TW517222B - Method and apparatus for reducing aliasing in cascaded filter banks - Google Patents

Description

517222 A7 B7 、發明説明（ ^明係屬於美國專利中請名稱“使用分離之無關減少及 1 4 ; ’广又骨頻信號之知覺之編碼，’（代理人未決案號Edler 美國專利申請名稱“用於在一知覺之編碼中代表掩蔽 j板之方法及裝置，，（代理人未決案號Edler 2_2_6)，美國 ”申叫名稱使用串級濾波器組用於具有不同頻譜/瞬時 ,解晰度〈執行無關減少及隨機減少之音頻信號之知覺性 扁馬（代王里人未決案號Edler 3_4)及美國專利巾請名稱“用 ^頒-雖汛爻信號成分之方法及設置，，（代理人未決案號 、Faller 3)並此同時建檔受讓與本發明之受讓人及以提及 方式併入本文。 發明 ^本發明一般係屬於串級濾波器組，及較特別者係屬於在 S種串級濾波器組中用以減低信號之方法及裝置。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在仏遽壓^應用上’ 一濾波器組常需要一具有非相等頻 π分離來獲得最大之編碼增益。在音頻編碼應用上，例如 頻帶分離亦對信號已被解碼後來與心理聽覺之能聽度門檻 來匹配對量化足雜訊頻率時間與波形要如何好來做決定。 見在音頻雜誌’節42，42-1至42-1 8 (CRC出版，1998年）由D· Sinha及其他人提出之“知覺之音頻編碼，，。此處以提及方式 併入本文。 爲獲得此種不相等之頻帶分離，普通使用一樹架構。一 樹架構’例如’子波變換來實施，見諸如prentice Hau出版 -4- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2i〇x297公楚） 517222 A7 B7 五、發明説明（2 ) 1995年，μ · Vetterli及J· Kovacevic所提出之“子波及副頻帶 編碼”此時，一個或多個頻帶120，130，諸如較低之頻帶 12〇，進一步如圖1所示分離至額外之副頻帶140-1至140-3 内另方法採取一均勻之濾波器組及結合數個副頻帶至 車乂覓之頻帶來增加頻帶寬度，諸如，默尼黑，德國在國 際會礒中骨頻語言及信號處理（2421-2424 (1997))由H.S.

Malvar發表之“用於具有減少之阻絕及環形人工製品之變換 編碼之重疊之生物流轉換，，中之説明。其他之方法使用轉換 濾、波器來結合數個部分之不同均勻濾波器組諸如， ICASSP . Detroit ? MI ? 3071-3074 ^ (1995)* J. Princen^J.D. J〇hnSt〇n所提出之“具有信號適應的濾波器組之音頻編碼，，所 做之説明。 串級滤波為組，諸如示圖1中之串級濾波器組丨〇〇，具 有不同之濾波益組1丨〇，i 6〇相互尾隨來獲得不同頻率及時 間之解晰度。問題是串級濾波器組100之濾波器並非完美， 及由於在每一副頻帶下載取樣後導致假信號。假信號發生 在當具有濾波器通頻帶之外部之能量之信號被“鏡像”至濾 波器之通頻帶内之時。 心 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 如果此一被鏡像之信號爲在尾隨之濾波器之通頻帶内， 仏唬足衰減僅由串級之第一濾波器來決定。此一情形導致 組合I濾波器組之一較低之頻率選取。圖2顯示對於全部爲 1024頻率了如果第一級所有之副頻帶被分離在一第一級及 在尾隨級之8個頻帶中含有一具有128頻帶之串級濾波器組 < 一特別頻帶之大小反應200。在大小反應200中如高峰値

517222 A7 _ B7 五、發明説明（3 ) 除主波瓣外假信號亦被顯示出來，且部分具有較1 〇分貝爲 低之表減。比較之下，要求之大小反應3 〇〇可以在圖3中看 出所示出之一 1024頻帶均勻濾波器頻之一特別之頻率。 一種合併入MPEG-1 /層3音頻編碼器内來減少此—類型之 假信號之方法，可在CRC出版IEEE Boca，Raton佛州（1997 年）由Madisetti及D. B. Williams，eds.所著之“數位信號處理 手册”有所説明，此處以提及方式併入本文。MPEG-1/層3 音頻編碼器使用一在第一級中有3 2頻帶及第二級中有6或 1 8個頻帶（可以切換）之串級濾波器組。對此一特別型類之 /慮波器組在第二級之輸出上使用一類蝶形架構來減少鄰近 頻V之間之假信號。見例如Electronics Letters，卷2 8，第 1 2號1 104-1 105頁1992年6月由B· Edler*所提之“在具有減少 之串級濾波器組之副頻帶中之假信號之減低，，此處以提及方 式併入本文。 當在假信號技術合併入MPEG-1/層3音頻編碼器内用以減 低鄰近頻帶間之假信號之時，但僅能自一鄰近之而該鄰近 頻帶具有一 1 80度之相位偏移時及僅在特定之濾波器來減 少。故存在有一個以上之鄰近頻帶上能來減少假信號之一 種方法及裝置之需要使得不再要求一固定之相位關係。 發明總結 一般言，揭示一種用於在串級濾波器組中減少鄰近副頻 帶之間之假信號之方法及裝置。按照所選之發明可自一組 副頻帶中可獲得一較高之頻率解晰度。這些副頻帶信號首 先饋送至一假信號濾波器組内來減少假信號。如果第一級 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 517222 A7 _______B7_ 五、發明説明（4 )" "— " - 濾波器組爲一具有Μι頻帶所調變之均勻濾波器組，及假信 號減少濾波器組具有Μ:頻帶時，則可獲得假信號之抵消， 及假信號減少濾波器組必需有如第一級合成之濾波器組相 同之頻率反應，但具有以取樣比Ml/M2之比値來衡量之頻 率。假信號減少濾波器組之後，隨後一分析濾波器組來獲 得一較高之解晰度。 又 按照發明之另一方面，一用於第一級分析濾波器組之合 成濾波器組可藉來僅保有每一 Μι/Μ//± _架構而被“變小”。 在一揭示之實施中，自一具有減少之假信號之4個頻帶合成 濾波為組來產生一 2個頻帶假信號減少濾波器。所得到之2 個頻帶濾波器組具有如同4個頻帶濾波器組相同之頻率反應 (一直至衡量止）及因之可使用來用於假信號之減低。 對本發明之一較爲完整之了解以及對本發明尚有之特點 及優點’可藉參考以下詳細説明及圖面而獲得之。 圖面重點j元明 圖1顯示一具有不同濾波器組相互跟隨以獲得不同頻率及 時間解晰度之慣常之串級濾波器組； /' 圖2顯示在一慣常之濾波器組之一特別之頻帶之大小反庐 中之假信號； ~ 圖3顯示在一均勻非-串級濾波器組中縱串級來之具有無 假信號之大小反應； 圖4顯示一按照本發明之串級濾波器組； 圖5顯示適合用於圖4之串級濾波器組之—*頻帶分析滤波 ___ -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517222 A7 B7 五、發明説明（5 圖6顯不一具有減少假信號4頻帶合成濾波器組； 圖7示出按照本發明自圖6之4頻帶合成濾波器組產生之一 4頻帶合成濾波器組。 詳細説明 圖4顯示一按照本發明之串級濾波器組400。按照本發明 之一方面Λ串級遽波器組彻包括—用於第—分析滤波^組 4 1 0之。號減；〉慮波益組42〇。如以下討論，假信號減低 濾波器組420乃藉適#之濾波器設計及由不同攄波器間之假 信號部分之抵消及在合成濾波器組之輸出級上加上所有之 信號來獲得假信號之減少。 本發明之技術可使用來抵消或減少鄰近副頻帶之間之假 信號。自一組副頻帶來獲得一較高之頻率解晰度，這些副 頻帶之仏唬首先被饋送至一例如假信號減低濾波器組42〇之 假信號減少濾波器組内，用以假信號之減少。如果第一濾 波备組4 10爲一具有Μ丨頻帶之調變均勻濾波器組及假信號減 低濾、波器420爲一具有Μ 2頻帶時，然後來獲得假信號之抵 消’假信號減少濾波器組42〇必需有如同用於第一級之合成 濾波器組（未示出）所具有之相同之頻率反應，但具有被取 樣率Μ/Μ2之比率所衡量之頻率。換句話説，第二級假信號 減少濾波器組420必需有具有一與第一級之合成（未示出）之 原型之低頻率部分相同之頻率反應之一窗之功能或基本頻 帶原型滤波器。在假信號減少濾波器組42〇用於假信號減少 後，一分析之濾波器組430可獲得一隨後之較高之頻率解晰 度。如圖4所示。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐） 517222 A7 B7 五、發明説明（6 叙’大小反應及假信號竑少、、卢油σ U A y，慮波态組420之相位必需與 在弟一級濾波器組41〇中之合忐泸 應相同。. 〈°成慮波讀（未示出）之大小反 應注意任何餘弦調變之滹浊 π r咕、 ^，皮备組可猎一零-延遲及最大延 遲巨陣又公式來代表如對 η . 了乜唬處理又變換（Trans· on Signal

Processmg)中，卷48，第三 τ,., 早（2_年3月）由 G. Schuller及丁.

Karpk出之“具有任意之系 H遲·^凋變之濾波器組，有效 應:及時間變動情況”―文已有説明，此處以提及方式併 文此方式導致—包括有二個編織之頻帶子_架構之 架構。 二圖丁出用於4頻孓濾波器組5〇〇之舉例，及圖ό示出相 當於具有減少假信號之4頻帶合成濾波器組6〇〇。Τι爲一 W · “丨離散餘弦變換（DCT)型4，在此一情況，有一大小 4 4及丁 ！爲一 Μι·Μ々離散餘弦變換型4，在此一 十月況，有一大小4 · 4。見g. Schuller及丁· Karp參考如上。 一但一第一級濾波器起始設計之時，與其相符之具有減 少假k唬 < 合成濾波器組之架構可藉僅保有每一_ 架構而被‘‘變小，，，舉例如，圖7示出一由圖6之4頻帶濾波 器組600所產生之2個頻帶假信號濾波器組7〇〇。在圖7中， T 2爲一 2 · 2 DCT。所得到之2頻帶濾波器組具有相同之頻率 反應（一直至衡量上），及因之可使用用於假信號之減少。 架構値1決定所得之窗功能或濾波器組之基本頻帶之原 型。由於此一小的濾波器組藉“下載取樣，，該架構而獲得， 其窗功能藉下載取樣該在每一種方式中之第一級濾波器組 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公爱) 31/222

之窗功能而獲得。由於予·加 成對稱，窗功能之得到、木冓馬一長度％1之塊在中心附近 下載取樣在對稱之每一:下载取樣出現在一類比方式下， Μ !來下載取樣。例如，、間隔附近之窗功能之每一長度 於4)，及其窗功能具有二Π厂級濾波器組有4頻帶（Ml等 1，2,3,4,4,3,2，；[ 二級爲所要之2頻帶，第 一塊對稱下載取樣來獲得 一級之窗功能 ，如下： 如果用於抵消之第 可藉在對4取樣之每 2，3，3，2 由於架構之公式化對於1女、上 、 朽、，4有減少之假信號所有之餘弦調 .交慮波态爲有效，龄并 、 k此一下載取樣規則對這些類別之濾 波态組亦屬有效。換旬4 谈弓洁况，如果對第一級已給予濾波器 組及一窗功能，藉此_ k … 非均勻對稱下載-取樣而獲得之窗功 能自動導致一具有減少炉e π、 /战y假k號又濾波器組，且其在第一級 之後亦減少假信號。 此方法利用以下之舉例來顯示之。此一舉例之目的爲 在第一級中獲得一 128 (均勻之）頻帶之解晰度及在末級中獲 得1024頻帶之解晰度。圖3示出，不同串級工作下，一均勻 1024頻帶濾波器組之一特別頻帶之放大情形。且有堆疊串 級之濾波咨組，其目的爲頻率反應與此一後末級相同。圖2 示出一相同波道但用於一慣常之串級濾波器組在第一級中 具有128頻帶及次一級中跟隨之每一副頻帶有8頻帶之—放 大情形。很容易看出除主波瓣外如高峰般之假信號。 爲減少假信號，一 128頻帶假信號濾波器組架構爲一 ‘‘下 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517222 A7

五、發明説明（8 ) 載取樣之，，方式來獲得一用於減少假信號跨於8鄰近頻帶之 8頻帶假信號減少濾波器組。此一下載取樣導致在第一級中 具有一 128頻帶分析濾波器組之架構，並跟隨有在第二級中 用於假信號減少之6 4頻帶假信號減少遽波器組。用於此一 架構之全部之假信號減少濾波器組含有反步驟。 應了解，示出及説明於此之具體實施例及變動純爲本發 明之顯示及對熟於此一技藝之士在不達背本發明之精神及 範圍下多種之修改是可能被實施出來的。 -11 -

Claims (1)

1. 517222 A8 B8 C8 D8 _ 六、申請專利範圍 1· 一種用於在一串級滤波器組中減少鄰近之副頻帶間之假 信號之方法，包含之步驟： 在一第一濾波器組中使用多個副頻帶濾波該一信號來 產生多個頻率部分； 在該濾波器組中在該副頻帶之一輸出上使用一假信號 減少滤波器組加上該頻率部分；及 在一第二濾波器組中使用多個副頻帶濾波該被加上之 頻率部分。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該假信號減少濾波 器組之大小反應與第一濾波器組之一合成濾波器組之大 小反應大約相等。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該假信號減少濾波 器組之相位特性與第一濾波器組之一合成濾波器組之大 小反應大約相等。 4·如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一濾波器組中 之該多個副頻帶包含Μ〗頻帶，及該假信號減少濾波器組 有Μ 2頻帶且假信號減少濾波器組有一頻率反應與在該第 一濾波器組中按Μ/Μ〗比率衡量之一合成濾波器組之頻 率反應大約相等。 5·如申請專利範圍第1項之方法，其中該假信號減少濾波 器組爲一餘弦調變之濾波器組且僅含有每一 ΜγΜ/子-架 構。 6' —種串級濾波器組，包含： 一包含有一用於將一信號濾波至一多個頻率部分之多 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚)^ —.—'--------------^---------^ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8B8C8D8 517222 六、申請專利範圍 個副頻帶之第一滤波器組； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一在該第一濾波器組之一輸出上之假信號減少濾波器 組，該假信號減少濾波器組加上該頻率部分；及 一第二濾波器組連接至該假信號減少濾波器組，該第 二濾波器組包含一由該假信號減少濾波器組所產生之用 於濾波該頻率部分之多個副頻帶。 7·如申请專利範圍第6項之串級濾、波器組，其中該假信號 減少濾波器組之大小反應與第一濾波器之一合成濾波器 組之一大小反應大約相等。 8.如申請專利範圍第6項之率級濾波器組，其中該假信號 減少滤波咨組相位特性與第一攄波器組之一合成)慮波器 組之一大小反應大約相等。 9·如申請專利範圍第6項之串級濾波器組，其中該第一濾 波器組中之該多個副頻帶包含Μ肩帶及該假信號減少濾 波器組有Μ 2頻帶且假信號減少濾波器組有一頻率反應與 該第一濾波器組中由Μ/Μ2之比値所衡量之一合成濾波 器組之頻率反應大約相等。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 10·如申請專利範圍第6項之串級濾波器組，其中該假信號 減少濾波器組爲一餘弦調變之濾波器組且僅含有每一 子-架構。 11· 一種在一串級濾波器組中減少鄰近副頻帶間之假信號之 方法，包含之步驟： .使用一第一;慮波器組濾、波一信號來產生Μ 1副頻帶； 使用一假信號減少濾波器組加上該Μ屬頻帶之Μ 2副頻 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 517222 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 帶；及 在一第一濾波器組中使用多個副頻帶濾波該被加上之 1^2副頻帶。 12·如申請專利範圍第1 1項之方法，其中該假信號減少濾波 咨組之大小反應與第一濾波器組之一合成濾波器組之大 小反應大約相等。 13·如申請專利範圍第1 1項之方法，其中該假信號減少濾波 态組之相位特性與第一遽波器組之一合成濾、波器组之大 小反應大約相等。 14·如申請專利範圍第1 1項之方法，其中該假信號減少濾波 咨組有一頻率反應與該第一濾波器組之被Ml/M2比値衡 量之一合成濾波器組之頻率反應大約相等。 15·如申請專利範圍第1 1項之方法，其中該假信號減少濾波 器組爲一餘弦調變之濾波器組且僅含有每一 Ml/M2th子-架 構。 16· —種串級濾波器組，包含： 一用於將一信號濾波至Μ頻帶内之第一濾波器組； 一用於加上該Μ〖副頻帶之Μ 2副頻帶之假信號減少濾波 器組；及 一用於對由該假信號減少濾波器組所產生之該Μ 2副頻 帶來濾波之第二濾波器組。 17·如申請專利範圍第1 6項之串級濾波器組，其中該假信號 •減少濾波器組之大小反應與第一濾波器組之一合成濾波 器組之大小反應大約相等。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------------------訂---------*5^ 丨· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517222 A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍 18. 如申請專利範圍第1 6項之串級濾波器組，其中該假信號 減少濾波器組之相位特性與第一滤波器組之一合成爐波 器組之一大小反應大約相等。 19. 如申請專利範圍第1 6項之串級濾波器組，其中在該第一 濾波器組中該多個副頻帶包含Μ _帶及該假信號減少濾 波器組有Μ2頻帶且該假信號減少濾波器組有一頻率反應 約與在該第一濾波器組中由MVM〗之比値來衡量之一合 成濾波器組之頻率反應大約相等。 2〇·如申請專利範圍第1 6項之串級濾波器組，其中該假信號 減少濾波器組爲一餘弦調變之濾波器組且僅含有每一 Mi/M/子-架構。 —’—：--------------訂---------線丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）