Dyadic Analysis Filter Bank

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

Библиотека

Фильтрация / Многоскоростные фильтры

dspmlti4

  • Dyadic Analysis Filter Bank block

Описание

Примечание

Этот блок всегда интерпретирует входные сигналы как системы координат. Формат кадра входного сигнала должен быть кратным 2n, где n значение 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 КИХ-фильтров lowpass, чтобы неоднократно разделить входной частотный диапазон, как проиллюстрировано в Наборах фильтров Вейвлета (Асимметричный).

Можно задать highpass набора фильтров и фильтры lowpass путем обеспечения векторов из 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 dwt функция. Поскольку DSP System Toolbox™ спроектирован для реализации в реальном времени, и Wavelet Toolbox спроектирован для анализа, продукты обрабатывают граничные условия и фильтруют состояния по-другому. Сделать выход dwt функционируйте совпадают с DWT выход этого блока, завершают следующие шаги:

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

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

Введите требования

  • Введите должен быть вектор или матрица.

  • Размер входного 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 системы координат 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 варьируются в зависимости от установок параметров блока, как получено в итоге в следующем списке и фигуре:

  • Набор параметров Number of levels к n

  • Установка параметра Tree structure:

    • Asymmetric — Блокируйтесь производит n +1 выходной поддиапазон

    • Symmetric — Блокируйтесь производит 2n поддиапазоны выхода

  • 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 уровень входного кадра
(Однако выходные форматы кадра могут варьироваться, таким образом, выходные частоты дискретизации могут варьироваться.)

Output Dimensions (Frame Size)

Одинаковое число строк и столбцы как вход.

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

  • Symmetric — Все выходные параметры имеют формат кадра, M i / 2n.

  • Asymmetric — Формат кадра каждого выхода (кроме последнего) вдвое меньше чем это выхода 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 — Все выходные параметры имеют 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 из 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 wfilters функция. 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 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 выход двухместного аналитического набора фильтров питается схему сжатия с потерями, которая обычно присваивает номер битов для каждого набора фильтров выход пропорционально 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 спроектированы, 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 системе координат 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, варьируются в зависимости от установки параметра Filter. Только некоторые параметры, описанные ниже, отображаются в диалоговом окне в любой момент.

Filter

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

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

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

Lowpass FIR filter coefficients

Вектор из 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 из 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 установленный параметр Filter order [synthesis / analysis] на [2 / 6], блок вызывает wfilters функция с входным параметром 'bior2.6'. Этот параметр включен только, когда вы устанавливаете Filter на определенные типы вейвлетов, как показано в Определении Фильтров 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 выводить каждый выходной поддиапазон на отдельном порте (самые верхние выходы порта поддиапазон с самым высоким диапазоном частот). Установите на Single port конкатенировать поддиапазоны в один вектор или матрицу и выводить 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

Смотрите также

DWTDSP System Toolbox
Dyadic Synthesis Filter BankDSP System Toolbox
Two-Channel Analysis Subband FilterDSP System Toolbox

Расширенные возможности

Представлено до R2006a

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте