NL8402009A - Signaalverwerkingsinrichting. - Google Patents

Description

ί’ v VO 6373 3etrf; Signaalverwerkingsinrichting.

Be uitvinding heeft betrekking op een signaaiververkingsinrich;-ting voor het analyseren en/of synthetisch ophouwen van signalen. Meer in het bijzonder wordt bij de signaalverwerkinqcinrichting volgens de uitvinding gebruik genaakt van een pijplijnarchitectuur voor het in 5 vertraagde ware tijd analyseren van het frequentiespectrum van een in-fomatiecomponent (met een of meer dimensies) van een bepaald temporaal signaal, waarvan de hoogste van belang zijnde frequentie niet groter is dan fQ, en/of voor het in vertraagde ware tijd synthetisch opbouwen van een dergelijk temporaal signaal uit het geanalyseerde frequentiespec-10 trum daarvan. Ofschoon de uitvinding daartoe niet is beperkt, is de uitvinding bijzonder geschikt voor beeldverwerking in vertraagde ware tijd van de twee-dimensionale ruimtelijke frequenties van televisiebeelden, welke door een temporaal videosignaal worden bepaald.

Sr is veel werk verricht bij het modelleren van de werking van 1$ het menselijke visuele stelsel, Eet is gebleken, dat het menselijke visuele stelsel een primitieve ruimtelijk-frequentie-ontlading van lichtbeelden schijnt te berekenen door ruimtelijke frequentie-informa-tie te splitsen in een aantal op elkaar aansluitende, elkaar overlappende ruimtelijke-frequentiebanden. Elke band heeft ongeveer een breèd-20 te van een octaaf en de cent erfr equent ie van elke band verschilt van de buren daarvan met in hoofdzaak een factor twee. Onderzoekingen suggereren, dat er bij benadering zeven banden of "kanalen” aanwezig zijn. die het ruimtelijke frequentiegebied van 0,5 tot cQ perioden-graden van het menselijke visuele stelsel omspannen. Het belang van deze con-25 ciusie is, dat ruimtelijke frequent ie-inf ormat ie. die meer dan een factor twee van andere ruimtelijke frequentie-informatie is afgelegen, door het menselijke visuele stelsel onafhankelijk zal worden verwerkt.

Het is verder gebleken, dat de ruimtelijke frequentieververking, die in het menselijke visuele stelsel plaats vindt. in de ruimte is ge-30 localiseerd. Derhalve worden de signalen in elk ruimtelijk frequentie-kanaal over kleine ondergebieden van het beeld berekend. Deze ondergebieden overlappen elkaar en hebben bij een bepaalde frequentie een breedce van ongeveer twee perioden,

Indian als testpatroon een sinusgolfrcosterbeeid wordt toegepast.. 25 blijkt, dat de drempelcontrast-gevoeiigheidsfunctie voor het sinusgoif- 8402009

W

£ i - 2 - rasterbeeld snel afneemt naarmate de ruimtelijke frequentie van het sinusgolfrasterbeeld toeneemt, D,w.z., dat hoge ruimtelijke frequenties vereisen, dat een groot contrast wordt waargenomen ( ^ 20% bij 30 pe-rioden/graden), doch-lagere ruimtelijke frequenties vereisen, dat een 5 relatief laag contrast wordt waargenomen ( ^ 0,2% bij 3 perioden/gra-den),

Het is geblekenv dat het vermogen van het menselijke visuele stelsel om een verandering in het contrast van een sinusgolfrooster-beeld te detecteren, dat boven een drempelwaarde is gelegen, ook beter 10 is bij lagere ruimtelijke frequenties dan bij hoge ruimtelijke frequenties, Meer in het bijzonder vereist een gemiddeld mens voor het op de juiste wijze discrimineren van een veranderend contrast van 75% van de tijd, ongeveer een verandering van 12% in contrast voor een sinus-golfrooster van 3 perioden/graden, doch een verandering van 30% in 15 contrast voor een rooster van 30 perioden/graden,

Dr, Peter J, Burt, welke de bovenbeschreven eigenschappen van het menselijk visuele stelsel kent, heeft een algorithme ontwikkeld (hierna betiteld als de "Burt Pyramide"), dat door hem met behulp van een rekeninrichting in niet-ware tijd is gerealiseerd om de twee-dimensio-20 nale ruimtelijke frequenties van een beeld in een aantal gescheiden ruimtelijke frequentiebanden te analyseren, Elke ruimtelijke frequentie-band (verschillend van de laagste ruimtelijke frequentieband) heeft bij voorkeur een breedte van een octaaf, Indien derhalve de hoogste ruimterlijke frequentie, welke van belang is, van het beeld niet groter is dan 25 fQ, zal de hoogste frequentieband de octaaf van fg/2 tot fg bestrijken (met een centerfrequentie bij 3fgA); zal de op een na hoogste frequen-tieband de octaaf van fgA tot fg/2 bestrijken (met een centerfrequentie bij 3fg/8), enz,

Verwezen naar de onderstaande lijst van artikelen welke van de 30 hand zijn of mede van de hand zijn van Dr, Burt, welke artikelen gedetailleerd verschillende aspecten, van de Burt Pyrsmide omschrijven; "Segmentation and Estimation of Image Region Properties Through Cooperative Hierarchial Computation." door Peter J. Burt. e,a,, IEEE Transactions on Systems, Man, i ——l-l » « . I ΐ|·—^'·ι-··'"ί> ' ι·» P' > Ί 7, i *i 1 35 and -Cybernetics, Vol, SMC-11, Ho, 12, 802-809, december 19Ö1.

"The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code ," door

Peter J, Burt, e,a,, IEEE Transactions on Communications, Vol, 8402009 £ * - 3 - CGM-31, No. 4, 532-540, april 1983.

"Fast Algorithms for Estimating local Image Properties," door Peter I. 3urt, Computer Vision, Graphics, and. Image Processing 21, 363-382 (1983).

5 "Three and Pyramid Structures for Coding Hexagonally Sampled Binary Images," door Peter J. 3urt. Computer Graphics and Image Processing 14, 271-280 (1980), "Pyramid-based Extraction of Local Image Features with Applications to Motion and Texture Analysis," door Peter «I. Burt, SPIE. Vol 36θ, 10 114-124.

"Fast Filter Transforms for Image Processing," door Peter J. Burt,

Computer Graphics and Image Processing 16, 20-51 (1981).

"A Multiresolution Spline with Applications to Image Mosaics," door Peter J. Burt, e.a., Image Processing Laboratory, Electrical, Computer, 15 and Systems Engineering Department, Rensselaer Polytechnic Institute, juni 19Ö3.

"The Pyramid as a Structure for Efficient Computation." door Peter J,

Burt, Image Processing Laboratory, Electrical and Systems Engineering Department, Rensselaer Polytechnic Institute, juli 1982. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8402009

Bij het Burt Pyramide algorithme wordt gebruik gemaakt van bepaal 2 de steekproefmethoden voor het analyseren van een oorspronkelijk beeld 3 met relatief grote resolutie in een hiërarchie van 51, (waarbij 51 een 4 piuraai geheel getal is) gescheiden componentbeeiden (waarbij elk ccm- 5 ponentbeeli een Lapiaee-beeid is, dat een verschillende octaafvan 6 de ruimtelijke frequenties van het oorspronkelijke beeld omvat) plus een 7 resterend G-auss-beeld (dat alle ruimtelijke frequenties van het oor 8 spronkelijke beeld onder de laagste octaafcomponent van het Laplace- 9 beeld omvat). De hier gebruikte uitdrukking "pyramide" heeft betrek 10 king op de opeenvolgende reductie in ruimtelijke frequentiebandbrsedte 11 en steekproefdichtheid van elk van de hiërarchie van componentbeeiden vanaf het hoogste octaafcomponentbeeld tot het laagste octaafcomponent-beeld.

- 1* - ♦ s

Een eerste voordeel van het Burt Pyramide algorithme is, dat het hierdoor mogelijk is het oorspronkelijke beeld met grote resolutie synthetisch op te bouwen uit componentbeelden en het resterende beeld zonder dat tengevolge van een aliaswerking storende, ruimtelijke frequen-5 ties worden geïntroduceerd, Een tweede voordeel van het Burt Pyramide algorithme is, dat de ruimtelijke frequentiebandbreedte van één octaaf van elk van de hiërarchie van de componentbeelden 'is aangepast aan de eigenschappen van het menselijke visuele stelsel, dat boven is besproken, Hierdoor wordt het mogelijk de ruimtelijke frequenties van indivir-10 duele beelden van de hiërarchie van componentbeelden selectief op verschillende onafhankelijke wijzen te verwerken of te wijzigen (d.w.z. zonder dat de signaalverwerking van een willekeurig componentbeeld een ander componentbeeld op significante wijze beïnvloedt) teneinde een ander gewenst effect in het uit de verwerkte componentbeelden afkomstige 15 synthetisch opgebouwde beeld te versterken of te verkrijgen. Een voorbeeld van een dergelijk gewenst effect is de "SPIE-methode" met een aantal resoluties, welke gedetailleerd is omschreven in het artikel 'fA Multiresolution Spline with Applications to Image Mosaics", dat boven is genoemd, 20 Tot nu toe is het Burt Pyramide algorithme in niet-wara tijd gerealiseerd door middel van een digitale rekeninrichting voor algemene doeleinden. Het niveau van elke beeldelement (pixel) steekproef van een oorspronkelijk beeld wordt voorgesteld door een uit een aantal bits bestaand (bijvoorbeeld 8 bits bestaand) getal, dat op een indivi-25 duele adresplaats van een rekeninrichtingsgeheugen is opgeslagen. Zo vereist een twee-dimensionaal oorspronkelijk beeld met relatief grote resolutie, dat 2^ (512) pixel steekproeven in elk van de twee afmetingen 18 daarvan omvat, een groot geheugen met 2 {262,'[kk) adresplaatsen voor het respectievelijk opslaan van elk van de uit een aantal bits bestaan-30 de getallen, welke de niveaus van de respectieve pixel steekproeven voorstellen, die het oorspronkelijke beeld omvatten,

Het oorspronkelijke beeld, dat in het geheugen is opgeslagen, kan door een digitale rekeninrichting overeenkomstig het Burt Pyramide algorithme worden verwerkt. Deze verwerking omvat de iteratieve uitvoe-35 ring van stappen, zoals convolutie van pixel steekproeven met een voor?-afbepaalde kernweegfunctie, steekproefdecimering, steekproefexpansie door interpolatie en steekproefaftrekking, De grootte van de kernfunctie 8402009 9 * - 5 - (in hetzij êên hetzij meer afmetingen) is betrekkelijk gering (in termen van het aantal pixels) vergeleken met de grootte in elke afmeting van het gehele beeld, Het ondergebied of venster van beeldpixels (dat in afmeting gelijk is aan de -kernfunctie en op zijn beurt symmetrisch 5 om elke beeldpixel is gelegen) vordt door de kernveegfunctie vermenigvuldigd en in een convolutieberekening gesommeerd,

De kernveegfunctie vordt zodanig gekozen, dat deze als een laag-doorlaatfilter voor de muitidimensionele ruimtelijke frequenties van het beeld, dat vordt geconvolueerd, verkt. De nominale "afknijp"- (in de 1C filtertechniek ook bekend als ''hoek" of "breek"-) frequentie van de laagdoorlaatfilterkarakteristieken, die in elke afmeting door de kernfunctie vorden verschaft, vordt zodanig gekozen, dat deze in hoofdzaak gelijk is aan de helft van de hoogste van belang zijnde frequentie in dié afmeting van het signaal, dat vordt geconvolueerd. Deze laagdoorlaat-15 filterkarakteristiek behoeft evenvel geen "brick vail ,f-.af name bij een bepaalde afknijpfrequentie te hebben, doch kan een betrekkeiijk geleidelijke afname vertonen, in welk geval een nominale afknijpfrequentie vordt gedefinieerd als de frequentie, vaarbij een voorafgekozen vaarde (bijvoorbeeld 3 d3) van demping in de geleidelijke afname plaats vindt.

20 Filters met meer soepele afneemkarakteristieken kunnen vorden toegepast omdat de Burt Pyramids inherent de introductie van storende frequenties, die een gevolg zijn van aliasverking, veroorzaakt door een geleidelijke afname van de laagdoorlaatfilterkarakteristieken. compenseert. Het geconvolueerde beeld vordt gedecimeerd door in elk van de respectieve af-25 metingen van het beeld, dia achtereenvolgens vorden beschouwd, elke cm de andere aanwezig zijnde geconvolueerde pixel op een doeltreffende wijze te elimineren, waardoor het aantal pixels in het geconvolueerde beeld in elke afmeting daarvan met de helft vordt gereduceerd, Aangezien een beeld conventioneel een tvee-dimensionaal beeld is, omvat een geccnvc-30 lueerd-gedecimeerd beeld slechts een-vierde van het aantal pixels, dat in het beeld voer een dergelijke decimering aanwezig is. Het gereduceerde aantal pixel steekproeven van dit geeonvoiueerde-gedecineerde beeld (dat een gauss-beeld vordt genoemd) vordt in een tveede geheugen opgeslagen, 35 Uitgaande van de ongeslagen pixel steekproeven van het oorspronke lijke beeld, vordt de bovenbeschreven convolutie-decimeringsprocedure op een iteratieve wijze H maal uitgevoerd (vaarbij ïl een nluraal geheel 8402009 - 6 - getal is), hetgeen leidt tot (H+1) heelden, die het oorspronkelijke beeld met grote resolutie en een hiërarchale pyramide van II extra gausbeelden met gereduceerde resolutie omvatten, waarbij het aantal pixel steekproeven (steekproefdichtheid) in elke afmeting van elk ver-5 der beeld slechts de helft is van het aantal pixel steekproeven in elke afmeting van het onmiddellijk voorafgaande beeld. Indien het oorsprong kele opgeslagen beeld met grote resolutie wordt aangegeven met GQ kan de hiërarchie van N opgeslagen verdere beelden respectievelijk worden aangegeven met G^ t/m G^, waarbij het achtereenvolgens gereduceerde aan-10 tal pixel steekproeven van elk van deze II verdere beelden in een afzonderlijk geheugen van N geheugens wordt opgeslagen, Derhalve is er, het oorspronkelijke opgeslagen beeld tellende. een totaal van H+1 geheugens aanwezig. '

Volgens de niet-vare tijdrealisatie van het Burt Pyramide algo-15 rithme, is de volgende rekenprocedure het opwekken van verdere steek··, proeven met geïnterpoleerde waarde tussen elk paar opgeslagen G^ pixel steekproeven in elke afmeting daarvan, waardoor de gereduceerde steekproef dichtheid van het opgeslagen G^-beeld weer wordt geëxpandeerd tot de steekproefdichtheid van het oorspronkelijke opgeslagen Gq-beeld, De 20 digitale waarde van elk van de pixel steekproeven van het geëxpandeerde G^-beeld wordt dan van de opgeslagen digitale waarde van de overeenr-komstige pixel steekproef van het oorspronkelijke GQ-beeld afgetrokken voor het verschaffen van een verschilbeeld (bekend als een Laplace beeld), Dit Laplace beeld (aangegeven met Lq), dat dezelfde steekproef-25 dichtheid heeft als het oorspronkelijke GQ-beeld, omvat dié ruimtelijke frequenties, welke in het oorspronkelijke beeld aanwezig zijn binnen de octaaf fQ/2 tot fQ - plus dikwijls een kleine foutcompenserende component met lagere ruimtelijke frequentie, welke-overeenkomt met het verlies aan informatie, dat respectievelijk wordt veroorzaakt door de decimerings-30 stap, welke wordt toegepast bij het afleiden van de gereduceerde stesk-proefdichtheid van het G^-beeld en het introduceren van steekproeven met geïnterpoleerde waarde, dat plaats vindt bij het expanderen van de steekproefdichtheid naar die van het oorspronkelijke G0-beeld, Dit Laplace beeld Lq vervangt dan het oorspronkelijke beeld Gq dat in het 35 eerste geheugen van de ff+1 pyramidegeheugens is opgeslagen.

Op een soortgelijke wijze wordt door een iteratie van deze procedure een hiërarchie, welke ïï-1 verdere Laplace beelden L. t/m L™ .

8402009 * ε - τ - omvat, achtereenvolgens afgeleid en in een overeenkomstig geheugen van de respectieve verdere 21-1 geheugens geregistreerd, waarin de *auss-beelden 31 t/m '1^ 1 zijn opgeslagen (waardoor in het geheugen de • iSaussheeiden G. t/m 0ΛΤ . worden vervangen). Het saussbeeld (met de 1 £1 5 meest gereduceerde steekproefdichtheid) wordt in het overeenkomstige geheugen daarvan niet vervangen door een Laplace beeld, doch blijft in dit geheugen opgeslagen als een Gauss rest . die de laagste ruimtelijke frequenties (nfl, die onder de L^ ^ octaaf), welke in het oorspronkelijke beeld aanwezig zijn, omvat, 10 Het 3urt Pyramide algoritfcme maakt het mogelijk, dat het oor spronkelijke beeld zonder een aliaswerking wordt hersteld door een iteratief rekenkundig proces, dat opeenvolgende stappen van het expanderen van het opgeslagen restbeeld G^ tot de steekproefdichtheid van het Ljj. ^ -beeld en het daarna optellen daarvan bij het opgeslagen Laplace 15 beeld L^. ^ voor het verkrijgen van een sombeeid omvat. Dit sonbeeld wordt op een soortgelijke wijze geëxpandeerd en bij het Laplace beeld Ljj 2 ongeteld enz, totdat het oorspronkelijke beeld met grote resolutie synthetisch is opgebouwd door de sommatie van alle Laplace beelden en het rest beeld, Voorts is het volgens de analyse van een of meer 20 oorspronkelijke beelden in 21 Laplace beelden en een G;au.ss restbeeld, mogelijk een bepaalde gewenste beeldverwerkings- of vijzigingsstap (zoals ‘'splining,r)te produceren voordat daaruit een volledig beeld met grote resolutie synthetisch word’ opgebouwd,

De nien-ware tijdreaiisatie van het Burt Pyramide algorithme 25 door een rekenkundige bewerking is effectief bij het verwerken van vaste beeldinformatie. Derhalve is deze niet van toepassing op de analyse van een stroom van achtereenvolgens optredende beelden, dia continu naar de tijd kunnen veranderen (bijvoorbeeld opeenvolgende videorasters van een zeievisiebeeid), Sen ware-tijdrealisatie van het 3urt Pyramide al-30 gorithme, zoals verschaft volgens de uitvinding, is nodig om dergelijke achtereenvolgens optredende, naar de tijd veranderende beelden te analyseren.

Meer in het bijzonder is de uitvinding gericht op een signaaiver-werkingsinriohting, waarbij gebruik wordt gemaakt van een pijplijnarchi-35 tectuur om in vertraagde ware tijd het frequentiespectrum van een infor-nazieccmponent van een bepaald temporaal signaal te analyserent waarbij de hoogste van belang zijnde frequentie van dit frequentiespectrum 8402009 j v - 8 - niet groter is dan f^, Voorts komt deze informatiecomponent van het bepaalde temporale signaal overeen met informatie met een bepaald aantal dimensies, De inrichting omvat een stel van ïï ordinaal gerangschikte steekproefsignaalvertolkingsorganen (waarbij N een pluraal geheel getal 5 is), Elk van de vertolkingsorganen omvat eerste en tweede ingangsklem-men en eerste en tweede uitgangsklemmen, De eerste ingangsklem van het eerste vertolkings orgaan van het stel dient voor het ontvangen van het bepaalde temporale ingangssignaal, De eerste ingangsklem van elk van de tweede tot de H-de vertolkingsorganen van het stel is gekoppeld met 10 de eerste uitgangsklem van het onmiddellijk voorafgaande vertolkings-orgaan van het stel, zodat elk van de tweede tot de U-de vertolkings-organen daaruit een signaal naar het onmiddellijk volgende vertol.-kingsorgaan van het stel zendt, De tweede ingangsklem van elk van de vertolkings organen van het stel dient voor het ontvangen van een afzon-15 derlijke staekproefklok, Bij deze constructie neemt elk van de vertolkingsorganen van het stel aan de eerste en tweede uitgangsklemmen daarvan signalen af met een frequentie, gelijk aan de steekproeffrequentie van het daaraan toegevoerde kloksignaal,

Voorts vertoont elk van de vertolkingsorganen van het stel een 20 laagdoorlaatoverdrachtsfunctie tussen de eerste ingangsklem en de eerste uitgangsklem daarvan voor de informatiecomponent van het signaal, dat aan de eerste ingangsklem daarvan wordt toegevoerd, De laagdoorlaat-overdrachtsfunctie van elk vertolkingsorgaan van het stel heeft een nominale afknijpfrequentie, welke een direkte functie is van de steekproef-25 frequentie van het kloksignaal, dat aan de tweede ingang van dat vertolkingsorgaan van het stel wordt toegevoerd. Voorts heeft het kloksigr naai, dat aan de tweede ingangsklem van het eerste vertolkingsorgaan van het stel wordt toegevoerd, een steekproeffrequentie, die (a) het dubbele is van f^ en (b] voor de genoemde informatiecomponent voorziet in een no-3Q minale afknijpfrequentie voor de laagdoorlaatoverdrachtsfunctie van het eerste vertolkingsorgaan van het stel, welke kleiner is dan fQf Verder heeft het kloksignaal, dat aan de tweede ingangsklem van elk van de tweede tot de JT-de vertolkingsorganen van het szel wordt toegevoerd, een steekproef frequentie, die (al kleiner is dan de klokfrequentiet Welke wordt 35 toegevoerd aan de tweede ingangsklem van het onmiddellijk voorafgaande vertolkingsorgaan van het stel, (b) is tenminste gelijk aan het dubbele van de maximale frequentie van de informatiecomponent, die aan de eerste 8402009 > t - 9 - ingangsklem daarvan wordt toegevoeri, en (c) vóórziet- in een nominale af-knij pfrequent ie voor de laagdoorlaatoverdrachtsfunctie daarvan, welke kleiner is dan die van het onmxddellijk voorafgaande vertolkingsorgaan van het stel, 5 Het signaal, dat aan de tweede uitgangsklem van elk van de ver- tclkingsorganen van het stel wordt afgenomen, komt overeen met het verschil tussen de informatieccmponent, die aan de eerste ingangsklem daarvan wordt toegevoerd en een direkte functie van de xnformatiecom-ponent, welke aan de eerste uitgangsklem daarvan wordt afgenomen.

