KR101089724B1 - Method for designing qmf filters, analyzing and synthesizing channel using the filters - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 QMF 필터의 설계 방법, 그 필터를 이용한 채널 분리 및 합성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대역 분할 부호화를 위한 QMF 필터 뱅크에서 부호화 및 복호화에 사용되는 필터 계수를 결정하는 필터 설계 방법과 이러한 방법을 통해 설계된 필터를 이용하여 입력 신호를 2개 채널로 분리하는 방법 및 분리된 채널 신호를 합성하여 원래의 입력 신호를 복원하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for designing a QMF filter, a method for channel separation and synthesis using the filter, and more particularly, to a filter design method for determining filter coefficients used for encoding and decoding in a QMF filter bank for band division coding. The present invention relates to a method for separating an input signal into two channels using a filter designed through the above method, and a method for recovering an original input signal by synthesizing the separated channel signal.
최근 JEPG(Joint Photographic Experts Group) 국제 표준화 그룹에서는 고화질 영상 압축을 위해 2 채널 QMF(Quadrature Mirror Filter) 뱅크 시스템을 이용한 파형 변환을 채택한 JPEG2000을 발표하여 의료 영상 및 많은 응용 분야에서 널리 사용되고 있다.The Joint Photographic Experts Group (JEPG) International Standardization Group recently released JPEG2000, which employs waveform conversion using a two-channel Quadrature Mirror Filter (QMF) banking system for high-quality image compression, and is widely used in medical imaging and many applications.
2 채널 QMF 뱅크 시스템은 트리 구조(tree structure)를 이용하여 입력 영상 신호를 연속적인 여러 개의 주파수 대역으로 분리하며, 비이상적인(non-ideal) 필터들을 사용함으로써 나타나는 인접 대역 간의 중첩 대역(aliasing band)에 대해 'alias-free'하고 사용된 QMF 필터들이 선형 위상(linear phase)을 가지며 시스템 함수의 주파수 응답 특성이 '1'을 만족하면 완전 재생이 가능하다.The two-channel QMF bank system uses a tree structure to split the input video signal into several successive frequency bands, and aliasing bands between adjacent bands represented by using non-ideal filters. The QMF filters that are 'alias-free' and used have a linear phase and are fully reproducible if the frequency response characteristic of the system function satisfies '1'.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 QMF 뱅크 시스템에서 QMF 필터 왜곡(filter distortion)과 QMF 양자화 왜곡(quantization distortion)이 발생하는 문제점을 해결하고, 영상의 경계에 존재하는 화소 값들을 필터링할 때 순환으로 인한 비상관 주위 화소(uncorrelated neighborhood pixel)들을 사용하게 됨으로 인해 경계 영역 화소들의 필터링 효율이 저하되는 한계를 극복하기 위해 QMF 필터의 설계 방법과 그 필터를 이용한 채널 분리 및 합성 방법을 제공하고자 한다.The technical problem to be solved by the present invention is to solve the problem of QMF filter distortion and QMF quantization distortion in the QMF bank system, and to filter the pixel values existing at the boundary of the image. In order to overcome the limitation that the filtering efficiency of the boundary region pixels is degraded due to the use of unrelated correlated pixels, a method of designing a QMF filter and a channel separation and synthesis method using the filter are provided.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 대역 분할 부호화를 위한 QMF(quadrature mirror filter) 필터의 설계 방법은, 필터의 차수가 p+1(p는 양의 정수)인 선형 위상의 저역 통과 필터(lowpass filter) 및 필터의 차수가 3p+1인 선형 위상의 고역 통과 필터(highpass filter)를 설정하는 단계; 상기 저역 통과 필터 및 상기 고역 통과 필터의 곱에 해당하는 반대역 곱 필터(half-band product filter)를 4p+2의 차수를 갖는 z 다항식으로 설정하는 단계; 상기 설정된 반대역 곱 필터를 상기 저역 통과 필터의 제곱과 대칭 다항식의 곱으로 변환하고, 소정 정수형 필터로서 결정된 상기 저역 통과 필터를 이용하여 제 1 다항식을 산출하는 단계; 상기 설정된 반대역 곱 필터를 변환하여 (1+z-1)2를 인수로 갖는 제 2 다항식을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 제 1 다항식과 상기 산출된 제 2 다항식의 계수를 비교하여 상기 대칭 다항식을 산출하고, 상기 저역 통과 필터와 상기 산출된 대칭 다항식의 곱으로부터 고역 통과 필터를 결정하는 단계를 포함한다.In order to solve the above technical problem, a design method of a quadrature mirror filter (QMF) filter for band division coding according to the present invention, a low-pass filter of a linear phase in which the order of the filter is p + 1 (p is a positive integer) setting a lowpass filter and a highpass filter of linear phase of order 3p + 1; Setting a half-band product filter corresponding to the product of the low pass filter and the high pass filter to a z polynomial having an order of 4p + 2; Converting the set inverse product filter to a product of a square of the low pass filter and a symmetric polynomial, and calculating a first polynomial using the low pass filter determined as a predetermined integer filter; Converting the set inverse product filter to produce a second polynomial having (1 + z −1 ) 2 as a factor; And calculating the symmetric polynomial by comparing the calculated coefficients of the first polynomial and the calculated second polynomial, and determining a high pass filter from the product of the low pass filter and the calculated symmetric polynomial.
한편, 이하에서는 상기 기재된 대역 분할 부호화를 위한 QMF 필터의 설계 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.On the other hand, the following provides a computer readable recording medium having recorded thereon a program for executing a method of designing a QMF filter for band division coding described above on a computer.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 QMF 필터를 이용한 채널 분리 방법은, 제 1 통과 필터를 통해 입력 신호로부터 제 1 대역 신호를 분리하고, 제 2 통과 필터를 통해 상기 입력 신호로부터 제 2 대역 신호를 분리하는 단계; 및 상기 분리된 제 1 대역 신호와 상기 분리된 제 2 대역 신호를 각각 절반으로 간축(decimation)하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 통과 필터는 소정 정수형 필터로서 결정된 저역 통과 필터이고, 상기 간축된 신호들은 채널 합성단에서 상기 제 1 통과 필터 및 상기 제 2 통과 필터에 각각 대응하는 복원 필터를 통해 상기 입력 신호에 상응하는 신호를 복원하며, 상기 제 1 통과 필터에 대응하는 복원 필터는, 필터의 차수가 p+1(p는 양의 정수)인 선형 위상의 저역 통과 필터 및 필터의 차수가 3p+1인 선형 위상의 고역 통과 필터를 설정하고, 상기 저역 통과 필터 및 상기 고역 통과 필터의 곱에 해당하는 반대역 곱 필터를 4p+2의 차수를 갖는 z 다항식으로 설정하고, 상기 설정된 반대역 곱 필터를 상기 저역 통과 필터의 제곱과 대칭 다항식의 곱으로 변환하고, 소정 정수형 필터로서 결정된 상기 저역 통과 필터를 이용하여 제 1 다항식을 산출하고, 상기 설정된 반대역 곱 필터를 변환하여 (1+z-1)2를 인수로 갖는 제 2 다항식을 산출하고, 상기 산출된 제 1 다항식과 상기 산출된 제 2 다항식의 계수를 비교하여 상기 대칭 다항식을 산출하고, 상기 저역 통과 필터와 상기 산출된 대칭 다항식의 곱으로부터 획득된다.In order to solve the above other technical problem, the channel separation method using the QMF filter according to the present invention, the first band signal is separated from the input signal through a first pass filter, and the second pass filter from the input signal through the second pass filter; Separating the two band signals; And decimating the separated first band signal and the separated second band signal in half, wherein the first pass filter is a low pass filter determined as a predetermined integer filter, and the reduced signal The channel synthesis stage restores a signal corresponding to the input signal through a reconstruction filter corresponding to the first pass filter and the second pass filter, respectively, and the reconstruction filter corresponding to the first pass filter is the order of the filter. Sets a low pass filter of linear phase where p + 1 (p is a positive integer) and a high pass filter of linear phase whose order is 3p + 1, and corresponds to the product of the low pass filter and the high pass filter Set an inverse product filter to a z polynomial having an order of 4p + 2, convert the set inverse product filter to the product of the square of the low pass filter and the symmetric polynomial, and A first polynomial is calculated using the low pass filter determined as an integer filter, and the set inverse product filter is converted to calculate a second polynomial having (1 + z −1 ) 2 as an argument, and the calculated second Comparing coefficients of one polynomial and the calculated second polynomial yields the symmetric polynomial, and is obtained from the product of the low pass filter and the calculated symmetric polynomial.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 QMF 필터를 이용한 채널 합성 방법은, 제 1 대역 신호 및 제 2 대역 신호를 입력받아 2배로 보간(interpolation)하는 단계; 상기 보간된 신호들 각각에 대응하는 복원 필터를 통해 채널 분리단에서의 원래의 입력 신호에 상응하는 신호를 복원하는 단계; 및 상기 복원된 2개의 신호를 합성하여 1개의 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 대역 신호는 상기 채널 분리단에서 소정 정수형 필터로서 결정된 저역 통과 필터를 통해 상기 원래의 입력 신호로부터 분리된 신호이고, 상기 제 1 대역 신호에 대응하는 복원 필터는, 필터의 차수가 p+1(p는 양의 정수)인 선형 위상의 저역 통과 필터 및 필터의 차수가 3p+1인 선형 위상의 고역 통과 필터를 설정하고, 상기 저역 통과 필터 및 상기 고역 통과 필터의 곱에 해당하는 반대역 곱 필터를 4p+2의 차수를 갖는 z 다항식으로 설정하고, 상기 설정된 반대역 곱 필터를 상기 저역 통과 필터의 제곱과 대칭 다항식의 곱으로 변환하고, 소정 정수형 필터로서 결정된 상기 저역 통과 필터를 이용하여 제 1 다항식을 산출하고, 상기 설정된 반대역 곱 필터를 변환하여 (1+z-1)2를 인수로 갖는 제 2 다항식을 산출하고, 상기 산출된 제 1 다항식과 상기 산출된 제 2 다항식의 계수를 비교하여 상기 대칭 다항식을 산출하고, 상기 저역 통과 필터와 상기 산출된 대칭 다항식의 곱으로부터 획득된다.In order to solve the other technical problem, the channel synthesis method using a QMF filter according to the present invention, the step of interpolating (doubled) receiving the first band signal and the second band signal; Reconstructing a signal corresponding to the original input signal at the channel separation stage through a reconstruction filter corresponding to each of the interpolated signals; And combining the reconstructed two signals to generate one signal, wherein the first band signal is separated from the original input signal through a low pass filter determined as a predetermined integer filter at the channel separation stage. The reconstruction filter corresponding to the first band signal includes a low pass filter of a linear phase in which the order of the filter is p + 1 (p is a positive integer) and a high pass of the linear phase in which the order of the filter is 3p + 1. A filter is set, a counterpass product filter corresponding to the product of the lowpass filter and the highpass filter is set to a z polynomial having an order of 4p + 2, and the set counterpass product filter is squared of the lowpass filter And a first polynomial using the low pass filter determined as a predetermined integer filter, and converting the set inverse product filter to (1 + z). 1) 2 to produce a second polynomial having as an argument, and wherein the output of the first polynomial and by comparing the coefficients of the second polynomial the calculated and calculating the symmetrical polynomial, the low-pass filter and the calculated symmetric polynomial Is obtained from the product of.
상기된 QMF 필터의 설계 방법과 그 필터를 이용한 채널 분리 및 합성 방법에서 상기 소정 정수형 필터로서 결정된 상기 저역 통과 필터 H0(z)는 z=-1에서 적어도 하나 이상의 제로를 갖고, H0(z)|z=1=1을 만족한다.The low pass filter H 0 (z) determined as the predetermined integer filter in the design method of the QMF filter and the channel separation and synthesis method using the filter has at least one zero at z = −1, and H 0 (z ) | z = 1 = 1 is satisfied.
또한, 상기된 QMF 필터의 설계 방법과 그 필터를 이용한 채널 분리 및 합성 방법에서 상기 제 1 다항식은, 상기 고역 통과 필터를 상기 저역 통과 필터와 2p의 차수를 갖는 대칭 다항식의 곱으로 설정하고, 상기 z 다항식으로 설정된 반대역 곱 필터에 상기 저역 통과 필터와 상기 대칭 다항식의 곱으로 설정된 고역 통과 필터를 입력하여 연산하고, 상기 연산 결과, 상기 저역 통과 필터의 제곱과 상기 대칭 다항식의 곱으로 변환된 반대역 곱 필터를 산출하며, 상기 산출된 반대역 곱 필터에 상기 소정 정수형 필터를 입력하여 연산함으로써 산출된다.In the above-described method of designing a QMF filter and a channel separation and synthesis method using the filter, the first polynomial sets the high pass filter to a product of a symmetric polynomial having an order of 2p with the low pass filter, A high pass filter set as a product of the low pass filter and the symmetric polynomial is input to an inverse product filter set to z polynomial, and the result of the operation is the opposite of the result of the calculation. An inverse product filter is calculated and calculated by inputting the predetermined integer filter to the calculated inverse product filter.
나아가, 상기된 QMF 필터의 설계 방법과 그 필터를 이용한 채널 분리 및 합성 방법에서 상기 제 2 다항식은, 상기 설정된 반대역 곱 필터 F(z)가 z=j(ejw|w=π/2)일 때 F(j)=1을 만족하는 필터 계수를 산출하고, 상기 산출된 필터 계수를 이용하여 상기 반대역 곱 필터 F(z)를 다항식으로 설정하며, 상기 다항식으로 설정된 반대역 곱 필터를 (1+z-1)2를 인수로 갖도록 변환함으로써 산출된다.Furthermore, in the above-described method of designing a QMF filter and a channel separation and synthesis method using the filter, the second inverse polynomial is that the set inverse product filter F (z) is z = j (e jw | w = π / 2 ). When the filter coefficient satisfying F (j) = 1 is calculated, the inverse product filter F (z) is set to a polynomial using the calculated filter coefficient, and the inverse product filter set to the polynomial ( 1 + z -1 ) 2 is calculated by converting it to have a factor.
