PT78772B - Real-time hierarchal pyramid signal processing apparatus - Google Patents

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Abstract

A pipeline structure (Figure 3) is used for one or both of the following processes: (a) for the analysing, occurring at delayed real time, of the frequency spectrum of an information component (having one or more dimensions) of a given time signal (G0), the maximum frequency of interest of which is no greater than f0 and (b) for synthesising, in delayed real time, such a temporal signal (G0) from its frequency analysis spectrum (L0...G OMEGA ). Such a pipeline structure is particularly suitable for image processing of the two-dimensional space frequencies of television images which are defined by a temporal video signal (Figure 3). …<IMAGE>…

Description

DESCRIÇÃO DO INVENTO

Este invento diz respeito a um equipamento de tratamento de sinais para analisar e/ou sintetizar sinais. Mais especifica mente, o equipamento de tratamento de sinais deste invento empre ga uma arquitectura de registador de bombeamento (pipe-line) para analisar, em tempo real diferido, o espectro de frequências de uma componente de informação (com uma ou mais dimensões) de um dado sinal temporal tendo uma frequência de interesse mais elevado, não maior do que f , e/ou para sintetizar, em tempo real diferido, um sinal temporal a partir do respectivo espectro de frequências analisado. Embora não limitado a isto, este invento ê particularmente conveniente para processamento-imagem, em tempo real diferido, de frequências espaciais bidimensionais de imagens de televisão definidas por um sinal temporal de video.

Muitos trabalhos têm sido feitos na tentativa de estabele cer um modelo do funcionamento do sistema visual humano. Determinou-se que o sistema visual humano parece calcular uma primit_i va decomposição espaço-frequência das imagens luminosas, pela d_i visão da informação da frequência espacial num número de bandas contíguas cobrindo o espaço de frequências. Cada banda tem, apro ximadamente, a largura de uma oitava e a frequência central de cada banda difere da frequência central da sua banda vizinha de um factor aproximadamente igual s dois. As pesquisas indicam que existem aproximadamente seis bandas ou "canais” que cobrem os 0,5 a 60 ciclos/grau da faixa espaço-frequência do sistema vi, suai humano. A importância destas descobertas reside em que a informação da frequência espacial mais afastada do que um valor igual a dois de outra informação de frequência espacial será tra tada independentemente pelo sistema visual humano.

Determinou-se ainda que o tratamento espaço-frequência que ocorre no sistema visual está localizado no espaço. Deste modo, os sinais dentro de cada canal espaço-frequência são calcu lados em pequenas subregiões da imagem. Estas subregiões sobrepõem-se umas às outras e tem, aproximadamente, dois ciclos de largura numa frequência particular.

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Se uma imagem gradeada (grating) de onda sinusoidal é uti. lizada como padrão de ensaio verifica-se que o limiar da função

f contraste-sensibilidade para imagem de onda sinusoidal gradeada enfraquece rapidamente com o aumento da frequência espacial da

* onda sinusoidal gradeada da imagem. Isto é, as frequências espei ciais elevadas necessitam de um elevado contraste para serem vis

1 tas ( ~ 20% a 30 ciclos/grau) mas as frequências espaciais mais baixas necessitam de relativamente baixo contraste para serem vistas (2 0,2% a 3 ciclos/grau).

Determinou-se que a capacidade visual humana para determinar uma variação de contraste de uma onda sinusoidal gradeada de imagem que está acima do limiar também ê melhor para as frequências espaciais mais baixas do que para as frequências espaciais mais elevadas. Especificamente, um objectivo médio humano requere, com o fim de discriminar correctamente uma variação de contraste de 75% do tempo, aproximadamente uma variação de 12% no contraste para 3 ciclos/grau, mas requer uma variação de 30% para uma onda gradeada com 30 ciclos/grau.

0 Dr. Peter 0. Burt que é especialista nas propriedades, atrás discutidas, do sistema visual humano criou um algoritmo (referindo daqui em diante por "Pirâmide de Burt") que ele desen volveu para computadçrem base de tempo não real, para analisar frequências espaciais, com duas dimensões, de uma imagem entre uma diversidade de bandas de frequências espaciais separadas. C.a da banda de frequências espaciais (com excepção da banda de frequências mais baixas) tem, de preferência, uma oitava de largura. Deste modo, se a frequência espacial de interesse mais elevado ng/imagem não for superior a fQ, a banda de frequências mais elevada cobrirá a oitava de fg/2 a fg (tendo uma frequência central de 3 fg/4); a banda vizinha de frequências mais elevada cobrirá a oitava desde fg/4 a fg/2 (tendo uma frequência central de3fg/ /8) etc..

Faz-se referência à lista de artigos em que o autor ou co-autor é o Dr. Burt, que descreve, em pormenor, vários aspectos da Pirâmide de Burt:

"Segmentação e cálculo das propriedades de uma região de ima-

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-4gens, por meio de um cálculo hierárquico auxiliar” por Peter 3.

Burt e outros, em IEEE Transactions on Systems, Man and Cyberne1 tics, Vol. SMC-11, nS. 12, 802-809, Dezembro de 1981.

í - "A pirâmide Laplaciana como código de imagem compacto", por * Peter 3. Burt e outros em IEEE Transactions on Communications,

Vol. COM-31, NS. 4, 532-540, Abril de 1983.

- "Algoritmos rápidos para cálculo de propriedades de imagem lo cal" por Peter 3. Burt em Computer Vision Graphics, and Imaos Processinci, 21, 368-382 (1983).

- "Estructuras em árvore e em pirâmide para codificar hexagonal^ mente imagens binárias amostradas" por Peter 3. Burt em Computer Graphics and Imaqe Proce ssinq, 14, 271-280 (1980).

"Escolha de características de imagens locais por meio da Pirâmide-base com aplicações ao Movimento e análise de Texturas" por Peter 3. Burt, em SPIE, Vol. 360, 114-124.

"Transformadores de filtros rápidos para processamento de ima gens, por Peter 3. Burt, em Computer Graphics and Imaqe Processing, 16, 20-51 (1981).

"Linha de amostras (Spline) de multiresolução com aplicações aos mosaicos de imagens" por Peter 3, Burt e outros, em Image Processing Laboratory, Electrical, Computer, and Systems Engineering Department, Rensselaer Institute, 3unho de 1983.

- "A Pirâmide como estrutura de um cálculo eficiente", por Peter

3. Burt, em Im^ge Processing Laboratory, Electrical, Computer and Systems Engineering Department, Rensselaer Polytechnic Institute, 3ulho 1982.

0 algoritmo da Pirâmide de Burt utiliza técnicas de amostragem especiais para analisar a relativamente elevada resolução dentro de uma hierarquia de N (em que N é um inteiro) componentes separados de imagem (na qual cada componente de imagem ê uma imagem Laplaciana formada por diferentes pitavas das frequências espaciais da imagem original) mais uma imagem Gaussiana remanescente (a qual é formada por todas as frequências espaciais da ima gem original abaixo da mais baixa oitava do componente de imagem Laplaciana). Usa-se aqui o termo "pirâmide", devido à sucessiva

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-5redução da largura de banda de frequências espaciais e à densida. t de de amostras de cada uma das hierarquias imagens-componentes,

que vai desde a mais elevada componente de imagem atê à mais bai.

| xa oitava de componente de imagem.

ft

A primeira vantagem da pirâmide de Burt é que ela permite a alta resolução da imagem original para ser sintetizada a partir das componentes de imagem e da imagem remanescente sem a introdução de frequências espaciais espúricas devidas à introdução de erros nas amplitudes calculadas das frequências mais baixas da análise de Fourier (aliasing). Uma segunda vantagem do algoritmo da pirâmide de Burt ê que a largura de banda de frequência espacial de uma oitava de cada hierarquia das componentes de ima gem corresponde às propriedades do sistema visual humano, atrás apresentadas. Isto torna possível tratar selectivamente ou altjj rar as frequências espaciais de cada hierarquia individual das componentes de imagem em diferentes e independentes caminhos (is to ê, sem o tratamento de sinal de qualquer componente de imagem afectando significativamente qualquer outra componente de imagem) com o fim de realçar ou produzir qualquer outro efeito desejado na imagem sintetizada derivada de imagens componentes processadas. Um exemplo de um destes efeitos ê a técnica da resolução múltipla (spline) descrita em detalhe no artigo "Multiresolução de linhas de amostras com aplicações aos mosaicos de imagem", atrás indicado.

Até agora, o algoritmo da pirâmide de Burt tem sido utili zado em tempo não real por meio de computadores digitais de uso corrente. 0 nível de cada elemento da figura (pixel) de amostra gem de uma imagem original é representado por um número multi bit (p. ex. 8 bits) armazenada numa posição de endereço individual da memória do computador. Por exemplo, uma imagem original bidj.

g

mensional de relativamente elevada resolução formada por 2 (512)

amostras pixel em cada uma das suas dimensões requer uma grande memória de 2 (262 144) números multibits representando os níveis das respectivas amostras pixel que formam a imagem original.

A imagem original armazenada na memória pode ser processa da por um computador digital de acordo com o algoritmo da pirâmi

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-6de de Burt. Este processamento envolve a execução iterativa de diversos passos, tais como a colocação das amostras pixel de acordo com uma préestabelecida função interna de ponderação, re

J dução de amostras, expansão de amostras por interpolação e sub‘ tracção de amostras. A grandeza da função interna (em uma ou

mais dimensões) ê relativamente pequena (em termos de número de * pixels) comparada com o tamanho em cada dimensão da imagem total. A sub-região ou janela, dos pixel de imagem (igual em tamanho à função interna e simetricamente disposta, por sua vez, em volta de cada pixel de imagem) é multiplicada pela função interna de ponderação e somada num calculador convolutivo.

A função interna de ponderação é escolhida para operar como filtro passa-baixo das frequências espaciais multidimensionais da imagem que foi tratada. A frequência nominal de "corte" (também conhecida na técnica de filtros como de "canto" (corner) ou de interrupção (break)) do filtro, com caracteristicas passa-baixo fornecida em cada dimensão pela função interna é escolhida de modo a ser praticamente metade da frequência mais elevada ds interesse nesta dimensão do sinal a ser tratada. Contudo, a característica destes filtros passa-baixo não tem um enfraquecimento brusco (brick uiall - parede de tijolo) para uma dada frequência de corte, mas pode ter um enfraquecimento relativamente gradual, caso em que a frequência nominal de corte ô definida c_o mo a frequência para a qual um determinado valor de actuação (p. ex. 5 db) tem lugar nesse enfraquecimento gradual. Filtros com enfraquecimentos mais suaves podem ser utilizados porque a pirâmide de Burt compensa contra a introdução de frequências espúricas, devidas aos erros de amplitude (aliasing) causados pelas ca racterísticas de enfraquecimento gradual do filtro passa-baixo.

A imagem tratada é reduzida (decimated) por eliminação efectiva, em cada uma das suas dimensões sucessivamente consideradas, redjj zindo deste modo o número de pixels a metade em cada dimensão da imagem tratada. Desde que uma imagem é convencionalmente uma imagem com duas dimensões, uma imagem reduzida é formada apenas por um quarto do número de pixels contidos na imagem antes da re ferida redução. 0 número reduzido de amostras de pixel desta imagem reduzida (que é chamada amostra Gaussiana)é armazenado nu

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ma segunda memória.

t Partindo das amostras de pixels da imagem original armazje

nada, o referido processo ê iterativamente executado N vezes (em

3 que N é um número inteiro) daqui resultante (N+l) imagens abran‘ gendo a imagem original de elevada resolução e uma pirâmide hierárquica de N imagens adicionais Gaussianas de resolução reduzi* da em que o número de amostras pixel (densidade de amostras) em cada dimensão de cada imagem adicional ê apenas metade de amostras pixel em cada dimensão da imagem imediatamente anterior. Se o original, imagem armazenada de elevada resolução ê designada por Gg, a hierarquia de N imagens adicionais armazenadas pode ser designadamente de G^ atê G^, sendo o número de pixels sucessivamente reduzido em cada uma destas N imagens adicionais armazenadas numa memória separada de N memórias. Deste modo, contajn do com a imagem original armazenada, existe um total de N+l memó rias.

De acordo com a utilização em tempo não real do algoritmo da pirâmide de Burt, o procedimento computacional que se segue Ó o de gerar amostras adicionais de valor interpolado entre cada par de amostras armazenadas de pixel G^ em cada dimensão destas, expandindo, por este meio, a densidade da amostra reduzida da imagem armazenada, repondo a densidade de amostras da imagem ori ginal Gg, armazenada. 0 valor digital de cada uma das amostras pixel da imagem G^ expandida á então subtraído do valor digital armazenado da correspondente amostra pixel da imagem original Gg para obter uma imagem diferencial (conhecida como imagem Laplacia na). Esta imagem Laplaciana (designada por LQ) e que tem a mesma densidade de amostras do que a imagem original Gg, é formada pelas frequências espaciais contidas na imagem original dentro da oitava fg/2 atê fg—mais, muitas vezes, uma pequena componente de compensação de erro para as frequências mais baixas que corres, ponde à perda de informação causada pelo andar de redução empregado para obter uma amostra de densidade reduzida da imagem G^ e na introdução de amostras de valor interpolado que aparecem na expansão da densidade de amostras repondo o seu valor no da imagem original Gg. Esta imagem Laplaciana Gg substitui então a imagem original Gg em armazenagem, na primeira de N+l memórias

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-8da pirâmide.

j De modo semelhante, por repetição deste processo, uma hie

rarquia formada por N-l imagens Laplacianas adicionais de L atê

I Ljg j ê obtida por sua vez e registada nas correspondentes memóri

* as adicionais N-l respectivas, nas quais as imagens Gaussianas

de Gj. atê G^ são armazenadas (substituindo deste modo na meraá* ria as imagens Gaussianas G^ atá A imagem Gaussiana G^

(que tem a densidade de amostras roais reduzida) não é substituída na sua memêría correspondente pela imagem Laplaciana, mas majr têm armazenada na sua memória um remanescente Gaussiano formado pelas frequâncias espaciais mais baixas (isto ê, aquelas abaixo da oitava L^) contidas na imagem original.

0 algoritmo da pirâmide de Burt permite que a imagem original seja restaurada, sem erros, por um tratamento computacional que envolve sucessivas etapas de expansão da imagem remanescente Gy para a densidade de amostragem da imagem L^__^ e depois somá-la à sua imagem Laplaciana para obter a imagem total.

Esta imagem soma é expandida de modo semelhante e somada à imagem Laplaciana L^^» etc· atê que a imagem original de alta resolução seja sintetizada pela soma de todas as imagens Laplacianas mais a imagem remanescente. Alêm disso, seguindo a análise de uma ou mais imagens originais em N imagens Laplacianas β o rθ menescente Gaussiano, & possível introduzir qualquer tratamento especial de imagem ou alterar passos antes de sintetizar uma ima gem completa de alta resolução a partir delas.

A implementação do tempo não real do algoritmo da pirâmide de Burt por processamento em computador é efectiva no processamento da informação de imagem fixa. Neste caso não ê aplicável a análise de uma corrente de imagens que ocorrem sucessivamente as quais podem mudar continuamente no tempo (p. ex» imagens sucessivas de video de uma figura ds vídeo). A implementação em tempo real do algoritmo da pirâmide de Burt, tal como 6 feita pelo presente invento, ê necessária para análise destas ima gens que ocorrem sucessivamente com variações no tempo.

Mais especificamente, este invento está dirigido para ura equipamento de tratamento de sinais que utiliza uma arquitectura

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-9de circuitos de bombeamento (pipeline) para analisar em tempo re al diferido um espectro de frequências de uma componente de informação de um dado sinal temporal, no qual a frequência mais aJL ta que interessa neste espectro de frequências não é maior do que fQ. Além disso, esta componente de informação do dado sinal temporal corresponde a uma informação que tem um dado número de dimensões. 0 equipamento ê formado por um conjunto de N meios de tradução (tradutores) arrumados por ordem numérica (em que N é um múltiplo inteiro). Cada um dos tradutores inclui um primei ro e um segundo terminais de entrada e um primeiro e um segundo terminais de saída. 0 primeiro terminal de entrada do tradutor do conjunto é ligado de modo a receber o dado sinal temporal de entrada. 0 primeiro terminal de cada um dos tradutores, desde o segundo atê ao de ordem N, deste conjunto está ligado ao primeiro terminal de saída do tradutor imediatamente anterior deste conjunta, de modo que cada um dos tradutores, desde o segundo até N, dá seguimento ao sinal destes para o imediatamente seguin te tradutor do conjunto. 0 segundo terminal de entrada de cada um dos tradutores está ligado de modo a receber o sinal de amostragem de um gerador periódico, relógio (clock), Com este arraji jo, cada um dos tradutores do conjunto deriva, nos seus primeiro e segundo terminais, sinais com uma cadência igual à frequência de amostragem do relógio a eles aplicado.

Além disso, cada um dos tradutores do conjunto apresenta uma função de transferência, entre o seu primeiro terminal de e_n trada e o seu primeiro terminal de saída, para a componente de informação do sinal aplicado ao seu primeiro terminal de entrada. A função de transferência passa-baixo de cada tradutor do conjun to tem uma frequência nominal de corte que ê função directa da frequência de amostragem do relógio aplicado à segunda entrada do tradutor do conjunto. Por outro lado, o relógio que ê aplica do ao segundo terminal de entrada do primeiro tradutor do conjun to, tem uma frequência de amostragem que: a) ê duas vezes a fre quência fg, b) fornece para a referida componente de informação uma frequência nominal de corte para a referida função de transferência passa-baixo do primeiro tradutor do referido conjunto, que é inferior a fg. Ainda mais, o relógio aplicado ao segundo

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-10terminal de entrada de cada um dos tradutores do segundo atê ao grau N, tem uma frequência de amostragem que: a) é menor do que a frequência do relógio aplicada ao segundo terminal de entrada do tradutor imediatamente anterior do conjunto, b) ê pelo menos igual a duas vezes a frequência máxima da componente de informação aplicada ao seu primeiro terminal de entrada, e c) fornece uma frequência nominal de corte que é menor do que aquela do tra dutor imediatamente anterior.

0 sinal derivado do segundo terminal de saída de cada um dos tradutores do conjunto, corresponde à diferença entre a componente de informação aplicada ao primeiro terminal de entrada daquela e uma função directa da componente de informação derivada do primeiro terminal de saída daquele.

Embora não limitada por aquela, a componente de informação do dado sinal temporal processado pelo equipamento de tratamento de sinais do presente invento pode, por exemplo, corresponder aos componentes de frequência espacial bidimensionais de cada uma das imagens sucessivas de uma figura de televisão que foi varrida em série em cada uma das suas dimensões.

Em geral, este invento é útil para analisar o espectro de frequências de um sinal derivado de uma fonte de frequências espaciais ou não espaciais com uma ou mais dimensões, sem olhar à natureza particular da fonte. Deste modo, por exemplo, o presejn te invento é útil na análise de um, dois, três ou mais sinais complexos dimensionais, provenientes de fontes de audio, fontes de radar, fontes de sismografos, fontes de autómatos, etc., alêm das fontes de imagem visual com duas dimensões, tal como as imagens de televisão. Alêm disso, este invento ê também dirigido aos equipamentos para tratamento de sinais que utilizam a arquitectura de circuitos de bombeamento a que respondem a um conjunto de sinais analisados para sintetização em tempo real diferido tal como num sinal complexo.

Fig. 1 ê um esquema funcional de blocos que mostra o presente invento numa configuração de forma geral e genérica;

Fig, la mostra uma configuração digital de uma primeira

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-11espécie de qualquer das tradutores de sinais mostrados na Fig. 1;

Fig. lb mostra uma configuração digital de uma segunda es. pécie de qualquer dos tradutores de sinais mostrados na Fig. lj

Fig. lc mostra uma configuração digital alternativa do fi nal do conjunto de tradutores de sinais mostrados de qualquer primeira ou segunda espécie da Fig. 1;

Fig. 2 mostra um exemplo ilustrativo da função interna de ponderação que pode ser utilizada na construção deste invento?

Fig. 3 é um esquema de blocos de um sistema unidimensional do analisador de espectros, circuitos de alteração do espectro e sintetizador de sinais configurando aspectos do invento e incluindo uma legenda que identifica certos blocos;

Fig. 4 é um esquema de blocos de um dos andares de análise utilizado nos cálculos iterativos do processo de análise espe£ trai da Fig. 3, cuja análise configura um aspecto do invento?

Fig. 5 é um esquema de blocos de uma modificação que pode ser feita em pares sucessivos da Fig. 4 dos andares de análise, numa outra configuração do invento?

Fig. 6 ê um esquema de blocos de um dos andares de sintese utilizados no processo iterativo de síntese do sinal da Fig.

3 a partir dos componentes espectrais?

Figs. 7, 8, 9 e 10 são esquemas de blocos dos circuitos representativos da alteração do espectro da Fig. 3 para utilização com o invento?

Fig. 11 mostra, em esquema de blocas, modificações ao sis tema da Fig. 3 utilizadas quando é aconselhável alinhar amostras do espectro no tempo para processamento, de acordo com um dos as. pectos do invento?

Fig. 12 ê um esquema de blocos de um analisador de espectro de frequências espaciais, bidimensionais, usando a arquitectura de bombeamento para realizar a análise espectral em tempo real diferido? e

Fig. 13 é um esquema de blocos do equipamento para sinte-12tização de sinais, que descreve o campo de amostras analisado pelo, Fig. 12, analisador de espectro a partir do seu espectro de salda.

Cora referência à Fig, 1 cada conjunto de N tradutores de sinais amostrado, arrumados por ordem 100-1 a 100-N, inclusivé (em que N é um número inteiro) tem dois terminais de entrada e dois terminais de saída. Um dado sinal temporal Gg definindo a informação ê aplicado à entrada do primeira de dois terminais de entrada do primeiro tradutor 100-1 do conjunto. 0 sinal temporal Gq pode ser um sinal analógico contínuo (como um sinal de aii dio ou um sinal de video) ou, em alternativa, o sinal GQ pode ser um sinal analógico amostrado. Além disso, no último caso, cada nível de amostragem pode ser representado directamente por um nível de amplitude ou pode ser representado indirectamente por um número digital (isto é, passando cada amostra de nível de amplitude por um conversor analógico-digital, que não está indicado na Fig, 1, antes da aplicação do sinal temporal Gg ao primeiro terminal de entrada do tradutor 100-1), 0 espectro de fre quências de Gg inclui uma faixa que se estende entre zero (isto é, corrente contínua (DC)) e a frequência fg (isto ê, uma faixa que inclui todas as frequências de interesse que correspondem com a informação tendo um dado número de dimensões). Mais esp,e cificamente, Gg pode ser um sinal préfiltrado não contendo frequências maiores do que fg. Neste caso a frequência dc relógio 2 fg do tradutor 100-1 satisfaz ao critério de Niquist para todas as componentes de frequência de fg. No entanto, na alternativa, Gg pode conter algumas componentes de frequênciasmais ele vadas do que fg, as quais não têm interesse. Neste último caso, o critério de Niquist não é satisfeito donde resultam alguns erros nas amplitude^calculadas das frequências mais baixas (aliasing). Sob um ponto de vista prático, embora indesejável, estes erros (desde que não sejam muito grandes) podem muitas vezes serem tolerados.

Na Fig. 1 o primeiro terminal de entrada de cada um dos tradutores 100-2...100-N do conjunto, está ligado ao primeiro de dois terminais de saída do tradutor imediatamente anterior do conjunto. Especificamente, o primeiro terminal de saída do tra62 710

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dutor está ligada aa primeiro terminal de entrada do tradutor 100-2? α primeiro terminal de salda do tradutor 100-2 está ligado ao primeiro terminal de entrada do tradutor 100-3, não indicado?... e o primeiro terminal de saída do tradutor 100-(N-l) também não indicado, está ligado ao primeiro terminal de entrada do tradutor 100-N. Deste modo, o equipamento de tratamento de sinal, indicado na Fig. 1 utiliza a arquitectura do registador de bombeamento (pipeline) na ligação de cada um dos traduto res do conjunto para um outro.

Um relógio separado de frequência de amostragem é aplicado ao segundo terminal dos dois terminais de entrada de cada um dos tradutores do conjunto, 100-1...100-N. Mais especificamente, o tradutor 100-1 tem um relógio de frequência de amostragem CL^ aplicado à segunda entrada daquele? o tradutor 100-2 tem um relógio de frequência de amostragem CL^ ligado ao segundo terminal de entrada,,, e o tradutor 100-N tem um relógio de frequência de amostragem CL^ aplicado ao segundo terminal de entrada. Os ualo res relativos dos relógios CL^ ... CL^ estão condicionados uns em relação aos outros do modo indicado na Fig. 1. 0 significado

deste condicionamento é discutido mais adiante.

Por outro lado, na Fig, 1 o tradutor 100-1 entrega um segundo sinal de saída ί,θ no seu segundo terminal de saída. De mo do idêntico, os outros tradutores 100-2 ... 100-N do conjunto d.e rivam segundos sinais de saída L2 ... nos respectivos terminais de saída.

Cada um dos tradutores, isoladamente, 100-1 ... 100-N do conjunto, sem olhar à sua estrutura interna particular, pode ser visto como uma caixa preta (black box) que apresenta uma função de transferência passa-baixo entre o seu primeiro terminal de eri trada e o seu primeiro terminal de saída para o espectro de frequências da componente de informação do sinal de entrada aplicado ao seu primeiro terminal de entrada. Esta função de transferência passa-baixo de cada um dos tradutores, isoladamente, 100-1, 100-2, ..., 100-N, do conjunto tem um enfraquecimento para uma frequência nominal de corte que ó directamente proporcional â frequência de amostragem do relógio aplicado ao seu segundo ter62 710

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..Ly£<r

minai de entrada. Como foi indicado anteriormente, no caso da pirâmide de Burt, o enfraquecimento pode ser gradual, de preferên cia a um enfraquecimento brusco (brick u/all).

Mais especificamente, o tradutor 100-1 tem um sinal de en trada Gg, apresentado atrás, aplicado ao seu primeiro terminal de entrada. A frequência mais elevada que interessa no espectro de frequências de Gg não & maior do que fg. Também o relógio de frequência de amostragem CL^, aplicado ao segundo terminal de e_n trada do tradutor 100-1 é igual a 2fQ (isto ê, tem uma frequência que satisfaz o critério de Niquist para todas as frequências que tem interesse dentro do espectro de frequências de Gg). Nestas condições a função de transferência passa-baixo entre o primeiro terminal de entrada e o primeiro terminal de saída do tr&idutor 100-1 ê tal que apenas aquelas frequências dentro do espectro de frequências de Gg que não são superiores a f^ (em que f^ ê menor do que fg) passam para o primeiro terminal de saída do tradutor 100-1, Deste modo, obtém-se um sinal G^ no primeiro terminal de saída do treidutor 1CQ-1 que tem um espectro de frequências (defi nido pelas características particulares da função de transferência passa-baixo) que ê formado primeiramente pela porção mais bai. xa do espectro de frequências de Gg. Este sinal G^ é então aplicado como um sinal· de entrada ao primeiro terminal de entrada do tradutor 100-2.

Como está indicado na Fig, 1, o relógio de frequência de amostragem CL2 (aplicado ao segunde terminal de entrada do tradju tor 100-2) tem uma frequência mais baixa do que 2fg (a frequência de amostragem dc relógio CL^) mas ê pelo menos igual a 2f^ (duas vezes.a frequência máxima f^ no espectro de frequências de Gj.). Por conseguinte, a frequência de amostragem do relógio CL^ é ainda suficientemente alta para satisfazer o critério de Niquist para o espectro de frequências de G^ aplicado ao primeiro terminal de entrada do tradutor 1C0-2, ainda que não seja suficientemente alto para satisfazer o critério de Niquist para a frequência possível mais elevada de interesse fg no espectro de frequê^i cias de Gg aplicado ao primeiro terminal de entrada do tradutor imediatamente anterior 100-1. Este tipo de relação (na qual a

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-15frequência de amostragem do relógio aplicado ao segundo terminal de entrada do tradutor do conjunto se torna mais baixa do que a posição ordenada do tradutor no conjunto se torna mais alta) apli. ca-se de um.modo geral. Mais especificamente, o relógio aplicado ao segundo terminal de entrada de cada um dos tradutores 100-2 ... 100-N do conjunto tem uma frequência de amostragem que: a) ê menor do que a do relógio aplicado ao segundo terminal de entrada do tradutor imediatamente precedente no conjunto, b) é, pelo menos, igual a duas vezes a frequência máxima da componente de informação do sinal aplicado ao seu primeiro terminal de entrada e, c) reduz a frequência nominal de corte da sua função de transferência para um valor que ê menor do que a do seu tradjj tor imediatamente precedente do conjunto. Deste modo, a frequêjn cia máxima f do sinal G2, que aparece no segundo terminal de saída do tradutor 100-2 ê menor do que f^ ... e, finalmente, a frequência máxima f^ no espectro de frequências do sinal G^ (que aparece no primeiro terminal de saída do tradutor 100—fl) á mais baixa do que a frequência fN_j_ do espectro de frequências do sinal G^^ (que aparece no primeiro terminal de saída do tradutor - não indicado - do conjunto que precede imediatamente 0 tradutor 100-N e que ê aplicado ao primeiro terminal de entrada do tradutor 100-N).

Novamente, vendo cada tradutor isoladamente, 100-1, ,,,, 100-N como uma caixa preta, cada um dos respectivos sinais de saída LQ ... Lw_^, obtidos respectivamente no segundo terminal de cada tradutor isolado 100-1 ..., 100-N, do conjunto, corresponde à diferença entre a componente de informação do sinal apli. cado ao primeiro terminal de entrada do tradutor e uma função di. recta da componente de informação do sinal derivado no primeiro terminal, do sinal derivado no primeiro terminal de saída desse tradutor. Assim, como está indicado na Fig. 1, Lg é igual à (ou, pelo menos, corresponde à) diferença Gg-g(G^) em que gÍG^) ó ou o próprio G^ ou uma função directa de G^. De modo semelhan te, ê igual a (ou pelo menos corresponde a) G^-g(G2); ...

Ó igual a (ou pelo menos corresponde a) G^ ^-g(Gw),

0 equipamento para 0 processamento descrito na Fig. 1 ana

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-16lisa □ sinal original Gg para várias saídas paralelas formadas pelas saídas Laplacianas Lg, ... (obtidas, respectivamente, no segundo terminal de saída de cada um do respectivo ci.r cuito de bombeamento dos tradutores 100-1 ... 100-N do conjunto) mais uma saída Gaussiana G^ (obtida no primeiro terminal de saída do tradutor final 100-N do conjunto).

Em geral, as únicas limitações nos valores relativos das respeotivas frequências de amostragem fQ ... aqUeias

indicadas na Fig. 1. No entanto, ê vantajoso especificar valores das frequências de amostragem aplicadas ao segundo terminal de entrada de cada um dos respectivos tradutores 100-1 ... 100-N, de tal modo que as respeotivas relações CL^CL^, CL^/Cl^ ... CL^/ /CLp.j_^ sejam iguais a l/2 (ou podem ser uma potência inteira de l/2 correspondendo com o número de dimensões da componente de in formação do sinal a ser analisado). Daqui resulta a saída anali sada do espectro de frequências do sinal original Gg que é dividida em bandas paralelas de passagem de frequências dos componej} tes Laplacianos de sinais Lg ... L^^, os quais (despresando quais quer erros de amostragem devidos ã perda de informação do sinal causados pela redução da densidade de amostras ou devidas à adição de componentes espúrias de frequência) tem, cada uma, uma oi. tava de largura de banda para cada dimensão da componente de informação e inclui apenas aquelas frequências presentes no espectro de frequências do sinal original Gg, que cai dentro daquela oitava particular. Essas frequências desse sinal original Gg que caem abaixo da mais baixa componente do sinal Laplaciano LN-1 são deis incíuidas no sinal Gaussiano remanescente G^ da saída analisada.

Em geral, N 'ê um múltiplo inteiro tendo qualquer dado valor de dois ou mais. No entanto, existem tipos de informações nos quais um relativamente dado pequeno valor de N pode ser sufi, ciente para examinar todas as frequências do sinal original Gg com uma resolução suficientemente elevada. Recorrendo a um exem pio, no caso de imagens visuais, encontra-se muitas vezes que um valor de sete para N ê suficiente, de modo que, neste caso, as frequências em cada dimensão do sinal remanescente G^ ê menor do

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que 1/128 (l/2 ) da mais alta frequência fQ de interesse do espectro de frequências Gg do sinal original.

Referindo a Fig. la, vê-se numa forma geral, a configuraí ção digital de uma primeira espécie de tradutor do respectivo

sinal amostrado 100-1 ... 100-N do conjunto de circuitos de bombeamento (pipeline) indicado na Fig. 1. Na Fig. la a primeira espécie de configuração de qualquer um dos tradutores isolados 100-1 ... 100(N-l) do conjunto é designado por lQOa-K e a primeira espécie de configuração de um tradutor do conjunto imediatamente seguinte é designado por 100a-(K-l).

0 tradutor lOOa-K é formado por um filtro convolutivo di. gital com m-tomadas 102 (em que m ê um múltiplo inteiro de 3 ou mais, preferivelmente impar) um redutor 104, um expansor 106, um filtro digital de interpolação com n tomadas, 108 (em que n é um múltiplo de 3 ou mais — preferivelmente ímpar) um retardamento 109 e um subtractor 110. 0 relógio CL^ de frequência de amostra

gem (isto 'é, o relógio mostrado na Fig. 1 que ê aplicado no segundo terminal de entrada de cada tradutor do conjunto de tradutores lOOa-K) ê aplicado como um controle de entrada a cada um dos elementos 102, 104, 106, 108, 109 e 110.

0 sinal G^ ligado ao primeiro terminal de entrada do tradutor lQOa-K, ê aplicado como entrada para o filtro convolutivo 102 e, depois do retardamento 109, como entrada para o subtractor 110. As densidades de amostragem indicadas na Fig. la são densidades de amostras por dimensão do sinal de informação. Especifioamente, o sinal G^^ tem uma densidade de amostras em cada dimensão do sinal de informação que ê delineado no domínio temporal pela cadência de amostragem do relógio CL^ do tradutor lOOa-K. Assim, cada uma e todas as amostras compreendendo G^ serão operadas pelo filtro 102, 0 fim do filtro convolutivo 102

é o de reduzir a frequência máxima do sinal de saída em relação à máxima frequência do seu sinal de entrada (como foi dito

atrás em ligação com a Fig, l). No entanto, como indicado na Fig. la, a densidade de amostras à saída do filtro 102 mantêm ainda a cadência de amostragem CL^.

Esta saída do filtro 102 é aplicada à entrada do redutor

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-18de densidade (decimator) 104. 0 redutor 104 deixa passar para

a sua saída apenas certas (n»ao todas) das amostras sucessivas em cada dimensão aplicada à sua entrada pelo filtro 102, Deste modo a densidade de amostras em cada dimensão à saída do redutor 104 ê reduzida, em relação à densidade de amostras naquela dimen são à entrada do redutor 104. Mais especificamente, como está indicado na Fig. la, a densidade de amostras CL^+^ em cada dime_n são à saída do redutor 104, ê tal que, no domínio temporal, pode ser delineada para a cadência reduzida definida pelo relógio CI_K+1 de frequência de amostragem reduzida aplicada ao segundo terminal de entrada do tradutor imediatamente seguinte 100a-(K+l) Depois a amostra reduzida das amostras de densidade em cada dimejn são do sinal G^ à saída do redutor 104, como delineada no domínio temporal, ocorre em fase com a ocorrência da frequência de amostragem do relógio CL^+^ aplicada ao segundo terminal de entrada do tradutor imediatamente seguinte, 100a-(K+l). Na Fig. la, o sinal de saída G^ do redutor 104 (que abrange o sinal do primeiro terminal de saída do tradutor lOOa-K) é aplicado ao primeiro andar de entrada do tradutor imediatamente seguinte 100a-(K+l). Assim a relação isocrona entre a densidade de amostragem das amo,s tras de G^ no primeiro terminal de entrada e a frequência de amos, tragem reduzida do relógio CL^+^ no segundo’terminal de entrada do tradutor 100a-(K+l) á idêntica à relação isocrona entre a mais elevada densidade de amostragem de amostras de G^ no primeiro terminal de entrada e a mais elevada frequência de amostragem do relógio CL^ no segundo terminal de entrada do tradutor lQQa-K (descrito atrás).

Ainda que não limitado por este, uma configuração preferi, da do redutor 104 é aquela que á efectiva, em cada dimensão de informação do sinal, na redução da densidade de amostras na sua entrada para uma densidade de metade. Neste caso o redutor 104 ê efectiva em deixar passar em cada dimensão todas as outras amostras na sua entrada para a sua saída. Deste modo, para uma informação de sinal com uma dimensão, a densidade de amostras CL^+^ é de (ΐ/2)·\ ou seja metade da densidade de amostras CLp,. Para uma informação de sinal com duas dimensões, a densida

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-19de de amostras CL^+^ em cada uma das duas dimensões é de metade, fornecendo uma densidade de amostras de (l/2)^ ou seja de um quarto.

Embora o espectro de frequências de banda de base de G^ seja o mesmo à entrada para o redutor 104 e à saída do redutor 104, o sinal de densidade reduzida à saída do redutor 104 resulta na perda de um certo valor de informação de fase que está presente no sinal G^ de mais elevada densidade de amostras aplicado à entrada do redutor 104.

Sendo aplicada ao primeiro terminal de entrada do tradutor imediatamente seguinte, a saída do redutor 104 é também aplicada à entrada do expansor 106. 0 expansor 106 serve para inserir,

como amostra adicional, um nulo (número digital representando um nível zero) em cada posição de amostra do relógio CL^ na qual uma amostra de saída do redutor 104 está ausente. Deste modo, a densidade de amostras na saída do expansor 106 ê restaurada para o valor de densidade de amostras na entrada do redutor 104. No caso preferido em que a densidade de amostras em cada dimensão ê reduzida a metade, o expansor 106 insere em cada dimensão um nulo entre cada par de amostras adjacentes nessa dimensão à saída do redutor 104.

Quando o expansor 106 aumenta a densidade de amostras da sua saída em relação à sua entrada não há mudança na informação do sinal G^ de saída deste em relação à sua entrada. No entanto, a introdução de nulos tem o efeito de somar imagens ou repetições da informação do sinal G^ da banda de base que aparece c_g mo banda lateral do espectro de frequências harmónicas CL.

0 sinal G^ à saída do expansor 106 passa depois, através do filtro de interpolação 108. 0 filtro de interpolação 108 ê um filtro passa-baixo que passa o sinal G^ da banda de base, mas suprime a banda lateral do espectro de frequências harmónicas CL. Por conseguinte, o filtro 108 ê efectivo na substituição de cada uma das amostras nulas, de valor zero, por amostras com valor in terpolado, cada uma das quais tem um valor definido pelos respec tivos valores de amostras de referência-informação que a rodeia.

0 efeito destas amostras de valor interpolado é o de definir com

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resolução mais elevada a envolvente das amostras de referência de informação. Deste modo, as componentes de alta frequência do sinal G,, à saída do expansor 106 que estão acima da banda de base são praticamente removidas pela interpolação do filtro 108.

Mo entanto, o filtro de interpolação 108 não faz e não pode somar qualquer informação ao sinal à saída deste que não esteja já presente na reduzida densidade de amostras do sinal à saída do redutor 104. Por cutras palavras, o expansor 106 serve pa ra expandir a densidade de amostras reduzida em cada dimensão do sinal G^, repondo a densidade de amostras em cada dimensão do s_i nal G^ à saída do filtro convultivo 102. 0 substractor 110 serve para subtrair o sinal G^, que aparece na saída do filtro de interpolação 108, do sinal‘G^ ^ ligado ao primeiro terminal de e,n trada do tradutor lC0a-K e aplicado à entrada do filtro convulti vo 102 e, através do retardamento 109, ao subtractor 110. 0 retardamento 109 fornece um atraso igual ao atraso geral introduzi do pelo filtro convolutivo 102, redutor 104, expansor 106 e filtro de interpolação 108. Deste modo, como ambos os sinais aplicados às entradas do subtractor 110 tem, em cada dimensão daqueles, a mesma densidade de amostras CL^ e sofrerem iguais atrasos, o subtractor 110 subtrai o valor representado pelo número digital de cada amostra do sinal de entrada G^, do nível representado pelo número digital da amostra correspondente à entrada de ^K-l* Deste modo, a saída do subtractor 110 constitui o sinal Laplaciano L^._^ obtido no segundo terminal de saída do tradutor lOQa-K.

Cada um e todos os tradutores 100-1 ... 100-N podem ter a configuração do tradutor 100a-l< da Fig. la. Neste caso o sinal remanescente GfJ da saída analisada, obtido no primeiro terminal de saída do último tradutor 100-N do conjunto terá uma densidade de amostragem em cada dimensão daquela que ê menor (preferivelmente metade) da densidade de amostras em cada dimensão do sinal Gpj-i aplicado à primeira entrada daquele. No entanto, por definição, não existe tradutor que se siga ao tradutor 100-N pelo que não é essencial para a maior parte das aplicações (uma excejr ção é a aplicação à transmissão de dados comprimidos) que a densidade de amostras do sinal remanescente G^ seja mais pequena do

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-21que a densidade de amostras do sinal G^ aplicado ao primeiro terminal de entrada dc tradutor 10C-N. Portanto, neste caso, ao contrário do que é utilizado em toda a estrutura de tradutores lOOa-K, o tradutor final 100-N do conjunto pode alternativamente ser formado pela estrutura configurada na maneira indicada na Fig. lc (embora cada um e todos os tradutores 10D-1 ... 100-(N-l) do conjunto de primeira espécie seja ainda configurado pelo tipo do tradutor 100a-l<). Na Fig. la, o sinal de saída do filtro convolutivo 102 (tendo a mesma densidade de amostras em cada dimensão daquele como o sinal G^_^ aplicado à entrada do filtro convolutivo 102) não passa através do redutor, mas segue directa mente com o sinal remanescente G^ de saída do último tradutor lOOa-N do conjunto de primeira espécie. Como, neste caso, não é feita a redução não há necessidade de expansão e interpolação. Portanto, o sinal G^ à saída do filtro convolutivo 102 é aplicado directamente, como a entrada G^ ao subtractor 110. Por outras palavras, a configuração do tradutor lOOa-N na Fig. lc é diferejg te da do tradutor lODa-K da Fig. la, na falta do redutor 104, do expansor 106, do filtro de interpolação 108. Neste caso o reta.r damento 109 fornece apenas um retardamento igual ao introduzido pelo filtro convolutivo 102,

A primeira espécie, indicada na Fig. la (ou, em alternati va, nas Fig. la e lc) fornece uma implementação em tempo real do algoritmo da pirâmide de Surt. Certamente, na sua forma mais usual, cada uma das componentes Laplacianas da saída analisada obtidas pelo algoritmo da pirâmide de Burt tem uma oitava na lar gura de banda em cada dimensão daquele. Esta forma mais prática do algoritmo da pirâmide de Burt ê conseguida na implementação em tempo real da Fig. la, fazendo a frequência de amostragem do relógio em cada dimensão, com metade do valor da frequência de qmostragem do relógio CL^, nessa dimensão.

Faz-se agora referência a outro tipo de pirâmide hierárquica, que é uma alternativa à pirâmide de Burt. Esta pirâmide alternativa é designada por ”Filtro-Subtrator-Redutor" (FSD). En quanto a pirâmide FSD não possui certas qualidades vantajosas da pirâmide de Burt, a FSD possui certas propriedades vantajosas que a pirâmide de Burt não possui. Por exemplo, uma propriedade

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da pirâmide de Burt (não existente na pirâmide FSD) é a compensação inerente da pirâmide de Burt na síntese do sinal original reconstruído para frequências espúrias, que estão presentes em cada um do respectivo Laplaciano e componentes remanescentes da saída analisada. Por outro lado, em certas aplicações a pirâmi de FSD necessita menos trabalhos de montagem (harduuare) e ê, portanto, menos cara de construir do que a pirâmide de Burt.

0 equipamento de processamento do sinal deste invento, em pregando a arquitectura do circuito de bombeamento (pipeline) também á útil para obter uma implementação, em tempo real, da pirâmide FSD. A pirâmide FSD compreende uma segunda espécie de configuração estrutural do respectivo conjunto de tradutores 100a ... 100-N que estão indicados na Fig. 1, utilizando tradutores ou andares, tal como lOOb-K indicado na Fig, lb (em vez dos andares atrás descritos 100a-K que são utilizados na pirâmide de Burt).

Os tradutores 110-b-K da Fig. lb mostram uma configuração digital das atrás referidas segundas espécies, nas quais cada tra dutor isoladamente 100-1, ..., 100(N-l) do conjunto indicado na Fig. 1 utiliza os tradutores, tais como lOQb-K e 100b-(K+l) indicados na Fig. lb. Além disso, o tradutor 100b-(K+l) na Fig. lb representa aquele tradutor 100-1 ... 100-N do conjunto o qual está imediatamente a seguir ao tradutor lOOb-K,

Como está indicado na Fig. lb, o tradutor IQOb-K é formado apenas por um filtro digital convolutivo, com m tomadas, um redutor 104, um retardamento 109 e um subtractor 110. A configu ração estrutural de um tradutor de segunda espécie 10Qb-K indica do na Fig. lb é semelhante à configuração estrutural do tradutor de primeira espécie 100a-K (Fig. la) com o aditamento de que o sinal (que tem uma densidade de amostras CL^) ê aplicado

como uma entrada para o filtro 102 e, através do retardamento 109, como uma entrada para o subtractor 110, e que o sinal de saída 0^ (tendo também uma densidade de amostras CL^) passou através do redutor 104 de modo a reduzir em cada dimensão a densidade de amostras do sinal G^ para G^+^ antes de aplicar a densidade de amostras reduzida do sinal G^ ao primeiro terminal de entrada do tradutor imediatamente a seguir 100b-(K+l).

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-230 tradutor de segunda espécie lOQb-K difere do tradutor de primeira espécie lOOa-K por uma aplicação directa à entrada G^ do subtractor 110 a densidade de amostras CL^ (em cada dimensão) do sinal G^ que ê aplicado à salda do filtro 102, à entrada do redutor 104. Mais especificamente, este difere do tradutor de primeira espécie lOOa-K que emprega a densidade de amostragem

(em cada dimensão) do sinal G^ na salda do redutor 104. Deste modo, a primeira espécie necessita de um expansor 106 e de um filtro de interpolação 108 para restaurar o sinal G^ à sua densidade de amostragem (em cada dimensão) antes de ser aplicado à entrada G^ do subtractor 110. Devido a que a entrada G^ para o subtractor 110 da segunda espécie de tradutores lOOb-K não é obtida a partir de uma fonte de amostras reduzida, não há necessidade do expansor 106 e do filtro de interpolação 108 na configuração do tradutor lOOb-K. Deste modo, na Fig. 1b, o retardamento 109 estabelece um atraso igual apenas ao que é introduzido pelo filtro convolutivo 102. Além disso, a saída do subtra£

tor 110 é formado por apenas aquelas componentes de relativamente altas frequências do espectro de frequências do sinal G^_1 que não estão também presentes no sinal G^ â saída do filtro convolutivo 102.

De acordo com a segunda espécie, o tradutor final 100-N do conjunto pode também ter a configuração estrutural do tradutor lOOb-K ou, em alternativa, pode ter a configuração estrutural da Fig. lc.

As configurações respectivas da primeira e segunda espécies indicadas nas Figs. la e lb são configurações digitais. Nes, tas configurações digitais é utilizado de entrada um conversor analógico-digital para converter o sinal analógico em amostras de sinal digital, sendo o nível de cada amostra normalmente representado por um número binário multibit. No entanto não ê essencial que tanto a primeira como a segunda espécies do presente invento sejam configuradas na forma digital. Os tradutores de sinais amostrados que empregam dispositivos de armazenagem em condensadores (charge-coupled deuices - CGD) são bem conhecidos na especialidade. Por exemplo, filtros transversais CCD, tais

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como filtros de janela, podem ser construídos como filtros convci lutivos e como filtros de interpolação. Os sinais (CCD) são for, mados por séries de amostras discretas. No entanto, cada amostra tem um nível de amplitude analógico. Deste modo, este invejg to pode ser executado tanto em forma digital como em forma analó gica.

As caracteristicas de filtragem de um filtro com tomadas dependem de vários factores tais como o número de tomadas, o tem po de retardamento entre tomadas e os níveis de grandeza especificados e a polaridade dos respectivos factores de ponderação in dividualmente associados com cada uma das tomadas. Com fins explicativos, o filtro convolutivo 102 ê suposto ser um filtro dimensional com cinco tomadas. A Fig. 2 representa um exemplo dos níveis de grandeza especificados para os factores de ponderação tendo todos a mesma polaridade (positiva na Fig. 2) que estão a.s sociados respectivamente às cinco tomadas individuais. Represeri ta também o tempo de retardamento efectivo entre cada par de tomadas adjacentes. Mais especificamente, como está indicado na Fig. 2 o tempo de retardamento efectivo entre cada par de tomadas adjacentes é l/CL^, o período de amostragem definido pelo re lógio de frequência de amostragem CL^ individualmente aplicado ao filtro convolutivo 102 de cada um dos tradutores 100-1 ... 10Q-N de primeira ou de segunda espécie (indicado nas Figs. la, lb e lc). Deste modo o valor absoluto do tempo de retardamento CL^ do filtro convolutivo 102 de cada tradutor 100-2 ... 100-N é maior do que o do tradutor imediatamente precedente do conjunto.

Na Fig. 2, os factores de ponderação associados com as cinco tomadas tem todos polaridades positivas e têm níveis de amplitude que estão simetricamente distribuídos em relação à terceira tomada, Mais especificamente, no exemplo ilustrado indicado na Fig. 2 os factores de ponderação associados com a terceira tomada tem o valor especificado de seis, os factores de ponderação associados respectivamente com cada uma das segunda e quarta tomadas, que tem o mesmo valor de quatro e os factores de ponderação associados com cada uma da primeira e quinta tomadas tem o mesmo valor específico, ainda mais baixo e igual a cem. A

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-25envolvente 202 dos factores de ponderação definem a função interna (e, portanto, a forma das características do filtro no domínio das frequências) do filtro convolutivo 102 de cada tradutor 100-1 ... 100-N do conjunto. Especificamente, devido a todas as amostras 200: (l) terem a mesma polaridade (positiva

na Fig. 2)J (2) estarem simetricamente dispostas à volta de uma amostra central (terceira); e (3) o nível da amostra se tojr nar mais pequeno ã medida que se afasta da amostra central, o filtro convolutivo apresenta uma característica de filtro passa baixo em cada um dos respectivos tradutores 100-1 a 100-N do con junto. Se bem que na Fig. 2 tenham a mesma polaridade (positiva) isto não é essencial a um filtro passa-baixo. Alguns dos factores de ponderação podem ter sinais de polaridade contrária (nega tiva) desde que a soma algébrica dos factores de ponderação seja diferente de zero. A forma de onda da função interna (tal como a envolvente 202 da Fig. 2, por exemplo) pode ser idêntica para todos os filtras convolutivos 102 dos respectivos tradutores do conjunto, de modo que as características relativas de frequência passa-baixo (a forma das características do filtro no domínio das frequências) são as mesmas para todos os filtros 102 (embora isto não seja essencial). No entanto, o valor absoluto da frequência nominal de corte passa-baixo do filtro, para cada tradutor individual, tem um escalonamento que depende do período da frequência de amostragem l/CL^, para esse filtro. Ccm uma escolha apropriada, os níveis dos factores de ponderação 200 (que não tem obrigação de ter os valores particulares 1, 4 e 6 indicados na Fig, 2) pode ser determinada uma frequência de corte nominal de passa-baixo para o sinal G^ à saída do filtro convolutivo 102 (tendo, em cada dimensão, uma densidade de amostragem CLp,) que é praticamente metade da frequência máxima (ou, no caso de Gg, a mais alta frequência de interesse fg) do sinal de entra da para o filtro convolutivo 1C2. Neste caso, o redutor 104

reduz, em cada dimensão, a densidade da amostra unidimensional do sinal G^ para CL^/2 retirando qualquer outra amostra nesta dimejn são. Mo entanto, o sinal G^ (que ê definido pela envolvente de amostras 202) permane essencialmente o mesmo à entrada e saída do redutor 104 (ainda que existam algumas perdas de informação

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-26de fase devido à densidade de amostras mais baixa na saída do redutor 104).

Certas configurações preferidas da utilização em tempo real da pirâmide de Burt, que formam a primeira espécie (indica da na Fig. la) da Fig. 1, serão agora descritos.

Faz-se referência à Fig. 3 que mostra o esquema de blocos de um analisador de espectro, circuitos de alteração do espectro e funcionamento como sintetizador de sinal operando sobre um sinal eléctrico que representa uma informação unidimensional (tal como qualquer tipo de sinal variando nc tempo, por exemplo).

A Fig. 3 mostra o sinal eléctrico original a ser analisado espectralmente, quando Ó aplicado, na forma analógica, a um conversor analógico-digital (ADC) 305 para digitalização. A res. posta digital de ADC 305 ê denominada Gg. A resposta de frequêrt cias mais elevadas de Gg, um espectro passa-alto Lg, é seleccionado num andar de análise de ordem zero, 310, para libertar G^, que é uma resposta filtrada, em passa-baixo, de Gg. A porção de G1 de frequências mais elevadas, um espectro passa-banda é ex. traída do andar de análise de primeira ordem 315 para libertar G?/ resposta filtrada em passa-baixo para G^. A porção de frequências mais elevadas, um espectro passa-banda abaixo do espectro passa-banda é extraído num andar de análise de segun da ordem 320 para libertar G^, resposta filtrada em passa-baixo de G£. A porção de G^ de frequências mais elevadas num espectro passa-banda abaixo dos espectros passa-banda e é extra.1 do num andar de análise de terceira ordem para libertar G^, uma resposta filtrada em passa baixo de G^. A porção de G^ de frequências mais elevadas, um espectro passa-banda abaixo do espectro é extraído num andar de análise de quarta ordem 330 p_a ra libertar G5, resposta filtrada em passa-baixo de G^. A porção de frequências mais elevadas de G^, espectro passa-banda abaixo dos outros espectros passa-banda é extraído do andar de análise de quinta ordem 335 para libertar G^, resposta remanescente, filtrada em passa-baixo de G^. A resposta G^ é, com efei. to, uma resposta filtrada seis vezes em passa-baixo do sinal ori ginal Gg.

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-27Os andares de análise 510, 315, 320, 325, 330 e 335 incluem andares iniciais de filtragem passa baixo 311, 316, 321, 326, 331, 336, respectivamente, com bandas de passagem sucessivamente mais estreitas. As respostas passa-baixo destes filtros 311, 316, 321, 326, 331, 336 são suficientemente mais estreitas do que os seus sinais de entrada para que eles possam ser reamos, trados com uma segunda cadência antes de seguirem para o andar de análise seguinte. A redução de amostras ê feita por selecção numa base regular nos circuitos de redução 312, 317, 322, 327, 332, 337 seguida dos filtros 311, 316, 321, 326, 331 e 336 respectivamente, Na análise de espectro por oitavas, que á particularmente utilizada, são eliminadas amostras alternadas pelo processo de redução (decimation).

As porçães de frequências mais elevadas do sinal de entra da aplicado a cada andar de análise são separadas retirando as porçães de frequências baixas do seu sinal de entrada» A porção de frequências mais baixas reduzidas dc sinal de entrada tem o problema de serem indesejáveis porque numa matriz de amostras tem menor resolução do que o sinal de entrada e são indesejáveis porque retardarem em relação ao sinal de entrada. 0 primeiro destes problemas resolve-se nos circuitos de expansão 313, 318, 323, 328, 333 e 338 pela introdução de nulos nos pontos em que falta amostragem na matriz de amostras de resposta do filtro pas, sa-baixo, então eliminadas por filtragem passa-baixo os espectros de harmónicas espúricas concomitantemente introduzidas. 0 segundo problema ê resolvido pelo retardamento dos sinais de entrada dos andares de análise antes da subtracção das respostas expandidas do filtro passa-baixo, fornecida pelos circuitos 313, 318, 323, 328, 333, 338.

0 retardamento e os processos de subtracção são realizados nos circuitos 314, 319, 324, 329, 334 e 339 respectivamente nos andares de análise 310, 315, 320, 325, 330 e 335. (Em certos casos, como será descrito, podem ser vantajosamente repartidos elementos entre o filtro passa-baixo inicial e os circuitos de retardamento e subtracção de cada andar de análise).

A análise espectral descrita atá aqui é, por natureza,

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bombeada (pipeline)í e é progressivamente maior no afastamento de tempo das amostras amostras amostras L^, amostras e amostras L5 em relação ãs amostras LQ. 0 termo "afastamento de tempo"(time skew) como utilizado aqui refere-se ao retardamento de tempo diferencial de prédeterminados valores conhecidos que ocorrem entre as amostras dos correspondentes sinais pa ralelos relacionados informacionalmente — tais como entre as amostras dos sinais de saída analisados, Lq, L^, L2, L^, L^, e Lg do analisador de espectro indicado na Fig. 3. A síntese do sinal a partir dos métodos dos espectros, a ser descrito, requer tempos opostos de afastamento dos respectivos conjuntos de amostras. Isto pode ser estabelecido pelas linhas de retardamento 340, 341, 342, 343 e 344 (formadas, tipicamente, por regis tadores de deslocamento ou outro tipo de memória satisfazendo a função equivalente — por exemplo, memória série de "ler-depois-registar (read-then-u/rite)), para Lq, L^, L2, L^, L^, amostras respectivamente antes da sua alteração nos circuitos 345, 346, 347, 348 e 349, como mostra a Fig. 3. Alternativamente, podem ser alterados os espectros e a amostra do espectro alterado posteriormente retardado. Ou o retardamento pode ser repartido antes e depois da alteração, de várias maneiras - por exemplo, para permitir que alterações do espectro sejam feitas em tempo paralelo. Pode-se conceber que diferentes atrasos dentro dos próprios circuitos de alteração 345, 346, 347, 348 e 349 possam ser utilizados como porções de conjunto global das necessidades dife rentes de retardamentos nalgumas circunstâncias.

