JP2002534831A - 効率的な畳み込みの方法および装置 - Google Patents

効率的な畳み込みの方法および装置

Info

Publication number
JP2002534831A
JP2002534831A JP2000591725A JP2000591725A JP2002534831A JP 2002534831 A JP2002534831 A JP 2002534831A JP 2000591725 A JP2000591725 A JP 2000591725A JP 2000591725 A JP2000591725 A JP 2000591725A JP 2002534831 A JP2002534831 A JP 2002534831A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
signal
segment
scaling
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000591725A
Other languages
English (en)
Inventor
マクグレース,デービッド,スタンレー
Original Assignee
レイク テクノロジー リミティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by レイク テクノロジー リミティド filed Critical レイク テクノロジー リミティド
Publication of JP2002534831A publication Critical patent/JP2002534831A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/0211Frequency selective networks using specific transformation algorithms, e.g. WALSH functions, Fermat transforms, Mersenne transforms, polynomial transforms, Hilbert transforms
    • H03H17/0213Frequency domain filters using Fourier transforms
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/15Correlation function computation including computation of convolution operations

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

(57)【要約】 第2の信号を一連のセグメントに分割する段階と、セグメントごとに振幅包絡線を決定する段階と、それぞれのセグメント内の信号値を包絡線を基準にしてスケーリングし、対応するセグメントスケーリング信号値を生成する段階と、セグメントスケーリング信号値に、対応する入力信号値を乗算して、対応するセグメント出力値を生成する段階と、セグメント出力値をセグメントスケール因子によってスケーリングして、対応するスケーリングセグメント出力を生成する段階と、スケーリングセグメント出力を加算して、時間領域出力を生成する段階とを備えた、時間領域において入力信号を第2の信号と畳み込む畳み込みの方法および装置が開示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の分野) 本発明は、信号の畳み込みに関し、より詳細には、効率的な時間領域における
畳み込みを開示する。
【0002】 (発明の背景) 畳み込み処理は、信号処理の分野に精通する者には良く知られており、一般に
、異なる2つの信号を1つに畳み込んで、出力信号を生成することを含む。まず
最初に、図1を参照すると、入力信号2をインパルス応答3と畳み込み(1)、
出力信号4を生成するのはオーディオ処理の分野においてはありふれたことであ
る。畳み込み処理は、入力信号に「色」を付けるために、空間成分を等化し、あ
るいは、空間成分をオーディオ入力信号2に加算するのに使用されてもよい。
【0003】 残念ながら、畳み込み処理は、過度の計算資源を必要とする場合がある。例が
図2に示される、以下で、「周波数領域における畳み込み処理」と呼ばれる効率
的な良く知られた畳み込み処理においては、入力信号2は、高速フーリエ変換(
FFT)6によって、周波数領域に変換される。同様に、インパルス応答は、高
速フーリエ変換処理7によって、フーリエ領域に変換される。そして、2つのフ
ーリエ成分は、要素ごとに、乗算され(8)、その結果が、逆高速フーリエ変換
(IFFT)され(9)、畳み込まれた出力信号10を生成する。図2に示され
る処理は、この分野では良く知られたものであり、フーリエ領域における畳み込
みを入力信号に施すための多くの別の効率的な方法が存在する。効率的な周波数
領域における処理の例が、本出願人に譲渡された「Digital Filte
r Having High Accuracy and Efficienc
y(高い精度と効率を有するディジタルフィルタ)」と称するPCT国際出願第
PCT/AU93/00330号に記載されている。
【0004】 畳み込み処理を実行するさらに別の良く知られた形態は、時間領域におけるも
のであり、図3に示される。この処理20において、入力信号21は、一連の遅
延ブロック22へ送出され、遅延ブロック22の出力は、係数a1と乗算され(
24)、かつ、次の遅延ブロックである例えば符号23へ送出される。そして、
それぞれの係数乗算の出力が、合計され(26)、出力27が、生成される。し
たがって、(時間ステップ入力21ごとに)、畳み込みを表現する以下の和が、
生成される。
【0005】
【数1】
【0006】 残念ながら、時間領域畳み込み処理は、極端な量の計算資源を必要とし、その
ために、インパルス応答の長さNが大きい場合には、図2に示される周波数領域
における処理をより頻繁に使用することになる。
【0007】 いかなる畳み込み処理においても、そして、特に、インパルス応答関数を有す
るオーディオ畳み込みにおいて、可能な限り効率的かつ効果的な畳み込みを実行
することが望まれている。したがって、従来のものと異なる効率的な畳み込み処
理を提供することは好ましいことである。
【0008】 (発明の概要) 本発明の目的は、効率的な畳み込み処理を提供することである。 本発明の第1の特徴によれば、時間領域において入力信号を第2の信号と畳み
込む畳み込み方法が提供され、この方法は、(a)第2の信号を一連のセグメン
トに分割する段階と、(b)セグメントごとに振幅包絡線を決定する段階と、(
c)それぞれのセグメント内の信号値を包絡線を基準にしてスケーリングし、対
応するセグメントスケーリング信号値を生成する段階と、(d)セグメントスケ
ーリング信号値に、対応する入力信号値を乗算して、対応するセグメント出力値
を生成する段階と、(e)セグメント出力値をセグメントスケール因子によって
スケーリングして、対応するスケーリングセグメント出力を生成する段階と、(
f)スケーリングセグメント出力を加算して、時間領域出力を生成する段階と、
を備える。
【0009】 スケーリングする段階(c)は、さらに、それぞれのセグメント内の信号値を
量子化する段階を備えてもよい。セグメントスケーリング信号値は、量子化ノイ
ズがスペクトル的に変更されて量子化処理の影響を減少させるように量子化され
てもよい。さらに、量子化処理は、乗算処理におけるセグメントスケーリング信
号値の利用を簡単にするようになされてもよい。例えば、好ましくは、量子化処
理は、さらに、セグメントスケーリング信号値のそれぞれの要素が、2の冪と仮
数の小さな組の中の1つとの積として表現されるようになされる。
【0010】 さらに、初期フィルタリング処理は、逆フィルタが簡単な係数からなるように
選択されてもよい。
【0011】 本発明のさらなる特徴によれば、時間領域において入力信号を第2の信号と畳
み込んで、時間領域出力を生成する畳み込み方法が提供され、この方法は、(a
)第2の信号を一連のセグメントに分割する段階と、(b)セグメントごとに振
幅包絡線を決定する段階と、(c)それぞれのセグメント内の信号値を包絡線を
基準にしてスケーリングし、対応するセグメントスケーリング信号値を生成する
段階と、(d)セグメントスケーリング信号値に、対応する入力信号値を乗算し
て、対応するセグメント出力値を生成する段階と、(e)セグメントごとの対応
するセグメント出力値を合計し、セグメントごとの合計セグメント出力値を生成
する段階と、(f)合計セグメント出力値をセグメントスケール因子によってス
ケーリングして、対応するスケーリングセグメント出力を生成する段階と、(g
)スケーリングセグメント出力を加算して、時間領域出力を生成する段階と、を
備える。
【0012】 この方法は、さらに、まず最初に、係数値をフィルタリングして、予め定めら
れた条件に基づいて、期待スペクトル誤差を変える段階をさらに備えてもよい。
【0013】 本発明は、第2の信号がインパルス応答信号であり、入力信号がオーディオ入
力信号である場合に理想的に適合する。
【0014】 また、本発明は、効率的な本発明のハードウェアおよびソフトウェア実施形態
を開示する。
【0015】 本発明のさらなる特徴によれば、第1の一連のデータ値からなる第1の信号を
、第2の一連のデータ値からなる第2の信号と畳み込むための装置が提供され、
この装置は、第1の一連のデータ値を第1の乗算器手段に連続的に入力するため
