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サンプル値制御によるディジタル信号処理の一般的理論とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 15360224
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 制御工学
研究機関京都大学

研究代表者

山本 裕  京都大学, 情報学研究科, 教授 (70115963)

研究分担者 藤岡 久也  京都大学, 情報学研究科, 助教授 (60273596)
永原 正章  京都大学, 情報学研究科, 助手 (90362582)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
13,400千円 (直接経費: 13,400千円)
2005年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
2004年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
2003年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
キーワードサンプル値制御理論 / 完全帯域制限仮定 / DAコンバータ / 音響圧縮 / ノイズ除去 / ブロックノイズ / モスキートノイズ / マルチレート処理 / フィルタバンク / 雑音除去
研究概要

目標としたところは,1)音響処理ことにコンパクトディスク等のフォーマットから20kHz以上の可聴帯域以上の高域を再生する超高域処理DAコンバータの設計,開発,ことにこれまでPCの外付けボードで実現していたものの,独立型への展開,さらに2)サンプル値制御理論に基づく信号圧縮,また圧縮されたソースからの高精度復元,さらに3)画像処理等への応用,である.
1)についてはCDのサンプリング処理の8倍のオーバーサンプリングを実現し,これに対して完全帯域制限仮定を設けない条件の下で,アナログ特性によるナイキスト周波数以上の帯域延長特性を仮定した上でサンプル値H∞(準)最適フィルタを設計した.これまではPC上での実現であったが,昨年度からの設計に基づき実機を作成し,実装に成功した.得られた成果は少なくとも聴感上は従来のCDの音質を圧倒的に上回り,また多くのリスナーから同様の評価を得た.
2)に対しては,MDなどにおける圧縮されたソースに対し,2倍アップサンプルしたものから適切な倍音成分を取りだす試みを実行し,聴感上著しい改善が得られることを確認した.この成果はMDなどの実機に搭載され,すでに商用化がなっている.将来的には多くの圧縮オーディオの標準装備となることが期待されている.
3)については,モスキートノイズやブロックノイズなど,ディジタル画像とくに動画において特徴的なノイズに対して,その低減化を試みた.このうちモスキートノイズに対しては,本研究のフィルタ設計がとりわけ有効であることが確認されている.さらに,動画においてことに問題となるブロックノイズに対しては,やはり本研究のフィルタ処理を施すことが有効であるが,この際大きな問題となるのが,これらのフィルタは原画増でのシャープなエッジも鈍化させてしまうことである.これについてはある種の非線形処理が有効であることは前年度の研究で確認されていたが,今年度はその処理を一歩進め,それを実時間化することに目処をつけた.これにより本研究の一層の実用化が進むことが期待される.
これらは従来完全帯域制限の仮定の下で処理されていたものであるが,本研究によってサンプル値制御理論を用いることにより,従来の制限を超えた高周波まで最適処理が可能となったものである.

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (23件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] A new characterization of invariant subspaces of H^2 and applications to optimal sensitivity problem2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kashima, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Systems & Control Letters 54

      ページ: 539-545

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optimal design of fractional delay FIR filters without band-limiting assumption2005

    • 著者名/発表者名
      M.Nagahara, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc. IEEE Int'l Conf. on Acoustics, Speech, and Signal Processing IV

      ページ: 221-224

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Hamiltonian-based solution to the mixed sensitivity optimization problem for stable pseudorational plants2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kashima, H.Ozbay, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Systems & Control Letters 54

      ページ: 1063-1068

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] System theory for numerical analysis2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kashima, S.Ashida, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc. 16^<th> IFAC World Congress,

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] General Solution to Standard H^∞ Control Problems for a Class of Infinite-dimensional Systems2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kashima, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc. 44^<th> IEEE Conf. Decision and Control

      ページ: 2457-2462

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] サンプル値 H^∞制御に基づく超音波モータの速度追従制御2005

    • 著者名/発表者名
      小林, 藤岡, Vongsaroj, 矢鍋
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 71

      ページ: 1567-1573

    • NAID

      130004235664

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optimal design of fractional delay FIR filters without band-limiting assumption2005

    • 著者名/発表者名
      M.Nagahara, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc.IEEE Int'l Conf.on Acoustics, Speech, and Signal Processing IV

      ページ: 221-224

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] System theory for numerical analysis2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kashima, S.Ashida, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc.16^<th> IFAC World Congress

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] General Solution to Standard H^∞ Control Problems for a Class of Infinite-dimensional Systems2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kashima, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc.44^<th> IEEE Conf.Decision and Control

      ページ: 2457-2462

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] System theory for numerical analysis2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kashima, S.Ashida, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc.16^<th> IFAC World Congress,

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] サンプル値H∞制御に基づく超音波モータの速度追従制御2005

    • 著者名/発表者名
      小林, 藤岡, Vongsaroj, 矢鍋
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 71

      ページ: 1567-1573

    • NAID

      130004235664

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Optimal design of franctional delay FIR filters without band-limiting assumption2005

    • 著者名/発表者名
      M.Nagahara, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc.IEEE International Conference on Acousties, Speech, and Signal Processing IV

      ページ: 221-224

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Optimal wavelet expansion via sampled-data control theory2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kashima, M.Nagahara, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters 11

      ページ: 79-82

    • NAID

      120000897239

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A new approach to signal processing via sampled-data control theory2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc.5th Asian Control Conference, Melborne

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Sampled-data audio signal compression with Huffman coding2004

    • 著者名/発表者名
      S.Ashida, H.Kakemizu, M.Nagahara, Y.YYamamoto
    • 雑誌名

      Proc.SICE Annual Conf., Sapporo

      ページ: 972-976

    • NAID

      130005441221

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Hamiltonian-based solution to the mixed sensitivity problem for stable pseudorational plants2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kashima, Y.Yamamoto, H.Ozbay
    • 雑誌名

      Proc.17^<th> MTNS (CD版)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A new approach to signal processing via sampled-data control theory2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc.5^<th> Asian Control Conference (CD版)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Sampled-data audio signal compression with Huffman coding2004

    • 著者名/発表者名
      S.Ashida, H.Kakemizu, M.Nagahara, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc.SICE Annual Conference

      ページ: 972-976

    • NAID

      130005441221

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Repetitive control via sampled-data H-infinity control2004

    • 著者名/発表者名
      G.Ooi, M.Nagahara, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc.IFAC Workshop on Periodic Control Systems

      ページ: 561-565

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] ネット上の主観情報を獲得して利用する意思決定過程における知識獲得精度2004

    • 著者名/発表者名
      藤本, 山本
    • 雑誌名

      人工知能学会論文誌 vol.19

      ページ: 571-579

    • NAID

      10014165039

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Optimizing FIR approximation for discrete-time IIR filters2003

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamamoto, M.Nagahara et al.
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters 10

      ページ: 273-276

    • NAID

      130006959064

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optimal design of fractional delay filters2003

    • 著者名/発表者名
      M.Nagahara, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc.42^<nd> IEEE Conf.Decision and Control

      ページ: 6539-6544

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Audio signal compression via sampled-data control theory2003

    • 著者名/発表者名
      S.Ashida, M.Nagahara, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc. ICE Annual Conf.

      ページ: 1182-1185

    • NAID

      130005018030

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamamoto, et al.: "Optimizing FIR approximation for discrete-time IIR filters"IEEE Signal Processing Letters. 10・9. 273-276 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kashima, H.Ozbay, Y.Yamamoto: "On the mixed sensitivity optimization problem for stable pseudorational plants"Proc.4th IFAC Workshop on Time Delay Systems, INRIA, France. (CD-ROM). (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 永原, 山本: "ディジタル通信システムのサンプル値H^∞設計"システム制御情報学会論文誌. 16・1. 38-43 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kashima, Y.Yamamoto: "equivalent characterization of Invariant Subspaces of H2 and Applications to the Optimal Sensitivity Problem"Proc.42^<nd> IEEE Conference on Decision and Control. 1824-1829 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nagahara, Y.Yamamoto: "Optimal Design of Fractional Delay Filters"Proc.42^<nd> IEEE Conference on Decicion and Control. 6539-6544 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ashida, M.Nagahara, Y.Yamamoto: "audio signal Compression via Sampled-Data Control Theory"Proc.SICE Annual conference 2003,Fukui. 1182-1185 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2021-09-27  

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