Os espectros L^ e são alterados nos circuitos de alteração 350 e 351. Nalgumas aplicações do processamento de sinais alguns circuitos de alteração não são necessários e serão substi tuídos pelas ligações directas respectivas. Os processos de aná lise espectral assim rapidamente descritos podem ser estendidos, cam a utilização de uns andares de análise adicionais, ou truncando, ccm a utilização de poucos andares de análise. 0 espectro passa baixo remanescente , no fim da análise espectral não será em tais casos G,.

O

Na síntese do sinal, pela recombinação das componentes de análise do espectro, possivelmente alteradas, a redução da matriz

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de amostragens do andar de análise para o andar de análise não deve ser feita, pois as amostras do espectro podem ser somadas utilizando os somadores 353, 355, 357, 359, 361, 363. Isto ê, além da correcção do afastamento de tempo nos circuitos de retardamento 340-344. A redução ó substituída utilizando os circuitos de expansão 352, 354, 356, 358, 360 e 362 os quais são essencialmente como os circuitos de expansão 338, 333, 328, 318 e 313 respectivamente. De facto, por multiplexagem, um circuito isolado pode realizar uma dupla função. 0 espectro passa-baixo remanescente, Gp , ê deslocado para a frente no tempo em relação ao adjacente espectro passa-banda, L q de modo que a sua espansão alinha as suas amostras no tempo com aquelas L(j^ -l)’· G Í7 & ^6 9ue & alterado (novo Gg’) e ex

pandido no circuito de expansão 352, depois somado no somador 353, para um L q alterado (t_5 na Fig. 3) resultando um novo G/|^' (novo Gg’)» & saída do somador 353 ê expandida no circuito expansor 354 e somada no circuito somador ao retardado e alterado

para sintetizar novo G^’, A saída do somador 355 é expandida no circuito expansor 354 e somada no somador 357 ao retardado e alterado para sintetizar novo G^’. A saída do somador 357 á expandida no circuito 358 e somado no somador 359 ao retardado e alterado L2 para sintetizar novo G2 ’. & saída do somador 359

ê expandida no expansor 360 e somado no somador 361 no retardado e alterado L2 para sintetizar novo G^'. Finalmente, a saída do somador 361 ê expandida no circuito 362 e somada no somador 363 para sintetizar novo Gg'. Os novos Gg’, G^’, G2*, G^’, G^’, G^’, Gg ‘ estão indicados na Fig. 3 nos circuitos de síntese do sinal. Novo Gg pode ser convertido em forma analógica por meio de um conversor digital-analógico (não indicado) se se desejar.

Os circuitos de expansão 352, 354, 356, 358, 360 e 362 es. tabelecem a banda-acima de rejeição em cada passo do processo de síntese. Quando a banda passante dos espectros não é mais larga do que uma oitava, isto estabelece a supressão de quaisquer harmónicas geradas pelos circuitos de alteração 345-351 os quais forçam pelo contrário a síntese de sinais ímpares que introduzem frequências espóricas.

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A Fig, 4 mostra mais explicitaments a construção de um ajn dar de análise de espectro para uma informação unidimensional tal como 510, 515, 520, 525, 550 ou 555 utilizados para a análise do espectro por oitavas. 0 andar ê de ordem K do andar de análise do espectro, sendo í< igual a zero ou a um inteiro positi vo. No caso do andar de análise do espectro for de ordem zero, o relógio de frequência para o andar terá uma cadência R para amostragem do sinal de entrada original, Gg, o espectro do qual

ê para ser analisado. No caso de K ser um inteiro positivo a K

frequência do relógio é reduzida para 2 .

0 sinal de entrada, G^, para o andar de análise de espectro, Fig. 4, é aplicado como entrada ao primeiro registador de deslocamento 470 com M andares e funcionará com a frequência de relógio R/2 . As (N+l) amostras com retardamentos progressivamente maiores fornecidos pelo registador de deslocamento 470 eri tradas e saídas de cada uma das suas funções de saída como linha de retardamento com múltiplas tomadas de um filtro de linha retardado passa-baixo. As amostras são ponderadas e somadas no circuito 471 para fornecer amostras da resposta de um filtro pas. sa-baixo de fase linear, 6m todos os andares de análise,

salvo o inicial, no qual os andares K excedem zero, a cadência do relógio reduzida a metade (quando comparada com a cadência do relógio do andar prévio) utilizada no primeiro registador de des. locamento 470 e nos somadores do circuito de ponderação e soma 471, reduz relativamente a G^· A resposta Gq^-q & aplicada a uma entrada do multiplex 472 que fornece uma selecção alternada entre o seu sinal de entrada G,, τ e uma entrada nula, al

z K

ternativa que é feita com a cadência R/2 , para gerar um sinal

'(K+l)

0 sinal G,

tem um espectro de frequências de banda

(K+l)

"(K+l)

co de dupla banda lateral, portadora suprimida, com a amplitude de pico de Note-se, de passagem que o subsequente andar

de análise de espectro pode utilizar o valor temporizado em vez de como entrada. 0 sinal é aplicado como sinal de entrada a um outro registador de deslocamento 475 tendo diversas tomadas (que podem ser iguais ou diferentes de M)

de base de duas vezes Gz,,.,^ misturada com um espectro harmóni62 710

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e ligadas à cadência R/2f\ As (M+l) amostras fornecidas pelo re gistador de deslocamento 473 cujos sinais de entrada e de salda de cada um dos seus andares são fornecidos a outro circuito de ao circuito 471. 0 circuito 474

harmónica de e fornece

numa matriz de amestras com tantas amostras como G^.

ponderação e soma 474 idêntico suprime o espectro da primeira uma versão expandida de G/,, . \

Num circuito somador 475 esta versão expandida de G„ , é subtraída de G^, depois de G^ ter sido retardado no registador de deslocamento 470 e no circuito de retardamento 476, 0 retardamento de E ciclos de Gp, no registador de deslocamento 470 compensa para o retardamento de E/2 ciclos da amostra central para o circuito de ponderação e soma 471 respectivo para a amostra G^ para o andar de análise de espectro da Fig. 4, e para semelhante atraso de H/2 ciclos entre e a a^ost:ca central para o eir

cuito de ponderação e soma 474. 0 circuito de retardamento 476

introduz um atraso para compensar os retardamentos na realização da adição nos circuitos de ponderação e soma 471 e 474 e o retajç damento 476 pode ser simplesmente estabelecido por uma extensão do registador de deslocamento 470 pelo número necessário de and£ res adicionais. 0 sinal de saída, L^, do circuito somador 4?5 ê um dos componentes da análise do espectro, tendo o seu limite de frequência mais baixo estabelecido pela filtragem passa-baixo feita no andar K de análise do espectro indicado na Fig. 4 e teri do a sua frequência mais alta estabelecida pela filtragem passa-baixo do andar de análise do espectro precedente.

A Fig. 5 mostra um meio para reduzir o número de andares de registadores de deslocamento utilizados num analisador de espectro construído de acordo com o invento. As amostras para definir ' que são para ser ponderadas e somadas para realizar a filtragem passa-baixo associada com a interpolação de são obtidas da estrutura da linha de atraso com tomadas utilizadas para suportar a filtragem passa-baixo de G^+1^ nos sucessivos andares de análise de espectro, de preferência a utilização de registadores de deslocamento 473.

A Fig, 5 mostra, através de um exemplo, como isto é feito

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entre o andar de análise de ordem zero utilizado para gerar Lg e os andares de análise que sucedem· Os elementos 570-0, 571-0, 575-0 e 576-0 são aqueles elementos de ordem zero do andar de análise do espectro que correspondem aos elementos 470, 471, 475 e 476 do andar de análise do espectro de ordem K da Fig. 4· 0s elementos 570-1 e 571-1 do andar de análise de primeira ordem slo análogos aos elementos 570-0 e 571-0 do andar de análise do espectro de ordem zero excepto em que slo para trabalhar com uma cadência de metade· As quatro amostras extraídas da entrada e as três primeiras saídas do registador de deslocamento 570-1 slo fornecidas em paralelo com a cadência de relógio de R/2·

Elas são intercaladas com nulos e os resultados serio ponderados em duas fases pelos sete filtros ABCDCBA para gerar o par de amostras sucessivas que devem ser substituídas à cadência R do Gg retardado no subtractor 575-0.

A primeira amostra de cada par de amostras sucessivas a ser subtraída de Gg retardado á obtida multiplicando a entrada do registador de deslocamento 570-1 β as suas primeiras três saídas pela ponderação dos filtros A, C, C e A nos circuitos de pondera çlo 580, 581, 582 e 583 somando depois as amostras ponderadas no circuito ds soma 587. Os nulos intercalados irlo cair nos pontos a ser ponderados por B, D, B para este posicionamento de G^ vis-a-vis com o padrlo ds ponderaçlo do filtro. A óltima amo_s tra ds cada par da amostras sucessivas a ser substituídas do Gg retardado ó obtida multiplicando a entrada do registador de des. locamento 570-1 e as suas duas primeiras entradas pelo peso dos filtros B, D e B circuitos de ponderaçlo 584, 585 e 586 somando depois as amostras ponderadas no circuito somador 588. Os nulos intercalares irlo cair nos pontos a ser ponderados A, C, C,

A para este posicionamento de G, vis-a-vis com o factor de ponderaçlo dos filtros. 0 multiplax 589 funcionará 1 cadência R do relógio seleccionado alternadamente entre as amostras saídas dos circuitos de soma 587 s 588 para fornecer o fluxo de amostras a ser subtraídas do Gg retardado, no subtractor 575-0.

A Fig. 6 mostra em maior detalhe um andar da Fig. 3 do sintetizador de sinal. As amostras de G^ (ou retardado ou alterado) slo intercaladas com nulos num multiplsxador 692 e o sinal

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-33resultante expandido 6 aplicado à entrada do registador de dealo camento 693 tendo M (ou outro número múltiplo) andares e sendo operado ã cadência das amostras expandidas. 0 espectro G^’ (ou G ) reamostrado com cadência dupla, privado de estrutura harmónios, á seguidamente fornecido do circuito de ponderação e soma 694 a um somador 695 para ser combinado com o alterado retardado no tempo para alinhar com o reamostrado s filtrado Gjç* (°u G β ) sendo adicionadas amostras. 0 multiplex 692, o ra gistador de deslocamento 693 e o circuito de ponderação e soma 694 podem ser multiplexados para servir como elementos 472, 473 e 474 no processo de análise do espectro.

Neste ponto á de considerar as características de filtra gem passa-baixo a ser utilizadas no passo de filtragem passa-bai xo do procedimento de análise do espectro e nos passos de expansão dos processos de análise e sintese do espectro. 0 filtro paat sa-baixo á de fase linear, ds modo que o tipo de ponderações do filtro 6 simétrico em relação a uma amostra central. A soma das ponderações do filtro á igual à unidade de modo a suprimir o mais possivel as baixas frequências no espectro passa-alto no espectro Lg e nos espectros passa-banda L^, L^, L^, ... Se a análise do espectro 6 para eer feita em oitavas, com redução feita para dois na recodificação da subbanda removida por filtragem passa-baixo em cada andar de análise do espectro, pretende-se retirar as frequências abaixe de dois terços da frequência central da o_i tava durante a filtragem passa-baixo. 0 passo de resposta de fxoquência do filtro (chamada resposta brusca (brick uall)) introduz uma queda brusca nos sinais filtrados, aumentando a faixa dinâmica de ambas as funções G^+jj» extraída do andar de análise do espectro, e gerada pela subtracção de expandido e de G^. Isto é um exemplo do "Fenómeno de Gibbs", que pode eer moderado pela utilização de um corte menos brusco da série de Fourier. São conhecidas diversas janelas de corte dando resposta de filtro com reduzido fenómeno de Gibbs; por exemplo aquelas atribuídas a Bartlett, a Hanning, a Hamming, a Blackman a a Kaiser. Refere-se, por exemplo, a secção 5,5 do livro "DIGITAL SIGNAL PROCESSIN" - Tratamento de sinais digitais - por A. U* Oppenheim e R. W. Schafar, publicado por Prantice-Hali Inc.

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ΐΜΐ

·/βτ

-34Englawood Cliffs N. 3« em 1975, cuja .secção tem o título "Construção de filtros FIR utilizando janelas" e aparece nas páginas 239-251.

Na pfática o número de amostras na filtragem passa-baixo são normalmente poucas. Num filtro usando um número ímpar de amostras a resposta do filtro será formada por uma componente directa e uma série de harmónicas da cosano, e num filtro usando um nÓmero par de amostras a resposta do filtro será formada por uma componente directa e uma série de harmónicas de seno. A resposta desejada, é aproximada da obtida num computador para realizar um processo e selecção de erros dos coeficientes de pejj deração.

C possível criar espectros de igual qualidade (θ) com lar guras de banda diferentes das oitavas, de acordo com o invento, ainda que ae faça uma aproximação que restringe a sua completa utilização. 0 corte ds respostas do filtro passa baixo para seleccionar todas as terceiras harmónicas e filtragem de frequências abaixo de metade da frequência central do espectro passa-banda, para obter a resposta passa-baixo, produz um conjunto de espectros passa banda sucessivamente mais estreitos sm largura de banda, por exemplo de um terço em vez de um meio·

Os circuitos de alteração de amostras 345-351 da Fig. 3 podem tomar uma variedade de formas e certas delas podem ser substituídas por ligações directas. Para eliminar o ruído de fundo de baixo nível nos vários espectros, por exemplo, cada circuito de alteração 345-351 pode incluir um ligador (clippar) da linha-base 700 da Fig. 7. Tal ligador 700 pode ser ou simples ou com corte dos bits menos significativos do sinal.

A Fig· 8 mostra um circuito que pode ser utilizado para cada um des circuitos de alteração 345-351 para estabelecer um circuito iqualizador do espectro. 0 comutador rotativo 897 está cablado de modo a dar um código binário para cada um dos di. versos deslocamentos do eixo. Este código é fornecido através de um circuito de memória simples (latch) 898 para um multiplicador de dois quadrantes para multiplicar as amostras do espectro de entrada para gerar amostras de um espectro de saída para

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serem sintetizadas para gerar Εθ’. A memória simples (latch)

898 mantám o código ds entrada para q multiplicador 889 enquanto o comutador rotativo 897 está a ser mudado· Pode-se arranjar pa ra cada um dos espectros de oitavas a ser subdividido, usando filtros digitais que empregam a mesma cadência de amostragem que 6 usada para produzir o espectro de oitavas ou uma cadência de amostragem de metade, e então ajustar individualmente os ganchos das subdivisões espectrais. A subdivisão das oitavas am doze fornece ajustamentos individuais da tom e de meio tom dos sinais musicais codificados, por exemplo.

Os circuitos de alteração podem ser do tipo de memória ROM (read-only-msmories) para armazenar funções de transferência não lineares. Por exemplo, uma ROM 990, armazenando uma resposta logarítmica para o sinal de entrada na Fig. 9 pode ser utilizada em cada um dos circuitos de alteração da amostras 345-351 da um dispositivo de transmissão e uma memória ROM 1091 armazenando uma resposta exponencial para o sinal de entrada na Fig.

10 pode ser utilizado em cada um dos circuitos de alteração de amostras de um dispositivo receptor para dar realce (pre-emphasis) ao sinal antes da transmissão e retirar realce (de-emphasis) depois da recepção. Outras características complementaras enfáticas ou desenfâticas podem ssr alternadamente armazenadas nos circuitos de alteração ROM do transmissor e receptor dos sintstizadores de sinal-analisadores de espectro.

A Fig. 11 mostra a modificação do sistema de síntese de um sinal e de análise do espectro na Fig. 3 na qual os retardamentos entre a análise a a síntese são repartidos para fornecer amostras espectrais sem afastamento de tempos para processamento. Tal alinhamento é desejável, por exemplo, num sistema de compressão em análise do espectro ó utilizada para separar sinais dentro dos espectros antes da compressão, de modo que os espectros comprimidos podem ser filtrados para suprimir distorções geradas durante a compressão ou descompressão rápidas do sinal. A amplitude do sinal original fornecido ao conversor analógico-digital (ADC) 305 Fig. 3 pode ser detectado para entregar nos circuitos -1130 o sinal de control de compressão CC

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que á fornecido a cada um dos compressoras 1110, 1111, 1112,

1113, 1114, 1115, 1116 para estabelecer um ataque rápido, e uma descida lenta na compressão dos sinais que eles comprimirem· Os compressores 1111-1116 podem essencialmente ser formados por multiplicadores digitais com dois quadrantes, com o sinal de controle CC produzido a partir de um conversor analogico digital em cascata depois dos circuitos analógicos convencionais para ds tecção do sinal a ser comprimido e produzir em resposta a esta detecção um sinal analógico de controle de compressão·

Os compressores 1110, 1111, 1112, 1113, 1114, 1115 e 1116 funcionam nos espectros Lg, L^, L^, L^, θ depois

de terem sido diferencialmente retardados utilizando os circuitos de retardamento 1100, 1101, 1102, 1103, 1104 e 1106 para alinhar no tempo as suas respectivas amostras. Os circuitos de retardamento 1120, 1121, 1122, 1123, 1124 e 1125 seguidamente afastados os sinais comprimidos Lg’, L^·, ’ β

Lg* aproprladamente para o processo de síntese do sinal utiliza_n do os elementos 352-363 da Fig. 3.

Qs retardamentos nos circuitos de atraso 1106 e 1125 são, essencialmente, de M/2 ciclos da cadência do relógio R/2^, sendo K cinco ou 16M ciclos da cadência do relógio base R, cujo retardamento toma parte na montagem de amostras para o circuito de ponderação e soma 474 do óltimo andar de análise do espectro 335. Este retardamento de 16M ciclos á aumentado pelo tempo de retardamento para acomodar os tempos de soma nos circuitos de expansão 338 e 352 e por um retardamento Para acomodar os tempos de soma nos circuitos de atraso e subtracção 334 e no somador 353. Todo o processo de adição será suposto para ser realizado à cadência do relógio R e e são expressos como námeros destes ciclos do relógio.

0 retardamento no circuito de retardamento 1104 será maior do que lóM+D^+D? ciclos da cadência do relógio, R, pela diferença de tempo que ela toma para produzir a partir de G^ e o tempo que leva a produzir a partir de G^· 0 tempo que

toma a produzir a partir de G^ 6 M ciclos de R/25 da cadência do relógio para duas vezes a recolha de amostras para ponderação

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-37β soma, ou 32 M ciclos da cadência básica, mais 2D^ para dois conjuntos de soma de amostra, mais para a subtracção ds amoç tras· 0 tempo que leva a produzir a partir ds G^ é M/2 ciclos de R/2^ da cadência do relógio para colher amostras para ponderação o soma, ou 8M ciclos da cadência básica, mais D^ para a soma do amostras, mais para a subtracção ds amostras. Isto toma 24M+D^ ciclos da cadência básica do relógio do um retardamento extra para alinhar amostras no tempo com amostras· Desta modo □ circuito de retardamento 104 terá um atraso geral ds 4QM+2D^+D2 ciclos da cadência de base R. Cálculos semelhantes determinam os ciclos de cadência de base R pela qual as amos tras são para ser retardadas nos circuitos de retardamento 103, 102, 101 e 100 são atrasadas de 52M+3D^+D2» 58M+4D^+D2» 61M+5D^+ +D2» e (62 l/2)M+6D^4-D2» respectivamente·

0 retardamento requerido para o circuito de retardamento 1124 om excesso do que ó fornecido pelo circuito de retardamento 1125 ó o tempo tomado para expansão no circuito 354 β o retaj? damento D2 associado com a adição no somador 55. 0 primeiro retardamento ó M/2 ciclos de R/2^ da cadência do relógio tomados para recolher amostras para ponderação e soma, 8M ciclos de cadência de baso R, mais associado com a soma no processo ds ponderação s soma. 0 retardamento total no circuito de retardamento 1124 6 então 24M+D^+D2« Por cálculos semelhantes os retajr damentos totais nos circuitos de retardamento 1123, 1122, 1121 e 1120, em termos de ciclos da cadência básica R, são: 28M+3D^+3 D2, 30M+4D1+4D2, 31M+5D1+5D2 β (31 l/2)M+6D1+6D2 respectivamente.

Cálculos semelhantes podem ser usados para determinar os retardamentos nos circuitos de atraso 340-344 da fig. 3 admitindo cir cuitos de alteração 345-351 tendo todos iguais retardamentos. Os circuitos de retardamento 340, 341, 342, 343, 344 e 345 tem retardamentos respectivos em ciclos da cadência básica R de 77M+12 0^702» 76M+10D1+6D2, 72M+8Djl+5D2, 64M+6D1+4D2 e 48M+4D1+3D2.

A filtragem digital utilizada no analisador de espectro Ó uma espície de filtragem hierárquica de interesse geral nesta banda passa-baixo ou passa-banda de filtragem a qual se estende sobre muitas, muitas amostras ê efectuada com relativamente pe62 710

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queno nómero de amostras que são ponderadas e somadas em qualquer altura·

Ainda que o presente invento seja aplicável para utilização no espectro de um sinal que representa uma informação unidimencional, a pirâmide de Burt foi criada para analisar primariamente as frequências espaciais ds informação de imagens bidxmensionais. 0 presente invento permite a análise espectral, em tempo real, de frequências espaciais de mudança de informação de imagem, como ocorre em imagens de video sucessivas de um visuali sador de televisão·

Como β conhecido na técnica televisiva, sucessivas imagens de video (no formato americano NTCS) aparecem sucessivamente com uma cadência de imagens de 30 imagens por segundo. Cada imagem é formada por um rasto de 525 linhas de varrimento horizontal intercaladas. As linhas sucessivas de varrimento horizoji tal numeradas com números ímpares de uma imagem são transmitidas sequencialmente durante um primeiro período de campo. As linhas de varrimento de uma imagem, com numeração par são transmitidas sequencialmente durante um segundo período de campo que segue o primeiro período de campo. Este á seguido pelo primeiro período de campo da imagem seguinte. A duração de cada período de campo ô l/60 do segundo. No entanto deve ser prevista uma armazenagem para, pelo menos o número de pixels num tempo de campo que seja capaz de definir o completo espectro de frequências espaciais da imagem em tempo real diferido.

A técnica, conhecida por varrimento progressivo, á conhecida na especialidade da televisão de derivar de um sinal de televisão NTSC, sucessivas imagens completas de 525 linhas com a cadência de 60 imagens por segundo. Esta técnica envolve o retardamento de cada um dos sucessivos campos NTSC para um período de campo de l/60 do segundo. Deste modo, as linhas sucessivas de varrimento de um campo ímpar que ocorrem correntemente são in tercaladas com as sucessivas linhas de varrimento de um imediatja mente precedente campo par o qual foi retardado de um período de campo para fornecer uma imagem completa de imagem pixel durante aquela ocorrência da imagem ímpar de cada uma das imagens suces-

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-39sivas. De raodo semelhante as sucessivas linhas de varrimento de um campo par que ocorre correntemente são intercaladas com as li nhas de varrimento que ocorrem sucessivamente num campo ímpar imediatamente precedente que foi alterado por período de campo para dar uma imagem completa de pixels durante esse período par de campo que ocorre correntemente de cada uma das imagens sucessivas·

A técnica do varrimento progressivo, descrita atrás, 6 particularmente utilizada para obter visualização de imagens de alta resolução em que á conhecida como televisão de alta definição (HDTV) que está agora a ser conhecida na tácnica de televisão. 0 present· invento á tambám utilizado em HDTV para fornecer visu. alização de imagens melhoradas.

A Fig. 12 mostra um analisador de espectro que incorpora os princípios do presente invento para operar sinais que representam informação bidimensional, tal como informação de imagem de frequência espacial contida em imagens de video de televisão varridas progressivamente e sucessivamente. No entanto, alternativamente, tal informação bidimensional pode ser obtida a partir de uma câmara de televisão não intercalada ou a partir de uma câmara de televisão com linhas intercaladas seguida de uma memória temporária apropriada.

0 processamento monocromático dos sinais de luminância será descrita na Fig. 12, por uma questão de simplicidade de descrição, mas as tácnicas a ser descritas podem ser aplicadas indívidualmente às cores primárias de sinais de televisão a cores ou a sinais que aparecem a partir deles por matriclação algá brica. Um sinal de video original á fornecido, no formato de varrimento em rastros, a um conversor analógico-digital 1205 para amostragem se não estiver amostrado, para reamostragem se já estiver amostrado, e para digitalização definitiva. As amostras de video digitalizadas, como sinal, são denominadas Gg e contám o espectro completo de frequências espaciais bidimensional do «i nal original e os espectros harmónicos daquela atribuíveis aos processos de amostragem. Estes aspectos de harmónicas são simétricos em relação aos respectivos da cadência de amostragem e

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-40suas harmónicas. Estes espectros de harmónicas serão tratados especificamenta na descrição que se segue. 0 facto principal da sua existância ó verificado porque os espectros de harmónicas devem ser considerados no projecto dos filtros de Frequência-espacial passa-baixo, bidimensionais, utilizados no analisador de espectro da Fig. 12. Isto deve-se a que estes espectros harmónicos dão aumento às frequências mais baixas da sória de Fourier durante a análise espectral e durante a síntese do sinal a partir daquela analise espectral.

No andar de análise espectral de ordem zero, 1210 □ espectro Lg passa-alto ó separado de Gg. A operação em passa-alto ó essencialmente realizada através da filtragem GQ, retardamento de Cg na sua temporização à salda do conversor ACD 1205 para o mesmo grau do que as porções de frequências mais baixas de Cg es. tão retardadas pela resposta de filtragem passa baixo, e subtraj: ção da resposta de filtragem passa baixo do 0θ retardado. Admitindo que a análise espectral será processada por oitavas, a fre quência de corte nas duas frequências espaciais passa-baixo, bidimensionais, do filtro 1211 é escolhida para ser a mais elevada frequência da seguinte largura de banda de oitavas do espectro de banda de passagem a ser analisado - isto 6, quatro terços da sua frequência central. No redutor 1212 são eliminadas linhas a colunas alternadas de amostras para amostrar o sinal Gg filtrado com frequência espacial de cadência de R/2, cujo sinal de cadência de amostras reduzido como resposta de salda passa-baixo do andar 1210 para a análise espectral seguinte. 0 sinal Gg, filtrado em passa baixo com cadência de amostragem reduzida, ó então sujeito a interpolação seguindo os métodos estabelecidos por R.W. Scbafer e L.R. Rabiner no seu artigo publicado nos PROCEEDIBGS 0F IEEE, Vol. 61, nS. 6, Junho 1973, e intitulado "Processamento de sinais digitais aproximados para interpolação", pag. 692-702. No circuito de expansão 1213 as amostras eliminadas no redutor 1212 são substituídas por nulos para fornecer sinal ds entrada a outro filtro de frequências espaciais, passa baixo, de duas dimensões 1214. Este filtro pode usar os mesmos coeficientes de ponderação do que o filtro passa baixo inicial, mas em qualquer caso tem praticamente a mesma frequência de corte

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do que o filtro passa-baixo inicial· 0 sinal resultante tem uma matriz de amostragem coextansivel com a do Gq quando retardada no circuito de retardamento 1215, e ê subtraído do Gg retajç dado no subtractor 1216 para entregar uma resposta de saída passa-alto, Lq. Lq não 6 apenas a porção passa-alto de Gq, mas tam bâm contêm termos de correcção de erros de fase para as frequências mais baixas como indicado atrês, para serem usados durante a re-sintese do sinal de video a partir da análise espectral, pa ra compensação dos erros introduzidos pela reamostragem Çq à mais baixa cadência de amostragem no redutor 1212·

Esta separação do sinal em duas partes uma de passa-baixo, que é reamostrada com metade da cadência, e outra de passa-alto ê repetida em cada andar de análise do espectro· Cada andar sucessivo de análise do espectro recebe como seu sinal de entrada a resposta de saída passa-baixo, reamostrada, do precedente andar de análise do espectro, com a cadência de amostragem reduzida a metade em cada andar sucessivo de análise do espectro em relação à cadência do precedente andar de análise do espectro. A respos. ta passa-alto de saída de cada andar de análise do espectro 1220, 1230, 1240, 1250, 1260 depois do andar inicial 1210, tem um liai te superior imposto pela característica de resposta passa-baixo do andar precedente de modo que estas respostas de saída em "pas. sa-alto" sejam efectivamente espectros passa-banda de igual Q de frequências espaciais descendentes. Sendo a redução de respostas do filtro inicial passa-baixo, em cada andar, um factor de dois e sendo a frequência de corte dos filtros passa-baixo, em cada andar, dois terços da frequência central do espectro de aná lise que ele gera, são estes os factores que causam estes espectros de igual Q para as oitavas descendentes de frequências espe ciais bidimensionais.

A resposta de salda passa-baixo reduzida de G^ do andar de análise do espectro 1210 6 aplicada do seu redutor 1212, como sinal de entrada para o andar seguinte 1220 da análise do espectro. 0 andar de análise do espectro 1220 tem os elementos 1221, 1222, 1223, 1224 e 1226 análogos aos elementos 1211, 1212, 1213, 1214, 1215 e 1216 respectivamente do andar 1210 da análise do as

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^qglgr

-42pectro; as diferenças de funcionamento residem no facto das fre quências de funcionamento no andar 1220 terem metade do valor, em ambas as dimensões, em relação ao andar 1210· Os filtros pas. sa-baixo 1221 e 1224 tem coeficientes de ponderação como os do filtro passa-baixo 1211 s 1214, respectivamente; mas a redução a metade da cadência de amostragem no andar 1220 comparada com a do andar 121Q reduz a metade as frequências de corte dos filtros

1221 e 1224 em comparação com os filtros 1211 s 1214· 0 retarda mento antes da subtracção no circuito de retardamento 1225 ê duas vezes maior do que no circuito 1215; admiptindo esses retardamentos serem retardamentos do relógio no registador de desloca mento ou semelhante, as estruturas de retardamento são semelhantes com a relação 2:1 de retardamentos que 6 fornecida pela rela ção 2:1 das respeotivas cadências de relógio no circuito ds retardamento 1225 e no circuito de retardamento 1215· A resposta de salda em passa-alto do andar de análise do espectro 1220 á um espectro passa-banda de frequências espaciais imediatamente abaixo do espectro Lg·

A resposta ds saída passa-baixo, reduzida, de G^ do andar de análise do espectro 1220 S fornecida a partir do seu redutor

1222 como sinal de entrada para o andar seguinte 1230 de análise do espectro. 0 espectro passa-banda L^ uma oitava abaixo de L^

6 a resposta de saída, em passa-alto, do andar de análise do espectro 1230, para o seu sinal de entrada G^· 0 andar 1230 de

análise de espectro á formado pelos elementos 1231, 1232, 1233, 1234, 1235 s 1236 que correspondem respectivamente aos elementos 1221, 1222, 1223, 1224, 1225 e 1226 do andar 122Q ds análise do espectro, excepto na cadência de amostragem que 6 de metade·

A resposta de salda passa-baixo, reduzida de G^, do andar 1230 de análise do espectro á fornecida a partir do seu redutor 1232 como sinal de entrada do andar que se segue 1240 de análise do espectro· 0 espectro passa-banda Lj uma oitava abaixo de L^

6 a resposta de saída em passa-alto do andar 1240 de análise do espectro para o seu sinal de entrada G^· 0 andar 1240 de análise do espectro á formado peloS elementos 1241, 1242, 1243, 1244, 1245 s 1246 correspondendo respectivamente aos elementos 1231,

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1232, 1233, 1234, 1235 s 1236 do andar 1230 de análise do espectro, excepto na cadência de amostragem que ê de metade·

A resposta de salda passa-baixo, reduzida, de G^ do andar 1240 de análise do espectro ô fornecida a partir do seu redutor 1242 como sinal de entrada para o andar que se segue 1250 de aná lise do espectro L^· 0 espectro L^, uma oitava abaixo de L^, 6

a resposta de salda em passa-alto do andar de análise de espectro 1250 para o seu sinal de entrada G^. 0 andar de análise

1250 á formado pelos elementos 1251, 1252, 1253, 1254, 1255 e 1256 correspondendo respectivamente aos elementos 1241, 1242, 1243, 1244, 1245 e 1246 do andar 1240, excepto na cadência de amostragem que á de metade.

A resposta de salda passa-baixo, reduzida de G^ do andar de análise do espectro 1250 6 fornecida a partir do seu redutor 1252 como sinal de entrada para o andar que se segue 1260 de aná lise do espectro. Q espectro passa-banda L^, uma oitava abaixo de á a resposta de salda em passa-alto do andar de análise do espectro 1260 para o seu sinal ds entrada G^· 0 andar de análise do espectro 1260 6 formado pelos elementos 1261, 1262, 1263, 1264, 1265 e 1266 que correspondem respectivamente aos elementos 1251, 1252, 1253, 1254, 1255 e 1256 do andar de análise de espec tro 1250, excepto na cadência de amostragem que é de metade.

A resposta de saída passa-baixo, reduzida G & fornecida pelo redutor do andar final de análise de espectro, sendo aqui Gp o valor Gg fornecido pelo redutor 1262 do andar 1260 de aná lise de espectro, 6 uma resposta passa-baixo remanescente do espectro. Serve como base para a síntese de sinais pela soma das respostas espectrais passa-banda interpoladas dos âltimos andares de análise de espectro e a resposta espectral em passa-alto mais importante andar de análise espectral inicial. ί.θ, L^, I_2, Lj, e Lç estão afastadas no tempo, sendo fornecida com valores de retardamento crescentes. 0 espectro G^ passa-baixo remanescente (aqui Gg) antecede no tempo o âltimo espectro passabanda L (aqui L^) em afastamento de tempo directamente opo£

to.

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Como será descrito daqui em diante os métodos iterativos da síntese de sinais a partir das componentes espectrais tambám necessitam que os componentes espectrais ί-θ, L^, L^, L^, e estejam nesta afastamento de tempo directamente oposto em relação uns aos outros· Antes de descrever o tratamento da análise espectral e a síntese dos sinais a partir das análises espectrais dos sinais processados, segue-se uma descrição mais detalhada das estruturas dos andares de análise do espectro·

A primeira consideração será sobre as estruturas do filtro passa-baixo bidimensional de entrada·

Como 6 conhecido na tâcnica de construção de filtros, as estruturas da um filtro bidimensional podam ser de natureza não separável ou, alternativamente, de natureza separável· A filtra gem separada na primeira e segunda dimensões pode ser realizada por uma primeira filtragem numa primeira direcção utilizando um primeiro filtro unidimensional e depois filtrar numa segunda direcção ortogonal em relação à primeira direcção, utilizando um sogundo filtro unidimensional. Desta modo, como as respectivas características de filtro passa-baixo dos dois filtros unidimensionais separados formando um filtro bidimensional separável, são completamente independentes uma da outra, a função interna a a estrutura da cada um destes filtros passa-baixo podo ser semelhante à descrita atrás em ligação com as Figs. 2a s 2b e Figs.

3-11. ·

No caso de imagens de televisão, formadas por um rasto de linhas de varrimento horizontal, as duas direcções ortogonais de um filtro separável são preferivelmente a horizontal e a vertical. Se á empregada a filtragem passa-baixo bidimensional separável na implementação deste invento, existem certas vantagens que se conseguem na realização de uma filtragem passa-baixo horizontal antes da filtragem passa-baixo vertical ao passo que existem outras vantagens na realização de uma filtragem vertical passa-baixo antes da filtragem passa-baixo horizontal. Por exem pio, realizando a filtragem horizontal e a redução primeiro, reduz-se em metade o número de amostras pixel por linha de varrimeri to horizontal que teria sido tratada pela função interna vertical

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durante a filtragem vertical seguinte· No entanto, realizando a filtragem vertical primeiro torna-se possivel utilizar a mesma estrutura de retardamentos que ê necessária para obter os relati vamente longos retardamentos necessários para a filtragem vertical e para obter os respectivos retardamentos de compensaçSo (1215, 1225, 1235, 1245, 1255 e 1265) para dar seguimento aos respectivos sinais Gg-G^ para o terminal positivo de cada um dos respectivos subtractores 1216, 1226, 1236, 1246, 1256 e 1266 dos andares 1210, 1220, 1230, 1240, 1250 e 1260 do analisador de espectro indicado na Fig. 12·

A resposta global do filtro formado por filtros bidimensi, onais de frequência espaciais pode ser quadrado ou rectangular em corte paralelo ao plano das frequências espaciais. No entanto a resposta de filtro de filtros n&o separáveis pode apresentar outro tipo de secçSo. S&o de particular interesse as secç&es circulares e eliptícas para a filtragem de sinais de telev.1 sSo, visto que os filtros com respostas tendo as secç&es indicadas podem ser utilizados para reduzir o excesso de resoluçSo dia gonal nos sinais de televis&o. A uniformidade da resoluç&o da imagem em todas as direcçSes é importante, por exemplo nos siste mas de televis&o em que a imagem ê para ser rodada entre a câmara e o dispositivo de visualizaç&o.

Abaixo está indicada uma matriz de ponderaç&o de filtros tendo um aspecto que apresenta uma simetria quadrangular e uma resposta com fase linear — características de filtro particulajç mente vantajosas para utilizar como filtros passa-baixo 2-D,

1211, 1221, 1231, 1241, 1251 e 1261 e filtros passa-baixo 2-D 1214, 1224, 1234, 1244, 1254 e 1264 da Fig. 12.

A B C Β A D E F E D G H 3 H G D E F E D A B G Β A

Uma matriz de funç&o interna tendo este tipo de facteres de ponderaç&o, funciona, por sua vez, em cada uma das amostras de imagens sucessivas, em que cada amostra pixel, quando operada,

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corresponde em posição ao factor de ponderação 0 localisado no centro da matriz. Num filtro passa-baixo o factor de ponderação 3 tem o nivel de grandeza relativamente mais alto e cada um dos outros factores de ponderação tem um nível de grandeza que se torna cada vez mais pequeno à medida que se afasta da posição central o factor de ponderação A, dos cantos, tem o nivel de grandeza mais baixo.

No caso de um filtro bidimensional não separável, os valo res específicos seleccionados das grandezas dos níveis A, B, C,

D, Ε, Γ, G, H s J são completamente independentes uns dos outros. No entanto, no caso de um filtro separável bidimensional, como as grandezas de nível dos factores de ponderação resultam do produto crusado dos respectivos termos dos factores de ponderação da função interna unidimensional indicados nas linhas horizontais a verticais, os respectivos valores A, B, C, D, E, F, G,

H e 3 nâo sâo completamente independentes.

Equipamento para sintetizar um sinal eléctrico a partir dos componentes dos espectros que pode ter a forma geral indicaca na Fig. 13 ê de importância para o invento. Os componentes do espectro G^*, ’, L^’, L^’, , L^· e Lg* são as respostas

aos orgãos representados na Fig. 12 do equipamento analisador de espectro. Qs componentes do espectro Lg, L^, L^, L^, L^, G^ e L^ são fornecidos progressivamente mais tarde no tempo pelo analisja dor de espectro da Fig. 12 e devem ser atrasados diferencialmente para dar Gg’, L^·, L^’, L^’, ^2'* L1 ’ 0 ^0* Pro93pessivaraente mais tarde para o sintetisador de sinais da Fig· 13.

A Fig. 13 mostra um sintetisador de sinais com uma diversidade de sucessivos andares de síntese do sinal 1360, 1365,

1370, 1375, 1380, 1385. Cada andar, através da utilização de in terpolação, expande a matriz de amostras de um componente espectral para ser co-extensivo com aquele componente espectral que se segue, mais elevado na frequência espacial e permite a sua adição aquele componente espectral. A expansão da matriz de amostras é feita por intercalação de pontos de amostragem na ma triz com nulos e filtrando 0 resultado, em passa-baixo, para retirar a estrutura harmónica. A filtragem passa-baixo tem prefe-

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-47rivelmente a mesma característica de filtro de que a filtragem passa-baixo associada com respectivo processo interpolativo na* Fig. 12 do analisador de espectro·

A filtragem passa-baixo associada com a interpolação no sintetisador de sinal suprime as harmónicas associadas com o

ou L^, sendo alterada por um processo não linear, que pode surgir em circuitos de alteração (tais como os descritos atrás am ligação com a Fig· 5) que podem ser inseridos entre o analisador de espectro da Fig· 12 e o sintetisador da Fig· 13» Tais proeessos não lineares poderão aumentar imperfeições na imagem composta sintetisada quando não tiver a filtragem passa baixo com a filtragem associada com os processos de interpolação usado no sintetisador de sinal·

No sintetisador da Fig· 13 as amostras do espectro passa-balxo Gg* são intercaladas com nulos no circuito de expansão

1361 b passam atravás de um filtro passa baixo de frequências ejs paciais bidimensional 1362, semelhante ao filtro 1265 da Fig. 12 do analisador de espectro· As amostras de resposta do filtro

1362 são somadas às amostras de L^’ no somador 1363 para gerar G^· semelhante ao ou idêntico com a hipotética réplica de G^ retardada no tempo· Depois, as amostras G^' são intercaladas com nulos no circuito de expansão 1366. Este sinal passa através do filtro passa-baixo 1367, semelhante ao filtro passa-baixo 1254 da Fig. 12 e somado a L^' no somador 1368 para gerar G^’, semelhante ou idêntico à replica de G^ atrasada no tempo. As amostras da G^’ são interpoladas com nulos no circuito de expansão 1371 e o resultado filtrado em passa-baixo no filtro 1372, seme lhante ao filtro 1244 da Fig. 12. A resposta de filtro 1372 á somada a no somador 1373 para gerar G^', semelhante ou idêjn tico à replica de G^ retardada. As amostras de G^· são interça ladascom nulos no circuito da expansão 1376 e o resultado filtrado em passa-baixo no filtro 1377, semelhante ao filtro 1234 da Fig. 12. A resposta do filtro 1377 â somada a L^' no somador 1378 para gerar G2* semelhante ou idêntico à réplica retardada de G^. As amostras de G^ têm nulos inseridos entre elas

no circuita de expansão 1381 e 0 resultado e filtrado em passa-baixo no filtro 1382. A resposta do filtro 1382 é somada com

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L^’ no somador 1383 para gerar G^’, semelhante ou idêntico a com retardamento· As amostras de G^· são fornecidas para intejr polação a um circuito de expansão 1386 β a um filtro passa-baixo 1387 semelhante ao filtro 1214 da Fig» 12. A resposta do filtro 1387 6 somada com Lq* no somador 1388 para fornecer Gg’ o sinal sintetisado descritivo da mesma imagem descrita por Gg, possivelmente com alterações·

Como a implementação bidimensional do presente invento á especialmente vantajosa para utilização no processamento de ima gens de frequências espaciais em tempo real, deve entender-se que as informações bidimensionais com o qual o presente invento est£ relacionado não está confinado ao espectro de frequências espaciais de imagens bidimensionais· Por exemplo uma de duas di, mensões pode corresponder à informação de frequência espacial e a outra de duas dimensões pode corresponder a informação de frequência temporal·

Al6m disso, este invento útil na análise do espectro de frequências sm tempo real da informação definida por mais do que duas dimensões· Por exemplo, no caso de informação tridimensional, todas das três dimensões podem corresponder a informação e£ pacial ou, alternativamsnte, duas das dimensões podem corresponder com informação espacial quando a terceira dimensão correspojj der com informação temporal, Sob este aspecto 6 de interesse o equipamento de tratamento de imagem que responde à ocorrência de movimento numa imagem de televisão visualisada· Neste caso, a zona do espectro de frequências espaciais da imagem visualisada que corresponde com os objectos estacionários permanece o mesmo de imagem para imagem da informação de video, enquanto que a zona do espectro de frequências espaciais da imagem afixada que corresponde aos objectos em movimento muda de imagem para imagem na informação de video· Um analisador de espectro que incorpora os princípios do presente invento pode ser utilizado num equipamento de tratamento de imagens utilizando filtro passa-baixo 3-D. Duas das três dimensões destes filtros passa-baixo são espaciais e correspondem às duas dimensões espaciais dos filtros passa-bai xo 2—D incorporados am cada andar do analisador de espectro bidi mensional da Fig· 12· A terceira dimensão á temporal a corres-

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-49ponds às características ds estrutura fina do espectro de três dimensões devidas a variações causadas por objectos sm movimento nos valores de níveis de grandeza dos correspondentes pixels da imagem visualisada de imagem a imagem.

Na descrição acima das configurações do presente invento, supõe-se que o sinal temporal Cg é um sinal da banda de base que tem um espectro de frequências que definem a informação com uma ou mais dimensões. Como se sabe tal informação da banda de base é muitas vezes comunicada no formato de frequência-multiplexada no qual a Informação da banda de base 6 formada pelas bandas laterais de uma frequência portadora que foi modulada por um compçj nente da informação da banda de base. Empregando moduladores e desmoduladores convenientes nos respectivos tradutores 100-1 ... 100-N da Fig. 1, Cg e/ou qualquer C^ ... C^ e ou qualquer de Lg a podem ser sinais de frequência-multiplexada.

0 termo "registador de deslocamento" 6 para ser interpretado nas reivindicações como incluindo meios de realizar função equivalente — por exemplo, uma memória ler-depois-registar (read-tben-write)·

DESCRIPTION OF THE INVENTION

This invention relates to a signal processing apparatus for analyzing and / or synthesizing signals. More specifically, the signal processing apparatus of this invention employs a pipe-line recorder architecture for analyzing, in real time delay, the frequency spectrum of an information component (with one or more dimensions) of a given time signal having a higher frequency of interest, not greater than f, and / or for synthesizing, in a deferred real time, a time signal from the respective analyzed frequency spectrum. Although not limited to this, this invention is particularly convenient for de-real-time image processing of two-dimensional spatial frequencies of television images defined by a time video signal.

Many works have been done in an attempt to establish a working model of the human visual system. It has been determined that the human visual system appears to calculate a prime space-frequency decomposition of the light images by the view of the spatial frequency information in a number of contiguous bands covering the frequency space. Each band has approximately the width of an octave and the center frequency of each band differs from the center frequency of its neighbor band by a factor approximately equal to two. Research indicates that there are approximately six bands or "channels" that cover the 0.5 to 60 cycles / degree of the space-frequency range of the human vi system. The importance of these findings lies in the fact that spatial frequency information farthest from that a value equal to two of other spatial frequency information will be treated independently by the human visual system.

It was also determined that the space-frequency treatment that occurs in the visual system is located in space. In this way, the signals within each space-frequency channel are calculated in small subregions of the image. These subregions overlap each other and are approximately two cycles wide at a particular frequency.

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If a sine wave grating image is uti. As a standard of testing, the threshold of the

contrast-sensitivity for grating sinusoidal wave image weakens rapidly with

* grating sine wave of the image. That is, high special frequencies need high contrast to be

1 BAC (20% ~ 30 cycles / degree) but lower spatial frequencies require relatively low contrast to be seen (0.2% 2 to 3 cycles / degree).

It has been determined that the human visual ability to determine a contrast variation of a grating sine wave of image that is above the threshold is also better for the lower spatial frequencies than for the higher spatial frequencies. Specifically, a human mean target requires, in order to correctly discriminate a contrast variation of 75% of the time, approximately a 12% variation in contrast to 3 cycles / degree, but requires a 30% variation for a grating wave with 30 cycles / degree.

Dr. Peter Burt, who specializes in the properties discussed above, of the human visual system has created an algorithm (hereinafter referred to as "Burt's Pyramid") that he developed to compute a non-real time base to analyze frequencies dimensional images of an image between a plurality of separate spatial frequency bands. Ca of the space band (with the exception of the lower frequency band) is preferably one octave wide. Thus, if the highest spatial frequency of ng / image is not higher than Q , the higher frequency band will cover the octave from fg / 2 to fg (having a center frequency of 3 fg / 4); the higher frequency neighboring band will cover the octave from fg / 4 to fg / 2 (having a center frequency of 3fg / 8) etc.

Reference is made to the list of articles in which the author or co-author is Dr. Burt, who describes in detail various aspects of the Pyramid of Burt:

"Segmentation and calculation of the properties of a region of

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-4gens, by means of an auxiliary hierarchical calculation "by Peter 3.

Burt et al, IEEE Transactions on Systems, Man and Cyberne 1 tics, Vol. SMC-11, NS. 12, 802-809, December 1981.

- "The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code", by Peter 3. Burt and others at IEEE Transactions on Communications,

Vol. COM-31, NS. 4, 532-540, April 1983.

- "Quick Algorithms for Calculation of Image Properties" by Peter 3. Burt in Computer Vision Graphics, and Imaos Processinci, 21, 368-382 (1983).

- "Tree and pyramid structures to encode hexagonally binary images sampled" by Peter 3. Burt in Computer Graphics and Imaqe Proce ssinq, 14, 271-280 (1980).

"Choice of features of local images through the Base Pyramid with applications to the Movement and Analysis of Textures" by Peter 3. Burt, in SPIE, Vol. 360, 114-124.

"Rapid filter transformers for image processing, by Peter Burt, Computer Graphics and Imaging Processing, 16, 20-51 (1981).

"Multiresolution Spline Line with Image Mosaic Applications" by Peter 3, Burt et al., In Image Processing Laboratory, Electrical, Computer, and Systems Engineering Department, Rensselaer Institute, June 1983.

- "The Pyramid as Structure of an Efficient Calculus", by Peter

3. Burt, Imprint Processing Laboratory, Electrical, Computer and Systems Engineering Department, Rensselaer Polytechnic Institute, 3, 1982.

The Burt Pyramid algorithm uses special sampling techniques to analyze the relatively high resolution within a hierarchy of N (where N is an integer) separate image components (in which each image component is a Laplacian image formed by different pitavas (which is formed by all spatial frequencies of the original image below the lowest octave of the Laplacian image component). The term "pyramid" is used here, due to the successive

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- reduction of the bandwidth of spatial and dense frequencies. t of samples from each of the component-image hierarchies,

ranging from the highest image component to the lowest.

| x octave of image component.

ft

The first advantage of the Burt pyramid is that it allows the high resolution of the original image to be synthesized from the image components and the remaining image without the introduction of spurious spatial frequencies due to the introduction of errors in the calculated amplitudes of the lower frequencies of the Fourier analysis (aliasing). A second advantage of the Burt pyramid algorithm is that the spatial frequency bandwidth of an octave of each hierarchy of the image components corresponds to the properties of the human visual system, shown above. This makes it possible to selectively or subtly treat the spatial frequencies of each individual hierarchy of the image components in different and independent paths (ie, without the signal processing of any image component significantly affecting any other image component) for the purpose highlight or produce any other desired effect on the synthesized image derived from processed component images. An example of such an effect is the spline technique described in detail in the article "Multiresolution of Sample Lines with Applications to Image Mosaics", supra.

So far, Burt's pyramid algorithm has been used in non-real time through commonly used digital computers. The level of each pixel element of an original image is represented by a multi-bit number (eg 8 bits) stored in an individual address position of the computer memory. For example, an original bidj image.

g

relatively high resolution system consisting of 2 (512)

pixel samples in each of its dimensions requires a large memory of 2 (262 144) multibits numbers representing the levels of the respective pixel samples that form the original image.

The original image stored in memory can be processed by a digital computer according to the pyramid algorithm

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-6 from Burt. This processing involves the iterative execution of several steps, such as placing the pixel samples according to a preset internal weighting function, re

Sampling of samples, sample expansion by interpolation and subtraction of samples. The magnitude of the internal function (in one or

more dimensions) is relatively small (in terms of number of * pixels) compared to the size in each dimension of the total image. The sub-region or window of the image pixels (equal in size to the internal function and symmetrically disposed, in turn, around each image pixel) is multiplied by the internal weighting function and summed in a convolutional calculator.

The internal weighting function is chosen to operate as a low-pass filter of the multidimensional spatial frequencies of the image that has been treated. The nominal "cutoff" frequency (also known in the art of "corner" or "break" filters) of the filter, with low pass characteristics provided in each dimension by the internal function is chosen so as to be practically half the highest frequency of interest in this dimension of the signal being treated. However, the characteristic of these low-pass filters does not have a brick weakening for a given cut-off frequency, but may have a relatively gradual weakening, in which case the nominal cut-off frequency δ is defined as frequency for which a given actuation value (eg 5 db) takes place in this gradual weakening. Smoother weaker filters can be used because the Burt pyramid compensates for the introduction of spurious frequencies due to the aliasing errors caused by the gradual weakening characteristics of the low-pass filter.

The treated image is decimated by effective deletion in each of its successively considered dimensions, thereby reducing the number of pixels to half in each dimension of the treated image. Since an image is conventionally a two-dimensional image, a reduced image is formed by only a quarter of the number of pixels contained in the image before said reduction. The reduced number of pixel samples from this reduced image (which is called the Gaussian sample) is stored in

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-7-

memory.

t Starting from the pixel samples of the original store image

The process is iteratively executed N times (in

3 that N is an integer) hence resulting (N + 1) images by opening the original high resolution image and a hierarchical pyramid of N additional reduced resolution Gaussian images in which the number of pixel samples (sample density ) in each dimension of each additional image is only half of pixel samples in each dimension of the immediately preceding image. If the original, high resolution stored image is designated Gg, the hierarchy of additional N stored images may be in particular from G1 to G3, the number of pixels being successively reduced in each of these N additional images stored in a separate memory No memories. Thus, counting with the original stored image, there is a total of N + l memories.

According to the non-real-time use of the Burt pyramid algorithm, the following computational procedure is to generate additional samples of interpolated value between each pair of stored G? Pixel samples in each dimension of these, thereby expanding means the reduced sample density of the stored image, restoring the sample density of the stored original Gg image. The digital value of each of the pixel samples of the expanded image G ^ is then subtracted from the stored digital value of the corresponding pixel sample of the original image Gg to obtain a differential image (known as Laplacia image). This Laplacian image (designated L Q) and having the same sampling density than the original image GG is formed by spatial frequencies contained in the original image within the octave fg / 2 to FG more often a small component of error compensation for the lower frequencies which correspond to the loss of information caused by the reduction stage employed to obtain a reduced density sample of the image G1 and the introduction of interpolated value samples appearing in the expansion of the sample density replacing its value in the original image Gg. This Laplacian image Gg then replaces the original Gg image in storage, in the first of N + l memories

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-8th pyramid.

Similarly, by repeating this process, a

rarity formed by Nl additional Laplacian images from L to

It is obtained in turn and recorded in the corresponding memories

* the respective Nl additional ones, in which the Gaussian images

of Gj. up to G ^ are stored (thereby replacing the Gaussian images in G)

(which has the reduced native density of samples) is not replaced in its corresponding memory by the Laplacian image, but majr has stored in its memory a Gaussian remnant formed by the lower spatial frequencies (i.e., those below the eighth L ^) contained in original image.

The algorithm of the Burt pyramid allows the original image to be restored, without errors, by a computational treatment involving successive steps of expanding the remaining image Gy to the sampling density of the image L ^ __ ^ and then adding it to its image Laplaciana to get the total image.

This sum image is expanded in a similar way and added to the Laplacian image until the original high resolution image is synthesized by the sum of all Laplacian images plus the remaining image. In addition, following the analysis of one or more original images in N-Laplacian images, the Gaussian remnant can be introduced, and any special image processing or step changes can be made before synthesizing a complete high-resolution image from them.

The non-real time implementation of the Burt pyramid algorithm by computer processing is effective in processing the still image information. In this case the analysis of a stream of successively occurring images which can change continuously over time (eg, successive video images of a video picture) is not applicable. The real-time implementation of the Burt pyramid algorithm, as done by the present invention, is necessary for the analysis of these images which occur successively with variations in time.

More specifically, this invention is directed to a signal processing apparatus employing an architecture

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9 for pipeline analysis to analyze in a deferred time a frequency spectrum of an information component of a given time signal in which the most relevant frequency in this frequency spectrum is not greater than f Q . Further, this information component of the given time signal corresponds to an information having a given number of dimensions. The apparatus is formed by a set of N translation means (translators) arranged in numerical order (where N is an integer multiple). Each of the translators includes a first and a second input terminals and a first and a second output terminals. The first input terminal of the translator of the set is connected so as to receive the given input time signal. The first terminal of each of the translators, from the second to the N-order, of this set is connected to the first output terminal of the immediately preceding translator of this set, so that each of the translators, from the second to N, to the sign of these to the immediately following translator of the set. The second input terminal of each of the translators is connected so as to receive the sampling signal from a periodic generator, clock. With this array, each translator of the set derives, at its first and second terminals, signals with a cadence equal to the sampling frequency of the clock applied to them.

In addition, each translator in the set has a transfer function between its first input terminal and its first output terminal for the signal information component applied to its first input terminal. The low-pass transfer function of each translator of the set has a nominal cut-off frequency which is a direct function of the clock sampling frequency applied to the second translator input of the set. On the other hand, the clock which is applied to the second input terminal of the first translator of the set has a sampling frequency which: a) is twice the frequency fg, b) provides to said information component a frequency cut-off function for said low-pass transfer function of the first translator of said set, which is less than fg. Further, the clock applied to the second

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The input terminal of each of the translators of the second to the degree N has a sampling frequency which: a) is less than the clock frequency applied to the second input terminal of the immediately preceding translator of the set, b) is at less than twice the maximum frequency of the information component applied to its first input terminal, and c) provides a nominal cut-off frequency which is lower than that of the immediately preceding tracer.

The signal derived from the second output terminal of each of the translators of the set corresponds to the difference between the information component applied to the first input terminal thereof and a direct function of the information component derived from the first output terminal of that.

Although not limited thereto, the information component of the given time signal processed by the signal processing apparatus of the present invention may, for example, correspond to the two-dimensional spatial frequency components of each of the successive images of a television picture that has been scanned in series in each of its dimensions.

In general, this invention is useful for analyzing the frequency spectrum of a signal derived from a spatial or non-spatial frequency source having one or more dimensions, without regard to the particular nature of the source. Thus, for example, the present invention is useful in the analysis of one, two, three or more dimensional complex signals from audio sources, radar sources, seismograph sources, automaton sources, etc., in addition to the sources of two-dimensional visual imaging, such as television images. In addition, this invention is also directed to equipment for treating signals using the pumping circuit architecture which respond to a set of analyzed signals for delayed real-time synthesizing such as in a complex signal.

Fig. 1 is a block functional diagram showing the present invention in a generally generic configuration;

Fig. Shows a digital configuration of a first

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-11species of any of the signal transducers shown in Figure 1;

Fig. Lb shows a digital configuration of a second es. of any of the signal transducers shown in Fig.

Fig. 1c shows an alternative digital configuration of the end of the set of translated signal translators of any first or second species of Fig. 1; Fig.

Fig. 2 shows an illustrative example of the internal weighting function that can be used in the construction of this invention;

Fig. 3 is a block diagram of a one-dimensional spectrum analyzer system, spectrum altering circuitry and signal synthesizer configuring aspects of the invention and including a label identifying certain blocks;

Fig. 4 is a block diagram of one of the analysis stages used in the iterative calculations of the preferred analysis process of Fig. 3, the analysis of which configures an aspect of the invention;

Fig. 5 is a block diagram of a modification which may be made in successive pairs of Fig. 4 of the analysis stages, in another embodiment of the invention;

Fig. 6 is a block diagram of one of the synthesis stages used in the iterative process of signal synthesis of Fig.

3 from the spectral components?

FIGS. 7, 8, 9 and 10 are block diagrams of the representative circuitry of the spectrum change of Fig. 3 for use with the invention;

Fig. 11 shows, in block diagram, modifications to the system of Fig. 3 used when it is advisable to align samples of the spectrum at the time for processing, according to one of the preceding claims. of the invention?

Fig. 12 is a block diagram of a two-dimensional space frequency spectrum analyzer using the pumping architecture to perform the real-time delayed spectral analysis; and

Fig. 13 is a block diagram of the signal synthesizing apparatus, which describes the sample field analyzed by Fig. 12, spectrum analyzer from its output spectrum. Fig.

Referring to Fig. 1, each set of N sampled translators arranged in order 100-1 to 100-N, inclusive (where N is an integer) has two input terminals and two output terminals. A given time signal Gg defining the information is applied to the input of the first of two input terminals of the first translator 100-1 of the array. The time signal Gq may be a continuous analog signal (such as an audio signal or a video signal) or, alternatively, signal G Q may be a sampled analog signal. In addition, in the latter case, each sampling level can be directly represented by a level of amplitude or can be represented indirectly by a digital number (ie, by passing each amplitude level sample by an analog-to-digital converter, which is not indicated in Fig. 1, prior to the application of the time signal Gg to the first input terminal of the translator 100-1), the frequency spectrum of Gg includes a range extending between zero (i.e. DC) and the frequency fg (i.e., a range which includes all frequencies of interest corresponding to the information having a given number of dimensions). More specifically, Gg may be a pre-filtered signal not containing frequencies greater than fg. In this case the clock frequency 2 fg of the translator 100-1 satisfies the Niquist criterion for all frequency components of fg. However, in the alternative, Gg may contain some frequency components higher than fg, which are of no interest. In the latter case, the Niquist criterion is not satisfied where some errors occur in the calculated amplitude of the lower frequencies (aliasing). From a practical point of view, although undesirable, these errors (provided they are not very large) can often be tolerated.

In Fig. 1 the first input terminal of each of the translators 100-2 ... 100-N of the set is connected to the first of two output terminals of the immediately preceding translator of the set. Specifically, the first output terminal of the tract 710

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-13-

is connected to the first input terminal of the translator 100-2? The first output terminal of the translator 100-2 is connected to the first input terminal of the translator 100-3, not indicated? ... and the first output terminal of the translator 100- (N1) also not indicated, is connected to the first input terminal of the 100-N translator. Thus, the signal processing equipment indicated in Fig. 1 utilizes the pipeline recorder architecture in linking each of the translators of the set to one another.

A separate sampling frequency clock is applied to the second terminal of the two input terminals of each translator of the set, 100-1 ... 100-N. More specifically, translator 100-1 has a sampling frequency clock CL ^ applied to the second input of that? the translator 100-2 has a sampling frequency clock CL ^ connected to the second input terminal ,,, and the translator 100-N has a sampling frequency clock CL ^ applied to the second input terminal. The relative values of the clocks CL4 ... CL4 are conditioned relative to each other in the manner indicated in Fig. 1. The meaning

this conditioning is discussed later.

On the other hand, in Fig. 1 the translator 100-1 delivers a second output signal Î ±, θ at its second output terminal. In the same way, the other translators 100-2 ... 100-N of the set of rivas second output signals L 2 ... in the respective output terminals.

Each of the translators, individually, 100-1 ... 100-N of the set, without looking at its particular internal structure, can be seen as a black box that has a low-pass transfer function between its first erection terminal and its first output terminal for the frequency spectrum of the input signal information component applied to its first input terminal. This low-pass transfer function of each of the translators, individually, 100-1, 100-2, ..., 100-N, of the set has a weakening for a nominal cut-off frequency that is directly proportional to the sampling frequency of the clock applied to its second ter62 710

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..Ly £ <r

mine entrance. As indicated above, in the case of the Burt pyramid, the weakening can be gradual, preferably a brick weakening / all.

More specifically, the translator 100-1 has an input signal Gg, shown above, applied to its first input terminal. The highest frequency of interest in the frequency spectrum of Gg is not greater than fg. Also, the sampling frequency clock CL ^, applied to the second input terminal of the translator 100-1 is equal to 2f Q (i.e., has a frequency satisfying the Niquist criterion for all frequencies having an interest within the spectrum of Gg frequencies). Under these conditions the low-pass transfer function between the first input terminal and the first output terminal of the trunker 100-1 is such that only those frequencies within the frequency spectrum of Gg that are not higher than f ( is less than fg) pass to the first output terminal of the translator 100-1. In this way, a signal G1 is obtained at the first output terminal of the 1CQ-1 treadmill having a frequency spectrum (defined by the characteristics of the low pass transfer function) which is formed first by the lower portion. xa of the Gg frequency spectrum. This G2 signal is then applied as an input signal to the first input terminal of the translator 100-2.

As shown in Fig. 1, the sampling frequency clock CL 2 (applied to the second input terminal of the translator 100-2) has a frequency lower than 2fg (the clock sampling frequency CL2) but is at least equal to 2f (twice the maximum frequency f in the frequency spectrum of Gj). Therefore, the sampling frequency of the clock CL ^ is still high enough to satisfy the Niquist criterion for the frequency spectrum of G ^ applied to the first input terminal of the translator 1C0-2, although it is not high enough to satisfy the Niquist criterion for the highest possible frequency of interest fg in the frequency spectrum of Gg applied to the first input terminal of the immediately preceding translator 100-1. This type of relationship (in which

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The clock sampling frequency applied to the second input terminal of the translator of the set becomes lower than the ordered position of the translator in the set becomes higher). It is a general mode. More specifically, the clock applied to the second input terminal of each of the translators 100-2 ... 100-N of the array has a sampling frequency which: a) is smaller than that of the clock applied to the second input terminal of immediately preceding translator in the set, b) is at least equal to twice the maximum frequency of the signal information component applied to its first input terminal and, c) reduces the nominal cut-off frequency of its transfer function to a which is less than that of its immediately preceding trader of the set. Thus, the maximum frequency f of the G 2 signal appearing at the second output terminal of the translator 100-2 is less than f ... and finally the maximum frequency f in the frequency spectrum of the signal G (which appears on the first output terminal of the translator 100-fl) is lower than the frequency f N of the frequency spectrum of the signal G ^^ (which appears on the first output terminal of the translator - not shown - of the set which immediately precedes the translator 100-N and which is applied to the first input terminal of the translator 100-N).

Again, by viewing each translator in isolation, 100-1, ,,, 100-N as a black box, each of the respective output signals L Q ... L w , taken respectively at the second terminal of each isolated translator 100 -1 ..., 100-N, of the set corresponds to the difference between the signal information component apli. to the first input terminal of the translator and a function di. straight from the signal information component derived at the first terminal, from the derived signal at the first output terminal of that translator. Thus, as is indicated in Fig. 1, Lg is equal to (or at least corresponds to) the difference Gg-g (G1) in which g1 G2 is either G1 itself or a direct G1 function. So it similarity is equal to (or corresponding to at least) -g ^ L (L 2); ...

Equal to (or at least corresponds to) -g ^ L ^ (L w)

The processing equipment described in Fig.

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-16lisa □ original signal Gg for several parallel outputs formed by the Laplacian outputs Lg, ... (respectively obtained at the second output terminal of each of the respective pumping values of the translators 100-1 ... 100- N of the set) plus a Gaussian output G ^ (obtained at the first output terminal of the final translator 100-N of the set).

Generally, the only limitations on the relative values of the sampling frequency f respeotivas Q ... Q i the Eu

indicated in Fig. 1. However, it is advantageous to specify values of the sampling frequencies applied to the second input terminal of each of the respective translators 100-1 ... 100-N, such that the respective CL- (Or may be an integer power of 1/2 corresponding to the number of dimensions of the signal forming component to be analyzed) . This results in the analyzed output of the frequency spectrum of the original signal Gg which is divided into parallel bands of frequencies of the Laplacian composites of signals Lg ... L ^^, which (regardless of any sampling errors due to loss of signal information caused by the reduction of sample density or due to the addition of spurious frequency components) each has a hi. is bandwidth for each dimension of the information component and includes only those frequencies present in the frequency spectrum of the original signal Gg falling within that particular octave. Those frequencies of that original Gg signal falling below the lowest component of the Laplacian L N-1 signal are of P ° is included in the remaining Gaussian signal G2 of the analyzed output.

In general, N 'is an integer multiple having any given value of two or more. However, there are types of information in which a relatively small value of N may be sufficient to examine all frequencies of the original signal Gg with a sufficiently high resolution. With an example, in the case of visual images, it is often found that a value of seven for N is sufficient, so that in this case the frequencies in each dimension of the remaining signal G ^ is less than

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-177

that 1/128 (l / 2) of the highest frequency f Q of the frequency spectrum Gg of the original signal.

Referring to Fig. 1a, there is a general form, the digital configuration of a first kind of translator of the respective

sampled signal 100-1 ... 100-N of the pipeline circuitry shown in Fig. 1. In Fig. 1a, the first configuration species of any of the isolated translators 100-1 ... 100 (Nl ) of the set is denoted by lQOa-K and the first set-up species of one translator of the immediately following set is designated 100a- (K1).

The translator 1OOa-K is formed by a convolutional filter di. (where m is an integer multiple of 3 or more, preferably odd) a reducer 104, an expander 106, an n-shaped interpolation digital filter, 108 (wherein n is a multiple of 3 or more - preferably odd) a delay 109 and a subtractor 110. The sample rate clock CL ^

(i.e., the clock shown in Fig. 1 which is applied to the second input terminal of each translator of the translator assembly 100a-K) is applied as an input control to each of the elements 102, 104, 106, 108, 109 and 110.

The G 2 signal connected to the first input terminal of the translator 1Q0a-K is applied as an input to the convolution filter 102 and, after the delay 109, as input to the subtractor 110. The sampling densities shown in Fig. 1a are densities of samples per size of the information signal. Specifically, the G2 signal has a sample density in each dimension of the information signal which is delineated in the time domain by the clocking sample rate of the CL1 clock of the 100A-K translator. Thus, each and every sample comprising G ^ will be operated by the filter 102, the end of the convolution filter 102

is to reduce the maximum frequency of the output signal in relation to the maximum frequency of its input signal (as has been said

back in connection with Fig. 1). However, as indicated in FIG. 1a, the density of samples at the exit of the filter 102 still maintains the CL ^ sampling rate.

This outlet of the filter 102 is applied to the inlet of the gear unit

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Of the density (decimator) 104. The reducer 104 lets

their output is only certain (not all) of the successive samples in each dimension applied to their entry by the filter 102. Thus the density of samples in each dimension at the outlet of the reducer 104 is reduced, relative to the density of samples in that dimension are at the input of the reductant 104. More specifically, as shown in FIG. 1a, the density of samples CL4 + in each dimeton is at the output of the reductant 104, such that in the time domain it can be delineated for cadence reduced value defined by the reduced sampling frequency clock CI_K + 1 applied to the second input terminal of the immediately following translator 100a (K + 1). Then the reduced sample of the density samples in each dime is from the signal G2 at the output of the reducer 104, as delineated in the time domain, occurs in phase with the occurrence of the clock frequency CL ^ + ^ applied to the second input terminal of the immediately following translator, 100a- (K + 1). In FIG. 1a, the output signal G ^ of the reducer 104 (which covers the signal from the first output terminal of the translator 100A-K) is applied to the first input stage of the immediately following translator 100a- (K + 1). Thus the isochron relationship between the master's sampling density after G1 at the first input terminal and the master's frequency, reduced clock time CL2 + at the second input terminal of the translator 100a- (K + 1 ) is identical to the isochronous ratio between the highest sampling density of G1 samples at the first input terminal and the highest sampling frequency of the CL4 clock at the second input terminal of the QQa-K translator (described above).

Although not limited thereto, a preferred embodiment of the reductant 104 is one which, in each dimension of signal information, is effective in reducing the density of samples at their inlet to a density of half. In this case the reducer 104 is effective in letting in each dimension all other samples at its inlet for its output. Thus, for a signal information of one dimension, the density of samples CL4 + 4 is (ΐ / 2), ie half the density of samples CLp2. For a two-dimensional signal information, the denser

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The sample size of the CL 2+ samples in each of the two dimensions is half, providing a sample density of (1/2) or a quarter.

Although the baseband frequency spectrum of G2 is the same at the input to the reducer 104 and the output of the reducer 104, the reduced density signal at the output of the reductor 104 results in the loss of a certain value of phase information which is present in the highest sample density signal G ^ applied to the input of the reducer 104.

When applied to the first input terminal of the immediately following translator, the output of the reducer 104 is also applied to the input of the expander 106. The expander 106 is used to insert,

as an additional sample, a null (digital number representing a level zero) in each sample position of the clock CL ^ in which an output sample of the reducer 104 is absent. Thus, the sample density at the outlet of the expander 106 is restored to the sample density value at the inlet of the reducer 104. In the preferred case where the sample density in each dimension is halved, the expander 106 inserts into each dimension between each pair of adjacent samples in that dimension at the outlet of the reducer 104.

When the expander 106 increases the sample density of its output relative to its input, there is no change in the information of the output signal G ^ from its output relative to its input. However, the introduction of nulls has the effect of summing up images or repeats of the signal information G2 of the baseband appearing as the sideband of the harmonic frequency spectrum CL.

The G2 signal at the output of the expander 106 then passes through the interpolation filter 108. The interpolation filter 108 is a low pass filter which passes the G2 signal of the baseband but suppresses the sideband of the frequency spectrum CL harmonics. Accordingly, the filter 108 is effective in replacing each zero value zero sample with samples having an integer value, each of which has a value defined by the respective values of reference samples-information surrounding it.

The effect of these interpolated value samples is to define

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-20 '

resolution of the information reference samples. Thus, the high frequency components of the signal G ,, at the output of the expander 106 which are above the base band are virtually removed by the interpolation of the filter 108.

However, the interpolation filter 108 does not and can not add any information to the signal at the output thereof which is not already present in the reduced sample density of the signal at the output of the reducer 104. In other words, the expander 106 serves to expand the sample density reduced in each dimension of the G2 signal by resetting the sample density in each dimension of the G1 signal at the output of the convolution filter 102. The subtractor 110 serves to subtract the G2 signal which appears at the output of the filter of interpolation 108 of the signal G2 connected to the first input terminal of the CC0a-K translator and applied to the input of the convective filter 102 and through the delay 109 to the subtractor 110. The delay 109 provides a delay equal to the general delay introduced by the convolutional filter 102, reducer 104, expander 106 and interpolation filter 108. Thus, as both signals applied to the inputs of the subtractor 110 have, in each dimension thereof, the same density d and CLA samples and undergo equal delays, the subtractor 110 subtracts the value represented by the digital number of each sample of the input signal G2 from the level represented by the digital number of the sample corresponding to the input of G2. subtractor 110 is the Laplacian signal L ^. obtained at the second output terminal of the translator 10K-K.

Each and all translators 100-1 ... 100-N may have the translator configuration 100a-1 of Fig. 1a. In this case the remaining signal G fJ of the analyzed output obtained at the first output terminal of the last translator 100-N of the set will have a sampling density in each dimension of that which is smaller (preferably half) of the density of samples in each signal dimension Gpj-i applied to the first input of that. However, by definition, there is no translator to follow the 100-N translator so it is not essential for most applications (one exception is the application to compressed data transmission) that the signal density of the remaining signal G ^ be smaller than

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The signal density of the signal G2 applied to the first input terminal of the 10C-N translator. Therefore, in this case, unlike what is used throughout the translator structure 100A-K, the final translator 100-N of the set may alternatively be formed by the structure configured in the manner indicated in Fig. 1c (although each and every one of translators 10D-1 ... 100- (N1) of the first-set set is further configured by the translator type 100a-1. In FIG. 1a, the output signal of the convolution filter 102 (having the same sample density in each dimension of that as the signal G 2 applied to the input of the convolution filter 102) does not pass through the reducer, but goes directly with the remaining G ^ output signal of the last 100th-N translator of the first species set. Since, in this case, there is no reduction, there is no need for expansion and interpolation. Thus, the G2 signal at the output of the convolutional filter 102 is applied directly, as the G1 input to the subtractor 110. In other words, the configuration of the translator 100a-N in Fig. 1c is different from that of the lODa-K translator of Fig. Fig. 1a, in the absence of the reducer 104, of the expander 106, of the interpolation filter 108. In this case the line 109 provides only a delay equal to that introduced by the convolution filter 102,

The first species, shown in Fig. 1a (or alternatively in Fig. 1a and 1c), provides a real-time implementation of the Surt pyramid algorithm. Of course, in its most usual form, each of the Laplacian components of the analyzed output obtained by the Burt pyramid algorithm has an octave in the band gap in each dimension of that. This more practical form of the Burt pyramid algorithm is achieved in the real-time implementation of FIG. 1a by making the sampling frequency of the clock in each dimension with half the value of the clock sampling frequency CL1 in that dimension.

Reference is now made to another type of hierarchical pyramid, which is an alternative to the Burt pyramid. The FSD pyramid does not have certain advantageous qualities of the Burt pyramid, but the FSD has some advantageous properties that the Burt pyramid does not have. property

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of the Burt pyramid (not existing in the FSD pyramid) is the inherent compensation of the Burt pyramid in the synthesis of the original signal reconstructed for spurious frequencies, which are present in each of the respective Laplacian and remaining components of the analyzed output. On the other hand, in some applications the FSD pyramid requires less hard work and is therefore less expensive to construct than the Burt pyramid.

The signal processing equipment of this invention in preaching the pipeline architecture is also useful for obtaining a real-time implementation of the FSD pyramid. The FSD pyramid comprises a second kind of structural configuration of the respective set of translators 100a ... 100-N which are indicated in Fig. 1, using translators or floors, such as 100b-K shown in Fig. 1b (instead of floors described above 100a-K which are used in the Burt pyramid).

The translators 110-bK of Fig. 1b show a digital configuration of the aforesaid second species, in which each single translator 100-1, ..., 100 (N1) of the set indicated in Fig. 1 uses the translators, such as 10B-K and 100b- (K + 1) indicated in Fig. 1b. In addition, the translator 100b- (K + 1) in Fig. 1b represents that translator 100-1 ... 100-N of the set which is immediately following the translator lOOb-K,

As indicated in Fig. 1b, the IQOb-K translator is formed only by a convolutional digital filter, with m outlets, a reducer 104, a delay 109 and a subtractor 110. The structural configuration of a second species translator 10Qb- Fig. 1b is similar to the structural configuration of the first species translator 100a-K (Fig. 1a) with the addition that the signal (which has a sample density CL4) is applied

as an input to the filter 102 and through the delay 109 as an input to the subtractor 110, and that the output signal 0 ^ (also having a sample density CL ^) passed through the reducer 104 so as to reduce in each of the sample densities of the G2 signal to G4 + before applying the reduced signal density of the G4 signal to the immediately following translator input terminal 100b- (K + 1).

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The second type of translator 10Q-K differs from the first-rate translator 1OOa-K by a direct application to the G 1 input of the subtractor 110 of the density of samples C ^ (in each dimension) of the signal G ^ which is applied to the output of filter 102 at the input of the reductant 104. More specifically, it differs from the first-order 1000a-K translator employing the sampling density

(in each dimension) of the signal G2 at the output of the reducer 104. Thus, the first species needs an expander 106 and an interpolation filter 108 to restore the G2 signal to its sampling density (in each dimension) before to be applied to the G 1 input of the subtractor 110. Because the G 1 input to the subtractor 110 of the second 100b-K translator species is not obtained from a reduced sample source, there is no need for the expander 106 and interpolation filter 108 in the lOOb-K translator configuration. Thus, in Fig. 1b, the delay 109 establishes a delay equal only to that which is introduced by the convolution filter 102. In addition, the output of the subtra

tor 110 is formed by only those components of relatively high frequencies of the signal frequency spectrum G 1 - 1 that are not also present in the G 2 signal at the output of the convolution filter 102.

According to the second species, the final translator 100-N of the set may also have the structural configuration of the translator lOOb-K or, alternatively, may have the structural configuration of Fig. Lc.

The respective configurations of the first and second species indicated in Figs. la and lb are digital settings. In these digital configurations an analog-to-digital converter is used to convert the analog signal into digital signal samples, the level of each sample being usually represented by a multi-bit binary number. However, it is not essential that both the first and the second species of the present invention be configured in digital form. Sampled signal translators employing charge-coupled-dies (CGDs) are well known in the art. For example, CCD cross filters such as

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such as window filters, can be constructed as convolutional filters and as interpolation filters. The signals (CCD) are formed by discrete sample series. However, each sample has an analog amplitude level. In this way, this invention can be executed both in digital form and in analogical form.

The filtering characteristics of a filter with sockets depend on various factors such as the number of sockets, the delay time between sockets and the specified levels of magnitude and the polarity of the respective weighting factors individually associated with each socket. For purposes of explanation, the convolutional filter 102 is supposed to be a five-dimensional filter. 2 represents an example of the levels of magnitude specified for the weighting factors having all the same polarity (positive in Fig. 2) which are respectively associated with the five individual shots. It also repre- sents the effective delay time between each pair of adjacent sockets. More specifically, as indicated in Fig. 2, the actual delay time between each pair of adjacent sockets is 1 / CL2, the sampling period defined by the sampling frequency clock CL4 individually applied to the convolutional filter 102 of each of translators 100-1 ... 10Q-N of first or second species (shown in Figs 1a, 1b and 1c). Thus the absolute value of the latency time CL ^ of the convolutional filter 102 of each translator 100-2 ... 100-N is greater than that of the immediately preceding translator of the set.

In Fig. 2, the weighting factors associated with the five sockets all have positive polarities and have amplitude levels which are symmetrically distributed relative to the third socket. More specifically, in the illustrated example indicated in Fig. 2, the weighting factors associated with the third socket has the specified value of six, the weighting factors associated respectively with each of the second and fourth sockets, which has the same value as four, and the weighting factors associated with each of the first and fifth sockets have the same value specific, even lower and equal to one hundred. THE

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(And hence the shape of the filter characteristics in the frequency domain) of the convolution filter 102 of each translator 100-1 ... 100-N of the set. Specifically, because all 200: (1) samples have the same polarity (positive

in Fig. 2) J (2) are symmetrically arranged around a central (third) sample; and (3) the level of the sample becomes smaller as it moves away from the central sample, the convolution filter has a low pass filter characteristic on each of the respective translators 100-1 to 100-N. Although in Fig. 2 they have the same (positive) polarity this is not essential to a low pass filter. Some of the weighting factors may have opposite polarity (negative) signs as long as the algebraic sum of the weighting factors is different from zero. The waveform of the internal function (such as the envelope 202 of Fig. 2, for example) may be identical for all the convolutional filters 102 of the respective translators of the array, so that the relative low-pass frequency characteristics of the filter characteristics in the frequency domain) are the same for all filters 102 (although this is not essential). However, the absolute value of the nominal low-pass cutoff frequency of the filter, for each individual translator, has a time-lag which depends on the sampling frequency period 1 / CL ^ for that filter. At an appropriate choice, the levels of the weighting factors 200 (which is not required to have the particular values 1, 4 and 6 indicated in Fig, 2) a nominal low-pass cutoff frequency for the signal G ^ to the output of the convolution filter 102 (having in each dimension a sampling density CLp) which is practically half of the maximum frequency (or, in the case of Gg, the highest frequency of interest fg) of the input signal to the 1C2 convective filter. In this case, the reducer 104

reduces in each dimension the density of the one-dimensional sample of the G2 to CL2 / 2 signal by taking any other sample in this dimer. However, the signal G2 (which is defined by the sample envelope 202) remains essentially the same at the input and output of the reducer 104 (although there are some loss of information

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Phase due to the lower sample density at the output of the reducer 104).

Certain preferred embodiments of the real-time use of the Burt pyramid, which form the first species (shown in Fig. 1a) of Fig. 1, will now be described.

Reference is made to Fig. 3 which shows the block scheme of a spectrum analyzer, spectrum alteration circuitry and operation as a signal synthesizer operating on an electrical signal representing one-dimensional information (such as any type of signal varying nc time, for example).

Fig. 3 shows the original electrical signal to be analyzed spectrally, when O is applied in analog form to an analog-to-digital converter (ADC) 305 for scanning. Res. ADC digital post 305 is called Gg. The higher frequency response of Gg, a high-pass spectrum Lg, is selected on a zero-order analysis stage, 310, to release G2, which is a low pass filtered Gg response. The higher-frequency portion of G 1 , a band-pass spectrum is ex. from the first-order analysis stage 315 to release G? / low pass filtered response to G?. At the higher frequency portion, a bandpass spectrum below the band pass spectrum is extracted in a second order analysis step 320 to release G4, the low pass filtered response of G2. The higher G portion of frequencies in a band pass spectrum below the band pass spectra and is extracted from a third order analysis stage to release G4, a low pass filtered response of G2. The portion G ^ higher frequencies, a spectrum bandpass spectrum is extracted below a floor of the fourth order analysis p_a 330 Ra release G 5, in response filtered low-pass G ^. The higher frequency portion of G2, band pass spectrum below the other band pass spectra is extracted from the fifth order analysis stage 335 to release G4, the remaining G4 low pass filtered response. The answer G ^ is, with effect. to, a six-pass low-pass filtered Gg signal.

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Analysis stages 510, 315, 320, 325, 330 and 335 include low pass filtering stages 311, 316, 321, 326, 331, 336, respectively, with successively narrower pass bands. The low pass responses of these filters 311, 316, 321, 326, 331, 336 are sufficiently narrower than their input signals so that they can be re-recorded with a second rate before proceeding to the next analysis stage . Sample reduction is done by selection on a regular basis in the reduction circuits 312, 317, 322, 327, 332, 337 followed by the filters 311, 316, 321, 326, 331 and 336 respectively. In the octave spectrum analysis, which is used, alternating samples are eliminated by the reduction process (decimation).

The higher frequency portions of the input signal applied to each analysis stage are separated by withdrawing the low frequency portions of its input signal. The lower frequency portion of the input signal has the problem of being undesirable because in a matrix of samples has a lower resolution than the input signal and are undesirable because they delay in relation to the input signal. The first of these problems is solved in the expansion circuits 313, 318, 323, 328, 333 and 338 by introducing nulls at points where sampling in the array of response samples from the pas, sa-low filter is then eliminated by filtration the spurious harmonic spectra concomitantly introduced. The second problem is solved by delaying the input signals of the analysis stages prior to subtraction of the expanded low pass filter responses provided by the circuits 313, 318, 323, 328, 333, 338.

Delay and subtraction processes are performed in the circuits 314, 319, 324, 329, 334 and 339 respectively in the analysis stages 310, 315, 320, 325, 330 and 335. (In certain cases, as will be described, advantageously dividing elements between the initial low-pass filter and the delay and subtraction circuits of each analysis stage).

The spectral analysis described hereinabove is, by nature,

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pipeline and is progressively larger in the time away from the samples samples L ^ samples, samples and samples L 5 with respect to samples L Q. The term "time skew" as used herein refers to the differential time delay of predetermined known values occurring between the samples of the corresponding informational related information signals such as between the samples of the analyzed output signals, Lq, L ^, L 2, L ^ L ^, and Lg spectrum analyzer shown in Fig. 3. the signal from the synthesis methods of the spectra, to be described requires removal times opposing the respective sets samples. This can be established by delay lines 340, 341, 342, 343 and 344 (typically formed by offset registers or other memory satisfying the equivalent function - for example, read-after-register ( read-then-u / rite)) to Lq, L ^, L 2, L ^, U ^, samples respectively before their change in circuits 345, 346, 347, 348 and 349, as shown in Fig. 3. Alternatively, the spectra and the sample of the altered spectrum may subsequently be changed, or the delay may be apportioned before and after the change, in several ways - for example to allow for spectrum changes to be made in parallel time. to conceive that different delays within the changeover circuits 345, 346, 347, 348 and 349 may be used as portions of the overall set of different delay requirements in some circumstances.

The spectra L1 and are changed in the switching circuits 350 and 351. In some applications of signal processing some switching circuits are not required and will be replaced by the respective direct links. The rapidly described spectral analysis procedures can be extended, using an additional analysis steps, or truncated by the use of a few analytical steps. The low pass spectrum remains, at the end of the spectral analysis it will not be in such cases G ,.

O

In signal synthesis, by recombination of the possibly altered spectrum analysis components, the reduction of the matrix

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from the analysis stage to the analysis stage should not be done since the spectrum samples can be summed using the adders 353, 355, 357, 359, 361, 363. That is, in addition to the correction of the time lag in the delay circuits 340-344. The reduction is replaced using the expansion circuits 352, 354, 356, 358, 360 and 362 which are essentially like the expansion circuits 338, 333, 328, 318 and 313 respectively. In fact, by multiplexing, an isolated circuit can perform a dual function. The remaining low pass spectrum, Gp, is shifted forward in time relative to the adjacent bandpass spectrum, Lq so that its expansion aligns its samples in time with those L (j-1) ' L & i7 ^ 6 & 9 u changed (new Gg ') and ex

in the expansion circuit 352, then summed in the adder 353, to an altered L q (Fig. 5 in Fig. 3) resulting in a new Gg '. The output of the adder 353 is expanded in the expander circuit 354 and summed in the add-on circuit when delayed and changed

to synthesize new G ^ '. The output of the adder 355 is expanded in the expander circuit 354 and summed in the adder 357 to the delayed and altered to synthesize new G ^'. The output of the adder 357 is expanded in the circuit 358 and summed in the adder 359 to the delayed and modified L 2 to synthesize new G 2 '. & adder output 359

is expanded in the expander 360 and summed in the adder 361 in the delayed and altered L 2 to synthesize new G ^ '. Finally, the output of the adder 361 is expanded in the circuit 362 and summed in the adder 363 to synthesize new Gg '. The new Gg ', G'', G * 2, G'',G'',G'',Gg' are shown in Fig. 3 in the signal synthesis circuit. New Gg can be converted into analog form by means of a digital-to-analog converter (not indicated) if desired.

The expansion circuits 352, 354, 356, 358, 360 and 362 are. tab-up rejection band at each step of the synthesis process. When the bandwidth of the spectra is not wider than one octave, this establishes the suppression of any harmonics generated by the alteration circuits 345-351 which instead force the synthesis of odd signals which introduce spurious frequencies.

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Fig. 4 shows more explicitly the construction of a spectrum analyzer for a one-dimensional information such as 510, 515, 520, 525, 550 or 555 used for octave spectrum analysis. The step is of the order K of the spectrum analysis step, where t is equal to zero or a positive integer. In the case of the spectrum analysis stage is of zero order, the frequency clock for the floor will have a cadence R for sampling the original input signal, Gg, the spectrum of which

is to be analyzed. In case K is a positive integer to K

clock frequency is reduced to 2.

The input signal, G ^, for the spectrum analysis stage, Fig. 4, is applied as input to the first offset register 470 with M stages and will operate at the clock frequency R / 2. The (N + 1) samples with progressively higher delays supplied by the shift register 470 are erected and output from each of their output functions as a delay line with multiple outlets of a low pass delayed line filter. The samples are weighted and summed in the circuit 471 to provide samples of the response of a pas filter. sa-low linear phase, 6m all-stage analysis,

except for the initial one, in which the K stages exceed zero, the clock rate reduced by half (compared to the clock rate of the previous stage) used in the first des register. and the sum of the weighting and summing circuit 471, reduces relative to G2. The response Gq2 is applied to an input of the multiplex 472 which provides an alternating selection between its input signal G2, and a null entry, to

zk

that is done with the R / 2 cadence, to generate a signal

(K + 1)

The G signal,

has a frequency band spectrum

(K + 1)

(K + 1)

double sideband, suppressed carrier, with the amplitude of peak of Note, in passing that the subsequent floor

can use the timed value instead of as input. The signal is applied as an input signal to another shift register 475 having several outlets (which may be the same as or different from M)

of a two fold basis, mixed with a harmonic spectrum

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and connected to the R / f 2 cadence \ The (M + l) samples provided by shift re gistador 473 whose input signals and output of each of the levels are provided to another circuit to circuit 471. Circuit 474 0

harmonic and provides

in an array of samples with as many samples as G ^.

weighting and the like sum 474 suppresses the spectrum of the former an expanded version of G / ,,. \

In an adder circuit 475, this expanded version of G "is subtracted from G ^, after G ^ has been delayed in the shift register 470 and in the delay circuit 476, the delay of Gp cycles, in the shift register 470 compensates for delaying I / 2 cycles of the central sample weighting circuit and adds 471 corresponding to G 'sample to the floor of Fig spectral analysis. 4, and similar delay M / 2 cycles between EAA ^ ost : central ca for eir

and the sum of the weighting and summation functions 474. The delay circuit 476

introduces a delay to compensate for delays in performing the addition in the weighting and summing circuits 471 and 474 and the offset 476 can simply be established by an extension of the shift register 470 by the required number of additional fields. The output signal, L ^, of the adder circuit 4 5 5 is one of the components of spectrum analysis, its lower frequency limit established by the low pass filtering done on the spectrum analysis stage K shown in Fig. and has its highest frequency established by the low-pass filtering of the analysis stage of the preceding spectrum.

Fig. 5 shows a means for reducing the number of stages of displacement registers used in a spectrum analyzer constructed in accordance with the invention. Samples for set 'that are to be weighted and summed to perform low-pass filtering associated with the interpolation is obtained from the delay line structure with sockets used to support low-pass filtering ^ G ^ + 1 in successive spectrum analysis stages, preferably the use of shift registers 473.

Fig. 5 shows, by way of example, how this is done

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between the zero-order analysis floor used to generate Lg and the succeeding analysis stages · Elements 570-0, 571-0, 575-0 and 576-0 are those zero-order elements of the spectrum analysis floor that correspond to elements 470, 471, 475 and 476 of the K spectrum spectrum analyzer of Fig. 4. The first order analysis elements 570-1 and 571-1 are analogous to elements 570-0 and 571- 0 of the zero-order spectrum analysis stage except that to work at a half-rate · The four samples drawn from the input and the first three outputs of the shift register 570-1 are provided in parallel with the clock rate of R / 2 ·

They are interspersed with nulls and the results are seriously weighted in two steps by the seven ABCDCBA filters to generate the pair of successive samples that must be replaced at the retarded Gg R rate in the subtractor 575-0.

The first sample of each pair of successive samples to be subtracted from the delayed Gg is obtained by multiplying the input of the shift register 570-1 to its first three outputs by weighting the filters A, C, C and A in the weighting circuits 580 , 581, 582 and 583 then summing the weighted samples in the sum circuit 587. The interleaved nulls will fall at the points to be weighted by B, D, B for this positioning of G4 vis-a-vis with the weighting standard of filter. The last master of each pair of the successive samples to be substituted for the delayed Gg is obtained by multiplying the input of the data recorder. 570-1 and its first two inputs by the weight of the filters B, D and B weighting circuits 584, 585 and 586 then summing the weighted samples in the adder circuit 588. The nulls will drop at the points to be weighted A, C , W,

A for this positioning of G, vis-a-vis with the weighting factor of the filters. The multiplax 589 will operate 1 clock rate R alternately selected from the samples outputted from the summing circuits 587 s 588 to provide the flow of samples to be subtracted from the delayed Gg in the subtractor 575-0.

Fig. 6 shows in more detail a floor of Fig. 3 of the signal synthesizer. The G1 (or delayed or altered) samples are interspersed with nulls in a multiplier 692 and signal

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The expanded array 6 is applied to the input of the tester 693 having M (or other multiple number) floors and is operated at the rate of the expanded samples. The double-cadmulated G 2 '(or G) spectrum, devoid of harmonic structure, is then supplied from the weighting circuit and sum 694 to an adder 695 to be combined with the time-delayed altered to align with the filtered filtered Gjc * (° u G β) being added samples. The multiplex 692, the offset radiator 693, and the weighting and summing circuit 694 may be multiplexed to serve as elements 472, 473 and 474 in the spectrum analysis process.

At this point the low pass filtering characteristics to be used in the step-by-step filtering step of the spectrum analysis procedure and in the steps of expanding the spectrum analysis and synthesis processes will be considered. The low-PAAT filter is linear phase, so that the type of filter weights 6 symmetrical with respect to a central sample. The sum of the weights of the filter is equal to the unit so as to suppress as much as possible the low frequencies in the high-pass spectrum in the spectrum Lg and in the band pass spectra L ^, L ^, L ^, ... If the analysis of spectrum to be done in octaves, with reduction made for two in subband recoding removed by low pass filtering on each stage of spectrum analysis, it is intended to remove frequencies lower than two-thirds of the center frequency of the spectrum during filtering low pass The filter response response step (called a brick uall) introduces a sharp drop in the filtered signals, increasing the dynamic range of both functions G ^ + jj extracted from the spectrum analysis stage, and generated by the subtraction of expanded and of G2. This is an example of the "Gibbs Phenomenon", which can be tempered by the use of a less abrupt cut of the Fourier series. There are several cut-off windows giving a low Gibbs filter response; for example those attributed to Bartlett, Hanning, Hamming, Blackman and Kaiser. Reference is made, for example, to section 5.5 of the book "Digital Signal Processing" by A. U. Oppenheim and RW Schafar, published by Prantice-Hali Inc.

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(i.e.

· / Βτ

-Englawood Cliffs No. 3 "in 1975, whose section is entitled" Construction of FIR Filters Using Windows "and appears on pages 239-251.

In the pticatica the number of samples in the low-pass filtering are usually few. In a filter using an odd number of samples the filter response will be formed by a direct component and a series of cos harmonics, and in a filter using a pair of samples the filter response will be formed by a direct component and a series of harmonics of the breast. The desired response is approximated from that obtained in a computer to perform a process and error selection of the coefficients of determination.

It is possible to create spectra of equal quality (θ) with different band widths of the octaves, according to the invention, although making an approximation that restricts their complete use. The cut-off of the low-pass filter responses to select all third harmonics and filtering frequencies below half the center frequency of the band-pass spectrum to obtain the low-pass response produces a set of successively narrower band pass spectra in width bandwidth, for example one-third instead of one-half

The sample changing circuits 345-351 of Fig. 3 may take a variety of forms and certain of them may be replaced by direct bonds. To eliminate low level background noise in the various spectra, for example, each switching circuit 345-351 may include a base line clip-on connector 700 of Fig. 7. Such a connector 700 may be either single or with cut of the least significant bits of the signal.

Fig. 8 shows a circuit that can be used for each of the switching circuits 345-351 to establish a spectrum-scanning circuit. The rotary switch 897 is wired to give a binary code for each of di. axle displacements. This code is provided through a single memory circuit (latch) 898 to a two-quadrant multiplier to multiply samples from the input spectrum to generate samples of an output spectrum for

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be synthesized to generate Εθ '. The simple memory (latch)

898 maintains the input code for multiplier q 889 while rotary switch 897 is being changed. Each of the octave spectra to be subdivided can be arranged using digital filters employing the same sampling rate as used for produce the octave spectrum or a half sample rate, and then individually adjust the hooks of the spectral subdivisions. The subdivision of the octaves to twelve provides individual pitch and half tone adjustments of the encoded musical signals, for example.

The change circuits can be ROM-type (read-only-msmories) for storing non-linear transfer functions. For example, a ROM 990 storing a log response for the input signal in Fig. 9 may be used in each of the sample altering circuits 345-351 of a transmitting device and a ROM 1091 storing an exponential response to the input signal in Fig.

10 may be used in each of the sample changing circuits of a receiving device to pre-emphasize the signal prior to transmission and de-emphasize upon reception. Other emphatic or non-sympathizing complementary characteristics may alternatively be stored in the ROM changer circuits of the transmitter and receiver of the signal-to-spectrum analyzers.

Fig. 11 shows the modification of the signal synthesis and spectrum analysis system in Fig. 3 in which delays between the analysis and the synthesis are partitioned to provide spectral samples without time-out for processing. Such alignment is desirable, for example, in a spectrum analysis compression system used to separate signals within the spectra prior to compression, so that the compressed spectra can be filtered to suppress distortions generated during rapid compression or decompression of the signal. The amplitude of the original signal supplied to the analog-to-digital converter (ADC) 305 Fig. 3 may be detected to deliver in the -1130 circuits the DC compression control signal

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which is supplied to each of the compressors 1110, 1111, 1112,

1113, 1114, 1115, 1116 to establish a rapid attack, and a slow descent in compression of the signals they compress. The compressors 1111-1116 may essentially be formed by digital multipliers with two quadrants, with the control signal CC produced from of a digital analogue converter in cascade after the conventional analog circuits for the detection of the signal to be compressed and to produce in response to this detection an analog signal of control of compression

The compressors 1110, 1111, 1112, 1113, 1114, 1115 and 1116 work on the Lg, L ^, L ^, L ^, θ

have been differentially delayed using the delay circuits 1100, 1101, 1102, 1103, 1104 and 1106 to time align their respective samples. The delaying circuits 1120, 1121, 1122, 1123, 1124 and 1125 are then spaced apart from the compressed signals Lg ', L', 'β

For the process of signal synthesis using the elements 352-363 of Fig. 3.

The delays in the delay circuits 1106 and 1125 are essentially M / 2 clock cycles R / 2 ^, where K is either five or 16M clock cycles of the base clock R, whose delay takes part in the assembly of samples for the weighting circuit and the sum 474 óltimo floor of spectrum analysis 335. This delay 16M cycles will increase the time delay to accommodate the amount of time in the expansion circuits 338 and 352 and a P delay ara accommodate the sum of times in the delay and subtraction circuits 334 and in the adder 353. The entire addition process will be assumed to be carried out at the rate of the clock R and and are expressed as numbers of these clock cycles.

The delay in the delay circuit 1104 will be greater than 1M + D 2 + D? cycles of the clock rate, R, by the time difference it takes to produce from G ^ and the time it takes to produce from G ^

Taking produce from 6 L ^ M cycles of R / 2 5 the clock rate to twice the sampling for weighting

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-37β sum, or 32M cycles of the basic cadence, plus 2D for two sets of sample sum plus for the subtraction of the mixtures. The time it takes to produce from G4 is M / 2 cycles of R / Of the clock rate to take samples for weighting the sum, or 8M cycles of the basic cadence plus D2 for the sum of the samples plus for the subtraction of the samples. This takes 24M + D cycles of the clock basic cadence of an extra delay to align samples in time with samples. In this way the delay circuit 104 will have an overall delay of 4QM + 2D + D2 cycles of the base cadence R. Calculations similarly determine the base cadence cycles R by which the backsamples are to be delayed in the delay circuits 103, 102, 101 and 100 are delayed by 52M + 3D2 + 582 + 4D2 + + + D2 and (62 1/2) M + 6D4 4-D2, respectively.

The delay required for the delay circuit 1124 is in excess of that provided by the delay circuit 1125, or the time taken for expansion in the circuit 354, D2 associated with the addition at the adder 55. The first delay was M / 2 cycles of R / 2% of the clock rate taken to collect samples for weighting and summation, 8M cycles of cadmium R, plus associated with the sum in weighting process s sum. The total delay in the delay circuit 1124, 1122, 1121 and 1120, in terms of cycles of the basic cadence R, are: 28M + 3D 2 + 3D 2 , 30M + 4D 1 + 4D 2 , 31M + 5D 1 + 5D 2 β (31 1/2) M + 6D 1 + 6D 2 respectively.

Similar calculations may be used to determine the delays in the delay circuits 340-344 of Fig. 3 admitting change patterns 345-351 all having equal delays. Delay circuits 340, 341, 342, 343, 344 and 345 have respective delays in cycles of basic cadence R 77M + 12 0 ^ 702 '76M + 10D 1 + 6D 2 72M + 8D jl + 5D 2 64M + 6D 1 + 4D 2 and 48M + 4D 1 + 3D 2 .

The digital filtering used in the spectrum analyzer is a hierarchical filtering class of general interest in this low passband or filtering passband which extends over many, many samples are made with relatively low

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number of samples that are weighted and summed at any time

Although the present invention is applicable for use in the spectrum of a signal representing unidimensional information, the Burt pyramid was designed to primarily analyze the spatial frequencies of bidimensional image information. The present invention enables real-time spectral analysis of spatial frequencies of image information change, as occurs in successive video images of a television viewer

As known in the television technique, successive video images (in the American format NTCS) appear successively with a cadence of images of 30 images per second. Each image is formed by a track of 525 interspersed horizontal scan lines. Successive horizoji scan lines numbered with odd numbers of an image are transmitted sequentially during a first field period. Scan lines of an even numbered image are transmitted sequentially during a second field period following the first field period. This is followed by the first field period of the next image. The duration of each field period δ l / 60 of the second. However, storage must be provided for at least the number of pixels at a field time that is capable of defining the full spatial frequency spectrum of the deferred real-time image.

The technique, known as progressive scanning, is known in the art of television to derive from an NTSC television signal, successive complete images of 525 lines with a cadence of 60 frames per second. This technique involves delaying each of the successive NTSC fields for a field period of 1/60 of the second. Accordingly, successive scanning lines of an odd field that occur currently are interspersed with the successive scan lines of an immediatly preceding field for which it has been delayed from a field period to provide a complete pixel image image during that occurrence of the odd image of each successive image.

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. In a like manner the successive scanning lines of a currently occurring field are interleaved with the scanning lines occurring successively in an immediately preceding odd field which has been changed by field period to give a full pixel image during that even period of current field of each of the successive images

The progressive scan technique described above is particularly used to obtain high resolution imaging in what is known as high definition television (HDTV) which is now being known in the television arts. The present invention is also used in HDTV to provide visuals. enhancement of improved images.

Fig. 12 shows a spectrum analyzer embodying the principles of the present invention for operating signals representing two-dimensional information, such as spatial frequency image information contained in progressively and successively scanned television video images. Alternatively, however, such two-dimensional information may be obtained from a non-interleaved television camera or from a television camera with interleaved lines followed by an appropriate buffer.

The monochromatic processing of the luminance signals will be described in Fig. 12, for the sake of simplicity of description, but the tactics to be described may be applied indivi- dually to the primary colors of color television signals or to signals appearing therefrom. algebraic registration. An original video signal is provided in a trace-scan format to an analog-to-digital 1205 converter for sampling if it is not sampled, for resampling if already sampled, and for final scanning. The digitized video samples, as signal, are called Gg and contain the full spectrum of two-dimensional spatial frequencies of the original signal and the harmonic spectra of that attributable to the sampling processes. These aspects of harmonics are symmetrical with respect to their respective sampling rate and

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-Your harmonics. These harmonic spectra will be treated specifically in the following description. The main fact of its existence is verified because the harmonic spectra must be considered in the design of the two-dimensional Low-Frequency Spatial-Frequency filters used in the spectrum analyzer of Fig. 12. This is due to the fact that these harmonic spectra give increase at the lower frequencies of the Fourier series during the spectral analysis and during the synthesis of the signal from that spectral analysis.

On the zero-order spectral analysis floor, 1210 □ high-pass spectrum Lg or separate from Gg. The high-pass operation is essentially performed by filtering G Q , delaying Cg in its timing at the output of the ACD converter 1205 to the same degree as the lower frequency portions of Cg. so delayed by the low pass filter response, and subtraction of the low pass filter response from the delayed 0θ. Assuming that the spectral analysis will be processed by octaves, the cutoff frequency at the two two-dimensional low-pass spatial frequencies of the filter 1211 is chosen to be the highest frequency of the next octave bandwidth of the passband spectrum a be analyzed - that is, four-thirds of its central frequency. In the splitter 1212, lines are routed to alternating columns of samples to sample the filtered Gg signal with R / 2 cadence spatial frequency, whose sample cadence signal is reduced as the low-pass output of stage 1210 for the next spectral analysis. The Gg signal, low pass filtered with reduced sample rate, is then subjected to interpolation following the methods established by RW Scbafer and LR Rabiner in his paper published in PROCEEDIBGS 0F IEEE, Vol. 61, n. 6, June 1973, and entitled "Processing of Approximate Digital Signals for Interpolation", p. 692-702. In the expansion circuit 1213 the samples eliminated in the reducer 1212 are replaced with nulls to provide input signal to another two-dimensional low pass spatial frequency filter 1214. This filter can use the same weighting coefficients as the low pass filter but in any case it has practically the same cut-off frequency

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than the initial low pass filter The resulting signal has a sampling matrix coextensive with that of Gq when delayed in the delay circuit 1215 and is subtracted from the Gg set in the subtractor 1216 to deliver a high pass output response, Lq. Lq is not only the high-pass portion of Gq but also contains phase error correction terms for the lower frequencies as indicated above, to be used during the re-synthesis of the video signal from the spectral analysis, to compensate for the errors introduced by resampling Çq at the lowest sampling rate on the 1212 gear unit ·

This separation of the two-part signal from a low-pass, which is re-sampled with half the cadence, and another pass-through is repeated on each stage of spectrum analysis. • Each successive stage of spectrum analysis receives as its input signal the re-sampled low-pass output response of the preceding spectrum analysis stage with the sampling rate reduced to half in each successive stage of spectrum analysis relative to the cadence of the preceding spectrum analysis stage. The answer. the output pass-through of each spectrum analysis stage 1220, 1230, 1240, 1250, 1260 after the initial stage 1210 has a higher threshold imposed by the low pass response characteristic of the preceding stage so that these response responses output signals are effectively band-pass spectra of equals Q of descending spatial frequencies. Since the reduction of initial filter responses is low, on each floor, a factor of two and the cut-off frequency of the filters going down, on each floor, two-thirds of the central frequency of the analysis spectrum it generates, these are the factors that cause these spectra of equal Q to the descending octaves of two-dimensional special frequencies.

The low pass-down response of G ^ of the spectrum analysis stage 1210 applied from its reductant 1212 as input signal to the next spectrum analysis stage 1220. The spectral analysis stage 1220 has elements 1221, 1222, 1223, 1224 and 1226 analogous to elements 1211, 1212, 1213, 1214, 1215 and 1216 respectively of stage 1210 of the analysis of the

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^ qglgr

-40 spectro; the differences in operation lie in the fact that the operating frequencies on stage 1220 are half the value in both dimensions in relation to stage 1210. sa-bass 1221 and 1224 have weighting coefficients such as the low-pass filter 1211 s 1214, respectively; but halving the sampling rate on stage 1220 compared to that of stage 121Q cuts the cutoff frequencies of the filters by half

1221 and 1224 compared to the filters 1211 and 1214. The delay before subtraction in the delay circuit 1225 is twice as large as in the circuit 1215; said delays being similar to the 2: 1 lag ratio provided by the ratio 2: 1 of the respective clock rates in the delay circuit 1225 and in the delay circuit 1225, delay circuit 1215 · The high pass output response of the spectrum analysis stage 1220 is a band pass spectrum of spatial frequencies immediately below the spectrum Lg ·

The low, low pass G-response output of the spectrum analysis stage 1220 S is provided from its reductant

1222 as the input signal to the next spectrum analysis stage 1230. The L-band spectrum is one octave below L-

6 is the high pass output response of the spectrum analysis stage 1230 to its input signal G0 · 01230

spectrum analysis is formed by elements 1231, 1232, 1233, 1234, 1235 and 1236 corresponding respectively to elements 1221, 1222, 1223, 1224, 1225 and 1226 of spectrum analysis stage 122Q, except for the sampling rate that half·

The low, low G 2 output output response of the spectrum analysis stage 1230 is provided from its reductant 1232 as the input signal of the following stage of spectrum analysis 1240: the bandpass spectrum Lj a octave below L ^

The high-pass output response of the spectrum analysis stage 1240 for its input signal G 0, the spectrum analysis stage 1240 is formed by the elements 1241, 1242, 1243, 1244, 1245, 1245 and 1246 respectively. elements 1231,

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1232, 1233, 1234, 1235 and 1236 of the 1230 spectrum analysis stage, except at the sampling rate which is half

The reduced low pass-through response of G1 of the spectrum analysis stage 1240 is provided from its reductant 1242 as the input signal for the following step 1250 for analyzing the L1 spectrum. The L spectrum ^, one octave below L ^, 6

the high pass output response of the spectrum analysis stage 1250 to its input signal G2. 0 floor analysis

1250 is formed by elements 1251, 1252, 1253, 1254, 1255 and 1256 corresponding respectively to elements 1241, 1242, 1243, 1244, 1245 and 1246 of stage 1240, except at the sampling rate which is half.

The low-pass, low G 2 output response of the spectrum analyzer 1250 is provided from its reductant 1252 as the input signal to the following spectrum analysis step 1260. The L-band spectrum is one octave below the high-pass output response of the spectrum analysis stage 1260 for its G-Spectrum analysis input signal 1260 formed by elements 1261, 1262, 1263, 1264, 1265 and 1266 corresponding respectively to elements 1251, 1252, 1253, 1254, 1255 and 1256 of the spectral analysis stage 1250, except at the sampling rate which is one half.

The low-pass, reduced G &quot; output response provided by the final stage spectrum analyzer reducer, where Gp is the Gg value provided by the reductant 1262 of the spectrum analysis stage 1260, a low pass-through response of the spectrum . It serves as a basis for the synthesis of signals by the sum of the interpolated band pass spectral responses of the last stages of spectrum analysis and the most important high pass spectral response step of initial spectral analysis. ί.θ, L ^, I_ 2, Lj, and Lk are spaced in time, being provided with increasing delay values. The remaining low pass spectrum (here Gg) precedes in time the last passband spectrum L (here L ^) in time away from directly opposite

to.

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As will be described hereinafter the iterative methods of signal synthesis from the spectral components also require that the spectral components Î ± -θ, LÎ ±, LÎ ±, LÎ ±, and are at this time apart directly opposite each other · Before describing the treatment of spectral analysis and synthesis of signals from the spectral analyzes of the processed signals, a more detailed description of the structures of the analysis stages of the spectrum is given

The first consideration will be on the structures of the two-dimensional input low-pass filter

As known in the art of filter construction, the structures of a two-dimensional filter may be non-separable or alternatively of a separable nature. Separate filtration in the first and second dimensions may be accomplished by first filtering in a first direction using a first one-dimensional filter and then filtering in a second orthogonal direction relative to the first direction using a second-dimensional one-dimensional filter. Thus, since the respective low-pass filter characteristics of the two separate one-dimensional filters forming a separable two-dimensional filter are completely independent of each other, the internal function a and the structure of each of these low-pass filters may be similar to that described above in connection with Figs. 2a and 2b and Figs.

3-11. ·

In the case of television images, formed by a track of horizontal scan lines, the two orthogonal directions of a separable filter are preferably horizontal and vertical. If separable two-dimensional low pass filtering is employed in the implementation of this invention, there are certain advantages that are achieved in performing horizontal low pass filtering prior to vertical low pass filtering while there are other advantages in performing a vertical pass filtering bottom before horizontal low-pass filtering. For example, by performing horizontal filtration and reduction first, the number of pixel samples per horizontal scan line would be halved, which would have been treated by the vertical internal function

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during the vertical filtration following. However, by performing the vertical filtration first it becomes possible to use the same lagging structure as is necessary to obtain the relatively long delays required for vertical filtration and to obtain the respective compensation delays (1215, 1225, 1235, 1245, 1255 and 1265) to follow the respective Gg-G signals to the positive terminal of each of the respective subtractors 1216, 1226, 1236, 1246, 1256 and 1266 of the stages 1210, 1220, 1230, 1240 , 1250 and 1260 of the spectrum analyzer indicated in Fig. 12

The overall response of the filter formed by two-dimensional filters of spatial frequency may be square or rectangular in a cut parallel to the plane of the spatial frequencies. However, the non-separable filter filter response may present another type of section. Of particular interest are the circular and elliptical sections for the filtering of television signals as the filters having responses having the indicated sections can be used to reduce the excess of day-to-day resolution in television signals. Uniformity of image resolution in all directions is important, for example in television systems where the image is to be rotated between the camera and the display.

A filter weighting matrix having an aspect having a quadrangular symmetry and a linear phase response - particulary advantageous filter characteristics for use as 2-D low pass filters,

1211, 1221, 1231, 1241, 1251 and 1261 and 2-D low pass filters 1214, 1224, 1234, 1244, 1254 and 1264 of Fig.

ABC Β ADEFEDGH 3 HGDEFEDABG Β A

An internal function matrix having these kind of weighting features, in turn, functions in each of the successive image samples, wherein each pixel sample, when operated,

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corresponds in position to the weighting factor 0 located in the center of the matrix. In a low pass filter the weighting factor 3 has the relatively higher level of magnitude and each of the other weighting factors has a level of magnitude that becomes smaller and smaller as the weighting factor moves away from the central position A, of the corners, has the lowest level of magnitude.

In the case of a non-separable two-dimensional filter, the selected specific values of the levels A, B, C,

D, Ε, Γ, G, H and J are completely independent of each other. However, in the case of a two-dimensional separable filter, as the weighting factor level quantities result from the cross-product of the respective terms of the one-dimensional internal function weighting factors indicated in the horizontal to vertical lines, the respective values A, B, C , D E F G,

H and 3 are not completely independent.

Apparatus for synthesizing an electrical signal from components of the spectra which may have the general form indicated in Fig. 13 is of importance for the invention. The components of the spectrum G ^ *, ', L ^', L ^ ',, L ^, and Lg * are the answers

to the organs shown in Fig. 12 of the spectrum analyzer equipment. The components of the spectrum Lg, L2, L2, L2, L2, L3, L4 and L4 are provided progressively later in time by the spectrum analyzer of Fig. 12 and must be differentially delayed to give G8 ', L · ^, U ^ 'L ^' ^ 2 '* 1 U' 0 ^ 0 * P ro 9 3pessivaraente later to the synthesizer of Fig signals · 13.

13 shows a signal synthesizer having a plurality of successive signal synthesis stages 1360, 1365,

1370, 1375, 1380, 1385. Each floor, through the use of in terpolation, expands the sample array of a spectral component to be coextensive with that spectral component which follows, higher in the spatial frequency and allows its addition spectral component. The expansion of the sample matrix is done by interleaving sampling points in the matrix with nulls and filtering the result in low pass to remove the harmonic structure. Low-pass filtering has

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Fig. 12 shows the same filter characteristic of low-pass filtering associated with the respective interpolation process in Fig.

The low-pass filtering associated with interpolation in the signal synthesizer suppresses the harmonics associated with the

or L 2, being altered by a non-linear process, which may arise in alteration circuits (such as those described above in connection with Fig. 5) which may be inserted between the spectrum analyzer of Fig. 12 and the Fig. 13 Such nonlinear features may increase imperfections in the synthesized composite image when the low-pass filtering does not occur with the filtering associated with the interpolation processes used in the signal synthesizer

In the Fig. 13 synthesizer, the Gg * samples are intercalated with nulls in the expansion circuit

1361 b pass through a 2-dimensional low-frequency filter 1362, similar to filter 1265 of Fig. 12 of the spectrum analyzer. The filter response samples

1362 are added to the L1 'samples at the adder 1363 to generate G2 similar to or identical with the hypothetical time delayed G2 replicate. Then, the G1' samples are null-interleaved in the expansion circuit 1366. This signal passes through the low-pass filter 1367, similar to the low-pass filter 1254 of Fig. 12 and summed to L1 in the adder 1368 to generate G2, similar or identical to the time delayed G2 replicate. The G1 'samples are interpolated with nulls in the expansion circuit 1371 and the low pass filter result in the filter 1372, similar to the filter 1244 of Fig. 12. The filter response 1372 is added to at the adder 1373 to generate G 2 ', similar or identical to the delayed G 1 replicate. The G 2 samples are interspersed with nulls in the expansion circuit 1376 and the low pass filter result in the filter 1377, similar to the filter 1234 of Fig. 12. The filter response 1377 is added to L1 in the adder 1378 to generate G2 * similar or identical to the delayed G1 replicate. The G1 samples have nulls inserted between them

in the expansion circuit 1381 and the result and low pass filtering in the filter 1382. The filter response 1382 is added with

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L 2 'in the adder 1383 to generate G 2', similar or identical to retardation. The G 2 samples are provided for integration into an expansion circuit 1386 β to a low pass filter 1387 similar to the filter 1214 of Fig 12. The filter response 1387 is added with Lq * on the adder 1388 to provide Gg 'the descriptive synthesized signal of the same image described by Gg, possibly with changes

Since the two-dimensional implementation of the present invention is especially advantageous for use in the processing of real-time spatial frequency imaging, it is to be understood that the two-dimensional information with which the present invention is related is not confined to the spatial frequency spectrum of two-dimensional images · For example one of two diodes may correspond to spatial frequency information and the other of two dimensions may correspond to time frequency information ·

Further, this invention is useful in analyzing the real-time frequency spectrum of the information defined by more than two dimensions. For example, in the case of three-dimensional information, all of the three dimensions may correspond to the usual or alternatively two of the dimensions may correspond with spatial information when the third dimension corresponds to temporal information. In this aspect of interest is the image processing apparatus responsive to the occurrence of motion in a visualized television image. In this case, the frequency spectrum zone spatial data of the displayed image corresponding to the stationary objects remains the same from image to image of the video information, while the area of the spatial frequency spectrum of the affixed image corresponding to the moving objects changes from image to image in the video information A spectrum analyzer incorporating the principles of p The present invention can be used in an image processing apparatus using 3-D low pass filter. Two of the three dimensions of these low-pass filters are spatial and correspond to the two spatial dimensions of the low-pass and 2-D filters incorporated into each floor of the bidirectional spectrum analyzer of Fig.

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These are the characteristics of the fine structure of the three-dimensional spectrum due to variations caused by moving objects in the values of magnitude levels of the corresponding pixels of the image viewed from image to image.

In the above description of the configurations of the present invention, it is assumed that the time signal Cg is a baseband signal having a frequency spectrum which defines information with one or more dimensions. As known such baseband information is often reported in the frequency-multiplexed format in which Baseband information 6 formed by the sidebands of a carrier frequency that has been modulated by a compo- nent of the baseband information. By employing suitable modulators and demodulators in the respective translators 100-1 ... 100-N of Fig. 1, Cg and / or any C ^ ... C ^ e or any of Lg a may be frequency-multiplexed signals.

The term "shift register" 6 is to be interpreted in the claims as including means for performing equivalent function - for example, a read-after-write (read-tben-write) memory

Claims (39)

REIVINDICAÇÕES 1 - Equipamento para tratamento de sinais para análise do espectro de frequências de uma componente de informação (Cg) de um dado sinal temporal em (N+l) bandas de frequência separadas, em que a referida componente corresponde à informação que contém um dado número de dimensões; em que N é um número inteiro e a frequência mais elevada de interesse no referido espectro de fra quências não é superior à frequência fg;A signal processing apparatus for analyzing the frequency spectrum of an information component (Cg) of a given time signal in (N + 1) separate frequency bands, wherein said component corresponds to information containing a given number of dimensions; wherein N is an integer and the highest frequency of interest in said fraction spectrum is not greater than the frequency fg; era que, com o objectivo de analisar o referido espectro de frequências em tempo real diferido, o referido equipamento abrange:was that, in order to analyze said real-time delayed frequency spectrum, said equipment comprises: um circuito em conduta (pipeline) (Figs· 1, la, lb) forma do por um conjunto de N tradutores (translation means) de sinais amostrados montados por ordsm numérica (100-1 ... 100-N);a pipeline circuit (Figs · 1, la, lb) formed by a set of N translators of sampled signals mounted by numerical order (100-1 ... 100-N); 62 71062 710 RCA 79870/79581RCA 79870/79581 -50cada um dos referidos tradutores (Fig. la) inclui primeiro e segundo terminais de entrada e primeiro e segundo terminais de saida;Each of said translators (Fig. 1a) includes first and second input terminals and first and second output terminals; o referido primeiro terminal de entrada do primeiro tradu tor do referido conjunto está ligado de modo a receber o referido sinal temporal (Gq);said first input terminal of the first translator of said set is connected so as to receive said time signal (G q ); o referido primeiro terminal de entrada de cada um dos re feridos, segundo até N, tradutores do referido conjunto está ligado a cada um dos referido primeiro terminal de saída do tradutor imediatamente precedente, do referido conjunto para seguimen to dos sinais (G^, G2 ··· etc·) de cada um dos referidos tradutc» res para cada um dos imediatamente seguintes dos referidos tradjj tores do referido conjunto; esaid first input terminal of each of said second to N translators of said set is connected to each of said first output terminal of the immediately preceding translator of said set to follow the signals (G, G 2 ··· etc ·) of each of said translators for each of the immediately following of said translators of said set; and o referido segundo terminal de entrada de cada um dos referidos tradutores do referido conjunto está ligado para receber uma frequência periódica de amostragem (sampling frequency clock) (CL^, CL2> ... etc.) com o objectivo de obter nos referidos primeiro e segundo terminais de saída daqueles tradutores os respejc tivos sinais amostrados, com uma cadência igual à frequência de amostragem do gerador a ele aplicado;said second input terminal of each of said translators of said set is connected to receive a sampling frequency clock (CL ^, CL 2 > ... etc.) in order to obtain in said first and at the output terminals of those translators the respective sampled signals at a rate equal to the sampling frequency of the generator applied thereto; e em que:and wherein: cada um dos referidos tradutores do referido conjunto apresenta, para a referida componente de informação, uma função de transferência passa baixo entre o seu primeiro terminal de en trada e o seu primeiro terminal de saída, tendo a referida função de transferência dos referidos tradutores do referido conjun to uma frequência nominal de corte que â directamente proporcional à frequência de amostragem do relógio (clock) aplicada ao sj» gundo terminal de entrada de cada um dos referidos tradutores do referida conjunto;each of said translators of said set has, for said information component, a low-pass transfer function between its first input terminal and its first output terminal, said transfer function of said translators of said together with a nominal cut-off frequency that is directly proportional to the clock sampling frequency applied to the second input terminal of each of said translators of said set; o relógio que β aplicado ao segundo terminal de entrada dos referido primeiro tradutor do referido conjunto, tem uma frje quência de amostragem que â:the clock β applied to the second input terminal of said first translator of said set has a sampling frequency which: (a) duas vezes fgj e(a) twice fgj and (b) estabelece para a referida componente de informação(b) establishes for said information component 62 71Q62 71Q RCA 79870/79581RCA 79870/79581 -51uma frequência nominal de corte para a referida função de transferência passa baixo do referido primeiro tradutor do referido conjunto, que 6 menor do que fg?A nominal cut-off frequency for said transfer function passes low of said first translator of said set, which is less than fg? o relógio (clock) aplicado ao segundo terminal de cada um dos referidos, segundo ató N, tradutores do referido conjunto tem uma frequência de amostragem que:the clock applied to the second terminal of each of said second N-translators of said set has a sampling frequency which: (a) ó menor do que a frequência do relógio aplieada ao segundo terminal de entrada de cada um dos tradutores imediatamente precedentes do referido conjunto?(a) is less than the clock frequency applied to the second input terminal of each of the immediately preceding translators of said set; (b) ó, pelo menos, igual a duas vezes a frequência máxima da componente de informação do sinal aplicado ao seu primeiro terminal de entrada, e(b) is at least equal to twice the maximum frequency of the signal information component applied to its first input terminal, and (c) fornece uma frequência nominal de corte para a sua função de transferência passa baixo que ó menor do que aquela do tradutor imediatamente precedente do referido conjunto? e(c) provides a nominal cut-off frequency for its low-pass transfer function which is less than that of the immediately preceding translator of said set? and a componente de informação do referido sinal derivado do referido segundo terminal de salda de cada um dos referidos tradutores do referido conjunto, corresponde'à diferença entre a componente de informação do sinal aplicado ao referido primeiro terminal daqueles e uma função dxrecta da componente de informação do sinal obtido no primeiro terminal da salda daqueles?the information component of said signal derived from said second output terminal of each of said translators of said set corresponds to the difference between the signal information component applied to said first terminal of those and a separate function of the information component of the set signal obtained in the first terminal of the output of those? de modo que as referidas bandas, (N+l), de frequência separadas são formadas por N sinais ligados respectivamente aos re feridos segundos terminais de salda dos referidos N tradutores, conjuntaments com o sinal do primeiro terminal da salda do tradu tor de ordem N.so that said separate frequency bands (N + 1) are formed by N signals respectively connected to said second output terminals of said N translators, together with the signal from the first terminal of the N-order translator output . 2 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 1, em quo o relógio aplicado ao segundo terminal de entrada de cada um dos referidos, segundo ató N, tradutores do referido conjunto tem uma frequência de amostragem, relativamente à frequência de amoj3 tragem do relógio aplicado ao segundo terminal de entrada do tra dutor imediatamente anterior do referido conjunto, de tal modo que:The apparatus of Claim 1, wherein the clock applied to the second input terminal of each of said second and second translators of said set has a sampling frequency, relative to the clock frequency applied to the clock second input terminal of the immediately preceding tracer of said assembly, such that: cada dimensão da componente de informação do sinal aplicaeach dimension of the signal information component applies 62 71062 710 RCA 79870/79581RCA 79870/79581 do ao seu primeiro terminal 6 amostrada com metade da cadência à qual é amostrada igual dimensão da componente de informação do sinal aplicado ao primeiro terminal do referido tradutor imediataments anterior do referido conjunto.to its first terminal 6 sampled with half of the cadence to which is sampled the same size of the signal information component applied to the first terminal of said translator immediately preceding said set. 3 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 2, em que o relógio aplicado ao segundo terminal de entrada de cada um dos referidos, segundo até N, tradutores do referido conjunto, tem uma frequência de amostragem, relativamente à frequência de amo£ tragem do relógio aplicado ao segundo terminal de entrada do tra dutor iraediatamente precedente do referido conjunto, de tal modo que:The apparatus according to Claim 2, wherein the clock applied to the second input terminal of each of said second to N, translators of said set, has a sampling frequency, relative to the clock frequency applied to the second input terminal of the immediately preceding tracer of said assembly, such that: â estabelecida uma frequência nominal de corte para a sua função de transferência passa baixo que, para cada dimensão da componente de informação do referido sinal aplicado ao seu primeiro terminal, é praticamente igual a metade da frequência nomi nal de corte fornecida para a correspondente dimensão daquela com ponente de informação para a função de transferência passa baixo do referido tradutor imediatamente precedente do referido conjun to;a rated cut-off frequency is established for its low-pass transfer function which for each dimension of the information component of said signal applied to its first terminal is practically equal to one-half of the nominal cut-off frequency provided for the corresponding size of that one with the information function for the transfer function passes underneath said immediately preceding translator of said set; a componente de informação do referido sinal derivado do segundo terminal de saída de cada um dos tradutores do referido conjunto corresponde, em cada dimensão daquelas, com a diferença de uma oitava da frequência do espectro da componente de informa ção para o referido dado sinal temporal com aquela dimensão.the information component of said signal derived from the second output terminal of each of the translators of said set corresponds in each such dimension to an octave difference of the frequency of the spectrum of the information component for said given time signal with that dimension. 4 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 1, em que o referido dado sinal temporal 6 um sinal analógico formado por uma componente de informação, correspondente a uma informação unidimensional.An apparatus according to Claim 1, wherein said given time signal is an analog signal formed by an information component, corresponding to a one-dimensional information. 5 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 1, em que o referido dado sinal temporal ê formado por um sinal de video definindo uma informação de imagem bidimensional.The apparatus of Claim 1, wherein said time signal is formed by a video signal defining a two-dimensional image information. 6 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 5, em que o referido sinal de video corresponde a sucessivos varrimentos de imagens de televisão.The apparatus of Claim 5, wherein said video signal corresponds to successive scans of television images. 7 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 1, em qusEquipment according to Claim 1, in which 62 71062 710 RCA 7987Q/79581RCA 7987Q / 79581 -53--53- cada um dos referidos tradutores (ΐ00^_^, 1OO^_^ nas Figs. la e lb) do referido conjunto são formados por:each of said translators (ΐ00 ^ _ ^, 100 ^ _ ^ in Figures 1a and 1b) of said set are formed by: primeiros meios (102, 104) ligados ao primeiro e segundo terminais de entrada e um primeiro terminal de salda para fornecer a referida função de transferência passa baixo destes tradutores ;first means (102, 104) connected to the first and second input terminals and a first output terminal to provide said low-pass transfer function of said translators; incluindo os primeiros meios um filtro convolutivo (convo lution filter) com m tomadas (102) em que m ê um múltiplo inteiro para conter a componente de informação do sinal aplicado ao primeiro terminal do tradutor com uma predeterminada função intejç na (kernel) para uma frequência de amostragem correspondente à do relógio aplicado ao segundo terminal de entrada desse tradutor, definindo a referida pródeterminada função interna e a referida frequência de amostragem do filtro convolutivo respectivamente a forma e frequência nominal de corte da função de transferência passa baixo do tradutor em cada dimensão da referida componente de informação; ethe first means including a convo lution filter with m outlets (102) wherein m is an integer multiple to contain the signal information component applied to the first translator terminal with a predetermined integer (kernel) function for a a sampling frequency corresponding to that of the clock applied to the second input terminal of said translator, said predetermined internal function and said sampling frequency of the convolution filter respectively the nominal form and frequency of cut of the transfer function passing low of the translator in each dimension of said information component; and segundos meios (109, 110) ligados aos referidos primeiros meios e aos terminais da segunda entrada e da segunda salda daque les tradutores, para obter o referido sinal de diferença no segun do terminal de salda daqueles tradutores;second means (109, 110) connected to said first means and to the terminals of the second input and the second output of said translators, to obtain said difference signal in the second output terminal of said translators; estes segundos meios incluem meios de subtracção de amostras (llO) e terceiros meios de retardamento (106, 108, 109 da Fig. la; 109 Figs. lb a lc) para ligação dos referidos meios de subtracção de amostras, atravós dos referidos meios de retardamento, aos referidos primeiros meios, subtraindo os referidos meios subtractivos, em alinhamento temporal, à frequência de amostragem das amostras envolvidas neste tradutor, oada um dos respectivos níveis das amostras que ocorrem simultaneamente nas amostragens envolvidas em cada um dos correspondentes níveis sucessivamente ocorrentes da componente de informação do sinal aplicado ao primeiro terminal de enteada deste tradutor, antes de eles serem tratados pela referida função nuclear do filtro convolutivo do tradutor, pelo que a saída dos referidos meios subtractivos de amostras inclui cada um dos níveis de diferença de amostras que ocorrem sucessivamente à frequência de amostragemthese second means include sample subtraction means (110) and third delay means (106, 108, 109 of Fig. 1a; Fig. 1b to 1c) for connecting said sample subtraction means through said said subtractive means being subtracted in time alignment to the sampling frequency of the samples involved in this translator, one of the respective levels of the samples occurring simultaneously in the samplings involved in each of the corresponding successively occurring levels of the component of signal information applied to the first steplet terminal of this translator before they are processed by said nuclear function of the translator convolutional filter, whereby the output of said subtractive means of samples includes each of the difference levels of successively occurring samples the sampling frequency 62 71062 710 RCA 79870/79581RCA 79870/79581 ^iBiB -54das amostras envolvidas nos tradutores, constituindo a referida diferença de níveis de amostras a componente de informação do sá nal derivado no segundo terminal de saída do tradutor·Of the samples involved in the translators, said difference in sample levels constituting the information component of the derived signal in the second output terminal of the translator 8 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 7 em que a referida prêdeterminada função nuclear de, pelo menos, um dos referidos tradutores do referido conjunto define uma forma de função de transferência passa baixo para esses meios tradutores te.n do um enfraquecimento em relação à frequência crítica (roll-off) que se estende acima da referida frequência nominal de corte·The apparatus of Claim 7 wherein said predetermined nuclear function of at least one of said translators of said set defines a form of low-pass transfer function for said translational means having a weakening with respect to Crimp frequency (roll-off) that extends above said nominal cut-off frequency 9 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 7, em que as respectivas funções nucleares de, pelo menos, dois dos referi dos tradutores do referido conjunto são praticamente semelhantes, uma em relação à outra·The apparatus of Claim 7, wherein the respective core functions of at least two of the translators' referrals of said set are substantially similar, relative to each other. 10 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 7 em que:Equipment according to Claim 7 in which: a referida componente de informação contém pelo menos duas dimensões, esaid information component comprises at least two dimensions, and o filtro convolutivo de, pelo menos, um dos referidos meios tradutores é um filtro não separável em pelo menos as refe ridas duas dimensões.the convolution filter of at least one of said translating means is a non-separable filter in at least said two dimensions. 11 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 7 em que:An apparatus according to Claim 7 wherein: a referida componente de informação contém pelo menos duas dimensões> esaid information component contains at least two dimensions> o filtro convolutivo de pelo menos um dos referidos tradutores é um filtro separável nas referidas duas dimensões.the convolution filter of at least one of said translators is a separable filter in said two dimensions. 12 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 7 em que:Equipment according to Claim 7 in which: os referidos primeiros meios (102, 104) de pelo menos um doe referidos tradutores do referido conjunto ô de um dado tipo sendo o referido tipo dos primeiros meios formados pelo referido filtro convolutivo (102) e um redutor de densidade (decimator) (l04) ligados em série entre a salda do referido filtro convolutivo e o primeiro terminal de saída daqueles referidos tradutores do referido conjunto?said first means (102, 104) of at least one of said translators of said set of a given type being said first media formed by said convolution filter (102) and a density reducer (104) connected in series between the output of said convolution filter and the first output terminal of said translators of said set- 0 referido filtro convolutivo do referido dado tipo dosSaid convolution filter of said die type of 62 71062 710 RCA 79870/79581RCA 79870/79581 -55ΊΡΙΓΙ'ι'ι' ; -55ΊΡΙΓΙ'ι'ι '; primeiros meios produz na sua salda uma densidade de amostra pajç ticular em cada dimensão da referida componente de informação qus corresponde à frequência de amostragem do relógio aplicado ao segundo terminal de entrada de um dos meios tradutores, efirst means produces at its output a sample density at each dimension of said information component which corresponds to the sampling frequency of the clock applied to the second input terminal of one of the translational means, and o referido redutor de densidade do referido dado tipo dos primeiros meios deixa passar, em cada uma das referidas dimensões da referida componente de informação, apenas umas determinadas, mas não todas, das amostras envolvidas que aparecem na saída do filtro convolutivo do referido dado tipo de primeiros meios para o referido terminal de saída daqueles meios tradutores,said density reducing means of said first type means of the first means passing in each of said dimensions of said information component only certain but not all of the samples involved appearing at the exit of the convolution filter of said data type first means for said output terminal of said translating means, pelo que a densidade das amostras reduzidas da referida amestra envolvida em cada uma das referidas dimensões da referida componente de informação no referido primeiro terminal de saida dos tradutores, é ,reduzida em relação à referida densidade da amostra particular da correspondente dimensão da referida componente da informação à saída do filtro convolutivo dos tradutores.whereby the density of the reduced samples of said amestra involved in each of said dimensions of said information component in said first output terminal of the translators is reduced relative to said particular sample density of the corresponding size of said information component to the output of the convolutional filter of the translators. 13 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 12, em que o referid® redutor de densidade do referido dado tipo dos prime.! ros meios deixa passar em cada uma das referidas dimensões da re ferida componente de informação todas as outras amostras que apja recem na saída do filtro convolutivo do referido dado tipo dos primeiros meios para o referido primeiro terminal de salda dos tradutores,The apparatus according to Claim 12, wherein said density reduction reducer of said first type of said first and second digester is selected from the group consisting of: the means for passing in each of said dimensions of said information component all of the other samples which are newly received at the output of the convolution filter of said first type of the first means for said first output terminal of the translators, pelo que a densidade de amostras reduzidas em cada uma das referidas dimensões da referida componente de informação 6 reduzida a metade da referida densidade da amostra particular da dimensão correspondente da referida componente de informação.whereby the density of reduced samples in each of said dimensions of said information component is reduced to one half of said particular sample density of the corresponding size of said information component. 14 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 12 em que:The apparatus according to Claim 12 wherein: dentro do referido pelo menos um dos referidos tradutores (206b_K, Fig. lb), os referidos terceiros meios incluem uns quajç tos meios-ligados entre a saída do referido filtro convolutivo e os referidos meios subtractivos de amostras para aplicar directa mente aos referidos meios subtractivos de amostras (llO) a referida componente de informação envolvida do referido filtro convja lutivo.within said at least one of said translators (206 b _ K, Fig. lb), said third means includes a quajç ments means, connected between the output of said filter convolutional and said subtractive means samples applied directly mind to said subtractive sample means (110) said information component involved from said convective filter. 62 71062 710 RCA 79870/79581RCA 79870/79581 15 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 12, em que:The apparatus according to Claim 12, wherein: os referidos terceiros msios (106, 108, 109, Fig. la) injç lusm ainda quartos meios (106, 108) ligados entre □ referido redutor de densidade e os referidos meios de subtracção de amostras, para expandir a densidade de amostras reduzidas das referidas amostras envolvidas em cada dimensão da referida componente de»informação, no referido primeiro terminal de saída daqueles tradutores, para trâs, para a referida densidade de amostra espacial das referidas amostras envolvidas nesta dimensão, nos referidos meios de subtracção de amostras,(106, 108, 109, Fig. 1) further comprises means (106, 108) connected between said density reducer and said sample subtraction means, to expand the density of reduced samples of said samples involved in each dimension of said information component at said first output terminal of those translators back to said spatial sample density of said samples involved in said dimension in said sample subtraction means, incluindo os referidos quartos meios um expansor de amostras (106) para inserir amostras adicionais que correspondem ra_s pectivamente em ocorrência a cada amostra envolvida na saída do referido filtro convolutivo a que falta esta densidade ds amostras reduzidas, tendo cada uma das referidas amostras adicionais inseridas um nível de valor zero e msios de interpolação (108) que são efectivos na substituição de um nível de amostra de valor interpolado para o nível de valor zero de cada uma das referidas amostras adicionais.said rooms including a sample expander (106) for inserting additional samples correspondingly occurring in sequence to each sample involved in the output of said convolutive filter which lacks this reduced sample density, each of said additional samples inserted a zero value level and interpolation means (108) which are effective in replacing an interpolated value sample level to the zero value level of each of said additional samples. 16 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 14 em qua:The apparatus of Claim 14 wherein: o referido redutor de densidade do referido dado tipo de primeiros meios, dsixa passar, em cada uma das referidas dimensSes da referida componente de informação, quais outras das amos tras que aparecem na saída do filtro convolutivo, do referido da do tipo da primeiros meios, para o referido primeiro terminal da saída de cada um dos tradutores.said density reducer of said first type of first means passes, in each of said dimensions of said information component, which other of the masters after appearing at the output of the convolution filter, of said first- to said first output terminal of each of the translators. o referido expansor insere uma amostra adicional entre ca da par das amostras sucessivas envolvidas na referida densidade de amostras reduzidas em cada dimensão da referida componente de informação, e os referidos meios de interpolação são constituídos por um filtro ds interpolação com n tomadas (em que n ê um número inteiro) tendo uma função de transferência passa baixo.said expander inserts an additional sample between the pair of successive samples involved in said reduced sample density in each dimension of said information component, and said interpolation means is comprised of an n-interpolated filter (where n is an integer) having a low-pass transfer function. 17 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 14 ou 15Equipment according to Claim 14 or 15 em que:on what: a componente de informação do sinal no primeiro terminalthe signal information component in the first terminal 62 71062 710 RCA 79870/79581RCA 79870/79581 -57da entrada destes tradutores 6 aplicada aos referidos meios de subtracção de amostras através dos referidos meios de retardamen to, eThe input of said translators is applied to said sample subtraction means through said delay means, and os referidos meios de retardamento destes tradutores insja rem um atraso de tempo praticamente igual ao tempo total de atra so inserido pelo filtro convolutivo, pelo referido redutor de densidade e pelos referidos quartos meios daqueles tradutores.said delay means of said translators inserts a time delay substantially equal to the total time of attraction inserted by the convolutional filter, said density reducer and said fourth means of those translators. 18 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 12 em que cada um dos referidos, primeiro atê (N-l), tradutores do referido conjunto, incluem primeiros meios do referido dado tipo (lQQe „ ou 100b_K) .18 - Equipment according to claim 12 wherein each of said first through (Nl) of said set translators include first means of said given type (LQQ and "b _ or 100 K). 19 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 18, em que os referidos tradutores de ordem N (Fig. lc) do referido conjunto também incluem primeiros meios do referido dado tipo.The apparatus of Claim 18, wherein said N-order translators (Fig. 1c) of said assembly also include first means of said type data. 20 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 18, em que os referidos meios tradutores de ordem N (Fig. lc) do referido conjunto incluem primeiros meios de um tipo alternativo, no qual a saída dos referidos meios convolutivos é aplicada directamente ao referido primeiro terminal de saída dos referidos meios tradjj tares de ordem N.The apparatus of Claim 18, wherein said N-translating means (Fig.1c) of said assembly includes first means of an alternate type, wherein the output of said convolution means is applied directly to said first terminal of said traditional means N. 21 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 20, em que a componente de informação do sinal (Gn_^) na primeira entrada dos referidos meios tradutores da ordem N do referido conjunto é aplicada aos referidos meios de subtracção de amostras, através dos referidos meios de retardamento (109), inserindo os referidos meios de retardamento dos referidos tradutores de grau N do referido conjunto, um atraso de tempo praticamente igual ao que é inserido pelo referido filtro convolutivo.21 - Claim gears 20, wherein the information signal component (L n _ ^) in the first entry of said order translator means C of said set is applied to said subtracting means samples through said (109) by inserting said delay means of said N-degree translators of said assembly, a time delay substantially equal to that which is inserted by said convolution filter. 22 - Equipamento (Fig. l) para realizar a análise espectral em tempo real, incluindo:22 - Equipment (Fig. 1) to perform spectral analysis in real time, including: uma ligação em cascata de filtros de amostragem passa bai. xo (102, 104 da Fig. la, lb dentro de 100-1, 100-2, ... etc.) funcionando com cadências de amostragem sucessivamente mais baixas (CL^, CL.^» etc.) um sinal de entrada (Gg) para a referida cascata, que é o sinal sobre □ qual se vai realizar a análise esa cascade connection of sampling filters passes through. (102, 104 of Fig. 1a, 1b within 100-1, 100-2, ... etc.) operating at successively lower sampling rates (CL, CL, etc.), an input signal (Gg) for said cascade, which is the signal over which the analysis is to be performed 62 71062 710 RCA 79870/79581RCA 79870/79581 -58pectral, sendo o sinal (G^) da referida cascata o espectro remanescente passa baixo;(G ^) of said cascade the remaining spectrum passes low; meios (106, 108 da Fig· la) para intercalar amostras na resposta reduzida (decimation) de cada um dos filtros de amostra gem passa baixo (102, 104), com nulos e filtragem passa baixo do resultado de modo a obter a respectiva interpolação;means (106, 108 of Fig. 1a) for interleaving samples in the reduced response (decimation) of each of the low pass sample filters (102, 104), with nulls and low pass filtering of the result in order to obtain the respective interpolation ; meios (109) para retardamento das amostras de entrada para cada filtro passa baixo da referida ligação em cascata com um valor igual à soma dos retardamentos do filtro e do retardamento na filtragem passa baixo da resposta intercalada com nulos; emeans (109) for delaying the input samples for each low pass filter of said cascade connection having a value equal to the sum of the filter lags and delay in low pass filtering of the null interleaved response; and meios (llQ) para combinar diferencialmente as amostras re tardadas de entrada para cada filtro passa baixo da referida ligação em cascata com o resultado da interpolação proveniente da sua resposta, de modo a obter os respectivos valores (L^^) da análise do espectro do sinal ds entrada para a referida ligação em cascata·means (11Q) for differentially combining the input delayed r samples for each low pass filter of said cascading with the result of the interpolation from its response, so as to obtain the respective input signal to said cascade connection 23 - Equipamento (Fig· l) realizando a análise espectral em tempo real de um sinal eláctrico (Gq) amostrado regularmente com uma cadência R, incluindo:23 - Equipment (Fig. 1) performing real-time spectral analysis of an electrically sampled (G q ) signal with a R-cadence, including: uma pluralidade, em número n, de andares de análise (lOO-1, 100-2 ... etc.) numerados consecutivamente de zero a nja plurality, number n, of analysis stages (100-1, 100-2 ... etc.) numbered consecutively from zero to nj cada andar de análise (Fig. 4) fornece um primeiro sinal de saída (G(«+]j) 001 resposta aos componentes de frequência mais baixa do seu sinal de entrada (G,.) e uma segunda saída separada com uma resposta (L^) para as componentes de frequência mais ele vada do seu sinal de entrada (G^,);each floor analysis (Fig. 4) provides a first output signal (G ( «+] j) 001 responding to lower frequency components of its input signal (L ,.) and a second separate output with a response ( L ^) for the higher frequency components of its input signal (G2); em que um dos referidos andares de análise com o número zero (lQO-l) recebe □ referido sinal eláctrico para análise espectral com o seu sinal de entrada e cada um dos outros referidos andares de análise recebe como seu sinal de entrada o primeiro sinal de salda do andar de análise com a numeração imediatamente mais baixa;wherein said analysis stage with the number zero (lO-l) receives said elaptric signal for spectral analysis with its input signal and each of said other analysis stages receives as its input signal the first signal of analysis output from the analysis stage with the immediately lower numbering; os referidos segundos sinais de saída de todos os referidos andares β o primeiro sinal de saída do andar de análise nuise rado com n fornecem os resultados da análise espectral; esaid second output signals of all said stages β the first output signal of the n-axis analysis stage provide the results of the spectral analysis; and 62 71062 710 rCA 79870/79581 r CA 79870/79581 -59de andares ds-59s of floors em que cada uma das referidas pluralidades análise (p. ex. Fig. 4) inclui respectivamente:wherein each of said analysis pluralities (eg Fig. 4) includes respectively: um primeiro registador de deslocamento com m andares (470) sendo m um inteiro, tendo sinal de entrada (G^) para o referido andar de análise aplicado na sua entrada que 6 examinado (ciocked) periodicamente com uma cadência de relógio igual a R/ /2K, sendo K o número do andar de análiseja first m-shift offset register 470 being m an integer, having input signal (G ^) to said analysis stage applied at its input which is periodically examined (ciocked) with a clock rate equal to R / / 2 K , where K is the number of the analysis stage meios (471) que fazem a ponderação do sinal de entrada (G^) do andar de análise e em que esse sinal de entrada é retardado em cada andar do referido primeiro registador de deslocaraen to cora ra andares por um conjunto de coeficientes e cuja soma dos sinais ponderados, para gerar uma resposta filtrada passa baixo e fase linear (GK+1) para o referido sinal de entrada do andar da análise, é o referido sinal de salda do primeiro andar de aná lise.means (471) weighting the input signal (G2) of the analysis stage and wherein said input signal is delayed on each stage of said first displacement register by a set of coefficients and whose sum of the weighted signals, to generate a low pass and linear phase (G K + 1 ) filtered response to said analysis floor input signal, is said output signal from the first analysis floor. um multiplexador (472) funcionando de modo a fazer a selecção alternada entre o referido sinal de saída do primeiro andar de análise e um valor nulo, com a referida cadência dea multiplexer (472) operative to make the alternate selection between said output signal of the first analysis stage and a null value, with said rate of R/2R / 2 um registador adicional de deslocamento (474) tendo o sinal seleccionado pelo referido multiplexador, aplicado na sua enan additional offset register (474) having the signal selected by said multiplexer, applied in its in trada e sendo ligado periodicamente (ciocked) à referida cadência . f [/ -i )and is periodically connected (ciocked) to said cadence. f [/ -i) de relógio, igual a R/2V ,of clock, equal to R / 2 V , meios (474) que fazem a ponderação do sinal seleccionado desse andar de análise e deste sinal retardado em cada andar do referido registador adicional de m andares, com o referido conjun to de coeficientes de ponderação e que soma os sinais ponderados para obter um primeiro sinal de saida, reamostrado, para este ajn dar de análise; emeans (474) weighting the selected signal from said analysis stage and said delayed signal on each stage of said additional m-storey register with said set of weighting coefficients and summing the weighted signals to obtain a first signal of output, re-sampled, for this analysis; and meios (475) que fazem a subtracção do referido primeiro sinal de saída, reamostrado, para este andar de análise, com o sinal de entrada retardado para este andar de análise, de modo a produzir o segundo sinal de saida (L^) para este andar de análise.means (475) subtracting said first output signal, re-sampled, for this analysis stage, with the delayed input signal for this analysis stage, so as to produce the second output signal (L ^) for this floor analysis. 24 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 23, em que m ô o mesmo para cada andar de análise e em que cada andar deAn apparatus according to Claim 23, wherein m is the same for each analysis stage and wherein each stage of analysis 62 71062 710 RCA 79870/79581RCA 79870/79581 £0.£ 0. zgarzgar —60— '"“"χτ’πιιι ι-60- '' "" χτ'πιιι ι análise utiliza conjuntos de valores idênticos como coeficientes de ponderação.analysis uses identical sets of values as weighting coefficients. 25 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 23 em que o referido sinal de entrada retardado para cada andar de análise á obtido a partir do andar de ordem ra do seu primeiro registador de deslocamento de m andares e á adicionalmente retardado (por 476).25. The apparatus of Claim 23 wherein said delayed input signal for each analysis stage is obtained from the first stage of its first m-stage shift register and is further delayed (by 476). 26 - Filtro digital (Fig. l) fornecendo pelo menos uma resposta de saída e incluindo:Digital filter (Fig. 1) providing at least one output response and including: uma pluralidade de linhas de atraso com tomadas, temporizadas, (p. ex. 470 da Fig. 4 em cada um de 100-1, 100-2, etc.) consecutivamente numeradas por ordem e ligadas periodicamente (clocked) com cadências sucessivamente mais baixas (R/l, R/2, etc.) à medida que aumenta a numeraçãoa plurality of delay lines with timed sockets (eg 470 of Fig. 4 in each of 100-1, 100-2, etc.) consecutively numbered in order and periodically connected (clocked) with successively higher cadences (R / 1, R / 2, etc.) as the numbering increases meios para aplicação de um sinal de entrada (Gg) para ser filtrado, à entrada da primeira das referidas linhas de atrasojmeans for applying an input signal (Gg) to be filtered, at the input of the first of said delay lines meios respectivos (p. ex. 471 em cada 100-1, 100-2, etc.) para ponderação de amostras das tomadas de cada linha de atraso e combinação das amostras ponderadas para obter as respectivas respostas do filtro (G^, G^)í e(eg, 471 in every 100-1, 100-2, etc.) for weighting sample samples from each line of delay and combination of the weighted samples to obtain respective filter responses (G1, ee meios para aplicar a respectivas respostas dos filtros, obtidas das amostras tomadas em cada linha de atraso, excepto aquela com a numeração mais elevada, à entrada para a linha de atraso com numeração seguinte mais elevada, pelo menos de uma parte (G^) da resposta do respectivo filtro obtida das amostras tomadas a partir da linha de retardamento com numeração mais ele vada, sendo utilizada na geração da referida resposta global.means for applying to respective filter responses obtained from the samples taken in each delay line except the one with the highest numbering at the input to the highest numbered delay line at least one part (G1) of the response of the respective filter obtained from the samples taken from the higher numbered delay line, being used in generating said overall response. 27 - Filtro digital de acordo com a Reivindicação 26 em que as amostras ponderadas a partir das tomadas de cada linha de retardamento são combinadas de modo a obter as respostas dos res, pectivos filtros (G^, G2, G^, etc.) as quais, por natureza são passa baixo.A digital filter according to Claim 26 in which the samples weighted from the sockets of each delay line are combined so as to obtain the responses of the respective filters (G 1, G 2, G 2, etc.). which by nature are low pass. 28 - Filtro digital de acordo com a Reivindicação 27 queDigital filter according to Claim 27 which inclui:includes: 62 71062 710 RCA 79870/79581RCA 79870/79581 -61uma linha adicional de retardamento, periódica (clocked) (473), funcionando à mesma cadência da que foi seleccionada (470) da referida pluralidade das linhas de atraso com tomada;An additional clocked delay line (473) operating at the same rate as selected (470) of said plurality of delayed pickup lines; meios (472) para aplicar selectivamente a saída da linha de atraso seleccionada e os nulos à entrada da referida linha de atraso adicional;means (472) for selectively applying the output of the selected delay line and the nulls to the input of said additional delay line; meios (474) para ponderaç&o de amostras da tomada da referida linha de atraso adicional e de combinaç&o de amostras, de modo a obter uma resposta de filtro passa baixo; emeans (474) for weighting samples from the take-off of said additional delay line and from combining samples, so as to obtain a low pass filter response; and meios (475) para combinar diferencialmente a resposta do filtro passa baixo, obtida deste modo, com a saída da linha de atraso seleccionada da referida pluralidade, para produzir uma resposta de saída (L^) do referido filtro digital»means (475) for differentially matching the response of the low pass filter, thus obtained, to the output of the selected delay line from said plurality, to produce an output response (L ^) of said digital filter ' 30 - Filtro digital (Fig· 5) de acordo com a Reivindicaç&o 27 em que as amostras ponderadas, obtidas a partir das tomadas seleccionadas (570-1) da referida pluralidade de tomadas de linhas de atraso (570-0, 570-1) tendo ura número mais alto (l) mais alto em uma unidade do que 0 número ordinal (θ) da linhaA digital filter (Fig. 5) according to Claim 27 wherein the weighted samples obtained from the selected sockets (570-1) of said plurality of delay line sockets (570-0, 570-1) having a higher number (1) higher by one unit than the ordinal number (θ) of the line de atraso precedente; (a) s&o ponderadas de modo diferente em cada um dos ciclos de relógio da referida linha de atraso prece dente e (b) s&o combinadas em cada um daqueles ciclos de relógio para obter uma resposta de filtro passa baixo; e em que a resposta de filtro passa baixo obtida deste modo ó combinada diferencialmente (em 575-0) com a salda da referida linha de atraso precedente (575-0) para produzir uma resposta de salda (Lq) do referido filtro digital.of prior delay; (a) are weighted differently in each of the clock cycles of said forward delay line and (b) are combined in each of said clock cycles to obtain a low pass filter response; and wherein the low pass filter response thus obtained is combined differentially (at 575-0) with the output of said preceding delay line (575-0) to produce a salt response (Lq) of said digital filter. 31 - Filtro digital de acordo com a Reivindicaç&o 26, incluindo:Digital filter according to Claim 26, including: uma linha de retardamento adicional com tomada (473) fun cionando com a mesma cadência da que foi seleccionada (470) da referida pluralidade de linhas de retardamento com tomadas;an additional delay line with socket (473) operating at the same rate as selected (470) of said plurality of socket delay lines; meios (472) para aplicar selectivamente a saída da linha de retardamento escolhida e os nulos & entrada da referida linha de retardamento adicional,means (472) for selectively applying the output of the selected delay line and the nodes & input of said additional delay line, meios (474) para ponderaç&o das amostras vindas das toma62 710means (474) for weighing the samples from the take RCA 79870/79581RCA 79870/79581 das da referida linha de retardamento adicional e para combinar as amostras de modo a obter uma resposta; eof said additional delay line and to combine the samples so as to obtain a response; and meios (475) para combinar a resposta obtida deste modo com a entrada retardada (G^) para a linha de retardamento prece, dente para produzir uma resposta de saída (L^) do referido filtro digital·means (475) for combining the response thus obtained with the delayed input (G2) to the prerecord delay line to produce an output response (L2) of said digital filter 32 - Filtro digital de acordo com a Reivindicação 31 em que a entrada retardada para a linha de retardamento precedente ó obtida pela incorporação do retardamento (476) a uma das suas tomadas.A digital filter according to Claim 31 wherein the delayed input to the preceding delay line is obtained by incorporating the delay (476) into one of its outlets. 33 - Filtro digital de acordo com a Reivindicação 34 em que as amostras ponderadas das tomadas de uma das linhas de retardamento seleccionada da referida pluralidade de linhas de retardamento com tomadas, tendo um número ordinal mais alto em uma unidade do que a linha de retardamento precedente, são ponderadas de modo diferente em ciclos alternados de relógio da linha de re tardo precedente e combinado em cada um dos ciclos do relógio, sendo o resultado combinado com a entrada retardada para a linha de retardo precedente, para produzir uma resposta de saída do re ferido filtro digital.A digital filter according to claim 34 wherein the weighted samples of the outlets of one of the delay lines selected from said plurality of delayed pickup lines having a higher ordinal number by one unit than the preceding delay line , are weighted differently in alternating clock cycles of the preceding and combined delay line in each of the clock cycles, the result being combined with the delayed input to the preceding delay line, to produce a re- injured digital filter. 34 - Filtro digital de acordo com a Reivindicação 33 am que a entrada retardada para a linha de atraso precedente 6 obti. da pela incorporação do retardamento numa das suas tomadas.The digital filter according to claim 33 wherein the delayed input to the preceding delay line 6 is obtained. delay in one of its outlets. 35 - Equipamento para tratamento de sinais (ver Fig. 3) para sintetizar um sinal temporal isolado (Gq) a partir ds um conjunto, arrumado por ordem numérica, da N sinais temporais separados (Lq-GíI ) sendo N um número inteiro em que:(See Fig. 3) to synthesize an isolated time signal (Gq) from a set, sorted in numerical order, of the N separate time signals (Lq-GiI) where N is an integer in which : com o objectivo de sintetizar o referido sinal temporal numa base de tempo real diferido:with the aim of synthesizing said time signal on a deferred real time basis: (l) o referido sinal temporal é formado por uma determinada corrente de amostras de componentes de informação que definem o espectro de frequências da informação tendo um dado número de dimensões com uma densidade particular de amostras em cada uma das referidas dimensões;(1) said time signal is formed by a determined stream of information component samples which defines the frequency spectrum of the information having a given number of dimensions with a particular density of samples in each of said dimensions; 62 71062 710 HCA 79870/79581HCA 79870/79581 -63(2) 0 primeiro (Lq) dos referidos conjuntos de N sinais separados^ arrumados por ordem numérica, 6 formado por uma corrente da amostras ds componentes de informação que define a posição mais elevada nc espectro de frequências da referida infor mação, com uma densidade ds amostras que á praticamente a mesma do que a referida densidade de amostras em cada uma das referidas dimensões;(2) the first (L q ) of said sets of N separate signals arranged in numerical order, formed by a stream of samples of information components defining the highest position in the frequency spectrum of said information, with a density of samples which is substantially the same as said density of samples in each of said dimensions; (3) cada um dos conjuntos ordenados de N sinais separados, do segundo até (N-l), (L^ ... L^), á formado por uma corren te de amostras de componentes de informação que definem uma porção individual do espectro de frequências da referida informação a qual, em cada dimensão desta, está abaixo da dimensão correspondente no referido espectro dessa porção definida pelos iraediç tamente anteriores sinais do referido conjunto, e está acima da dimensão correspondente no referido espectro dessa porção defini da paio conjunto imediatamente seguinte dos sinais do referido conjunto!(3) each of the ordered sets of N separate signals, from the second to (N1), (L2 ... L2), is formed by a stream of samples of information components defining an individual portion of the spectrum of frequencies of said information which in each dimension thereof is below the corresponding size in said spectrum of said portion defined by the previously prior signals of said set and is above the corresponding size in said spectrum of said portion of said next set of countries signs of said set! ¢4) correspondendo à referida corrente de amostras de componentes ds informação a cada um, dc segundo até (N-l), (L^ ... L^), dos referidos conjuntos ordenados de N sinais separados, existe uma densidade de amostragens para cada uma das dimensões do informação, a qual á mais pequena do que a densidade de amostras da correspondente dimensão de informação da corrente de amostras da componente de informação correspondente ao seu sinal separado Imediatamante anterior do referido conjunto; e(4) corresponding to said stream of samples of information components each, up to (N1), (L2 ... L2) of said sorted sets of N separate signals, there is a sampling density for each one of the dimensions of the information, which is smaller than the sample density of the corresponding sample stream information dimension of the information component corresponding to its previous separated signal from said set; and (5) as referidas correntes de amostras de componentes de informação ocorrem com prédstsrminado afastamento de tempo entre elas; s(5) said sample streams of information components occurring with said time spacing between them; s o referido equipamento na fig. 3 compreende:said apparatus in Fig. 3 comprises: um grupo ds (N-l) meios de combinação de sinais amostrados (363-353), cada um dos quais (por exemplo 363, 362) ostá individualmente associado com □ respectivo primeiro (Lg, p. ex.) do rj» ferido primeiro atá ao referido (N-l), (Lg-L^) do referido conjun to de sinais separados, para combinação do primeiro (p. ex. Lg) do referido conjunto de sinais separados, 0 qual está associadoa group of sample combining means 363-353, each of which (e.g. 363, 362) is individually associated with a respective first (Lg, e.g.) of the injured first to to said (N1) (Lg-L2) of said set of separate signals, for combining the first (e.g. Lg) of said set of separate signals, which is associated 62 71062 710 RCA 79870/79581RCA 79870/79581 com aqueles meios de combinação, com o total comulativo (p. ex· GjJ de todos aqueles sinais separados (p. ex· L^, ... gíl )with those combining media, with the commative total (eg GJJ of all those separate signals (eg, L1, ..., g1) os quais seguem este sinal separado de uma unidade do referido conjunto; e em que: cada um dos referidos meios de combinação (p« ex» 362, 36l) associado com o primeiro (Lg) ao referido (N-2), (L^) do referido conjunta de sinais separados inclui um somador (p. ex· 363) para dar seguimento à salda do somador (p. ex· 36l) dos meios ds combinação (p. ex· 361) associados com o sinal separado (p. ex· G^) seguindo imediatamente o seu sinal separado ordinalmente, como segunda entrada, para o seu somador com a mesma densidade de amostras do que a do seu sinal separado;which follow this signal separated from a unit of said assembly; and wherein: each of said combination means (p 'ex' 362, 361) associated with the first (Lg) to said (N-2), (L ') of said set of separate signals includes an adder (e.g., 361) to follow the output of the adder (e.g., 361) of the combination media (eg, 361) associated with the separate signal (eg G2) immediately following its ordinally separated signal , as the second input, to its adder with the same sample density as that of its separate signal; os referidos meios de combinação (353, 352) associados com o referido (N-l) sinal separado (L^) do referido conjunto, inclu em um somador (353), os referidos meios (350) para aplicação do referido sinal (N-l) como uma primeira entrada para o seu somador, e terceiros meios (352) para aplicar o referido sinal separado de ordem N(Gí2 ) como uma segunda entrada para o seu somador (353) com a mesma densidade de amostras do que o sinal separado de ordem (N-l); e os referidos primeiros meios (340, 341, etc·), os referidos segundos meios (362, 360, etc·) e os referidos terceiros meios dos referidos (N-l) meios ds combinação do referido grupo, inserem respectivamente predeterminadas quantidades de tempo de retardamento no seguimento dos referidos intervalos de tempo dos sinais separados do referido conjunto, de tal modo que: cada um dos referidos respectivos (N-l) meios de combinação, co£ respondendo a amostras de informação das respectivas correntes de amostras de componentes de informação na primeira entrada e na segunda entrada do somador, ocorre praticamente em coincidência de tempo um com o outro;said combining means (353, 352) associated with said (N1) separate signal (L1) of said set, includes an adder (353), said means (350) for applying said signal (N1) as a first input to its adder, and third means (352) for applying said separate N-order signal (G2) as a second input to its adder (353) with the same sample density as the separate command signal (N1); and said first means (340, 341, etc.), said second means (362, 360, etc.) and said third means of said (N1) means of combining said group respectively insert predetermined amounts of delay in following said time slots of the signals separated from said set, in such a way that: each of said respective (Nl) combining means, responsive to information samples of respective stream of samples of information components in the first input and at the second input of the adder, occurs practically in coincidence of time with each other; pelo que o referido sinal temporal sintetizado se obtém à salda do somador dos referidos meios de combinação associados com o referido primeiro sinal SBparado do referido conjunto.whereby said synthesized temporal signal is obtained at the output of the sum of said combining means associated with said first signal SBparted from said set. 36 - Equipamento (Fig. 6) definido de acordo com a Reivijn dicação 33 era que;36 - Equipment (Fig. 6) defined according to Revision 33 was that; segundosseconds os referidos/meios (p. ex. 362 na Fig» 3) dos respectivos meios ds combinação individualmente associados com cada um dos(e.g. 362 in Fig. 3) of the respective combination means individually associated with each of 62 71062 710 RCA 79870/79581RCA 79870/79581 Ζ.ν· £ΗΒ^·η r ' ~ ΜΒ|μπίΗEur-lex.europa.eu eur-lex.europa.eu z_ W|z _ W | -65referidos, primeiro a (N-l), (p. ex. do referido conjunto de sinais separados inclui um expansor de amostras (692, 693, 694) que responde à mais baixa densidade de amostras de componeji tes de informação (G^) na referida saída do somador para inserir amostras adicionais na corrente que se segue para aumentar a de_n sidade de amostras na segunda entrada do somador (695) desses meies de combinação para a densidade de amostras do sinal separa do de ordem (L(K jj) associado com aqueles meios de combinação, tendo cada uma das referidas amostras adicionais um nível de valor zero e meios de interpolação (693, 692) que são efectiuos na substituição de valores de amostras de valores interpolados pelos valeres de nível zero de cada uma das referidas amostras adicionais ·(I.e., Nl), (eg, of said set of separate signals includes a sample expander (692, 693, 694) which responds to the lowest density of information compound samples (G1) in said output of the adder to insert additional samples into the next stream to increase the sample count at the second input of the adder (695) of said combination means to the signal density of the signal separate from the order (L ( K jj) associated with said combination means, each of said additional samples having a zero value level and interpolating means (693, 692) which are effective in replacing sample values of values interpolated by the zero level valer of each of said samples additional · 37 - Equipamento (Fig. 6) definido de acordo com a Reivin dicação 36, em que:The apparatus (Fig. 6) defined according to Claim 36, wherein: o referido sinal separada de ordem N(gH ) do referido conjunto tem uma densidade de amostragem mais baixa do que a do sinal separado de ordem (N-l), (L^), do referido conjunto? esaid separate N-order signal (gH) of said set has a lower sampling density than that of the separate (N-1), (L ') signal of said set? and os referidos terceiros meios (352) incluem um expansor de amostras a meios de interpolação (692, 693, 694) como aqueles dos referidos segundos meios para transmitir o referido sinal separa do de ordem N para a segunda entrada do somador dos referidos terceiros meios.said third means (352) includes a sample expander to interpolation means (692, 693, 694) as those of said second means for transmitting said separated signal of the N order to the second input of the adder of said third means. 38 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 37 em que:The apparatus of Claim 37 wherein: o referido sinal de ordem N(Gfí ) do referido conjunto tem praticamente a mesma densidade de amostragem do que □ referido si. nal separado de ordem (N-l), (L,-) do referido conjunto; esaid command signal N (G 1) of said set has substantially the same sampling density as said si. (N-1), (L, -) of said assembly; and os referidos terceiros meios transmitem directamente o re ferido sinal separado ds ordem N para a segunda entrada do somador dos referidos terceiros meios.said third means directly transmit said separate signal of the order N to the second input of the adder of said third means. 39 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 36, em que:The apparatus of Claim 36, wherein: a referida corrente de amostras de componente de informação corresponde a cada um de pelo menos do segundo (L^) até (N-l)said stream of information component samples corresponds to each of at least the second (L1) to (N1) (4) dos N sinais separados do conjunto arrumado por ordem numérica tem uma densidade de amostras para cada uma das suas próprias(4) of the N separate signals of the ordered set in numerical order has a density of samples for each of its own 62 71062 710 RCA 79870/79581RCA 79870/79581 -66dimensões de informação a qual é igual a metade da densidade de amostras da correspondente dimensão ds informação da corrente de amostras ds componente de informação correspondente ao seu sinal separado imediatamente anterior do referido conjunto;Information dimensions which is equal to one half of the sample density of the corresponding information stream dimension of the information component samples corresponding to its immediately preceding separated signal from said set; e em cada um dos referidos meios ds combinação (Fig. 6) ;and in each of said combination means (Fig. 6); o referido expansor (692) dos referidos segundos meios in sere uma amostra adicional entre cada par de amostras sucessivas da referida densidade de amostras mais baixas, em que cada dimen são da corrente de amostras da componente de informação na referida saída do somador ó transmitida; βsaid expander (692) of said second means is in an additional sample between each pair of successive samples of said lower sample density, wherein each sample stream of the information component in said output of the adder is transmitted; β os referidos meios expansores são formados por um filtro de interpolação (693) com n tomadas em que n é um dado número in teiro tendo uma função de transferência passa baixo.said expander means is formed by an interpolation filter (693) with n sockets wherein n is a given integer having a low-pass transfer function. 40 - Equipamento de acordo com a Reivindicação 35, era que:Equipment according to Claim 35, was that: os referidos terceiros meios e cada um dos referidos segundos meios respectivos do referido grupo de N-l meios de combi. nação de sinais amostrados inserem o seu próprio valor, pródetejr minado, de atraso no tempo na transmissão da sua corrente de amostras de componentes de informação com uma segunda entrada pa ra o seu somador; esaid third means and each of said respective second means of said group of N-1 combining means. sampled signals insert their own, time-lagged, time-delayed transmission of their stream of information component samples with a second input to their adder; and cada um dos referidos primeiros meios do referido grupo de N-l meios de combinação dos sinais amostrados incluem meios de retardamento (340, 341, etc.) que inserem um valor particular de tempo de retardamento na transmissão dos seus sinais separados por ordem como primeira entrada do seu somador a qual depende em ambos os casos de (l) □ respectivo afastamento de tempo en tre os seus sinais separados e cada um daqueles sinais separados do referido conjunto que seguem o seu sinal separado e (2) o valor total de retardamento de tempo inserido pelos referidos terceiros meios e todos os segundos meios daqueles meios de combina ção associados com os sinais separados do referido conjunto qus segue a ordem dos sinais separados sendo o referido sinal particular de retardamento tal que correspondendo as amostras de in62 710each of said first means of said group of Nl combining means of the sampled signals includes delay means (340, 341, etc.) which inserts a particular delay time value in the transmission of its separately ordered signals as the first input of the its adder which in both cases depends on (1) the respective spacing between its separate signals and each of those separate signals from said set following its separate signal and (2) the total time delay value inserted by said third means and all second means of those combination means associated with the separate signals of said set which follows the order of the separated signals said particular delay signal being such that corresponding the samples RCA 79870/79581RCA 79870/79581 -67formação das respectivas correntes de componentes de informação na primeira entrada e na segunda entrada do seu somador ocorrem* praticamente em coincidência de tempo uma com a outra.The respective information component streams at the first input and at the second input of their adder occur substantially in time coincidence with one another. Ressalva a entrelinha da folha 64 "segundos*·Note the leading edge of the sheet 64 seconds *
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