のデータ入力手段と、第2の一連のデータ値を表現する制御値を連続的に入力す
るための制御入力手段と、予め定められた数の第1の乗算値の中の、現在の入力
制御値によって決定される1つをデータ値に乗算して、乗算されたデータ値を生
成するための第1の乗算器手段と、乗算されたデータ値をこれまでに累算された
データ値に加算し、現在の加算器出力値を生成するための加算手段と、予め定め
られた数の第1のスケーリング値の中の、現在の入力制御値によって決定される
1つによって、現在の加算器出力値をスケーリングして、新しい累算されたデー
タ値を生成するためのスケーリング手段と、累算されたデータ値を記憶するため
の累算器手段と、を備える。
【0016】 第1の乗算器手段は、さらに、それぞれが、現在のデータ値と定数との積を生
成する一連の乗算器ユニットと、それぞれの乗算器ユニットに相互接続され、か
つ、積の中の、現在の入力制御値によって決定される1つを、乗算されたデータ
値として選択および出力するようになされた選択手段と、を備えてもよい。第1
の乗算器手段は、さらに、乗算されたデータ値の補数をとる補数器手段をさらに
備えてもよい。
【0017】 スケーリング手段は、さらに、それぞれが、現在の加算器出力値と定数とのス
ケーリングされた積を生成する第2の一連の乗算器ユニットと、それぞれの乗算
器ユニットに相互接続され、かつ、スケーリングされた積の中の、現在の入力制
御値によって決定される1つを、新しい累算されたデータ値として選択および出
力するようになされた選択手段と、を備えてもよい。
【0018】 本発明のさらなる特徴によれば、第1の一連のデータ値からなる第1の信号を
、第2の一連のデータ値からなる第2の信号と畳み込むための装置が提供され、
この装置は、第1の一連のデータ値を一連の畳み込みユニットに連続的に入力す
るためのデータ入力手段と、第2の一連のデータ値を表現する制御値を、それぞ
れの一連の畳み込みユニットに遅れて連続的に入力するための制御入力手段と、
それぞれが、入力された現在の制御値の制御下で、第2の一連の入力されたデー
タ値を、第1の信号と畳み込むようになされた一連の畳み込みユニットと、を備
え、それぞれの畳み込みユニットは、第1の信号と、第2の信号の異なる部分と
の畳み込みを並列に計算する。
【0019】 (実施の形態の詳細な説明) 本発明の範囲には他の様々な形態があるが、図面を参照して、いくつかの本発
明の好ましい形態をただ単に例として以下で説明する。 好ましい実施の形態においては、入力信号およびインパルス応答の時間領域に
おける畳み込み処理を実行するのに必要な計算量を大幅に減少させるために、技
法が使用される。インパルス応答は、係数の大きさがかなり素早く減衰するとい
う事実を利用することによって、畳み込み処理に必要な計算量を最小限に抑える
ことができる。
【0020】 まず最初に、図4を参照すると、測定されたインパルス応答の初期の連続する
係数30が、例として示される(48K型信号のために一般に使用される音響イ
ンパルス応答は、好ましくは、約7000のタップである)。インパルス応答3
0は、残留レベルにまで急速に減衰していることがわかる。これは、インパルス
応答が測定されるオーディオ環境において、エネルギーが散逸した結果であると
考えられる。インパルス応答の急速な減衰は、どのような畳み込み処理において
も、必要な計算量を減少させるのに利用することができる。インパルス応答30
の係数をスケーリングする処理を用いることによって、そして、それと同時に、
それぞれの係数を表現するビット数を制限(量子化)することによって、必要な
計算量を相当に減少させることができる。
【0021】 その結果として得られるスケーリング処理を利用した時間領域フィルタの構造
の例が、図5に示される。図5において、係数a1〜a2は、変化させない。しか
しながら、係数an-2およびan-1は、これらの係数が表現されるスケールを拡大
するために、あらかじめ2を乗算される。次に、乗算処理が、加算38の前に実
行される(36、37)。加算器38からの出力が、より大きな振幅の係数に加
算される(39)前に、その和は、2で除算される(40)。構成35が、図3
で上述したのと同じように、和をとることは明らかなことである。しかしながら
、構成35は、いくつかの簡素化に適したものであり、それは、出力結果にわず
かな違いしか発生させないものである。まず第1に、因子2による乗算および除
算は、シフト演算を利用して、ハードウェアにおいて容易に実施することができ
る。さらに、量子化、すなわち、乗算器および加算器のそれぞれのステージで使
用されるビット数を、出力結果の妥当な精度を維持しながら、相当に減少させる
ことができる。
【0022】 係数のスケーリング処理は、インパルス応答の周囲に最大振幅の包絡線42(
図4)を配置し、そして、0から最大包絡値までの間で、インパルス係数値を再
スケーリングすることに等しい。
