JPH09138792A - ログの近似値の計算方法およびその回路 - Google Patents

ログの近似値の計算方法およびその回路

Info

Publication number
JPH09138792A
JPH09138792A JP8236126A JP23612696A JPH09138792A JP H09138792 A JPH09138792 A JP H09138792A JP 8236126 A JP8236126 A JP 8236126A JP 23612696 A JP23612696 A JP 23612696A JP H09138792 A JPH09138792 A JP H09138792A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
log
data
input data
signal
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.)
Granted
Application number
JP8236126A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3768613B2 (ja
Inventor
Byung-Chull Park
秉 チュル 朴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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 Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of JPH09138792A publication Critical patent/JPH09138792A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3768613B2 publication Critical patent/JP3768613B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/48Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
    • G06F7/544Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices for evaluating functions by calculation
    • G06F7/556Logarithmic or exponential functions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近似値のエラー値を最小にすることができる
ログ近似値の計算方法およびその回路を提供する。 【解決手段】 0以上1未満の入力データを二乗する乗
算器10と、乗算器10の出力データの反転されたデー
タと前記入力データとを加算する第1の加算器12と、
第1の加算器12の出力データの小数点以下のデータを
右側へ2ビットシフトするシフタ14と、前記入力デー
タと前記シフタ14の出力データとを加算する第2の加
算器16とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はログの近似値の計算
回路に関し、特に近似値のエラー量を減少させることが
できるログの近似値の計算方法およびその回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】オーディオ信号において人間の耳で感じ
られる信号の変化はその信号のログ値に比例して変化す
る。したがって、オーディオ信号の処理において能動的
な効果音を作り出すためにはログ演算器が必要になる。
しかし、その正確な演算のためのディジタル演算回路は
大変複雑であり、その回路規模が大きくなって実際の回
路の実現には困難が伴う。
【0003】従って、実際のディジタル回路において
は、ログ演算は近似式を使って簡略的に構成される。そ
の方法は以下に示すとおりである。
【0004】ログの底を2とし、ある数Nに対するログ
の演算結果をL(N)、近似式によって得られる値をL
A(N)とする。ここで、底として2を選択したのはデ
ィジタル回路は2進数で処理することが基本で、近似値
の計算においても大変便利だからである。
【0005】図7は、L(N)の理論値による曲線と、
L(N)の近似値による曲線LA(N)を示した図であ
る。
【0006】図7において、L(N)は2を底とするロ
グ(以下、2進ログという)の曲線であるので、L
(N)の値が整数となるN=1、2、4、8の点を連結
した直線によりLA(N)を表わしている。
【0007】下記の表1は整数N=8〜16についてロ
グ値の近似値を10進数と2進数によって示したもので
ある。
【0008】
【表1】 表1において、整数Nと近似値LA(N)の2進表現を
比較して見ると、次のことがわかる。
【0009】第一に、LA(N)の整数の部分はNの全
体のビットにおいて一番左側にある“1”より右側にあ
るビットの個数と同じである。この個数を指数と呼ぶ。
【0010】第二に、LA(N)の小数の部分はNの一
番左側にある“1”より右にあるビット列から構成され
る。この値を仮数と呼ぶ。
【0011】例えば、8ビットの2進数N=10110
110に対する2進ログの近似値を求めて見ると、一番
左側の“1”より右側にあるビットの個数は7であるの
で、2進指数の値は“111”であり、このビットを除
