アナログ特性を考慮した新しいマルチメディアディジタル信号処理の研究

考虑模拟特性的新型多媒体数字信号处理研究

基本信息

批准号：
16760339
负责人：
永原正章
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760339/
关键词：
ディジタル信号処理サンプル値制御理論画像・動画処理 ΔΣ変調器楽器音合成スプライン H∞最適化ディジタルフィルタ JPEG 部分空間同定法サンプル値制御画像処理 Fractional Delay Filter 音声合成アダプティブフィルタ

项目摘要

サンプル値制御理論を導入することにより,従来のディジタル信号処理では考慮されることのなかったナイキスト周波数以上の周波数成分をも最適に復元する手法を確立し,これをもとにマルチメディア情報の新しい処理を考案した.具体的には,「JPEG画像・MPEG動画信号のノイズ除去」,「ΔΣ変調器の最適設計」,「弦楽器のディジタルモデリング」,「スプライン補間システムの設計」の研究を行い,従来法よりも優れた処理法,設計法を開発した.JPEG画像・MPEG動画のノイズ除去では,高周波ノイズであるモスキートノイズやブロックノイズをサンプル値H∞最適なディジタルフィルタで除去し,さらに高周波の情報(画像のエッジ)を保存するために,非線形処理(εフィルタ処理)を採り入れた.これにより,従来法(メディアンフィルタ処理等)よりも優れたノイズ除去性能を得た.また,ΔΣ変調器の設計では,非線形フィードバックの特性を解析し,その安定条件を得た他,オーバーサンプリングの特性をサンプル値制御理論で捉えることにより,ナイキスト周波数以上の成分を考慮した周波数整形の定式化を行った.このような定式化は,従来では行われていなかったものであり,なおかつ従来法よりも優れた変調器が設計可能であることを示すことができた.また,弦楽器のディジタルモデリングでは,部分空間同定法を用いて楽器の同定を行い,少ないパラメータで弦楽器の音を再生する機構を提案した.これは従来法であるサンプリング法よりもはるかに少ない記憶素子で実現でき,携帯電話等への実装が可能である.さらに,スプライン補間システムの設計では,非因果的なシステムを因果的なシステムで近似する際に,H∞最適化を用い,従来よりも周波数応答において良好な性質を持つスプライン補間システムを設計することができた.

通过引入样本值控制理论，我们建立了一种优化恢复传统数字信号处理中未考虑的奈奎斯特频率以上频率分量的方法，并基于该方法开发了一种针对多媒体信息的新方法。研究领域包括“JPEG 图像和 MPEG 视频信号的噪声消除”、“ΔΣ 调制器的优化设计”、“弦乐器的数字建模”和“样条插值系统的设计”。我们开发了优于传统方法的处理方法和设计方法。从 JPEG 图像和 MPEG 视频中去除噪声时，使用具有最佳样本值的数字滤波器去除蚊式噪声和块噪声等高频噪声H∞。为了保留高频信息（图像边缘），我们采用了非线性处理（ε滤波器处理）。因此，我们在调制器设计中获得了比传统方法（中值滤波器处理等）更好的噪声去除性能。分析了非线性反馈的特性，获得了其稳定性条件，并通过使用样本值控制理论捕捉过采样的特性，制定了考虑奈奎斯特频率以上分量的频率整形，这样的公式在过去没有被使用过。我们能够证明设计出比传统方法更好的调制器是可能的。此外，在弦乐器的数字建模中，子空间识别使用定律我们提出了一种用更少的参数来识别乐器并再现弦乐器声音的机制。该方法可以用比传统采样方法少得多的存储元件来实现，并且可以在手机等中实现。此外，当设计一个在样条插值系统中，使用H∞优化来用因果系统逼近非因果系统，并且设计了比传统方法具有更好频率响应特性的样条插值系统。