본 발명은 정수형 필터로서 제시된 저역 통과 필터와 이에 대응하여 복원을 위한 고역 통과 필터를 다항식으로 설정하고 양자의 필터 계수를 결정함으로써 QMF 뱅크 시스템에서 필터 왜곡이 없고, 영상에 대한 완전 재생이 가능하며, 영상의 경계 영역에 존재하는 화소 값들에 대한 필터링 효율을 향상시킴으로써 'error-free'를 달성할 수 있다.According to the present invention, a low pass filter presented as an integer filter and a corresponding high pass filter for reconstruction are set to polynomial and the filter coefficients of both are determined, so that there is no filter distortion in the QMF bank system and complete reproduction of an image is possible. 'Error-free' can be achieved by improving the filtering efficiency of the pixel values existing in the boundary region of the image.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대역 분할 부호화를 위한 QMF 필터의 설계 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역 분할 부호화를 위한 QMF 필터의 설계 방법에서 채택하고 있는 정수형 필터로서 제시된 저역 통과 필터를 각각의 차수에 따라 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 QMF 필터 설계 방법에서 제 1 다항식을 산출하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 QMF 필터 설계 방법에서 제 2 다항식을 산출하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 QMF 필터를 이용한 채널 분리 방법 및 채널 합성 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method of designing a QMF filter for band division coding according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating, according to each order, a low pass filter presented as an integer filter employed in a design method of a QMF filter for band division coding according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a process of calculating a first polynomial in the QMF filter design method of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention in more detail.
4 is a flowchart illustrating a process of calculating a second polynomial in the QMF filter design method of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention in more detail.
5 is a view for explaining a channel separation method and a channel synthesis method using a QMF filter according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예들을 설명하기에 앞서 실시예들이 구현되는 환경에 대해 개괄적으로 소개하고, 이에 관련된 문제 상황을 제시하도록 한다.Before describing the embodiments of the present invention, the environment in which the embodiments are implemented will be briefly introduced, and related problem situations will be presented.
대역 분할 부호화를 위해 사용되는 QMF 뱅크는 Croiser 등이 제안한 후 많은 발전을 이루었다. 앞서 설명한 바와 같이 QMF 뱅크는 입력 신호를 연속적인 여러 개의 주파수 대역을 나눌 때 인접 대역 간에 발생되는 중첩 대역(aliasing band)에 대해 'alias-free'를 갖는 완전 재생이 가능한 필터이다. 2채널 분리/합성 QMF 뱅크에서 'alias-free'는 주파수 영역에서 다음의 수학식 1과 같이 증명된다.The QMF bank used for band division coding has been developed since Croiser et al. As described above, the QMF bank is a fully reproducible filter having 'alias-free' for aliasing bands generated between adjacent bands when the input signal is divided into several consecutive frequency bands. In the two-channel separation / synthesis QMF bank, 'alias-free' is proved in
수학식 1에서, X(z)는 입력 신호 x(n)의 z 변환을 나타내고, XL(z)는 저역 통과 신호 XL(n)의 z 변환을 나타내고, XU(z)는 고역 통과 신호 XU(n)의 z 변환을 나타내고, HL(z) 및 H0(z)는 저역 통과 필터를 나타내며, H1(-z)는 고역 통과 필터를 나타낸다.In
비록 QMF 뱅크가 'alias-free'의 완전 재생이 가능한 구조를 갖고는 있으나, SBC(Sub Band Coding) 시스템에서는 많은 문제점이 존재한다. QMF 필터들은 QMF 뱅크 시스템에서 QMF 필터 왜곡(filter distortion)과 QMF 양자화 왜곡(quantization distortion)을 발생시킨다. QMF 필터 왜곡은 QMF 뱅크에서 비이상적인 필터(non-ideal filter)를 사용하기 때문에 부호화에 관계없이 항상 발생하며, QMF 양자화 왜곡은 실제 부호화에 의한 영향으로 QMF 뱅크 시스템 자체에서 발생되는 왜곡이다. 이 두 가지 왜곡들은 사용되는 QMF 필터들의 주파수 응답 특성에 종속한다. 또한, 2차원 영상의 대역 분할을 위한 2차원 QMF 필터의 구현은 Vetteli에 의한 1차원 QMF의 확장만으로 간단히 구현될 수 있으나, 영상은 유한 지속 시퀀스(finite duration sequence)이기 때문에 영상의 경계 영역에 있는 화소 값들을 필터링할 때 순환으로 인한 비상관 주위 화소(uncorrelated neighborhood pixel)들을 사용하게 됨으로 인해 경계 영역 화소들의 필터링 효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.Although the QMF bank has a structure capable of 'alias-free' full reproduction, there are many problems in the Sub Band Coding (SBC) system. QMF filters cause QMF filter distortion and QMF quantization distortion in the QMF bank system. QMF filter distortion always occurs regardless of coding because a non-ideal filter is used in the QMF bank, and QMF quantization distortion is a distortion generated in the QMF bank system itself due to the actual coding. These two distortions depend on the frequency response characteristics of the QMF filters used. In addition, the implementation of the two-dimensional QMF filter for band division of the two-dimensional image can be implemented simply by extension of the one-dimensional QMF by Vetteli, but since the image is a finite duration sequence, When filtering the pixel values, the use of uncorrelated neighborhood pixels due to circulation causes a problem that the filtering efficiency of the boundary area pixels is lowered.
이에 이하에서 기술될 본 발명의 실시예들은 이상에서 언급된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 대역 분할 부호화의 QMF에서 발생되는 QMF 필터 왜곡인 위상과 진폭 왜곡이 없는 완전 재생의 성질을 갖고, 부호화시 QMF 양자화 왜곡에 민감하지 않는 QMF 필터를 설계 방법과 필터 계수를 제공하고자 한다. 이를 위해 본 발명의 실시예들은 영상에 대한 완전 재생 조건을 만족하면서도 'sharp and symmetric' 천이 대역의 주파수 응답 특성을 가지며, 제 1 전달함수 H0(z)(이하, 저역 통과 필터를 나타낸다.) 및 제 2 전달함수 H1(z)(이하, 고역 통과 필터를 나타낸다.)를 이용한 제 1 및 제 2 분해 필터들을 통해 QMF 필터를 설계하고자 한다. 이하에서, 관련 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명한다. 도면들에서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소를 지칭한다.Accordingly, embodiments of the present invention to be described below are devised to solve the above-mentioned problems, and have a property of full reproduction without phase and amplitude distortion, which are QMF filter distortions generated in QMF of band division coding. To provide a design method and filter coefficients for a QMF filter that is not sensitive to QMF quantization distortion. To this end, embodiments of the present invention have a frequency response characteristic of a 'sharp and symmetric' transition band while satisfying a perfect reproduction condition for an image, and have a first transfer function H 0 (z) (hereinafter, referred to as a low pass filter). And first and second decomposition filters using a second transfer function H 1 (z) (hereinafter referred to as a high pass filter). Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings refer to like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대역 분할 부호화를 위한 QMF 필터의 설계 방법을 도시한 흐름도로서, 다음과 같은 단계들을 포함한다.1 is a flowchart illustrating a method of designing a QMF filter for band division coding according to an embodiment of the present invention, and includes the following steps.
110 단계에서 필터의 차수(order of filter)가 p+1(p는 양의 정수)인 선형 위상(linear phase)의 저역 통과 필터(lowpass filter) 및 필터의 차수가 3p+1인 선형 위상의 고역 통과 필터(highpass filter)를 설정한다. 이러한 110 단계의 설정은 다음의 수학식 2에 제시된 완전 재생(perfect reconstruction)이 가능한 2채널 QMF 뱅크의 조건을 이용함으로써 각각의 저역 통과 필터 및 고역 통과 필터를 선형 위상을 갖는 FIR 필터라고 가정함으로써 수행된다.Linear phase lowpass filter with order of filter p + 1 (p is a positive integer) and linear phase highpass with order 3p + 1 at
수학식 2는 부호화단(신호 분해단을 의미한다.)에서 저역 통과 필터에 의해 분해된 신호가 복호화단(신호 합성단을 의미한다.)에서 고역 통과 필터에 의해 원래의 신호를 복원할 수 있음을 나타낸다.Equation (2) is a signal decomposed by the low pass filter in the encoding stage (signal decomposition stage) can be restored to the original signal by the high pass filter in the decoding stage (meaning signal synthesis stage). Indicates.
120 단계에서는 110 단계의 설정에 기초하여 저역 통과 필터 및 고역 통과 필터의 곱에 해당하는 반대역 곱 필터(half-band product filter)를 4p+2의 차수를 갖는 z 다항식으로 설정한다. 설정된 z 다항식은 다음의 수학식 3과 같이 표현된다.In
이 때, F(z)가 z=j(ejw|w=π/2)일 때 F(j)=1을 만족하는 필터 계수는 와 같이 표현되므로, 이상의 수학식 3으로부터 반대역 곱 필터 F(z)는 다음의 수학식 4와 같이 표현된다.At this time, when F (z) is z = j (e jw | w = π / 2 ), the filter coefficient satisfying F (j) = 1 is Since it is expressed as follows, the inverse product filter F (z) from
130 단계에서는 120 단계를 통해 설정된 반대역 곱 필터를 저역 통과 필터의 제곱과 대칭 다항식의 곱으로 변환하고, 정수형 필터로서 결정된 저역 통과 필터를 이용하여 제 1 다항식을 산출한다. 각각의 수행 과정에 관하여 130 단계를 보다 구체적으로 도시하고 있는 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 3에서 'A'는 직전에 설명한 120 단계에 해당한다.In
131 단계에서는 고역 통과 필터를 저역 통과 필터와 2p의 차수를 갖는 대칭 다항식의 곱으로 설정한다. 즉, 입력 신호를 분해하는 저역 통과 필터 H0(z)로부터 이에 대응하여 원래의 입력 신호를 복원하기 위해 분해 신호를 합성하는 고역 통과 필터 H1(-z)를 구하기 위해 양자의 관계를 다음의 수학식 5와 같이 정의하자.In
132 단계에서는 z 다항식으로 설정된 반대역 곱 필터에 131 단계를 통해 저역 통과 필터와 대칭 다항식의 곱으로 설정된 고역 통과 필터를 입력하여 연산한다. 이상의 수학식 5에서 W(z)는 2p의 차수를 갖는 대칭 다항식으로서, 저역 통과 필터와 고역 통과 필터의 관계를 매개하는 수단이다. 따라서, 앞서 설명한 수학식 3의 고역 통과 필터 H1(-z)에 이상의 수학식 5를 적용하면 반대역 곱 필터 F(z)는 다음의 수학식 6과 같이 정리된다.In
133 단계에서는 132 단계의 연산 결과, 저역 통과 필터의 제곱과 대칭 다항식의 곱으로 변환된 반대역 곱 필터를 산출한다. 변환된 반대역 곱 필터는 이상의 수학식 6과 같다. 이 때, 저역 통과 필터로서 사용되는 정수형(known) 필터는 본 발명의 실시예들을 안출하는 과정에서 경험칙에 의해 제시된 것으로, 도 2를 통해 예시되었다.In
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역 분할 부호화를 위한 QMF 필터의 설계 방법에서 채택하고 있는 정수형 필터로서 제시된 저역 통과 필터를 각각의 차수에 따라 예시한 도면이다. 도 2는 각각의 차수에 따라 양의 정수 p 값과 변수 α 값에 따라 저역 통과 필터가 각각 다른 형태의 다항식으로 정의되는 것을 볼 수 있다. 이러한 저역 통과 필터는 완전 재생의 성질을 갖고 QMF 양자화 왜곡에 민감하지 않도록 설계된 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 도 2를 통해 제시된 저역 통과 필터 이외에도 QMF 필터 뱅크의 구현 환경에 따라 다양한 필터를 제시하는 것이 가능할 것이다.FIG. 2 is a diagram illustrating, according to each order, a low pass filter presented as an integer filter employed in a design method of a QMF filter for band division coding according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows that low pass filters are defined by different types of polynomials according to positive integer p values and variable α values according to respective orders. The low pass filter is designed to be completely regenerated and insensitive to QMF quantization distortion, and a person of ordinary skill in the art may implement a QMF filter bank in addition to the low pass filter shown in FIG. 2. It will be possible to present various filters accordingly.
134 단계에서는 133 단계를 통해 산출된 반대역 곱 필터에 정수형 필터를 입력하여 연산함으로써 제 1 다항식을 산출한다. 저역 통과 필터 H0(z)가 z=-1에서 적어도 1개 이상의 제로(zero)를 갖고 H0(z)|z=1=1을 만족하는 도 2의 정수형 필터라고 가정할 경우, 이상의 수학식 6의 인수 와 W(z)는 다음의 수학식 7과 같이 각각 정의된다.In
여기서, 의 ki (i=0,1,2,...,2p) (known)는 계수들로서, 도 2를 통해 제시된 p와 α에 의해 쉽게 산출된다.here, K i (i = 0,1,2, ..., 2p) (known) are coefficients, and are easily calculated by p and α shown through FIG.
이제, 수학식 7을 수학식 6에 대입하여 다음의 수학식 8과 같은 제 1 다항식을 산출한다.Now, Equation (7) is substituted into Equation (6) to calculate a first polynomial such as Equation (8).
이제, 제 1 다항식의 산출이 완료되었으므로 도 1로 돌아와 140 단계(도 3의 C(140 단계)에 해당한다.)로 진행한다.Now, since the calculation of the first polynomial has been completed, return to FIG. 1 and proceed to step 140 (corresponding to C (step 140) of FIG. 3).
140 단계에서는 앞서 120 단계를 통해 설정된 반대역 곱 필터를 변환하여 (1+z-1)2를 인수로 갖는 제 2 다항식을 산출한다. 각각의 수행 과정에 관하여 140 단계를 보다 구체적으로 도시하고 있는 도 4을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 4에서 'B'는 직전에 설명한 130 단계에 해당한다.In
141 단계에서는 120 단계를 통해 설정된 반대역 곱 필터 F(z)가 z=j(ejw|w=π/2)일 때 F(j)=1을 만족하는 필터 계수를 산출한다. 앞서, 이러한 조건을 만족한 필터 계수가 와 같이 표현됨을 설명하였다.In
142 단계에서는 141 단계를 통해 산출된 필터 계수를 이용하여 반대역 곱 필터 F(z)를 다항식으로 설정하는데, 이 역시 141 단계의 필터 계수를 이용하여 앞서 설명한 수학식 3으로부터 수학식 4와 같이 유도될 수 있음을 이미 설명하였다.In
이어서, 143 단계에서는 142 단계를 통해 다항식으로 설정된 반대역 곱 필터를 (1+z-1)2를 인수로 갖도록 변환함으로써 제 2 다항식을 산출한다. 즉, 수학식 4와 같이 다항식으로 표현되는 반대역 곱 필터 F(z)는 z=-1에서 2개의 제로(zero)를 가지므로 다음의 수학식 9와 같이 (1+z-1)2를 인수로 갖는 제 2 다항식으로 표현될 수 있다.In
이제, 제 2 다항식의 산출이 완료되었으므로 다시 도 1로 돌아와 150 단계(도 4의 D(150 단계)에 해당한다.)로 진행한다.Now, since the calculation of the second polynomial has been completed, return to FIG. 1 again and proceed to step 150 (corresponding to D (step 150 in FIG. 4)).
150 단계는 130 단계를 통해 산출된 제 1 다항식과 140 단계를 통해 산출된 제 2 다항식의 계수를 비교하여 대칭 다항식을 산출하고, 저역 통과 필터와 산출된 대칭 다항식의 곱으로부터 고역 통과 필터를 결정한다.Step 150 calculates a symmetric polynomial by comparing the coefficients of the first polynomial calculated in
우선, 대칭 다항식을 산출하기 위해 수학식 8의 제 1 다항식과 수학식 9의 제 2 다항식의 계수를 비교한다. QMF 뱅크 필터 설계를 위하여 수학식 8의 계수 Gm (m=0,1,2,...,p)를 구한다. 이 때, Gm은 주어진 에 대하여 known 계수들인 ki (i=0,1,2,...,2p)와 p+1개의 미지수(unknown) 계수들인 wi (i=0,1,2,...,p)를 이용하여 다음의 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.First, the coefficients of the first polynomial of
여기서, [·]는 꺽쇠 내의 값의 소수점 이하를 버림하는 연산을 의미한다.Here, [·] means the operation which rounds off the decimal point of the value in a square.
이상의 수학식 10과 같이 제 1 다항식의 계수가 정리되었다. 다음으로, 제 2 다항식의 계수를 유도한다. 수학식 9에서 계수 Cm (m=0,1,2,...,p)는 미지수(known) 계수들인 ri (i=0,1,2,...,p)을 사용하여 다음의 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.As shown in Equation 10, the coefficients of the first polynomial are summarized. Next, the coefficients of the second polynomial are derived. In Equation 9, the coefficient C m (m = 0,1,2, ..., p) is given by using the known coefficients r i (i = 0,1,2, ..., p) It can be expressed as in Equation (11).
이상의 수학식 11과 같이 제 2 다항식의 계수가 정리되었다.As shown in Equation 11, the coefficients of the second polynomial are summarized.
이제, 제 1 다항식인 수학식 8과 제 2 다항식인 수학식 9가 같다는 조건을 이용하면, 수학식 10의 Gm과 수학식 11의 Cm이 같음(단, m=0,1,2,...,2p)을 알 수 있다. 양자의 계수 비교를 통해 2p+1 개의 미지수(unknown)인 wi (i=0,1,2,...,p)를 구하기 위해 2p+1 개의 방정식이 생성되고, 이들 방정식의 풀이를 통해 얻어진 계수 wi (i=0,1,2,...,p)로부터 W(z)가 결정된다. 마지막으로, 수학식 5로부터 저역 통과 필터 H0(z)와 산출된 대칭 다항식 W(z)의 곱으로부터 고역 통과 필터 H1(-z)가 결정된다.Now, using the condition that
상기된 본 발명의 실시예에 따르면, 정수형 필터로서 제시된 저역 통과 필터와 이에 대응하여 복원을 위한 고역 통과 필터를 다항식으로 설정하고 일련의 연산을 통해 양자의 필터 계수를 결정함으로써 QMF 뱅크 시스템에서 필터 왜곡이 없고 영상에 대한 완전 재생이 가능한 QMF 필터의 설계가 가능하다.According to the embodiment of the present invention described above, the filter distortion in the QMF bank system by setting the low pass filter presented as an integer filter and the corresponding high pass filter for reconstruction to polynomial and determining both filter coefficients through a series of operations It is possible to design a QMF filter without a full picture and without any reproduction.
한편, 이상에서 제시된 본 발명의 실시예는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.On the other hand, the embodiments of the present invention described above can be implemented in a computer-readable code on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which may also be implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily deduced by programmers skilled in the art to which the present invention belongs.
이제, 이상과 같은 QMF 필터의 설계 방법에 따라 구현된 필터를 이용하여 부호화기 및 복호화기에서 활용하는 방법에 대해 도 5를 통해 제시하도록 한다.Now, a method implemented in the encoder and the decoder using a filter implemented according to the above-described QMF filter design method will be described with reference to FIG. 5.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 QMF 필터를 이용한 채널 분리 방법 및 채널 합성 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 크게 QMF 필터를 이용한 부호화부(채널 분리부를 포함한다.)(500)와 QMF 필터를 이용한 복호화부(채널 합성부를 포함한다.)(700)으로 구분된다. 또한, 각각의 부호화부(500) 및 복호화부(700)는 그 구현 방법에 있어서, [A] 및 [B]의 2가지 방법론에 따라 설계가 가능하다. 도 5의 전체적인 구성은 통상적인 2 밴드 SBC(sub band coding)의 블록도를 기반으로 하되, 각각의 필터는 앞서 소개한 본 발명의 실시예에 따른 QMF 필터의 설계 방법에 따라 구현된 것이다. 설명의 편의를 위해 이하에서는 [A]의 실시예를 중심으로 설명하되, 분리 필터(511, 512)에 각각 대응하는 합성 필터(711, 712) 및 간축(decimation)을 위한 다운 샘플러(down sampler)(531, 532)에 각각 대응하는 보간(interpolation)을 위한 업 샘플러(up sampler)(711, 712) 중 한 쌍을 중심으로 그 설계 방법을 설명하도록 한다.5 is a diagram illustrating a channel separation method and a channel synthesis method using a QMF filter according to another embodiment of the present invention, and includes an encoder 500 (including a channel separation unit) 500 and a QMF filter using a QMF filter. And a decoder (including a channel synthesizer) 700. In addition, each of the
첫째, QMF 필터를 이용한 채널 분리 방법을 살펴보자.First, let's look at the channel separation method using the QMF filter.
우선, 제 1 통과 필터(511)를 통해 입력 신호 x(n)로부터 제 1 대역 신호를 분리하고, 제 2 통과 필터(512)를 통해 입력 신호 x(n)로부터 제 2 대역 신호를 분리한다.First, the first band signal is separated from the input signal x (n) through the
다음으로, 다운 샘플러(531, 532)는 이상에서 분리된 제 1 대역 신호와 제 2 대역 신호를 각각 절반으로 간축(decimation)한다. 이러한 간축 과정을 통해 2개로 분리된 신호가 원래의 입력 신호 x(n)과 같은 크기를 갖도록 한다. 이렇게 간축된 신호는 적절한 통신 수단을 통해 복호화기에 전달된다.Next, the
한편, 채널 분리 과정에서 제 1 통과 필터(511)는 소정 정수형 필터로서 결정된 저역 통과 필터이고, 간축된 신호들은 채널 합성단(복호화기를 의미한다.)에서 제 1 통과 필터(511) 및 제 2 통과 필터(512)에 각각 대응하는 복원 필터(731, 732)를 통해 원래의 입력 신호에 상응하는 신호 로 복원된다.Meanwhile, in the channel separation process, the
이 때, 제 1 통과 필터(511)에 대응하는 복원 필터(731)는, 필터의 차수가 p+1(p는 양의 정수)인 선형 위상의 저역 통과 필터 및 필터의 차수가 3p+1인 선형 위상의 고역 통과 필터를 설정하고, 저역 통과 필터 및 고역 통과 필터의 곱에 해당하는 반대역 곱 필터를 4p+2의 차수를 갖는 z 다항식으로 설정하고, 설정된 반대역 곱 필터를 저역 통과 필터의 제곱과 대칭 다항식의 곱으로 변환하고, 정수형 필터로서 결정된 저역 통과 필터를 이용하여 제 1 다항식을 산출하고, 설정된 반대역 곱 필터를 변환하여 (1+z-1)2를 인수로 갖는 제 2 다항식을 산출하고, 산출된 제 1 다항식과 제 2 다항식의 계수를 비교하여 대칭 다항식을 산출하고, 저역 통과 필터와 산출된 대칭 다항식의 곱으로부터 획득될 수 있다. 각각의 수행 과정에 대해서는 이미 앞서 QMF 필터의 설계 방법을 통해 설명한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.At this time, the
둘째, QMF 필터를 이용한 채널 합성 방법을 살펴보자.Second, let's look at the channel synthesis method using the QMF filter.
우선, 업 샘플러(711, 712)는 제 1 대역 신호 및 제 2 대역 신호를 입력받아 2배로 보간(interpolation)한다. 이는 앞서 채널 분리단에서 간축에 의해 손실된 신호 부분의 크기를 복구하기 위함이다.First, the up
다음으로, 보간된 신호들 각각에 대응하는 복원 필터(731, 732)를 통해 채널 분리단에서의 원래의 입력 신호에 상응하는 신호를 복원하고, 복원된 2개의 신호를 신호 합성기(750)를 통해 하나의 신호로서 합성함으로써 를 복원한다. Next, a signal corresponding to the original input signal at the channel separation stage is restored through
이 때, 제 1 대역 신호는 채널 분리단에서 정수형 필터로서 결정된 저역 통과 필터(511)를 통해 원래의 입력 신호로부터 분리된 신호이고, 제 1 대역 신호에 대응하는 복원 필터(731)는 앞서 설명한 QMF 필터 설계 방법을 통해 구해진 필터임은 당연하다.In this case, the first band signal is a signal separated from the original input signal through the
이상에서 제시된 본 발명의 실시예들에 의하면, 정수형 필터로서 제시된 저역 통과 필터와 이에 대응하여 복원을 위한 고역 통과 필터를 다항식으로 설정하고 양자의 필터 계수를 결정함으로써 QMF 뱅크 시스템에서 필터 왜곡이 없고, 영상에 대한 완전 재생이 가능하며, 영상의 경계 영역에 존재하는 화소 값들에 대한 필터링 효율을 향상시킴으로써 'error-free'를 달성할 수 있다. 특히, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 대역 분할 부호화에서 사용되는 QMF 5-7 tap 필터를 사용하여 이상의 실시예들을 구현할 수 있다.According to the embodiments of the present invention presented above, there is no filter distortion in the QMF bank system by setting the low pass filter presented as an integer filter and the corresponding high pass filter for reconstruction to polynomial and determining both filter coefficients, Full reproduction of the image is possible, and 'error-free' can be achieved by improving the filtering efficiency of the pixel values existing in the boundary region of the image. In particular, those skilled in the art may implement the above embodiments using the QMF 5-7 tap filter used in band division coding.
이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to various embodiments thereof. Those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
500 : QMF 필터를 이용한 부호화부(채널 분리부)
511, 512 : 채널 분리를 위한 필터
531, 532 : 간축(decimation)을 위한 다운 샘플러(down sampler)
700 : QMF 필터를 이용한 복호화부(채널 합성부)
711, 712 : 채널 합성를 위한 필터
731, 732 : 보간(interpolation)을 위한 업 샘플러(up sampler)
750 : 신호 합성기500: encoder using a QMF filter (channel separator)
511, 512: filter for channel separation
531, 532: down sampler for decay
700: decoder using channel filter (channel synthesizer)
711, 712: filter for channel synthesis
731, 732: up sampler for interpolation
750: signal synthesizer
Claims (16)
필터의 차수가 p+1(p는 양의 정수)인 선형 위상의 저역 통과 필터(lowpass filter) 및 필터의 차수가 3p+1인 선형 위상의 고역 통과 필터(highpass filter)를 설정하는 단계;
상기 저역 통과 필터 및 상기 고역 통과 필터의 곱에 해당하는 반대역 곱 필터(half-band product filter)를 4p+2의 차수를 갖는 z 변환된 전달함수의 z 다항식으로 설정하는 단계;
상기 설정된 반대역 곱 필터를 상기 저역 통과 필터의 제곱과 대칭 다항식의 곱으로 변환하고, 소정 정수형 필터로서 결정된 상기 저역 통과 필터를 이용하여 제 1 다항식을 산출하는 단계;
상기 설정된 반대역 곱 필터를 변환하여 (1+z-1)2를 인수로 갖는 제 2 다항식을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 제 1 다항식과 상기 산출된 제 2 다항식의 계수를 비교하여 상기 대칭 다항식을 산출하고, 상기 저역 통과 필터와 상기 산출된 대칭 다항식의 곱으로부터 고역 통과 필터를 결정하는 단계를 포함하는 방법.In the design method of a quadrature mirror filter (QMF) filter for band division coding,
Setting a lowpass filter of linear phase with an order of filter p + 1 (p is a positive integer) and a highpass filter of linear phase with an order of filter of 3p + 1;
Setting a half-band product filter corresponding to the product of the low pass filter and the high pass filter to the z polynomial of the z transformed transfer function having an order of 4p + 2;
Converting the set inverse product filter to a product of a square of the low pass filter and a symmetric polynomial, and calculating a first polynomial using the low pass filter determined as a predetermined integer filter;
Converting the set inverse product filter to produce a second polynomial having (1 + z −1 ) 2 as a factor; And
Comparing the calculated coefficients of the first polynomial and the calculated second polynomial to yield the symmetric polynomial, and determining a high pass filter from the product of the low pass filter and the calculated symmetric polynomial.
상기 저역 통과 필터 H0(z)의 차수 p=2인 경우, 상기 소정 정수형 필터는 또는 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
When the order p = 2 of the low pass filter H 0 (z), the predetermined integer filter is or At least one of.
상기 저역 통과 필터 H0(z)의 차수 p=3인 경우, 상기 소정 정수형 필터는 인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
When the order p = 3 of the low pass filter H 0 (z), the predetermined integer filter is Method characterized in that.
상기 저역 통과 필터 H0(z)의 차수 p=4인 경우, 상기 소정 정수형 필터는 인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
When the order p = 4 of the low pass filter H 0 (z), the predetermined integer filter is Method characterized in that.
상기 소정 정수형 필터로서 결정된 상기 저역 통과 필터 H0(z)는 z=-1에서 적어도 하나 이상의 제로(zero)를 갖고, H0(z)|z=1=1을 만족하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
The low pass filter H 0 (z) determined as the predetermined integer filter has at least one zero at z = −1, and H 0 (z) | z = 1 = 1.
상기 제 1 다항식을 산출하는 단계는,
상기 고역 통과 필터를 상기 저역 통과 필터와 2p의 차수를 갖는 대칭 다항식의 곱으로 설정하는 단계;
상기 z 다항식으로 설정된 반대역 곱 필터에 상기 저역 통과 필터와 상기 대칭 다항식의 곱으로 설정된 고역 통과 필터를 입력하여 연산하는 단계;
상기 연산 결과, 상기 저역 통과 필터의 제곱과 상기 대칭 다항식의 곱으로 변환된 반대역 곱 필터를 산출하는 단계; 및
상기 산출된 반대역 곱 필터에 상기 소정 정수형 필터를 입력하여 연산함으로써 상기 제 1 다항식을 산출하는 단계를 포함하는 방법.The method of claim 1,
Computing the first polynomial,
Setting the high pass filter to the product of the low pass filter and a symmetric polynomial having an order of 2p;
Inputting and calculating a high pass filter set as a product of the low pass filter and the symmetric polynomial to the inverse product filter set to the z polynomial;
Calculating an inverse product filter converted into a product of the square of the low pass filter and the symmetric polynomial; And
Calculating the first polynomial by inputting and operating the predetermined integer filter to the calculated inverse product filter.
상기 제 2 다항식을 산출하는 단계는,
상기 설정된 반대역 곱 필터 F(z)가 z=j(ejw|w=π/2)일 때 F(j)=1을 만족하는 필터 계수를 산출하는 단계;
상기 산출된 필터 계수를 이용하여 상기 반대역 곱 필터 F(z)를 다항식으로 설정하는 단계; 및
상기 다항식으로 설정된 반대역 곱 필터를 (1+z-1)2를 인수로 갖도록 변환함으로써 제 2 다항식을 산출하는 단계를 포함하는 방법.The method of claim 1,
Computing the second polynomial,
Calculating a filter coefficient satisfying F (j) = 1 when the set inverse product filter F (z) is z = j (e jw | w = π / 2 );
Setting the inverse product filter F (z) to a polynomial using the calculated filter coefficients; And
Calculating a second polynomial by converting the inverse product filter set to the polynomial to have (1 + z −1 ) 2 as an argument.
제 1 통과 필터를 통해 입력 신호로부터 제 1 대역 신호를 분리하고, 제 2 통과 필터를 통해 상기 입력 신호로부터 제 2 대역 신호를 분리하는 단계; 및
상기 분리된 제 1 대역 신호와 상기 분리된 제 2 대역 신호를 각각 절반으로 간축(decimation)하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 통과 필터는 소정 정수형 필터로서 결정된 저역 통과 필터이고,
상기 간축된 신호들은 채널 합성단에서 상기 제 1 통과 필터 및 상기 제 2 통과 필터에 각각 대응하는 복원 필터를 통해 상기 입력 신호에 상응하는 신호를 복원하며,
상기 제 1 통과 필터에 대응하는 복원 필터는, 필터의 차수가 p+1(p는 양의 정수)인 선형 위상의 저역 통과 필터 및 필터의 차수가 3p+1인 선형 위상의 고역 통과 필터를 설정하고, 상기 저역 통과 필터 및 상기 고역 통과 필터의 곱에 해당하는 반대역 곱 필터를 4p+2의 차수를 갖는 z 변환된 전달함수의 z 다항식으로 설정하고, 상기 설정된 반대역 곱 필터를 상기 저역 통과 필터의 제곱과 대칭 다항식의 곱으로 변환하고, 소정 정수형 필터로서 결정된 상기 저역 통과 필터를 이용하여 제 1 다항식을 산출하고, 상기 설정된 반대역 곱 필터를 변환하여 (1+z-1)2를 인수로 갖는 제 2 다항식을 산출하고, 상기 산출된 제 1 다항식과 상기 산출된 제 2 다항식의 계수를 비교하여 상기 대칭 다항식을 산출하고, 상기 저역 통과 필터와 상기 산출된 대칭 다항식의 곱으로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.In the channel separation method using a QMF filter,
Separating the first band signal from the input signal through a first pass filter and separating the second band signal from the input signal through a second pass filter; And
Decimating the separated first band signal and the separated second band signal in half, respectively,
The first pass filter is a low pass filter determined as a predetermined integer filter,
The reduced signals reconstruct a signal corresponding to the input signal through a reconstruction filter corresponding to the first pass filter and the second pass filter, respectively, at a channel synthesis stage.
The reconstruction filter corresponding to the first pass filter sets a low pass filter of a linear phase in which the order of the filter is p + 1 (p is a positive integer) and a high pass filter of a linear phase in which the order of the filter is 3p + 1. And a counterpass product filter corresponding to a product of the lowpass filter and the highpass filter to a z polynomial of the z transformed transfer function having an order of 4p + 2, and setting the set counterpass product filter to the lowpass. Converts to the product of the square of the filter and the symmetric polynomial, calculates a first polynomial using the lowpass filter determined as a predetermined integer filter, and converts the set inverse product filter to factor (1 + z -1 ) 2 Compute a second polynomial having, and compare the coefficient of the calculated first polynomial and the calculated second polynomial to calculate the symmetric polynomial, and multiply the low pass filter with the calculated symmetric polynomial Characterized in that is obtained from.
상기 소정 정수형 필터로서 결정된 상기 저역 통과 필터 H0(z)는 z=-1에서 적어도 하나 이상의 제로를 갖고, H0(z)|z=1=1을 만족하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 9,
The low pass filter H 0 (z) determined as the predetermined integer filter has at least one zero at z = −1, and H 0 (z) | z = 1 = 1.
상기 제 1 다항식은,
상기 고역 통과 필터를 상기 저역 통과 필터와 2p의 차수를 갖는 대칭 다항식의 곱으로 설정하고,
상기 z 다항식으로 설정된 반대역 곱 필터에 상기 저역 통과 필터와 상기 대칭 다항식의 곱으로 설정된 고역 통과 필터를 입력하여 연산하고,
상기 연산 결과, 상기 저역 통과 필터의 제곱과 상기 대칭 다항식의 곱으로 변환된 반대역 곱 필터를 산출하며,
상기 산출된 반대역 곱 필터에 상기 소정 정수형 필터를 입력하여 연산함으로써 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 9,
The first polynomial is
Set the high pass filter to the product of the low pass filter and a symmetric polynomial having an order of 2p,
A high pass filter set as a product of the low pass filter and the symmetric polynomial is input to an inverse product filter set to the z polynomial, and
Calculating an inverse product filter converted into a product of the square of the low pass filter and the symmetric polynomial;
And calculating the predetermined integer filter by inputting the calculated inverse product filter.
상기 제 2 다항식은,
상기 설정된 반대역 곱 필터 F(z)가 z=j(ejw|w=π/2)일 때 F(j)=1을 만족하는 필터 계수를 산출하고,
상기 산출된 필터 계수를 이용하여 상기 반대역 곱 필터 F(z)를 다항식으로 설정하며,
상기 다항식으로 설정된 반대역 곱 필터를 (1+z-1)2를 인수로 갖도록 변환함으로써 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 9,
The second polynomial is
Calculating the filter coefficients satisfying F (j) = 1 when the set inverse product filter F (z) is z = j (e jw | w = π / 2 ),
The inverse product filter F (z) is set as a polynomial using the calculated filter coefficients.
Calculated by converting the inverse product filter set to the polynomial to have (1 + z −1 ) 2 as an argument.
제 1 대역 신호 및 제 2 대역 신호를 입력받아 2배로 보간(interpolation)하는 단계;
상기 보간된 신호들 각각에 대응하는 복원 필터를 통해 채널 분리단에서의 원래의 입력 신호에 상응하는 신호를 복원하는 단계; 및
상기 복원된 2개의 신호를 합성하여 1개의 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 대역 신호는 상기 채널 분리단에서 소정 정수형 필터로서 결정된 저역 통과 필터를 통해 상기 원래의 입력 신호로부터 분리된 신호이고,
상기 제 1 대역 신호에 대응하는 복원 필터는, 필터의 차수가 p+1(p는 양의 정수)인 선형 위상의 저역 통과 필터 및 필터의 차수가 3p+1인 선형 위상의 고역 통과 필터를 설정하고, 상기 저역 통과 필터 및 상기 고역 통과 필터의 곱에 해당하는 반대역 곱 필터를 4p+2의 차수를 갖는 z 변환된 전달함수의 z 다항식으로 설정하고, 상기 설정된 반대역 곱 필터를 상기 저역 통과 필터의 제곱과 대칭 다항식의 곱으로 변환하고, 소정 정수형 필터로서 결정된 상기 저역 통과 필터를 이용하여 제 1 다항식을 산출하고, 상기 설정된 반대역 곱 필터를 변환하여 (1+z-1)2를 인수로 갖는 제 2 다항식을 산출하고, 상기 산출된 제 1 다항식과 상기 산출된 제 2 다항식의 계수를 비교하여 상기 대칭 다항식을 산출하고, 상기 저역 통과 필터와 상기 산출된 대칭 다항식의 곱으로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.In the channel synthesis method using a QMF filter,
Interpolating a first band signal and a second band signal by double;
Reconstructing a signal corresponding to the original input signal at the channel separation stage through a reconstruction filter corresponding to each of the interpolated signals; And
Synthesizing the two restored signals to generate one signal;
The first band signal is a signal separated from the original input signal through a low pass filter determined as a predetermined integer filter at the channel separation stage,
The reconstruction filter corresponding to the first band signal sets a low pass filter of a linear phase of which the order of the filter is p + 1 (p is a positive integer) and a high pass filter of the linear phase of which the order of the filter is 3p + 1. And a counterpass product filter corresponding to a product of the lowpass filter and the highpass filter to a z polynomial of the z transformed transfer function having an order of 4p + 2, and setting the set counterpass product filter to the lowpass. Converts to the product of the square of the filter and the symmetric polynomial, calculates a first polynomial using the lowpass filter determined as a predetermined integer filter, and converts the set inverse product filter to factor (1 + z -1 ) 2 Compute a second polynomial having, and compare the coefficient of the calculated first polynomial and the calculated second polynomial to calculate the symmetric polynomial, and multiply the low pass filter with the calculated symmetric polynomial Characterized in that is obtained from.
상기 소정 정수형 필터로서 결정된 상기 저역 통과 필터 H0(z)는 z=-1에서 적어도 하나 이상의 제로를 갖고, H0(z)|z=1=1을 만족하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 13,
The low pass filter H 0 (z) determined as the predetermined integer filter has at least one zero at z = −1, and H 0 (z) | z = 1 = 1.
상기 제 1 다항식은,
상기 고역 통과 필터를 상기 저역 통과 필터와 2p의 차수를 갖는 대칭 다항식의 곱으로 설정하고,
상기 z 다항식으로 설정된 반대역 곱 필터에 상기 저역 통과 필터와 상기 대칭 다항식의 곱으로 설정된 고역 통과 필터를 입력하여 연산하고,
상기 연산 결과, 상기 저역 통과 필터의 제곱과 상기 대칭 다항식의 곱으로 변환된 반대역 곱 필터를 산출하며,
상기 산출된 반대역 곱 필터에 상기 소정 정수형 필터를 입력하여 연산함으로써 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 13,
The first polynomial is
Set the high pass filter to the product of the low pass filter and a symmetric polynomial having an order of 2p,
A high pass filter set as a product of the low pass filter and the symmetric polynomial is input to an inverse product filter set to the z polynomial, and
Calculating an inverse product filter converted into a product of the square of the low pass filter and the symmetric polynomial;
And calculating the predetermined integer filter by inputting the calculated inverse product filter.
상기 제 2 다항식은,
상기 설정된 반대역 곱 필터 F(z)가 z=j(ejw|w=π/2)일 때 F(j)=1을 만족하는 필터 계수를 산출하고,
상기 산출된 필터 계수를 이용하여 상기 반대역 곱 필터 F(z)를 다항식으로 설정하며,
상기 다항식으로 설정된 반대역 곱 필터를 (1+z-1)2를 인수로 갖도록 변환함으로써 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 13,
The second polynomial is
Calculating the filter coefficients satisfying F (j) = 1 when the set inverse product filter F (z) is z = j (e jw | w = π / 2 ),
The inverse product filter F (z) is set as a polynomial using the calculated filter coefficients.
Calculated by converting the inverse product filter set to the polynomial to have (1 + z −1 ) 2 as an argument.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110024536A KR101089724B1 (en) | 2011-03-18 | 2011-03-18 | Method for designing qmf filters, analyzing and synthesizing channel using the filters |
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