(57)【要約】【課題】入力信号のサブバンド処理のための装置を提供すること。【解決手段】入力信号のサブバンド処理のための装置であって、２つの信号ブランチを含む分析フィルタバンクと、該分析フィルタバンクから該２つのサブバンド信号を供給される２つのサブバンド信号プロセッサと、出力信号を合成する合成フィルタバンクとを備え、該間引きフィルタが無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるか、または該第１の補間フィルタが無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるか、あるいは該間引きフィルタおよび該第１の補間フィルタの両方が無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるかのいずれかであり、該オールパスフィルタは、該間引きフィルタまたは該第１の補間フィルタあるいは該間引きフィルタおよび該第１の補間フィルタの両方の位相応答を補償するように適合された位相応答を有する、装置。【選択図】図１
2010136343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号のサブバンド処理のための装置であって、
２つの信号ブランチを含む分析フィルタバンクであって、該２つの信号ブランチは、２つのサブバンドを確立して、該入力信号を２つのサブバンド信号に分解し、該２つの信号ブランチのうちの第１のブランチは間引きフィルタと、引き続くダウンサンプリングユニットと、引き続く基本フィルタとを含み、該第２のブランチはオールパスフィルタと減算器とを含み、該減算器は該オールパスフィルタの下流に接続され、そして第１のアップサンプリングユニットおよび引き続く第１の補間フィルタを介して該基本フィルタの下流に接続される、分析フィルタバンクと、
該分析フィルタバンクから該２つのサブバンド信号を供給される２つのサブバンド信号プロセッサであって、該２つのサブバンド信号プロセッサは、対応するサブバンドにおいて該サブバンド信号を処理し、２つの処理されたサブバンド信号を生成する、２つのサブバンド信号プロセッサと、
出力信号を合成する合成フィルタバンクであって、該合成フィルタバンクは、該第２のブランチの該処理されたサブバンド信号を供給され、第２のアップサンプリングユニットおよび引き続く第２の補間フィルタを介して、該第１のブランチの該処理されたサブバンド信号を供給される加算器を含む、合成フィルタバンクと
を備え、
該間引きフィルタが無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるか、または該第１の補間フィルタが無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるか、あるいは該間引きフィルタおよび該第１の補間フィルタの両方が無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるかのいずれかであり、
該オールパスフィルタは、該間引きフィルタまたは該第１の補間フィルタあるいは該間引きフィルタおよび該第１の補間フィルタの両方の位相応答を補償するように適合された位相応答を有する、装置。
【請求項２】
前記基本フィルタは有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記基本フィルタは線形位相無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第２のブランチは、第１の遅延ユニットを含み、該第１の遅延ユニットは、前記オールパスフィルタと直列に接続され、少なくとも前記基本フィルタの前記位相応答を補償するように適合されている位相応答を有する、請求項１〜３のうちの１項に記載の装置。
【請求項５】
前記間引きフィルタと、前記第１の補間フィルタと、前記第２の補間フィルタとが同一の伝達関数を有する、請求項１〜４のうちの１項に記載の装置。
【請求項６】
前記間引きフィルタと、前記第１の補間フィルタと、前記第２の補間フィルタとがローパスフィルタである、請求項１〜５のうちの１項に記載の装置。
【請求項７】
前記間引きフィルタと、前記第１の補間フィルタと、前記第２の補間フィルタとが最小位相無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタである、請求項１〜６のうちの１項に記載の装置。
【請求項８】
前記分析フィルタバンク内において、前記間引きフィルタは前記ダウンサンプリングユニットおよび前記オールパスフィルタの下流に接続される、請求項１〜７のうちの１項に記載の装置。
【請求項９】
少なくとも１つの分析フィルタバンクの前記第１のブランチがカスケードされた引き続く分析フィルタバンクの前記第１のブランチおよび前記第２のブランチを含むように、ｎ個の分析フィルタバンクとｎ個のサブバンド信号プロセッサとｎ個の分析フィルタバンクとをさらに備える、請求項１〜８のうちの１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記基本フィルタはマルチレート相補フィルタである、請求項１〜９のうちの１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記基本フィルタはサブ基本フィルタ入力信号を供給される２つの信号ブランチを備え、該２つの信号ブランチのうちの第１のブランチは、さらなる間引きフィルタと第２のダウンサンプリングユニットとさらなる基本フィルタとを含み、第２のブランチは、第２の遅延ユニットと基本フィルタ出力信号を提供する第２の減算器とを含み、該第２の減算器は、該第２の遅延ユニットの下流に接続され、第３のアップサンプリングユニットおよび引き続く第３の補間フィルタを介して該基本フィルタの下流に接続される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２の間引きフィルタが無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるか、または前記第３の補間フィルタが無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるか、あるいは該第２の間引きフィルタおよび該第３の補間フィルタの両方が無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるかのいずれかであり、
第２のオールパスフィルタは前記第２の遅延ユニットに直列に接続され、
該第２のオールパスフィルタは、該第２の間引きフィルタまたは該第３の補間フィルタあるいは該第２の間引きフィルタおよび該第３の補間フィルタの両方の位相応答を補償するように適合されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の遅延ユニットは、少なくとも前記サブ基本フィルタの前記位相応答を補償するように適合されている位相応答を有する、請求項１１または請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
入力信号のサブバンド処理のための方法であって、該方法は、
分析ステップであって、該分析ステップは、第１のブランチにおいて、間引きフィルタリングをし、その後ダウンサンプリングをして、その後基本フィルタリングを行うことによって、該入力信号を２つのサブバンドを確立する２つのサブバンド信号に分解することと、第２のブランチにおいて、オールパスフィルタリングをし、アップサンプリングされて、その後補間フィルタリングされた該第１のブランチの信号を、該オールパスフィルタリングされた入力信号から減算することとを含む、分析ステップと、
対応するサブバンドにおいて該第１のブランチおよび該第２のブランチからの該２つのサブバンド信号を処理して、該処理された２つのサブバンド信号を生成するサブバンド信号処理ステップと、
該第２のブランチの処理されたサブバンド信号と、アップサンプリングされ、その後補間フィルタリングされた該第１のブランチの処理されたサブバンド信号とを加算することによって、出力信号を合成する合成ステップと
を包含し、
該間引きフィルタリングまたは該第１の補間フィルタリング、あるいは該間引きフィルタリングおよび該第１の補間フィルタリングの両方のいずれかが無限インパルス応答（ＩＩＲ）を示し、
位相応答をオールパスフィルタリングすることは、該間引きフィルタリングまたは該第１の補間フィルタリング、あるいは該間引きフィルタリングおよび該第１の補間フィルタリングの両方の位相応答を補償するように適合される、方法。
【請求項１５】
前記基本フィルタリングは有限インパルス応答（ＦＩＲ）を示す、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記基本フィルタリングは線形位相無限インパルス応答（ＩＩＲ）を示す、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記間引きフィルタリング、および前記複数の補間フィルタリングステップのうちの少なくとも１つが同一の伝達関数を示す、請求項１４〜１６のうちの１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記間引きフィルタリングステップ、および前記少なくとも１つの補間フィルタリングステップは、ローパスフィルタの特性を示す、請求項１４〜１７のうちの１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記間引きフィルタリングステップ、および前記少なくとも１つの補間フィルタリングステップが、最小位相無限インパルス応答（ＩＩＲ）を示す、請求項１４〜１８のうちの１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２のブランチにおいて、前記信号が遅延する、請求項１４〜１９のうちの１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記基本フィルタリングステップはマルチレート相補フィルタリングを含む、請求項１４〜２０のうちの１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記基本フィルタリングステップは、基本フィルタ入力信号を２つの信号ブランチに供給することを含み、該２つの信号ブランチのうちの第１のブランチは、第２の間引きフィルタリングステップと、引き続く第２のダウンサンプリングステップと、引き続くサブ基本フィルタリングステップとを含み、第２のブランチは、第２の信号遅延ステップと第２の減算ステップとを含み、該減算ステップにおいて、アップサンプリングされ、その後補間フィルタリングされた該第１のブランチの信号は、該遅延した基本フィルタ入力信号から減算され基本フィルタ出力信号を形成する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
第２の間引きフィルタリングステップおよび第３の補間フィルタリングステップ、または該第２の間引きフィルタリングステップおよび該第３の補間フィルタリングステップの両方のうちの少なくとも１つが無限インパルス応答（ＩＩＲ）を示し、
第２のオールパスフィルタリングステップは、前記第２の信号遅延ステップの前または後に行われ、
該第２のオールパスフィルタリングステップは、前記第２の間引きフィルタリングステップまたは前記第３の補間フィルタリングステップ、あるいは該第２の間引きフィルタリングステップおよび該第３の補間フィルタリングステップの両方を補償するように適合されている位相応答を示す、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の遅延ステップは、少なくとも前記サブ基本フィルタの前記位相応答を補償するように適合されている位相応答を示す、請求項２２または請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は信号処理に関し、特にサブバンドオーディオ信号処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
信号のサブバンド処理は、オーディオ信号処理システムにおいて広く使用される。このようなシステムにおいて、処理される信号は、少なくとも２つの周波数バンドのうちの１つのアレイに分解される。続いて、処理はバンドごとに行われる。このために、分析フィルタバンクが所定の数の周波数バンドに信号を分解するために用いられる。次いで、さまざまな動作がさまざまなサブバンド信号において行われる。処理されるサブバンド信号は、次いで、合成フィルタバンクによって、所望の処理信号に再結合される。しかし、従来のシステムにおいて、このような分析および合成フィルタの使用は、著しい遅延をもたらした。この分析および合成フィルタバンクにおいて用いられる複数のフィルタの公知の実装は、典型的には線形位相である（すなわち有限インパルス応答フィルタ（ＦＩＲ））。このことは、線形位相分析フィルタおよび線形合成フィルタ（すなわち有限インパルス応答フィルタ（ＦＩＲ））、または最小位相分析フィルタおよび最大位相合成フィルタもしくはその逆のいずれかを用いることをもたらす。しかしながら、フィルタのタイプ、すなわち線形位相フィルタまたは最小／最大位相フィルタのどちらが用いられるかにかかわらず、この実装は計算効率に関して満足いくものではない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
（発明の概要）
入力信号のサブバンド処理のための装置が提示され、該装置は分析フィルタバンクを含み、該分析フィルタバンクは、２つのサブバンドを確立し、かつ、この入力信号を２つのサブバンド信号に分解する、２つの信号ブランチを含み、２つの信号ブランチのうちの第１のブランチは、間引きフィルタと、引き続くダウンサンプリングユニットと、引き続く基本フィルタ（ｂａｓｉｓ  ｆｉｌｔｅｒ）とを含み、第２のブランチは、オールパスフィルタと減算器とを含み、該減算器は、該オールパスフィルタの下流と、第１のアップサンプリングユニットおよび引き続く第１の補間フィルタを介して基本フィルタの下流と接続される。２つのサブバンド信号が、分析フィルタバンクから２つのサブバンド信号プロセッサに供給され、該２つのサブバンド信号プロセッサは、対応するサブバンドにおいてサブバンド信号を処理し、２つの処理されたサブバンド信号を生成する。さらに、上記装置は、出力信号を合成する合成フィルタバンクを備え、該フィルタバンクは、加算器を含み、該加算器には第２のブランチの処理されたサブバンド信号と共に、第2のサンプリングユニットと引き続く第2の補間フィルタとを介して、第1のブランチの処理されたサブバンド信号が供給される。間引きフィルタが無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるか、または第１の補間フィルタが無限応答フィルタであるか、あるいは間引きフィルタおよび第１の補間フィルタの両方が無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるかのいずれかであり、オールパスフィルタが間引きフィルタまたは第１の補間フィルタあるいは間引きフィルタおよび第１の補間フィルタの両方の位相応答を補償するように適合される位相応答を有する。
【０００４】
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）  
入力信号のサブバンド処理のための装置であって、
２つの信号ブランチを含む分析フィルタバンクであって、該２つの信号ブランチは、２つのサブバンドを確立して、該入力信号を２つのサブバンド信号に分解し、該２つの信号ブランチのうちの第１のブランチは間引きフィルタと、引き続くダウンサンプリングユニットと、引き続く基本フィルタとを含み、該第２のブランチはオールパスフィルタと減算器とを含み、該減算器は該オールパスフィルタの下流に接続され、そして第１のアップサンプリングユニットおよび引き続く第１の補間フィルタを介して該基本フィルタの下流に接続される、分析フィルタバンクと、
該分析フィルタバンクから該２つのサブバンド信号を供給される２つのサブバンド信号プロセッサであって、該２つのサブバンド信号プロセッサは、対応するサブバンドにおいて該サブバンド信号を処理し、２つの処理されたサブバンド信号を生成する、２つのサブバンド信号プロセッサと、
出力信号を合成する合成フィルタバンクであって、該合成フィルタバンクは、該第２のブランチの該処理されたサブバンド信号を供給され、第２のアップサンプリングユニットおよび引き続く第２の補間フィルタを介して、該第１のブランチの該処理されたサブバンド信号を供給される加算器を含む、合成フィルタバンクと
を備え、
該間引きフィルタが無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるか、または該第１の補間フィルタが無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるか、あるいは該間引きフィルタおよび該第１の補間フィルタの両方が無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるかのいずれかであり、
該オールパスフィルタは、該間引きフィルタまたは該第１の補間フィルタあるいは該間引きフィルタおよび該第１の補間フィルタの両方の位相応答を補償するように適合された位相応答を有する、装置。
（項目２）
上記基本フィルタは有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを含む、上記項目に記載の装置。
（項目３）
上記基本フィルタは線形位相無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタを含む、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目４）
上記第２のブランチは、第１の遅延ユニットを含み、該第１の遅延ユニットは、上記オールパスフィルタと直列に接続され、少なくとも上記基本フィルタの上記位相応答を補償するように適合されている位相応答を有する、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目５）
上記間引きフィルタと、上記第１の補間フィルタと、上記第２の補間フィルタとが同一の伝達関数を有する、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目６）
上記間引きフィルタと、上記第１の補間フィルタと、上記第２の補間フィルタとがローパスフィルタである、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目７）
上記間引きフィルタと、上記第１の補間フィルタと、上記第２の補間フィルタとが最小位相無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタである、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目８）
上記分析フィルタバンク内において、上記間引きフィルタは上記ダウンサンプリングユニットおよび上記オールパスフィルタの下流に接続される、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目９）
少なくとも１つの分析フィルタバンクの上記第１のブランチがカスケードされた引き続く分析フィルタバンクの上記第１のブランチおよび上記第２のブランチを含むように、ｎ個の分析フィルタバンクとｎ個のサブバンド信号プロセッサとｎ個の分析フィルタバンクとをさらに備える、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１０）
上記基本フィルタはマルチレート相補フィルタである、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１１）
上記基本フィルタはサブ基本フィルタ入力信号を供給される２つの信号ブランチを備え、該２つの信号ブランチのうちの第１のブランチは、さらなる間引きフィルタと第２のダウンサンプリングユニットとさらなる基本フィルタとを含み、第２のブランチは、第２の遅延ユニットと基本フィルタ出力信号を提供する第２の減算器とを含み、該第２の減算器は、該第２の遅延ユニットの下流に接続され、第３のアップサンプリングユニットおよび引き続く第３の補間フィルタを介して該基本フィルタの下流に接続される、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１２）
上記第２の間引きフィルタが無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるか、または上記第３の補間フィルタが無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるか、あるいは該第２の間引きフィルタおよび該第３の補間フィルタの両方が無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであるかのいずれかであり、
第２のオールパスフィルタは上記第２の遅延ユニットに直列に接続され、
該第２のオールパスフィルタは、該第２の間引きフィルタまたは該第３の補間フィルタあるいは該第２の間引きフィルタおよび該第３の補間フィルタの両方の位相応答を補償するように適合されている、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１３）
上記第２の遅延ユニットは、少なくとも上記サブ基本フィルタの上記位相応答を補償するように適合されている位相応答を有する、上記項目のいずれかに記載の装置。
（項目１４）
入力信号のサブバンド処理のための方法であって、該方法は、
分析ステップであって、該分析ステップは、第１のブランチにおいて、間引きフィルタリングをし、その後ダウンサンプリングをして、その後基本フィルタリングを行うことによって、該入力信号を２つのサブバンドを確立する２つのサブバンド信号に分解することと、第２のブランチにおいて、オールパスフィルタリングをし、アップサンプリングされて、その後補間フィルタリングされた該第１のブランチの信号を、該オールパスフィルタリングされた入力信号から減算することとを含む、分析ステップと、
対応するサブバンドにおいて該第１のブランチおよび該第２のブランチからの該２つのサブバンド信号を処理して、該処理された２つのサブバンド信号を生成するサブバンド信号処理ステップと、
該第２のブランチの処理されたサブバンド信号と、アップサンプリングされ、その後補間フィルタリングされた該第１のブランチの処理されたサブバンド信号とを加算することによって、出力信号を合成する合成ステップと
を包含し、
該間引きフィルタリングまたは該第１の補間フィルタリング、あるいは該間引きフィルタリングおよび該第１の補間フィルタリングの両方のいずれかが無限インパルス応答（ＩＩＲ）を示し、
位相応答をオールパスフィルタリングすることは、該間引きフィルタリングまたは該第１の補間フィルタリング、あるいは該間引きフィルタリングおよび該第１の補間フィルタリングの両方の位相応答を補償するように適合される、方法。
（項目１５）
上記基本フィルタリングは有限インパルス応答（ＦＩＲ）を示す、上記項目に記載の方法。
（項目１６）
上記基本フィルタリングは線形位相無限インパルス応答（ＩＩＲ）を示す、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１７）
上記間引きフィルタリング、および上記複数の補間フィルタリングステップのうちの少なくとも１つが同一の伝達関数を示す、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１８）
上記間引きフィルタリングステップ、および上記少なくとも１つの補間フィルタリングステップは、ローパスフィルタの特性を示す、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１９）
上記間引きフィルタリングステップ、および上記少なくとも１つの補間フィルタリングステップが、最小位相無限インパルス応答（ＩＩＲ）を示す、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２０）
上記第２のブランチにおいて、上記信号が遅延する、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２１）
上記基本フィルタリングステップはマルチレート相補フィルタリングを含む、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２２）
上記基本フィルタリングステップは、基本フィルタ入力信号を２つの信号ブランチに供給することを含み、該２つの信号ブランチのうちの第１のブランチは、第２の間引きフィルタリングステップと、引き続く第２のダウンサンプリングステップと、引き続くサブ基本フィルタリングステップとを含み、第２のブランチは、第２の信号遅延ステップと第２の減算ステップとを含み、該減算ステップにおいて、アップサンプリングされ、その後補間フィルタリングされた該第１のブランチの信号は、該遅延した基本フィルタ入力信号から減算され基本フィルタ出力信号を形成する、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２３）
第２の間引きフィルタリングステップおよび第３の補間フィルタリングステップ、または該第２の間引きフィルタリングステップおよび該第３の補間フィルタリングステップの両方のうちの少なくとも１つが無限インパルス応答（ＩＩＲ）を示し、
第２のオールパスフィルタリングステップは、上記第２の信号遅延ステップの前または後に行われ、
該第２のオールパスフィルタリングステップは、上記第２の間引きフィルタリングステップまたは上記第３の補間フィルタリングステップ、あるいは該第２の間引きフィルタリングステップおよび該第３の補間フィルタリングステップの両方を補償するように適合されている位相応答を示す、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２４）
上記第２の遅延ステップは、少なくとも上記サブ基本フィルタの上記位相応答を補償するように適合されている位相応答を示す、上記項目のいずれかに記載の方法。
【０００５】
（摘要）
オーディオ信号のサブバンド処理のための装置が提示され、該装置は分析フィルタバンクと信号プロセッサと合成フィルタバンクとを備えている。分析フィルタバンクは２つのサブバンドを確立し、かつオーディオ信号を２つのサブバンド信号に分解する２つの信号ブランチを含み、該２つの信号ブランチのうちの第１のブランチは間引きフィルタと、引き続くダウンサンプリングユニットと、引き続く基本フィルタとを含み、第２のブランチは、オールパスフィルタと減算器とを含み、該減算器は、該オールパスフィルタの下流に接続され、アップサンプリングユニットおよび引き続く補間フィルタを介して該基本フィルタの下流に接続される。間引きフィルタおよび補間フィルタのうちの少なくとも１つが無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであり、該オールパスフィルタは、該間引きフィルタおよび該補間フィルタのうちの少なくとも１つの位相応答を補償するように適合された位相応答を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、２つのサブバンドを処理する新規のサブバンド信号処理装置をブロック図で示している。
