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DE69611987T2 - Übertragungssystem mit zeitabhängigen filterbänken - Google Patents

Übertragungssystem mit zeitabhängigen filterbänken

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Publication number
DE69611987T2
DE69611987T2 DE69611987T DE69611987T DE69611987T2 DE 69611987 T2 DE69611987 T2 DE 69611987T2 DE 69611987 T DE69611987 T DE 69611987T DE 69611987 T DE69611987 T DE 69611987T DE 69611987 T2 DE69611987 T2 DE 69611987T2
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DE
Germany
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filter bank
signals
time
deriving
changing
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DE69611987T
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Gemmualdus Theunis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication date
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Publication of DE69611987T2 publication Critical patent/DE69611987T2/de
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/0248Filters characterised by a particular frequency response or filtering method
    • H03H17/0264Filter sets with mutual related characteristics
    • H03H17/0266Filter banks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/66Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission
    • H04B1/667Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission using a division in frequency subbands

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  • Signal Processing (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Übertragungssystem mit einem Sender mit einer zeitabhängigen Analysenfilterbank zum aus wenigstens einem Eingangssignal Herleiten von wenigstens zwei gefilterten Signalen, mit Codierungsmitteln zum Herleiten codierter Signale aus den gefilterten Signalen, und mit Übertragungsmitteln zum Übertragen der codierten Signale zu einem Empfänger, und zwar über ein Übertragungsmedium, wobei der genannte Empfänger Decodermittel aufweist zum Herleiten der genannten gefilterten Signale aus den codierten Signalen und mit einer zeitabhängigen Synthesenfilterbank zum Rekonstruieren des genannten wenigstens einen Eingangssignals aus den gefilterten Signalen.
  • Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Sender, einen Empfänger, einen Codierer, einen Decoder und auf ein Verfahren zum Codieren und Decodieren.
  • Ein Übertragungssystem der eingangs beschrieben Art ist bekannt aus dem Konferenzdokument: "Exact Reconstruction Analysis / Synthesis Filter Banks with Time Varying Filters" von J. L. Arrowood Jr. und M. J. T. Smith, wie veröffentlicht in den "Conference Proceedings" der "1993 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing" Heft III, "Digital Speech Processing", Seiten 233-236.
  • Solche Übertragungssysteme können benutzt werden zum Übertragen von Audio- oder Videosignalen mit Hilfe eines Übertragungsmediums, wie eines Rundfunkkanals, eines Koaxkabels oder einer Glasfaser. Es ist ebenfalls möglich, solche Übertragungssysteme zum Aufzeichnen von Sprache oder von Videosignalen auf einem Aufzeichnungsmedium, wie einem Magnetband oder Magnetscheibe zu benutzen. Ein Anwendungsbereich für solche Aufzeichnungen sind automatische Beantwortungseinrichtungen, digitale Videorecorder oder Videoserver für Video-auf- Antrag-Bereiche.
  • Digitale Übertragung oder Aufzeichnung von Audio- und Videodaten erfordert hohe Anzahlen von Bits, die übertragen oder gespeichert werden sollen. Um diese Anzahlen Bits zu reduzieren wurden bereits viele Typen von Codierern entworfen. Einige der genannten Codierer benutzen eine Analysenfilterbank, die wenigstens zwei gefilterte Signale aus einem Eingangssignal herleiten. Jedes der genannten gefilterten Signale wird in ein codiertes Signal umgewandelt, und zwar unter Anwendung eines dazu geeigneten Codierungsverfahrens. Im Allgemeinen wird die Abtastrate der gefilterten Signale vor der Codierung reduziert werden, damit die Gesamtanzahl Abtastwerte, die das (die) Eingangssignal(e) darstellt, konstant gehalten wird. Die reduzierte Bandbreite jedes der gefilterten Signale ermöglicht eine solche Abtastratenreduktion. Die Codierung der Ausgangssignale der Filterbank kann einen Quantisierungsschritt enthalten, dem ein verlustloser Codierungsschritt folgt.
  • Das codierte Signal wird zu einem Empfänger übertragen, der Decodierungsmittel aufweist, welche die codierten Signale in wenigstens zwei Signale zurück verwandeln. Aus diesen wenigstens zwei Signalen wird eine Replik des Eingangssignals des Senders rekonstruiert, und zwar durch Verwendung einer Synthesenfilterbank.
  • Diese Annäherung ermöglicht es, dass das Codierungsverfahren angewandt wird für jedes der gefilterten Signale, die an die Eigenschaften der genannten Signale angepasst werden müssen. Es hat sich gezeigt, dass die Anwendung dieser Annäherung für bestimmte Typen von Signalen zu einem besseren Verhältnis zwischen der Codierungsqualität gegenüber der Bitrate führt.
  • Bei dem System nach dem Bericht der obengenannten Konferenz wird vorgeschlagen, zeitvariable Analysen- und Synthesenfilterbänke zu benutzen. Die Verwendung zeitvariabler Filterbänke bietet den Vorteil, dass die Merkmale der Filterbänke an das zu codierende Eingangssignal angepasst werden kann, was zu einer weiteren Verbesserung der Codierungseigenschaften führt. Durch Verwendung zeitvariabler Filterbänke können Übergangsphänomene auftreten, wenn die Eigenschaften der Filterbänke in der Zeit geändert werden. Zur Verringerung dieser Übergangsphänomene werden in dem System nach dem Bericht der obengenannten Konferenz sog.
  • Übergangsfilter verwendet. Diese Übergangsfilter gleichen Verzerrung des zu codierenden Signals während der Änderung von der einen Bank mit Analysenfiltern zu eine anderen Filterbank aus.
  • Durch das Vorhandensein von Übergangsfiltern wird die Anzahl Änderungen in den Filterbänken je Zeiteinheit beschränkt. Dies bedeutet, dass für Eingangssignale mit sich schnell ändernden Eigenschaften, wie Videosignale, die Filterbänke nicht schnell genug angepasst werden können um den sich ändernden Eigenschaften des zu codierenden Signals zu folgen.
  • Die Erfindung wird definiert durch die unabhängigen Patentansprüche.
  • Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Übertragungssystem der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das schneller an die sich ändernden Eigenschaften des zu codierenden Signal angepasst werden kann.
  • Dazu weist das Übertragungssystem das Kennzeichen auf, dass der Sender erste Umschaltmittel aufweist zum Ändern der Filterkoeffizienten der zeitabhängigen Analysenfilterbank nach einer ersten linearen Transformation, und dass der Empfänger zweite Umschaltmittel aufweist zum Ändern der Filterkoeffizienten der Synthesenfilterbank nach einer zweiten linearen Transformation, die eine invertierte Form der ersten linearen Transformation ist.
  • Durch Änderung der Koeffizienten der Analysenfilterbank nach einer ersten linearen Transformation und Änderung der Koeffizienten der Synthesenfilterbank nach einer zweiten linearen Transformation, die eine invertierte Form der ersten linearen Transformation ist, sind überhaupt keine Übergangsfilter erforderlich. Durch das invertierte Verhältnis zwischen der ersten und der zweiten linearen Transformation wird gewährleistet, dass die Gesamtübergangsfunktion des Übertragungssystems nach dem Umschalten sich nicht geändert hat. Es hat sich gezeigt, dass es passieren kann, dass die zweite Transformation nicht völlig eine invertierte Form der ersten Transformation ist, sondern dass die zweite Transformation nur als eine invertierte Transformation für die betreffenden Daten, mit denen sie arbeitet, spielt. Es gibt lineare Transformationen, die in einem nur beschränkten Bereich der Daten, mit denen sie arbeiten, eine der anderen Inversion sind. Wenn die genannten Daten auf den genannten Bereich beschränkt sind, kann die zweite Transformation als eine invertierte Form der ersten Transformation betrachtet werden.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die ersten Schaltmittel zur unmittelbaren Änderung der Filterkoeffizienten der zeitabhängigen Analysenfilterbank, und dass die zweiten Schaltmittel zur unmittelbaren Änderung der Stoßantwort der Synthesenfilterbank vorgesehen sind.
  • Unter Anwendung dieser Maßnahmen ist es möglich, über eine einwandfrei rekonstruierende Filterbank zu verfügen, sogar um einen Schaltzeitpunkt herum. Diese Eigenschaft wird in der detaillierten Beschreibung der Erfindung näher erläutert.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Übertragungssystems nach der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 2 den Zustand eines Analysenfilters während des Umschaltvorgangs,
  • Fig. 3 den Zustand eines Synthesenfilters während des Umschaltvorgangs,
  • Fig. 4 die Übergangsfunktion eines Beispiels einer Analysenfilterbank vor dem Schalten.
  • Bei dem Übertragungssystem nach Fig. 1 wird ein zu übertragendes Signal einem Sender 2 zugeführt. Der Eingang des Senders 2 ist mit einer Analysenfilterbank 8 sowie mit Sendeschaltmitteln 16 verbunden. Ein Ausgang der Filterbestimmungsschaltung schafft ein Umschaltsignal zu der Analysenfilterbank Bund zu dem ersten Eingang eines Multiplexers 14.
  • Ein erster Ausgang der Analysenfilterbank 8 ist mit einem Eingang eines Codierers 10 verbunden und ein zweiter Ausgang der Filterbank 8 ist mit einem Eingang eines zweiten Codierers 12 verbunden. Es hat sich gezeigt, dass die Filterbank mehr als nur zwei Ausgänge haben kann und dass der Sender mehr als zwei Codierer aufweist. Es ist sogar möglich, dass die Anzahl Ausgänge der Filterbank und die Anzahl Codierer 10... 12 in der Zeit variieren. Der Codierer 10 und der Codierer 12 bilden die Codierungsmittel.
  • Der Ausgang des ersten Codierers 10 ist mit einem zweiten Eingang des Multiplexers 14 verbunden und der Ausgang des zweiten Codierers 12 ist mit einem dritten Eingang des Multiplexers 14 verbunden.
  • Das Ausgangssignal des Multiplexers wird über das Übertragungsmedium 4 zu einem Empfänger 6 übertragen. Der Eingang des Empfängers 6 ist mit einem Demultiplexer 18 verbunden. Ein erster Ausgang des Demultiplexers 18 ist mit Empfangsschaltmitteln 26 verbunden. Ein zweiter Ausgang des Demultiplexers 18 ist mit einem Eingang eines ersten Decoders 20 verbunden und ein dritter Ausgang des Demultiplexers 18 ist mit einem Eingang eines zweiten Decoders 22 verbunden. Der Ausgang des ersten Decoders ist mit einem ersten Eingang einer Synthesenfilterbank 24 verbunden und der Ausgang des zweiten Decoders ist mit einem zweiten Eingang der Synthesenfilterbank 24 verbunden. Ein Ausgang der Empfangsschaltmittel 26 ist mit einem Schalteingang der Synthesenfilterbank 24 verbunden. Am Ausgang der Filterbank 24 ist das rekonstruierte Signal verfügbar.
  • In dem Sender 2 wird das Eingangssignal durch die Analysenfilterbank in eine Anzahl N Unterbandsignale umgewandelt. Im Allgemeinen wird die Abtastfrequenz jedes der Unterbandsignale um einen Faktor N gegenüber der Abtastfrequenz des Eingangssignals reduziert. Das Eingangssignal der Analysenfilterbank 8 kann durch einen unbestimmten Vektor = (..., um-1, um, um+1, ...)T, wobei ui aufeinanderfolgende Abtastwerte des Eingangssignals sind, und wobei ()T den transponierten Vektor bedeutet. Die Ausgangssignale der Analysenfilterbank 8 können durch einen unendlichen Vektor =
  • (..,y1,n-1,y2,n-1,...,yN,n-1,...,y1,n,y2,n,..,yN,n,..,y1,n+1,y2,n+1,..,yN,n+1,..)T
  • dargestellt werden.
  • Für die Beziehung zwischen und lässt sich schreiben: = A , wobei A =
  • In (1) ist hi,j der j. Abtastwert der Stoßantwort des i. Filters in der Filterbank, M ist die Länge der Stoßantwort der Filter in der Filterbank und N ist die Anzahl Filter in der Filterbank. Der Operator A umfasst Blöcke, welche die aktuellen Filterkoeffizienten definieren, wobei diese Blöcke periodisch wiederholt werden. Die nachfolgenden Blöcke werden über einen Abstand N in horizontaler Richtung gegenüber einander verschoben, wenn die Anzahl Abtastwerte je Zeiteinheit, die den vollständigen Satz von Teilbandsignalen konstant bleibt. Im Allgemeinen ist die horizontale Verschiebung gleich dem Dezimierfaktor der Teilbandsignale. In dem oben genannten Fall ist der Dezimierfaktor der Teilbandsignale gleich der Anzahl Teilbänder.
  • Die Ausgangssignale der Filterbank werden in Abtastrate reduziert und durch die Codierer 10 ... 12 codiert, zum Reduzieren der Bitrate zur Übertragung. Die Codierer 10 ... 12 sind vorgesehen zur Quantisierung der dezimierten Ausgangssignale der Filterbank zum Erhalten einer ersten Bitratenreduktion. Das quantisierte Signal wird codiert unter Verwendung eines verlustlosen Codiersystems zum Erhalten einer weiteren Bitratenreduktion. Eine derartige Kombination einer Quantisierung und einer verlustfreien Codierung ist in dem US Patent 4.901.075 beschrieben.
  • Die codierten Signale werden zusammen mit dem Ausgangssignal der Sendeschaltmittel durch den Multiplexer zu einem Bitstrom gemultiplext und werden zu dem Sender 6 übertragen. In dem Empfänger 6 wird der Bitstrom gedemultiplext, damit die codierten Signale und das Schaltsignal erhalten werden. Die codierten Signale an dem Ausgang des Demultiplexers 18 werden von den Decodern 20 ... 22 decodiert. Die Ausgangssignale der Decoder 20 ... 22 werden unter Ansteuerung des Schaltsignals an dem Ausgang des Demultiplexers 18 zu einem Ausgangssignal synthetisiert. Das Schaltsignal gibt die Zeitpunkte an denen die Synthesefilterbank 24 umgeschaltet werden soll. Das Schaltsignal kann alle neuen Filterparameter tragen, es ist aber besser, dass das Schaltsignal einen Index eines Satzes oder einer Anzahl Sätze vorbestimmter Filterkoeffizienten trägt.
  • Die Ausgangssignale der Decoder 20 ... 22 werden durch den unendlichen Vektor wie oben definiert dargestellt. Es hat sich gezeigt, dass die Ausgangssignale der Decoder 20 ... 22 durch Quantisierung einigermaßen von den Ausgangssignalen des Analysenfilters 8 abweichen werden. Diese Differenz wird aber in dem beschriebenen System vernachlässigt.
  • Das Ausgangssignal der Synthesefilterbank 24 kann durch einen unendlichen Vektor = (..., zk-1,zk,zk+1, ...)T dargestellt, wobei z; aufeinanderfolgende Abtastwerte des Ausgangssignals der Synthesefilterbank 24 bildet. Für = S , wobei S die Synthesematrix ist, welche die Synthesefilterbank 24 beschreibt. Für S kann Folgendes geschrieben werden:
  • In (2) ist gi,j der j. Abtastwert der Stoßantwort des i. Filters in der Synthesenfilterbank 24.
  • Für ein einwandfreies Rekonstruktionssystem soll die Wirkung der Synthesenfilterbank 24 zu der Wirkung der Analysenfilterbank 14 invertiert sein. Dies kann durch S·A = 1 ausgedrückt werden.
  • Nach der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, die Analysenfilterbank 8 und die Synthesenfilterbank 24 in der Zeit in Abhängigkeit von den Eigenschaften der empfangenen Signale zu wechseln. Folglich soll ein Kriterium verfügbar sein um zu beurteilen, ob eine Umschaltung der Filterparameter erforderlich ist. Eine Möglichkeit ist, eine vollständige Analyse, Codierung, Decodierung und Synthese durchzuführen mit einer beschränkten Anzahl Sätze verschiedener Filterbankparamater, und zu selektieren, dass Sätze von Filterbankparametern, die zu der besten Codierungsleistung für einen bestimmten Teil des Eingangssignals führen.
  • Wenn der Satz von Filterbankkoeffizienten geändert wird, ändert der Operator A zu:
  • In (3) ist P die Anzahl Analysenfilter nach der Änderung der Filterbank, Q ist die Länge der Stoßantwort der Filter nach der Änderung der Filterbank, und fi,j sind die Koeffizienten der geänderten Filterbank.
  • Der Operator S ändert sich in:
  • In (4) sind Ii,j die Koeffizienten der neuen Synthesenfilterbank.
  • Wenn das System während des Schaltvorgangs dennoch einwandfrei rekonstruieren soll, können die Filterkoeffizienten fi,j und Ii,j nicht beliebig gewählt werden. Nach dem erfinderischen Konzept sollen die Koeffizienten fi,j durch eine lineare Transformation von den Koeffizienten h bzw. g hergeleitet werden. Diese lineare Transformation wird nachstehend noch näher beschrieben. Die Transformation wird durch Selektion eines oder mehrerer Blöcke von Reihen von dem Operator mit h Koeffizienten durchgeführt und durch Multiplikation der partiellen Matrix B, erhalten durch eine invertierbare Transformationsmatrix T. Das Ergebnis der genannten Transformation ist eine Teilmatrix C, die einen oder mehrere Blöcke von Reihen der f Koeffizienten enthaltenden A-Matrix enthält.
  • Die Anzahl aus der A-Matrix zu selektierenden Blöcke zum Berechnen der Transformation ist abhängig von der Anzahl Filter in der Filterbank 14 vor und nach dem Umschalten. Die Größe der Teilmatrix soll derart sein, dass sie nach der Transformation eine ganze Anzahl Blöcke aufweist, die f Koeffizienten enthalten. Dies bedeutet, dass die Anzahl Reihen der Teilmatrix eine ganze Anzahl Male das kleinste gemeinsame Vielfache (1cm) von N und P sein soll.
  • Ein ähnlicher Vorgang soll an der Synthesenmatrix S durchgeführt werden. Die Transformation wird durch Selektion eines oder mehrerer Blöcke von Spalten von dem Operator S durchgeführt, der g Koeffizienten enthält, und durch Multiplikation der Teilmatrix U, erhalten durch die Inversion der Transformationsmatrix T. Das Ergebnis der genannten Transformation ist eine Teilmatrix V, die einen oder mehrere Blöcke von Spalten der Matrix mit i Koeffizienten enthält.
  • Nachstehend wird ein Beispiel derartiger Transformationen gegeben. Die Transformation einer Filterbank mit zwei Filtern zu einer Filterbank mit vier Filtern wird näher betrachtet. Die A Matrix des Beispielfilters vor der Umschaltung ist gleich:
  • Die S Matrix, die dem Beispielfilter entspricht, ist gleich:
  • Wenn von der Filterbank mit zwei Filtern (N = 2) eine Umschaltung zu einer Filterbank mit vier Filtern (P = 4) gemacht werden soll, sollen die aus dem Operator A zu selektierenden Blöcke 1cm(2,4) = 4 Reihen enthalten. Auf dieselbe Art und Weise wurde gefunden, dass die von dem Operator S zu selektierenden Blöcke 4 Spalten enthalten.
  • Für die Teilmatrix B haben wir nun:
  • Unter Verwendung einer Transformationsmatrix T =
  • In der Transformation führt T·B zu einer Teilmatrix C =
  • Dadurch kann für den Operator A, der den Umschaltvorgang beschreibt, Folgendes geschrieben werden:
  • Für die Teilmatrix U lässt sich schreiben:
  • Mit der invertierten Transformationsmatrix T¹ =
  • In der Transformation U·T&supmin;¹ für die Teilmatrix V wurde gefunden:
  • Für den Operator S. der den Schaltvorgang beschreibt, wird zum Schluss gefunden:
  • Wenn die Operatoren S und A nach (10) und (14) multipliziert werden, wird eine Matrix, im Wesentlichen gleich einer unendlichen Identitätsmatrix gefunden. Wenn S·A wirklich berechnet wird, kann eine gewisse Abweichung von der Normmatrix gefunden werden. Diese Abweichung ist der beschränkten Genauigkeit der Repräsentation der Filterkoeffizienten zuzuschreiben. Diese Abweichung kann aber beliebig dadurch reduziert werden, dass die Genauigkeit der Repräsentation der Filterkoeffizienten gesteigert wird.
  • Es hat sich gezeigt, dass die Transformationsmatrizes T und T&supmin;¹ nicht quadratisch zu sein brauchen. Wenn das Produkt aus Abtastrate je gefiltertes Signal und der Anzahl Filter nicht konstant ist, ist es möglich, nicht quadratische Matrizes T und T&supmin;¹ zu haben.
  • In dem FIR-Filter nach Fig. 2 ist ein Eingang mit einem Eingang eines Verzögerungselementes 40 verbunden, sowie mit einem Eingang eines Multiplizierers 32. Ein Ausgang des Verzögerungselementes 40 ist mit einem Eingang eines Verzögerungselementes 42 sowie mit einem Eingang eines Multiplizierers 34 verbunden. Ein Ausgang des Verzögerungselementes 42 ist mit einem Eingang eines Verzögerungselementes 44 sowie mit einem Eingang eines Multiplizierers 36 verbunden. Der Ausgang des Verzögerungselementes 44 ist mit einem Eingang eines Multiplizierers 38 verbunden. Die Ausgänge der Multiplizierer 32, 43, 36 und 38 sind mit einem entsprechenden Eingang eines Addierers 30 verbunden. Der Ausgang des Addierers 30 bildet den Ausgang des Filters.
  • Fig. 2 zeigt eine Implementierung eines Schalters der Analysenfilterbank unter Verwendung von FIR-Filtern. Es wird vorausgesetzt, dass die Länge der Stoßantwort der Einfachheit der Erläuterung halber dieselbe bleibt, es dürfte aber einleuchten, dass die Länge der Stoßantwort bei einer Umschaltung von Filterparametern sich ändern kann.
  • Zu dem Zeitpunkt t = -1 wird die Schaltung noch nicht durchgeführt und die Koeffizienten des i. Filters sind hi,0, hi,1, hi,2 und hi,3. Der Ausgangsabtastwert yi,-1 ist gleich
  • Yi,-1 = hi,0 · u&sub1; + hi,1 · u&sub2; + hi,2 · u&sub3; + hi,3 · u&sub4; (15)
  • Zu dem Zeitpunkt t = 0 wird die Umschaltung durchgeführt und alle Filterkoeffizienten werden gleichzeitig geändert. Das Ausgangssignal yi,0 ist folglich gleich:
  • Yi,0 = fi,0 · u&sub0; + fi,1 + fi,2 · u&sub2; · fi,3 · u&sub3; (16)
  • Bei t = 1 findet überhaupt keine Änderung in den Filterkoeffizienten mehr statt. Das Ausgangssignal yi,1 ist gleich:
  • Yi,1 = fi,0 · u&sub1; + fi,1 · u&sub0; + fi,2 · u&sub1; + fi,3 · u&sub2; (17)
  • In dem FIR-Filter nach Fig. 3 ist ein Eingang mit einem Eingang eines Verzögerungselementes 60 sowie mit einem Eingang eines Multiplizierers 52 verbunden. Ein Ausgang des Verzögerungselementes 60 ist mit einem Eingang eines Verzögerungselementes 62 sowie mit einem Eingang eines Multiplizierers 54 verbunden. Ein Ausgang des Verzögerungselementes 62 ist mit einem Eingang eines Verzögerungselementes 64 sowie mit einem Eingang eines Multiplizierers 56 verbunden. Der Ausgang des Verzögerungselementes 64 ist mit einem Eingang eines Multiplizierers 58 verbunden. Die Ausgänge der Multiplizierer 52, 54, 56 und 58 sind mit einem entsprechenden Eingang eines Addierers 50 verbunden. Der Ausgang des Addierers 50 bildet den Ausgang des Filters.
  • Fig. 3 zeigt eine Implementierung einer Umschaltung der Synthesenfilterbank unter Verwendung von FIR-Filtern. Auch hier wird wieder vorausgesetzt, dass die Länge der Stoßantwort dieselbe bleibt. Bei t = -1 wird die Umschaltung noch nicht durchgeführt und das Ausgangssignal zi,-1 ist gleich:
  • Zi,-1 = gi,0 · yi,1 + gi,1 · y1,-2 + gi,2 · ui,-3 + gi,3 · ui,-4 (18)
  • Zu dem Umschaltzeitpunkt t = 0 werden nun nicht alle Filterkoeffizientenwerte geändert, sondern nur der erste. Zi,0 ist nun gleich:
  • Zi,0 = Ii,0 · yi,0 + gi,1 · yi,-1 + gi,2 · yi,-2 + gi,3 · yi,-3 (19)
  • Aus (19) ist ersichtlich, dass die Koeffizienten der Filter in der Synthesenfilterbank allmählich geändert wurden. Für die Ausgangssignale zi,1, zi,2 und zi,3 lässt sich nun Folgendes schreiben:
  • Zi,1 = Ii,0 · yi,1 · Ii,1 · yi,0 + gi,2 · yi,-1 + gi,3 · yi,-2 (20)
  • Zi,2 = Ii,0 · yi,2 · Ii,1 · yi,1 + Ii,2 · yi,0 + gi,3 · y1,-1 (21)
  • Zi,3 = Ii,0 · yi,3 · Ii,1 · yi,2 + Ii,2 · yi,0 + Ii,3 · yi,1 (22)
  • Der Umschaltvorgang nach (18) - (21) führt zu einer augenblicklichen Änderung der Stoßantwort des Filters ohne Übergangserscheinungen.
  • Fig. 4 zeigt die Amplitudenübertragungsfunktion der Filterbank nach (5). Es ist ersichtlich, dass das Eingangssignal in zwei Teilbandsignale aufgeteilt ist.
  • Fig. 5 zeigt die Amplitudenübertragungsfunktion der vier Filter der Analysenfilterbank nach dem rechten Block von (14). Es ist ersichtlich, dass das Eingangssignal in vier Teilbandsignale aufgeteilt ist.

Claims (12)

1. Übertagungssystem mit einem Sender mit einer zeitabhängigen Analysenfilterbank zum aus wenigstens einem Eingangssignal Herleiten von wenigstens zwei gefilterten Signalen, mit Codierungsmitteln zum Herleiten codierter Signale aus den gefilterten Signalen, und mit Übertragungsmitteln zum Übertragen der codierten Signale zu einem Empfänger, und zwar über ein Übertragungsmedium, wobei der genannte Empfänger Decodermittel aufweist zum Herleiten der genannten gefilterten Signale aus den codierten Signalen und mit einer zeitabhängigen Synthesenfilterbank zum Rekonstruieren des genannten wenigstens einen Eingangssignals aus den gefilterten Signalen, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender erste Umschaltmittel aufweist zum Ändern der Filterkoeffizienten der zeitabhängigen Analysenfllterbank nach einer ersten linearen Transformation, und dass der Empfänger zweite Umschaltmittel aufweist zum Ändern der Filterkoeffizienten der Synthesenfilterbank nach einer zweiten linearen Transformation, die eine invertierte Form der ersten linearen Transformation ist.
2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Umschaltmittel vorgesehen sind zur augenblicklichen Änderung der Filterkoeffizienten der zeitabhängigen Analysenfilterbank, und dass die zweiten Umschaltmittel vorgesehen sind zur augenblicklichen Änderung der Stoßantwort der Synthesenfilterbank.
3. Sender mit einer zeitabhängigen Analysenfilterbank zum aus wenigstens einem Eingangssignal Herleiten von wenigstens zwei gefilterten Signalen, mit Codierungsmitteln zum Herleiten codierter Signale aus den gefilterten Signalen, und mit Übertragungsmitteln zum Übertragen der codierten Signale zu einem Empfänger über ein Übertragungsmedium, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender Umschaltmittel aufweist zum Ändern der Filterkoeffizienten der zeitabhängigen Analysenfilterbank nach einer linearen Transformation.
4. Sender nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltmittel zur augenblicklichen Änderung der Filterkoeffizienten der zeitabhängigen Analysenfilterbank.
5. Empfänger mit Decodermitteln zum Herleiten von Teilsignalen aus wenigstens zwei codierten Signalen und mit einer Synthesenfilterbank zum Rekonstruieren von wenigstens einem Eingangssignal aus den Teilsignalen, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger Umschaltmittel aufweist zum Ändern der Filterkoeffizienten der Synthesenfilterbank nach einer linearen Transformation.
6. Empfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltmittel zur augenblicklichen Änderung der Stoßantwort der Synthesenfilterbank vorgesehen sind.
7. Codierer mit einer zeitabhängigen Analysenfilterbank zum aus wenigstens einem Eingangssignal Herleiten von wenigstens zwei gefilterten Signalen, mit Codierungsmitteln zum Herleiten codierter Signale aus den gefilterten Signalen, dadurch gekennzeichnet, dass der Codierer Umschaltmittel aufweist zum Ändern der Filterkoeffizienten der zeitabhängigen Analysenfilterbank nach einer linearen Transformation.
8. Codierer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltmittel zur augenblicklichen Änderung der Filterkoeffizienten der zeitabhängigen Analysenfilterbank vorgesehen sind.
9. Decoder mit Decodermitteln zum Herleiten von Teilsignalen aus wenigstens zwei codierten Signalen und mit einer Synthesenfilterbank zum Rekonstruieren wenigstens eines Eingangssignals aus den Teilsignalen, dadurch gekennzeichnet, dass der Decoder Umschaltmittel aufweist zur Änderung der Filterkoeffizienten der Synthesenfilterbank nach einer linearen Transformation.
10. Decoder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltmittel vorgesehen sind zur augenblicklichen Änderung der Stoßantwort der Synthesenfilterbank.
11. Codierungsverfahren, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Herleiten wenigstens zweier gefilterter Signale aus wenigstens einem Eingangssignal und das Herleiten codierter Signale aus den gefilterten Signalen, dadurch gekennzeichnet, dass das Codierungsverfahren weiterhin die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das zu wenigstens einem Zeitpunkt Ändern der Filterkoeffizienten der zeitabhängigen Analysenfilterbank nach einer linearen Transformation.
12. Decodierungsverfahren, das die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Herleiten von Teilsignalen aus wenigstens zwei codierten Signalen und das Rekonstruieren wenigstens eines Eingangssignals aus den Teilsignalen mittels einer zeitabhängigen Synthesenfilterbank, dadurch gekennzeichnet, dass das Decodierungsverfahren weiterhin die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Ändern zu wenigstens einem Zeitpunkt der Filterkoeffizienten der zeitabhängigen Synthesenfilterbank nach einer linearen Transformation.
DE69611987T 1995-09-22 1996-09-16 Übertragungssystem mit zeitabhängigen filterbänken Expired - Fee Related DE69611987T2 (de)

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EP95202568 1995-09-22
PCT/IB1996/000950 WO1997011527A1 (en) 1995-09-22 1996-09-16 Transmission system using time dependent filter banks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69611987D1 DE69611987D1 (de) 2001-04-12
DE69611987T2 true DE69611987T2 (de) 2001-10-18

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EP (1) EP0793875B1 (de)
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