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Diplom-Vortrag: Allpass-Based Analysis-Synthesis Filter-Banks: Design and Application

Dipl.-Ing. Heinrich Loellmann
31. Mai 2011
16:00 Uhr
Hörsaal 4G IKS

Filterbänke sind ein essentieller Bestandteil zahlreicher Algorithmen für die digitale Signalverarbeitung, die heutzutage in einer Vielzahl von Geräten eingesetzt werden. Der Entwurf einer Filterbank hat dabei einen entscheidenden Einfluss auf die Leistungsfähigkeit solcher Algorithmen in Bezug auf deren Rechenkomplexität, Verzögerungszeit und Signalqualität. In dieser Dissertation werden neuartige Entwurfsansätze für allpass-basierte Filterbänke entwickelt. Ein wesentlicher Vorteil dieser rekursiven Filterbänke ist, dass sie eine hohe Frequenzselektivität und/oder eine nicht gleichförmige Zeit-Frequenzauflösung mit einer gleichzeitig geringen Signallaufzeit erreichen können.  

Ein Schwerpunkt bildet der Entwurf von allpass-basierten Quadrature-Mirror-Filterbänken mittels geschlossen lösbarer Entwurfsverfahren. Es wird u.a. gezeigt, welche Vorteile der Einsatz dieser rekursiven Filterbänke für die Sprach- und Audiocodierung bietet.  

Ein zweiter Schwerpunkt dieser Arbeit ist der Entwurf von allpass-transformierten Analyse- Synthese-Filterbänken. Derartige Filterbänke können eine Frequenzauflösung erreichen, die der des menschlichen Gehörs sehr ähnelt, was von besonderem Interesse für die Sprach und Audiosignalverarbeitung ist. Neue geschlossene sowie numerische Entwurfsverfahren für derartige Filterbänke werden vorgestellt und miteinander verglichen.  

Schließlich wird im Rahmen dieser Arbeit eine besonders effiziente Implementierung einer allpass-transformierten Filterbank ohne Unterabtastung entwickelt. Es wird aufgezeigt, wie diese neuartige Filterbank für die Realisierung von Sprachverbesserungssystemen mit geringer Signallaufzeit eingesetzt werden kann, was beispielsweise für den Einsatz in Mobilfunktelefonen oder in digitalen Hörgeräten erforderlich ist.  

Die in dieser Arbeit entwickelten Entwurfsverfahren für allpass-basierte Filterbänke werden eingehend theoretisch und simulativ untersucht und erweitern signifikant die praktischen Einsatzmöglichkeiten von rekursiven Filterbänken.

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