10 Ofschoon daartoe niet beperkt, kan de informatiecomponent van het:; bepaalde temporale signaal, dat door de signaalverwerkingsinrichting volgens de uitvinding wordt verwerkt-, bijvoorbeeld overeenkomen met de twee-dimensionale ruimtelijke frequentiecomponenten van elk van opeenvolgende rasters van een televisiebeeld, dat in elk van twee afmetingen 15 in serie is afgetast,

In het algemeen is de uitvinding van nut bij het analyseren van het frequentiespectrum van een signaal, dat wordt afgenomen uit een bron van ruimtelijke of niet-ruimtelijke frequenties in een of meer afmetingen, onafhankelijk van de bepaalde aard van de bron, Derhalve is 20 de uitvinding bijvoorbeeld van nut bij het analyseren van een-,twee-, . drie- of meer dimensionale complexe signalen, welke afkomstig zijn uit audiobronnen, radarbronnen, seismografische bronnen, robctbronnen, enz, naast twee-dimensionale visuele beeldbronnen, zoals televisibeelden,

Toorts is de uitvinding ook gericht op een signaalverwerkingsinrichting, 25 waarbij gebruik wordt gemaakt van een pijplijnarchitectuur en welke in responsie op een stel geanaliseerde signalen in vertraagde ware tijd een dergelijk complex signaal synthetisch opbouwt,

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening, Daarbij toon~ : 30 fig, J sen functioneel blokschema, dat de uitvinding in de meest algemene en generieke vorm toont $ fig. la een digitale uitvoeringsvorm van een eerste speciës van een enkel orgaan van het stel steekproefsignaalvertolkingsorganen volgens fig· 35 fig, la een digitale uitvoeringsvorm van een tweede species van een enkel orgaan van het stel steekproef3ignaalvertolkingsorganen volgens fig, 1; 34 02 0 0 9 10 -

Λ V

fig, te. een alternatieve digitale uitvoeringsvorm van het eind-orgaan van het stel steekproefsignaalvertolkingsorganen van bf het eerste of het tweede speciës volgens fig. 1; fig, 2 een illustratief voorbeeld van een kernweegfunctie, welke 5 kan worden gebruikt bij het realiseren van de uitvinding; fig, 3 een blokschema van een eendimensionaal stelsel van een spectrumanalysator, een spectrumwijzigingsschakeling, en een signaalr synthetisator volgens de uitvinding, waarbij een tekst aanwezig is, die bepaalde blokken daarin identificeert; 10 fig, 1+ een blokschema van een van de analys et rappen t die bij de iteratieve berekeningen van het spectraal analyseproces volgens fig. 3 wordt gebruikt, welke analyse volgens de uitvinding plaats vindt; fig, 5 een blokschema van een modificatie, welke kan worden toegepast op een opeenvolgend paar van de analysetrappen volgens fig, k 15 bij een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding^ fig, 6 een blokschema van een van de synthesetrappens die bij het iteratieve proces van de signaalsynthese volgens fig, 3 uit spectraal-componenten wordt toegepast; fig, T, 8, 9 en 10 blokschema's van representatieve spectrumwij-20 zigingsschakelingen volgens fig, 3 ten gebruike bij de uitvinding; fig, 11 in blokschema een modificatie van het stelsel volgens fig, 3, welke wordt toegepast wanneer het gewenst is spectrumsteekproeven naar de tijd voor verwerking volgens de uitvinding te centreren; fig, 12 een blokschema van een twee-dimensionale ruimtelijke-25 frequentiespectrumanalysator, waarbij gebruik wordt gemaakt van een pijplijnarchitectuur voor het uitvoeren van een spectraalanalyse in vertraagde ware tijd; en fig, J3 een blokschema van een inrichting voor het synthetisch opbouwen van signalen, welke bepalend zijn voor het steekproefveld, dat 30 door de spectrumanalysator volgens fig, 12 uit de uitgangsspectra daarvan wordt geanalyseerd.

Zoals uit fig, 1 blijkt? heeft elk van een stel van KT ordinaal gerangschikte steekproefsignaalvertolkingsorganen 100-1 t/m 100-N (waarbij I een pluraal geheel getal is) twee ingangsklemmen en twee uitgangsklem-35 men. Een bepaald temporaal signaal GQ, dat informatie bepaalt, wordt als ingangssignaal aan een eerste van de twee ingangsklemmen van het eerste vertolkingsorgaan 100-1 van het stel toegevoerd, Het temporale signaal 8402009 ) * - 11 -

Gq kan een continu analoog signaal zijn (zoals een audiosignaal of een videosignaal) of het temporale signaal GQ kan een bemonsterd analoog signaal zijn. Voorts kan in het laatste geval elk steekproefniveau di-rekt door een amplitudeniveau worden voorgesteld of indirekt door een 5 digitaal getal worden voorgesteld (d.w.z. door elk steekproef amplitudeniveau door een analoog-digitaal omzetter te voeren, welke niet in fig. 1 is weergegeven, voordat het temperale signaal GQ aan de eerste ingangsklem van het vertolkingsorgaan 100-1 wordt toegevoerd). Het frequentiespectrum van G_ omvat een gebied, dat zich uitstrekt tussen 10 nul (d.w.z. gelijkstroom) en de frequentie f^ (d.w.z. een gebied, dat alle van belang zijnde frequenties omvat, dat overeenkomt met informatie met een bepaald aantal dimensies). Meer in het bijzonder kan Gq een vooraf gefilterd signaal zijn, dat geen frequentie groter dan fQ bevat. In dit geval voldoet de klokfrequentie 2f^ van het vertolkingsor-15 gaan 10G-1 aan het Hyquist ’-criterium voor alle frequentiecomponenten van xq. Gq kan evenwel ook enige frequentiecomponenten, hoger dan fQ bevatten, die niet van belang zijn. In dit laatste geval wordt niet aan het Hyquist kriterium voldaan en treedt enige aliaswerking op. Vanuit een praktisch oogpunt, ofschoon ongewenst, kan een dergelijke aliaswer-20 king (indien deze niet groot is) dikwijls worden toegestaan.

In fig, 1 is de eerste ingangsklem van elk orgaan van de andere vertolkingsorganen 100-2 100-21 van het stel met de eerste van de twee uitgangsklemmen van het onmiddellijk voorafgaande vertolkingsorgaan van het stel gekoppeld. Meer in het bijzonder is de eerste uitgangs-25 klem van het signaalvertolkingsorgaan 100-1 met de eerste ingangsklem van het vertolkingsorgaan 100-2 gekoppeld; de eerste uitgangsklem van het vertolkingsorgaan 102 is gekoppeld met de eerste ingangsklem van het vertolkingsorgaan 100-3, hetgeen niet is weergegeven; ... en de eerste uitgangsklem van het vertolkingsorgaan van 100-(11-1), eveneens niet 30 weergegeven is met de eerste ingangsklem van het vertolkingsorgaan 100-2T gekoppeld. Derhalve maakt de in fig. 1 afgeheelde signaalverwerkings-inrichting gebruik van een pijplijnarchitectuur bij het koppelen van elk van de respectieve vertolkingsorganen van het stal met een ander.

Aan de tweede van de twee ingangsklemmen van elk orgaan van het 35 stel vertolkingsorganen 1QC-1 ... 100-21 wordt een afzonderlijk steekproef- frequent kloksignaal toegevoerd. Meer in het bijzonder wordt aan het vertolkingsorgaan 100—1 een steekproef-frequent kloksignaal CL.

3402009

* V

- 12 - als tweede ingangssignaal daaraan toegevoerd; aan het vertolkingsorgaan 100-2 wordt een steekproef-frequent kloksignaal CLg als een tweede ingangssignaal daaraan toegevoerd ... en aan het vertolkingsorgaan 100-N wordt een steekproef-frequent kloksignaal CL^ als een tweede ingangssig-5 naai daaraan toegevoerd, De relatieve waarden van de kloksignalen CL^ ... CLjj ten opzichte van elkaar worden "beperkt op een wijze aangegeven in fig, 1, Het belang van deze beperkingen zal later meer gedetailleerd worden besproken.

Voorts wekt in fig, 1 het vertolkingsorgaan 100-1 een tweede uit-10 gangssignaal LQ aan de tweede uitgangsklem daarvan op. Op een soortgelijke wijze wekken de andere vertolkingsorganen 100-2 .,. 100-II van het stel respectieve tweede uitgangssignalen . 1^. ^ aan de respec tieve tweede uitgangsklemmen daarvan op.

Elk orgaan van de vertolkingsorganen 100-1 ... 100—IT van het 15 stel kan, onafhankelijk van de bepaalde inwendige struktuur daarvan, worden beschouwd als een "black box", die een laagdoorlaatoverdrachtsfunctie vervult tussen de eerste ingangsklem en de eerste uitgangsklem daarvan voor het frequentiespectrum van de informatiecomponent van het aan de eerste ingangsklem daarvan toegevoerde ingangssignaal. Voorts heeft 20 deze laagdoorlaatoverdrachtsfunctie van elk orgaan van de vertolkingsorganen 100r1, 100-2 100-N van het stel een verloop, dat een nominale afknijpfrequentie heeft, welke een direkte functie is van de steekproef-frequentie van het kloksignaal, dat aan de tweede ingangsklem daarvan wordt toegevoerd. Zoals boven is besproken, kan in het geval van de Burt 25 Fyramide de reductie gradueel verlopen in plaats van een "brick wall" te zijn,

Meer in het bijzonder wordt aan de eerste ingangsklem van het vertolkingsorgaan 100-1 het boven besproken ingangssignaal Gq toegevoerd.

De hoogste van belang zijnde frequentie in het frequentiespectrum van GQ 30 is niet groter dan fg. Voorts is de steekproef frequent ie van het kloksignaal CL.j, dat aan de tweede ingangsklem van het vertolkingsorgaan 100-1 wordt, toegevoerd, gelijk aan 2fQ (d.w.z. heeft een frequentie, welke voldoet aan het Nyquist kriterium voor alle van belang zijnde frequenties binnen het frequentiespectrum van Gq). Onder deze omstandigheden is de 35 laagdoorlaatoverdrachtsfunctie tussen de eerste ingangsklem en de eerste uitgangsklem van het vertolkingsorgaan 100-1 zodanig, dat slechts dié frequenties binnen het frequentiespectrum van Gq, welke niet groter

§ 4 0 ?_ 0 0 S

«3 ί - 13 - zijn dan (waarbij f^ kleiner is dan f^) naar de eerste uitgangsklem van het vertolkingsorgaan 100-1 worden doorgelaten. Daardoor treedt aan de eersue uitgangsklem van de vertolkingsorganen 100-1 een uitgangssignaal G^ op, dat een frequentiespectrum bezit (bepaald door de bepaal-5 de karakteristieken van de laagdoorlaatoverdrachtsfunctie)f dat in hoofdzaak het onderste gedeelte van het frequentiespectrum van C-q omvat.

Dit signaal G, wordt dan als een ingangssignaal aan de eerste ingangs-klem van het vertolkingsorgaan 100-2 toegevoerd.

Zoals aangegeven in fig, 1, is de steekproeffrequentie van het 10 kloksignaal CL2 (toegevoerd aan de tweede ingangsklem van het vertolkingsorgaan 100-2} lager dan 2fQ (de steekproeffrequentie van het kloksignaal CL^), doch tenminste gelijk aan 2f^ (tweemaal de maximale frequentie f^ in het frequentiespectrum van G^). Derhalve is de steekproef frequent ie van het kloksignaal CL^ nog steeds voldoende hoog om 15 aan het 3iyquist kriterium te voldoen voor het frequentiespectrum van G.j, dat aan de eerste ingangsklem van het vertolkingsorgaan 100-2 wordt toegevoerd, ofschoon de frequentie niet voldoende hoog is om te voldoen aan het Nyquist kriterium voor de hoogst mogelijke van belang zijnde frequentie f^ in het frequentiespectrum van G^, toegevoerd aan de eer-20 ste ingangsklem van het onmiddellijk voorafgaande vertolkingsorgaan 1QC-1. Dit type relatie (waarbij de steekproeffrequentie van het kloksignaal, toegevoerd aan de tweede ingangsklem van het vertolkingsorgaan van het stel lager wordt naarmate de ordinale positie van dit translatie-orgaan van het stel hoger wordt) geldt in het algemeen. Meer in het 25 bijzonder heeft het kloksignaal, dat aan. de tweede ingangsklem van elk van de vertolkingsorganen 100-2 100—ST van het stel wordt toegevoerd- een steekproeffrequentie. die (a) kleiner is dan die van het kloksignaal, dat aan de tweede ingangsklem van het onmiddellijk voorafgaande vertolkingsorgaan van het stel wordt toegevoerd, (b) tenminste gelijk is aan 30 tweemaal de maximale frequentie van de informatieccmponent van het signaal, dat aan de eerste ingangsklem daarvan wordt toegevoerd, en (c) de nominale afknijpfrequentie voor de laagdoorlaatoverdrachtsfunctie daarvan naar beneden brengt tot een waarde, welke kleiner is dan die van het onniddellijk voorafgaande vertolkingsorgaan van het stel. Derhalve 35 is de maximale frequentie ?2 van het signaal G^, dat op de tweede uitgangsklem van het vertolkingsorgaan 100-2 optreedt, kleiner dan f. en tenslotte is de maximale frequentie f„ in het frequentiespectrum van * 2i . 14 - A ^ het signaal G^ (dat op de eerste uitgangsklem van het vertolkingsorgaan 100t.IT optreedt) lager dan de frequentie f ^ van het frequentiespectrum van het. signaal G^ ^ (dat op de eerste uitgangsklem van het ver-tolkingsorgaan - niet afgeheeld - van het stel optreedt, dat onmiddellijk 5 voorafgaat aan het vertolkingsorgaan 100—ΕΓ en aan de eerste ingangsklem van het vertolkingsorgaan 100—1T wordt toegevoerd).

Wanneer weer elk vertolkingsorgaan 100-1 100-N als een "black box" wordt beschouwd komt elk van de respectieve uitgangssignalen Lq . ... , welke respectievelijk op de tweede uitgangsklem van elk 10 vertolkingsorgaan 100-1 ... 100—IT van het stel optreden, overeen met het verschil tussen de informatiecomponent van het signaal, dat aan de eerste ingangsklem van dat vertolkingsorgaan wordt toegevoerd, en een di-rekte functie van de informatiecomponent van het signaal, dat op de eerste uitgangsklem van dat vertolkingsorgaan optreedt. Derhalve is, als 15 aangegeven in fig, 1, Lq gelijk aan (of komt deze tenminste overeen met) het verschil Gq , waarbij g(G^) of G^ zelf is of een bepaalde direkte functie van G^ is, Op een soortgelijke wijze is L1 gelijk aan (of komt deze tenminste overeen met) G.j-g(G2);., ^ gelijk aan (of tenminste overeenkomende met) G^ ^-giG^), 20 De in fig, 1 afgeheelde signaalverwerkingsinrichting analyseert het oorspronkelijke signaal Gq in een aantal parallelle uitgangssignalent die de Laplace uitgangssignalen Lq, L1 ,,. L^ 1 omvatten (welke respectievelijk op de tweede uitgangsklem van elk van de respectieve pijplij nvertolkingsorganen 100-1 100-N van het stel optreden) plus een 25 resterend Gauss uitgangssignaal G,T (dat op de eerste uitgangsklem van het eindvertolkingsorgaan 100-11 van het stel optreedt,

In het algemeen zijn de enige beperkingen, welke aan de relatieve waarden van de respectieve steekproefklokfrequenties fQ ... f^ ^ worden gesteld, die, welke in fig, 1 zijn aangegeven. Het verdient evenwel 30 gewoonlijk de voorkeur waarden van de steekproefklokfrequenties, aangelegd aan de tweede ingangsklem van elk van de respectieve vertolkingsor-ganen 100-1 ... 100-N zodanig te specificeren, dat de respectieve verhoudingen CL^/CLp CL^/CL^,,.OL^/CL^ ^ gelijk zijn aan 1/2 (of een integrale macht van 1/2 kunnen zijn overeenkomende met het aantal dimensies 35 van de informatiecomponent van het signaal, dat geanalyseerd wordt.

Dit leidt ertoe, dat het geanalyseerde uitgangssignaal van het frequentiespectrum van het oorspronkelijke signaal GQ in de gescheiden, pa?- 8402009 - 15 - rallelie frequentiedocrlaatbanden van Laplace componentsignalen Lq ...

T. ^ vorden gesplitst, die (vanneer eventuele steekproeffouten worden verwaarloosd, die een gevolg zijn van het verloren gaan van signaal-informatie, veroorzaakt door een reductie van de steekproefdichtheid of 5 als een gevolg van het toevoegen van storende aliasfrequentiecomponen-ten) elk een breedte van één octaaf in bandbreedte voor elke dimensie van de iaformatiecomponent hebben en slechts dié frequenties omvatten, die in het frequentiespectrum van het oorspronkelijke signaal G^ aanwezig zijn, die binnen deze bepaalde octaaf zijn gelegen. Die frequenties 10 van het frequentiespectrum van het oorspronkelijke signaal Gq, welke onder het Laplace componentsignaai ^ met de laagste octaaf zijn gelegen, bevinden zich dan in het resterende Gauss-signaal G^ van het geanalyseerde uitgangssignaal,

In het algemeen is IT een pluraal geheel getal met een bepaalde 15 waarde van twee of meer. Sr zijn evenwel typen informatie., waarbij een relatief kleine bepaalde waarde van H voldoende kan zijn om alle van belang zijnde frequenties in elke dimensie van het frequentiespectrum van het oorspronkelijke signaal GQ met een voldoend grote resolutie te analyseren. Zo blijkt het in geval van visuele beelden dikwijls, dat 20 een waarde van zeven voor II voldoende is, zodat in dit geval de frequenties in elke dimensie van het restsignaal G^ kleiner zijn dan 1/128 (1/21} van de hoogste van belang zijnde frequentie fQ van het frequentiespectrum Gq van het oorspronkelijke signaal,

In fig. 1a is in gegeneraliseerde vorm een digitale uitvoerings-25 vorm van een eerste speciës van de respectieve steekproefsignaalvertol-kingsorganen 100-1 ... 100-21 van het pijplijnstel, weergegeven in fig, 1, afgeheeld. In fig. Ia is de eerste speciësuitvoeringsvorm van een van de vertolkingsorganen 100-1 ...100(11-1) van het stel aangeduid men 1 GOa-K en is de eerste speciësuihvoeringsvorm van het onmiddellijk daar-30 opvolgende vertolkingsorgaan van het stel aangeduid met 1Q0a-(&-1},

Het vertolkingsorgaan IOOa-Κ omvat een digitaal convolutiefilter 102 met m aftakkingen (waarbij m een geheel veelvoud van drie of meer is - bij voorkeur oneven is), sen decimator 1G-, een expansis-inrich-ning '1C6, een digioaal interpolatiefiiter 108 met n aftakkingen (waarbij 35 n een geheel veelvoud van drie of meer is - bij voorkeur oneven is), een vemragingsinriehting 109 sa een aftrekinrichting 110. Een steekproef-frequent kloksignaal ZL·, (d.w.z. het in fig. 1 afgeheelde kloksignaal V"; /, V rJ ; 1 ,' .

O L: w i.. -J l. -4 <· - 16 - dat aan de tweede ingangsklem van elk vertolkingsorgaan van het stel ver-tolkingsorganen 1OOa-K wordt toegevoerd ) wordt als een besturingsingangs-signaal aan elk van de respectieve elementen 102, 104, 106, 108, 109 en 110 daarvan toegevoerd.

5 Het signaal G^. ^ t dat aan de eerste ingangsklem van het vertol- kingsorgaan 1OOa-K wordt toegevoerd, wordt als een ingangssignaal aan het convolutiefilter 102 en na de vertragingsinrichting 109 als een ingangssignaal aan de aftrekinrichting 110 toegevoerd. De in fig. 1a aangegeven steekproefdichtheden zijn de steekproefdichtheden per dimensie 10 van het informatiesignaal, In het bijzonder heeft het signaal G^. ^ een steekproefdichtheid in elke informatiesignaaldimensie, welke in het temporale domein wordt aangegeven door de steekproeffrequentie van het klok-signaal CLg van het vertolkingsorgaan 1OOa-K. Derhalve zal elk van de steekproeven, welke G^ ^ omvat, door het filter 102 worden beïnvloed.

15 Het doel van het convolutief ilter 102 is het reduceren van de maximale frequentie van het uitgangssignaal daarvan ten opzichte van de maxi-male frequentie van het ingangssignaal G„ . daarvan (zoals boven onder verwijzing naar fig, 1 is besproken), Zoals aangegeven in fig, 1a? is de steekproefdichtheid aan de uitgang van het filter 102 nog steeds 20 de steekproeffrequentie van CL^,

Dit uitgangssignaal van het filter 102 wordt als een ingangssignaal toegevoerd aan de decimator 10k. De decimator 10U voert aan de uitgang daarvan slechts bepaalde steekproeven (niet alle) van de opeenvolgende steekproeven in elke dimensie, toegevoerd aan de ingang daar-25 van, uit het filter 10^, toe. Derhalve wordt de steekproefdichtheid in elke dimensie aan de uitgang van de decimator 10U gereduceerd ten opzich-te van de steekproefdichtheid in die dimensie aan de ingang van de decimator 10U. Meer in het bijzonder is, als aangegeven in fig. 1a, de steekproefdichtheid CLg.+1 in elke dimensie aan de uitgang van de decimator 10^ 30 zodanig, dat in het temporale domein deze kan worden aangegeven met de gereduceerde mate, bepaald door de gereduceerde steekproeffrequentie van - het kloksignaal CL^ , dat wordt toegevoerd aan de tweede ingangsklem van het onmiddellijk volgende vertolkingsorgaan 100a-(K+1). Voorts treden de gereduceerde steekproefdichtheidssteekproeven in elke dimensie van het 35 G^-signaal aan de uitgang van de decimator 10U. als aangegeven in het tem-porale domein, in fase met het optreden van het kloksignaal CL^.+ ^ met de steekproeffrequentie, toegevoerd aan de tweede ingangsklem van het onmiddellijk volgende vertolkingsorgaan 100a-(K+l) op.In'fig. 1a' wordt het 8402009 ; ♦ - 17 - G -uitgangssignaal ran de deeiaator 10k (dat het signaal op de eerste uit- K.

gangsklem van het vertolkingsorgaan 1 QOa-K omvat) toegevoerd aan de eerste ingangsklem van het onmiddellijk volgende vertolkingsorgaan 100a-(X+1). Derhalve komt de isochrone relatie tussen de gereduceerde steekproef-5 dichtheid van de steekproeven van G^ hij de eerste ingangsklem en het kicksignaal CL. . met gereduceerde steeknroeffrequentie op de tweede Δ.+ 1 ingangsklem van het vertolkingsorgaan 1Q0a-(K+l) overeen met de isochrone relatie tussen de grotere steekproefdichtheid van de steekproeven van G „ bij de eerste ingangsklem en de hogere steekproeffrequentie van het Δ.— i 10 kloksignaal CL^. op de tweede ingangsklem van het vertolkingsorgaan TOGa-X (boven beschreven).

Ofschoon hiertoe niet beperkt is een voorkeursuitvoeringsvorm van de decimator 10b die, welke in elke dimensie van de signaalinformatie de steekproefdichtheid aan de ingang daarvan in die dimensie met de helft 15 reduceert. In dit geval voert de decimator 10k in elke dimensie elke steekproef om de andere op de ingang daarvan aan de uitgang daarvan toe. Derhalve is voor één dimensionale signaalinformatie de steekproefdicht-heid CL.i+1 gelijk aan (1 /2}1 of de helft van de steekproefdichtheid CL^.

Voor twee-diaensionale signaalinformatie is de steekproefdichtheid CL^+1 20 in elk van de twee dimensies gelijk aan een-half. waardoor wordt voor- zien in een tweedimensionale steekproefdichtheid van (1/2) of een-kvart.

Ofschoon het basisbandfrequentiespectrum van C-y hetzelfde is aan de ingang van de decimator 10k en aan de uitgang van de decimator Wh, leidt het L-signaai met gereduceerde steekproefdichtheid aan de uitgang 25 van de decimator 10h tót het verloren gaan van een bepaalde hoeveelheid faze-informatie, welke aanwezig is in het G^-signaal met grotere steekt proefdichtheid, dat aan de ingang van de decimator 1Qk wordt toegeveerd.

Behalve aan de eerste ingangsklem van het onmiddellijk volgende vertolkingsorgaan ze werden toegevoerd, wordt het uitgangssignaal van de 30 decimator 10k ook als een ingangssignaal toegevoerd aan de expansie- inriahting 106. De expansie-inrichting 106 dient om als een extra steekproef een nul (een digitaal getal dat een nulniveau voorstelt) in elke steekoroeftositie van het kloksignaal CL waarin een steekproef uit de uitgang van de decimator 104 ontbreekt, te introduceren. Op deze wijze 35 wordt de steekproefdichtheid aan de uitgang van de expansie-inrichting 10b teruggebracht op de steekproefdichtheid aan de ingang van de decimator 104. 3ij het voorkeursgeval, waarbij de steekproefdichtheid in elke G 4 Ü L· 'J 0 - 18 - dimensie met de helft wordt gereduceerd, introduceert de expansie-in-richting 106 in elke dimensie een nul tussen elk paar naast elkaar gelegen steekproeven in die dimensie aan de uitgang van de decimator 1Oi·. Ofschoon de expansie-inrichting 106 de steekproefdichtheid aan 5 de uitgang daarvan ten opzichte van de ingang daarvan vergroot, wijzigt de inrichting op geen enkele wijze de GT,-signaalinformatie aan de Ά.

uitgang daarvan ten opzichte van die aan de ingang daarvan. Het introduceren van nullen heeft evenwel als effect, dat beelden of herhalingen van basisband-G„r-signaalinformatie, welke optreedt als CL-harmonischen 10 van zijbandfrequentiespectra worden toegevoegd.

Het G,.-signaal aan de uitgang van de expansie-inrichting 106

Jx wordt dan over een interpolatiefilter 108 gevoerd. Het interpolatiefil-ter 108 is een laagdoorlaatfilter, dat het basisband-Gg.-signaal doorlaat, doch de CL-harmonischen van de zijbandfrequentiespectra onder-15 drukt. Derhalve vervangt het filter 108 elk van de steekproeven met een waarde nul door steekproeven met een interpolatiewaarde, die elk een waarde hebben, bepaald door de respectieve waarden van de informatie-voerende steekproeven, welke deze omgeven. Het effect van deze steekproeven met interpolatiewaarde is, dat de omhullendaavan de informatie-20 voerende steekproeven met een grotere resolutie worden bepaald. Op deze wijze worden de hoogfrequente componenten van het G^-signaal aan de uitgang van de expansie-inrichting 106, welke boven de basisband zijn gelegen, in hoofdzaak door het interpolatiefilter 108 verwijderd. Het interpolatiefilter 108 voegt evenwel geen informatie aan het geïnter-25 poleerde Gv.-signaal aan de uitgang daarvan, welke niet reeds aanwezig is in het G„rsignaal met gereduceerde steekproefdichtheid aan de uit-

ÏX

gang van de decimator 10U, toe en kan deze ook niet toevoegen. Met anr· dere woorden dient de expansie-inrichting 106 om de gereduceerde steekproefdichtheid in elke dimensie van het G^-signaal weer te expanderen 30 tot de steekproefdichtheid in elke dimensie van het G^-signaal aan de uitgang van het convolutiefilter 102.

De aftrekinrichting 110 dient om het G^-signaal, dat aan de uitgang van het interpolatiefilter 108 optreedt, af te trekken van het GT. .-signaal, dat aan de eerste ingangsklem van het vertolkingsorgaan 35 .

100ar-K wordt toegevoerd en als ingangssignaal aan het convolutiefilter 102 en via de vertragingsinrichting 109 aan de aftrekinrichting 110 wordt toegevoerd. De vertragingsinrichting 109 vóórziet in een vertraging, q λ t ;· .·, ,1 · _ f “ ’ V tL v *· - t9 - welks gelijk is aan de totale vertraging, welke wordt geïntroduceerd door het convolutiefilter 102, de decimator 104, de expansie-inrichting 106 en net interpolatiefilter 108. Derhalve trekt, aangezien de heide signalen, die als ingangssignalen aan de aftrekinrichting 110 worden 5 toegevoerd, in elke dimensie daarvan dezelfde steekproefdichtheid CL·^ hebben en gelijke vertragingen hebben ondergaan, de aftrekinrichting 110 het niveau, voorgesteld door het digitale nummer van elke steekproef van het .G-,-signaai, dat daaraan wordt toegevoerd, af van het niveau, voor-gesteld door het digitale getal van de overeenkomstige steekproef van 10 het G -signaal, dat daaraan wordt toegevoerd. Derhalve vormt het uit-gangssignaal van de aftrekinrichting 110 het Laplace signaal L^ ^, dat aan de tweede uitgangsklem van het vertolkingsorgaan 1Q0a-£ optreedt.

Slechts dié signaalcomponenten van G^. ^, welke eveneens niet aanwezig zijn in het GT.-signaal, dat aan de aftrekinrichting 110 wordt 15 toegevoerd, zullen in het Laplace signaal L^._, aan de uitgang van de aftrekinrichting 110 aanwezig zijn. Hen eerste van deze componenten omvat het hoogfrequente gedeelte van het frequentiespectrum van het G^ signaal, dat boven de doorlaatband van het convolutiefilter 102 is gelegen. Derhalve omvat bijvoorbeeld indien het vertolkingsorgaan 100a-K 20 overeenkomt met het vertolkingsorgaan 100-1 van fig. 1, de eerste component van L., , (L-.) dié frequenties van het frequentiespectrum van G. . (Gq) binnen de doorlaatband f^ tot f^. üaast deze component omvat het Laplace uitgangssignaal L·^ 1 uit de aftrekinrichting 110 ook een fout-compenserende tweede component, welke frequenties binnen de doorlaatband 25 van het convolutiefilter 102 omvat; welke in hoofdzaak overeenkomen met de faze-informatie, die aanwezig is in het G^. .-signaal met grotere steekproefdichtheid aan de uitgang van het convolutiefilter 102v welke faze-informatie bij het decimatieproces (boven besproken) verloren gaat.

Derhalve wordt de verloren faze-informatie in het G..-signaal met gere- ü 30 duceerde steekproefdiohtheid (gedecimeerd signaal), dat aan de eerste ingangskiem van het ocmiddellijk volgende vertolkingsorgaan 100a-(S+1) wordt tcegevoerd, in hoofdzaak behouden in het Laplace signaal Ly. ^, dat aan de tweede uitgangsklem van het vertolkingsorgaan 1OOar-K optreedt.

van de vertcliingsorganen 100-1 ... 100—kan de configuratie 35 van het vertolkingsorgaan 1GOa-K van fig. la hebben. In dit geval zal het rest signaal GAj. van het geanalyseerde uitgangssignaal, optredende aan de eerste uitgangsklem van het laatste vertolkingsorgaan 100-51 van het 8402009 - 20 - stel, in elke dimensie daarvan een steekproefdi chtheid hebben, welke kleiner is dan (bij voorkeur de helft is van) de steekproef dicht heid in elke dimensie van het G^ ^-signaal, dat aan de eerste ingang daarvan wordt toegevoegd. Aangezien evenwel per definitie geen vertolkingsor-5 gaan van het stel op het vertolkingsorgaan 100-H volgt, is het voor de meeste toepassingen (een uitzondering vormen de gecomprimeerde infor-matie-overdrachtstoepassingen) niet essentieel, dat de steekproefdicht-heid van het restsignaal G^ kleiner is dan de steekproefdichtheid van het Gjj ^r-signaal, dat aan de eerste ingang van het vertolkingsorgaan 10 100—W wordt toegevoerd, Derhalve kan in dit geval in plaats van de struc tuur van het vertolkingsorgaan 100a-K te hebben, het eindvertolkingsor-gaan 100-ïf van het stel ook een structuur hebben, welke is weergegeven in fig, 1c (ofschoon elk van de andere vertolkingsorganen 100-1 ... 1Q0(H-1) van het eerste-speciës stel nog steeds is uitgevoerd op de 15 wijze van het vertolkingsorgaan 100a-K). In fig. 1c wordt het G^-uit-gangssignaal van het convolutiefilter 102 (met in elke dimensie daarvan dezelfde steekproef dichtheid als het-G .-signaal, dat aan de in?-gang van het convolutiefilter 102 wordt toegevoerd) niet over een deci-mator gevoerd, doch direkt als het resterende G^-uitgangssignaal uit 20 het laatste vertolkingsorgaan 100a?-H van het eerste-speciës stel gevoerd, Aangezien in dit geval geen decimering aanwezig is, bestaat er geen noodzaak tot expansie en interpolatie. Derhalve wordt het G^-signaal aan de uitgang van het convolutiefilter 102 direkt als het G^-ingangssignaal aan de aftrekinrichting 110 toegevoerd. Met andere 25 woorden verschilt de configuratie van het vertolkingsorgaan 100a-H in fig, 1c van die van het vertolkingsorgaan 100a-K in fig. 1a doordat de decimator 10U, de expansie-inrichting 106 en het interpolatiefilter 108 niet aanwezig zijn. In dit geval voorziet de vertragingsinrichting 109 in een vertraging, welke slechts gelijk is aan die, welke door het 30 convolutiefilter 102 wordt geïntroduceerd,

Het eerste speciës, weergegeven in fig, 1a (of alternatief in de fig, la. en 1c) voorziet in een ware-tijdrealisatie van het Burt Pyramids algorithme. natuurlijk heeft in de meest nuttige vorm daarvan elk van de Laplace componenten van het geanalyseerde uitgangssignaal afkomstig 35 uit het Burt Pyramide algorithme in elke dimensie daarvan een bandbreedte van êën octaaf, Deze meest nuttige vorm van het Burt Pyramide algorithme wordt bij de ware-tijdrealisatie volgens fig. 1a verkregen door s§ 4 0 2 0 0 § -21- de steekproeffrequentie van het kloksignaal CL^ in slke dimensie gelijk te maken aan de helft van de steekproeffrequentie ran het klok-signaai CL·^ in die dimensie.

Thans wordt verrezen naar een ander type hiërarchale pyramide 5 welke een alternatief is van de Burt-pyramide. Deze alternatieve pyra-mide wordt .aangeduid als een ,'filter-aftrek-decimeer',-(FSD) pyramide. Ofschoon de FSD-pyramide bepaalde van de gewenste eigenschappen van de 3urt-pyraad.de niet bezit, bezit de FSD bepaalde andere gewenste eigenschappen, welke de Burt-pyramide niet bezit, Zo is bijvoorbeeld een 10 gewenste eigenschap van de Burt -pyramide (welke de FSD-pyramide niet bezit) de inherente condensatie, bij de synthese van het opnieuw opgebouwde oorspronkelijke signaal, ten aanzien van storende aliasfrequenties, die in elk van de respectieve Laplace- en restcomponenten van het geanalyseerde uitgangssignaal aanwezig zijn, Daarentegen vereist in bepaal-15 de toepassingen de FSD-pyramide minder onderdelen en kan deze derhalve goedkoper worden gerealiseerd dan de Burt-pyramide,

De signaalverwerkingsinrichting volgens de uitvinding, waarbij gebruik wordt gemaakt van een pijplijnarchitectuur, is ook van nut voor het verschaffen van een vare-tijdreaiisatie van de FSD-pyramide, De FSD-20 pyramide omvat een tweede speciës van de constructieve configuratie van de respectieve organen van het stel steekproefsignaalvertolkings-organen 100-a ,,, 100-Iï, welke zijn aangegeven in fig. 1 , waarbij gebruik wordt gemaakt van vertolkingscrganen of -trappen, zoals 100’o-K gegeven in fig, 1b (in plaats van trappen, zoals de bovenbeschreven ver-25 tolkingsorganen 1COa-X, die bij de Burt-pyramide worden toegepast).

De vertolkingsorganen 11Ob-K volgens fig. 1b tonen een digitale uitvoeringsvorm van het bovengenoemde tweede speciës, waarbij elk orgaan van de vertolkingsorganen 100—1 .,, 100(2T-1} van het in fig. 1 af-gebeelde stel de vertolkingscrganen, zoals 1OOb-ïC en Iö0b-(X+1) veer-30 gegeven in fig, 1b, gebruikt. Voorts stellen de vertolkingsorganen ICQb-(£+1) in fig, 1b dat orgaan van de vertolkingsorganen 100-1 ... 100—1ST van het stel voor, dat onmiddellijk volgt op de vertolkingsorganen 100b-K.

Zoals aangegeven in fig. 1b, omvatten de vertolkingsorganen lOQb-K slechts het digitale convoiutiefilter 102 met m aftakkingen., decimator 35 10*, vertragingsinrichting 109 en aftrekinrichting 110, De constructieve configuratie van het tweede speciës van de vertolkingsorganen 1Q0b-£, weergegeven in fig, 1b, komt overeen met de constructieve configuratie - 22 - van het eerste speciës van de vertolkingsorganen 1 QOa-K (fig, 1a) in dië zin, dat het G„ .-signaal (met een steekproefdichtheid CL„) als ür-1 ft.

ingangssignaal aan het filter 102 eh via de vertragingsinrichting 101 als een ingangssignaal aan de aftrekinrichting 110 wordt toegevoerd 5 en dat het uitgangssignaal·-G„ (dat eveneens een steekproefdichtheid met x ft een waarde CL, heeft) over de decimator 10U wordt gevord om in elke di-ft mensie de steekproefdichtheid van het G„-signaal tot CLr,. te reduceren

ft ft“M

voordat het G--rsignaal met gereduceerde steekproefdichtheid aan de eer-ft ste ingangsklem van het onmiddellijk volgende vertolkingsorgaan 100b-10 (K+1) wordt toegevoerd.

Het tweede speciës van de vertolkingsorganen 100b-K verschilt van het eerste speciës van de vertolkingsorganen 100a-KL doordat aan de G^-ingang van de aftrekinrichting 110 direkt het G^.-signaal met de steekproefdichtheid CL^. (in elke dimensie) wordt toegevoerd, dat vanuit 15 de uitgang van het filter 102 aan de ingang van de decimator 10k wordt toegevoerd. Meer in het bijzonder verschilt dit van het eerste speciës van de vertolkingsorganen 100a-K, waarbij gebruik wordt gemaakt van het G^-signaal met de gereduceerde steekproefdichtheid CL,+1 (in elke dimensie) aan de uitgang van de decimator 104. Derhalve vereist het eer-20 ste speciës de expansie-inrichting 106 en het interpolatiefilter 108 om aan het G.,-signaal de steekproefdichtheid CL, daarvan (in elke dimen-sie) terug te geven voordat het signaal aan de G -ingang van de aftrek-

IV

inrichting 110 wordt toegevoerd. Omdat het GT.-ingangssignaal van de af-

IV

trekinrichting 110 bij het tweede speciës van de vertolkingsorganen 25 100b-H niet afkomstig is uit een gedecimeerde steekproefdichtheidsbron, bestaat er geen noodzaak tot de expansie-inrichting 106 en het interpolatiefilter 108 bij de configuratie van de vertolkingsorganen 100b-K. Derhalve voorziet in fig, 1b de vertragingsinrichting 109 in een vertraging, welke slechts gelijk is aan die, welke wordt geïntroduceerd 30 door het convolutiefilter 102. Voorts omvat het L-, ^-uitgangssignaal van de aftrekinrichting 110 slechts relatief hoogfrequente componenten van het frequentiespectrum van het GT. .-signaal, die niet ook aanwezig zijn

iVf· I

in het G^-signaal aan de uitgang van het convolutiefilter 102,

Volgens het tweede speciës kan het eindvertolkingsorgaan 100-N 35 van het stel ook de constructieve configuratie van het vertolkingsorgaan 100b-K hebben of de constructieve configuratie volgens fig. 1c bezitten. De respectieve uitvoeringsvormen van de eerste en tweede speciës, 8402009 - 23 - aangegeven in fig, la re 113, zijn digitale uitvoeringsvormen. 3ij dergelijke digitale uitvoeringεnormen wordt een analoog-digitaal omzetter initieel toegepast om een analoog signaal om te zetten in digitale ni-veausteekproeven, waarbij bet niveau van elke steekproef normaliter 5 wordt voorgesteld door een binair getav met een aantal bits. Het is evenwel niet essentieel, dat zowel het aerate als het tweede speciës volgens de uitvinding in digitale vorm wordt gerealiseerd. Steekproef-signaaivertolkingscrganen, waarbij gebruik wordt gemaakt van ladings-gekoppelde inrichtingen (CCD) zijn op zichzelf bekend. Zo kunnen bij-10 voorbeeld transversale CCD-filters, zoals filters met gesplitste poort, als convolutiefliters en als interpolatiefilters worden ontworpen. CCD-signalen omvatten een reeks discrete steekproeven. Elke steekproef heeft evenwel een analoog ampiitudeniveau. Derhalve kan de uitvinding zowel in digitale vorm als in analoge vorm worden toegepast.

15 De filterkarakteristieken van een afgetakt filter zijn afhankelijk van factoren, zoals het aantal aftakkingen, de effectieve tijdvertra-ging tussen de aftakkingen, en de bepaalde waardeniveaus en de polariteit van de respectieve weegfactoren, die individueel bij elk van de aftakkingen beheren. Ter illustratie wordt aangenomen, dat het convolu-20 tiefilter 102 een éên-dimensionaal filter met vijf aftakkingen is. Fig, 2 toont een voorbeeld van de bepaalde waardeniveaus van weegfactoren, die alle dezelfde polariteit (positief in fig. 2) hebben en respectievelijk bij de vijf individuele aftakkingen behoren. De figuur toont ook de effectieve tijdvertraging tussen eik paar naast elkaar gelegen aftak-25 kingen. Meer in het bijzonder bedraagt, als aangegeven in fig. 2, de effectieve tijdvertraging tussen elk paar naast elkaar gelegen aftakkingen 1/CL^., de steekproefperiode bepaald door het kloksignaal CL·^ met de steekproeffrequentie, dat individueel aan het convolutiefilter 1C2 van eik van de vertolkingsorganen 100-1 100—21 van het eerste 30 of het tweede speciës (aangegeven in fig. 1a, 1b en 1c) wordt tcege- voerd, Derhalve is de absolute waarde van de tijdvertraging CL^ van het convolutiefilter 102 van elk vertolkingsorgaan 100-2 100—IT groter dan die van het onmiddellijk voorafgaande vertolkingsorgaan van het stel r 35 In fig. 2 hebben de weegfactoren, behorende bij de vijf aftak kingen alle positieve polariteiten en bepaalde waardeniveaus, die symmetrisch ten opzichte van de derde aftakking zijn verdeeld. Meer in het A Ai *· ' w v* *«* - 2b - bijzonder hebben bij het in fig. 2a weergegeven illustratieve voorbeeld de bij de derde aftakking behorende weegfactoren de bepaalde waarde zes, de respectieve weegfactoren, behorende bij elk van de tweede en vierde aftakkingen dezelfde bepaalde lagere waarde vier, en de weegfactoren, 5 behorende bij elk van de eerste en vijfde aftakkingen, de nog lagere bepaalde waarde ién. De omhullende 202 van de weegfactoren 200 bepaalt de kernfunctie (en derhalve de vorm van de filterkarakteristieken in het frequentiedomein) van het convolutiefilter 102 van elk van de ver-tolkingsorganen 100-1 ,,, 100-N van het stel. Meer in het bijzonder 10 vertoont, omdat alle steekproeven 200 (1) dezelfde polariteit (positief in fig, 2a) hebben, (2) symmetrisch om de centrale (derde) steekproef zijn gelegen en (3) het steekproefniveau kleiner wordt naarmate de steekproef verder van de centrale steekproef is afgelegen, het convolutiefilter 102 een laagdoorlaatfilterkarakteristiek in elk van 15 de respectieve vertolkingsorganen 100-1 ,,, 100-ïT van het stel. Ofschoon in fig, 2 alle weegfactoren dezelfde polariteit (positief) hebben„ is dit· bij een laagdoorlaatfilter niet essentieel, Sommige van de weegr factoren kunnen een tegengestelde (negatieve) polariteit hebben zolang als de algebraïsche som van de weegfactoren van nul verschilt, De kern-20 functiegolfvorm (zoals die van de omhullende 202 van fig. 2 bijvoorbeeld) kan identiek zijn voor alle convolutiefilters 102 van de respectieve vertolkingsorganen van het stel, zodat de relatieve laagdoorlaat-frequentiekarakteristleken (de vorm van de filterkarakteristieken in het frequentiedomein) dezelfde zijn voor alle filters 102 (ofschoon dit 25 niet essentieel is), De absolute waarde van de nominale laagdoorlaat-afknijpfrequentie van het filter voor elk individueel orgaan van de vertolkingsorganen heeft evenwel een schaal, welke afhankelijk is van de steekproeffrequentieperiode 1/CLT, voor dat filter. De niveaus van

JX

de weegfactoren 200 (welke niet de in fig, 2a aangegeven bepaalde waar-30 den 1? k en 6 behoeven te hebben) op een geschikte wijze te kiezen, kan voor het signaal G^ aan de uitgang van het convolutiefilter 102 (dat in elke dimensie een steekproefdichtheid CL„ heeft) een nominale laag-

Vl doorlaatafknijpfrequentie worden verkregen, welke in hoofdzaak gelijk is aan de helft van de maximale frequentie (of in het geval van GQ de 35 hoogst mogelijke van belang zijnde frequentie fQ) van het G^ ^-sigr naal.{· dat aan het convolutiefilter 102 wordt toegevoerd, In dit geval reduceert de decimator 10U in elke dimensie de een-dimensionale steek- 8402009 - 25 - proef dichtheid van het G^signaal tot CL^/2 door elke afwisselende steekproef in deze dimensie te elimineren, Het G„-signaai (dat door de steek-proefomhullende 202 wordt bepaald) blijft evenwel in wezen hetzelfde aan de ingang en de uit;gang van de decimator 10^ (ofschoon er enig ver-5 lies aan fase-infornatie optreedt tengevolge van de lagere steekproef-dichtheid aan de uitgang van de decimator IGk).

Bepaalde voorkeursuitvoeringsvormen van de ware-tijdrealisatie van de Burt-pyramide, welke het eerste speciës (weergegeven in fig, 1a) van het genus volgens fig. 1 vormt, zullen thans worden beschreven, 10 Verwezen wordt naar fig. 3, welke een blokschema van een spec- trumanalysator, spectrumwijzigingsschakeling, en signaalsynthetisator toont, die een elektrisch signaal beinvloeden, dat ëênr-dimensionale informatie voorstelt (zoals een willekeurig type naar de tijd-variërend informatiesignaal bijvoorbeeld), 15 ?ig. 3 toont het oorspronkelijke elektrische signaal,, waarvan het spectrum moet worden geanalyseerd, welk signaal in analoge vorm voor digitalisatie aan een analoog-digitaal omzetter 305 wordt toegevoerd. De bemonsterde digitale responsie van de ADC 305 is aangeduid met .

De responsie met hogere frequentie op GQJ een hoogdoorlaatspectrum Lq, 20 wordt in een analysetrap 310 van de nulde orde af genomen, waardoor G^ overblijft„ een laagdoorlaat gefilterde responsie op GQ. Het gedeelte met hogere frequentie van G^, een banddoorlaatspectrum L·^ t wordt onttrokken in een analysetrap 315 van de eerste orde voor het overlaten van sen laagdoorlaat gefilterde responsie op G1. Het gedeelte met ho-25 gere frequentie van G5, een banddoorlaatspectrum onder het banddoor- laatspectrum , wordt onttrokken in een analysetrap 320 van de tweede orde voor het overlaten van G^, een laagdoorlaat gefilterde responsie op Gg. Het gedeelte met hogere frequentie van een banddoorlaatspee-trum onder de banddoorlaatspectra en wordt onttrokken in een 30 analysetrap 325 van de derde orde voor het overlaten van G^, een laagdoorlaat gefilterde responsie op G^· Het gedeelte met hogere frequentie van Gi, een banddoorlaauspectrum L. onder het banddoorlaatspectrum L-, 4 * 4 * j wordt onttrokken in een analysetrap 330 van de vierde orde voor het over-laten van G^, een laagdoorlaat gefilterde responsie op G^. Het gedeelte 35 ast hogere frequentie van G^ t een banddoorlaatspectrum onder de andere banddoorlaatspectra, wordt onttrokken in een analysetrap 335 van de vijfde orde voor het overlaten van G^. een resterende laagdoorlaat gefil- 84 O? o 0 9 - 26 r * terde responsie op G^, De responsie Gg is in wezen een zesmaal laagdoor-laat gefilterde responsie op het oorspronkelijke signaal Gq.

De analysetrappen 310. 315, 320. 325, 330 en 335 omvatten initiële laagdoorlaatfiltertrappen 311, 316, 321, 326, 331 respectievelijk 5 336 met achtereenvolgens smallere doorlaatbanden, De laagdoorlaatres- ponsies van deze filters 311, 316' 321, 326, 331, 336 zijn zoveel smaller dan de ingangssignalen daarvan, dat zij opnieuw kunnen worden bemonsterd met een gereduceerde snelheid voordat zij aan de volgende analysetrap worden toegevoerd. De reductie van de steekproeven geschiedt door 10 op een regelmatige basis bijvoorbeeld door decimatie - in de decimatie-ketens 312# 31Ts 322, 327,. 332, 337, die op de respectieve filters 311, 316, 321, 326, 331, 336 volgen, een keuze te doen. Bij spectrumanalyse met octaven, welke van bijzonder nut is, worden door het decimeerproces afwisselende steekproeven geëlimineerd, 15 De gedeelten met hoge frequentie van het ingangssignaal, dat aan elke analysetrap wordt toegevoerd, wordt onttrokken door de laagfrequente gedeelten van het ingangssignaal daarvan uit het ingangssignaal daarvan af te nemen. Het gedecimeerde gedeelte met lagere frequentie van het ingangssignaal heeft als problemen, dat dit ongewenst is in een steek-20 proefmatrix met kleinere resolutie dan het ingangssignaal en op een ongewenste wijze ten opzichte van het ingangssignaal wordt vertraagd. Het eerste van deze problemen wordt opgelost in de expansieketens 313, 318, 323, 328, 333, 338 door in de ontbrekende steekproefpulsen in de laag-doorlaatfiiterresponsiesteekproefmatrix nullen te introduceren en ver-25 volgens door laagdoorlaatfiltering de storende harmonische spectra, die gelijktijdig worden geïntroduceerd, te elimineren. Het tweede van deze problemen wordt opgelost door de ingangssignalen van de analysetrappen voordat hiervan de geëxpandeerde laagdoorlaatfilterresponsies, verschaft door de expansieketens 313, 318, 323, 328, 333, 338 worden afgetrokken, 30 te vertragen,

De vertragings- en aftrekprocessen worden uitgevoerd in de respectieve ketens 31319, 324 ? 329, 334, 339 in de analysetrappen 310( 315, 320 # 325, 330, 3351 (in bepaalde omstandigheden kunnen, zoals later zal worden beschreven, elementen op een gunstige wijze worden ge-35 deeld tussen het initiële laagdoorlaatfilter en de vertragings- en af-trekschakeling van elke analysetrap.)

De zojuist beschreven spectraalanalyse heeft een pijplijnkarakter 8402009 - 2T - en er treedt een geleidelijk langere tijdverscbuiving van de -steekproeven. Lg-steekproeven, l_-steekproeven, L^-steekproeven en L^-steekproeven ten opzichte van de LQ-steekproeven op, De hier gebruikte ’'tijdverschuiving'* heeft betrekking op de verschillende tijdvertra-5 gingen met vocrafbepaalde bekende bedragen, die tussen de overeenkomstige steekproeven van vat informatie betreft gerelateerde, parallelle signalen optreden - zoals tussen de overeenkomstige steekproeven van de geanalyseerde uitgangssignalen LQS L·^, Lg, en Gg van de spec- trumanalysator, weergegeven in fig, 3. De signaalsyntheseuit nog te ber-10 schrijven spectraprocedures vereist een tegengestelde tijdverschuiving van de respectieve stellen steekproeven, Deze kan worden verkregen door vertragingslijnen 3b0, 341 _ 3h2,. 343 en 3½ (welke meer in het bijzonder schuifregisters of een ander type geheugen omvatten, dat de equivalente functie vervult - bijvoorbeeld een uitlezen en daarna registreren - serie 15 geheugen) voor L·^, L·^ en L^-steekproeven voor hun wijziging in respectieve ketens 3^5, 34β, 3^7, 3^3 en 3^9, als aangegeven in fig. 3.

De spectra kunnen ook worden gewijzigd en de gewijzigde spectrumstaek~ proef kan daarna worden vertraagd. De vertraging kan ook worden gesplitst voor en na wijziging en wel op verschillende wijzen - bijvoorbeeld om 20 het mogelijk te maken, dat spectrumwijzigingen parallel naar de tijd plaats vinden, Het is duidelijk, dat de verschillende vertragingen in de wijzigingsketens 3^5, 346, 3^7, 3½ en 3^9 zelf in bepaalde omstandigheden als gedeelten van de totale verschillende vertragingen kunnen worden gebruikt, 25 De Lj- en Gg-spectra worden gewijzigd in de wijzigingsketens 350 en 351· 3ij bepaalde signaalverwerkingstoepassingen kan het zijn, dat bepaalde ketens van de wijzigingsketens 3^5 - 351 niet nodig zijn en door respectieve direkte verbindingen kunnen worden vervangen. De tct dusver beschreven spectrale analys eprocedure s kunnen, wanneer verdere 30 anaiysetrappen worden toegepast worden uitgebreid of wanneer minder anaiysetrappen worden gebruikt, worden beknot. Het resterende laagdoor-iaatspectrum, G aan het eind van de spectraalanalyse zal in deze gevallen niet gelijk zijn aan Gg,

Bij de synthese van een signaal door een hercombinatie van de 35 spectrumanalysecompcnenisen, eventueel gewijzigd, moet de decimering van de steekproefaatrix van analysetrap-tot-analysetrap worden geëlimineerd , opdat de spectrumsteekproeven kunnen worden gesommeerd onder gebruik van 8402009 - 28 -.

de opt elinr i cht ingen 353, 355 s 357, 359, 361, 363. Dit naast het corrigeren van een tijdverse hui vi ng in de vertragingsketens 3^-0 - 3^. De decimering wordt geëlimineerd onder gebruik van expansieketens 352, 35^, 356, 358, 360 en 362, welke in wezen overeenkomen met respectieve ex-5 pansieketens 338, 333, 328, 323 f 318 en 313. Door multiplexwerking kan een enkele keten een dubbele functie vervullen. Het resterende laagdoor-laatspectrum, G^ , wordt ten opzichte van het naastgelegen banddoor-laatspectrum, L ^ zodanig naar de tijd vooruit verschoven, dat door de expansie daarvan de betreffende steekproef in tijd wordt gecentreerd 10 ten opzichte van die van ^), In fig, 3 is G_p Gg, welke is ge wijzigd (nieuw Gg,) en in de expansiekten 52 geëxpandeerd en daarna in de optelinrichting 353 is opgeteld bij een gewijzigde L rs in fig, 3), hetgeen leidt tot een gesynthetiseerde nieuwe G^ (nieuwe G^,), Het uitgangssignaal van de optelinrichting 353 wordt in de expansie-15 keten 35^ geëxpandeerd en in de optelinrichting 355 opgeteld bij de vertraagde en gewijzigde om de nieuwe G^( synthetisch op te bouwen.

Het uitgangssignaal van de optelinrichting 355 wordt in de expansieketen 35^+ geëxpandeerd en in de optelinrichting 357 opgeteld bij de vertraagde en gewijzigde om de nieuwe G^, synthetisch op te bouwen, Het uit- 20 gangssignaal van de optelinrichting 357 wordt in de expansieketen 358 geëxpandeerd en in de optelinrichting 359 opgeteld bij de vertraagde en gewijzigde voor het op een synthetische wijze opbouwen van de nieuwe Ggft Het uitgangssignaal van de optelinrichting 359 wordt in de expansieketen 60 geëxpandeerd en in de optelinrichting 361 opgeteld bij de ver-25 traagde en gewijzigde L2 om de nieuwe G1, synthetisch op te bouwen. Tenslotte wordt het uitgangssignaal van de optelinrichting 361 in de expansieketen 362 geëxpandeerd en in de optelinrichting 363 opgeteld voor het synthetisch opbouwen van de nieuwe Gq,, De nieuwe Gq, , G^, , Gg, , ' , G^, . Gj.( en Gg, zijn bij de signaalsyntheseschakeling van fig, 3 met 30 accenten aangegeven, De nieuwe Gq, kan door een (niet afgeheelde}digi-taalranaloog omzetter in analoge vorm worden omgezet „ indien dit gewenst is,

De expansies in de ketens 352, 35^, 356, 358, 360, 362 voorzien in een eliminatie boven de band bij elke stap van het syntheseproces.

35 Waar de banddoorlaatspectra niet breder zijn dan een octaaf, worden hierdoor eventuele harmonischen onderdrukt, die door de wijzigingsketens 3^-5 -35-1 worden opgewekt en welke anders de signaalsynthese op een schadelijke 8402009 - 29 - wijze zouden kunnen beïnvloeden, door het introduceren van storende aliasfrequenties.

?ig, 4- toont meer expliciet de opbouw van een spectrumanaiysetrap voor een dimensionale informatie, zoals 310, 315, 320, 325, 330 of 335, 5 gebruikt voor spectrumanalyse met octaven, De trap is de spectrumanalyse-trap van de S-de orde, waarbij £ nul of een positief geheel getal is,

In het geval van de spectrumanaiysetrap van de nul-de orde zal de klokfrequentie voor de trap een frequentie H hebben voor het bemonsteren van het oorspronkelijke ingangssignaal, C-q, waarvan het spectrum moet 10 worden geanalyseerd, In het geval, dat £ een positief geheel getal is, wordt de klokfrequentie gereduceerd met 2 ,

Het ingangssignaal G^, van de spectrumanaiysetrap volgens fig. h wordt als een ingangssignaal toegevoerd aan een schuifregister V70 met M trappen, welk schuifregister wordt geklokt met de klokfrequentie 15 R/2*^t De (M+1) steekproeven met geleidelijk grotere vertraging worden geleverd aan de uitgangen van het schuifregister h?0. dat als de ver-tragingslijn met een aantal aftakkingen van een laagdoorlaat vertragings-lijnfilter werkt, De steekproeven worden gewogen en gesommeerd in de keten 171 voor het verschaffen van steekproeven van een laagdoorlaat-20 filterresponsie met lineaire fase, ^. Bij alle analysetrappen, be halve de eerste, in welke trappen K groter is dan nul., decimeert de gehalveerde klokfrequentie (vergeleken met de klokfrequentie van de voorafgaande trap), die in het initiSle schuifregister 70 en de optelinrientingen in de weeg- en sommeerketen U71 wordt gebruikt _ j ten opzich- 25 te van G.^, De responsie G<£+^ \ wordt als één ingangssignaal toegevoerd aan een multiplexinrichting welke voorziet in een wisselende keuze tussen het ingangssignaal G,^ daarvan en een ingangssignaal nul, waarbij de wisseling plaats vindt met een frequentie van H/2K, voor het opwekken van een signaal Cv-, , , / 30 Het signaal heeft een basisbandfrequentiespectrum, dat tweemaal zo groot is als G^+^-spectrum, gemengd met een eerst dubbele zijbanden bezittend harmonisch spectrum met onderdrukte draaggolf met een oiekanrolifude Teriooos wordt ongemerkt, dat de volgende stec- * l~~ trumanalysetrap op een juiste wijze getempeerd in plaats van 35 a^s signaal kan gebruiken. Het Gj-_+- -signaal wordt als ingangssignaal toegevoerd aan veer een schuifregister 1?3 met een aantal trappen (dat gelijk kan zijn of kan verschillen van M) en met een frequen- 8402009 - 30 - κ tie van R/2 wordt geklokt, De (M+1) steekproeven, geleverd door het inr gangssignaal en de uitgangssignalen van elk van de trappen van het schuifregister 473 worden toegevoerd aan weer een veeg- en sommeerketen 9 overeenkomende met de keten 471, De keten 474 onderdrukt het eer-5 ste harmonische spectrum van en levert een geëxpandeerde versie van j aan een steekproefmatrix met evenveel steekproeven als de steekproefmatrix van G^,

In een optelketen 475 wordt deze geëxpandeerde versie van Gv,. afgetrokken van G^, nadat G^ in het schuifregister 470 en in een ver-10 tragingsketen kj6 is vertraagd. De vertraging van M perioden van G„ in het schuifregister 470 compenseert de vertraging van M/2 perioden van de centrale steekproef voor de gewichts- en sommeerketen 471 respectievelijk voor het G^,-ingangssignaal aan de spectrumanalysetrap volgens fig, 1*. en de soortgelijke vertraging van M/2 perioden tussen 15 G^g+.jjK en de centrale steekproef voor de gewichts- en sommeerketen 474, De vertragingsinrichting kj6 introduceert een vertraging voor het compenseren van de vertragingen bij het uitvoeren van de optelling in de gewichts- en sommeerketens 471 en 474, en de vertragingsinrichting 476 kan eenvoudig worden verkregen door een verlenging van het schuifregis-20 ter 470 met het vereiste aantal verdere trappen. Het uitgangssignaal.

Dg, van de optelketen 475 is een van de gezochte spectrumanalysecomponen-ten, waarvan de onderste frequentiegrens wordt ingesteld door de laag-doorlaatfilteringf welke plaats vindt in de K-de spectrumanalysetrap, weergegeven in fig, 4 en waarvan de bovenste frequentiegrens wordt 25 ingesteld door de laagdoor laat filtering van de voorafgaande spectrum-analysetrap, indien aanwezig,

Fig. 5 toont een wijze om het aantal schuifregistertrappen, dat in een spectrumanalysator volgens de uitvinding wordt gebruikt, te reduceren, De steekproeven voor het bapelen van ^x , welke moeten 30 worden gewogen en gesommeerd voor het verkrijgen van de laagdoorlaat-filtering, behorende bij de interpolatie van G^+i ^, worden verkregen uit het afgetaste vertragingslijnstelsel, dat gebruikt wordt voor de initiële laagdoorlaatfiltering van G^+1 \ in de volgende spectrumanalysetrap in plaats van gebruik te maken van een schuifregister 473.

35 Fig. 5 toont bij wijze van voorbeeld op welke wijze dit geschiedt, bijvoorbeeld tussen de analysetrap van de nul.-de orde, welke wordt gebruikt voor het opwekken van Lq, en de volgende analysetrap. De elementen 8402009 - 31 - 570-Q, 571-0, 575-0 en 576-0 zijn die elementen in de speetrumanaiyse-trap van de nul-de orde, welke overeenkomen met de elementen 470, 471, 465 en 476 van de spectrumanaiysetrap van de X-de orde volgens fig, 4.

De elementen 570-* en 571-1 van de spectrumanaiysetrap van de eerste 5 orde zijn analoog aan de elementen 570-0 en 571-0 van de spectrumana-iysetrap van de nul-de orde behoudens dan zij met de halve frequentie wordt geklokt, De vier steekproeven uit de ingang en de eerste drie uitgangen van het schuifregister 570-1 worden parallel met de klokfrequenr-tie 3/2 geleverd, Zij zullen zijn doorschoten met nullen en de resulta^ 10 ten zullen in twee fazen worden gewogen door het seven-filter-gewichts-patroon A3CDC3A voor het vormen van het paar opeenvolgende steekproeven, dat met de klokfrequentie 3 van de vertraagde GQ in de aftrekinriohting 575-0 moet worden afgetrokken,

De vroegere steekproef van elk paar opeenvolgende steekproeven, 15 welke van de vertraagde GQ moet worden afgetrokken, wordt verkregen door het ingangssignaal van het schuifregister 570-1 en de eerste drie uitgangssignalen daarvan te vermenigvuldigen met filtergewichten A, G, C en A in weegketens 5θ0, 531, 532 en 583 en daarna de gewogen steekproeven in de sommeerketen 537 te sommeren, De doorschoten nullen treden op 2G in punten, welke moeten worden gewogen met B, D, 3 voor deze positionering van G.j ten opzichte van het filtergewichtspatroon, De laatste steekproef van elk paar opeenvolgende steekproeven, dat van de vertraagde Gq moet worden afgetrokken, wordt verkregen door het ingangssignaal van het schuifregister 570-1 en de eerste twee ingangssignalen daarvan met 25 de filtergewichten 3, D en 3 in de weegketens 534. 585 en 536 te vermenigvuldigen en daarna de gewogen steekproeven in de sommeerketen 588 te sommeren, De doorschoten nullen treden op in punten, welke moeten worden gewogen met A, C, C, A voor deze positionering van G, ten opzichte van het fiiterweegpatroon, Sen multiplexinrichting 539, welke met de 30 klokfrequentie 3 werkt, kiest afwisselend tussen de steekproeven aan de uitgangen van de sommeerkatens 537 en 588 voor het verschaffen van de stroom van steekproeven, die in de aftrekinrichting 575-0 van de vertraagde Gq meet worden afgetrokken,

Fig. 6 toont meer gedetaileerd een trap van de signaalsynthetisa— 35 tor volgens fig, 3, Steekproeven van G^ (of vertraagde en gewijzigde G r> ) worden in een multiplexinrichting 692 doorschoten met nullen en het resulterende, geëxpandeerde signaal wordt als een ingangssignaal 3402009 -. 32 - toegevoerd aan een schuif register 693 met M (of een ander veelvoud) trappen en geklokt met de geëxpandeerde steekproeffrequentie, Het ingangssignaal van het schuifregister 693 en de uitgangssignalen van elk van de trappen daarvan worden toegevoerd aan de weeg- en sommesrketaa&9b, Het 5 (of 8:J spectrum? als opnieuw bemonsterd met de dubbele frequen- tie en daarna bevrijd van harmonischen, wordt daarna uit de weeg- en sommeerketen 69^ toegevoerd aan een optelinrichting 695 om te worden gecombineerd met de gewijzigde j ^, in tijd vertraagd voor centrering met de opnieuw* bemonsterde en gefilterde G^( (of G q ) steekproeven, 10 waarbij deze wordt opgeteld, De multiplexinrichting 692, het schuif-register 693 en de weegr- en sommeerketen 69^ kunnen aan een multiplex?· werking worden onderworpen om als de elementen bj2 473 en 474 in het spectrumanalyseproces te dienen,

Het verdient op dit punt de karakteristieken van de laagdoorlaat-15 filtering te beschouwen, welke moet worden toegepast bij de laagdoor-laatfilteringsstap van de spectrumanalyseprocedure en bij de expansie-stappen van de spectrumanalyse- en signaalsyntheseprocedure. De laag-doorlaatfaltering heeft een lineaire faze, zodat het patroon van filter-gew-ichten symmetrisch is om de centrale steekproef (proeven), De fil-20 tergewichten zijn tezamen gelijk aan de eenheid om de lage frequenties in het hoogdoor laat spectrum Lq en de banddoorlaat spec tra L^, L·^, L^, ... zoveel mogelijk te onderdrukken. Indien de spectrumanalyse dient te geschieden in octaven,, waarbij de decimering met twee plaats vindt bij de herregistratie van de onderband, die door laagdoorlaatfiltering in 25 elke spectrumanalysetrap is verwijderd, wenst men de frequenties onder twee-derden van de octaafcenterfrequentie gedurende de laagdoorlaatfil-tering te verwijderen, Een stapfrequentieresponsie in het filter (een z.g, "brick wall'*) introduceert een doorschieten in de gefilterde signalen, waardoor het dynamische gebied van zowel de ¢(£+])-functie, 30 verkregen door de spectrumanalysetrap, als de -functies verkregen door de geëxpandeerde G^^j van af te trekken, wordt vergroot. Bit is een voorbeeld van het Gibbs verschijnsel, dat kan worden gemodelleerd door gebruik te maken van een minder abrupte afbreking van de Fourier reeks, Een aantal afknotvensters, die in filterresponsie met gereduceerd 35 Gibbs verschijnsel leveren, is bekend; bijvoorbeeld die, welke kunnen worden toegewezen aan Bartlettaan Hanning, aan Hamming, aan 31ackman en aan Kaiser. Bij wijze van voorbeeld wordt gewezen op sectie 5,5 van 8402009 - 33 - het-boek "DIGITAL SIGNAL PROCESSING" van A. 7. Oppenheim en R. W. Schafer, uitgegeven door Printice-Hall Inc., Englewood Cliffs, N. J. in 1975, welke sectie is getiteld "Design of PIS Filters Using Windows" en welke sectie men vindt op pag. 239 - 251.

5 In de praktijk wordt een aantal steekproeven bij de laagdoorlaat- fiitering gewconlijk tot maar een paar beperkt. In een filter, waarin een oneven aantal steekproeven wordt gebruikt, zal de filterresponsie een gelijkstrocmcomponent en een reeks cosinus harmonischen omvatten en in een filter, waarin gebruik wordt gemaakt van een even aantal steek-10 proeven, zal de filterresponsie een gelijkstroomcomponent en een reeks sinus harmonischen omvatten. De gewenste responsiekromme wordt het nauwst benaderd onder gebruik van een rekeninrichting teneinde een keuze van de gewichtscoëfficiënten door proberen te maken.

Set is mogelijk spectra met gelijke Q van niet-octaafbreedten 15 volgens de uitvinding te verkrijgen, ofschoon een dergelijke benadering een beperkt nut schijnt te hebben. Een decimering vaa de laagdoorlaat-filterresponsie voor het kiezen van elke derde steekproef en het wegfilteren van frequenties onder de helft van de banddoorlaatspectrum-centerfrequentie voor het verkrijgen van de laagdoorlaatresponsie doet 20 een stel banddoorlaatspectra ontstaan, waarvan de bandbreedte achtereenvolgens met een-derde afneemt in plaats van bijvoorbeeld een-half,

De steekproefwijzigingsketens 3^5 - 351 van fig. 3 kunnen een groot aantal verschillende vormen aannemen en bepaalde ketens daarvan kunnen door een direkta doorvoer worden vervangen, Voor het elimineren 25 van achtergrondruis met laag niveau in de verschillende spectra kan elk van de wijzigingsketens 3^+5 - 351 bijvoorbeeld een respectieve basis-lijnafsnij-inrichting J0 volgens fig. 7 omvatten. Een dergelijke afsnij-inrichting 7 kan eenvoudig zijn bij een afknotting van de minder significance bits van het signaal, 30 Fig. 8 toont een keten, welke voor elk van de wijzigingsketens 3^5 - 351 kan worden toegepast voor het verschaffen van een spectrum-egalisator, Een roteerbare schakelaar 897 is zodanig bedraad, dat deze voor elk van een aantal asverplaatsingen een binaire code verschaft.

Deze code wordt via een grsndeiinrichting 898 toegevoerd aan een verme-35 nigvuldigsr met twee kwadranten om ingangsspectramsteekproeven te vermenigvuldigen voor het opwekken van uitgangsspectrumsteekproeven, welke synthetisch moeten worden opgebouwd voor het verschaffen van , 8402009 - 3k ^

De grendelinrichting 898 behoudt de code-ingang van de vermenigvuldiger 889, terwijl de instelling van de roteerbare schakelaar 897 kan worden gewijzigd. Men kan ervoor zorgen, dat elk van de octaafspectra wordt onderverdeeld, onder gebruik van digitale filters: waarin dezelfde 5 steekproeffrequentie wordt toegepast als die, welke wordt gebruikt voor het vormen van een octaafspectrum, of een gehalveerde steekproef, waarna de versterkingen van de spectraalonderverdeling individueel worden ingesteld. Een onderverdeling van de octaven ώ. twaalven voorziet in individuele toon- en halvest o oninst elling en van signalen voor het coderen 10 van bijvoorbeeld muziek,

De wijzigingsketens kunnen bestaan uit dode geheugens (ROM's) voor het opslaan van niet-lineaire overdrachtsfuncties. Zo kan bijvoorbeeld een ROM 990, waarin een logarithm!sche responsie op het ingangssignaal volgens fig, 9 is opgeslagen, in elk van de steekproefwij-15 zigingsketens 3^5 - 351 van een zendinrichting worden gebruikt en kan een ROM 10919 waarin een exponentiële responsie op het ingangssignaal volgens fig, 10 is opgeslagen, in elk van de overeenkomstige steekproef-wijzigingsketens van een ontvanginrichting worden toegepast, waardoor wordt voorzien in een opduwen van het signaal voor het uit zenden en een 20 terugduwen na ontvangst. Andere complementaire opduw- en terugduwkarak-teristieken kunnen afwisselend in de ROM-wijzigingsketens van de zendende en ontvangende spectrumanalysatorsignaalsynthetisators worden opgeslagen,

Fig, 11 toont een modificatie van het spectrumanalyse- en signaal-25 synthesestelsel volgens fig, 3, waarbij de vertragingen tussen analyse en synthese zijn verdeeld om spectraalsteekproeven zonder tijdsver-schuiving voor verwerking te leveren. Een dergelijke centrering is bijvoorbeeld gewenst bij een z,g, compansiestelsel, waarbij spectrumanalyse wordt gebruikt om signalen voor compansie in spectra te scheiden, zodat 30 de gecompandeerde spectra kunnen worden gefilterd voor het onderdrukken van vervormingenn die tijdens snelle signaalcompressie of -expansie worden opgewekt. De amplitude van het oorspronkelijke signaal, dat aan de ADC 305 van fig, 3 wordt toegevoerd. kan worden gedetecteerd om in de schakeling 1.130 een compansiebesturingssignaal CC af te leiden, dat 35 aan elk van de ccmpansie-inrichtingen 1110, 1111, 1112, 1113. 111^., 1115. 1116 wordt toegevoerd voor het verschaffen van een snel aanlopende en langzaam uitlopende compansie van de signalen, welke deze inrichtingen 8402009 - 35 - companderen. De compansie-inrichtingen 1111 - 1116 kunnen in vezen bestaan uit digitale vermenigvuldigers met twee kwadranten, waarbij bet besturingssignaal CC wordt opgewekt door een analoog-digitaal omzetter in cascade met conventionele analoge ketens voor net detecteren van het 5 te companderen signaal en het in responsie op deze detectie opwekken van een analoog compansiebesturingssignaal.

De compansie-inrichtingen 1110. 1111, 1112, 1113, 111k, 1115 en 1116 beïnvloeden de LQ, L, s Lg, L·^. L^, en C-g-spectra nadat zij op een verschillende wijze zijn vertraagd onder gebruik van de vertragings-TO ketens 1100, 1101 f 1102, 1103 11Cl en 1106 teneinde de respectieve steekproeven daarvan naar de tijdte -centreren, Be vertagingsketens 1120, 1121, 1122, 1123, 112k en 1125 verschuiven dan de gecompandeerde LQ, , 5 I*2, ï * 1^, , L^, en Gg, -signalen op een geschikte wijze voor de signaalsyntheseprocedure onder gebruik van de elementen 352 - 3^3 ^ van fig. 3,

De vertragingen in de vertragingsketens 1106 en 1125 bedragen in wezen M/2 perioden bij de frequentie van R/2 ; waarbij E gelijk is aan vijf, of 16 M perioden van de basisklokfrequentie R, welke vertraging plaats vindt bij de opbouw van de steekproeven voor de weeg- en sommeer-20 keten kjU van de laatste spectrumanalysetrap 335· Deze vertragingsperio-den van 1oM worden vergroot met een vertragingstijd D^ om plaats te bieden aan de opteltijden in de expansieketens 338 en 352 en door een vertragingstijd Dg om plaats te bieden aan de opteltijden in de vertragings-en aftrskketen 33¼ en in de optelinrichting 353. Aangenomen wordt ., dat 25 alle optelprocessen worden uitgevoerd bij de basisklokfrequentie R, en dat C'i en Dg worden uitgedrukt als aantallen van deze klokperioden.

De vertraging in de vertragingsketen 110¼ zal groter zijn dan 16m + D, + D2 perioden bij de klokfrequentie R en wel met het verschil tussen de tijd, welke nodig is om L- uit G^ °P wekken, en de tijd nodig 30 om Ik uit G,- op te wekken, De tijd, welke nodig is cm. L,- uit G_ op te s ς > o wekken bedraagt M perioden bij de klokfrequentie R/2 om steekproeven voor wegen en sommeren tweemaal op te zamelen, of 32 A perioden bij de basisklokfrequentie, plus 2D^ voor twee stellen steekproef sommatie. plus Dp voor steekproefaftrekking, De tijd, nodig om L·^ uit G_ op te wekken — I4. ^ 35 bedraagt M/2 perioden bij de klokfrequentie van R/2 voor het opzamelen van steekproeven voer weging en sommering, of 8 M perioden bij de basisklokfrequentie, plus D.j voer steekproef sommering. plus voor steek- 8402009 - 36 - * ψ proefaftrekking. Er zijn 2^M + D^ perioden bij de basisklokfrequentie extra vertraging nodig om L^-steekproeven in tijd met L,--steekproeven te centreren. Derhalve zal de vertragingsketen 10U een totale vertraging van h-0 M + 2D^ + perioden bij de basisklokfrequentie R bezitten.

5 Soortgelijke berekeningen bepalen, dat de perioden bij de basisklokfrequentie R, waarmede de steekproeven in de vertragingsketens 103 102, 101 en 100 moeten worden vertraagd, respectievelijk gelijk zijn aan 52M + 3D1 + Dg. 5ÖM + ^ + Dg, 6m + SD1 - Dg en (β2|)Μ + 6ö1 + Dg.

De vertraging, welke bij de vertragingsketen 112ÏÉ nodig is naast 10 die, welke wordt verschaft door de vertragingsketen 1125» is de tijd, nodig voor expansie in de keten 35*+ en de Dg-vertraging, behorende bij de optelling in de ontelinrichting 55. De eerste vertraging bedraagt 1; M/2 perioden bij de klokfrequentie van R/2 , nodig voor het opzamelen van steekproeven voor wegen en sommeren. 8M perioden bij de basisklok-15 frequentie R, plus D1 behorende bij de sommering in het weeg- en sommeer-proces. D'e totale vertraging in de vertragingsketen 112U bedraagt dan 2kU + D1 + Dg. Door soortgelijke berekeningen bedragen de totale vertra.-gingen in de vertragingskétens 1123. 1122, 1121 en 1120 in termen van perioden bij de basisklokfrequentie R respectievelijk 28M + 3D1 + 3Dg, 20 3OM + UDj + *+Dg. 31M + 5Dt + 5Dg en (31g)M + 601 + 60g.

Soortgelijke berekeningen kunnen worden gebruikt voor het bepalen van de totale vertragingen in de vertragingsketens 3Uo-3Uh van fig. 3. waarbij vooraf wordt aangenomen, dat de wijzigingsketens 3*+5 - 351 alle dezelfde vertragingen bezitten. De vertragingsketens 3*+0, 3*+1, 3*+2, 3*+3, 25 3W+ en 3*+5 bezitten respectievelijk vertragingen in perioden bij de basisklokfrequentie R van 77M + 12D^ + 7Dg, 76m + 10D^ + oDg, 72M + 8d1 + 5Dg. 6Um"+ 6d + tog en U8m + UD1 + 3Dg.

De digitale filtering, welke in de spectrumanalysator wordt toe-gepast, is een species van een hiërarchale filtering van algemeen belang_ 30 doordat de laagdoorlaat- of banddoorlaatfiltering, welke zich over zeer vele steekproeven uitstrekt. zodanig plaats vindt, dat betrekkelijk kleine aantallen steekproeven op een bepaald tijdstip worden gewogen en gesommeerd.

Ofschoon de uitvinding van toepassing is om het spectrum van een 35 signaal, dat éênfdimensionale informatie voorstelt, te gebruiken, werd de Burt-pyramide ontwikkeld om de ruimtelijke frequenties van twee dimensionale beeldinformatie in hoofdzaak te analyseren. De uitvinding maakt de spectraalanalyse in ware tijd van de ruimtelijke frequenties 8402009 * - 37 - van veranderende beeldinformatie mogelijk, zoals deze optreedt in opeenvolgende videorasters van een televisieweergave.

Zoals bekend op het gebied van de televisie, treden opeenvolgende videorasters (van het NTSC-type} achtereenvolgens op met een ras-5 terfrequentie van 30 rasters per sec. Elk raster omvat een raster van 525 geinterlineëerde horizontale aftastregels. De opeenvolgende oneven genummerde horizontale aftastregels van een raster vorden sequentieel overgedragen gedurende een eerste veldperiode. De opeenvolgende even genummerde aftastregels van een raster worden sequentieel averge-10 dragen gedurende een tweede veldperiode. die op de eerste veldperiode volgt. Dit wordt gevolgd door de eerste veldperiode van het volgende raster. De duur van elke veldperiode bedraagt 1/60 sec. Sr moet evenwel een opzameling worden toegepast voor tenminste het aantal pixels in een veldtijd teneinde in staat te zijn het volle ruimtelijke fre-15 quentiespectrum van het beeld in vertraagde ware tijd te definiëren.

Een methode, bekend als progressieve aftasting, is in de televisietechniek bekend om uit een ZÏTS C-vi de os ignaal opeenvolgende, volle rasters van 525 regels met een snelheid van oO rasters per sec. af te nemen. Deze methode omvat de vertraging van elk opeenvolgend HTSC-20 veld over een veldperiode van 1/60 sec. Derhalve worden de opeenvolgende aftastregels van een gelijktijdig optredend oneven veld doorschoten met de opeenvolgende aftastregels van een onmiddellijk voorafgaand even veld, dat over één veldperiode is vertraagd voor het verschaffen van een volledig raster van beeldpixels gedurende het op dat moment op-25 tredende oneven veld van elk van opeenvolgende rasters. Op een soortgelijke wijze vorden de opeenvolgende aftastregels van een op een bepaald moment optredend even veld doorschoten met de opeenvolgend optredende aftastregels van een onmiddellijk voorafgaand oneven veld, dat over een veldperiode is vertraagd, teneinde een volledig raster van 30 pixels tijdens de op dat moment optredende even veldperiode van elk van de opeenvolgende rasters te verschaffen,

De progressieve aftastmethode. welke boven is beschreven, is van bijzonder nut bij het verkrijgen van beeldweergaven met grote resolutie, in datgene, dat bekend staat als televisie met grote definitie (HDTV), .35' welke thans op het televisieterrein wordt ontwikkeld. De uitvinding is ook van nut bij HDTV voor het verschaffen van verbeterde beeldweergaven. ?ig. 72 toont een spectrumanalysator volgens de uitvinding voor 8402009 * > - 38 .

het beïnvloeden van signalen, die twee-dimensionale informatie voorstellen, zoals de ruimtelijke frequentiebeeldinformatie welke aanwezig is in opeenvolgende progressief afgetaste televisievideorasters. Een dergelijke twee-dimensionale informatie kan evenwel ook worden verkregen 5 uit een niet-geïnterlineëerde televisiekamers, of uit een regel-geinter-lineëérde televisiekamera gevolgd door een geschikt buffergeheugen.

Een monochrome verwerking van luminantiesignalen zal terwille van de eenvoud onder verwijzing naar fig. 12 worden beschreven, doch de te beschrijven methoden kunnen individueel worden toegepast op de 10 primaire kleuren van kleurentelevisiesignalen of op signalen, die daaruit door een algebraïsche matrixwerking worden opgewekt. Een oorspronkelijk. videosignaal wordt in rasteraftastformaat aan een analoog-digitaal omzetter 120? voor bemonstering, indien de signalen niet zijn bemonsterd, voor herbemonstering indien reeds een bemonstering heeft plaats gevonden, 15 en voor een uiteindelijke digitalisering toegevoerd. De gedigitaliseerde videosteekproeven worden als signaal aangeduid met Gq en bevatten het volledige twee-dimensionale ruimtelijke frequentiespectrum van het oorspronkelijke signaal en de harmonische spectra daarvan. welke kunnen worden toegewezen aan de steekproefprocessen. Deze harmonische 20 spectra zijn symmetrisch ten opzichte van respectieve spectra met de steekproeffrequentie en de harmonischen daarvan. Deze harmonische spectra zullen afzonderlijk in de hierna volgende toelichting worden behandeld.· Het algemene feit van hun bestaan wordt genoemd, omdat met de harmonische spectra rekening moet worden gehouden bij het ontwerp van 25 de tweerdimensionale laagdoorlaatfilters met ruimtelijke frequentie, die in de speet rumanaly s at or volgens fig. 12 worden toegepast, Dit tengevolge van het feit, dat deze harmonische spectra aanleiding geven tijdens aliasfrequenties gedurende de spectraalanalyse en tijdens de signaal·-, synthese uit spectraalanalyses.

30 In de spectraalanalysetrap 1210 van de nulrde orde wordt een hoogdoorlaatspectrum Lq uit Gq afgescheiden. De hoogdoorlaatwerking wordt in wezen uitgevoerd door laagdoorlaatfiltering van Gq. vertraging van Gq ten opzichte van de tempering daarvan uit de ADC1205 en wel in dezelfde mate als waarin de gedeelten met lagere frequentie van Gn bij o 35 de laagdoorlaatfilterresponsie worden vertraagd, en het aftrekken van de laagdoorlaatfilterresponsie van de vertraagde Gq, Wanneer wordt aangenomen. dat de spectraalanalyse plaats vindt met octaven,, wordt de 8402009 « - 39 - afknljpfrequentie in het t vee-dimensionale laagdoorlaatfilter 1211 niet ruimtelijke frequentie zodanig gekozen, dat deze gelijk is aan de “bovenste frequentie van het volgende o anddoor laat spectrum L·^ met een handbreedte van een octaaf, dat moet worden geanalyseerd - d.w.z. vier-derden 5 van de centerfrequentie. In de decimator 1212 vorden afwisselende rijen en kolommen van steekproeven geëlimineerd voor het bemonsteren van het laagdoorlaat-gefilterde G^ bij de ruimtelijke frequentie B/2, waarbij dit signaal met gereduceerde steekproeffrequentie als een laagdoorlaat-uitgangsresponsie van de trap 1210 wordt geleverd voor een verdere 10 spectraalanalyse, Het laagdoorlaatfilter GQ bij de gereduceerde steekproeffrequentie wordt dan onderworpen aan een interpolatie overeenkom^· stig de methoden, welke zijn aangegeven door R. W. Schafer en L. R. Habiner in het artikel 'VA. Digital Signal Processing Approach tot Interpolation’ . pag. 692 - T02 in PROCEEDINGS OF THE IEEE, vol. 61, Ho. 6, 15 juni 19T3. In de expansieketen 1213 worden de in de decimator 1212 geëlimineerde steekproeven vervangen door nullen voor het verschaffen van een Ingangssignaal voor nog een twee-dimensionaal laagdoorlaatfilter 121U met ruimtelijke frequentie. In dit filter kunnen dezelfde steek-proefweegcoëfficiënten als bij het initiële laagdoorlaatfilter worden 20 gebruikt, doch in elk geval heeft dit filter In hoofdzaak dezelfde af-knijpfrequentie als het initiële laagdoorlaatfilter. Het resulterende signaal heeft een steekproefmatrix, welke coéxtensief is met die van G^r ais vertraagd in de vertragingsketen 12151 en wordt van de vertraagde Gq in de aftrekinrienting 1216 afgetrokken voor het verkrijgen van de 25 hoogdoorlaatuitgangsresponsie is niet slechts het hoogdoorlaat- gedeeite van G0.doch bevat ook fazefoutcorrectietermen met lagere frequentie, zoals boven is besproken, welke tijdens de hernieuwde synthese van het videosignaal uit spectraalanalirses moeten worden gebruikt voor het comnenserea van de fouten, die door het otnieuw bemonsteren van G„ 30 bij de lagere steekproeffrequentie in de decimator 12 worden geïntroduceerd.

Deze splitsing van het signaal in een laagdoorlaatgedeelte. dat met de halve frequentie opnieuw wordt bemonsterd en een hoogdoorlaat-gedeelte wordt in elke spsctrumanaiysetrap gealtereerd. Elke opeenvolgen-35 de speetrumanalysetrag ontvangt als het ingangssignaal daarvan de opnieuw bemonsterde iaagdoorlaatuitgangsresponsie van de voorafgaande spec-trumanalysetrap, waarbij de steekproeffrequentie in elke volgende spec-trumanalysstrap is gehalveerd ten opzichte van de frequentie in de voor- 8402009 - Uo - afgaande speetrumanalysetrap, De hoogdoorlaatuitgangsresponsie van elke speetrumanalysetrap 1220, 1230, 12^0, 1250, 1260 na de initiële trap 1210 heeft een bovengrens welke wordt opgelegd door de laagdoorlaat-responsiekarakteristiek van de voorafgaande trap, zodat deze ’’hoogdoor-5 laat!' uitgangsresponsies in werkelijkheid banddoorlaatspectra met gelijke Q en afnemende ruimtelijke frequentie zijn, De decimering van de responsies van de initiële laagdoorlaatfilters in elke trap met een factor twee> en de afknijpfrequentie van de laagdoorlaatfilters in elke trap gelijk aan twee-derden van de centerfrequentie van de spectrumana-10 lyse, welke daardoor wordt verkregen, zijn de factoren, welke veroorzaken, dat deze spectra met gelijke Q afnemende octaven van de tweedimensionale ruimtelijke frequentie zijn,

De gedecimeerde laagdoorlaatuitgangsresponsie van speetrumana lysetrap 1210 wordt vanuit de bijbehorende deeimator 1212 als ingangs-15 signaal aan de volgende speetrumanalysetrap 1220 toegevoerd. De spectrum-analysetrap 1220 bezit elementen 1221t 1222. 1223 122¼ en 1226, ana loog aan de respectieve elementen 1211, 1212, 1213. 121¼^ 1215 en 1216 van de speetrumanalysetrap 1210; de verschillen in werking zijn een gevolg van het feit, dat de steekproeffrequenties in de trap 1220 in beide 20 dimensies zijn gehalveerd ten opzichte van de trap 1210. De laagdoor-laatfliters 1221 en 122¼ bezitten weegcoëfficiënten, welke overeenkomen met die van de laagdoorlaatfilters 1211 respectievelijk 121¼, doch de halvering van de steekproeffrequentie in de trap 1220, vergeleken met de trap 1210. halveert de afknijpfrequenties van de filters 1221 en 122¼ 25 vergeleken met de filters 1211 en 121¼. De vertraging voor aftrekking in de vertragingsketen 1225 is tweemaal zo lang als in de vertragingsketen 1215; wanneer wordt aangenomen, dat deze vertragingen geklokte vertragingen in een schuifregister of dergelijke zijn, komen de vertra-gingsstelsels overeen, waarbij de vertragingsverhouding van 2:1 wordt 30 verkregen door de verhouding van 1:2 van de respectieve vertragingsklok-frequenties in de vertragingsketen 1225 en de vertragingsketen 1215. De hoogdoorlaatuitgangsresponsie van de speetrumanalysetrap 1220 is een banddoorlaatspectrum van ruimtelijke frequenties, onmiddellijk onder het spectrum ^.

35 De gedecimeerde laagdoorlaatuitgangsresponsie van de spec- trumanalysetrap 1220 wordt vanuit de bijbehorende deeimator 1222 als een ingangssignaal aan de volgende speetrumanalysetrap 1230 toegevoerd. Het 8402009 -1*1 - banddoorlaatspectrim L., dat een octaaf onder ligt. is de hocgdoorlaat-uitgangsresponsie van de spectrumanalysetrap 1230 op het bijbehorende ingangssignaal G^, De spectrumanalysetrap 1230 omvat elementen 1231. 1232, 1233 . 123**, 125 en 1236, die respectievelijk overeenkomen met de elemen-5 ten 1221, 1222; 1223, 1221*, 1225 en 1226 van de spectrumanalysetrap 1220 met uitzondering van de gehalveerde steekproeffrequenties.

De gedecimeerde laagdoorlaatuitgangsresponsie G^ van de spectrumanalysetrap 1230 wordt vanuit de bijbehoren de decimator 1232 als ingangssignaal aan de volgende spectrumanalysetrap 12l*0 toegevoerd. Het 10 banddoorlaatspectrum , dat een octaaf onder ligt. is de hoogdoor-laatuitgangsr espons ie van de spectrumanalysetrap 12l*0 op het ingangssignaal G^ daarvan. De spectrumanalysetrap 12l*0 omvat elementen 12**1_ 12k2w 121*3 # 12W*, 121*5 en 121*6, die respectievelijk overeenkomen met de elementen 1231 # 1232. 1233, 123**. 1235 en 1236 van de spectrumanalysetrap 15 1230, met uitzondering van de gehalveerde steekproeffrequenties.

De gedecimeerde laagdoorlaatuitgangsresponsie G^ van de spectrumanalysetrap 12**0 wordt vanuit de bijbehorende decimator 12**2 als een ingangssignaal aan de volgende spectrumanalysetrap 1250 toegevoerd.

Het banddoorlaatspectrum L^, dat een octaaf onder L·^ ligt. is de hoog-20 doorlaatuitgangsresponsie van de spectrumanalysetrap 1250 op het ingangssignaal G^ daarvan. De spectrumanalysetrap 1250 omvat elementen 1251 1252, 1253, 125** 1255 en 1256., die respectievelijk overeenkomen met de elementen 12**1 # 121*2, 121*3, 12l*l*„ 12l*5 en 121*6 van de spectrumanalysetrap 12i*0. met uitzondering van de-gehalveerde steekproeffrequenties.

25 De gedecimeerde laagdoorlaatuitgangsresponsie G_ van de spectrum analysetrap 1250 wordt vanuit de bijbehorende decimator 1252 als ingangssignaal aan de volgende spectrumanalysetrap 1260 toegevoerd. Het banddoorlaat spectrum dat een octaaf onder L<, ligt is de hoogdoor- laatuitgangsresponsie van de spectrumanalysetrap 1260 op het ingangssig-30 n-flfti G_ daarvan, De spectrumanalysetrap 1260 omvat elementen 126l . 1262, 1263. 126**, 1265 en 1266 die respectievelijk overeenkomen met de elementen 1251, 1252. 1253 1254r 1255 en 1256 van de spectrumanalysetrap 1250, met uitzondering van de gehalveerde steekproeffrequenties.

De gedecimeerde laagdoorlaatuitgangsresponsie G , welke vanuit 35 de decimator van de eindspectrumanaiysetrap wordt toegevoerd waarbij Gn hier G^ is die uit de decimator 12Ö2 van de spectrumanalysetrap 1260 afkomstig is is een resterende iaagdocriaatspectraairespcnsie» 8402009 - U2 - , t

Deze dient als basis voor de hernieuwde synthetische opbouwsignalen door het sommeren van geïnterpoleerde banddoorlaatspectraalresponsies van de latere spectrumanalysetrappen en de '’capstone” hoogdoor laat spec-traalresponsie van de initiële spectrumanalysetrap. Lq, , L^, L^ L^ 5 en L,. zijn naar de tijd verschoven en worden met steeds grotere vertraging geleverd. Het resterende laagdoorlaatspectrum G (hier Gg) gaat in tijd vooraf aan het laatste banddoorlaatspectrum L ^ (hier L·^) en wel met een tegengestelde tijdverschuiving.

Zoals hierna zal worden beschreven vereisen iteratieve metho-10 den van signaalsynthese uit spectraalcomponenten ook, dat de spectraal-componenten Lq. , L^, L^: en ten opzichte van elkaar deze te gengesteld gerichte tijdverschuiving bezitten. Voordat de verwerking van spectraalanalyses en het synthetisch opbouwen van signalen uit de verwerkte spectraalanalyses wordt beschreven, volgt een meer gedetail-15 leerde omschrijving van de opbouw van de spectrumanalysetrappen. Eerst zal aandacht worden besteed aan de initiële twee-dimensionale laagdoor-laatfilterstelsels.

Zoals op het gebied van filters bekend is, kunnen twee-dimensiona-le filterstelsels of niet-scheidbaar van aard, of ook scheidbaar van 20 aard zijn. Scheidbare filtering in eerste en tweede dimensies kan worden verkregen door eerst in een eerste richting te filteren onder gebruik van een eerste . een— dimensionaalfilter en daarna in een tweede richting loodrecht op de eerste richting te filteren onder gebruik van een tweede dimensionaalfilter, Aangezien de respectieve laagdoorlaat-25 filterkarakteristieken van de twee gescheiden, in cascade verbonden een-dimensionale filters die een scheidbaar twee-dimensionaal laagdoor-laatfilter omvatten, volledig onafhankelijk van elkaar zijn. kan derhalve de kernfunctie en -opbouw van elk van deze laagdoorlaatfilters overeenkomen met die welke boven onder verwijzing naar de fig. 2a en 30 2b en de fig. 3 - 11 is beschreven.

In het geval van televisiebeelden, welke een raster van horizontale aftastregels omvatten, zijn de twee orthogonale richtingen van een scheidbaar filter bij voorkeur horizontaal en vertikaal. Indien scheidbare twee-dimensionale laagdoorlaatfiltering wordt toegepast bij het 35 realiseren van de uitvinding, kunnen bepaalde voordelen worden verkregen door de horizontale laagdoorlaatfiltering uit te voeren v66r de ver-tikale laagdoorlaatfiltering, terwijl andere voordelen kunnen worden 8402009 - 43 - verkregen door de vertikaie laagdoorlaatfiltering uit te voeren voor de horizontale laagdoorlaatfiltering. Wanneer bijvoorbeeld de horizontale filtering en decimering eerst wordt uitgevoerd, wordt het aantal pixel-steekproeven per horizontale aftastregel, dat door de vertikaie kern-5 functie moet worden beinvloed, tijdens de daarop volgende vertikaie filtering met de helft gereduceerd. Wanneer men evenwel de vertikaie filtering eerst uitvoert, is het mogelijk hetzelfde vertragingsstelsel te gebruiken als het stelsel, dat nodig is voor het verschaffen van de betrekkelijk grote vertraging, die nodig is voor vertikaie filtering, 10 en tevens te voorzien in de respectieve compenserende vertragingen (1215 1225 1235, 1245, 1255 en 1265) om de respectieve signalen - G^ naar de positieve klem van elk van de respectieve aftrekinrichtingen 1216 1226, 1236, 1246. 1256 en 1266 van de trappen 1210. 1220, 1230.

1240 1250 en 1260 van de in fig. 12 afgebeelde speetrumanalysator te 15 voeren.

De totale filterresponsies van scheidbare twee-dimensionale ruimtelijke frequentiefliters kunnen in dwarsdoorsnede evenwijdig aan het ruimtelijke frequentievlak vierkant of rechthoekig zijn. De filterresponsies van niet-scheidbare filters kunnen evenwel andere dwars-20 doorsneden hebben. Cirkelvormige en elliptische dwarsdoorsneden zijn van bijzonder belang voor het filteren van rast eraftasttelevisiesig-naien aangezien filters met responsies met dergelijke dwarsdoorsneden kunnen worden gebruikt om de excessieve diagonale resolutie in de televisiesignalen te reduceren. Een uniformiteit van de beeldresolutie in 25 alle richtingen is bijvoorbeeld van belang bij televisiestelsels, waarbij het beeld tussen de kamera en de veergeefinrichting moet worden geroteerd.

Hieronder vindt men een matrix van filtergewichten met een patroon, dat een kwadrantale symmetrie en lineaire fazeresponsie ver-30 toont - filterkarakteristieken. welke bijzonder geschikt zijn om te worden toegepast bij de 2-D laagdoorlaatfilters 1211. 1221, 1231. 1241, 1251 en 1261 en de 2-D laagdoorlaatfilters 1214 1224. 1234, 1244. 1254 en 1264 van fig. 12, A 3 C 3 A D S F Ξ D 7 G E J H 5

D Ξ F E D A 3 C 3 A

8402009 4 - Uil· -

Een kernfunctiematrix met dit patroon -van weegfactoren beïnvloedt achtereenvolgens elk van opeenvolgende beeldsteekproeven. waarbij elke pixel steekproef, wanneer deze wordt beïnvloed, wat plaats betreft overeenkomt met de centraal gelegen weegfactor J van de matrix. Bij een 5 laagdoorlaatfilter beeft de weegfactor J het hoogste relatieve waarde- niveau en elke van de andere weegfactoren heeft een waardeniveau, dat kleiner wordt naarmate het verder van de centrale positie is afgelegen. Derhalve hebben de hoekweegfactoren A het laagste waardeniveau,

In het geval van een niet-scheidbaar twee-dimensionaal filter 10 zijn de bepaalde gekozen niveauwaarden A, Bj C, D, K, F, G, H en J volledig onafhankelijk van elkaar, In het geval van een twee-dimens ionaal scheidbaar filter echter zijn. aangezien de niveauwaarden van de weegfactoren een gevolg zijn van het kruiselingse produkt van de respectieve waarden van de horizontale en de vertikale een-dimensionale kernweeg-15 factoren, de respectieve waarden van A, B, CL D, E, F, G. S enJ niet volledig onafhankelijk van elkaar.

Een inrichting voor het synthetisch opbouwen van een elektrisch signaal uit component spectra, welke de algemene vorm_, aangegeven in fig. 13, kunnen hebben, is van belang voor de uitvinding. De spectrumcompo-20 nenten Gg', L^', L^!, Dg1', :l en zijn responsies op de niet van een accent voorziene tegenhangers daarvan, welke afkomstig zijn uit de spectrumanalysator volgens fig. 12, De spectrumcomponenten LQ. L·^,

Lg, } Gg en worden wat tijd betreft progressief later geleverd door de spectrumanalysator volgens fig, 12 en moeten op verschillende 25 wijzen worden vertraagd om GQ' , L^', Dg' , ' en L0' pro gressief later voor de signaalsynthetisator volgens fig. 13 te verschaffen.

Fig. 13 toont een signaalsynthetisator met een aantal opeenvolgende signaalsynthesetrappen 1360 1365 1370, 1375. 13Ö0. 1385. Elke trap 30 expandeert door interpolatie de steekproefmatrix van een spectraalcom-ponent, om deze coëxtensief te maken met dié van de spectraalcomponent. welke daarnaast een hogere ruimtelijke frequentie heeft en maakt het mogelijk, dat de component bij deze spectraalcomponent wordt opgeteld.

De expansie van de steekproefmatrix geschiedt door de steekproefpunten 35 in de matrix met nullen te doorschieten en het resultaat aan een laag-doorlaatfiltering te onderwerpen teneinde harmonischen te verwijderen. Laagdoorlaatfiltering vertoont bij voorkeur dezelfde filterkarakteris- 8402009 > Λ - - tieken als de laagdoorlaatfiltering. -welke behoort bij het overeenkomstige interpolatieve proces bij de spectrumanalysator volgens fig. 12.

De laagdoorlaatf iltering- behorende bij de interpolatie in de sig-naalsynthetisator. onderdrukt harmonischen, welke behoren bij de G^ of 5 1^,-signalen. die door een niet-lineair proces worden gewijzigd hetgeen zich kan voordoen bij wijzigingsketens (zoals boven onder verwijzing naar fig. 3 is beschreven) die tussen de spectrumanalysator volgens fig. 12 en de synthetisator volgens fig. 13 aanwezig zijn. Dergelijke niet-lineaire processen geven aanleiding tot zichtbare aliasartifacten 10 in het synthetisch opgebouwde, samengestelde beeld wanneer niet de laag-doorlaatfiltering wordt toegepast, behorende bij de interpolatieve processen, die in de signaalsynthetisator worden toegepast.

3ij de synthetisator volgens fig. 13, worden steekproeven van het laagdoorlaatspectrum Gg? in de expansieketen 1361 met nullen doorschoten 15 en over een tweedimensionaal laagdoorlaatfilter 1362 met ruimtelijke frequentie gevoerd, overeenkomende met het filter 1265 van de spectrumanalysator volgens fig. 12. Steekproeven van de responsie van het filter 1362 worden in een optelinrichting 1363 opgeteld bij steekproeven van V0Qr kg·); verschaffen van G_1 _ overeenkomende met of identiek 5 ‘ 20 v aan een hypothetische, naar de tijd vertraagde replica van G_. Daarna worden G^'-steekproeven in de expansieketen 1366 met nullen doorschoten. Dit signaal wordt door een laagdoorlaatfilter 1367 gevoerd, dat overeenkomt met het laagdoorlaatfilter 125½ van fig. 12, en in êen optelinr-richting 1368 opgeteld bij voor het verschaffen van G^; . overeen- 25 a komende met of identiek aan een in tijd vertraagde replica van G^.

De steekproeven van G^j worden in de expansieketen 1371 met nullen doorschoten en het resultaat wordt in het filter 1372 , overeenkomende met het filter 12½½ van fig. 12, aan een laagdoorlaatfilter onderworpen. De responsie van het filter 1372 wordt in een optelinrichting 1373 opge-30 teld bij L^;. voor het verschaffen van G^? overeenkomende met of identiek aan een vertraagde replica van . De steekproeven van ! worden in de expansieketen 1376 met nullen doorschoten en het resultaat wordt in een filter 1377. overeenkomende met het filter 123½ van fig. 12, aan een laagdoorlaatfilter onderworpen. De responsie van het filter 1377

3C

J wordt in een optelinrichting 1373 bij , opgeteld voor het verschaffen van Gg *j overeenkomende met of identiek aan een vertraagde replica van G^. Tussen de G^-steekproeven worden in de expansieketen 1331 8402009 * - 1+6 - * nullen geïntroduceerd en het resultaat wordt in een filter 1382 aan een laagdoorlaatfaltering onderworpen. De responsie van het filter 1382 wordt in een optelinrichting 1383 opgeteld hij ' voor het verschaffen van Gj1, overeenkomende met of identiek aan. G1 met vertraging. De 5 steekproeven van ' worden voor interpolatie toegevoerd aan een ex-pansieketen 1386 en een laagdoor laat filter 138T, overeenkomende met het filter' 1211+ van fig. 12. De responsie van het filter 1387 wordt in een optelinrichting 1388 gesommeerd met Lq ' voor het verschaffen van G^' het synthetisch opgebouwde signaal,, dat hetzelfde'beeld omschrijft als 10 dat door Gq, eventueel met wijzigingen.

Ofschoon de twee-dimensionale realisatie volgens de uitvinding bijzonder geschikt is om te worden toegepast bij beeldverwerking van het ruimtelijke frequentiespectrum van beelden in ware tijd, is het duidelijk, dat de twee-dimensionale informatie, waarmede de uitvinding 15 zich bezig houdt, niet is beperkt tot het ruimtelijke frequentiespectrum van twee-dimensionale beelden. Zo kan bijvoorbeeld een van de twee dimensies overeenkomen met ruimtelijke frequentie-informatie en kan de andere van de twee dimensies overeenkomen met temporale frequentie-informatie.

20 Voorts is de uitvinding van nut voor het analyseren van het fre quentiespectrum in ware tijd van informatie, die door meer dan twee dimensies wordt bepaald. Zo kunnen bijvoorbeeld in het geval van driedimensionale informatie alle drie dimensies overeenkomen met ruimtelijke informatie of ook kunnen twee van de dimensies overeenkomen met ruimte-25 lijke informatie, terwijl de derde dimensie overeenkomt met temporale informatie. Van belang in dit geval is de beeldverwerkingsinrich-ting, welke reageert op het optreden van een beweging in een weergegeven televisiebeeld.. In dit geval blijft het gedeelte van het ruimtelijke frequentiespectrum van het weergegeven beeld dat overeenkomt met sta-30 tionaire objecten, hetzelfde van videoraster tot -raster van de video-informatie, terwijl het gedeelte van het ruimtelijke frequentiespectrum van het weergegeven beeld, dat overeenkomt met zich bewegende objecten van raster tot raster van video-informatie verandert. Een spectrumana-lysator volgens de uitvinding kan in een dergelijke beeldverwerkings-35 inrichting worden toegepast onder gebruik van 3-D laagdoorlaatfilters. Twee van de drie dimensies van deze laagdoorlaatfilters zijn ruimtelijk en komen overeen met de twee ruimtelijke dimensies van de 2-D laagdoor-laatfilters die in elke trap 8402009 -^7-- ........

van de tweedimensionale spectrumanalysatcr volgens fig. 12 aanwezig zijn. De derde dimensie is temporaal en komt overeen met de fijnstruc-tuurkarakteristieken van het driedimensionale spectrum tengevolge van veranderingen, die worden veroorzaakt door zich bewegende objecten, in ^ de waarden van de waardeniveaus van overeenkomstige pixels van het weergegeven beeld van raster tot raster.

Bij de bovenstaande beschrijving van uitvoeringsvormen van de uitvinding is aangenomen, dat het temporale signaal G-^ een basisband-signaal met een frequentiespectrum is, dat informatie met een of meer .q dimensies bepaalt. Zoals bekend wordt een dergelijke basisbandinformatie dikwijls gecommuniceerd in frequentie-multiplex formaat waarbij de basisbandinformatie de zijbanden van een draaggolffrequentie omvat, die door een basisbandinformatiecomponent is gemoduleerd. Door in de respectieve vertolkingsorganen 100-1 ... 100—IT van fig, 1 gebruik te Ij maken van geschikte modulatoren en demodulator en. kunnen Gq en/of elk van .., Gjj. en/of elk van Lq ... L·^ ^ frequentie multiplexsignalen zijn.

De uitdrukking !* schuif register" dient ook die organen te omvatten t welke een equivalente functie uitvoeren - bijvoorbeeld een eerst 20 uitlezend en daarna registrerend seriegeheugen.

3402009

Claims (29)

1. Signaalverwerkingsinrichting voor het analyseren van het frequen tiespectrum van een informatiecomponent van een bepaald temporaalsig-naal in (N+1) gescheiden frequentiebanden, waarbij de component overeenkomt met informatie met een bepaald aantal dimensies, waarbij N een 5 pluraal geheel getal is en de hoogste van belang zijnde frequentie in het frequentiespectrum niet groter is dan de frequentie met het kenmerk. dat om het frequentiespectrum in vertraagde ware tijd te analyseren de inrichting is voorzien van een "pijplijn', (fig. 1, 1a, 1b) voorzien van een stel van N ordinaal gerangschikte steekproefsignaalvertolkings-10 organen (100-1 ... 100N), waarbij elk van de vertolkingsorganen (fig. 1a) is voorzien van eerste en tweede ingangsklemmen en eerste en tweede uitgangsklemmen, waarbij de eerste ingangsklem van het eerste vertolk-kingsorgaan van het stel bestemd is voor het ontvangen van het bepaalde temporale signaal (GQ) f de eerste ingangsklem van elk van de tweede tot 15 de N-de vertolkingsorganen van het stel is gekoppeld met de eerste uit-gangsklem van het onmiddellijk voorafgaande orgaan van de vertolkingsorganen van het stel en vanuit elk van de vertolkingsorganen naar het onmiddellijk daaropvolgende orgaan van de vertolkingsorganen van het stel een signaal (G^ . G^ enz.) te voeren, en de tweede ingangsklem van elk 20 van de vertolkingsorganen van het stel bestemd is voor het ontvangen van een afzonderlijk steekproef-frequent kloksignaal (CL1 CL2, enz.) om bij de eerste en tweede uitgangsklemmen van dat vertolkingsorgaan respectieve signalen te verschaffen, welke zijn bemonsterd met een frequentie, gelijk aan de steekproeffrequentie van het daaraan toegevoerde kloksig-25 naai, waarbij elk van de vertolkingsorganen van het stel tussen de eerste ingangsklem en de eerste uitgangsklem daarvan voor de informatiecomponent een laagdoorlaatoverdrachtsfunctie vertoont, welke laagdoorlaat-overdrachtsfunctie van het vertolkingsorgaan van het stel een nominale afknijpfrequentie heeft die een direkte functie is van de steekproef-30 frequentie van het kloksignaal, dat aan de tweede ingangsklem van dat orgaan van de vertolkingsorganen van het stel wordt toegevoerd, waarbij het kloksignaal, dat aan de tweede ingangsklem van het eerste vertolkingsorgaan van het stel wordt toegevoerd., een steekproeffrequentie heeft, die (a) tweemaal zo groot is als en (b) voor de informatie-35 component voorziet in een nominale afknijpfrequentie voor de laagdoor- 8402009 V - U9 - laat overdracht 3 functie van. het eerste vertolkingsorgaan van het steit welke kleiner is dan fg. waarbij het kloksignaal, dat aan de tweede in-gangsklem van elk van de tweede tot N-de vertolkingsorganen van het stel wordt toegevoerd een steekproeffrequentie heeft. die (a) kleiner 5 is dan de klokfrequentie, welke aan de tweede ingangsklem van het onmid-deilijk voorafgaande orgaan van de vertolkingsorganen van het stel wordt toegevoerd , (b) tenminste gelijk is aan het dubbele van de maximale frequentie van de informatiecomponent van het signaal, dat aan de eerste ingangsklem daarvan wordt toegevoerd, en (c) voor de laagdoorlaatover-10 drachtafonctie daarvan voorziet in een nominale afknijpfrequentie, welke kleiner is dan die van het onmiddellijk voorafgaande vertolkingsorgaan van het stel, en de informatiecomponent van het signaal, dat op de tweede uitgangsklem van elk van de vertolkingsorganen van het stel optreedt, overeenkomt met het verschil tussen de informatiecomponent van het sig-15 naai, dat aan de eerste ingangsklem daarvan wordt toegevoerd., en een direkte functie van de informatiecomponent van het signaal, dat aan de eerste uitgangsklem daarvan optreedt, zodat de (ΒΓ+1) gescheiden frequent iebanden de N respectieve signalen op de tweede uitgangsklemmen van de H vertolkingsorganen,' tezamen met het signaal op de eerste uitgangs-20 klem van het ίΤ-de vertolkingsorgaan omvatten,

2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het kloksignaal, dat aan de tweede ingangsklem van elk van de tweede tót BT-de ver-tolkingsorganen van het stel wordt toegevoerd, ten opzichte van de steekproeffrequentie van het kloksignaal dat aan de tweede ingangs- 25 klem van het onmiddellijk voorafgaande orgaan van de vertolkingsorganen van het stel wordt toegevoerd, een zodanige steekproeffrequentie heeft, dat elke dimensie van de informatiecomponent van het signaal, dat aan de eerste klem daarvan wordt toegevoerd wordt bemonsterd met de helft van de frequentie, waarmede de overeenkomstige dimensie van de in-30 formatieccmponent van het signaal dat aan de eerste klem van het onmiddellijk voorafgaande orgaan van de vertolkingsorganen van het stel wordt toegevoerd wordt bemonsterd.

3. Inrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat het kloksignaal, dat aan de tweede ingangsklem van elke tweede tot ïï-de vertol- 35 kingsorganen van het stel wordt toegevoerd ten opzichte van de steekproeffrequentie van het kloksignaal dat aan de tweede ingangsklem van het onmiddellijk voorafgaande orgaan van de vertolkingsorganen van het 8402009 4~ r 50 - stel wordt, toegevoerd,, een zodanige steekproef frequent ie heeft, dat voor de laagdoorlaatoverdrachtsfunctie daarvan, voor elke dimensie van de in-formatiecomponent van het signaal; dat aan de eerste klem daarvan wordt toegevoerd, wordt voorzien in een nominale afknijpfrequentie. die in hoofdzaak de helft is van de nominale afknijpfrequentie, welke optreedt voor de. overeenkomstige dimensie van deze informatiecomponent door de laagdoorlaatoverdrachtsfunctie van het onmiddellijk voorafgaande orgaan van de vertolkingsorganen van het stel., waardoor de informatiecomponent van het signaal op de tweede uitgangsklem van elk van. de vertolkings-organen van het stel in elke dimensie daarvan overeenkomt met een ver- 10 schillende octaaf van het frequentiespectrum van de informatiecomponent van. het bepaalde temporale signaal in die dimensie. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het bepaalde temporale signaal een analoog signaal is, dat een informatiecomponent omvat, welke met één dimensionale informatie overeenkomt.

5. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het temporale signaal een videosignaal omvat, dat twee dimensionale beeldinformatie bepaalt .

6. Inrichting volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat het videosig-2Q naai met opeenvolgende rasters van afgetaste televisiebeelden overeenkomt .

7. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat elk van de vertolkingsorganen (l00a*K, 100b-K in fig. 1a en 1b) van het stel is voorzien van eerste organen (102, 10H), die met de eerste en tweede in- 2^ gangsklemmen en een eerste uitgangsklem van dat ene vertolkingsorgaan zijn gekoppeld voor het verschaffen van een laagdoorlaatoverdrachtsfunctie van dat ene vertolkingsorgaan, waarbij de eerste organen zijn voorzien van een convolutiefilter (102) met m aftakkingen. waarbij m een bepaald pluraal geheel getal is om de informatiecomponent van het sig-naai, dat aan de eerste klem van dat ene vertolkingsorgaan wordt toegevoerd. met een voorafbepaalde kernfunctie te convolueren bij een steek-proeffrequentie, welke overeenkomt met die van het kloksignaal, dat aan de tweede ingangsklem van dat ene vertolkingsorgaan wordt toegevoerd, waarbij de voorafbepaalde kernfunctie een steekproeffrequentie van het convolutiefilter van het betreffende ene vertolkingsorgaan respectievelijk de vorm en de nominale afknijpfrequentie van de laagdoorlaatoverdrachtsfunctie van het betreffende ene overdrachtsorgaan in elke dimensie 8402009 *- - 51 - van de informatiecomponent "bepalen en tweede organen (109. 110). die met de eerste organen met de tweede ingangs- en tweede uitgangsklem van het betreffende ene vertolkingsorgaan zijn gekoppeld om bij de tweede uitgangsklem van het betreffende ene vertolkingsorgaan het verschilsignaal 5 te verschaffen, waarbij deze tweede organen zijn voorzien van steekproef subtractieve organen (110) en derde organen, welke zijn voorzien van vertragingsorganen (106, 108, 109. fig. 1a; 109, fig. 1h en 1c) om de steekproefsubtractieve organen via de vertragingsorganen met eerste organen te koppelen, waarbij de steekproefsubtractieve organen in temporale 10 centrering bij de steekproeffrequentie van de geconvolueerde steekproeven van het betreffende ene vertolkingsorgaan, elk van de achtereenvolgens optredende respectieve steekproefniveaus van geconvolueerde steekproeven van het betreffende ene vertolkingsorgaan aftrekken van elk van de overeenkomstige achtereenvolgens optredende respectieve niveaus 15 van de infoxmatiecomponent van het signaal, dat aan de eerste ingangs-klem van het betreffende ene vertolkingsorgaan wordt toegevoerd, voordat een convolutie met de voorafbepaalde kernfunctie van het convolutiefil-ter van het betreffende ene vertolkingsorgaan plaats vindt„ waardoor het uitgangssignaal van de steekproefsubtractieve organen elk van achter-20 eenvolgens optredende respectieve verschilsteekproefniveaus., bij de steekproeffrequentie van de geconvolueerde steekproeven van het betreffende ene vertolkingsorgaan omvat, welke respectieve verschilsteek-proefniveaus de informatiecomponent van het signaal vormen, dat op de tweede uitangsklem van het betreffende ene vertolkingsorgaan aanwezig 25 is.

8. Inrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de voorafbe-paalde kernfunctie van tenminste een van de vertolkingsorganen van het stel een laagdoorlaatoverdrachtsfunctievorm voor dat overdrachtsor-gaan bepaalt, welke een geleidelijke reductie vertoont, die zich voor-30 bij de nominale afknijpfrequentie daarvan uitstrekt. 9* Inrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de respectieve kernfuncties van tenminste twee van de vertolkingsorganen van het stel in hoofdzaak aan elkaar gelijk zijn.

10. Inrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de informatie-35 component tenminste twee dimensies bezit en het convolutiefilter van tenminste een van de vertolkingsorganen een niet-scheidbaar filter in tenminste de genoemde twee dimensies is, 84 02 oog *r u - 52 - 11. · Inrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk dat de informatie-component tenminste twee dimensies hezit en het convolutiefilter van tenminste een van de vertolkingsorganen een scheidbaar filter in de twee dimensies is.

12. Inrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de eerste or ganen (102, 10k) van tenminste een van de vertolkingsorganen van het stal van een bepaald type zijn, waarbij dit bepaalde type eerste organnen is voorzien van het convolutiefilter (102) en een decimator (10^), die in serie tussen de uitang van het convolutiefilter en de eerste uitgangs-10 klem van het betreffende, vertolkings orgaan van het stel is gekoppeld, waarbij het convolutiefilter van het bepaalde type eerste organen aan de uitgang daarvan een bepaalde steekproefdichtheid in elke dimensie van de informatiecomponent verschaft i welke overeenkomt met de steekproef-frequentie van het kloksignaal, dat aan de tweede ingangsklem van het 15 betreffende ene vertolkingsorgaan wordt toegevoerd, en de decimator van het bepaalde type eerste organen in elk van de dimensies van de inr-formatiecomponent slechts bepaalde, doch niet alle van de geconvolueerde steekproeven, die aan de uitgang van het convolutiefilter van het bepaalde type eerste organen optreden, aan de eerste uitgangsklem van het be-20 treffende ene vertolkingsorgaan toevoert, waardoor de gedecimeerde steekproefdichtheid van de geconvolueerde steekproef, in elk van de dimensies van de informatiecomponent op de eerste uitgangsklem van het betreffende ene vertolkingsorgaan.. wordt gereduceerd ten opzichte van de bepaalde steekproefdichtheid van de overeenkomstige dimensie van de informatie-25 component aan de uitgang van het convolutiefilter van het betreffende ene vertolkingsorgaan,

13. Inrichting volgens conclusie 12 met het kenmerk > dat de decimator van het bepaalde type eerste organen in elk van de dimensies van de informatiecomponent, om de andere de steekproeven, die aan de uitgang van 30 het convolutiefilter van het bepaalde type eerste organen optreden, aan de eerste uitgangsklem van het betreffende ene vertolkingsorgaan toevoert waardoor de gedecimeerde steekproefdichtheid, in elk van de dimensies van de informatiecomponent< tot de helft van de bepaalde steekproefdichtheid van de overeenkomstige dimensie van de informatiecomponent wordt geredur-35 ceerd* .1*+, Inrichting volgens conclusie 12 met het kenmerk, dat in het genoemde . tenminste ene vertolkingsorgaan (206b-K. fig. 1b) de derde or- 8402009 - 53 - •w ganen zijn -voorzien ran vierde organen, die tussen de uitgang ran het convolutiefilter en de st eekproefsubtractieve organen zijn gekoppeld om aan de steekproefsubtractieve organen (110) de geconvolueerde in-formatiecomponent uit het convolutiefilter direkt toe te voeren.

15. Inrichting volgens conclusie 12 met het kenmerk, dat de der de organen (1Q6# 108, 109. fig. la) verder zijn voorzien van vierde organen (106, 108}, die tussen de decimator en de steekproefsubtractie-organen zijn gekoppeld om de gedecimeerde steekproefdichtheid van de geconvolueerde steekproeven in elke dimensie van de informatieeomponent. 10 op de eerste uitgangsklem van het betreffende ene vertolkingsorgaan. terug te companderen tot de bepaalde steekproefdichtheid ran de geconvolueerde steekproeven in die dimensie, bij de steekproefsübtractie-organen, welke vierde organen zijn voorzien van een steekproefexpansie-inrichting (8) voor het introduceren van extra steekproeven, die res-15 pectievelijk in optreden overeenkomen met elke geconvolueerde steek- proefuitgang van het convolutiefilter, welke afwezig is uit de gedecimeerde steekproefdichtheid, waarbij elk van de geïntroduceerde extra steekproeven een niveau met een waarde nul heeft, en interpolatie-organen (108) om een steekproefniveau met geïnterpoleerde waarde voor het ni-20 veau met een waarde nul van elk van de geïntroduceerde extra steekproeven te substitueren. té. Inrichting volgens conclusie met het kenmerk, dat de decimator van het bepaalde type eerste organen in elk van de dimensies van de informatiecomponent. de steekproeven, die aan de uitgang van het convo-2p lutiefilter van het bepaalde type eerste organen optreden, om de andere aan de eerste uitgangsklem van het betreffende ene vertolkingsorgaan toevoert, welke expansie-inrichting een extra steekproef in de ruimte tussen elk paar opeenvolgende geconvolueerde steekproeven van de gedecimeerde steekproefdichtheid in elke dimensie van de inforrnatiecompo-30 nent introduceert en de interpolatie-organen een interpolatiefilter met n-aftakkingen (waarbij n een bepaald pluraal geheel getal is) met een laagdoorlaatoverdrachtsfunctie omvatten.

17· Inrichting volgens conclusie lU of 15 met het kenmerk, dat de informatiecomponent van het signaal op de eerste ingangsklem van het be-35 treffende ene vertolkingsorgaan aan de steekproefsubtractie-organen daarvan via de vertragingsorganen daarvan wordt toegevoerd en de ver-tragingsorganen van het betreffende ene vertolkingsorgaan een tijdver- 8402009 » κ it Η. * traging introduceren, welke in hoofdzaak gelijk is aan de totale tijd-vertraging. geintroduceerd door het convolutiefilter, de decimator en de vierde organen van net betreffende ene vertolkingsorgaan.

18. Inrichting volgens conclusie 12 met het kenmerk, dat elk van de 5 eerste tot de ('N-1 )-de vertolkingsorganen van het stel is voorzien van eerste organen van het bepaalde type (1Q0a-K of 100b-K).

19. Inrichting volgens conclusie 18 met het kenmerk, dat de N-de vertolkingsorganen (fig. 1c) van het stel ook eerste organen van het bepaalde type omvatten,

20. Inrichting volgens conclusie 18 met het kenmerk, dat de N-de ver tolkingsorganen (fig. 1c) van het stel. zijn voorzien van eerste organen van een ander type. waarbij het uitgangssignaal van de convolutie-orga?-nen direkt aan de eerste uitgangsklem van de N-de vertolkingsorganen wordt toegevoerd.

21. Inrichting volgens conclusie 20-^.et het kenmerk, dat de informa- tiecomponent van het signaal (¾^) op <3·® eèr^t^_ingang van de N-de vertolkingsorganen van het stel aan de steekproefsubtractïë^organen daarvan wordt toegevoerd via de vertragingsorganen (109) daarvan. waarbij de vertragingsorganen van de N-de vertolkingsorganen van het 20 stel een tijdvertraging introduceren, die in hoofdzaak gelijk is aan die, welke door het convolutiefilter daarvan wordt geintroduceerd.

