JP2000267682A - 畳み込み演算装置 - Google Patents
畳み込み演算装置Info
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- JP2000267682A JP2000267682A JP11075617A JP7561799A JP2000267682A JP 2000267682 A JP2000267682 A JP 2000267682A JP 11075617 A JP11075617 A JP 11075617A JP 7561799 A JP7561799 A JP 7561799A JP 2000267682 A JP2000267682 A JP 2000267682A
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- Electrophonic Musical Instruments (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＦＦＴを用いて畳み込み演算する場合に入力
信号と出力信号の間の遅延を減少させる。 【解決手段】 インパルス応答データを複数のブロック
に分割してブロック毎にＦＦＴするとともにオーディオ
信号をブロック毎にＦＦＴして、それぞれＦＦＴされた
結果を乗算し、乗算結果を逆ＦＦＴし、逆ＦＦＴされた
前後のブロックの結果を加算する。
信号と出力信号の間の遅延を減少させる。 【解決手段】 インパルス応答データを複数のブロック
に分割してブロック毎にＦＦＴするとともにオーディオ
信号をブロック毎にＦＦＴして、それぞれＦＦＴされた
結果を乗算し、乗算結果を逆ＦＦＴし、逆ＦＦＴされた
前後のブロックの結果を加算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音場再生・音場制
御に関し、特にコンサートホールの残響付加技術にあっ
て、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いてオーディオ信
号とインパルス応答を畳み込み演算する畳み込み演算装
置に関する。
御に関し、特にコンサートホールの残響付加技術にあっ
て、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いてオーディオ信
号とインパルス応答を畳み込み演算する畳み込み演算装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ある系の伝達関数（インパルス
応答）ｈ（ｎ）が既知の場合には、その系に入力される
信号ｘ（ｎ）と、その伝達関数を畳み込み演算すること
により、その系の出力信号ｙ（ｎ）を求めることができ
る。この畳み込み演算を数式で表すと次式（１）のよう
になる。
応答）ｈ（ｎ）が既知の場合には、その系に入力される
信号ｘ（ｎ）と、その伝達関数を畳み込み演算すること
により、その系の出力信号ｙ（ｎ）を求めることができ
る。この畳み込み演算を数式で表すと次式（１）のよう
になる。
【０００３】
【数１】
【０００４】しかしながら、この計算ではＮ2回の乗算
が必要である。そこで、計算効率を向上させるためにイ
ンパルス応答ｈ（ｎ）と入力信号ｘ（ｎ）をフーリエ変
換してその変換結果を乗算し、その乗算結果を逆フーリ
エ変換する方法が用いられる。この方法では、３回のＦ
ＦＴにおける乗算回数は（３Ｎ／２）log2Ｎ回となるの
で、式（１）を用いる場合より乗算回数を減少させるこ
とができる。
が必要である。そこで、計算効率を向上させるためにイ
ンパルス応答ｈ（ｎ）と入力信号ｘ（ｎ）をフーリエ変
換してその変換結果を乗算し、その乗算結果を逆フーリ
エ変換する方法が用いられる。この方法では、３回のＦ
ＦＴにおける乗算回数は（３Ｎ／２）log2Ｎ回となるの
で、式（１）を用いる場合より乗算回数を減少させるこ
とができる。
【０００５】ところで、この方法は計算効率を向上させ
るには有効であるが、実時間処理を行う場合には、イン
パルス応答ｈ（ｎ）のタップ数Ｎ以上の遅延が発生す
る。ＦＦＴを利用した畳み込み演算として重畳保留法
（Overlap-save method）を用いる場合の処理を図３、
図４に示す。図３、図４において、インパルス応答ｈ
（ｎ）を処理する場合には、 ・Ｎサンプル分のインパルス応答ｈ（ｎ）のデータを、
２Ｎサンプル分のインパルス応答バッファ（ａ１、ａ
２）の後半ａ２に取得し、 ・次いで、取得したインパルス応答ｈ（ｎ）のデータ長
と同じ長さの「０」をインパルス応答ｈ（ｎ）の前（前
半ａ１）に付加する（ブロック１）。 ・次いで、この「０」を付加した２ＮサンプルでＦＦＴ
処理を行い（ブロック２）、 ・ＦＦＴ処理結果をインパルス応答バッファａ１、ａ２
にストアする（ブロック３）。
るには有効であるが、実時間処理を行う場合には、イン
パルス応答ｈ（ｎ）のタップ数Ｎ以上の遅延が発生す
る。ＦＦＴを利用した畳み込み演算として重畳保留法
（Overlap-save method）を用いる場合の処理を図３、
図４に示す。図３、図４において、インパルス応答ｈ
（ｎ）を処理する場合には、 ・Ｎサンプル分のインパルス応答ｈ（ｎ）のデータを、
２Ｎサンプル分のインパルス応答バッファ（ａ１、ａ
２）の後半ａ２に取得し、 ・次いで、取得したインパルス応答ｈ（ｎ）のデータ長
と同じ長さの「０」をインパルス応答ｈ（ｎ）の前（前
半ａ１）に付加する（ブロック１）。 ・次いで、この「０」を付加した２ＮサンプルでＦＦＴ
処理を行い（ブロック２）、 ・ＦＦＴ処理結果をインパルス応答バッファａ１、ａ２
にストアする（ブロック３）。
【０００６】入力信号ｘ（ｎ）を処理する場合には、 ・入力信号ｘ（ｎ）をＮサンプル毎に第１、第２の入力
バッファ（不図示）に交互に取得する（ブロック４）。 ・そして、第１の入力バッファがＮサンプルの入力信号
ｘm（ｎ）で満たされると、入力バッファとは別の２Ｎ
サンプル分の入力信号用バッファ（ｂ１，ｂ２）の後半
ｂ２にコピーし、また、前半ｂ１には前のＮサンプルの
入力信号ｘm-1（ｎ）で埋める（ただし、初回は「０」
で埋める）（ブロック５）。 ・そして、２ＮサンプルでＦＦＴ処理を行い、処理結果
を入力信号用バッファ（ｂ１，ｂ２）にストアする（ブ
ロック６）。
バッファ（不図示）に交互に取得する（ブロック４）。 ・そして、第１の入力バッファがＮサンプルの入力信号
ｘm（ｎ）で満たされると、入力バッファとは別の２Ｎ
サンプル分の入力信号用バッファ（ｂ１，ｂ２）の後半
ｂ２にコピーし、また、前半ｂ１には前のＮサンプルの
入力信号ｘm-1（ｎ）で埋める（ただし、初回は「０」
で埋める）（ブロック５）。 ・そして、２ＮサンプルでＦＦＴ処理を行い、処理結果
を入力信号用バッファ（ｂ１，ｂ２）にストアする（ブ
ロック６）。
【０００７】・次いで入力信号ｘ（ｎ）のＦＦＴ処理結
果とインパルス応答ｈ（ｎ）のＦＦＴ処理結果を乗算し
（ブロック７）、 ・次いで乗算結果を逆ＦＦＴ処理し（ブロック８）、 ・次いで前半のＮサンプルを畳み込み演算結果として出
力バッファｃに書き込む（ブロック９）。 また、この間、第２の入力バッファには次の入力信号ｘ
（ｎ）が書き込まれており、第２の入力バッファが満た
される前に上記の第１の入力バッファに対する処理が完
了する。したがって、入力信号ｘ（ｎ）に対してこの一
連の処理を繰り返すことにより、ＦＦＴを利用した畳み
込み演算結果を得ることができる。
果とインパルス応答ｈ（ｎ）のＦＦＴ処理結果を乗算し
（ブロック７）、 ・次いで乗算結果を逆ＦＦＴ処理し（ブロック８）、 ・次いで前半のＮサンプルを畳み込み演算結果として出
力バッファｃに書き込む（ブロック９）。 また、この間、第２の入力バッファには次の入力信号ｘ
（ｎ）が書き込まれており、第２の入力バッファが満た
される前に上記の第１の入力バッファに対する処理が完
了する。したがって、入力信号ｘ（ｎ）に対してこの一
連の処理を繰り返すことにより、ＦＦＴを利用した畳み
込み演算結果を得ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにＦＦＴを用いた畳み込み演算では、式（１）をそ
のまま演算するよりも乗算回数を減少させることができ
るが、実時間処理を行う場合には、図５に示すようにＮ
サンプル分の入力信号ｘ（ｎ）が第１又は第２の入力バ
ッファに蓄積されないと、ＦＦＴ処理を行うことができ
ないので、入力信号ｘ（ｎ）と出力信号ｙ（ｎ）の間に
２Ｎサンプル分の大きな遅延が発生するという問題点が
ある。
ようにＦＦＴを用いた畳み込み演算では、式（１）をそ
のまま演算するよりも乗算回数を減少させることができ
るが、実時間処理を行う場合には、図５に示すようにＮ
サンプル分の入力信号ｘ（ｎ）が第１又は第２の入力バ
ッファに蓄積されないと、ＦＦＴ処理を行うことができ
ないので、入力信号ｘ（ｎ）と出力信号ｙ（ｎ）の間に
２Ｎサンプル分の大きな遅延が発生するという問題点が
ある。
【０００９】本発明は上記従来例の問題点に鑑み、入力
信号と出力信号の間の遅延を減少させることができる畳
み込み演算装置を提供することを目的とする。
信号と出力信号の間の遅延を減少させることができる畳
み込み演算装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、インパルス応答データを複数のブロックに
分割して、ＦＦＴを用いて畳み込み演算するようにした
ものである。すなわち本発明によれば、インパルス応答
データを複数のブロックに分割して入力バッファに取り
込む入力手段と、前記入力バッファに取り込まれたイン
パルス応答データを前記ブロック毎にＦＦＴする第１の
ＦＦＴ手段と、オーディオ信号を前記ブロック毎にバッ
ファリングするバッファリング手段と、前記バッファリ
ングされたオーディオ信号を前記ブロック毎にＦＦＴす
る第２のＦＦＴ手段と、前記第１、第２のＦＦＴ手段に
よりそれぞれＦＦＴされた結果を乗算する乗算手段と、
前記乗算手段により乗算された結果を逆ＦＦＴする逆Ｆ
ＦＴ手段と、前記逆ＦＦＴ手段により逆ＦＦＴされた前
後のブロックの結果を加算する加算手段とを、備えた畳
み込み演算装置が提供される。
するために、インパルス応答データを複数のブロックに
分割して、ＦＦＴを用いて畳み込み演算するようにした
ものである。すなわち本発明によれば、インパルス応答
データを複数のブロックに分割して入力バッファに取り
込む入力手段と、前記入力バッファに取り込まれたイン
パルス応答データを前記ブロック毎にＦＦＴする第１の
ＦＦＴ手段と、オーディオ信号を前記ブロック毎にバッ
ファリングするバッファリング手段と、前記バッファリ
ングされたオーディオ信号を前記ブロック毎にＦＦＴす
る第２のＦＦＴ手段と、前記第１、第２のＦＦＴ手段に
よりそれぞれＦＦＴされた結果を乗算する乗算手段と、
前記乗算手段により乗算された結果を逆ＦＦＴする逆Ｆ
ＦＴ手段と、前記逆ＦＦＴ手段により逆ＦＦＴされた前
後のブロックの結果を加算する加算手段とを、備えた畳
み込み演算装置が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明に係る畳み込み演算
装置の一実施形態を示すブロック図、図２は図１の装置
による入力信号と出力信号の間の遅延を示す説明図であ
る。
施の形態を説明する。図１は本発明に係る畳み込み演算
装置の一実施形態を示すブロック図、図２は図１の装置
による入力信号と出力信号の間の遅延を示す説明図であ
る。
【００１２】図１において、インパルス応答ｈ（ｎ）を
処理する場合には、 ・インパルス応答ｈ（ｎ）のデータをインパルス応答バ
ッファに順次入力し（入力ブロック１１）、 ・次いでＮ／２サンプル分のインパルス応答ｈ（ｎ）を
取得すると、Ｎ／２サンプル分のインパルス応答ｈ
（ｎ）のデータ長と同じ長さの「０」をインパルス応答
ｈ（ｎ）の前に付加することにより、Ｎサンプル分のイ
ンパルス応答ｈ（ｎ）を２つのブロックに分割する（分
割ブロック１２）。 ・次いでこの「０」を付加したＮサンプルで１ブロック
分（Ｎ／２サンプル分）のＦＦＴ処理を行い（ＦＦＴ処
理ブロック１３）、 ・ＦＦＴ処理結果をインパルス応答バッファにストアす
る（ＦＦＴ処理結果ストアブロック１４）。
処理する場合には、 ・インパルス応答ｈ（ｎ）のデータをインパルス応答バ
ッファに順次入力し（入力ブロック１１）、 ・次いでＮ／２サンプル分のインパルス応答ｈ（ｎ）を
取得すると、Ｎ／２サンプル分のインパルス応答ｈ
（ｎ）のデータ長と同じ長さの「０」をインパルス応答
ｈ（ｎ）の前に付加することにより、Ｎサンプル分のイ
ンパルス応答ｈ（ｎ）を２つのブロックに分割する（分
割ブロック１２）。 ・次いでこの「０」を付加したＮサンプルで１ブロック
分（Ｎ／２サンプル分）のＦＦＴ処理を行い（ＦＦＴ処
理ブロック１３）、 ・ＦＦＴ処理結果をインパルス応答バッファにストアす
る（ＦＦＴ処理結果ストアブロック１４）。
【００１３】入力信号ｘ（ｎ）を処理する場合には、 ・入力信号ｘ（ｎ）をＮ／２サンプル（ブロック）毎に
第１、第２の入力バッファ（不図示）に交互に入力する
（入力ブロック１５）。 ・そして、第１の入力バッファがＮ／２サンプルの入力
信号ｘm（ｎ）で満たされると（バッファリングブロッ
ク１６）、入力バッファとは別のＮサンプル分の入力信
号用バッファの後半にコピーし、また、前半には１ブロ
ック（Ｎ／２サンプル）前の入力信号ｘm-1（ｎ）で埋
める（ただし、初回は「０」で埋める）（ストアブロッ
ク１７）。 ・そして、Ｎサンプルで１ブロック分のＦＦＴ処理を行
い、処理結果を入力信号用バッファにストアする（ＦＦ
Ｔ処理ブロック１８）。
第１、第２の入力バッファ（不図示）に交互に入力する
（入力ブロック１５）。 ・そして、第１の入力バッファがＮ／２サンプルの入力
信号ｘm（ｎ）で満たされると（バッファリングブロッ
ク１６）、入力バッファとは別のＮサンプル分の入力信
号用バッファの後半にコピーし、また、前半には１ブロ
ック（Ｎ／２サンプル）前の入力信号ｘm-1（ｎ）で埋
める（ただし、初回は「０」で埋める）（ストアブロッ
ク１７）。 ・そして、Ｎサンプルで１ブロック分のＦＦＴ処理を行
い、処理結果を入力信号用バッファにストアする（ＦＦ
Ｔ処理ブロック１８）。
【００１４】・次いでブロック毎の入力信号ｘ（ｎ）の
ＦＦＴ処理結果とインパルス応答ｈ（ｎ）のＦＦＴ処理
結果を乗算し（乗算処理ブロック１９）、 ・次いでブロック毎の乗算結果を逆ＦＦＴ処理し（逆Ｆ
ＦＴ処理ブロック２０）、 ・次いでブロック毎の乗算結果を２ブロック分（Ｎサン
プル分）加算し（加算ブロック２１）、 ・次いでこの加算結果をＮサンプル分の畳み込み演算結
果として出力バッファｃに書き込む（ステップ２２）。
ＦＦＴ処理結果とインパルス応答ｈ（ｎ）のＦＦＴ処理
結果を乗算し（乗算処理ブロック１９）、 ・次いでブロック毎の乗算結果を逆ＦＦＴ処理し（逆Ｆ
ＦＴ処理ブロック２０）、 ・次いでブロック毎の乗算結果を２ブロック分（Ｎサン
プル分）加算し（加算ブロック２１）、 ・次いでこの加算結果をＮサンプル分の畳み込み演算結
果として出力バッファｃに書き込む（ステップ２２）。
【００１５】したがって、図２に示すように、例えばＮ
サンプル分のインパルス応答ｈ（ｎ）を２つのブロック
に分割した場合には、入力信号ｘ（ｎ）と出力信号ｙ
（ｎ）の間はＮサンプル分の遅延となり、従来の方法よ
り遅延を減少させることができる。例えば、Ｎ＝１３１
０７２、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚの場合、従
来方法の場合５．９秒（２６２１４４サンプル）の遅延
が発生するが、本方法ではインパルス応答の分割数を１
６とすると遅延は０．３７秒（１６３８４サンプル）に
することができ、リアルタイム性を向上させることがで
きる。
サンプル分のインパルス応答ｈ（ｎ）を２つのブロック
に分割した場合には、入力信号ｘ（ｎ）と出力信号ｙ
（ｎ）の間はＮサンプル分の遅延となり、従来の方法よ
り遅延を減少させることができる。例えば、Ｎ＝１３１
０７２、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚの場合、従
来方法の場合５．９秒（２６２１４４サンプル）の遅延
が発生するが、本方法ではインパルス応答の分割数を１
６とすると遅延は０．３７秒（１６３８４サンプル）に
することができ、リアルタイム性を向上させることがで
きる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
ンパルス応答を複数のブロックに分割して、ＦＦＴを用
いて畳み込み演算するようにしたので、Ｎが極めて大き
いインパルス応答を音場再生・音場制御に用いた場合、
入力信号と出力信号の間の遅延を減少させることができ
る。
ンパルス応答を複数のブロックに分割して、ＦＦＴを用
いて畳み込み演算するようにしたので、Ｎが極めて大き
いインパルス応答を音場再生・音場制御に用いた場合、
入力信号と出力信号の間の遅延を減少させることができ
る。
【図１】本発明に係る畳み込み演算装置の一実施形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】図１の装置による入力信号と出力信号の間の遅
延を示す説明図である。
延を示す説明図である。
【図３】従来の畳み込み演算装置を示すブロック図であ
る。
る。
【図４】図３の装置の処理を示す説明図である。
【図５】図３の装置による入力信号と出力信号の間の遅
延を示す説明図である。
延を示す説明図である。
【符号の説明】 １１ 入力ブロック（分割ブロックとともに入力手段を
構成する） １２ 分割ブロック １３ ＦＦＴ処理ブロック（第１のＦＦＴ手段） １４ ＦＦＴ処理結果ストアブロック １５ 入力ブロック １６ バッファリングブロック（バッファリング手段） １７ ストアブロック １８ ＦＦＴ処理ブロック（第２のＦＦＴ手段） １９ 乗算処理ブロック（乗算手段） ２０ 逆ＦＦＴ処理ブロック（逆ＦＦＴ手段） ２１ 加算ブロック（加算手段）
構成する） １２ 分割ブロック １３ ＦＦＴ処理ブロック（第１のＦＦＴ手段） １４ ＦＦＴ処理結果ストアブロック １５ 入力ブロック １６ バッファリングブロック（バッファリング手段） １７ ストアブロック １８ ＦＦＴ処理ブロック（第２のＦＦＴ手段） １９ 乗算処理ブロック（乗算手段） ２０ 逆ＦＦＴ処理ブロック（逆ＦＦＴ手段） ２１ 加算ブロック（加算手段）
Claims (1)
- 【請求項１】 インパルス応答データを複数のブロック
に分割して入力バッファに取り込む入力手段と、 前記入力バッファに取り込まれたインパルス応答データ
を前記ブロック毎にＦＦＴする第１のＦＦＴ手段と、 オーディオ信号を前記ブロック毎にバッファリングする
バッファリング手段と、 前記バッファリングされたオーディオ信号を前記ブロッ
ク毎にＦＦＴする第２のＦＦＴ手段と、 前記第１、第２のＦＦＴ手段によりそれぞれＦＦＴされ
た結果を乗算する乗算手段と、 前記乗算手段により乗算された結果を逆ＦＦＴする逆Ｆ
ＦＴ手段と、 前記逆ＦＦＴ手段により逆ＦＦＴされた前後のブロック
