抽样数据数字滤波系统和对抽样数据滤波的方法技术方案

一种对抽样数据滤波的数字滤波系统，它包括一个延迟网络（２０），用于延迟输入抽样数据，以提供多个延迟的抽样数据输出。该滤波系统还包括一个滤波器网络（４０），可用分解的系数加权矩阵来表示，该系数加权矩阵用于处理延迟的抽样数据输出。一个处理器（４０）通过计算延迟抽样数据输出和系数加权矩阵的加权乘积之和产生经滤波的输出。通过用一公共行因子和／或稀疏矩阵因式分解第一系数加权矩阵或通过根据矩阵行对称或列对称因式分解导出分解的系数加权矩阵。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及应用在包括视频和音频等的数据处理中的数字数据抽样率转换。有多种应用场合要求将以第一数据速率出现的数字数据样本转换为以不同的第二数据速率出现的数字数据样本。在这些应用场合，以一种速率抽样的数据被内插以便以不同速率或抽样相位估算数据。抽样率转换的应用包括，例如，不同视频标准、如高清晰度电视(HDTV)数据和CCIR601标准数据之间的转换，以及不同视频显示格式、如隔行和逐行显示格式之间的转换。其他应用包括，例如，多媒体复合图像生成和显示，如画中画(PIP)显示，和用于数字数据存储、如CDROM或DVD应用的数据处理和涉及数字抽样率转换的数字解调，以建立频率、相位或符号定时同步。在计较成本的应用中广泛采用的抽样率转换表明有必要使抽样率转换器和其内插器及数字滤波器子部件的配置最佳化。众所周知，就使性能优势最大化和使所采用硬件的复杂性、即加法器、乘法器、寄存器等的数目等最小而言，传统内插器配置被认为是最佳的。然而，抽样率转换器、内插器和数字滤波器系统以及在此给出的他们的派生方法在性能和降低复杂性上相对公知滤波器设计以有许多改进。本专利技术的目的是提供一种对抽样数据滤波的数字滤波系统，它包括一个延迟网络，用于延迟输入抽样数据，以提供多个延迟的抽样数据输出。该滤波系统还包括一个滤波器网络，可用分解的(结构因式分解的)系数加权矩阵来表示，该系数加权矩阵用于处理延迟的抽样数据输出。一个处理器通过计算延迟抽样数据输出和系数加权矩阵的加权乘积之和产生经滤波的输出。附图简要说明附图说明图1示出一种按照本专利技术原理的性能增强抽样率转换器，用于在视频显示格式转换应用中转换亮度和色度数据样本的水平行抽样率。图1A示出按照本专利技术原理的用于作为图1抽样率转换器配置中数字滤波器40的性能增强数字滤波器。图2示出按照本专利技术的滤波器配置，该滤波器配置适合于提供图1单元10的第一内插网络级自举滤波器输出H1(z)和H0(z)。图3示出按照本专利技术原理的复杂性降低的数字滤波器，用于作为图1抽样率转换器配置中的数字滤波器40。图4示出一个表格，表示出图3单元40的复杂性降低数字滤波器的系数值和连同相应位置索引信号的有效滤波器延迟。图5示出一种按照本专利技术原理的举例说明为提供增强内插器性能而对图1内插网络(单元10)和延迟网络(单元20)进行扩展的布局。图6示出按照本专利技术原理的用于导出改进的数字滤波器功能的构造因式分解过程的主要元器件。图1示出一种性能增强抽样率转换器，用于在视频显示格式转换应用中转换亮度和色度数据样本的水平行抽样率。虽然按照一种为显示格式转换目的，例如，将720×1280像素分辨率标准清晰度格式上升抽样为1080×1920像素分辨率的高清晰度格式(或反之)，而对视频信号进行处理的系统描述了所公开的转换器，但这仅仅是举例。所公开的转换器和数字滤波器配置和本专利技术原理可用于任何滤波或抽样率转换器应用，包括上升抽样或下降抽样转换。概括地讲，图1抽样率转换器系统包括补偿前置滤波器17，内插网络10，延迟网络20和数字滤波器40。前置滤波器17是可选的并用于最佳化图1高性能系统中所需通带外的噪声抑制性能和所需通带内的增益。反之，在复杂性降低的抽样率转换器系统(稍后结合图3说明)中，省略前置滤波器17。抽样率转换器将输入抽样率下的数据转换为不同的输出抽样率数据并具有许多相互依赖的属性。这些包括例如增益和相位响应特性，相位延迟，群延迟，及时钟延迟。为了获得所需的抽样率转换器性能和修整特定应用的转换器操作，对于整个转换器和转换器内的中间处理级而言，需要选择在这些特性之间的折衷。在导出一种抽样率转换器配置时，可以将各个所选择的属性作为不变的属性或有待优化的属性来建立。抽样率转换器设计中的重要目的是1)最大化性能，包括最小化通带中的混迭(即干扰)分量，和2)最小化复杂性(例如一种实施方式下所需加法器数目的测定)。在抽样率转换器设计中，性能和复杂性通常是反相关的。然而，通过将抽样率转换器系统视作等效于一个包括一系列级联内插器的多级内插器，则产生一种有益的抽样率转换器配置，其相对于以前被认为最佳的布局而言复杂性降低且性能改善。在这种多级内插器中，第一“粗调”内插器级将输入信号的空间抽样格栅转换为较高分辨率空间抽样格栅(“粗调”上升抽样格栅)。第二“微调”分辨率内插器级将粗调上升抽样格栅转换为所需分辨率的空间抽样格栅。这一概念的常规实施方式需要三个时钟域，分别表示输入抽样速率、中间再抽样速率和所需的输出再抽样速率。在此公开并在图1中列举的抽样率转换器系统以所需输出抽样率提供数据，只要有益地1.以数目减少的数据速率，特别是以两个数据速率(输入抽样率和所需的输出抽样率)处理数据，以及2.最大化以输入抽样率工作的电路的比例(在上升抽样应用场合输入抽样率小于输出抽样率，在下降抽样应用场合输入抽样率大于输出抽样率)。通过采用将多级内插器的粗调和微调内插器级合并和集成的有利抽样率转换器构造获得这些重要益处。用图1补偿前置滤波器17、内插网络10、延迟网络20和数字滤波器40举例说明这种有益构造。在这种改进的转换器构造中，选择第二“微调”分辨率内插器级以获得数目减少的中间延迟级(抽头)，该中间延迟级与等效的常规转换器构造中通常具有的中间延迟级相比，带有较大数目的数字滤波器加权系数集合。注意，每一数字滤波器加权系数与一个中间延迟级相关。选择“粗调”第一级内插器具有较大数目的中间延迟级(抽头)，该中间延迟级与等效的常规转换器构造中通常具有的中间延迟级相比，带有较少数目的数字滤波器加权系数集合。按照本专利技术的利用集成多级内插器的一种改进转换器构造包括1.第二级内插器(例如图1数字滤波器40)，比第一级内插器(图1单元10和20)有更好的分辨率，用于隔离其被分接的延迟线，包括多个中间延迟级。2.广义分接延迟线(例如图1连同延迟网络20的内插网络10)，代替第二级内插器的隔离分接延迟线。该广义分接延迟线以输入抽样率计时并包含中间延迟级(抽头)，运些中间延迟级与等效的常规转换器构造一般具有的相比带有较大数目的数字滤波器加权系数集合。广义分接延迟线包括a)第一内插网络(图1单元10，包括时间自举滤波器)，用于按照第一抽样间隔以第一抽样率内插数据，以提供上升抽样的内插数据样本，并具有一个输入端和n个输出端，b)多个分接延迟线(图1延迟网络20的单元22、24和26)，包括一个延迟网络，按照比第一抽样间隔更高分辨率的第二抽样间隔提供延迟的上升抽样内插数据。延迟的上升抽样内插数据样本的集合围绕(即先于和后于)一个对应的原始抽样位置，以及c)一个多路复用网络(图1延迟网络20的单元27，29，31和33)，提供多个T/n间隔的延迟线输出(抽头)，包括围绕所需输出抽样时间的较高分辨率第二抽样间隔数据，其中T是输入抽样率的样本之间的期间，而n在图1转换器构造中是2。考虑图1抽样率转换器的操作，详细的说，由单元17将前置滤波的补偿输入信号提供到内插网络10的单元13和15。单元17提供的信号用一传输函数滤波，该传输函数是选择来最佳化图1转换器的总通带性能，以提供通带外的噪声抑制，并提供通带内最佳化的(即理想平面)增益响应。网络10的单元13和15处理来自单元17的数据并提供上升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对抽样数据滤波的数字滤波器，其特征在于： 延迟网络（２０），用于延迟输入抽样数据以提供多个延迟的抽样数据输出； 滤波器网络（４０），可用分解的系数加权矩阵来表示，该系数加权矩阵用于处理所述延迟的抽样数据输出；以及 处理器（４０），通过计算所述延迟抽样数据输出和所述系数加权矩阵的加权乘积之和产生经滤波的输出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维L麦克尼利，
申请(专利权)人：汤姆森特许公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]