22. Inrichting voor het uitvoeren van spectraalanalyse in ware tijd gekenmerkt door een cascadeverbinding van laagdoorlaatsteekproeffil-ters (102, lOU· van:-.fig. 1a, 1b in 100-1, 100-2 enz.), die bij steeds 25 lagere steekproeffrequenties (CL1( CL2. enz.) worden bedreven, waarbij een ingangssignaal (Gq) van de cascade het signaal is, waarbij de spectraalanalyse moet worden uitgevoerd, en het uitgangssignaal (G^.) van de cascade een resterend laagdoorlaatspectrum bezit, organen (106_ 103, fig. 1a) om de steekproeven van een decimering van de responsie van 30 elk laagdoorlaatsteekproeffilter (102, 10¼) met nullen te doorschieten en het resultaat aan een laagdoorlaatfilter te onderwerpen teneinde een respectieve interpolatieresultaat te verkrijgen, organen (109) om de steekproeven van het ingangssignaal van elk laagdoorlaatfilter in de cascadeverbinding te vertragen met een bedrag, gelijk aan de som van de 35 vertraging in responsie op dat filter en de vertraging bij de laagdoor-laatfiltering van de responsie, doorschoten met nullen( en organen (110) om de vertraagde steekproeven van het ingangssignaal van elk 3402009 * * #· -55 - laagdoorlaatfilter in de c as cadeverbinding differentieel te combineren met bet interpolatieresultaat, dat uit de responsie daarvan afkomstig is, waardoor een respectieve analyse (l^ ^) van de spectrumanalyses van het ingangssignaal van de cascadeverbinding wordt verschaft. 5 23· Inrichting voor het uitvoeren van een spectraalanalyse in ware tijd van een elektrisch signaal, dat regelmatig met een frequentie H wordt bemonsterd gekenmerkt door een aantal, n in aantal, anaiysetrap-pen (100-1, 100-2, enz.), die achtereenvolgens cardinaal van nul tot en met n zijn genummerd, waarbij elke analysetrap (fig. 4) voorziet in een 10 eerste uitgangssignaal (G^^) als een responsie op componenten met lage frequentie van het ingangssignaal (Gg.) daarvan en een gescheiden tweede . uitgangssignaal als een responsie (L^) op componenten met hogere frequentie van het ingangssignaal (G^.) daarvan^waarbij de trap van de ana-lysetrappen, welke is genummerd metj^un (100-1) het elektrische signaal 15 voor spectraalanalyse als het ingangssignaal daarvan ontvangt, en elke andere van de analysetra^néd als het ingangssignaal daarvan het eerste _ uit gangs s·? van' de analysetrap met het daaropvolgende lagere cardinals nummer ontvangt, waarbij de tweede uitgangssignalen van alle genoemde trappen en het eerste uitgangssignaal van de analysetrap, genum-20 merd met n, voorzien in de spectraalanalyse, en waarbij elk van het \:\ aantal analysetrappen (bijvoorbeeld fig. *0 respectievelijk is voorzien van een eerste schuifregister (470) met m trappen.. waarbij m een plu-raal geheel getal is, waarbij het ingangssignaal (Gg.) voor de analysetrap aan de ingang daarvan wordt toegevoerd en wordt geklokt met een klok-25 frequentie, gelijk aan R/2 t waarbij k het cardxnale nummer van de analysetrap is, organen (471), welke het ingangssignaal (Gg.) van de analysetrap en het ingangssignaal, als vertraagd in elke trap van het eerste schuifregister met aftrappen, met een stel coëfficiënten wegen en de gewogen signalen sommeren voor het verschaffen van een laagdoorlaat 30 gefilterde responsie met lineaire fase (Gg+^) op het ingangssignaal van de analysetrap, welke responsie het eerste uitgangssignaal van de analysetrap vormt, een multiplexinriehting (472). welke alternatief een keuze maakt tussen het eerste uitgangssignaal van de analysetrap en een k-1) nulwaarde bij de frequentie van R/2 , een verder schuifregister 35 (474) met m-trappen, waarbij het door de muitipiexinriebting gekozen signaal aan de ingang daarvan wordt toegevoerd en bij de klokfrequen-tie; gelijk aan B/2^ “ wordt geklokt organen (474), welke het gewogen 8402009 & - 56 - signaal van dié analysetrap en het signaal, als vertraagd in elke trap van het verdere register met m-trappen door het stel weegcoefficiënten wegen en de gewogen signalen sommeren voor het verkrijgen van een opnieuw bemonsterd eerste uitgangssignaal voor dié analysetrap, en orga-5 nen (bJ5), welke het opnieuw bemonsterde eerste uitgangssignaal voor dié analysetrap met het vertraagde ingangssignaal voor dié analysetrap subtractief combineren voor het verschaffen van het tweede uitgangssignaal (L„) voor dié analysetrap. 2k, Inrichting volgens conclusie 23 met het kenmerk, dat m voor elke 10 analysetrap hetzelfde is en elke analysetrap gelijke waardestellen van wéegcoëfficiënten gebruikt.

25. Inrichting volgens conclusie 23 met het kenmerk, dat het vertraagde ingangssignaal voor elke analysetrap uit de m-de trap van het eerste schuifregister met m-trappen wordt verkregen en verder wordt vertraagd 15 (door i+T6).

26. Digitaal filter met tenminste een uitgangsresponsie en gekenmerkt door een aantal afgetakte, geklokte vertragingslijnen, bijvoorbeeld (Ufo, fig, U in elk van 100:-1, 100-2, enz.), die achtereenvolgens ordinaal zijn genummerd en bij steeds lagere frequenties (R/1, R/2, enz.) 20 worden geklokt naarmate de ordinale nummering daarvan toeneemt, organen om een te filteren ingangssignaal (Gq) aan de ingang van de eerste van het aantal vertragingslijnen toe te voeren, respectieve organen (bijvoorbeeld U71 in elk van 100-1, 100-2, enz.) om steekproeven uit de aftakkingen van elke vertragingslijn te wegen en de gewogen steekproeven te 25 combineren teneinde de respectieve filterresponsies (Gp Gg) te verkrijgen, en organen om de respectieve filterresponsie,.afkomstig uit de steekproeven, die uit elke vertragingslijn worden genomen, behoudens die met de hoogste ordinale nummering, als ingangssignaal toe te voeren aan de vertragingslijn met de daaropvolgende hogere ordinale nummering, 30 waarbij tenminste een gedeelte (G^) van de respectieve filterresponsie, afkomstig uit de steekproeven, die uit de vertragingslijn met de hoogste ordinale nummering worden afgenomens wordt gebruikt bij het verschaffen van de totale responsie.

27. Digitaal filter volgens conclusie 26 met het kenmerk, dat de ge- · 35 wogen steekproeven uit de aftakkingen van elke vertragingslijn worden gecombineerd voor het verkrijgen van respectieve filterresponsies (Gp Gg, enz.), die een laagdoorlaatkarakter hebben. 8402009 φ V ,5Tr

28. Digitaal filter volgens conclusie 27 met het kenmerk. dat één van de respectieve filterresponsies (G^.), verkregen door -wegen en combineren van de steekproeven, welke afkomstig zijn uit de vertragings-lijn met de hoogste ordinale nummering, als een uitgangsresponsie van het 5 digitale filter wordt gebruikt.

29. Digitaal filter volgens conclusie 27 gekenmerkt door een verdere afgetakte. geklokte vertragingslijn (h-73) - welke met dezelfde frequentie als een gekozen lijn (**70) van het aantal afgetakte vertragingslijnen wordt geklokt, organen (**72) om het uitgangssignaal van de gekozen 10 vertragingslijn en nullen selectief aan de ingang van de verdere vertragingslijn toe te voeren,, organen (**7*0 om steekproeven uit de aftakkingen van de verdere vertragingslijn te wegen en de steekproeven te combineren voor het verkrijgen van een laagdoorlaatfilterresponsie. en organen (**75) voor het differentieel combineren van de op deze wijze 15 verkregen laagdoorlaatfilterresponsie met het uitgangssignaal van de gekozen vertragingslijn in het genoemde aantal vertragingslijnen voor het verschaffen van een uitgangsresponsie (Dg.) van het digitale filter.

30. Digitaal filter volgens conclusie 27 met het kenmerk, dat de gewogen steekproeven, afgenomen uit de aftakkingen van een gekozen ver- 20 tragingslijn (570-1) van het aantal afgetakte vertragingslijnen (570-0, 57Q-I} met een ordinaal nummer (1) dat één hoger is dan het ordinale nummer (0) van een voorafgaande vertragingslijn: (a) differentieel worden gewogen bij afwisselende perioden van de klokperioden van de voorafgaande vertragingslijn en (b) bij elk van deze klokperioden worden ge-25 combineerd voor het verkrijgen van een laagdoorlaatfilterresponsie, en waarbij de op deze wijze verkregen laagdoorlaatfilterresponsie differentieel wordt gecombineerd (bij 575-0) met het uitgangssignaal van de voorafgaande vertragingslijn (575-0) woor het verkrijgen van een uitgangsresponsie (Lq) van het digitale filter, 30 31, Digitaal filter volgens conclusie 26 gekenmerkt door een verdere afgetakte geklokte vertragingslijn (1*73), welke met dezelfde frequentie wordt geklokt als een gekozen lijn (**70) wan het aantal af getakte vertragingslijnen j organen (**72) om het uitgangssignaal van de gekozen vertragingslijn en nullen selectief aan de ingang van de verdere vertra-35 gingslijn toe te voeren, organen (**7**) om steekproeven uit de aftakkingen van de verdere vertragingslijn te wegen en de steekproeven te combineren voor het verkrijgen van een responsie en organen (**75) om de op deze 840200§ V * Λ Jk r j - 58 r- wij ze verkregen responsie met het vertraagde ingangssignaal (G^) van de voorafgaande vertragingslijn te combineren teneinde een uitgangsresponsie (L„) van het digitale filter te verschaffen.

32. Digitaal filter volgens conclusie 31* waarbij het vertraagde in-5 gangssignaal van de voorafgaande vertragingslijn wordt verkregen door de vertragingsinrichting (Vf6) in een van de aftakkingen daarvan te incorporeren,

33. Digitaal filter volgens conclusie 3^· met het kenmerk, dat de gewogen steekproeven uit de aftakkingen van een gekozen lijn van het aan- 10 tal afgetakte vertragingslijnen, met een ordinaal nummer, dat één hoger ligt dan een voorafgaande vertragingslijn, verschillend bij afwisselende perioden van de klokperioden van de voorafgaande vertragingslijn worden gewogen en bij elk van deze klokperioden worden gecombineerd, waarbij het resultaat met het vertraagde ingangssignaal van de voorafgaande ver-15 tragingslijn wordt gecombineerd voor het verschaffen van een uitgangs-responsie van het digitale filter. 3^-. Digitaal filter volgens conclusie 33, waarbij het vertraagde ingangssignaal van de voorafgaande vertragingslijn wordt verkregen door de vertragingsinrichting in een van de aftakkingen daarvan te incorpo-20 reren.

35. Signaalverwerkingsinrichting voor het synthetisch opbouwen van een enkel temporaal signaal (G ) uit een ordinaal gerangschikt stel van ET gescheiden temporale signalen (Lq-G ), waarbij ET een pluraal geheel getal is met het kenmerk, dat voor het synthetisch opbouwen van het 25 enkele temporale signaal op een vertraagde ware-tijdbasis (1) het enkele temporale signaal een bepaalde stroom van informatiecomponentsteekproeven omvat, die het frequentiespectrum van informatie met een bepaald aantal dimensies en een bepaalde steekproefdichtheid in elk van deze dimensies bepaalt, (2) het eerste (Lq) van het ordinaal gerangschikte stel van N 30 gescheiden signalen een stroom van informatiecomponentsteekproeven omvat( welke een bovenste gedeelte van het frequentiespectrum van de informatie met een steekproefdichtheid, die in hoofdzaak dezelfde is als de genoemde. bepaalde steekproefdichtheid in elk van de dimensies bepaalt. (3) elk van het tweede tot (ïF-l)de (L^ L^) van het ordinaal gerangschikte 35 stel van ET gescheiden signalen een stroom van informatiecomponentsteek-proeven omvat, die een individueel gedeelte van het frequentiespectrum van de informatie -van elke dimensie daarvan bepaalt, welke onder die van 8402009 * * * *» - 59 - de overeenkomstige dimensie van het spectrum van dat gedeelte ligt, bepaald door het onmiddellijk voorafgaande afzonderlijke signaal van de signalen van het stelsel en gelegen is hoven die van de overeenkomstige dimensie van het spectrum van dat gedeelte, bepaald door het onmiddellijk 5 volgende gescheiden signaal van de signalen van het stel, (k) de stroom van informatiecomponentsteekproeven, overeenkomende met elk van de tweede tot (ff-l)de (L.j ... L,.) van het ordinaal gerangschikte stel van ff gescheiden signalen een steekproefdiehtheid voor elk van de eigen infor-matiedimensie daarvan heeft, welke kleiner is dan de steekproefdiehtheid 10 van de overeenkomstige informatiedimensie van de stroom van informatie-coapoaentsteekproeven, overeenkomende met het onmiddellijk voorafgaande gescheiden signaal daarvan van het stel, en (5) de respectieve stromen van informatiecomponentsteekproeven in een voorafbepaalde tijd-verschuivingsrelatie ten opzichte van elkaar optreden en de inrichting 15 (in fig. 3) is voorzien van een groep van (ff-1) steekproefsignaalcom-binatie-organen (363 - 353) die elk (bijvoorbeeld 363. 362) individueel samenwerken met een respectief signaal (bijvoorbeeld Lq) van de eerste tot de genoemde (ff-1) de ordinale signalen (Lq-L^) van het stel van gescheiden signalen om dat ordinale signaal (bijvoorbeeld Lq) van het 20 stel gescheiden signalen, dat met dié eombinatie-organea samenwerkt, te combineren met het cumulatieve totaal (bijvoorbeeld 1) van al dié gescheiden signalen (bijvoorbeeld , Lg ·· welke op dat ordinale ene gescheiden signaal in het stel volgen en waarbij elk van de combi-natie-organen (bijvoorbeeld 362. 361), behorende bij het eerste (Lq) tot 25 het (ff-2)-de (L·^) ordinale signaal van het stel gescheiden signaal is voorzien van een optelinrichting (bijvoorbeeld 363), eerste organen, (bijvoorbeeld 3^0) om het bijbehorende ordinale gescheiden signaal als een eerste ingangssignaal aan de bijbehorende optelinrichting toe te voeren, en tweede organen (bijvoorbeeld 362) om het uitgangssignaal van 30 de optelinrichting (bijvoorbeeld 361) van de ccmbinatie-organen (bijvoorbeeld 36l), behorende bij het gescheiden signaal (bijvoorbeeld C-^) fon-middeilijk volgende op het bijbehorende ordinale gescheiden signaal, als een tweede ingangssignaal aan de bijbehorende optelinrichting met dezelfde steekproefdiehtheid ais die van het bijbehorende ordinale ge-35 scheiden signaal Poe te voeren, waarbij de combinatie-organen (353, 352]f welke behoren bij het (ff-l)-de gescheiden signaal (lj_) van het stel zijn voorzien van een optelinrichting (353), de eerste organen (350) om het (ff-l)-de gescheiden signaal als een eerste ingangssignaal aan de 8402009 é .* Ui r 60 - "bij"behorende optelinrichting toe te voeren, en derde organen (352) om het U-de gescheiden signaal (G ) als een tweede ingangssignaal aan de "bijbehorende optelinrichting (353) toe te voeren met dezelfde steekproef dichtheid als het (11-1)-de gescheiden signaal en de respectieve 5 eerste organen (3^+0, 3^1, enz.), waarbij- de respectieve eerste- organen. (3^0, 3^1, enz.)4 de respectieve tweede organen (362 362 enz.), en de derde organen van de (N-1) combinatie-organen van de groep respectieve voorafbepaalde bedragen van tijdvertraging introduceren bij het toevoeren van de naar de tijd verschoven afzonderlijke signalen van het 10 Stel, een en ander zodanig, dat voor elk van de respectieve (N-1) com-binatie-organen overeenkomstige informatiesteekproeven van de respectieve stromen van informatiecomponentsteekproeven bij de eerste ingang en bij de tweede ingang van de optelinrichting daarvan in hoofdzaak in tijd-coincidentie met elkaar optreden, waardoor het synthetisch opgebouwde 15 enkele temporale signaal aan de uitgang van de optelinrichting van de combinatie-organen, behorende bij het eerste afzonderlijke signaal van het stel wordt verkregen.

36. Inrichting volgens conclusie 35 met het kenmerk, dat‘de tweede organen (bijvoorbeeld 362, fig. 3) van de respectieve combinatie-orga-20 nen, die individueel behoren bij elk van de eerste tot (N-2)-de ordinale signalen (bijvoorbeeld L·^ ^) van het stel gescheiden signalen een steekproefexpansie-inrichting (692, 693, 69*0 omvatten, die in responsie op de stroom van informatiecomponentsteekproeven (GT ') met Λ. kleinere steekproefdichtheid aan de uitgang van de optelinrichting wor-25 den toegevoerd om extra steekproeven in de toegevoerde stroom te introduceren teneinde de steekproefdichtheid aan de tweede ingang van de optelinrichting (695) van het ene combinatie-orgaan te verhogen tot de steekproefdichtheid van het ordinale afzonderlijke signaal (L^ ^). behorende bij dat ene combinatie-orgaan, waarbij elk van de geSntrodu-30 ceerde extra steekproeven een niveau met een waarde nul heeft. en inter-polatie-organen (693, 69^·)welke dienen om een steekproefniveau met geïnterpoleerde waarde voor het niveau met een waarde nul van elk van de geïntroduceerde extra steekproeven te substitueren.

37· Inrichting volgens conclusie 36 met het kenmerk dat het N-de 35 afzonderlijke signaal (G _r>_) van het stel een steekproefdichtheid heeft, welke kleiner is dan van het (N-l)-de afzonderlijke signaal (L,-) van het stel, en de derde organen (352) zijn voorzien van steekproefexpansie- 8402009 * * * - 6ι - en interpolatie-organen (692. 693, 694) , overeenkomende met die van de tweede organen, cm het N-de afzonderlijke signaal aan de tweede ingang van de optelinrichting van de derde organen toe te voeren. 3Ö. Inrichting volgens conclusie 3T met het kenmerk dat het M-de 5 afzonderlijke signaal (GjftJ van het stel in hoofdzaak dezelfde steek-proefdichtheid heeft als het (l-1)-de afzonderlijke signaal (L·^) van het stel en de derde organen het ïT-de afzonderlijke signaal direkt aan de tweede ingang van de optelinrichting van de derde organen toevoeren. 39» Inrichting volgens conclusie 36 met het kenmerk, dat de stroom 10 van informatiecomponentsteekproeven, overeenkomende met elk van tenminste de tweede (L,) tot (M-l)-de (L^) van het ordinaal gerangschikte stel van SF afzonderlijke signalen voor elk van de eigen informatie-dimensies daarvan een steekproefdichtheid "bezit, welke de helft is van de steekproefdichtheid van de overeenkomstige informatiedimensie van de 15 stroom van informatiecomponentsteekproeven, overeenkomende met het onmiddellijk daaraan voorafgaande afzonderlijke signaal van het stelf en in elk van de combinatie-organen de expansie-inrichting (692) van de tweede organen een extra steekproef tussen elk paar opeenvolgende steekproeven met de genoemde kleinere steekproefdichtheid in elke dimensie van 20 de stroom van informatiecomponentsteekproeven aan de uitgang van de optelinrichting (CL·'), welke wordt toegevoerd, introduceert en de expansie-organen een interpolatiefilter (693) met n aftakkingen omvatten# waarbij n een pluraal bepaald getal met een laagdoorlaatovercLrachtsfunc-tie is.

40. Inrichting volgens conclusie 35 met het kenmerk, dat de derde organen en elk van de respectieve tweede organen van de groep van JT-1 steekproefsignaalcombinatie-organen zijn eigen voorafbepaalde mate van tijdvertraging bij het toevoeren van de bijbehorende stroom van infor-matiecomponentsteekproeven als een tweede ingangssignaal aan de bijbe-30 horende optelinrichting introduceert. en elk van de eerste organen van de groep van jJ-t steekproefsignaalcombinatie-organen is voorzien van vertragingscrganen (340, 341, enz.), die een bepaalde mate van tijdvertraging introduceren bij het toevoeren van het ordinale afzonderlijke signaal daarvan als een eerste ingangssignaal aan de bijbehorende optel-35 inrichting, welke afhankelijk Is van zovel (1) de respectieve tijdver-schuiving tussen het betreffende ordinale afzonderlijke signaal en elk van dié gescheiden signalen van het stel, welke op het betreffende 8402009 - 62 - V * * \ ordinale gescheiden signaal volgen, en (2) de totale hoeveelheid tijd-vertraging, welke door de derde organen en alle tweede organen van dié combinatie-organen, behorende bij de gescheiden signalen van het stel, die op het betreffende ordinale gescheiden signaal volgen, wordt gein-5 troduceerd, waarbij de bepaalde mate van vertraging zodanig is, dat overeenkomstige informatiesteekproeven van de respectieve stromen van informatiecomponentsteekproeven aan de eerste ingang en aan de tweede ingang van de betreffende optelinrichting in hoofdzaak in tijdcoinciden-tie met elkaar optreden. 8402009