の結果を加算する加算手段とを、 備えた畳み込み演算装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11075617A JP2000267682A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 畳み込み演算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11075617A JP2000267682A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 畳み込み演算装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000267682A true JP2000267682A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13581358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11075617A Withdrawn JP2000267682A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 畳み込み演算装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000267682A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009048197A (ja) * | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Gwangju Inst Of Science & Technology | 音場再現装置およびそれを用いた音場再現方法 |
| US7502816B2 (en) | 2003-07-31 | 2009-03-10 | Panasonic Corporation | Signal-processing apparatus and method |
| JP2012150507A (ja) * | 2006-10-18 | 2012-08-09 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandte Forschung E V | 合成フィルターバンク、デコーダ、ミキサー及び会議システム |
| CN111523652A (zh) * | 2019-02-01 | 2020-08-11 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 处理器及其数据处理方法、摄像装置 |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP11075617A patent/JP2000267682A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7502816B2 (en) | 2003-07-31 | 2009-03-10 | Panasonic Corporation | Signal-processing apparatus and method |
| JP2012150507A (ja) * | 2006-10-18 | 2012-08-09 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandte Forschung E V | 合成フィルターバンク、デコーダ、ミキサー及び会議システム |
| JP2009048197A (ja) * | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Gwangju Inst Of Science & Technology | 音場再現装置およびそれを用いた音場再現方法 |
| JP4709880B2 (ja) * | 2007-08-22 | 2011-06-29 | クヮンジュ・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー | 音場再現装置およびそれを用いた音場再現方法 |
| CN111523652A (zh) * | 2019-02-01 | 2020-08-11 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 处理器及其数据处理方法、摄像装置 |
| CN111523652B (zh) * | 2019-02-01 | 2023-05-02 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 处理器及其数据处理方法、摄像装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050330 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060824 |