【0023】 そして、畳み込み処理の擬似コードは、以下のように変更することができる。
すなわち、 //Input:x(k) //Output:y(k) //Coefs:a〔0...N−1〕 //Shifts:Sh〔0...N−1〕 y(k)=0; for(i=N−1;i>0;i−−){ if Sh(i){ y(k)=(y(k)/2); } y(i)=y(k)+x(k−i)*a(i); }
【0024】 配列Sh〔〕は、ブール配列であり、それぞれの要素は、現在の累算器の値y
(k)をスケールダウンするかどうかを指示する。
【0025】 より高度なシステムにおいては、Sh〔〕は、(例えば)以下の4つの操作の
中の1つを指示するような多値要素であるかもしれない。 − 1/4でスケーリング − 1/2でスケーリング − スケーリングをしない − 2でスケーリング
【0026】 ある(ハードウェアの)実施態様においては、シフト演算が、予め定められた
ブロック境界(すなわち、16の係数からなるブロックにおいて)にのみ施され
てもよい。例えば、図4に示される構成は、16のステップ境界を上下する包絡
線を含むように調整される。
【0027】 さらなる最適化として、係数は、重み付けされて量子化されてもよい。量子化
の前にプリエンファシスされた後、量子化処理(4ビット量子化を考える)は、
ある特定の周波数バンドにおける応答を改善するために、ノイズシェイピングを
利用して実施されてもよい。また、量子化は、非均一であってもよく、−32〜
32の範囲にわたる1つの例においては、以下のような量子化が、適切であると
考えられる。
【0028】 Quant=〔−32 −24 −16 −12 −8 −6 −3 −1 1 3 6 8 2 16 24 32〕
【0029】 この量子化の組は、量子化される係数に基づいて、乗算器の設計を簡素化する
ように選択される。この場合、乗算器は、以下の計算ができればよい。
【0030】 Aが、組〔−32 −24 −16 −12 −8 −6 −3 −1 1
3 6 8 2 16 24 32〕の中に含まれるメンバーである場合に、A
が、2の整数冪であるとき、A’を0に等しいと定義し、Aが、2の整数冪でな
いとき、A’を1に等しいと定義する。さらに、A”を最も大きな整数であると
定義すると、A*-A"は、整数となる。したがって、
【0031】 A*B=(B+A’*(B<<1))<<A”
【0032】 のような乗法を考えることができ、ここで、<<演算子は、CまたはC++プロ
グラミング言語で使用されるように、左シフト演算子を意味する。
【0033】 さらなる最適化においては、量子化処理は、誤差をスペクトル的に整形する最
適化技術を用いて実行され、それによって、インパルス応答の初期における低い
周波数部分において、誤差が、最小限に抑制される。適切な量子化アルゴリズム
の例としては、ノイズシェイピング、シミュレートされたアニーリング、または
、遺伝的最適化アルゴリズムがある。
【0034】 一例として、図6を参照すると、適切にスケーリングされた元々のインパルス
応答と、上述の量子化を用いたそれに対応する量子化近似とが示される。この近
似は、元々のインパルス応答にかなり一致していることがわかる。
【0035】 係数のスケーリングおよび効果的な量子化を利用することによって、時間領域
における畳み込み処理に必要な計算量は、相当に減少する。
【0036】 図7は、本発明によって得られる拡張時間領域畳み込み処理の全体フローチャ
ートを示す。期待インパルス応答係数50は、まず最初に、プリエンファシスさ
れ(51)、誤差を最小限に抑制する(このステップは、オプションである)。
次に、包絡線抽出処理52が、実行され、係数のグループに対する適切な包絡線
が、計算される。それに続いて、係数が、選択された出力レベルの数に応じて、
一組のレベルの中の1つになるように量子化される(59)。量子化処理は、単
純に実行されてもよく、あるいは、誤差成分と量子化成分とのスペクトル比を最
小限に抑制するための複雑なノイズ最小化技法を含んでもよい。あるいは、オー
ディオアプリケーションでははるかに大きな意義を持つ可能性のある初期の係数
が、終わりの方の成分を犠牲にしてより正確に表現されてもよい。しかしながら
、多くの場合、単純な量子化処理で十分である。
【0037】 そして、量子化された係数は、畳み込み処理53で使用され、入力信号が、イ
ンパルス応答の有限インパルス応答フィルタリングに提供される。それに続いて
、オーディオ出力55を生成する前に、オプションのデエンファシス処理54が
、実行されてもよい。
【0038】 例としてのプレエンファシスおよびデエンファシスは、以下の通りである。 Pre−emphasis:Pre(z)=1/(1+0.98z-1) De−emphasis:De(z)+1=z-1
【0039】 プレエンファシス処理の目的は、ノイズをスペクトル的に整形し、それによっ
て、オーディオ周波数領域において、ノイズレベルを低下させることである。適
切なノイズシェイピングフィルタの例が、図9に示される。
【0040】 図5に示されるハードウェア実施態様は、大規模な並列化に適しており、全体
構造の例が、図8に示される。入力された係数は、一連の遅延ブロック60へ送
られ、その遅延ブロックの出力は、オーディオ入力データ値62と乗算される(
61)。乗算器61の出力は、加算器63に送られ、その加算器63は、さらに
、ラッチ累算器64に記憶されたこれまでの合計出力を、入力として得る。入力
65は、係数をスケーリングするために、適切にシフトされる。ユニット70は
、並列計算を増加させて最終的な出力条件を満足するように、必要な回数だけ反
復される。
【0041】 入力信号{x(k)}を一組の係数{a(n):0<=n<N}と時間領域に
おいて畳み込むための計算の別の形態は、以下のステップによって実行されても
よい。
【0042】 すなわち、入力信号サンプルx(k)に対して、x(k)*a(0)、x(k
−1)*a(1)、...、x(k−N+1)*a(N−1)のそれぞれを乗算し
、乗算結果を加算し、ただ1つのy(k)出力を生成することが、以下の演算手
順によって実行されてもよい。
【0043】 Y=0; Y=(Y+x(k−N+1)*a(N−1))*s(N−1); Y=(Y+x(k−N+2)*a(N−2))*s(N−2); Y=(Y+x(k−N+3)*a(N−3))*s(N−3); ... Y=(Y+x(0)*a(0))*s(0);
【0044】 累算された和(Y)は、それぞれの項がそれに加算された後に、適切なスケー
ル因子s(n)によってスケーリングされることがわかる。
【0045】 さらなる実施の形態においては、スケール因子{s(n)}は、0.5、1、
または、2の値しかとることができず、そのために、それらは、シフト演算によ
って実施することができる。また、係数{a(n)}は、単純な一組の係数だけ
に制限され、それによって、結果の乗算演算は、より簡単なものになる。例えば
、係数{a(n)}は、組{−4、−2、−1、0、1、2、4}から得られる
値だけに制限されてもよく、それによって、乗算演算を簡単なシフト演算に変え
ることができる。
【0046】 さらなる実施の形態においては、スケール因子は、圧縮されたフォーマットで
記憶されてもよく、それによって、4つの連続するスケール因子は、3ビットの
数で個々に表現され、それらに対応する4つのスケール因子は、以下のルックア
ップテーブルから決定される。すなわち、
【0047】
【表1】
【0048】 上述した方法を実施する構成の1つの形態が、図10に示される。構成80に
おいては、まず最初に、累算器83を0にセットするために、制御入力82が、
作動する。データ値x(n)が、1つずつ入力され(81)、それらは、まず最
初に、0、1、2、または、4によって乗算され、その乗算は、シフト演算85
によって実施される。必要な出力結果を選択するために、マルチプレクサ86が
、使用される。制御入力信号に基づいて、マルチプレクサ出力の補数をとるため
に、「2の補数」がとられ、かつ、補数器87が提供されると仮定する。したが
って、出力88は、{−4、−2、−1、0、1、2、4}の中の1つを乗算さ
れた入力の中の1つである。加算器90は、その出力を累算された出力に加算し
、次に、それが、シフタ91および92によって、2で乗算または除算される。
マルチプレクサ95は、入力制御信号によって決定される必要な信号を選択する
。それぞれのデータ値が入力された後、出力97は、出力値y(n)を生成する
。制御ワード82は、インパルス応答係数の構造に応じて、必要な計算を適切に
実行するように決定される。
【0049】 複数のユニットが、並列に使用されてもよく、その場合には、計算の制御部分
を遅延させるために、遅延99が使用され、それによって、それぞれの構成80
は、異なるy(n)値を交互に出力する。カスケード型システム100の例が、
図11に示され、複数の畳み込みユニット101などが、出力を並列に計算する
ことを提供する。
【0050】 このように、いくつかのFIRフィルタ出力値を同時に計算するために、シフ
ト−加算回路のアレイが使用されてもよく、それによって、データメモリーおよ
び係数メモリーへのアクセス速度を増大させることなく、回路の演算スループッ
トを増大させることができる。
【0051】 別の様々な実施態様を提供できることは、ディジタルアーキテクチャ設計、と
りわけ、シストリックアレイの分野に精通する者には明らかなことである。
【0052】 大まかに説明された本発明の精神および範囲を逸脱することなく、多くの変形
および/または変更が、特定の実施の形態によって示された本発明になされても
よいことは、この分野に精通する者には明らかなことである。したがって、ここ
で説明された実施の形態は、あらゆる点において、説明のためのものであり、そ
れに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 良く知られた畳み込み処理を説明する図である。
【図2】 フーリエ領域における畳み込み処理を説明する図である。
【図3】 時間領域における畳み込み処理を説明する図である。
【図4】 インパルス応答の例を示す図である。
【図5】 時間領域における畳み込み処理の変形された一実施の形態を説明する図である
【図6】 実施の形態において使用される量子化処理に関連する量子化誤差を示す図であ
る。
【図7】 好ましい実施の形態における処理の概略フローチャートである。
【図8】 ハードウェア実施形態の例を説明する図である。
【図9】 ノイズシェイピング処理を説明する図である。
【図10】 好ましいハードウェア実施形態を説明する図である。
【図11】 好ましい並列型の実施形態を説明する図である。
【符号の説明】
35 時間領域フィルタ 36、37、40 乗算器 38、39 加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 時間領域において入力信号を第2の信号と畳み込む畳み込み
    方法であって、 (a)前記第2の信号を一連のセグメントに分割する段階と、 (b)前記セグメントごとに振幅包絡線を決定する段階と、 (c)それぞれのセグメント内の信号値を前記包絡線を基準にしてスケーリング
    し、対応するセグメントスケーリング信号値を生成する段階と、 (d)前記セグメントスケーリング信号値に、対応する入力信号値を乗算して、
    対応するセグメント出力値を生成する段階と、 (e)前記セグメント出力値をセグメントスケール因子によってスケーリングし
    て、対応するスケーリングセグメント出力を生成する段階と、 (f)前記スケーリングセグメント出力を加算して、時間領域出力を生成する段
    階と、 を備えた方法。
  2. 【請求項2】 前記スケーリングする段階(c)が、それぞれのセグメント
    内の前記信号値を量子化する段階をさらに備えた請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 時間領域において入力信号を第2の信号と畳み込んで、時間
    領域出力を生成する畳み込み方法であって、 (a)前記第2の信号を一連のセグメントに分割する段階と、 (b)前記セグメントごとに振幅包絡線を決定する段階と、 (c)それぞれのセグメント内の信号値を前記包絡線を基準にしてスケーリング
    し、対応するセグメントスケーリング信号値を生成する段階と、 (d)前記セグメントスケーリング信号値に、対応する入力信号値を乗算して、
    対応するセグメント出力値を生成する段階と、 (e)前記セグメントごとの前記対応するセグメント出力値を合計し、前記セグ
    メントごとの合計セグメント出力値を生成する段階と、 (f)前記合計セグメント出力値をセグメントスケール因子によってスケーリン
    グして、対応するスケーリングセグメント出力を生成する段階と、 (g)前記スケーリングセグメント出力を加算して、時間領域出力を生成する段
    階と、 を備えた方法。
  4. 【請求項4】 まず最初に、前記係数値をフィルタリングして、予め定めら
    れた条件に基づいて、期待スペクトル誤差を変える段階と、前記時間領域出力に
    近似逆フィルタを適用する段階とをさらに備えた請求項1〜3のいずれかに記載
    の方法。
  5. 【請求項5】 前記第2の信号が、インパルス応答信号を含む請求項1〜4
    のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記入力信号が、オーディオ入力信号を含む請求項1〜5の
    いずれかに記載の方法。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の方法を実施するときの装置
  8. 【請求項8】 前記量子化処理が、非線形である請求項2に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記セグメントスケーリング信号値が、量子化ノイズがスペ
    クトル的に変更されて量子化処理の影響を減少させるように量子化される請求項
    1〜6または請求項8のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項10】 量子化処理が、誤差をスペクトル的に整形する最適化技術
    を用いて実行され、それによって、誤差が、インパルス応答の初期における低い
    周波数部分において最小限に抑制される請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記量子化処理が、乗算処理における前記セグメントスケ
    ーリング信号値の利用を簡単にするようになされた請求項2に記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記量子化処理が、さらに、前記セグメントスケーリング
    信号値のそれぞれの要素が、2の冪と仮数の小さな組の中の1つとの積として表
    現されるようになされた請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記初期フィルタリング処理が、前記逆フィルタが簡単な
    係数からなるように選択される請求項4に記載の方法。
  14. 【請求項14】 第1の一連のデータ値からなる第1の信号を、第2の一連
    のデータ値からなる第2の信号と畳み込むための装置であって、 前記第1の一連のデータ値を第1の乗算器手段に連続的に入力するためのデー
    タ入力手段と、 前記第2の一連のデータ値を表現する制御値を連続的に入力するための制御入
    力手段と、 予め定められた数の第1の乗算値の中の、現在の入力制御値によって決定され
    る1つを前記データ値に乗算して、乗算されたデータ値を生成するための第1の
    乗算器手段と、 前記乗算されたデータ値をこれまでに累算されたデータ値に加算し、現在の加
    算器出力値を生成するための加算手段と、 予め定められた数の第1のスケーリング値の中の、前記現在の入力制御値によ
    って決定される1つによって、前記現在の加算器出力値をスケーリングして、新
    しい累算されたデータ値を生成するためのスケーリング手段と、 前記累算されたデータ値を記憶するための累算器手段と、 を備えた装置。
  15. 【請求項15】 前記第1の乗算器手段が、さらに、 それぞれが、現在のデータ値と定数との積を生成する一連の乗算器ユニットと
    、 それぞれの前記乗算器ユニットに相互接続され、かつ、前記積の中の、前記現
    在の入力制御値によって決定される1つを、前記乗算されたデータ値として選択
    および出力するようになされた選択手段と、 を備えた請求項14に記載の装置。
  16. 【請求項16】 前記第1の乗算器手段が、前記乗算されたデータ値の補数
    をとる補数器手段をさらに備えた請求項14または15のいずれかに記載の装置
  17. 【請求項17】 前記第1の乗算値が、2または4を含む請求項14〜16
    のいずれかに記載の装置。
  18. 【請求項18】 前記スケーリング手段が、さらに、 それぞれが、前記現在の加算器出力値と定数とのスケーリングされた積を生成
    する第2の一連の乗算器ユニットと、 それぞれの前記乗算器ユニットに相互接続され、かつ、前記スケーリングされ
    た積の中の、前記現在の入力制御値によって決定される1つを、前記新しい累算
    されたデータ値として選択および出力するようになされた選択手段と、 を備えた請求項14〜17のいずれかに記載の装置。
  19. 【請求項19】 第1の一連のデータ値からなる第1の信号を、第2の一連
    のデータ値からなる第2の信号と畳み込むための装置であって、 前記第1の一連のデータ値を一連の畳み込みユニットに連続的に入力するため
    のデータ入力手段と、 前記第2の一連のデータ値を表現する制御値を、それぞれの前記一連の畳み込
    みユニットに遅れて連続的に入力するための制御入力手段と、 それぞれが、入力された現在の制御値の制御下で、前記第2の一連の入力され
    たデータ値を、前記第1の信号と畳み込むようになされた一連の畳み込みユニッ
    トと、を備え、 それぞれの前記畳み込みユニットが、前記第1の信号と、前記第2の信号の異
    なる部分との畳み込みを並列に計算する、 ことを特徴とする装置。
JP2000591725A 1998-12-23 1999-12-23 効率的な畳み込みの方法および装置 Pending JP2002534831A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU7905 1998-12-23
AUPP7905A AUPP790598A0 (en) 1998-12-23 1998-12-23 Efficient impulse response convolution method and apparatus
PCT/AU1999/001170 WO2000039926A1 (en) 1998-12-23 1999-12-23 Efficient convolution method and apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002534831A true JP2002534831A (ja) 2002-10-15

Family

ID=3812112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000591725A Pending JP2002534831A (ja) 1998-12-23 1999-12-23 効率的な畳み込みの方法および装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6574649B2 (ja)
JP (1) JP2002534831A (ja)
AU (1) AUPP790598A0 (ja)
WO (1) WO2000039926A1 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPQ941600A0 (en) * 2000-08-14 2000-09-07 Lake Technology Limited Audio frequency response processing sytem
TWI230024B (en) * 2001-12-18 2005-03-21 Dolby Lab Licensing Corp Method and audio apparatus for improving spatial perception of multiple sound channels when reproduced by two loudspeakers
US20030145030A1 (en) * 2002-01-31 2003-07-31 Sheaffer Gad S. Multiply-accumulate accelerator with data re-use
US7949141B2 (en) 2003-11-12 2011-05-24 Dolby Laboratories Licensing Corporation Processing audio signals with head related transfer function filters and a reverberator
US20050223050A1 (en) * 2004-04-01 2005-10-06 Chi-Min Liu Efficient method and apparatus for convolution of input signals
EP1879292B1 (en) * 2006-07-10 2013-03-06 Harman Becker Automotive Systems GmbH Partitioned fast convolution
EP1879293B1 (en) * 2006-07-10 2019-02-20 Harman Becker Automotive Systems GmbH Partitioned fast convolution in the time and frequency domain
US8516028B2 (en) * 2010-08-03 2013-08-20 Lsi Corporation System and method for providing memory bandwidth efficient correlation acceleration
US9813223B2 (en) 2013-04-17 2017-11-07 Intel Corporation Non-linear modeling of a physical system using direct optimization of look-up table values
US9923595B2 (en) 2013-04-17 2018-03-20 Intel Corporation Digital predistortion for dual-band power amplifiers
CN106297813A (zh) 2015-05-28 2017-01-04 杜比实验室特许公司 分离的音频分析和处理
US10387533B2 (en) 2017-06-01 2019-08-20 Samsung Electronics Co., Ltd Apparatus and method for generating efficient convolution
CN114185014B (zh) * 2021-12-20 2022-11-08 北方工业大学 一种应用于雷达信号处理的并行卷积方法及装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8601604A (nl) * 1986-06-20 1988-01-18 Philips Nv Frequentie-domein blok-adaptief digitaal filter.
FR2634084A1 (fr) * 1988-07-08 1990-01-12 Labo Electronique Physique Circuit integre et dispositif de traitement d'images
US5151953A (en) * 1990-12-10 1992-09-29 Harris Corporation Single chip 2-D convolver
EP1304797A3 (en) * 1992-07-07 2007-11-28 Dolby Laboratories Licensing Corporation Digital filter having high accuracy and efficiency
US5311459A (en) * 1992-09-17 1994-05-10 Eastman Kodak Company Selectively configurable integrated circuit device for performing multiple digital signal processing functions
US5511015A (en) * 1993-11-30 1996-04-23 Loral Vought Systems Corporation Double-accumulator implementation of the convolution function
US5814750A (en) * 1995-11-09 1998-09-29 Chromatic Research, Inc. Method for varying the pitch of a musical tone produced through playback of a stored waveform
ATE248459T1 (de) * 1997-05-01 2003-09-15 Med El Elektromed Geraete Gmbh Verfahren und gerät für eine digitale filterbank mit geringem stromverbrauch

Also Published As

Publication number Publication date
AUPP790598A0 (en) 1999-01-28
WO2000039926A1 (en) 2000-07-06
US20020116422A1 (en) 2002-08-22
US6574649B2 (en) 2003-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5287299A (en) Method and apparatus for implementing a digital filter employing coefficients expressed as sums of 2 to an integer power
AU689439B2 (en) Digital filter having high accuracy and efficiency
EP3236587B1 (en) Filter system comprising a filter converter and a filter compressor and method for operating the filter system
JP2002534831A (ja) 効率的な畳み込みの方法および装置
EP0766388A2 (en) Method for processing signal in CSD filter and circuit suitable for the method
JP2005148274A (ja) 複素指数変調フィルタバンクの信号分析方法、信号合成方法、そのプログラム及びその記録媒体
JP2002543483A (ja) 画像圧縮のための対称フィルタリング−ベースvlsiアーキテクチャ
EP0128298B1 (en) Orthogonal transformer and apparatus operational thereby
JPH09511079A (ja) 2次補間のための方法および装置
US5862068A (en) Arithmetic circuit for calculating a square-root of a sum of squares
US20100011040A1 (en) Device and method for solving a system of equations characterized by a coefficient matrix comprising a Toeplitz structure
US4740906A (en) Digital lattice filter with multiplexed fast adder/full adder for performing sequential multiplication and addition operations
US4695970A (en) Linear predictive coding technique with interleaved sequence digital lattice filter
EP0080266B1 (en) Discrete fourier transform circuit
JPS6145408B2 (ja)
JPH10509011A (ja) 改良されたディジタルフィルタ
KR100193385B1 (ko) 단일화된 시스톨릭어레이 구조에 의한 dct/dst/dht의 수행 방법 및 그 장치
JP3041563B2 (ja) 有限インパルス応答フィルタ
JP3547567B2 (ja) 離散コサイン変換器
JP3114464B2 (ja) 信号分析及び合成フィルタバンク
Andra et al. Efficient implementation of a set of lifting based wavelet filters
Haridoss et al. Comparative Analysis of Digital FIR Filter using Various Types of Modular Arithmetic Algorithms
JP2605350B2 (ja) パターン・マッチング処理回路
Lin et al. Coefficient optimization for area-effective multiplier-less FIR filters
Iruleswari et al. Design and Implementation of distributed arithmetic technique based FIR filter using lookup table

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051019

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060921

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060921

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081014

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20090109

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20090119

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090428