Двухместный аналитический набор фильтров

Разложите сигналы на поддиапазоны с меньшей пропускной способностью и более медленными частотами дискретизации или вычислите дискретный вейвлет преобразовывает (DWT)

Библиотека

Фильтрация / Многоскоростные фильтры

dspmlti4

Описание

Примечание

Этот блок всегда интерпретирует входные сигналы как кадры. Формат кадра входного сигнала должен быть кратным 2n, где n является значением параметра Number of levels. Блок разлагает входной сигнал или на n+1 или на 2n поддиапазоны. Чтобы анализировать сигналы с форматом кадра, который не является кратным 2n, используйте блок Two-Channel Analysis Subband Filter. (Можно соединить несколько копий блока Two-Channel Analysis Subband Filter, чтобы создать многоуровневый двухместный аналитический набор фильтров.)

Можно сконфигурировать этот блок, чтобы вычислить Дискретное преобразование вейвлета (DWT) или разложить широкополосный сигнал на набор поддиапазонов с меньшей пропускной способностью и более медленными частотами дискретизации. Блок использует серию highpass и lowpass КИХ-фильтров, чтобы неоднократно разделить входной частотный диапазон, как проиллюстрировано в Наборах фильтров Вейвлета (Асимметричный).

Можно задать highpass набора фильтров и фильтры lowpass путем обеспечения векторов коэффициентов фильтра. Можно сделать так непосредственно на маске блока, или, если у вас есть лицензия Wavelet Toolbox™, можно задать основанные на вейвлете фильтры путем выбора вейвлета из параметра Filter. Необходимо установить структуру набора фильтров на асимметричный или симметричное, и задать количество уровней в наборе фильтров.

Для того же входа настройка DWT этого блока не приводит к тем же результатам как Wavelet Toolbox функция dwt. Поскольку DSP System Toolbox™ разработан для реализации в реальном времени, и Wavelet Toolbox разработан для анализа, продукты обрабатывают граничные условия и фильтруют состояния по-другому. Заставить вывод из функции dwt совпадать с DWT вывод этого блока, завершить следующие шаги:

  1. Установите граничное условие функции dwt к дополнению нуля. Для этого введите dwtmode('zpd') в командной строке MATLAB®.

  2. Чтобы совпадать с задержкой блока (реализованные КИХ-фильтры использования), добавьте нули во вход функции dwt. Количество нулей, которые вы добавляете, должно быть равно поясному из фильтра.

Введите требования

  • Введите должен быть вектор или матрица.

  • Входной формат кадра должен быть кратным 2n, где n является количеством уровней набора фильтров. Например, формат кадра 16 подходил бы для трехуровневого дерева (16, является кратным 23).

  • Блок всегда обрабатывает входные сигналы как кадры и действует вдоль столбцов.

Для рисунка того, почему вышеупомянутые входные требования существуют, смотрите фигуру Выходные параметры 3-уровневого Асимметричного Двухместного Аналитического Набора фильтров.

Выходные характеристики

Выходные характеристики отличаются в зависимости от установок параметров блока, как получено в итоге в следующем списке и фигуре:

  • Набор параметра Number of levels к n

  • Установка параметра Tree structure:

    • Asymmetric — Блокируйтесь производит n +1 выходной поддиапазон

    • Symmetric — Блокируйтесь производит 2n поддиапазоны вывода

  • Установкой параметра Output может быть Multiple ports или Single port. Когда вы устанавливаете параметр Output на Single port, блок выводит один вектор или матрицу конкатенированных поддиапазонов. Следующая фигура иллюстрирует различие между этими двумя настройками для 3-уровневого асимметричного двухместного аналитического набора фильтров. Для объяснения проиллюстрированных выходных характеристик см. таблицу Output Characteristics для n-уровня Двухместный Аналитический Набор фильтров.

Для получения дополнительной информации об уровнях набора фильтров и структурах, смотрите Двухместные Аналитические Наборы фильтров.

Выходные параметры 3-уровневого асимметричного двухместного аналитического набора фильтров

Следующая таблица обобщает различные выходные характеристики блока, когда это собирается вывести от сингла или нескольких портов.

Выходные характеристики для n-уровня Двухместный Аналитический Набор фильтров

 Один выходной портНесколько выходных портов
Output Description

Блок конкатенирует все поддиапазоны в один вектор или матрицу, и выводит конкатенированные поддиапазоны от одного выходного порта. Каждый выходной столбец содержит поддиапазоны соответствующего входного канала.

Блок выходные параметры каждый поддиапазон от отдельного выходного порта. Самые верхние выходы порта поддиапазон с самыми высокими частотами. Каждый выходной столбец содержит поддиапазон для соответствующего входного канала.

Output Frame Rate

Не применяется

То же самое как входная частота кадров
(Однако выходные форматы кадра могут отличаться, таким образом, выходные частоты дискретизации могут отличаться.)

Output Dimensions (Frame Size)

Одинаковое число строк и столбцы как вход.

Вывод имеет одинаковое число столбцов как вход. Количество выходных строк является выходным форматом кадра. Для входа с форматом кадра M i вывод yk имеет формат кадра Mo,k:

  • Symmetric — All выходные параметры имеет формат кадра, M i / 2n.

  • Asymmetric — Формат кадра каждого вывода (кроме последнего) вдвое меньше чем это вывода от предыдущего уровня. Выходные параметры от последних двух выходных портов имеют тот же формат кадра, поскольку они происходят из того же уровня в наборе фильтров.

    Mo,k={Mi/2k(1≤k≤n)Mi/2n(k=n+1)

Output Sample Rate

То же самое как входная частота дискретизации.

Хотя выходные параметры имеют ту же частоту кадров как вход, у них есть различные форматы кадра, чем вход. Таким образом выходные частоты дискретизации, Fso, k, отличаются от входной частоты дискретизации, Fsi:

  • Symmetric — All выходные параметры имеет частоту дискретизации Fsi / 2n.

  • Asymmetric —

    Fso,k={Fsi/2k(1≤k≤n)Fsi/2n(k=n+1)

Наборы фильтров вейвлета

Фильтры набора фильтров

Необходимо задать highpass, и lowpass просачивается набор фильтров путем установки параметра Filter на одну из следующих опций:

  • User defined — Позволяет вам явным образом задавать фильтры с двумя векторами коэффициентов фильтра в параметрах Highpass FIR filter coefficients и Lowpass FIR filter coefficients. Блок использует тот же lowpass и фильтры highpass в наборе фильтров. Два фильтра должны быть полуленточными фильтрами, куда каждый фильтр передает диапазон частот, который останавливает другой фильтр.

  • Вейвлет, такой как Biorthogonal или Daubechies — блок использует заданный вейвлет, чтобы создать lowpass и фильтры highpass с помощью Wavelet Toolbox функция wfilters. В зависимости от вейвлета блок может включить или Wavelet order или параметр Filter order [synthesis / analysis]. (Последний параметр позволяет вам задавать различные порядки вейвлета для этапов фильтра анализа и синтеза.) У вас должна быть лицензия Wavelet Toolbox, чтобы использовать вейвлеты.

Определение фильтров с параметром фильтра и связанными параметрами

ФильтрДемонстрационная установка для связанных параметров спецификации фильтраСоответствующий синтаксис функций вейвлета

User-defined

Фильтры на основе вейвлетов Daubechies с вейвлетом заказывают 3:

  • КИХ Lowpass фильтрует коэффициенты =
    [0.0352 -0.0854 -0.1350 0.4599 0.8069 0.3327]

  • КИХ Highpass фильтрует коэффициенты =
    [-0.3327 0.8069 -0.4599 -0.1350 0.0854 0.0352]

'none'

Haar

'none'

wfilters('haar')

Daubechies

Wavelet order = 4

wfilters('db4')

Symlets

Wavelet order = 3

wfilters('sym3')

Coiflets

Wavelet order = 1

wfilters('coif1')

Biorthogonal

Filter order [synthesis / analysis] = [3/1]

wfilters('bior3.1')

Reverse Biorthogonal

Filter order [synthesis / analysis] = [3/1]

wfilters('rbio3.1')

Discrete Meyer

'none'

wfilters('dmey')

Примеры

Вейвлеты

Первичное приложение для двухместных аналитических наборов фильтров и двухместных наборов фильтров синтеза кодирует для сжатия данных с помощью вейвлетов.

В конце передачи вывод двухместного аналитического набора фильтров питается схему сжатия с потерями, которая обычно присваивает номер битов для каждого набора фильтров вывод в пропорции к относительной энергии в том диапазоне частот. Это представляет более мощные компоненты сигнала большим количеством битов, чем менее мощные компоненты сигнала.

В приемном конце передача декодируется и питается двухместный набор фильтров синтеза, чтобы восстановить исходный сигнал. Коэффициенты фильтра дополнительных этапов анализа и синтеза разработаны, чтобы отменить искажение, введенное фильтрацией и передискретизацией.

Смотрите Вычисляют Задержки Канала, Необходимые для Реконструкции Вейвлета для примера с помощью Двухместного Анализа и Двухместных блоков Набора фильтров Синтеза.

Примеры

Смотрите основанную на кадре версию с плавающей точкой примера Реконструкции и Шумоподавления Вейвлета DSP System Toolbox, который использует Двухместный Аналитический Набор фильтров и Двухместные блоки Набора фильтров Синтеза.

Параметры

Параметры, отображенные в диалоговом окне блока, отличаются в зависимости от установки параметра Filter. Только некоторые параметры, описанные ниже, видимы в диалоговом окне в любой момент.

Filter

Тип фильтра раньше определял верхний уровень - и КИХ низкой передачи просачивается набор фильтров:

Выберите User defined, чтобы явным образом задать коэффициенты фильтра в параметрах Highpass FIR filter coefficients и Lowpass FIR filter coefficients.

Выберите вейвлет, такой как Biorthogonal или Daubechies, чтобы задать основанный на вейвлете фильтр. Блок использует Wavelet Toolbox функция wfilters, чтобы создать фильтры. Дополнительные параметры, такие как Wavelet order или Filter order [synthesis / analysis] могут стать активированными. Для списка поддерживаемых вейвлетов смотрите Фильтры Определения с Параметром Фильтра и Связанными Параметрами.

Lowpass FIR filter coefficients

Вектор коэффициентов фильтра (убывающий степени z), который задает коэффициенты, используемые всем lowpass, просачивается набор фильтров. Этот параметр включен, когда вы устанавливаете Filter на User defined. Фильтр lowpass должен быть полуленточным фильтром, который передает диапазон частот, зашел в фильтр, заданный в параметре Highpass FIR filter coefficients. Значения по умолчанию этого параметра указывают, что фильтр на основе вейвлета Daubechies с вейвлетом заказывает 3.

Highpass FIR filter coefficients

Вектор коэффициентов фильтра (убывающий степени z), который задает коэффициенты, используемые всем highpass, просачивается набор фильтров. Этот параметр включен, когда вы устанавливаете Filter на User defined. Фильтр highpass должен быть полуленточным фильтром, который передает диапазон частот, зашел в фильтр, заданный в параметре Lowpass FIR filter coefficients. Значения по умолчанию этого параметра указывают, что фильтр на основе вейвлета Daubechies с вейвлетом заказывает 3.

Wavelet order

Порядок вейвлета выбран в параметре Filter. Этот параметр включен только, когда вы устанавливаете Filter на определенные типы вейвлетов, как показано в Фильтрах Определения с таблицей Filter Parameter и Related Parameters.

Filter order [synthesis / analysis]

Порядок вейвлета для синтеза и анализа фильтрует этапы. Например, когда вы устанавливаете параметр Filter на Biorthogonal и устанавливаете параметр Filter order [synthesis / analysis] на [2 / 6], блок вызывает функцию wfilters с входным параметром 'bior2.6'. Этот параметр включен только, когда вы устанавливаете Filter на определенные типы вейвлетов, как показано в Определении Фильтров с Параметром Фильтра и Связанными Параметрами.

Number of levels

Количество уровней набора фильтров. n - уровень, асимметричная структура имеет n +1 выходные параметры и n - уровень симметричная структура, имеет 2n выходные параметры, как показано в Наборах фильтров Вейвлета. Значок блока изменяется в зависимости от значения этого параметра.

Настройкой по умолчанию этого параметра является 2.

Tree structure

Структура набора фильтров: Asymmetric или Symmetric. Смотрите Наборы фильтров Вейвлета.

Настройкой по умолчанию этого параметра является Asymmetric для блока Dyadic Analysis Filter Bank и Symmetric для блока DWT.

Output

Установите на Multiple ports, чтобы вывести каждый выходной поддиапазон на отдельном порте (самые верхние выходы порта поддиапазон с самым высоким диапазоном частот). Установите на Single port, чтобы конкатенировать поддиапазоны в один вектор или матрицу и вывести конкатенированные поддиапазоны на одном порте. Для получения дополнительной информации смотрите Выходные характеристики.

Настройкой по умолчанию этого параметра является Multiple ports для блока Dyadic Analysis Filter Bank и Single port для блока DWT.

Ссылки

Fliege, N. J. Многоскоростная цифровая обработка сигналов: многоскоростные системы, наборы фильтров, вейвлеты. Западный Сассекс, Англия: John Wiley & Sons, 1994.

Странг, G. и Т. Нгуен. Вейвлеты и наборы фильтров. Веллесли, MA: Wellesley-Кембриджское нажатие, 1996.

Vaidyanathan, P. P. Многоскоростные системы и наборы фильтров. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1993.

Поддерживаемые типы данных

ПортПоддерживаемые типы данных

Входной параметр

  • Плавающая точка двойной точности

  • Плавающая точка с одинарной точностью

Вывод

  • Плавающая точка двойной точности

  • Плавающая точка с одинарной точностью

Расширенные возможности

Представлено до R2006a

Документация DSP System Toolbox
Поддержка
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте