラメータとし次の符号化利得GSBC
Further, the band division transmission system of the present invention has a plurality of first digital filters (h) having different pass bands and passing an input digital signal in each band.
1 (n) to h M (n)), a plurality of subsampling circuits for subsampling the output of the first digital filter, and transmission for transmitting the subsampled signals to the respective subband transmission lines. Means and
Receiving means for decoding the signal received on the subband transmission line, a plurality of interpolation circuits for interpolating each of the decoded signals with a zero value, and the zero-value interpolated signal as an input, and the first digital filter described above. A plurality of second digital filters (g 1 (n) to g having a pass band corresponding to
M (n)) and an adder circuit that takes the sum of the outputs of the second digital filters, in the band division transmission system, the filter length is used as a parameter and the next coding gain G SBC
To

【数1】 ただし、Kは帯域分割されるバンド数、Ak はフィルタ
係数hk(n)と入力信号の相関係数とから決定される
定数、Bk はフィルタ係数gk (n)と量子化誤差の相
関係数とから決定される定数、αk はk番目のバンドの
サブサンプリングレートから定まる定数最大にするよう
に上記第一および第二のディジタルフィルタのフィルタ
係数を定めることを特徴とする。
[Equation 1] Here, K is the number of bands to be band-divided, A k is a constant determined from the filter coefficient h k (n) and the correlation coefficient of the input signal, and B k is the filter coefficient g k (n) and the quantization error. The constant α α k determined from the correlation coefficient and α k are characterized in that the filter coefficients of the first and second digital filters are determined so as to be a constant maximum determined from the sub-sampling rate of the k-th band.

【0024】[0024]

【作用】本発明は、従来フィルタ特性を重視して設計さ
れてきた帯域分割符号化のためのフィルタ係数の決定に
際して、データ圧縮特性としての観点から、評価関数で
ある符号化利得GSBC を最大にするように決定するもの
である。
The present invention maximizes the coding gain G SBC , which is an evaluation function, from the viewpoint of data compression characteristics when determining filter coefficients for band-division coding, which have been designed with emphasis on filter characteristics. It is decided to do.

【0025】図1に示すような一次元2バンド直線位相
の帯域分割システム(k=1の場合)を例に説明する。 α1 =α2 =0.5 および g1 (n)=(−1)n 2 (n) g2 (n)=−(−1)n 1 (n) である。
An example of a one-dimensional two-band linear phase band division system (when k = 1) as shown in FIG. 1 will be described. α 1 = α 2 = 0.5 and g 1 (n) = (− 1) n h 2 (n) g 2 (n) = − (− 1) n h 1 (n).

【0026】そして、フィルタh1 (n)の長さが1、
{h1 (n)}={a}、フィルタh2 (n)の長さが
3、{h2(n)}={−q,1,−q}の場合、完全
再構成条件は a=1 によって与えられる。ρを入力信号の相関係数とする
と、A1 、A2 、B1 、B2 はそれぞれ A1 =1 A2 =(1+2q2 )−4q・ρ+2q2 ・ρ2 1 =1/2+q2 2 =1/2 によって与えられる。
The length of the filter h 1 (n) is 1,
When {h 1 (n)} = {a}, the length of the filter h 2 (n) is 3, and {h 2 (n)} = {− q, 1, −q}, the perfect reconstruction condition is a = 1. When ρ is the correlation coefficient of the input signal, A 1 , A 2 , B 1 , and B 2 are respectively A 1 = 1 A 2 = (1 + 2q 2 ) -4q · ρ + 2q 2 · ρ 2 B 1 = 1/2 + q 2 Given by B 2 = 1/2.

【0027】次に、フィルタh1 (n)の長さが5、
{h1 (n)}={c,b,a,b,c}、フィルタh
2 (n)の長さが3、{h2 (n)}={−q,1,−
q}の場合、完全再構成条件は a+2・q・b=1 q・b+1=0 によって与えられ、A1 、A2 、B1 、B2 はそれぞれ A1 =(a2 +2b2 +2c2 )+4(ab+bc)ρ +2(b2 +2ac)ρ2 +4bc・ρ3 +2c2 ・ρ4 2 =(1+2q2 )−4q・ρ+2q2 ・ρ2 1 =1/2+q2 2 =(1/2)a2 +b2 +c2 によって与えられる。
Next, the length of the filter h 1 (n) is 5,
{H 1 (n)} = {c, b, a, b, c}, filter h
The length of 2 (n) is 3, {h 2 (n)} = {-q, 1,-
In the case of q}, the perfect reconstruction condition is given by a + 2 · q · b = 1 q · b + 1 = 0, and A 1 , A 2 , B 1 and B 2 are respectively A 1 = (a 2 + 2b 2 + 2c 2 ). +4 (ab + bc) ρ +2 (b 2 + 2ac) ρ 2 + 4bc · ρ 3 + 2c 2 · ρ 4 A 2 = (1 + 2q 2 ) -4q · ρ + 2q 2 · ρ 2 B 1 = 1/2 + q 2 B 2 = (1 / 2) given by a 2 + b 2 + c 2 .

【0028】このような条件の基に、評価関数である符
号化利得GSBC を最大にするようなフィルタ係数を決定
すれば、フィルタ長をパラメータとして、データ圧縮と
して最適な帯域分割符号化のフィルタ係数を決定でき
る。
If a filter coefficient that maximizes the coding gain G SBC , which is an evaluation function, is determined based on these conditions, a filter for optimum band division coding for data compression is obtained using the filter length as a parameter. The coefficient can be determined.

【0029】[0029]

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0030】この実施例のディジタルフィルタ回路は、
図1に示す回路において、ディジタルフィルタ(h
1 (n))、(h2 (n))、(g1 (n))、(g2
(n))において、その評価関数としてのGSBC
The digital filter circuit of this embodiment is
In the circuit shown in FIG. 1, the digital filter (h
1 (n)), (h 2 (n)), (g 1 (n)), (g 2
In (n)), G SBC as the evaluation function is

【数1】 を最大とするように決定されていることが特徴である。
ただし、Kは帯域分割されるバンド数、Ak はフィルタ
係数hk (n)と入力信号の相関係数から決定される定
数、Bk はフィルタ係数gk (n)と量子化誤差の相関
係数とから決定される定数、αk はk番目のバンドのサ
ブサンプリングレートから定まる定数である。
[Equation 1] The feature is that it is decided to maximize.
Here, K is the number of bands divided into bands, A k is a constant determined from the filter coefficient h k (n) and the correlation coefficient of the input signal, and B k is the phase of the filter coefficient g k (n) and the quantization error. Α k is a constant determined from the subsampling rate of the k-th band.

【0031】このディジタルフィルタ回路を用いた帯域
分割画像伝送システムの例を図4に示す。この実施例
は、画像情報を2つの帯域に分割して伝送する例を示し
ている。
FIG. 4 shows an example of a band division image transmission system using this digital filter circuit. In this embodiment, image information is divided into two bands and transmitted.

【0032】入力ディジタル信号x(n)は、本発明に
ディジタルフィルタ2、3によって二つの帯域に分割さ
れる。この二つのディジタルフィルタ2、3を通過した
信号はそれぞれサブサンプリング回路10、11によってナ
イキスト周波数の1/2でサブサンプリングされ、符号
化回路21、22によって符号化される。この帯域分割され
符号化された2バンドの信号はマルチプレクサ24にて多
重化され、多重伝送路25によって受信側に時分割多重伝
送される。
The input digital signal x (n) is divided into two bands by the digital filters 2 and 3 according to the present invention. The signals that have passed through the two digital filters 2 and 3 are subsampled by 1/2 of the Nyquist frequency by the subsampling circuits 10 and 11, respectively, and coded by the coding circuits 21 and 22. The band-divided and coded two-band signals are multiplexed by the multiplexer 24 and time-division multiplexed transmitted to the receiving side by the multiplex transmission line 25.

【0033】受信側ではデマルチプレクサ26によって多
重分離され、2つの帯域信号が取り出される。両信号は
復号化回路27、28によって復号化された後、さらに補間
回路16、17によってナイキスト周波数により0値補間が
行われる。補間回路16、17で0値補間された信号は、そ
れぞれ本発明の受信側のディジタルフィルタ6、7に入
力される。このディジタルフィルタ6、7を通過した信
号は加算回路30によって合成され、ディジタル信号x
(n)の復元が行われる。
On the receiving side, the demultiplexer 26 demultiplexes and demultiplexes two band signals. After both signals are decoded by the decoding circuits 27 and 28, the interpolation circuits 16 and 17 further perform zero value interpolation by the Nyquist frequency. The signals which are zero-value interpolated by the interpolation circuits 16 and 17 are input to the digital filters 6 and 7 on the receiving side of the present invention, respectively. The signals that have passed through the digital filters 6 and 7 are combined by the adder circuit 30, and the digital signal x
The restoration of (n) is performed.

【0034】ここで、この帯域分割画像伝送システムに
おいて、本実施例の特徴とする点は、ディジタルフィル
タ2、3、6、7のフィルタ係数が
Here, in this band division image transmission system, the feature of this embodiment is that the filter coefficients of the digital filters 2, 3, 6 and 7 are different.

【数1】 を最大とするように決定されているところにある。ただ
し、Kは帯域分割されるバンド数、Ak はフィルタ係数
k (n)と入力信号の相関係数とから決定される定
数、Bk はフィルタ係数gk (n)と量子化誤差の相関
係数とから決定される定数、αk はk番目のバンドのサ
ブサンプリングレートから定まる定数である。
[Equation 1] Is determined to be the maximum. Here, K is the number of bands to be band-divided, A k is a constant determined from the filter coefficient h k (n) and the correlation coefficient of the input signal, and B k is the filter coefficient g k (n) and the quantization error. Α k is a constant determined from the correlation coefficient and α k is a constant determined from the sub-sampling rate of the k-th band.

【0035】次にディジタルフィルタ2、3、6〜7の
フィルタ係数を決定するアルゴリズムを実際に適用した
例を説明する。
Next, an example in which an algorithm for determining the filter coefficients of the digital filters 2, 3, 6 to 7 is actually applied will be described.

【0036】図5は、qをパラメータとしたときの、送
信側のローパスフィルタであるディジタルフィルタ(h
1 (n))6のタップ数が5、ハイパスフィルタである
ディジタルフィルタ(h2 (n))のタップ数が3の場
合の利得評価、すなわち、利得評価式(2)式を最大に
するように決定されている。また比較例としてタップ数
が5×3のSSKFの場合も示している。この図5に示
すように、パラメータを最適にすることによりほぼSS
KFと同等またはそれ以上の符号化利得を得ることがで
きる。
FIG. 5 shows a digital filter (h) which is a low-pass filter on the transmission side when q is a parameter.
1 (n) 6 has 5 taps, and the digital filter (h 2 (n)) that is a high-pass filter has 3 taps. That is, the gain evaluation formula (2) is maximized. Has been decided. As a comparative example, the case of SSKF with 5 × 3 taps is also shown. As shown in FIG. 5, by optimizing the parameters, almost SS
Coding gain equal to or higher than KF can be obtained.

【0037】また図6は、ハイパスフィルタのタップ数
を3に固定し、ローパスフィルタのタップ数が1、5、
9の場合の理論的最適値をプロットしたものであり、図
5と同様にSSKFの場合も示されている。この場合も
図5と同様にSSKFと同等またはそれ以上の符号化利
得を得ることがでることが示されている。
Further, in FIG. 6, the number of taps of the high-pass filter is fixed at 3, and the number of taps of the low-pass filter is 1, 5,
9 is a plot of theoretical optimum values in the case of 9, and the case of SSKF is also shown as in FIG. In this case Rukoto the Ki de be obtained similarly SSKF equal to or more coding gain and FIG 5 is also shown.

【0038】一方、ローパスフィルタのタップ数が5、
ハイパスフィルタのタップ数が3の場合の、上述のアル
ゴリズムから求められるフィルタ係数を用いた場合のモ
ノクローム画像GIRLを帯域分割符号化した場合のシ
ミュレーション結果とSSKFを用いたシミュレーショ
ン結果とを比較する。
On the other hand, the number of taps of the low-pass filter is 5,
When the number of taps of the high-pass filter is 3, the simulation result when band-division-encoding the monochrome image GIRL when using the filter coefficient obtained from the above algorithm is compared with the simulation result using SSKF.

【0039】まず、多段接続を行わない場合、すなわち
二次元であるため4バンドの場合、本発明方式において
は、画素当たり4.503 ビットで50dBの高能率符号化が実
現できた。これに対してSSKFでは、50dBの符号化に
は画素当たり4.507 ビットを要した。
First, when multi-stage connection is not performed, that is, in the case of four bands because it is two-dimensional, in the method of the present invention, high efficiency encoding of 50 dB can be realized with 4.503 bits per pixel. On the other hand, SSKF required 4.507 bits per pixel for 50 dB encoding.

【0040】さらに、多段接続を行った場合では、低周
波成分のみの再分割に基づく3階層の場合(二次元であ
るから10バンドの場合)、本発明方式においては、画素
当たり3.515 ビットで50dBの高能率化を実現できた。こ
れに対してSSKFでは、50dBの符号化には画素当たり
3.517 ビットを要した。
Further, in the case of multi-stage connection, in the case of 3 layers based on subdivision of low frequency components only (in case of 2 dimensions and 10 bands), in the method of the present invention, 50 dB at 3.515 bits per pixel. It was possible to achieve higher efficiency. On the other hand, in SSKF, per pixel is required for 50 dB encoding.
It took 3.517 bits.

【0041】このように、本発明方式により、従来方式
により良好な特性を得ることができ、符号化利得の高い
ディジタルフィルタ回路を得ることができる。また、本
発明に基づいて、フィルタのサイズに応じて最適なフィ
ルタ係数を決定することが可能となる。
As described above, according to the method of the present invention, it is possible to obtain better characteristics than the conventional method and to obtain a digital filter circuit having a high coding gain. Further, based on the present invention, it becomes possible to determine the optimum filter coefficient according to the size of the filter.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、従来の
帯域分割符号化伝送方式に比べてデータ圧縮能率が高い
良好な特性を有するディジタルフィルタ回路を得ること
ができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a digital filter circuit having good characteristics that the data compression efficiency is higher than that of the conventional band division coding transmission system.

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

【図1】 2バンド帯域分割伝送システムの構成を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a 2-band band division transmission system.

【図2】 多段接続に基づく複数バンド帯域分割伝送シ
ステムの構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a multi-band band division transmission system based on multi-stage connection.

【図3】 並列複数バンド帯域分割伝送システムの構成
を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a parallel multiple band band division transmission system.

【図4】 本発明実施例の2バンド帯域画像伝送システ
ムの構成を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a 2-band band image transmission system according to an embodiment of the present invention.

【図5】 送信側ローパスフィルタのサイズが5、ハイ
パスフィルタのサイズが3で、かつ直線位相を満足する
場合の完全再構成フィルタの符号化利得を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing the coding gain of the perfect reconstruction filter when the size of the transmission-side low-pass filter is 5, the size of the high-pass filter is 3, and the linear phase is satisfied.

【図6】 送信側のハイパスフィルタのサイズが3に固
定され、ローパスフィルタのサイズが1、5、および9
で、かつ直線位相を満足する場合の完全再構成フィルタ
の符号化利得の最適値を示す図。
FIG. 6 The size of the high-pass filter on the transmission side is fixed at 3, and the sizes of the low-pass filters are 1, 5, and 9
FIG. 6 is a diagram showing the optimum value of the coding gain of the perfect reconstruction filter in the case of satisfying the linear phase.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、3、4、6、7、8 ディジタルフィルタ 10、11、12 サブサンプリング回路 16、17、18 補間回路 21、22 符号化回路 24 マルチプレクサ 25 多重伝送路 26 デマルチプレクサ 27、28 復号化回路 30 加算回路 2, 3, 4, 6, 7, 8 Digital filter 10, 11, 12 Sub-sampling circuit 16, 17, 18 Interpolation circuit 21, 22 Encoding circuit 24 Multiplexer 25 Multiplex transmission line 26 Demultiplexer 27, 28 Decoding circuit 30 Adder circuit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−42938(JP,A) 特開 昭63−201700(JP,A) 特開 平2−98232(JP,A) 特公 平2−29239(JP,B2) 特公 平6−36157(JP,B2) “Performance Evalu ation of Subband Co ding and Optimizati on of Its Filter Co efficient”,SPIE Vo l.1605,PP.95−106 Nov.1991Continuation of the front page (56) Reference JP-A 64-42938 (JP, A) JP-A 63-201700 (JP, A) JP-A 2-98232 (JP, A) JP-B 2-29239 (JP , B2) Japanese Patent Publication 6-36157 (JP, B2) "Performance Evaluation of Subbing Coding and Optimizer on of Its Filter Co efficient", SPIE Vol. 1605, PP. 95-106 Nov. 1991

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 異なる通過帯域を持ち入力ディジタル信
号をそれぞれの帯域で通過させる複数の第一のディジタ
ルフィルタ(h1 (n)〜hM (n))と、この第一の
ディジタルフィルタの出力をそれぞれサブサンプリング
する複数のサブサンプリング回路と、サブサンプリング
された信号をそれぞれ0値補間する複数の補間回路と、
この0値補間された信号を入力とし、上記第一のディジ
タルフィルタに対応した通過帯域をもつ複数の第二のデ
ィジタルフィルタ(g1 (n)〜gM (n))と、この
第二のディジタルフィルタの出力の和をとる加算回路と
を備えたディジタルフィルタ回路において、フィルタ長
をパラメータとし次の符号化利得GSBC を 【数1】 ただし、Kは帯域分割されるバンド数、Ak はフィルタ
係数hk(n)と入力信号の相関係数とから決定される
定数、Bk はフィルタ係数gk (n)と量子化誤差の相
関係数とから決定される定数、αk はk番目のバンドの
サブサンプリングレートから定まる定数とするを最大に
するように上記第一および第二のディジタルフィルタの
フィルタ係数を定めることを特徴とするディジタルフィ
ルタ回路。
1. A plurality of first digital filters (h 1 (n) to h M (n)) having different pass bands and passing an input digital signal in each band, and an output of the first digital filter. A plurality of sub-sampling circuits for respectively sub-sampling, and a plurality of interpolating circuits for zero-value interpolating the sub-sampled signals,
This zero-value interpolated signal is input, and a plurality of second digital filters (g 1 (n) to g M (n)) having a pass band corresponding to the first digital filter and this second digital filter In a digital filter circuit provided with an adder circuit that sums the outputs of digital filters, the following coding gain G SBC is expressed as Here, K is the number of bands to be band-divided, A k is a constant determined from the filter coefficient h k (n) and the correlation coefficient of the input signal, and B k is the filter coefficient g k (n) and the quantization error. A constant determined from the correlation coefficient and α k is a constant determined from the sub-sampling rate of the k-th band, and the filter coefficients of the first and second digital filters are determined so as to be maximum. Digital filter circuit.
【請求項2】 異なる通過帯域を持ち入力ディジタル信
号をそれぞれの帯域で通過させる複数の第一のディジタ
ルフィルタ(h1 (n)〜hM (n))と、この第一の
ディジタルフィルタの出力をそれぞれサブサンプリング
する複数のサブサンプリング回路と、このサブサンプリ
ングされた信号をそれぞれのサブバンド伝送路に送信す
る送信手段と、このサブバンド伝送路で受信された信号
を復号する受信手段と、復号された信号をそれぞれ0値
補間する複数の補間回路と、この0値補間された信号を
入力とし、上記第一のディジタルフィルタに対応した通
過帯域をもつ複数の第二のディジタルフィルタ(g
1(n)〜gM (n))と、この第二のディジタルフィ
ルタの出力の和をとる加算回路とを備えた帯域分割伝送
方式において、フィルタ長をパラメータとし次の符号化
利得GSBC を 【数1】 ただし、Kは帯域分割されるバンド数、Ak はフィルタ
係数hk(n)と入力信号の相関係数とから決定される
定数、Bk はフィルタ係数gk (n)と量子化誤差の相
関係数とから決定される定数、αk はk番目のバンドの
サブサンプリングレートから定まる定数とする最大にす
るように上記第一および第二のディジタルフィルタのフ
ィルタ係数を定めることを特徴とする帯域分割伝送方
式。
2. A plurality of first digital filters (h 1 (n) to h M (n)) having different pass bands and passing input digital signals in the respective bands, and outputs of the first digital filters. A plurality of sub-sampling circuits for respectively sub-sampling, a transmitting means for transmitting the sub-sampled signals to the respective sub-band transmission paths, a receiving means for decoding the signals received on the sub-band transmission paths, and a decoding means. A plurality of interpolating circuits for interpolating each of the generated signals into 0-values, and a plurality of second digital filters (g having a pass band corresponding to the above-mentioned first digital filter, to which the 0-value-interpolated signals are input.
1 (n) to g M (n)) and an adder circuit that sums the outputs of the second digital filters, in the band division transmission system, the following coding gain G SBC is set with the filter length as a parameter. [Equation 1] Here, K is the number of bands to be band-divided, A k is a constant determined from the filter coefficient h k (n) and the correlation coefficient of the input signal, and B k is the filter coefficient g k (n) and the quantization error. A constant determined from the correlation coefficient and α k is a constant determined from the sub-sampling rate of the k-th band, and the filter coefficients of the first and second digital filters are determined so as to be maximized. Band division transmission method.
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