32 research outputs found
Selection of Sampling Grid and Prefilter for Image Decimation Based on Spectral Extension Analysis
Signal decimation aimed at optimal spectral packing has
a variety of applications in areas ranging from array pro
cessing to image processing In this article we propose
and discuss a new method for determining decimation
grid and prelter that best t the spectral extension of
any D signal dened on an arbitrary sampling lattice
The method has been implemented and tested on digital
images in order to evaluate quality degradation due to
optimal spectral truncatio
Efficient algorithms for arbitrary sample rate conversion with application to wave field synthesis
Arbitrary sample rate conversion (ASRC) is used in many fields of digital signal processing to alter the sampling rate of discrete-time signals by arbitrary, potentially time-varying ratios.
This thesis investigates efficient algorithms for ASRC and proposes several improvements. First, closed-form descriptions for the modified Farrow structure and Lagrange interpolators are derived that are directly applicable to algorithm design and analysis. Second, efficient implementation structures for ASRC algorithms are investigated. Third, this thesis considers coefficient design methods that are optimal for a selectable error norm and optional design constraints.
Finally, the performance of different algorithms is compared for several performance metrics. This enables the selection of ASRC algorithms that meet the requirements of an application with minimal complexity.
Wave field synthesis (WFS), a high-quality spatial sound reproduction technique, is the main application considered in this work. For WFS, sophisticated ASRC algorithms improve the quality of moving sound sources. However, the improvements proposed in this thesis are not limited to WFS, but applicable to general-purpose ASRC problems.Verfahren zur unbeschränkten Abtastratenwandlung (arbitrary sample rate
conversion,ASRC) ermöglichen die Änderung der Abtastrate zeitdiskreter
Signale um beliebige, zeitvarianteVerhältnisse. ASRC wird in vielen
Anwendungen digitaler Signalverarbeitung eingesetzt.In dieser Arbeit wird
die Verwendung von ASRC-Verfahren in der Wellenfeldsynthese(WFS), einem
Verfahren zur hochqualitativen, räumlich korrekten Audio-Wiedergabe,
untersucht.Durch ASRC-Algorithmen kann die Wiedergabequalität bewegter
Schallquellenin WFS deutlich verbessert werden. Durch die hohe Zahl der in
einem WFS-Wiedergabesystembenötigten simultanen ASRC-Operationen ist eine
direkte Anwendung hochwertigerAlgorithmen jedoch meist nicht möglich.Zur
Lösung dieses Problems werden verschiedene Beiträge vorgestellt. Die
Komplexitätder WFS-Signalverarbeitung wird durch eine geeignete
Partitionierung der ASRC-Algorithmensignifikant reduziert, welche eine
effiziente Wiederverwendung von Zwischenergebnissenermöglicht. Dies
erlaubt den Einsatz hochqualitativer Algorithmen zur Abtastratenwandlungmit
einer Komplexität, die mit der Anwendung einfacher konventioneller
ASRCAlgorithmenvergleichbar ist. Dieses Partitionierungsschema stellt
jedoch auch zusätzlicheAnforderungen an ASRC-Algorithmen und erfordert
Abwägungen zwischen Performance-Maßen wie der algorithmischen
Komplexität, Speicherbedarf oder -bandbreite.Zur Verbesserung von
Algorithmen und Implementierungsstrukturen für ASRC werdenverschiedene
Maßnahmen vorgeschlagen. Zum Einen werden geschlossene,
analytischeBeschreibungen für den kontinuierlichen Frequenzgang
verschiedener Klassen von ASRCStruktureneingeführt. Insbesondere für
Lagrange-Interpolatoren, die modifizierte Farrow-Struktur sowie
Kombinationen aus Überabtastung und zeitkontinuierlichen
Resampling-Funktionen werden kompakte Darstellungen hergeleitet, die sowohl
Aufschluss über dasVerhalten dieser Filter geben als auch eine direkte
Verwendung in Design-Methoden ermöglichen.Einen zweiten Schwerpunkt bildet
das Koeffizientendesign für diese Strukturen, insbesonderezum optimalen
Entwurf bezüglich einer gewählten Fehlernorm und optionaler
Entwurfsbedingungenund -restriktionen. Im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen
werden solcheoptimalen Entwurfsmethoden auch für mehrstufige
ASRC-Strukturen, welche ganzzahligeÜberabtastung mit zeitkontinuierlichen
Resampling-Funktionen verbinden, vorgestellt.Für diese Klasse von
Strukturen wird eine Reihe angepasster Resampling-Funktionen
vorgeschlagen,welche in Verbindung mit den entwickelten optimalen
Entwurfsmethoden signifikanteQualitätssteigerungen ermöglichen.Die
Vielzahl von ASRC-Strukturen sowie deren Design-Parameter bildet eine
Hauptschwierigkeitbei der Auswahl eines für eine gegebene Anwendung
geeigneten Verfahrens.Evaluation und Performance-Vergleiche bilden daher
einen dritten Schwerpunkt. Dazu wirdzum Einen der Einfluss verschiedener
Entwurfsparameter auf die erzielbare Qualität vonASRC-Algorithmen
untersucht. Zum Anderen wird der benötigte Aufwand bezüglich
verschiedenerPerformance-Metriken in Abhängigkeit von Design-Qualität
dargestellt.Auf diese Weise sind die Ergebnisse dieser Arbeit nicht auf WFS
beschränkt, sondernsind in einer Vielzahl von Anwendungen unbeschränkter
Abtastratenwandlung nutzbar
Engineering Education and Research Using MATLAB
MATLAB is a software package used primarily in the field of engineering for signal processing, numerical data analysis, modeling, programming, simulation, and computer graphic visualization. In the last few years, it has become widely accepted as an efficient tool, and, therefore, its use has significantly increased in scientific communities and academic institutions. This book consists of 20 chapters presenting research works using MATLAB tools. Chapters include techniques for programming and developing Graphical User Interfaces (GUIs), dynamic systems, electric machines, signal and image processing, power electronics, mixed signal circuits, genetic programming, digital watermarking, control systems, time-series regression modeling, and artificial neural networks
Signal processing for high-definition television
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mathematics, 1995.Includes bibliographical references (p. 60-62).by Peter Monta.Ph.D
Festschrift zum 60. Geburtstag von Wolfgang Strasser
Die vorliegende Festschrift ist Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Wolfgang Straßer zu seinem 60. Geburtstag gewidmet. Eine Reihe von Wissenschaftlern auf dem Gebiet der Computergraphik, die alle aus der "Tübinger Schule" stammen, haben - zum Teil zusammen mit ihren Schülern - Aufsätze zu dieser Schrift beigetragen.
Die Beiträge reichen von der Objektrekonstruktion aus Bildmerkmalen über die physikalische Simulation bis hin zum Rendering und der Visualisierung, vom theoretisch ausgerichteten Aufsatz bis zur praktischen gegenwärtigen und zukünftigen Anwendung. Diese thematische Buntheit verdeutlicht auf anschauliche Weise die Breite und Vielfalt der Wissenschaft von der Computergraphik, wie sie am Lehrstuhl Straßer in Tübingen betrieben wird.
Schon allein an der Tatsache, daß im Bereich der Computergraphik zehn Professoren an Universitäten und Fachhochschulen aus Tübingen kommen, zeigt sich der prägende Einfluß Professor Straßers auf die Computergraphiklandschaft in Deutschland. Daß sich darunter mehrere Physiker und Mathematiker befinden, die in Tübingen für dieses Fach gewonnen werden konnten, ist vor allem seinem Engagement und seiner Ausstrahlung zu verdanken.
Neben der Hochachtung vor den wissenschaftlichen Leistungen von Professor Straßer hat sicherlich seine Persönlichkeit einen entscheidenden Anteil an der spontanten Bereischaft der Autoren, zu dieser Festschrift beizutragen. Mit außergewöhnlich großem persönlichen Einsatz fördert er Studenten, Doktoranden und Habilitanden, vermittelt aus seinen reichen internationalen Beziehungen Forschungskontakte und schafft so außerordentlich gute Voraussetzungen für selbständige wissenschafliche Arbeit.
Die Autoren wollen mit ihrem Beitrag Wolfgang Straßer eine Freude bereiten und verbinden mit ihrem Dank den Wunsch, auch weiterhin an seinem fachlich wie menschlich reichen und bereichernden Wirken teilhaben zu dürfen
Optimal Space-Time-Frequency Design of Microphone Networks
Consider a sensing system using a large number of N microphones placed in multiple dimensions to monitor a acoustic field. Using all the microphones at once is impractical because of the amount data generated. Instead, we choose a subset of D microphones to be active. Specifically, we wish to find the D set of microphones that minimizes the largest interference gain at multiple frequencies while monitoring a target of interest. A direct, combinatorial approach - testing all N choose D subsets of microphones - is impractical because of problem size. Instead, we use a convex optimization technique that induces sparsity through a l1-penalty to determine which subset of microphones to use. Our work investigates not only the optimal placement (space) of microphones but also how to process the output of each microphone (time/frequency). We explore this problem for both single and multi-frequency sources, optimizing both microphone weights and positions simultaneously. In addition, we explore this problem for random sources where the output of each of the N microphones is processed by an individual multirate filterbank. The N processed filterbank outputs are then combined to form one final signal. In this case, we fix all the analysis filters and optimize over all the synthesis filters. We show how to convert the continuous frequency problem to a discrete frequency approximation that is computationally tractable. In this random source/multirate filterbank case, we once again optimize over space-time-frequency simultaneously
Applications of MATLAB in Science and Engineering
The book consists of 24 chapters illustrating a wide range of areas where MATLAB tools are applied. These areas include mathematics, physics, chemistry and chemical engineering, mechanical engineering, biological (molecular biology) and medical sciences, communication and control systems, digital signal, image and video processing, system modeling and simulation. Many interesting problems have been included throughout the book, and its contents will be beneficial for students and professionals in wide areas of interest