【図２】図２は、図１の装置において用いられ得るダイレクトフォームＩＩの３次ＩＩＲフィルタをブロック図で示している。
【図３】図３は、図１の装置において用いられ得るダイレクトフォームＩＩの３次オールパスフィルタをブロック図で示している。
【図４】図４は、図１の装置において用いられ得る間引きフィルタおよび補間フィルタならびに対応するオールパスフィルタのローパスフィルタカスケードの理想的な周波数および位相特性のグラフ表記である。
【図５】図５は、サブバンド信号処理なしのエイリアシングのための周波数スワッピングした間引きフィルタと、基本フィルタと、補間フィルタとの周波数特性のグラフ表示である。
【図６】図６は、複数のオクターブ間隔の空いたサブバンドを処理するサブバンド信号処理装置を、簡略化したブロック図のフォームで示している。
【図７】図７は、図１の装置で用いられ得る基本フィルタの詳細を、簡略化したブロック図のフォームで示している。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（詳細な説明）
図１は、入力オーディオ信号Ｘ（ｚ）のサブバンド処理のための新規の装置の例を示す。この装置は、オーディオ信号Ｘ（ｚ）を受信し、２つの信号ブランチ２、３を有する分析フィルタバンク１を含み、これらの信号ブランチ２、３は、２つのサブバンド（ローパスサブバンドＬＰ−ＳＢおよびハイパスサブバンドＨＰ−ＳＢ）を確立し、オーディオ信号Ｘ（ｚ）をそれぞれ２つのサブバンド信号Ｘ０（ｚ）およびＹ１（ｚ）に分解する。第１のブランチ２は、伝達関数ＨＤを有する間引きフィルタ４と、オーディオ信号Ｘ（ｚ）のサンプルレートを２だけ低減させるための引き続くダウンサンプリングユニット５と、伝達関数ＨＢを有する引き続く基本フィルタ６とを含む。第２のブランチ３は、伝達関数ＨＡを有するオールパスフィルタ７と、遅延時間ｚ−νを有する遅延要素８と、オールパスフィルタ７の下流部および遅延要素８に接続され、かつ第１のアップサンプリングユニット１０および信号Ｙ０（ｚ）を生成する引き続く第１の補間フィルタ１１を介して基本フィルタ６の下流にも接続される減算器９とを含む。
【０００８】
２つのサブバンド信号Ｘ０（ｚ）およびＹ１（ｚ）を供給される２つのサブバンド信号プロセッサ１２、１３は、対応するサブバンドＬＰ−ＳＢ、ＨＰ−ＳＢにおいてこれらの信号を処理し、２つの処理されたサブバンド信号を生成する。処理されたオーディオ信号Ｙ（ｚ）を合成するための引き続く合成フィルタバンク１４は、加算器１５を含み、該加算器１５は、第２のブランチ３の処理されたサブバンド信号
【０００９】
【化１】
2010136343.tif 000003
を供給され、さらには、第２のアップサンプリングユニット１６および引き続く第２の補間フィルタ１７を介して第１のブランチ２の処理されたサブバンド信号
【００１０】
【化２】
2010136343.tif 000004
を供給される。この加算器は処理されたオーディオ信号Ｙ（ｚ）を供給する。本例において、間引きフィルタ４と、補間フィルタ１１、１７とは、同一のローパス伝達関数を有する無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタである。オールパスフィルタ７は、カスケードフィルタ４および１１の帰納的部分を提示する。したがって、オールパスフィルタ７は、間引きフィルタ４および補間フィルタ１１の位相応答を補償するように適合された位相応答を有する。
【００１１】
本例において、基本フィルタ６は、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタまたは線形位相無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタなどの線形位相フィルタである。線形位相は、一部の用途において非常に望ましい特性であり得る。線形位相は、出力と入力との間の全周波数成分に対する一定の遅延を規定する。厳密な線形位相の要件は、ＦＩＲフィルタを用いるための主な理由である。線形位相フィルタは、位相応答が、周波数の線形関数であるフィルタである。対照的に、間引きフィルタ４ならびに補間フィルタ１１および１７は、ＩＩＲ最小位相フィルタである。その伝達関数とその伝達関数の逆数が共に安定し、因果関係があるとき、フィルタは最小位相と呼ばれる。言い換えると、両方が単位円内にゼロと極とを有する。
【００１２】
図２および図３は、ダイレクトフォームＩＩの３次ローパスＩＩＲフィルタの例（図２）と、ダイレクトフォームＩＩの３次オールパスフィルタの例（図３）とを示し、これらの例は上記の装置において用いられ得る。このようなフィルタの基本構造は、３次フィルタの場合には、それらの間のタップと直列に接続された３つの遅延要素１８、１９、２０を有する遅延ラインを含む。遅延ラインの入力（遅延要素１８の入力）と、タップ（遅延要素１８および１９の出力）と、遅延ラインの端部（遅延要素２０の出力）とは、フィルタ係数ｂ０、ｂ１、ｂ２およびｂ３を有する乗算器によって重み付けされ、その後加算されて、出力信号ｙを形成する。さらに、タップ（遅延要素１８および１９の出力）および遅延ラインの端部（遅延要素２０の出力）は、フィルタ係数−ａ１、−ａ２および−ａ３を有する乗算器によって重み付けされ、その後入力信号ｘと加算されて、遅延ラインの入力（遅延要素１８の入力）に供給される信号を形成する。
【００１３】
概して、オールパスフィルタ（図３）の伝達関数は、ＩＩＲフィルタ（図２）の特別な場合である。図２に示されるような３次ＩＩＲフィルタの伝達関数Ｈ（ｚ）は、
Ｈ（ｚ）＝ｙ／ｘ
＝（ｂ０＋ｂ１・ｚ−１＋ｂ２・ｚ−１＋ｂ３・ｚ−１）／（１＋ａ１・ｚ−１＋ａ２・ｚ−１＋ａ３・ｚ−１）                  （１）
である。
このようなフィルタのオールパス関数は、
ｃ０＝１，ｃ１＝ａ１，ｃ２＝ａ２，ｃ３＝ａ３
である。
【００１４】
図２および図３のフィルタと関連して用いられるフィルタ構造およびフィルタ次数の代わりに、他の構造および次数が場合に応じて用いられ得る。このような構造は、例えば、ダイレクトフォームＩ、格子などであり得る。もっとも簡単なオールパスフィルタは、単位遅延
【００１５】
【数１】
2010136343.tif 000005
であり、ここでｆは、Ｈｚ単位で周波数を示しており、Ｔは、Ｔ＝１／ｆｓである、秒単位でサンプリング期間を示している。
【００１６】
図４において、対応する２次オールパスフィルタと比較して、４次ローパスフィルタの挙動が示される。容易に理解され得るように、両方のフィルタの位相特性（周波数に対する位相）は同一である。しかしながら、両方のフィルタの振幅特性（周波数に対する大きさ）は、ローパスフィルタにおいては周波数が増加するにつれ振幅が減少する一方でオールパスフィルタにおいては周波数に対して振幅が一定であるという点で異なる。
【００１７】
図１に見られるような新規の装置は、分析フィルタバンクの特性をかなり変化させる追加の基本フィルタＨＢ（ｚ）を用いる。ローパスフィルタＨＢ（ｚ）によって、分割周波数はp／２からより低い周波数にシフトされ得、サブバンドにおけるエイリアシングコンポーネントが完全に回避され得る。さらに、複数のサブバンド間の遷移帯域幅は、１つのフィルタによって制御され得、遷移帯域幅は一定の計算効率を維持しながら小さくされ得る。
【００１８】
さまざまな信号処理（ＳＰ）がサブバンド内で行われる場合には、エイリアシングは完全にはキャンセルされない。しかしながら、基本フィルタの適切な伝達関数ＨＢ（ｚ）は、この問題を解決し得る。図１の装置内でのローパス信号Ｘ０（ｚ）は、入力信号Ｘ（ｚ）に関して、
Ｘ０（ｚ）＝１／２ＨＤ（ｚ１／２）・Ｘ（ｚ１／２）・ＨＢ（ｚ）
＋１／２ＨＤ（−ｚ１／２）・Ｘ（−ｚ１／２）・ＨＢ（ｚ）                          （２）
と読むことができる。
【００１９】
したがって、補間された信号は、
Ｙ０（ｚ）＝Ｘ０（ｚ２）・ＨＩ（ｚ）
＝１／２ＨＤ（ｚ）・ＨＩ（ｚ）・ＨＢ（ｚ２）・Ｘ（ｚ）
＋１／２ＨＤ（−ｚ）・ＨＩ（ｚ）・ＨＢ（ｚ２）・Ｘ（−ｚ）                      （３）
である。
【００２０】
ハイパスサブバンド信号Ｙ１（ｚ）は、遅延され、オールパスフィルタリングされた入力信号ｚ−ｖ・Ｘ（ｚ）からＹ０（ｚ）を減算することによって生成される。
Ｙ１（ｚ）＝ＨＡ（ｚ）・ｚ−ｖ・Ｘ（ｚ）−Ｙ０（ｚ）                      （４）
ローパスサブバンドＬＰ−ＳＢおよびハイパスサブバンドＨＰ−ＳＢにおける信号プロセッサ（ＳＰ）が、それぞれ、因子aＬＰおよびaＨＰによる純粋なスケーリングであることを仮定すると、図１および図２に示される合成フィルタバンクにおける２つの信号
【００２１】
【化３】
2010136343.tif 000006
は、
【００２２】
【化４】
2010136343.tif 000007
であり、２つの信号の合計である出力信号Ｙ（ｚ）は、
【００２３】
【化５】
2010136343.tif 000008
である。
【００２４】
式（７）においてＸ（−ｚ）で始まる項は、フィルタバンクの出力における残存エイリアシングを説明する。ＨＢ（ｚ）＝１である通常のラプラシアンピラミッド型フィルタバンクにおいて、エイリアシングは、サブバンド内の異なるスケーリング因子aＬＰおよびaＨＰの存在下ではキャンセルされない。このことは、有限量子化誤差または異なる周波数応答をともなうサブバンド信号処理に適用する。
【００２５】
伝達関数ＨＤ（−ｚ）を有する周波数スワッピングされた間引きフィルタと、伝達関数ＨＢ（ｚ２）を有する基本フィルタと、エイリアシングなしのサブバンド信号処理のための伝達関数ＨＩ（ｚ）を有する２次補間フィルタとの周波数特性が図５に示される。サブバンドにおいて、信号が信号プロセッサ１２、１３によって変化しないことを仮定すると、エイリアシングは合成フィルタバンク１４において完全にキャンセルされる。このことは、追加のフィルタ、すなわち伝達関数ＨＢ（ｚ）を有する基本フィルタによって達成される。ＨＤ（ｚ）＝ＨＩ（ｚ）であり、両者は、通過帯カットオフ周波数ΩＰおよび阻止帯カットオフ周波数ΩＳを共に有し、そして、ＨＢ（ｚ）の阻止帯カットオフ周波数ΩＢ，Ｓがπ−ΩＳよりも大きくないので、ＨＤ（−ｚ）・ＨＩ（ｚ）・ＨＢ（ｚ２）は、０≦Ω≦πの規格化された周波数でｚ＝ｅｊΩのときゼロになる。したがって、エイリアシングの項（２）および（３）は取り除かれ、エイリアシングなしのサブバンド処理が提供される。
【００２６】
図１の２バンドフィルタは、図６に示されるように、それぞれのローパスサブバンドを２つの帯域幅の等しいサブバンドに継続して分割することによって分割するオクターブバンドを有するｎバンドフィルタ（ｎ＞２）に拡張され得る。このことは、ｎ個の分析フィルタバンク、ｎ個のサブバンド信号プロセッサおよびｎ個の合成フィルタバンクがカスケードされ、その結果、少なくとも１つの分析フィルタバンクの第１のブランチがカスケード状態の引き続く分析フィルタの第１のブランチおよび第２のブランチを含むことを意味する。第１の分析フィルタバンクのローパス出力信号Ｘ０（ｚ）は、第１の分析フィルタバンクのサンプリングレートの半分で動作される次の分析フィルタバンクに送られる。次の分析フィルタバンクの出力信号Ｘ１（ｚ）は、その次の分析フィルタバンクなどに送られる。最後の分析フィルタバンクの全てのハイパスサブバンド信号およびローパス信号は、サブバンド信号処理（ＳＰ）に対するそれぞれの遅延ｚ−μ１、ｚ−μ２によって同期された態様で出力され、次いで補間区画で再構築されて、出力信号Ｙを生成する。
【００２７】
図１の２チャネル分析フィルタバンクはまた、伝達関数ＨＢ（ｚ）を有する基本フィルタ６が図７に示されるようなマルチレート相補配列によって実装されるように適合され得る。このような基本フィルタの入力信号Ｘ１（ｚ）は、まず、伝達関数ＨＤ１（ｚ）を有する間引きハイパスフィルタ２８およびダウンサンプラ２９によって、因子２だけダウンサンプリングされる。次いで入力信号は、伝達関数Ｈ０（ｚ）を有するｋｅｒｎｅｌフィルタ３０（サブ基本フィルタ）においてフィルタリングされ、この伝達関数は基本フィルタ６の通過帯と阻止帯との間の遷移勾配を担う。次いで、出力信号がアップサンプラ３１および伝達関数ＨＩ１（ｚ）を有する補間ハイパスフィルタ３２によって、因子２だけ補間され、信号Ｘ２（ｚ）を形成する。入力信号Ｘ１（ｚ）は、遅延要素３３によってさらに遅延され、信号Ｘ２（ｚ）は、遅延信号Ｘ１（ｚ）から差し引かれ、信号Ｘ０（ｚ）を形成する。全体的に見て、ローパスフィルタＨ０（ｚ）は、２倍のサンプリング周波数を有するハイパスフィルタにマッピングされる。サンプリング周波数に対する遷移帯域幅は、因子２だけ減少される。
【００２８】
最後のステップにおいて、出力信号Ｘ２（ｚ）を遅延入力信号ｚ-ｖ１・Ｘ１（ｚ）から減算することによって、相補ローパスフィルタＨＢ（ｚ）が得られる。このフィルタのカットオフ周波数は、p／２とpとの間である。基本フィルタの遷移帯域幅は、上記の継続する間引き、補間および相補動作によって任意に低減され得る。サンプリングレートを低減させることによって、単位時間ごとのフィルタ動作が制限され、第１の間引き／補間区画のフィルタ動作の２倍になる傾向がある。したがって、帯域幅は小さいままに保持され得る一方で、計算効率がほぼ一定になる。他方で、相補動作に必要な遅延および遅延要素の数は遷移帯域幅が低減するにつれ増大することが留意され得る。
【００２９】
間引きフィルタおよび補間フィルタは、本例において、ＦＩＲフィルタであり得る。しかしながら、このような線形位相間引きフィルタおよび線形位相補間フィルタを、図７を参照して説明される装置において用いる代わりに、基本フィルタ６自体が、図１に示されるようなマルチレート相補配列として実装され得る。したがって、再び、ＦＩＲフィルタは、ＩＩＲローパスフィルタ２８および３２によって置き換えられ、伝達関数ＨＡ１を有する対応するオールパスフィルタ３４は、遅延ライン３３にカスケードされ、この遅延ライン３３は、線形位相サブ基本フィルタ３０の遅延（位相応答）を補償するだけである。
【００３０】
本明細書に提示される新規の装置は、少なくとも分析フィルタバンク内でＩＩＲ最小位相フィルタを用いることによって、遅延を低減し、実質的にオーディオシステムのサブバンド処理における計算効率を増大させる。ヒトの聴覚系は処理されるオーディオ信号内の位相歪みに対して比較的感度が低いことが認識されているので、このことが可能になる。
【００３１】
本発明のさまざまな例示的な実施形態が開示されてきたが、本発明の利点のいくつかを達成するさまざまな変化および修正が、本発明の精神および範囲から逸脱することなしになされ得ることが当業者には明らかである。同一の機能を行う他の構成要素が適切に置き換えられ得ることが当業者に対して明白である。さらに本発明の方法が、適切なプロセッサ命令を用いて全てのソフトウェア実装において、または同一の結果を達成するハードウェアロジックおよびソフトウェアロジックの組み合わせを利用するハイブリッドの実装においてのいずれかで達成され得る。本発明の概念に対するこのような修正は、添付の特許請求の範囲によって包含されることが意図される。
【符号の説明】
【００３２】
１  フィルタバンク
２、３  信号ブランチ
４  間引きフィルタ
５  ダウンサンプリングユニット
６  基本フィルタ
７  オールパスフィルタ
８  遅延要素
９  減算器
１０  第１のアップサンプリングユニット
１１  第１の補間フィルタ
１２、１３  サブバンド信号プロセッサ
１４  合成フィルタバンク
１５  加算器
１６  第２のアップサンプリングユニット
１７  第２の補間フィルタ１７
【図１】
2010136343.tif 000009
【図２】
2010136343.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010136343.tif 000013
【図６】
2010136343.tif 000014
【図７】
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