外した残りのビットの値である“0110110”が近
似値の仮数になる。
【0012】すなわち、 N=10110110 LA(N)=111.011011 である。
【0013】N>1の値に対して2進数の値は次のよう
に表現できる。
【0014】N=2k ×(1+x) ……(1) ここで、kの値は一番左側にある“1”の次の桁から小
数点まで(小数点より上)のビットの個数であり、xは
一番左側にある“1”を除外した残りのビットから構成
されるが、x<1であるので、一番左側にある“1”の
代りに小数点を加える。例えばN=10110.101
の場合、k=4、x=0.0110101となるので、
N=24×(1+0.0110101)と表わすことがで
きる。
【0015】従って、N>1の整数に対してログ値L
(N)は、次のように表わすことができる。
【0016】L(N)=k+L(1+x) ……(2) また、この式によるログの近似値LA(N)は、下記の
式によって示すことができる。
【0017】LA(N)=k+x ……(3) 2進数のNに対して近似ログ値LA(N)を求めるため
のk及びxの計算は簡単なシフト機能とカウント機能に
よって実現することができる。
【0018】一方、式(3)により求められるログの近
似値のエラー値E(x)は、次のようになる。
【0019】 E(x)=L(N)−LA(N) =L(1+x)−x ……(4) すなわち、エラー値E(x)はkとは独立であり、xに
のみ依存する。
【0020】図8は近似値のエラー値E(x)の曲線を
示しているもので、エラー値E(x)はすべての領域に
おいて負(−)でない値をもっており、x=0.44に
おいてEmax =0.086の最大エラーが発生し、x=
0においてEmin =0の最小エラーが発生する。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】このような近似計算に
基づいて構成される回路は、あまり複雑ではないので、
近似計算により生じるエラーの量を減らして近似計算の
精度を高める努力が講じられて来た。しかし、近似計算
値を補正するアルゴリズムは複雑であり、結局、回路量
が増加して実際の回路に適用するのが困難であるという
問題点があった。
【0022】本発明の目的は、近似値のエラー値を最小
にすることができるログ近似値の計算方法及び計算回路
を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明に係るログの近似
値の計算方法は、0以上1未満の入力データの二乗を求
める段階と、前記入力データから前記入力データの二乗
されたデータを減算する減算段階と、該減算段階の出力
データを4で割る除算段階と、該除算段階の出力データ
と前記入力データを加算する加算段階とを備えたことを
特徴とする。
【0024】本発明に係るログの近似値の計算回路は、
0以上1未満の入力データを二乗する二乗手段と、該二
乗手段の出力データの反転されたデータと前記入力デー
タとを加算する第1の加算手段と、この第1の加算手段
の出力データの小数点以下のデータを右側へ2ビットシ
フトするシフト手段と、前記入力データと前記シフト手
段の出力データとを加算する第2の加算手段とを備えた
ことを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、添附図面を参照して本発明
によるログ近似値の計算方法およびその回路について説
明する。
【0026】本発明は、近似値計算から発生するエラー
量を補正するために、ログの曲線と特性が類似した関数
を使用する。
【0027】図1は0≦x<1である数xに対する関数
のグラフを示しているもので、曲線Aはy=x、曲線B
はy=x2、曲線Cはy=x−x2のグラフである。
【0028】図1において、曲線Cは、曲線Aと曲線B
との差を示している曲線であり、この曲線は図8に示さ
れたエラー値E(x)の曲線と類似している。
【0029】この曲線の大きさを実験式により適当な大
きさに調整すると、図8のエラー曲線と殆ど同じ曲線を
得られ、式(4)からもわかるように、この曲線と図8
のxとを加算すると、元のログ値L(1+x)と類似し
ている曲線を得ることができる。
【0030】近似ログの演算式とエラー量を求める式
は、次のとおりである。
【0031】
【数1】 式(6)によると、E1はx=0.2においてE1max=
0.0097の値を有する。この値は図8のエラー曲線
におけるエラー最大値Emax=0.086に比べて、8.
9倍程度のエラー減少効果がある。
【0032】図2はログ値L(1+x)と本発明による
ログ近似値LA1(x)の曲線を示しているものであ
り、図3は本発明による補正後のエラー値E1(x)の
曲線を示しているものである。
【0033】図3において、エラーが最大になるところ
は、x=0.2、0.8である箇所であり、そのときのエ
ラー量はそれぞれ0.0097と−0.0053の値を有
する。
【0034】式(5)を回路に適用するためには小数点
以下の値xに対する乗算回路と除算回路および加算回路
などが追加的に要求される。
【0035】上記乗算回路と加算回路は既存の回路を使
用し、直列の処理ブロックを使用すれば、極めて小さい
面積で済む回路であるが、除算回路は、比較的多くの量
の回路が必要となる。かかる点を考慮して近似曲線のエ
ラー量を減少させながら、回路への適用が簡単にできる
ように修正した式が下記の式(7)である。
【0036】
【数2】 式(7)において、4で割り算する場合、実際の二進数
の演算においては小数点以下の値を2ビット右側へシフ
トすることで、簡単に実現される。この場合、最大のエ
ラーはx=0.33におけるエラー値E2max=0.026
となり、エラーの補正をしないときより約3.3倍の正
確度を有することになる。
【0037】図4および図5は回路に容易に適用できる
エラー補正をした近似ログ値の曲線と、実際の2進ログ
値とエラー補正した近似ログ値との差を示すエラー曲線
を示しているものである。
【0038】図6は本発明によるログ近似値のエラー補
正回路のブロック図である。本発明によるエラー補正回
路は、乗算器10、加算器12、シフタ14、および加
算器16から構成される。
【0039】乗算器10は入力信号xどうしを乗算して
信号x2を出力する。加算器12は乗算器10の出力信
号x2の反転された信号(−x2)と入力信号xとを加算
して信号(x−x2)を出力する。シフタ14は22シフ
タで、加算器12の出力信号(x−x2)の小数点以下
の値を右側へ2ビットだけシフトして信号(x−x2
/4を出力する。加算器16は入力信号xとシフタ14
の出力信号(x−x2)/4を加算して信号((x−
2)/4)+xを出力する。このようにして、式
(7)示されているログ近似値を求めることができる。
なお、式(5)に示しているログの近似値を求めるため
にはシフタで構成しないで、3で割る演算を実行する除
算器により構成する。
【0040】なお、上記した乗算器10、加算器12、
シフタ14、および加算器16等は、ハードウェア、ソ
フトウェア、又は両者の組み合わせのいずれで実装して
もよい。
【0041】表2は、0≦x<1に対する2進ログ値と
近似ログ値、および式(5)による近似ログの補正値、
式(7)による近似ログの補正値並びにそれらのエラー
値を示しているものである。
【0042】
【表2】 表2から、本発明による補正した近似ログ値はLA
1(x)の場合、平均99%以上、LA2(x)の場合
は、平均98%以上の精度を有していることが分かる。
【0043】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、簡単な回路の追加によってログの近似値のエラー
を最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】0≦x<1の範囲にある数xについての関数の
グラフである。
【図2】ログ値L(1+x)と本発明によるログ近似値
LA1(x)の曲線を示す図である。
【図3】本発明による補正後のエラー値E1(x)の曲
線を示すグラフである。
【図4】回路に容易に適用できるエラー補正をした近似
ログの曲線を示すグラフである。
【図5】実際の2進ログの値とエラー補正した近似ログ
値との差であるエラー曲線を示すグラフである。
【図6】本発明の一実施形態によるログ近似値補正回路
のブロック図である。
【図7】L(N)の理論値曲線と、L(N)の近似値曲
線であるLA(N)を示すグラフである。
【図8】近似値のエラー値E(x)の曲線を示すグラフ
である。
【符号の説明】
10 乗算器 12 加算器 14 シフタ 16 加算器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 0以上1未満の入力データの二乗を求め
    る段階と、 前記入力データから前記入力データの二乗されたデータ
    を減算する減算段階と、 該減算段階の出力データを4で割る除算段階と、 該除算段階の出力データと前記入力データを加算する加
    算段階とを具備したことを特徴とするログの近似値の計
    算方法。
  2. 【請求項2】 0以上1未満の入力データの二乗を求め
    る段階と、 前記入力データから前記入力データの二乗されたデータ
    を減算する減算段階と、 該減算段階の出力データを3で割る除算段階と、 該除算段階の出力データと前記入力データを加算する加
    算段階とを具備したことを特徴とするログの近似値の計
    算方法。
  3. 【請求項3】 0以上1未満の入力データを二乗する二
    乗手段と、 該二乗手段の出力データの反転されたデータと前記入力
    データとを加算する第1の加算手段と、 該第1の加算段階の出力データの小数点以下のデータを
    右側へ2ビットシフトするシフト手段と、 前記入力データと前記シフト手段の出力データとを加算
    する第2の加算手段とを具備することを特徴とするログ
    の近似値の計算回路。
  4. 【請求項4】 0以上1未満の入力データを二乗する二
    乗手段と、 該二乗手段の出力データの反転されたデータと前記入力
    データとを加算する第1の加算手段と、 該第1の加算手段の出力データを3で割る除算手段と、 前記入力データと前記除算手段の出力データとを加算す
    る第2の加算手段とを具備したことを特徴とするログの
    近似値の計算回路。
JP23612696A 1995-10-13 1996-09-06 ログの近似値の計算回路 Expired - Fee Related JP3768613B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019950035263A KR0174498B1 (ko) 1995-10-13 1995-10-13 로그의 근사값 계산방법 및 회로
KR1995-35263 1995-10-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09138792A true JPH09138792A (ja) 1997-05-27
JP3768613B2 JP3768613B2 (ja) 2006-04-19

Family

ID=19430074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23612696A Expired - Fee Related JP3768613B2 (ja) 1995-10-13 1996-09-06 ログの近似値の計算回路

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5801974A (ja)
JP (1) JP3768613B2 (ja)
KR (1) KR0174498B1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6289367B1 (en) * 1998-11-16 2001-09-11 Texas Instruments Incorporated Digital signal processing circuits, systems, and method implementing approximations for logarithm and inverse logarithm
DE60006108T2 (de) * 2000-08-04 2004-05-19 Motorola, Inc., Schaumburg Lineare Approximation des LOG-MAP Algorithmus für Turbodekodierung
KR100424073B1 (ko) 2001-05-22 2004-03-22 한국과학기술연구원 관능기를 함유한 플로렌계 화합물, 그 중합체 및 이들을이용한 el 소자
US20030101206A1 (en) * 2001-07-31 2003-05-29 Graziano Michael J. Method and system for estimating a base-2 logarithm of a number
US7266576B2 (en) * 2002-12-24 2007-09-04 Lockheed Martin Corporation Circuits and methods for implementing approximations to logarithms
DE102014200465A1 (de) * 2014-01-14 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung eines Schätzwertes des Logarithmus einer Eingangsgröße
CN107423023B (zh) * 2017-08-10 2020-12-11 南京航空航天大学 一种16×16-digit冗余十进制乘法器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5365465A (en) * 1991-12-26 1994-11-15 Texas Instruments Incorporated Floating point to logarithm converter
US5604691A (en) * 1995-01-31 1997-02-18 Motorola, Inc. Logarithm/inverse-logarithm converter utilizing a truncated Taylor series and method of use thereof
US5642305A (en) * 1995-01-31 1997-06-24 Motorola, Inc. Logarithm/inverse-logarithm converter and method of using same
US5600581A (en) * 1995-02-22 1997-02-04 Motorola, Inc. Logarithm/inverse-logarithm converter utilizing linear interpolation and method of using same
US5629884A (en) * 1995-07-28 1997-05-13 Motorola, Inc. Log converter utilizing offset and method of use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR0174498B1 (ko) 1999-04-01
KR970022805A (ko) 1997-05-30
US5801974A (en) 1998-09-01
JP3768613B2 (ja) 2006-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6304890B1 (en) Exponential calculation device and decoding device
JP2002531889A (ja) ディジタル値プロセッサ
JP2000163252A (ja) 対数および逆対数に対する近似を実行するディジタル信号処理回路、システムおよび方法
JP2861687B2 (ja) 対数演算回路
US7400688B2 (en) Path metric normalization
JP3768613B2 (ja) ログの近似値の計算回路
US8626807B2 (en) Reuse of rounder for fixed conversion of log instructions
JP4219926B2 (ja) 電子回路中で乗算演算または除算演算を行う方法およびその装置
US7197526B1 (en) Method and apparatus for calculating the remainder of a modulo division
US4737925A (en) Method and apparatus for minimizing a memory table for use with nonlinear monotonic arithmetic functions
JP2645422B2 (ja) 浮動小数点演算処理装置
JPH0833809B2 (ja) 浮動小数点表示データの演算方法
JPH086766A (ja) 正弦余弦演算装置
WO2019174263A1 (zh) 用于随机计算的多加数加法电路
JPH04215332A (ja) データ転送エラー検出装置及びその方法
JP2019121172A (ja) 演算回路
JP2901463B2 (ja) 加算装置
JPH0251732A (ja) 浮動小数点演算器
JP2550597B2 (ja) 2乗器
JP2000010763A (ja) 除算回路
JP4196434B2 (ja) データ丸め方法およびデータ丸め装置
JP2697591B2 (ja) 算術演算回路
JPH0836483A (ja) 除算装置
JP2699658B2 (ja) 平方根演算装置
JP4073513B2 (ja) 浮動小数点処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050614

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050628

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050920

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110210

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees