專利名稱：濾波裝置、濾波方法、程序和環(huán)繞處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濾波裝置、濾波方法、程序和環(huán)繞處理器(surroundprocessor)。具體講，本發(fā)明涉及如下濾波裝置等在該濾波裝置中，通過(guò)使用快速傅立葉變換、通過(guò)頻域中 的乘法來(lái)執(zhí)行離散時(shí)間信號(hào)和濾波器系數(shù)的卷積計(jì)算。
背景技術(shù)：
將考慮在如下情況獲取輸出的方法長(zhǎng)度為N(N為整數(shù))的離散時(shí)間信號(hào)被輸入 到具有長(zhǎng)度為M(M為整數(shù))的濾波器系數(shù)的FIR(有限沖激響應(yīng))濾波器。FIR濾波器是這 樣的濾波器，其沖激響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間是有限的。長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)被設(shè)置為χ[η] (η =0,1,2, ... , Ν-1)，長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)被設(shè)置為h[m] (m = 0，1，2，. . .，M-1)，并且輸 出被設(shè)置為7[11](11 = 0，1，2，...，N-1)。這里，x[n]和h[m]是實(shí)數(shù)，并且滿足N≥ M-I。在離散時(shí)間信號(hào)χ [η]被輸入到具有濾波器系數(shù)h[m]的FIR濾波器的情況下的輸 出y[n]可以通過(guò)時(shí)域中的卷積計(jì)算、由如下表達(dá)式(1)獲得。在下文中，時(shí)域中的卷積計(jì) 算被稱為“方法A”。<formula>formula see original document page 5</formula> (I)除了“方法Α”之外，還提出了如下方法作為“方法Α”的等同物獲得x[n]和h[m] 的DFT (離散傅立葉變換)，將它們相乘，并且執(zhí)行IDFT (反向離散傅立葉變換)。χ [η]和h[m]在N個(gè)點(diǎn)上的DFT分別被設(shè)置為X[k]和H[k]，其中k = η = 0，1， 2，. . .，N-I0獲得χ[η]和h[m]在N個(gè)點(diǎn)上的DFT并且執(zhí)行乘法的結(jié)果被設(shè)置為Y' [k]。 在此情況下，Y' [k]由表達(dá)式(2)表示。<formula>formula see original document page 5</formula>…(2)其中，當(dāng)Y' [k]在N個(gè)點(diǎn)上的IDFT被設(shè)置為y' [η]時(shí)，基于循環(huán)卷積理論， 1’ [η]由表達(dá)式(3)表示。<formula>formula see original document page 5</formula>…(3)其中，通過(guò)將x[n]向右循環(huán)移位m位獲得x[n-m]。就是說(shuō)，雖然x[n]和h[m]通 過(guò)使用DFT在頻域相乘，但是反向DFT是通過(guò)將χ [η]在時(shí)域向右循環(huán)移位m位獲得的信號(hào) 與h[m]的卷積計(jì)算，因此y[η]和y' [η]不具有等同性。鑒于此，提出一種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)域中的卷積計(jì)算結(jié)果y[n]和結(jié)果y' [η]之 間的等同性，其中結(jié)果y' [η]是通過(guò)在χ[η]之后填充(M-I)個(gè)零、在頻域中執(zhí)行乘 法、并且執(zhí)行IDFT而獲得的(例如，參見(jiàn)Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer的文章 "DISCRETE-TIME SIGNAL PROCESSING”，PRENTI CLE HALL，548-560 頁(yè))。就是說(shuō)，通過(guò)執(zhí)行 這樣的零填充處理，時(shí)域中的卷積計(jì)算可以被頻域中的乘法所取代。這里，為了減小計(jì)算成本，使用FFT (快速傅立葉變換)來(lái)代替DFT。在此情況下， 在FFT處理之前，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度被設(shè)置為2的倍數(shù)。就是說(shuō)，在使用FFT來(lái)通過(guò)頻域中的乘法實(shí)現(xiàn)時(shí)域中的卷積計(jì)算的等同計(jì)算的情況下，在考慮到循環(huán)卷積理論的限制和執(zhí)行FFT的限 制的同時(shí)，計(jì)算是以如下方式執(zhí)行的在x[n]之后填充至少(M-I)個(gè)零，并且設(shè)置長(zhǎng)度(變 換長(zhǎng)度)為2的倍數(shù)。執(zhí)行這種處理并使用FFT來(lái)通過(guò)頻域中的乘法實(shí)現(xiàn)卷積的方法被稱為“方法B”。 在N和M較大時(shí)，“方法B”在計(jì)算量方面比“方法A”更先進(jìn)。圖13示出濾波裝置200的配置示例，其中，在變換長(zhǎng)度被設(shè)置為L(zhǎng) (L是2的倍數(shù)) 的情況下，通過(guò)“方法B”執(zhí)行χ [η]和h[m]的卷積計(jì)算。濾波裝置200包括零填充單元201、 快速傅立葉變換單元202、零填充單元203、快速傅立葉變換單元204、乘法單元205和反向 快速傅立葉變換單元206。零填充單元201通過(guò)在長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)x[n] (0彡η彡N_l)之后填充 (L-N)個(gè)零來(lái)獲得零填充數(shù)據(jù)χ' [η] (0 ^ η ^ L_l)?？焖俑盗⑷~變換單元202對(duì)零填充 單元201所獲得的零填充數(shù)據(jù)χ' [η]執(zhí)行FFT(快速傅立葉變換)以獲得頻域數(shù)據(jù)X[k] (0 彡 k 彡 L-1)。零填充單元203通過(guò)在長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h[m] (0彡m彡M_l)之后填充 (L-M)個(gè)零來(lái)獲得零填充數(shù)據(jù)h' [η] (0 ^ η ^ L-1)?？焖俑盗⑷~變換單元204對(duì)零填充 單元203所獲得的零填充數(shù)據(jù)h' [η]執(zhí)行FFT(快速傅立葉變換)以獲得頻域數(shù)據(jù)H[k] (0 彡 k 彡 L-1)。乘法單元205將快速傅立葉變換單元202獲得的頻域數(shù)據(jù)X[k]與快速傅立葉變 換單元204獲得的頻域數(shù)據(jù)H[k]相乘，以獲得乘法結(jié)果Y[k] (0彡k彡L-1)。然后，反向快 速傅立葉變換單元206對(duì)乘法單元205所獲得的乘法結(jié)果Y[k]執(zhí)行IFFT(反向快速傅立 葉變換)以獲得輸出離散時(shí)間信號(hào)y[n] (0彡η彡L-1)。將描述圖13的濾波裝置200的操作。長(zhǎng)度為N的濾波目標(biāo)離散時(shí)間信號(hào)χ[η]被 提供給零填充單元201。在零填充單元201中，(L-N)個(gè)零被填充在長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信 號(hào)χ [η]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為L(zhǎng)的零填充數(shù)據(jù)χ ‘ [η]。零填充數(shù)據(jù)χ ‘ [η] 被提供到快速傅立葉變換單元202。在快速傅立葉變換單元202中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)χ' [η] 執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)X[k] (0 < k彡L-1)。而且，長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h[m]被提供到零填充單元203。在零填充單元203 中，(L-M)個(gè)零被填充在長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h[m]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為 L的零填充數(shù)據(jù)h' [η]。零填充數(shù)據(jù)h' [η]被提供到快速傅立葉變換單元204。在快速 傅立葉變換單元204中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)h' [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù) 據(jù) H[k]。由快速傅立葉變換單元202獲得的頻域數(shù)據(jù)X[k]與由快速傅立葉變換單元204獲得的頻域數(shù)據(jù)H[k]被提供到乘法單元205。在乘法單元205中，頻域數(shù)據(jù)X[k]與頻域數(shù) 據(jù)H[k]相乘，并且獲得乘法結(jié)果Y[k]。乘法結(jié)果Y[k]被提供到反向快速傅立葉變換單元 206。在反向快速傅立葉變換單元206中，對(duì)乘法結(jié)果Y[k]執(zhí)行IFFT(反向快速傅立葉變 換)，并且獲得輸出離散時(shí)間信號(hào)y [η]。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，根據(jù)“方法B”，為了執(zhí)行與時(shí)域中的卷積計(jì)算等同的計(jì)算，以在長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)x[n]之后填充至少(M-I)個(gè)零的方式來(lái)執(zhí)行計(jì)算，此外，為了執(zhí)行FFT， 長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)被設(shè)置為具有2的倍數(shù)。這里，等于或大于N的最小的2的倍數(shù)被設(shè)置為P。圖14A示出(N+M-1)的值稍小 于P的情況。而且，圖14B示出(N+M-1)的值稍大于P的情況。以這種方式，在(N+M-1)的 值稍大于P的情況下，與(N+M-1)的值稍小于P的情況相比，變換長(zhǎng)度相差P，并且計(jì)算量和 存儲(chǔ)器使用量也增大了大約兩倍。希望能夠減小在利用快速傅立葉變換、通過(guò)頻域中的乘法來(lái)執(zhí)行離散時(shí)間信號(hào)與 濾波器系數(shù)的卷積計(jì)算的情況下的計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量。本發(fā)明實(shí)施例的概念涉及一種濾波裝置，該濾波裝置被配置用于在將長(zhǎng) 度為N (N 為整數(shù))的離散時(shí)間信號(hào)輸入到具有長(zhǎng)度為M(M為整數(shù)，N>M-1)的濾波器系數(shù)的FIR濾 波器的情況下獲取輸出，所述濾波裝置包括分割單元，該分割單元被配置用于將所述長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)分割成多個(gè)信 號(hào)并獲得多個(gè)離散時(shí)間信號(hào)；第一零填充單元，該第一零填充單元被配置用于在通過(guò)所述分割單元獲得的各個(gè) 離散時(shí)間信號(hào)之后填充適當(dāng)數(shù)目的零，并且獲得多個(gè)長(zhǎng)度為2的倍數(shù)的零填充數(shù)據(jù)；第一快速傅立葉變換單元，該第一快速傅立葉變換單元被配置用于對(duì)通過(guò)所述第 一零填充單元獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)頻域數(shù)據(jù)；第二零填充單元，該第二零填充單元被配置用于在所述長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)之 后填充零，并且獲得多個(gè)零填充數(shù)據(jù)，這些零填充數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度與通過(guò)所述第一零填充單元 獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)；第二快速傅立葉變換單元，該第二快速傅立葉變換單元被配置用于對(duì)通過(guò)所述第 二零填充單元獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)頻域數(shù)據(jù)；乘法單元，該乘法單元被配置用于將通過(guò)所述第一快速傅立葉變換單元獲得的各 個(gè)頻域數(shù)據(jù)與通過(guò)所述第二快速傅立葉變換單元獲得的各個(gè)頻域數(shù)據(jù)相乘，并且獲得多個(gè) 乘法結(jié)果；反向快速傅立葉變換單元，該反向快速傅立葉變換單元被配置用于對(duì)通過(guò)所述乘 法單元獲得的各個(gè)乘法結(jié)果執(zhí)行反向快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)離散時(shí)間信號(hào)；以及加法器單元，該加法器單元被配置用于將通過(guò)所述反向快速傅立葉變換單元獲得 的各個(gè)離散時(shí)間信號(hào)相加，并且獲得輸出離散時(shí)間信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)被分成多個(gè)信號(hào)，并且獲得多個(gè) 離散時(shí)間信號(hào)。然后，通過(guò)頻域中的乘法、利用快速傅立葉變換來(lái)執(zhí)行各個(gè)離散時(shí)間信號(hào)和 濾波器系數(shù)的卷積計(jì)算。例如，在分割單元中，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)被一分為二，并且獲得兩個(gè)離散時(shí) 間信號(hào)。然后，在第一零填充單元中，當(dāng)?shù)扔诨虼笥贜(N+M-1)的最小的2的倍數(shù)被設(shè)置為 L時(shí)，獲得長(zhǎng)度為L(zhǎng)/2的零填充數(shù)據(jù)和長(zhǎng)度等于或小于L/2的零填充數(shù)據(jù)。而且，例如，當(dāng)?shù)扔诨虼笥贜的最小的2的倍數(shù)被設(shè)置為P時(shí)，N和M滿足 M-I彡(P-N)/2，并且在分割單元中，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)被分割成長(zhǎng)度為(Ρ/2-(Μ-1)) 的離散時(shí)間信號(hào)和長(zhǎng)度為(Ν-Ρ/2+(Μ-1))的離散時(shí)間信號(hào)。而且，例如，當(dāng)?shù)扔诨虼笥贜的 最小的2的倍數(shù)被設(shè)置為P時(shí)，N和M滿足P-N < M-I ( P-N/2,并且在分割單元中，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)被分割成長(zhǎng)度為(P-(M-I))的離散時(shí)間信號(hào)和長(zhǎng)度為(N-P+(M-1))的離 散時(shí)間信號(hào)。當(dāng)在將長(zhǎng)度為N(N為整數(shù))的離散時(shí)間信號(hào)輸入到具有長(zhǎng)度為M(M為整數(shù)， N ^ M-1)的濾波器系數(shù)的FIR濾波器的情況下獲取輸出時(shí)，如上所述，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間 信號(hào)被分成多個(gè)離散時(shí)間信號(hào)以進(jìn)行處理。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比，可以減小計(jì)算量 和存儲(chǔ)器使用量。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)在將長(zhǎng)度為N(N為整數(shù))的離散時(shí)間信號(hào)輸入到具有長(zhǎng) 度為M(M為整數(shù)，N彡M-1)的濾波器系數(shù)的FIR濾波器的情況下獲取輸出時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù) 的方法相比，可以減小計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)繞處理器的配置示例的框圖；圖2是構(gòu)成環(huán)繞處理器的濾波單元的配置示例的框圖(在基于N+M-l ^ P執(zhí)行二 路分割的情況下)；
圖3A到3C是用于描述長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)被分割成兩個(gè)離散時(shí)間信號(hào)并且 執(zhí)行濾波處理的狀態(tài)的示意圖；圖4是構(gòu)成環(huán)繞處理器的濾波單元的另一配置示例的框圖(在基于N+M-1 >卩執(zhí) 行二路分割的情況下)；圖5A到5C是用于描述長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)x[n]被分割成兩個(gè)離散時(shí)間信 號(hào)并且執(zhí)行濾波處理的狀態(tài)的示意圖；圖6是示出在M-I從1改變到N(N = 1472)的情況下，關(guān)于“方法A”(A_METH0D)、 “方法B” (B_METH0D)和“建議方法”(PR0P0SAL_METH0D)中的加法次數(shù)的比較的圖形表示；圖7是示出在M-I從1改變到N(N = 1472)的情況下，關(guān)于“方法A”(A_METH0D)、 “方法B” (B_METH0D)和“建議方法”(PR0P0SAL_METH0D)中的乘法次數(shù)的比較的圖形表示；圖8是構(gòu)成環(huán)繞處理器的另一濾波單元的配置示例的框圖(在基于N+M-l < P執(zhí) 行三路分割的情況下)；圖9A到9C是用于描述長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)x[n]被分割成三個(gè)離散時(shí)間信 號(hào)并且執(zhí)行濾波處理的狀態(tài)的示意圖；圖10是構(gòu)成環(huán)繞處理器的另一濾波單元的配置示例的框圖(在基于N+M-l > P 執(zhí)行三路分割的情況下)；圖IlA到IlC是用于描述長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)x[n]被分割成三個(gè)離散時(shí)間 信號(hào)并且執(zhí)行濾波處理的狀態(tài)的示意圖；圖12是一計(jì)算機(jī)裝置的配置示例的框圖，在該計(jì)算機(jī)裝置中，通過(guò)軟件來(lái)執(zhí)行濾 波處理(離散時(shí)間信號(hào)和濾波器系數(shù)的卷積計(jì)算)；圖13是現(xiàn)有技術(shù)中的濾波裝置的配置示例的框圖；以及圖14A-14B是用于描述在通過(guò)頻域中的乘法、使用快速傅立葉變換來(lái)執(zhí)行離散時(shí) 間信號(hào)和濾波器系數(shù)的卷積計(jì)算的情況下的變換長(zhǎng)度的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將描述用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例(以下將稱為“實(shí)施例”)。應(yīng)該注意，描述按以下順序進(jìn)行1.實(shí)施例2.修改示例<1.實(shí)施例 >[環(huán)繞處理器的配置示例]圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)繞處理器10的配置示例。環(huán)繞處理器10將5. 1 聲道的多聲道音頻下混頻成2聲道的立體聲音頻。環(huán)繞處理器10包括被配置用于獲取左音頻信號(hào)分量的濾波單元11-1到11-6、被 配置用于獲取右音頻信號(hào)分量的濾波單元12-1到12-6、加法器單元13和加法器單元14。5. 1聲道的多聲道音頻信號(hào)由左前信號(hào)Sig_L、右前信號(hào)Sig_R、前信號(hào)Sig_C、低 音輸出信號(hào)Sig_LFE、左后信號(hào)Sig_RL和右后信號(hào)Sig_RR構(gòu)成。而且，2聲道的立體聲音 頻信號(hào)由左音頻信號(hào)Sig_L'和右音頻信號(hào)Sig_R'構(gòu)成。濾波單元11-1 (Filter_L_L)從左前信號(hào)Sig_L提取左音頻信號(hào)分量。濾波單元 11-2 (Filter_L_R)從右前信號(hào)Sig_R提取左音頻信號(hào)分量。濾波單元11_3 (Filter_L_C) 從前信號(hào)Sig_C提取左音頻信號(hào)分量。濾波單元11-4 (Filter_L_LFE)從低音輸出信號(hào)Sig_LFE提取左音頻信號(hào)分 量。濾波單元ll-5(Filter_L_RL)從左后信號(hào)Sig_RL提取左音頻信號(hào)分量。濾波單元
11-6(Filter_L_RR)從右后信號(hào)Sig_RR提取左音頻信號(hào)分量。然后，加法器單元13將濾波 單元11-1到11-6提取的各個(gè)左音頻信號(hào)分量相加，以獲得左音頻信號(hào)Sig_L'。而且，濾波單元12-1 (Filter_R_L)從左前信號(hào)Sig_L提取右音頻信號(hào)分量。濾波 單元12-2(Filter_R_R)從右前信號(hào)Sig_R提取右音頻信號(hào)分量。濾波單元12-3 (Filter_ R_C)從前信號(hào)318_(提取右音頻信號(hào)分量。濾波單元12-4 (Filter_R_LFE)從低音輸出信號(hào)Sig_LFE提取右音頻信號(hào)分 量。濾波單元12-5(Filter_R_RL)從左后信號(hào)Sig_RL提取右音頻信號(hào)分量。濾波單元
12-6(Filter_R_RR)從右后信號(hào)Sig_RR提取右音頻信號(hào)分量。然后，加法器單元14將濾波 單元12-1到12-6提取的各個(gè)右音頻信號(hào)分量相加，以獲得右音頻信號(hào)Sig_R'。[濾波單元的配置示例]圖2和4示出用作上述濾波單元11-1到11-6和12_1到12_6的濾波單元100A 和100B的配置示例。濾波單元100A和100B在如下情況獲得輸出長(zhǎng)度為N(N為整數(shù))的 離散時(shí)間信號(hào)χ [η](離散時(shí)間音頻信號(hào))(0彡η彡Ν-1)被輸入到具有長(zhǎng)度為Μ(Μ為整數(shù)) 的濾波器系數(shù)h[m] (0彡m彡M-1)的FIR濾波器。濾波單元100A和100B通過(guò)頻域中的乘 法、使用快速傅立葉變換來(lái)執(zhí)行離散時(shí)間信號(hào)x[n]和濾波器系數(shù)h[m]的卷積計(jì)算。這里， χ [η]和h [m]是實(shí)數(shù)，并且滿足N彡M-I。在圖2的濾波單元100A中，當(dāng)?shù)扔诨虼笥贜的最小的2的倍數(shù)被設(shè)置為P時(shí)，N和 M被配置為滿足M-I彡(P-N)/2。在濾波單元100A中，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)χ [η]被分 割成長(zhǎng)度為(Ρ/2-(M-I))的離散時(shí)間信號(hào)Xl [η]和長(zhǎng)度為(N-P/2+(M-I))的離散時(shí)間信號(hào) x2[n]以進(jìn)行處理。在圖2的濾波單元100A中，如上所述，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)x[n]被分割成兩個(gè)離散時(shí)間信號(hào)xl [η]和χ2[η]以進(jìn)行處理，因此，與現(xiàn)有技術(shù)的“方法B”相 比，可以減小計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量。該原因?qū)⒃谙挛拿枋?。而且，在圖4的濾波單元100Β中，當(dāng)?shù)扔诨虼笥贜的最小的2的倍數(shù)被設(shè)置為P 時(shí)，N和M被配置為滿足P-N < M-I ( Ρ-Ν/2。在濾波單元100Β中，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信 號(hào)x[n]被分割成長(zhǎng)度為(P-(M-I))的離散時(shí)間信號(hào)xl[n]和長(zhǎng)度為(N_P+(M_1))的離散 時(shí)間信號(hào)x2[n]以進(jìn)行處理。在圖4的濾波單元100B中，如上所述，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間 信號(hào)χ [η]被分割成兩個(gè)離散時(shí)間信號(hào)xl [η]和χ2[η]以進(jìn)行處理，因此，與現(xiàn)有技術(shù)的“方 法B”相比，可以減小計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量。該原因?qū)⒃谙挛拿枋?。首先，將描述圖2的濾波單元100Α。圖2的濾波單元100Α是在Ν+Μ-1 ( P的情況 下，當(dāng)?shù)扔诨虼笥贜的最小的2的倍數(shù)被設(shè)置為P(如圖3Α所示)時(shí)被應(yīng)用的。在此情況 下，由于等于或大于Ν+Μ-1的最小的2的倍數(shù)被是P，因此在根據(jù)“方法B”執(zhí)行處理時(shí)的變 換長(zhǎng)度為P。濾波單元100Α包括二路分割單元101Α、零填充單元102Α、快速傅立葉變換單元 103Α、零填充單元104Α和快速傅立葉變換單元105Α。而且，濾波單元100Α具有零填充單元 106Α、快速傅立葉變換單元107Α、零填充單元108Α和快速傅立葉變換單元109Α。此外，濾 波單元100Α具有乘法單元110Α、反向快速傅立葉變換單元111Α、乘法單元112Α、反向快速 傅立葉變換單元113Α和加法器單元114Α。二路分割單元IOlA將長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)χ [η] (0 ^ η ^ N_l) —分為二，并 獲得兩個(gè)離散時(shí)間信號(hào)xl [η] (O^n ^ Ν1-1)和x2 [η] (0 ^ η ^ N2_l)。這里，離散時(shí)間信 號(hào)xl[n]的長(zhǎng)度m被設(shè)置為Ρ/2-(M-I)，如圖3B所示。而且，離散時(shí)間信號(hào)χ2 [η]的長(zhǎng)度 Ν2被設(shè)置為N-P/2+(M-I)，如圖3Α所示。零填充單元102Α在長(zhǎng)度為m的離散時(shí)間信號(hào)xl [η]之后填充(ΡΛ-Ν1)個(gè)(即 (M-I)個(gè))零，以獲得長(zhǎng)度為Ρ/2的零填充數(shù)據(jù)xl ‘ [η] (0 ^ η ^ Ρ/2-1)?？焖俑盗⑷~變 換單元103Α對(duì)零填充單元102Α獲得的零填充數(shù)據(jù)xl ‘ [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)， 以獲得頻域數(shù)據(jù)Xl [k] (0彡k彡P(guān)/2-1)。零填充單元104A在長(zhǎng)度為N2的離散時(shí)間信號(hào)x2[n]之后填充(Q-N2)個(gè)(即 (Q-(N-P/2+(M-l)))個(gè))零，以獲得長(zhǎng)度為Q的零填充數(shù)據(jù)χ2' [η] (0彡η彡Q-1)。這 里，Q是等于或大于Ν2+Μ-1的最小的2的倍數(shù)?？焖俑盗⑷~變換單元105Α對(duì)零填充單 元104Α獲得的零填充數(shù)據(jù)χ2' [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)X2[k] (0 彡 k 彡 Q-1)。零填充單元106A在長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h [m] (0彡m彡M_l)之后填充(P/2-M) 個(gè)零，以獲得長(zhǎng)度與上述零填充數(shù)據(jù)xl ’ [η] (0 ^ η ^ Ρ/2-1)相對(duì)應(yīng)的零填充數(shù)據(jù) hi ‘ [η] (0 ^ η ^ Ρ/2-1)?？焖俑盗⑷~變換單元107Α對(duì)零填充單元106Α獲得的零填充數(shù) 據(jù)hi ’ [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)Hl [k] (0彡k彡P(guān)/2-1)。零填充單元108A在長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h[m] (0 ^ m ^ M_l)之后填充(Q-M) 個(gè)零，以獲得長(zhǎng)度與上述零填充數(shù)據(jù)x2 ’ [η] (0 ^ η ^ Q-1)相對(duì)應(yīng)的零填充數(shù)據(jù)h2 ’ [η] (OSnSQ-l)?？焖俑盗⑷~變換單元109Α對(duì)零填充單元108Α獲得的零填充數(shù)據(jù)h2' [η] 執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)Η2 [k] (0彡k彡Q-1)。乘法單元IlOA將快速傅立葉變換單元103A獲得的頻域數(shù)據(jù)Xl [k]與快速傅立葉變換單元107A獲得的頻域數(shù)據(jù)Hl [k]相乘，以獲得乘法結(jié)果Yl [k] (O^k^ Ρ/2-1)。然 后，反向快速傅立葉變換單元IllA對(duì)乘法單元IlOA獲得的乘法結(jié)果Yl [k]執(zhí)行IFFT (反 向快速傅立葉變換)，以獲得離散時(shí)間信號(hào)yl [η] (0彡k彡P(guān)/2-1)。乘法單元112A將快速傅立葉變換單元105A獲得的頻域數(shù)據(jù)X2[k]與快速傅立葉 變換單元109A獲得的頻域數(shù)據(jù)H2[k]相乘，以獲得乘法結(jié)果Y2[k] (O^k^ Q-1)。然后， 反向快速傅立葉變換單元113A對(duì)乘法單元112A獲得的乘法結(jié)果Y2[k]執(zhí)行IFFT(反向快 速傅立葉變換)，以獲得離散時(shí)間信號(hào)y2[n] (0彡k彡Q-1)。加法器單元114A將反向快速傅立葉變換單元IllA獲得的離散時(shí)間信號(hào)yl [η]與 反向快速傅立葉變換單元113Α獲得的離散時(shí)間信號(hào)y2[n]相加，以獲得輸出離散時(shí)間信 號(hào)y[n]。該輸出離散時(shí)間信號(hào)y [η]成為離散時(shí)間信號(hào)χ[η]和濾波器系數(shù)h[m]的卷積計(jì) 算結(jié)果。應(yīng)該注意，加法器單元114A通過(guò)重疊相加方法(參見(jiàn)上述文獻(xiàn)“DISCRETE-TIME SIGNALPROCESSING”)獲得離散時(shí)間信號(hào)y [η]，以確保與不進(jìn)行分割而執(zhí)行離散時(shí)間信號(hào) χ [η]和濾波器系數(shù)h[m]的卷積計(jì)算的情況之間的一致性。將描述圖2的濾波單元100A的操作。長(zhǎng)度為N的濾波目標(biāo)離散時(shí)間信號(hào)x[n](離 散時(shí)間音頻信號(hào))被提供到二路分割單元101A。在二路分割單元IOlA中，長(zhǎng)度為N的離散 時(shí)間信號(hào)x[n](0彡η彡N-1)被一分為二。然后，從二路分割單元IOlA獲得長(zhǎng)度為m = P/2-(M-I)的離散時(shí)間信號(hào)xl [η] (0彡η彡m-1)。而且，從二路分割單元IOlA還獲得長(zhǎng) 度為 N2 = N-P/2+(M-I)的離散時(shí)間信號(hào) x2[n] (0 ^ η ^ Ν2-1)。由二路分割單元IOlA獲得的離散時(shí)間信號(hào)Xl [η]被提供到零填充單元102Α。在 零填充單元102Α中，(M-I)個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為m的離散時(shí)間信號(hào)Xl [η]之后，并且獲得 長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為Ρ/2的零填充數(shù)據(jù)Xl ‘ [η]。零填充數(shù)據(jù)Xl ‘ [η]被提供到快速傅立 葉變換單元103Α。在快速傅立葉變換單元103Α中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)χ1' [η]執(zhí)行FFT (快速 傅立葉變換)，并且獲得頻域數(shù)據(jù)Xl [k] (0彡k彡P(guān)/2-1)。而且，由二路分割單元IOlA獲得的離散時(shí)間信號(hào)x2[n]被提供到零填充單元 104A。在零填充單元104A中，Q-(N-P/2+(M-I))個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為N2的離散時(shí)間信號(hào) x2 [η]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為Q的零填充數(shù)據(jù)χ2' [η]。零填充數(shù)據(jù)χ2' [η]被 提供到快速傅立葉變換單元105Α。在快速傅立葉變換單元105Α中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)χ2' [η] 執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，并且獲得頻域數(shù)據(jù)Χ2 [k] (0彡k彡Q-1)。而且，長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h [m]被提供到零填充單元106A。在零填充單元106A 中，(P/2-M)個(gè)零被填充到度為M的濾波器系數(shù)h[m]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為 P/2的零填充數(shù)據(jù)hi ‘ [η]。零填充數(shù)據(jù)hi ‘ [η]被提供到快速傅立葉變換單元107Α。在 快速傅立葉變換單元107Α中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)hi ‘ [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，并且獲 得頻域數(shù)據(jù)Hl [k]。而且，長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h [m]被提供到零填充單元108A。在零填充單元108A中，(Q-M)個(gè)零被填充到度為M的濾波器系數(shù)h[m]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為Q的 零填充數(shù)據(jù)h2' [η]。零填充數(shù)據(jù)h2' [η]被提供到快速傅立葉變換單元109A。在快速 傅立葉變換單元109Α中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)h2 ‘ [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，并且獲得頻 域數(shù)據(jù)H2[k]。由快速傅立葉變換單元103A獲得的頻域數(shù)據(jù)Xl[k]和由快速傅立葉變換單元107A獲得的頻域數(shù)據(jù)Hl[k]被提供到乘法單元110A。在乘法單元IlOA中，頻域數(shù)據(jù)Xl [k] 與頻域數(shù)據(jù)Hl[k]相乘，并且獲得乘法結(jié)果Yl [k]。乘法結(jié)果Yl [k]被提供到反向快速傅立 葉變換單元111A。在反向快速傅立葉變換單元IllA中，對(duì)乘法結(jié)果Yl [k]執(zhí)行IFFT (反向 快速傅立葉變換)，并且獲得離散時(shí)間信號(hào)yl [η]。而且，由快速傅立葉變換單元105Α獲得的頻域數(shù)據(jù)X2[k]和由快速傅立葉變換 單元109A獲得的頻域數(shù)據(jù)H2[k]被提供到乘法單元112A。在乘法單元112A中，頻域數(shù)據(jù) X2[k]與頻域數(shù)據(jù)H2[k]相乘，并且獲得乘法結(jié)果Y2[k]。乘法結(jié)果Y2[k]被提供到反向 快速傅立葉變換單元113A。在反向快速傅立葉變換單元113A中，對(duì)乘法結(jié)果Y2[k]執(zhí)行 IFFT (反向快速傅立葉變換)，并且獲得離散時(shí)間信號(hào)y2[n]。由反向快速傅立葉變換單元IllA獲得的離散時(shí)間信號(hào)yl [η]和由反向快速傅立 葉變換單元113Α獲得的離散時(shí)間信號(hào)y2[n]被提供到加法器單元114A。在加法器單元 114A中，通過(guò)重疊相加方法，離散時(shí)間信號(hào)yl[n]和y2[n]被相加，并且獲得輸出離散時(shí)間 信號(hào)y[n]。接下來(lái)，將描述圖4的濾波單元100B。圖4的濾波單元100B是 N+M_l > P的情 況下，當(dāng)?shù)扔诨虼笥贜的最小的2的倍數(shù)被設(shè)置為P(如圖5A所示)時(shí)被應(yīng)用的。在此情 況下，由于等于或大于N+M-1的最小的2的倍數(shù)是2P，因此在根據(jù)“方法B”執(zhí)行處理時(shí)的 變換長(zhǎng)度為2P。濾波單元100B包括二路分割單元101B、零填充單元102B、快速傅立葉變換單元 103B、零填充單元104B和快速傅立葉變換單元105B。而且，濾波單元100B包括零填充單元 106B、快速傅立葉變換單元107B、零填充單元108B和快速傅立葉變換單元109B。此外，濾 波單元100B包括乘法單元110B、反向快速傅立葉變換單元111B、乘法單元112B、反向快速 傅立葉變換單元113B和加法器單元114B。二路分割單元IOlB將長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)χ [η] (0彡η彡Ν-1) —分為二，并 獲得兩個(gè)離散時(shí)間信號(hào)Xl [η] (O^n ^ Ν1-1)和x2 [η] (0 ^ η ^ N2_l)。這里，離散時(shí)間信 號(hào)xl[n]的長(zhǎng)度m被設(shè)置為P-(M-I)，如圖5B所示。而且，離散時(shí)間信號(hào)χ2 [η]的長(zhǎng)度Ν2 被設(shè)置為N-P+(M-I)，如圖5C所示。零填充單元102Β在長(zhǎng)度為m的離散時(shí)間信號(hào)xl [η]之后填充(Ρ_Ν1)個(gè)(即 (M-I)個(gè))零，以獲得長(zhǎng)度為P的零填充數(shù)據(jù)xl ‘ [η] (0 ^ η ^ P_l)?？焖俑盗⑷~變換單 元103Β對(duì)零填充單元102Β獲得的零填充數(shù)據(jù)xl ‘ [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲 得頻域數(shù)據(jù)Xl [k] (0彡k彡P(guān)-1)。零填充單元104B在長(zhǎng)度為N2的離散時(shí)間信號(hào)x2[n]之后填充(R-N2)個(gè)(即 (R- (N-P+ (M-I)))個(gè))零，以獲得長(zhǎng)度為R的零填充數(shù)據(jù)x2 ‘ [η] (0 ^ η ^ R-1)。這里，R是 等于或大于N2+M-1的最小的2的倍數(shù)?？焖俑盗⑷~變換單元105B對(duì)零填充單元104B獲得 的零填充數(shù)據(jù)x2 ‘ [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)Χ2 [k] (0 ^ k ^ R-1)。零填充單元106B在長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h[m] (0 ^ m ^ M_l)之后填充(P_M) 個(gè)零，以獲得長(zhǎng)度與上述零填充數(shù)據(jù)xl' [η] (0彡η彡P(guān)-1)相對(duì)應(yīng)的零填充數(shù)據(jù)hi ‘ [η] (0彡η彡Ρ-1)?？焖俑盗⑷~變換單元107Β對(duì)零填充單元106Β獲得的零填充數(shù)據(jù)hi ‘ [η] 執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)Hl [k] (0彡k彡P(guān)-1)。零填充單元108B在長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h[m] (0 ^ m ^ M_l)之后填充(R-M)個(gè)零，以獲得長(zhǎng)度與上述零填充數(shù)據(jù)x2' [η] (OSnSR-I)相對(duì)應(yīng)的零填充數(shù)據(jù)h2' [η] (O^n^ R-l)?？焖俑盗⑷~變換單元109B對(duì)零填充單元108B獲得的零填充數(shù)據(jù)h2 ‘ [η] 執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)Η2 [k] (0彡k彡R-1)。乘法單元IlOB將快速傅立葉變換單元103B獲得的頻域數(shù)據(jù)Xl [k]與快速傅立葉 變換單元107B獲得的頻域數(shù)據(jù)Hl [k]相乘，以獲得乘法結(jié)果Yl [k] (O彡k彡P(guān)-1)。然后， 反向快速傅立葉變換單元IllB對(duì)乘法單元IlOB獲得的乘法結(jié)果Yl [k]執(zhí)行IFFT (反向快 速傅立葉變換)，以獲得離散時(shí)間信號(hào)yl [η] (O彡k彡P(guān)-1)。乘法單元112B將快速傅立葉變換單元105B獲得的頻域數(shù)據(jù)X2[k]與快速傅立葉 變換單元109B獲得的頻域數(shù)據(jù)H2[k]相乘，以獲得乘法結(jié)果Y2[k] (O^k^ R-l)。然后， 反向快速傅立葉變換單元113B對(duì)乘法單元112B獲得的乘法結(jié)果Y2[k]執(zhí)行IFFT(反向快 速傅立葉變換)，以獲得離散時(shí)間信號(hào)y2[n] (0彡k彡P(guān)-1)。加法器單元114B將反向快速傅立葉變換單元IllB獲得的離散時(shí)間信號(hào)yl [η]與 反向快速傅立葉變換單元113Β獲得的離散時(shí)間信號(hào)y2[n]相加，以獲得輸出離散時(shí)間信 號(hào)y[n]。該輸出離散時(shí)間信號(hào)y [η]成為離散時(shí)間信號(hào)χ[η]和濾波器系數(shù)h[m]的卷積計(jì) 算結(jié)果。應(yīng)該注意，加法器單元114B通過(guò)重疊相加方法(參見(jiàn)上述文獻(xiàn)“DISCRETE-TIME SIGNALPROCESSING”)獲得離散時(shí)間信號(hào)y [η]，以確保與不進(jìn)行分割而執(zhí)行離散時(shí)間信號(hào) χ [η]和濾波器系數(shù)h[m]的卷積計(jì)算的情況之間的一致性。將描述圖4的濾波單元100B的操作。長(zhǎng)度為N的濾波目標(biāo)離散時(shí)間信號(hào)x[n](離 散時(shí)間音頻信號(hào))被提供到二路分割單元101B。在二路分剖單元IOlB中，長(zhǎng)度為N的離散 時(shí)間信號(hào)x[n](0彡η彡N-1)被一分為二。然后，從二路分割單元IOlB獲得長(zhǎng)度為m = P-(M-I)的離散時(shí)間信號(hào)xl [η] (0彡η彡m-1)。而且，從二路分割單元IOlB還獲得長(zhǎng)度 為N2 = N-P+(M-I)的離散時(shí)間信號(hào)x2[n] (0彡η彡Ν2-1)。由二路分割單元IOlB獲得的離散時(shí)間信號(hào)Xl [η]被提供到零填充單元102Β。在 零填充單元102Β中，(M-I)個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為m的離散時(shí)間信號(hào)Xl [η]之后，并且獲得 長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為P的零填充數(shù)據(jù)Xl ‘ [η]。零填充數(shù)據(jù)Xl ‘ [η]被提供到快速傅立葉 變換單元103Β。在快速傅立葉變換單元103Β中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)χ1' [η]執(zhí)行FFT(快速傅 立葉變換)，并且獲得頻域數(shù)據(jù)Xl [k] (0彡k彡P(guān)-1)。而且，由二路分割單元IOlB獲得的離散時(shí)間信號(hào)x2[n]被提供到零填充單元 104B。在零填充單元104B中，R-(N-P+(M-1))個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為N2的離散時(shí)間信號(hào) x2 [η]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為R的零填充數(shù)據(jù)χ2' [η]。零填充數(shù)據(jù)χ2' [η]被 提供到快速傅立葉變換單元105Β。在快速傅立葉變換單元105Β中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)χ2' [η] 執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，并且獲得頻域數(shù)據(jù)Χ2 [k] (0≤k≤P-1)。而且，長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h[m]被提供到零填充單元106B。在零填充單元106B 中，(P-M)個(gè)零被填充到度為M的濾波器系數(shù)h[m]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為P的 零填充數(shù)據(jù)hi ‘ [η]。零填充數(shù)據(jù)hi ‘ [η]被提供到快速傅立葉變換單元107B。在快速 傅立葉變換單元107Β中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)hi ‘ [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，并且獲得頻 域數(shù)據(jù)Hl [k]。而且，長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h [m]被提供到零填充單元108B。在零填充單元108B 中，(R-M)個(gè)零被填充到度為M的濾波器系數(shù)h[m]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為R的零填充數(shù)據(jù)h2' [n]。零填充數(shù)據(jù)h2' [n]被提供到快速傅立葉變換單元109B。在快速 傅立葉變換單元109B中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)h2 ‘ [n]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，并且獲得頻 域數(shù)據(jù)H2[k]。由快速傅立葉變換單元103B獲得的頻域數(shù)據(jù)Xl[k]和由快速傅立葉變換單元 107B獲得的頻域數(shù)據(jù)Hl[k]被提供到乘法單元110B。在乘法單元110B中，頻域數(shù)據(jù)Xl[k] 與頻域數(shù)據(jù)Hl[k]相乘，并且獲得乘法結(jié)果Yl[k]。乘法結(jié)果Yl[k]被提供到反向快速傅立 葉變換單元111B。在反向快速傅立葉變換單元111B中，對(duì)乘法結(jié)果Yl[k]執(zhí)行IFFT (反向 快速傅立葉變換)，并且獲得離散時(shí)間信號(hào)yl [n]。而且，由快速傅立葉變換單元105B獲得的頻域數(shù)據(jù)X2[k]和由快速傅立葉變換 單元109B獲得的頻域數(shù)據(jù)H2[k]被提供到乘法單元112B。在乘法單元112B中，頻域數(shù)據(jù) X2[k]與頻域數(shù)據(jù)H2[k]相乘，并且獲得乘法結(jié)果Y2[k]。乘法結(jié)果Y2[k]被提供到反向 快速傅立葉變換單元113B。在反向快速傅立葉變換單元113B中，對(duì)乘法結(jié)果Y2[k]執(zhí)行 IFFT(反向快速傅立葉變換)，并且獲得離散時(shí)間信號(hào)y2[n]。由反向快速傅立葉變換單元111B獲得的離散時(shí)間信號(hào)yl[n]和由反向快速傅立 葉變換單元113B獲得的離散時(shí)間信號(hào)y2[n]被提供到加法器單元114B。在加法器單元 114B中，通過(guò)重疊相加方法，離散時(shí)間信號(hào)yl[n]和y2[n]被相加，并且獲得輸出離散時(shí)間 信號(hào)y[n]。[減小計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量的原因]將描述在圖2和4的濾波單元100A和100B中減小了計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量的原因。圖2的濾波單元100A是在如圖3A所示滿足N+M-l ( P的情況下被應(yīng)用的。然 后，如圖3B和3C所示，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)x[n]被分成兩個(gè)信號(hào)以進(jìn)行處理，包括長(zhǎng) 度為m = P/2-(M-l)的離散時(shí)間信號(hào)xl[n]和長(zhǎng)度為N2 = N-P/2+(M-l)的離散時(shí)間信號(hào) x2[n]。這里，在附彡N2的情況下，即，當(dāng)M-l ( (P_N)/2成立時(shí)，x2[n]的變換長(zhǎng)度(2的 倍數(shù))等于或小于xl [n]的變換長(zhǎng)度P/2。在圖2的濾波單元100A中，如上所述，N和M被配置為滿足M-1彡P(guān)-N。因此， x2[n]的變換長(zhǎng)度(2的倍數(shù))等于或小于xl[n]的變換長(zhǎng)度P/2。與根據(jù)“方法B”執(zhí)行處 理的情況相比，可以減小計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量，因?yàn)樵凇胺椒˙”中，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間 信號(hào)x[n]沒(méi)有被分割，并且變換長(zhǎng)度為P。應(yīng)該注意，在N和M不滿足M-1彡(P-N) /2但是N和M滿足(P_N) /2 < M_1彡P(guān)-N 的情況下，x2[n]的變換長(zhǎng)度Q沒(méi)有被設(shè)置為等于或小于xl[n]的變換長(zhǎng)度P/2，并且Q = P成立。在此情況下，與根據(jù)“方法B”執(zhí)行處理的情況相比，在計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量方面較差。而且，圖4的濾波單元100B是在如圖5A所示滿足N+M-l > P的情況下被應(yīng)用的。 然后，如圖5B和5C所示，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)x[n]被分成兩個(gè)信號(hào)以進(jìn)行處理，包括 長(zhǎng)度為附=P-(M-l)的離散時(shí)間信號(hào)xl[n]和長(zhǎng)度為N2 = N-P+(M-1)的離散時(shí)間信號(hào) x2[n]。這里，在附彡N2的情況下，S卩，當(dāng)P-N < M-1彡P(guān)-N/2成立時(shí)，x2[n]的變換長(zhǎng)度 R(2的倍數(shù))等于或小于xl[n]的變換長(zhǎng)度P。在圖4的濾波單元100B中，如上所述，N和M被配置為滿足P-N<M-1彡P(guān)-N/2。
14因此，x2[n]的變換長(zhǎng)度R(2的倍數(shù))等于或小于xl[n]的變換長(zhǎng)度P。與根據(jù)“方法B”執(zhí) 行處理的情況相比，可以減小計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量，因?yàn)樵凇胺椒˙”中，長(zhǎng)度為N的離散 時(shí)間信號(hào)x[n]沒(méi)有被分割，并且變換長(zhǎng)度為P。應(yīng)該注意，在N和M不滿足P-N < M-1彡P(guān)-N/2但是N和M滿足P-N/2 < M_1彡N 的情況下，x2[n]的變換長(zhǎng)度R沒(méi)有被設(shè)置為等于或小于xl[n]的變換長(zhǎng)度P，并且R = 2P 成立。在此情況下，與根據(jù)“方法B”執(zhí)行處理的情況相比，在計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量方面較差。
[在計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量方面的比較]這里，在“方法A”、“方法B”和如圖2和4所示的分割x[n]的方法(下文中將稱 之為“建議方法”)之間比較計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量?！坝?jì)算量的比較”〈比較條件〉在該比較中，簡(jiǎn)單地比較加法和乘法的次數(shù)。對(duì)于在時(shí)域中進(jìn)行卷積計(jì)算的“方法A”，僅僅關(guān)于循環(huán)中的乘積加和 (product-sum)運(yùn)算部分的加法和乘法的次數(shù)進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于FFT的計(jì)算量，蝶式計(jì)算(butterfly computation)單元的復(fù)指數(shù)函數(shù)(參 見(jiàn)表達(dá)式(4))的余弦值和正弦值被保存為數(shù)據(jù)，并且僅僅關(guān)于蝶式計(jì)算單元的加法和加 法結(jié)果的乘法與該復(fù)指數(shù)函數(shù)來(lái)評(píng)估加法和乘法的次數(shù)。W^ 二eqp ) = cos(^) -jsin(^) ■■■(4)應(yīng)該注意，P、Q和R可以通過(guò)以下表達(dá)式來(lái)計(jì)算。P = 2**int (log2 (N*2_l))Q = 2**int (log2((N+2*M_2_P/2)*2_1)R = 2**int (log2((N+2*M_2_P)*2_1)但是，應(yīng)該注意，int(x)表示去掉了分?jǐn)?shù)部分的整數(shù)x，并且log2(x)表示以2為 底的對(duì)數(shù)?！从?jì)算量的計(jì)算結(jié)果〉關(guān)于“方法A”、“方法B”和“建議方法”的計(jì)算結(jié)果被示出如下?！胺椒?A”在M-1彡N的整個(gè)范圍內(nèi)，以下表達(dá)式(5)和(6)表示結(jié)果。加法N*M...(5)乘法N*M...(6)“方法 B”在M-1 ( P-N的情況下，以下表達(dá)式(7)和⑶表示結(jié)果。加法12*P*log2 (P) +2*P. (7)乘法6*P*log2 (P) +4*P. . . (8)在P-N < M-1彡N的情況下，以下表達(dá)式(9)和(10)表示結(jié)果。加法:24*P*log2(P)+28*P. (9)乘法12*P*log2(P) +20*P. (10)“建議方法”
A.在滿足M-l ( (P-N)/2并且x[n]被一分為二的情況下(圖2的濾波單元100A 的情況下)，以下表達(dá)式(11)和(12)表示結(jié)果。加法6*P*log2(P)-5*P+12*Q*log2(Q)+2*Q+M-l. . (11)乘法3*P*log2(P)-P+6*Q*log2(Q)+4*Q.(12)B.在滿足P-N < M-l ( P-N/2并且x [n]被一分為二的情況下(圖4的濾波單元 100B的情況下)，以下表達(dá)式(13)和(14)表示結(jié)果。加法12*P*log2(P)+2*P+12*R*log2(R)+2*R+M_l. . (13)乘法:6*P*log2 (P) +4*P+6*R*log2 (R) +4*R. (14)<方法B和建議方法的計(jì)算量之差>A.在滿足M-1彡(P-N) /2的情況下(圖2的濾波單元100A的情況下)，當(dāng)設(shè)置Q =P/2時(shí)，通過(guò)從根據(jù)方法B的計(jì)算量減去根據(jù)建議方法的計(jì)算量而得到的最小值由以下 表達(dá)式(15)和(16)表示。加法12*P-M+1.. . (15)乘法6*P.. . (16)因此，在此情況下，該差值在加法和乘法兩方面都是正值，并且可以理解，建議方 法在計(jì)算量方面比方法B更優(yōu)越。B.在P-N < M-l ( P-N/2的情況下(圖4的濾波單元100B的情況下)，當(dāng)設(shè)置R =P時(shí)，通過(guò)從根據(jù)方法B的計(jì)算量減去根據(jù)建議方法的計(jì)算量而得到的最小值由以下表 達(dá)式(17)和(18)表示。加法24*P-M+1.. . (17)乘法12*P.. . (18)因此，在此情況下，該差值在加法和乘法兩方面部是正值，并且可以理解，建議方 法在計(jì)算量方面比方法B更優(yōu)越。圖6和7的圖形表示示出當(dāng)N = 1472時(shí)，在M_1從1改變到N的情況下，將根 據(jù)“方法 A” (A_METH0D)、“方法 B” (B_METH0D)和“建議方法” (PR0P0SAL_METH0D)的加法次 數(shù)和乘法次數(shù)相比較。但是，應(yīng)該注意，圖中對(duì)應(yīng)于PR0P0SAL_METH0D的直線對(duì)應(yīng)于在除了 M-1彡(P-N)/2和P-N < M-1彡P(guān)-N/2之外的范圍內(nèi)、根據(jù)方法B的計(jì)算量。從圖6和7的圖形表示可以理解，在M-1彡(P-N)/2和P_N < M-1彡P(guān)-N/2的 范圍內(nèi)，根據(jù)建議方法(PR0P0SAL_METH0D)的加法次數(shù)和乘法次數(shù)兩者都小于方法B(B_ METHOD)的情況。因此，根據(jù)建議方法，可以按照比方法B更小的計(jì)算量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。〈使用存儲(chǔ)器的比較〉由于根據(jù)方法B和建議方法存在FFT處理值以復(fù)數(shù)形式保存、執(zhí)行諸如零填充之 類的處理等限制，因此存儲(chǔ)器使用量比方法A要大。在方法B和建議方法的比較中，當(dāng)用于 方法B的存儲(chǔ)器量被設(shè)置為1時(shí)，用于建議方法的存儲(chǔ)器量如下所述。A.在M-1彡(P_N)/2的情況下(圖2的濾波單元100A的情況下)，建議方法所使 用的存儲(chǔ)器量由以下表達(dá)式(19)表示。(P+2*Q)/2*P. (19)根據(jù)這一定義，當(dāng)Q < P/2成立時(shí)，用于建議方法的存儲(chǔ)器量與用于方法B的存儲(chǔ) 器量相比沒(méi)有增大。這里，P和Q是與上面定義相同的變量。
B.在P-N < M-I ( P-N/2的情況下(圖4的濾波單元100B的情況下)，建議方法 所使用的存儲(chǔ)器量由以下表達(dá)式(20)表示。(P+R)/2*Ρ· · · (20)根據(jù)這一定義，當(dāng)R彡P(guān)成立時(shí)，用于建議方法的存儲(chǔ)器量與用于方法B的存儲(chǔ)器 量相比沒(méi)有增大。這里，P和Q是與上面定義相同的變量。如上所述，在圖1所示的環(huán)繞處理器10中，各個(gè)濾波單元被配置為圖2所示的濾 波單元100Α或圖4所示的濾波單元100Β。出于這個(gè)原因，與被配置用于執(zhí)行根據(jù)現(xiàn)有技術(shù) 的方法B的計(jì)算處理的濾波單元相比，可以減小計(jì)算量和存儲(chǔ)器使用量。在圖1所示的環(huán)繞處理器10中，當(dāng)各個(gè)濾波單元例如具有N = 1472并且M = 700 時(shí)，根據(jù)“方法Α”、“方法B”和“建議方法”的計(jì)算量如下。因此，通過(guò)使用建議方法，與現(xiàn) 有技術(shù)的方法相比，可以執(zhí)行具有更小計(jì)算量的卷積計(jì)算。“方法 Α”
加法12364800 乘法12364800“方法 B” 加法7176192 乘法3735552“建議方法” 加法4800708 乘法2506752應(yīng)該注意，根據(jù)上述實(shí)施例，圖1所示的環(huán)繞處理器10的各個(gè)濾波單元被配置為 圖2所示的濾波單元100Α或圖4所示的濾波單元100Β。<2.修改示例〉圖2所示的濾波單元100Α是如下情況的示例如上所述，當(dāng)?shù)扔诨虼笥贜的最小 的2的倍數(shù)被設(shè)置為P，滿足Ν+Μ-1彡P(guān)并且M-I ( (P-N)/2成立時(shí)。但是，即使在(P-N)/2 < M-I ( P-N的情況下，通過(guò)將長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)χ[η](參見(jiàn)圖3Α)分成三份以進(jìn) 行處理，在某些情況下，與方法B相比，可以減小計(jì)算量。該原因下面將描述。圖8示出在上述情況下的濾波單元100C的配置示例。濾波單元100C包括三路分 割單元101C、零填充單元102C、快速傅立葉變換單元103C、零填充單元104C、快速傅立葉變 換單元105C、零填充單元106C和快速傅立葉變換單元107C。而且，濾波單元100C包括零 填充單元108C、快速傅立葉變換單元109C、零填充單元IlOC和快速傅立葉變換單元111C。 此外，濾波單元100C包括乘法單元112C、反向快速傅立葉變換單元113C、乘法單元114C、反 向快速傅立葉變換單元115C、乘法單元116C、反向快速傅立葉變換單元117C和加法器單元 118C。三路分割單元IOlC將長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)χ[η] (0 ^ η ^ N_l) —分為三，以 獲得三個(gè)離散時(shí)間信號(hào)Xl [η]、χ2 [η]和χ3 [η]。這里，xl [η]的長(zhǎng)度m被設(shè)置為Ρ/2- (M-I)， 如圖9Α所示。而且，類似于xl[n]的長(zhǎng)度Ni，χ2[η]的長(zhǎng)度Ν2也被設(shè)置為Ρ/2-(M-I)，如 圖9Β所示。而且，χ3[η]的長(zhǎng)度Ν3被設(shè)置為N-P+2 (M-I)，如圖9C所示。零填充單元102C在長(zhǎng)度為m的離散時(shí)間信號(hào)xl [η]之后填充(Ρ/2-Ν1)(即M_l)個(gè)零，以獲得長(zhǎng)度為P/2的零填充數(shù)據(jù)xl ‘ [n] (0 ^ n ^ P/2-1)?？焖俑盗⑷~變換單元 103C對(duì)零填充單元102C獲得的零填充數(shù)據(jù)xl ‘ [n]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得 頻域數(shù)據(jù)XI [k] (0彡k彡p/2-1)。零填充單元104C在長(zhǎng)度為N2的離散時(shí)間信號(hào)x2[n]之后填充(P/2-N2)(即M_l) 個(gè)零，以獲得長(zhǎng)度為P/2的零填充數(shù)據(jù)x2 ‘ [n] (0 ^ n ^ P/2-1)?？焖俑盗⑷~變換單元 105C對(duì)零填充單元104C獲得的零填充數(shù)據(jù)x2' [n]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得 頻域數(shù)據(jù)X2[k] (0彡k彡P(guān)/2-1)。零填充單元106C在長(zhǎng)度為N3的離散時(shí)間信號(hào)x3[n]之后填充(S-N3)(即 S- (N-P+2 (M-1))個(gè)零，以獲得長(zhǎng)度為S的零填充數(shù)據(jù)x3 ‘ [n] (0 ^ n ^ S-1)。這里，S是等 于或大于N3+M-1的最小的2的倍數(shù)?？焖俑盗⑷~變換單元107C對(duì)零填充單元106C獲得的 零填充數(shù)據(jù)x3 ‘ [n]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)X3 [k] (0彡k彡S-1)。零填充單元108C在長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h [m] (0彡m彡M-1)之后填充(P/2-M) 個(gè)零，以獲得長(zhǎng)度與上述零填充數(shù)據(jù)xl' [n]和x2' [n]相對(duì)應(yīng)的零填充數(shù)據(jù)hl2' [n] (O^n^ P/2-1)?？焖俑盗⑷~變換單元109C對(duì)零填充單元108C獲得的零填充數(shù)據(jù) hl2' [n]執(zhí)行FFT(快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)H12[k] (0彡k彡P(guān)/2-1)。零填充單元110C在長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h [m] (0彡m彡M-1)之后填充(S-M)個(gè) 零，以獲得長(zhǎng)度與上述零填充數(shù)據(jù)x3 ’ [n]相對(duì)應(yīng)的零填充數(shù)據(jù)h3 ’ [n] (0 ^ n ^ S-1)。 快速傅立葉變換單元111C對(duì)零填充單元110C獲得的零填充數(shù)據(jù)h3' [n]執(zhí)行FFT(快速 傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)H3 [k] (O^k^ S-1)。乘法單元112C將快速傅立葉變換單元103C獲得的頻域數(shù)據(jù)Xl[k]與快速傅立葉 變換單元109C獲得的頻域數(shù)據(jù)H12[k]相乘，以獲得乘法結(jié)果￥1[ (0<1^< /2-1)。然 后，反向快速傅立葉變換單元113C對(duì)乘法單元112C獲得的乘法結(jié)果Yl[k]執(zhí)行IFFT(反 向快速傅立葉變換)以獲得離散時(shí)間信號(hào)yl [n] (0彡n彡P(guān)/2-1)。乘法單元114C將快速傅立葉變換單元105C獲得的頻域數(shù)據(jù)X2[k]與快速傅立葉 變換單元109C獲得的頻域數(shù)據(jù)H12[k]相乘，以獲得乘法結(jié)果Y2[k] (O^k^ P/2-1)。然 后，反向快速傅立葉變換單元115C對(duì)乘法單元114C獲得的乘法結(jié)果Y2[k]執(zhí)行IFFT(反 向快速傅立葉變換)以獲得離散時(shí)間信號(hào)y2[n] (0彡n彡P(guān)/2-1)。乘法單元116C將快速傅立葉變換單元107C獲得的頻域數(shù)據(jù)X3[k]與快速傅立葉 變換單元111C獲得的頻域數(shù)據(jù)H3[k]相乘，以獲得乘法結(jié)果Y3[k] (O^k^ S-1)。然后， 反向快速傅立葉變換單元117C對(duì)乘法單元116C獲得的乘法結(jié)果Y3[k]執(zhí)行IFFT(反向快 速傅立葉變換)以獲得離散時(shí)間信號(hào)y3[n] (O^n^ S-1)。加法器單元118C將由反向快速傅立葉變換單元113C、115C和117C獲得的離散 時(shí)間信號(hào)yl[n]、y2[n]和y3[n]相加，以獲得輸出離散時(shí)間信號(hào)y[n]。輸出離散時(shí)間信號(hào) y[n]成為離散時(shí)間信號(hào)x[n]和濾波器系數(shù)h[m]的卷積計(jì)算結(jié)果。應(yīng)該注意，加法器單元 118C通過(guò)重疊相加方法(參見(jiàn)上述文獻(xiàn)“DISCRETE-TIME SIGNAL PROCESSING”)獲得離散 時(shí)間信號(hào)y [n]，以確保與不進(jìn)行分割而執(zhí)行離散時(shí)間信號(hào)x[n]和濾波器系數(shù)h[m]的卷積 計(jì)算的情況之間的一致性。將描述圖8的濾波單元100C的操作。長(zhǎng)度為N的濾波目標(biāo)離散時(shí)間信號(hào)(離散 時(shí)間音頻信號(hào))x[n]被提供到三路分割單元101C。在三路分割單元101C中，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)x[n](0彡η彡N-1)被一分為三。然后，從三路分割單元IOlC獲得長(zhǎng)度為m = P/2-(M-I)的離散時(shí)間信號(hào)xl [η] (0彡η彡m-1)。而且，從三路分割單元IOlC獲得長(zhǎng) 度為N2 = P/2-(M-I)的離散時(shí)間信號(hào)x2[n] (0 ^ η ^ N2_l)。而且，從三路分割單元IOlC 獲得長(zhǎng)度為Ν3 = N-P+2 (M-I)的離散時(shí)間信號(hào)χ3[η] (0 ^ η ^ N3_l)。
由三路分割單元IOlC獲得的離散時(shí)間信號(hào)xl [η]被提供到零填充單元102C。在 零填充單元102C中，(M-I)個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為m的離散時(shí)間信號(hào)Xl [η]之后，并且獲得 長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為Ρ/2的零填充數(shù)據(jù)xl ‘ [η]。零填充數(shù)據(jù)xl ‘ [η]被提供到快速傅立 葉變換單元103C。在快速傅立葉變換單元103C中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)xl' [η]執(zhí)行FFT(快速 傅立葉變換)，并且獲得頻域數(shù)據(jù)Xl [k] (0彡k彡P(guān)/2-1)。而且，由三路分割單元IOlC獲得的離散時(shí)間信號(hào)x2[n]被提供到零填充單元 104C。在零填充單元104C中，(M-I)個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為N2的離散時(shí)間信號(hào)x2[n]之后， 并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為P/2的零填充數(shù)據(jù)x2 ‘ [η]。零填充數(shù)據(jù)χ2 ‘ [η]被提供到 快速傅立葉變換單元105C。在快速傅立葉變換單元105C中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)χ2' [η]執(zhí)行 FFT (快速傅立葉變換)，并且獲得頻域數(shù)據(jù)Χ2 [k] (0彡k彡P(guān)/2-1)。而且，由三路分割單元IOlC獲得的離散時(shí)間信號(hào)x3[n]被提供到零填充單元 106C。在零填充單元106C中，S-(N-P+2(M-1))個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為N3的離散時(shí)間信號(hào) x3 [η]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為S的零填充數(shù)據(jù)χ3' [η]。零填充數(shù)據(jù)χ3' [η]被 提供到快速傅立葉變換單元107C。在快速傅立葉變換單元107C中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)χ3' [η] 執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，并且獲得頻域數(shù)據(jù)Χ3 [k] (0彡k彡S-1)。而且，長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h [m]被提供到零填充單元108C。在零填充單元108C 中，(P/2-M)個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h[m]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為 P/2的零填充數(shù)據(jù)hl2' [η]。零填充數(shù)據(jù)hl2' [η]被提供到快速傅立葉變換單元109C。 在快速傅立葉變換單元109C中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)hl2' [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，并 且獲得頻域數(shù)據(jù)H12[k]。而且，長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h [m]被提供到零填充單元110C。在零填充單元1IOC 中，(S-M)個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h[m]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為S 的零填充數(shù)據(jù)h3' [η]。零填充數(shù)據(jù)h3' [η]被提供到快速傅立葉變換單元111C。在快 速傅立葉變換單元11IC中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)h3' [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，并且獲得 頻域數(shù)據(jù)H3[k]。由快速傅立葉變換單元103C獲得的頻域數(shù)據(jù)Xl[k]和由快速傅立葉變換單元 109C獲得的頻域數(shù)據(jù)H12 [k]被提供到乘法單元112C。在乘法單元112C中，頻域數(shù)據(jù)Xl [k] 被與頻域數(shù)據(jù)H12 [k]相乘，并且獲得乘法結(jié)果Yl [k]。乘法結(jié)果Yl [k]被提供到反向快速傅 立葉變換單元113C。在反向快速傅立葉變換單元113C中，對(duì)乘法結(jié)果Yl[k]執(zhí)行IFFT(反 向快速傅立葉變換)，并獲得離散時(shí)間信號(hào)yl [η]。而且，由快速傅立葉變換單元105C獲得的頻域數(shù)據(jù)X2[k]和由快速傅立葉變換單 元109C獲得的頻域數(shù)據(jù)H12[k]被提供到乘法單元114C。在乘法單元114C中，頻域數(shù)據(jù) X2[k]被與頻域數(shù)據(jù)H12[k]相乘，并且獲得乘法結(jié)果Y2[k]。乘法結(jié)果Y2[k]被提供到反 向快速傅立葉變換單元115C。在反向快速傅立葉變換單元115C中，對(duì)乘法結(jié)果Y2[k]執(zhí)行 IFFT (反向快速傅立葉變換)，并獲得離散時(shí)間信號(hào)y2[n]。
而且，由快速傅立葉變換單元107C獲得的頻域數(shù)據(jù)X3[k]和由快速傅立葉變換 單元IllC獲得的頻域數(shù)據(jù)H3[k]被提供到乘法單元116C。在乘法單元116C中，頻域數(shù)據(jù) X3[k]被與頻域數(shù)據(jù)H3[k]相乘，并且獲得乘法結(jié)果Y3[k]。乘法結(jié)果Y3[k]被提供到反向 快速傅立葉變換單元117C。在反向快速傅立葉變換單元117C中，對(duì)乘法結(jié)果Y3[k]執(zhí)行 IFFT (反向快速傅立葉變換)，并獲得離散時(shí)間信號(hào)y3[n]。由反向快速傅立葉變換單元113C獲得的離散時(shí)間信號(hào)yl [η]、由反向快速傅立葉 變換單元115C獲得的離散時(shí)間信號(hào)y2[n]和由反向快速傅立葉變換單元117C獲得的離散 時(shí)間信號(hào)y3[n]被提供到加法器單元118C。在加法器單元118C中，通過(guò)重疊相加方法，離 散時(shí)間信號(hào)yl[n]、y2[n]和y3[n]被相加，并且獲得輸出離散時(shí)間信號(hào)y [η]。圖4所示的濾波單元100Β是如下情況的示例如上所述，當(dāng)?shù)扔诨虼笥贜的最小 的2的倍數(shù)被設(shè)置為P，滿足N+M-l > P并且P-N < M-I ( Ρ-Ν/2成立時(shí)。但是，即使在 Ρ-Ν/2 < M-I彡N的情況下，通過(guò)將長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)χ [η](參見(jiàn)圖5Α)分成三份以 進(jìn)行處理，在某些情況下，與方法B相比，也可以減小計(jì)算量。該原因下面將描述。圖10示出在上述情況下的濾波單元100D的配置示例。濾波單元100D包括三路分 割單元101D、零填充單元102D、快速傅立葉變換單元103D、零填充單元104D、快速傅立葉變 換單元105D、零填充單元106D和快速傅立葉變換單元107D。而且，濾波單元100D包括零 填充單元108D、快速傅立葉變換單元109D、零填充單元IlOD和快速傅立葉變換單元111D。 此外，濾波單元100D包括乘法單元112D、反向快速傅立葉變換單元113D、乘法單元114D、反 向快速傅立葉變換單元115D、乘法單元116D、反向快速傅立葉變換單元117D和加法器單元 118D。三路分割單元IOlD將長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)χ [η] (0 ^ η ^ N_l) —分為三，以 獲得三個(gè)離散時(shí)間信號(hào)Xl [η]、χ2 [η]和χ3[η]。這里，xl[n]的長(zhǎng)度m被設(shè)置為P-(M_l)， 如圖IlA所示。而且，類似于xl[n]的長(zhǎng)度m，x2[n]的長(zhǎng)度N2也被設(shè)置為P-(M-I)，如圖 IlB所示。而且，x3[n]的長(zhǎng)度N3被設(shè)置為N-2P+2(M-1)，如圖IlC所示。零填充單元102D在長(zhǎng)度為附的離散時(shí)間信號(hào)xl [η]之后填充(P-Nl)(即M_l)個(gè) 零，以獲得長(zhǎng)度為P的零填充數(shù)據(jù)Xl ‘ [η] (0 ^ η ^ P-l)?？焖俑盗⑷~變換單元103D對(duì) 零填充單元102C獲得的零填充數(shù)據(jù)xl ‘ [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù) 據(jù) Xl[k] (0 彡 k彡P(guān)-l)。零填充單元104D在長(zhǎng)度為N2的離散時(shí)間信號(hào)x2[n]之后填充(P_N2)(即M_l)個(gè) 零，以獲得長(zhǎng)度為P的零填充數(shù)據(jù)x2' [η] (0彡η彡P(guān)_l)?？焖俑盗⑷~變換單元105D對(duì) 零填充單元104D獲得的零填充數(shù)據(jù)χ2' [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù) 據(jù) X2[k] (0 彡 k彡P(guān)-l)。零填充單元106D在長(zhǎng)度為N3的離散時(shí)間信號(hào)x3[n]之后填充(T-N3)(即 T-(N-2P+2 (M-I))個(gè)零，以獲得長(zhǎng)度為T的零填充數(shù)據(jù)χ3' [η] (0 ^ η ^ T_l)。這里，T是 等于或大于Ν3+Μ-1的最小的2的倍數(shù)。快速傅立葉變換單元107D對(duì)零填充單元106D獲得 的零填充數(shù)據(jù)x3 ‘ [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)Χ3 [k] (0 ^ k ^ T_l)。零填充單元108D在長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h[m] (0 ^ m ^ M_l)之后填充(P_M) 個(gè)零，以獲得長(zhǎng)度與上述零填充數(shù)據(jù)xl ’ [η]和χ2 ’ [η]相對(duì)應(yīng)的零填充數(shù)據(jù)hl2 ’ [η] (0彡η彡Ρ-1)?？焖俑盗⑷~變換單元109D對(duì)零填充單元108D獲得的零填充數(shù)據(jù)hl2 ‘ [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)H12 [k] (0≤k≤P-1)。零填充單元110D在長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h [m] (0≤m≤M_l)之后填充(T_M)個(gè) 零，以獲得長(zhǎng)度與上述零填充數(shù)據(jù)x3 ’ [n]相對(duì)應(yīng)的零填充數(shù)據(jù)h3 ’ [n] (0 ≤n ≤ T-1)。 快速傅立葉變換單元111D對(duì)零填充單元110D獲得的零填充數(shù)據(jù)h3' [n]執(zhí)行FFT(快速 傅立葉變換)，以獲得頻域數(shù)據(jù)H3 [k] (0≤k≤T-1)。乘法單元112D將快速傅立葉變換單元103D獲得的頻域數(shù)據(jù)XI [k]與快速傅立葉 變換單元109D獲得的頻域數(shù)據(jù)H12 [k]相乘，以獲得乘法結(jié)果Y1 [k] (0≤k≤P-1)。然后， 反向快速傅立葉變換單元113D對(duì)乘法單元112D獲得的乘法結(jié)果Y1 [k]執(zhí)行IFFT (反向快 速傅立葉變換)以獲得離散時(shí)間信號(hào)yl [n] (0≤n≤P-1)。乘法單元114D將快速傅立葉變換單元105D獲得的頻域數(shù)據(jù)X2[k]與快速傅立葉 變換單元109D獲得的頻域數(shù)據(jù)H12[k]相乘，以獲得乘法結(jié)果Y2[k] (0≤k≤P-1)。然后， 反向快速傅立葉變換單元115D對(duì)乘法單元114D獲得的乘法結(jié)果Y2[k]執(zhí)行IFFT(反向快 速傅立葉變換)以獲得離散時(shí)間信號(hào)y2[n] (0≤n≤P-1)。乘法單元116D將快速傅立葉變換單元107D獲得的頻域數(shù)據(jù)X3[k]與快速傅立葉 變換單元111D獲得的頻域數(shù)據(jù)H3[k]相乘，以獲得乘法結(jié)果Y3[k] (O≤k≤T-1)。然后， 反向快速傅立葉變換單元117D對(duì)乘法單元116D獲得的乘法結(jié)果Y3[k]執(zhí)行IFFT(反向快 速傅立葉變換)以獲得離散時(shí)間信號(hào)y3[n] (0≤n≤T-1)。加法器單元118D將由反向快速傅立葉變換單元113D、115D和117D獲得的離散 時(shí)間信號(hào)yl[n]、y2[n]和y3[n]相加，以獲得輸出離散時(shí)間信號(hào)y[n]。輸出離散時(shí)間信號(hào) y[n]成為離散時(shí)間信號(hào)x[n]和濾波器系數(shù)h[m]的卷積計(jì)算結(jié)果。應(yīng)該注意，加法器單元 118D通過(guò)重疊相加方法(參見(jiàn)上述文獻(xiàn)“DISCRETE-TIME SIGNAL PROCESSING”)獲得離散 時(shí)間信號(hào)y[n]，以確保與不進(jìn)行分割而執(zhí)行離散時(shí)間信號(hào)x[n]和濾波器系數(shù)h[m]的卷積 計(jì)算的情況之間的一致性。將描述圖10的濾波單元100D的操作。長(zhǎng)度為N的濾波目標(biāo)離散時(shí)間信號(hào)(離散 時(shí)間音頻信號(hào))x[n]被提供到三路分割單元101D。在三路分割單元101D中，長(zhǎng)度為N的離 散時(shí)間信號(hào)x[n] (0≤n≤N-1)被一分為三。然后，從三路分割單元101D獲得長(zhǎng)度為m =P-(M-l)的離散時(shí)間信號(hào)xl [n] (0≤n≤N1-1)。而且，從三路分割單元101D獲得長(zhǎng)度 為N2 = P-(M-l)的離散時(shí)間信號(hào)x2[n] (0≤n≤N2-1)。而且，從三路分割單元101D獲得 長(zhǎng)度為N3 = N-2P+2 (M-1)的離散時(shí)間信號(hào)x3 [n] (0≤n≤N3-1)。由三路分割單元101D獲得的離散時(shí)間信號(hào)xl[n]被提供到零填充單元102D。在 零填充單元102D中，(M-1)個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為m的離散時(shí)間信號(hào)xl[n]之后，并且獲得 長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為P的零填充數(shù)據(jù)xl ‘ [n]。零填充數(shù)據(jù)xl ‘ [n]被提供到快速傅立葉 變換單元103D。在快速傅立葉變換單元103D中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)xl' [n]執(zhí)行FFT(快速傅 立葉變換)，并且獲得頻域數(shù)據(jù)XI [k] (0≤k≤P-1)。而且，由三路分割單元101D獲得的離散時(shí)間信號(hào)x2[n]被提供到零填充單元 104D。在零填充單元104D中，(M-1)個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為N2的離散時(shí)間信號(hào)x2[n]之后， 并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為P的零填充數(shù)據(jù)x2 ‘ [n]。零填充數(shù)據(jù)x2 ‘ [n]被提供到 快速傅立葉變換單元105D。在快速傅立葉變換單元105D中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)x2' [n]執(zhí)行 FFT (快速傅立葉變換)，并且獲得頻域數(shù)據(jù)X2 [k] (0≤k≤P-1)。
而且，由三路分割單元IOlD獲得的離散時(shí)間信號(hào)x3[n]被提供到零填充單元 106D。在零填充單元106D中，T-(N-2P+2 (M-I))個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為N3的離散時(shí)間信號(hào) x3 [η]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為T的零填充數(shù)據(jù)χ3' [η]。零填充數(shù)據(jù)χ3' [η]被 提供到快速傅立葉變換單元107D。在快速傅立葉變換單元107D中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)χ3' [η] 執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，并且獲得頻域數(shù)據(jù)Χ3 [k] (0彡k彡T-1)。而且，長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h [m]被提供到零填充單元108D。在零填充單元108D 中，(P-M)個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h[m]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為P 的零填充數(shù)據(jù)hl2' [η]。零填充數(shù)據(jù)hl2' [η] 被提供到快速傅立葉變換單元109D。在 快速傅立葉變換單元109D中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)hl2' [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，并且 獲得頻域數(shù)據(jù)H12[k]。而且，長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h [m]被提供到零填充單元1IOD0在零填充單元1IOD 中，(T-M)個(gè)零被填充到長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)h[m]之后，并且獲得長(zhǎng)度(變換長(zhǎng)度)為T 的零填充數(shù)據(jù)h3' [η]。零填充數(shù)據(jù)h3' [η]被提供到快速傅立葉變換單元111D。在快 速傅立葉變換單元IllD中，對(duì)零填充數(shù)據(jù)h3' [η]執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)，并且獲得 頻域數(shù)據(jù)H3[k]。由快速傅立葉變換單元103D獲得的頻域數(shù)據(jù)Xl[k]和由快速傅立葉變換單元 109D獲得的頻域數(shù)據(jù)H12[k]被提供到乘法單元112D。在乘法單元112D中，頻域數(shù)據(jù)Xl [k] 被與頻域數(shù)據(jù)H12 [k]相乘，并且獲得乘法結(jié)果Yl [k]。乘法結(jié)果Yl [k]被提供到反向快速傅 立葉變換單元113D。在反向快速傅立葉變換單元113D中，對(duì)乘法結(jié)果Yl[k]執(zhí)行IFFT(反 向快速傅立葉變換)，并獲得離散時(shí)間信號(hào)yl [η]。而且，由快速傅立葉變換單元105D獲得的頻域數(shù)據(jù)X2[k]和由快速傅立葉變換單 元109C獲得的頻域數(shù)據(jù)H12[k]被提供到乘法單元114D。在乘法單元114D中，頻域數(shù)據(jù) X2[k]被與頻域數(shù)據(jù)H12[k]相乘，并且獲得乘法結(jié)果Y2[k]。乘法結(jié)果Y2[k]被提供到反 向快速傅立葉變換單元115D。在反向快速傅立葉變換單元115D中，對(duì)乘法結(jié)果Y2[k]執(zhí)行 IFFT (反向快速傅立葉變換)，并獲得離散時(shí)間信號(hào)y2[n]。而且，由快速傅立葉變換單元107D獲得的頻域數(shù)據(jù)X3[k]和由快速傅立葉變換 單元IllD獲得的頻域數(shù)據(jù)H3[k]被提供到乘法單元116D。在乘法單元116D中，頻域數(shù)據(jù) X3[k]被與頻域數(shù)據(jù)H3[k]相乘，并且獲得乘法結(jié)果Y3[k]。乘法結(jié)果Y3[k]被提供到反向 快速傅立葉變換單元117D。在反向快速傅立葉變換單元117D中，對(duì)乘法結(jié)果Y3[k]執(zhí)行 IFFT (反向快速傅立葉變換)，并獲得離散時(shí)間信號(hào)y3[n]。由反向快速傅立葉變換單元113D獲得的離散時(shí)間信號(hào)yl [η]、由反向快速傅立葉 變換單元115D獲得的離散時(shí)間信號(hào)y2[n]和由反向快速傅立葉變換單元117D獲得的離散 時(shí)間信號(hào)y3[n]被提供到加法器單元118D。在加法器單元118D中，通過(guò)重疊相加方法，離 散時(shí)間信號(hào)yl[n]、y2[n]和y3[n]被相加，并且獲得輸出離散時(shí)間信號(hào)y [η]。[可以減小計(jì)算量的情況]將描述在圖8和10的濾波單元100C和100D中與方法B相比可以減小計(jì)算量的情況。這里，將比較“方法B”與如圖8和10所示分割χ[η]的方法(在下文中稱為“建 議方法”)的計(jì)算量。
“計(jì)算量的比較”<比較條件>在該比較中，僅比較加法和乘法的次數(shù)。對(duì)于FFT的計(jì)算量，蝶式計(jì)算單元的復(fù)指數(shù)函數(shù)(參見(jiàn)表達(dá)式(21))的余弦值和 正弦值被保存為數(shù)據(jù)，并且僅僅關(guān)于蝶式計(jì)算單元的加法和加法結(jié)果的乘法與復(fù)指數(shù)函數(shù) 來(lái)評(píng)估加法和乘法的次數(shù)。W= 二eqp (Il^)=C0s-..(21)
應(yīng)該注意，P、S和T可以通過(guò)以下表達(dá)式來(lái)計(jì)算。
P = 2**int (log2 (N*2_l))S = 2**int(log2((N+3*M_3_P)*2_1)T = 2**int (log2((N+3*M_3_2*P)*2_1)但是，應(yīng)該注意，int(x)表示去掉了分?jǐn)?shù)部分的整數(shù)x，并且log2 (χ)表示以2為 底的對(duì)數(shù)。<計(jì)算量的計(jì)算結(jié)果>根據(jù)“方法B”和“建議方法”的計(jì)算量的計(jì)算結(jié)果如下所示。應(yīng)該注意，代表根據(jù) “方法B”的計(jì)算量的計(jì)算結(jié)果的表達(dá)式(22)到(25)與上述表達(dá)式(7)到(10)相同，但是 為了幫助比較依然被示出。在M-I ( P-N的情況下，以下表達(dá)式(22)和(23)表示結(jié)果。加法12*P*log2 (P) +2*Ρ· · · (22)乘法6*P*log2 (P) +4*Ρ· . . (23)在P-N < M-I彡N的情況下，以下表達(dá)式(24)和(25)表示結(jié)果。加法:24*P*log2(P)+28*P. · · (24)乘法12*P*log2 (P) +20*Ρ· · · (25)“建議方法”Α.在χ[η]根據(jù)(P_N)/2 < M-I ( Ρ_Ν被一分為三的情況下(圖8的濾波單元 100C的情況下)，以下表達(dá)式(26)和(27)表示結(jié)果。加法10*P*log2(P) _8*P+12*S*log2 (S) +2*S+2* (M-I) · · · (26)乘法5*P*log2(P) _P+6*S*log2 (S) +4*S. . . (27)B.在x[n]根據(jù)P_N/2 < M_1彡N被一分為三的情況下(圖10的濾波單元100D 的情況下)，以下表達(dá)式(28)和(29)表示結(jié)果。加法20*P*log2 (P) +4*P+12*T*log2 (T) +2*T+2* (M-I) · · · (28)乘法10*P*log2 (P) +8*P+6*T*log2 (T) +4*Τ· . . (29)<方法B和建議方法的計(jì)算量之差> Α.在(P-N) /2 < M-I彡P(guān)-N的情況下(圖8的濾波單元100C的情況下)，通過(guò)從 根據(jù)方法B的計(jì)算量減去根據(jù)建議方法的計(jì)算量而分別得到的最小值由以下表達(dá)式(30) 和(31)表示。加法2*P*log2(P) +10*P_12*S*log2 (S) _2*S_2* (M-I) · · · (30)乘法:P*log2(P) +5*P_6*S*log2 (S) _4*S. · · (31)因此，在此情況下，當(dāng)表達(dá)式(30)和(31)的值取決于N和M的值是正值時(shí)，建議方法在計(jì)算量方面比方法B更優(yōu)越。B.在P-N/2 < M-1≤N的情況下(圖10的濾波單元100D的情況下)，通過(guò)從根 據(jù)方法B的計(jì)算量減去根據(jù)建議方法的計(jì)算量而分別得到的最小值由以下表達(dá)式(32)和 (33)表示。加法:<formula>formula see original document page 24</formula> (32)乘法2*P*log2 (P) +12*P_6*T*log2 (T) _4*T. (33)因此，當(dāng)表達(dá)式(32)和(33)的值取決于N和M的值是正值時(shí)，建議方法在計(jì)算量 方面比方法B更優(yōu)越。應(yīng)該注意，在上述圖2、4、8和10的濾波單元中，長(zhǎng)度為N(N為整數(shù))的離散時(shí)間 信號(hào)x[n]被一分為二或一分為三以進(jìn)行處理。但是，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，分割的數(shù)目和 分割的方式并不局限于這些分割示例。詳細(xì)講，本發(fā)明的實(shí)施例的要點(diǎn)在于當(dāng)在長(zhǎng)度為 N(N為整數(shù))的離散時(shí)間信號(hào)被輸入到具有長(zhǎng)度為M(M是整數(shù)，N>M-1)的濾波器系數(shù)的 FIR濾波器的情況下獲得輸出時(shí)，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)x[n]被分割成多個(gè)離散時(shí)間信 號(hào)以進(jìn)行處理。利用這種配置，與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比，計(jì)算量等可以被減小。而且，上述濾波單元100A到100D被配置為通過(guò)硬件執(zhí)行處理，但是類似的處理也 可以通過(guò)軟件來(lái)執(zhí)行。圖12示出被配置用于通過(guò)軟件執(zhí)行處理的計(jì)算機(jī)裝置100E的配置 示例。計(jì)算機(jī)裝置100E由CPU(中央處理單元)181、R0M(只讀存儲(chǔ)器)182、RAM(隨機(jī)訪問(wèn) 存儲(chǔ)器)183以及數(shù)據(jù)輸入和輸出單元(數(shù)據(jù)I/O) 184構(gòu)成。ROM 182存儲(chǔ)用于CPU 181的處理程序。RAM 183充當(dāng)CPU 181的工作區(qū)域。CPU 181在偶然事件發(fā)生時(shí)讀出存儲(chǔ)在ROM 182中的處理程序，將讀取的處理程序傳輸?shù)絉AM 183以被展開(kāi)，讀出展開(kāi)的處理程序，并執(zhí)行濾波處理。在計(jì)算機(jī)裝置100E中，長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)x[n]和長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù) h[m]經(jīng)由數(shù)據(jù)I/O 184輸入，以累積到RAM 183中。CPU 181對(duì)累積在RAM 183中的離散 時(shí)間信號(hào)x[n]和濾波器系數(shù)h[m]執(zhí)行上述圖2、4、8和10的濾波單元以類似過(guò)程執(zhí)行的 卷積計(jì)算處理，即，濾波處理。處理之后的輸出離散時(shí)間信號(hào)y[n]被從RAM 183經(jīng)由數(shù)據(jù) I/O 184輸出到外部。而且，根據(jù)上述實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施例被應(yīng)用到環(huán)繞處理器10的各個(gè)濾波單 元。但是，本發(fā)明的實(shí)施例當(dāng)然可以被類似地應(yīng)用到被配置用于通過(guò)頻域的乘法、通過(guò)使用 快速傅立葉變換來(lái)執(zhí)行離散時(shí)間信號(hào)和濾波器系數(shù)的卷積計(jì)算的另一濾波裝置。本申請(qǐng)包含與2009年3月13日遞交到日本特許廳的日本在先專利申請(qǐng)JP 2009-060442中所公開(kāi)的內(nèi)容相關(guān)的主題，該在先申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被結(jié)合于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，取決于設(shè)計(jì)需求和其他因素，可能發(fā)生各種修改、組 合、子組合和替換，只要它們落在權(quán)利要求書或其等同物的范圍內(nèi)即可。
權(quán)利要求
一種濾波裝置，該濾波裝置被配置用于在將長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)輸入到具有長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)的FIR濾波器的情況下獲取輸出，其中N和M為整數(shù)且N≥M-1，所述濾波裝置包括分割單元，該分割單元被配置用于將所述長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)分割成多個(gè)信號(hào)并獲得多個(gè)離散時(shí)間信號(hào)；第一零填充單元，該第一零填充單元被配置用于在通過(guò)所述分割單元獲得的各個(gè)離散時(shí)間信號(hào)之后填充適當(dāng)數(shù)目的零，并且獲得多個(gè)長(zhǎng)度為2的倍數(shù)的零填充數(shù)據(jù)；第一快速傅立葉變換單元，該第一快速傅立葉變換單元被配置用于對(duì)通過(guò)所述第一零填充單元獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)頻域數(shù)據(jù)；第二零填充單元，該第二零填充單元被配置用于在所述長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)之后填充零，并且獲得多個(gè)零填充數(shù)據(jù)，這些零填充數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度與通過(guò)所述第一零填充單元獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)；第二快速傅立葉變換單元，該第二快速傅立葉變換單元被配置用于對(duì)通過(guò)所述第二零填充單元獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)頻域數(shù)據(jù)；乘法單元，該乘法單元被配置用于將通過(guò)所述第一快速傅立葉變換單元獲得的各個(gè)頻域數(shù)據(jù)與通過(guò)所述第二快速傅立葉變換單元獲得的各個(gè)頻域數(shù)據(jù)相乘，并且獲得多個(gè)乘法結(jié)果；反向快速傅立葉變換單元，該反向快速傅立葉變換單元被配置用于對(duì)通過(guò)所述乘法單元獲得的各個(gè)乘法結(jié)果執(zhí)行反向快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)離散時(shí)間信號(hào)；以及加法器單元，該加法器單元被配置用于將通過(guò)所述反向快速傅立葉變換單元獲得的各個(gè)離散時(shí)間信號(hào)相加，并且獲得輸出離散時(shí)間信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的濾波裝置，其中所述分割單元將所述長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)一分為二，并且獲得兩個(gè)離散時(shí)間 信號(hào)，并且其中當(dāng)?shù)扔诨虼笥?N+M-1)的2的倍數(shù)的長(zhǎng)度被設(shè)置為L(zhǎng)時(shí)，所述第一零填充單元獲 得長(zhǎng)度為L(zhǎng)/2的零填充數(shù)據(jù)和長(zhǎng)度等于或小于L/2的零填充數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的濾波裝置，其中當(dāng)?shù)扔诨虼笥贜的最小的2的倍數(shù)被設(shè)置為P時(shí)，N和M滿足M-1彡(P-N) /2，并且其中所述分割單元將所述長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)分割成長(zhǎng)度為(P/2-(M-l))的離散 時(shí)間信號(hào)和長(zhǎng)度為(N-P/2+(M-l))的離散時(shí)間信號(hào)。
4.如權(quán)利要求2所述的濾波裝置，其中當(dāng)?shù)扔诨虼笥贜的最小的2的倍數(shù)被設(shè)置為P時(shí)，N和M滿足P-N < M-1 ( P-N/2,并且其中所述分割單元將所述長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)分割成長(zhǎng)度為(P-(M-l))的離散時(shí) 間信號(hào)和長(zhǎng)度為(N-P+(M-1))的離散時(shí)間信號(hào)。
5.一種濾波方法，用于在將長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)輸入到具有長(zhǎng)度為M的濾波器系 數(shù)的FIR濾波器的情況下獲取輸出，其中N和M為整數(shù)且N彡M-1，所述濾波方法包括以下 步驟將所述長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)分割成多個(gè)信號(hào)并獲得多個(gè)離散時(shí)間信號(hào)； 在分割步驟中獲得的各個(gè)離散時(shí)間信號(hào)之后進(jìn)行第一零填充以填充至少(M-1)個(gè)零， 并且獲得多個(gè)長(zhǎng)度為2的倍數(shù)的零填充數(shù)據(jù)；對(duì)在第一零填充步驟中獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)執(zhí)行第一快速傅立葉變換，并且獲得多 個(gè)頻域數(shù)據(jù)；在所述長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)之后進(jìn)行第二零填充以填充零，并且獲得多個(gè)零填充數(shù) 據(jù)，這些零填充數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度與在第一零填充步驟中獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)；對(duì)在第二零填充步驟中獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)執(zhí)行第二快速傅立葉變換，并且獲得多 個(gè)頻域數(shù)據(jù)；將在第一快速傅立葉變換步驟中獲得的各個(gè)頻域數(shù)據(jù)與在第二快速傅立葉變換步驟 中獲得的各個(gè)頻域數(shù)據(jù)相乘，并且獲得多個(gè)乘法結(jié)果；對(duì)在乘法步驟中獲得的各個(gè)乘法結(jié)果執(zhí)行反向快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)離散時(shí) 間信號(hào)；以及將在反向快速傅立葉變換步驟中獲得的各個(gè)離散時(shí)間信號(hào)相加，并且獲得輸出離散時(shí) 間信號(hào)。
6.一種程序，用于在將長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)輸入到具有長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)的 FIR濾波器的情況下獲取輸出，其中N和M為整數(shù)且N彡M-1，所述程序指導(dǎo)計(jì)算機(jī)充當(dāng)分割裝置，該分割裝置被配置用于將所述長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào)分割成多個(gè)信號(hào)并 獲得多個(gè)離散時(shí)間信號(hào)；第一零填充裝置，該第一零填充裝置被配置用于在通過(guò)所述分割裝置獲得的各個(gè)離散 時(shí)間信號(hào)之后填充至少(M-1)個(gè)零，并且獲得多個(gè)長(zhǎng)度為2的倍數(shù)的零填充數(shù)據(jù)；第一快速傅立葉變換裝置，該第一快速傅立葉變換裝置被配置用于對(duì)通過(guò)所述第一零 填充裝置獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)頻域數(shù)據(jù)；第二零填充裝置，該第二零填充裝置被配置用于在所述長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)之后填 充零，并且獲得多個(gè)零填充數(shù)據(jù)，這些零填充數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度與通過(guò)所述第一零填充裝置獲得 的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)；第二快速傅立葉變換裝置，該第二快速傅立葉變換裝置被配置用于對(duì)通過(guò)所述第二零 填充裝置獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)頻域數(shù)據(jù)；乘法裝置，該乘法裝置被配置用于將通過(guò)所述第一快速傅立葉變換裝置獲得的各個(gè)頻 域數(shù)據(jù)與通過(guò)所述第二快速傅立葉變換裝置獲得的各個(gè)頻域數(shù)據(jù)相乘，并且獲得多個(gè)乘法 結(jié)果；反向快速傅立葉變換裝置，該反向快速傅立葉變換裝置被配置用于對(duì)通過(guò)所述乘法裝 置獲得的各個(gè)乘法結(jié)果執(zhí)行反向快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)離散時(shí)間信號(hào)；以及加法器裝置，該加法器裝置被配置用于將通過(guò)所述反向快速傅立葉變換裝置獲得的各 個(gè)離散時(shí)間信號(hào)相加，并且獲得輸出離散時(shí)間信號(hào)。
7.一種具有多個(gè)濾波單元的環(huán)繞處理器，被配置用于在將長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間信號(hào) 輸入到具有長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)的FIR濾波器的情況下獲取輸出，并被配置用于從具有 至少三個(gè)聲道的離散時(shí)間音頻信號(hào)生成雙聲道離散時(shí)間音頻信號(hào)，其中N和M為整數(shù)且 N ^ M-1,所述濾波單元包括分割單元，該分割單元被配置用于將所述長(zhǎng)度為N的離散時(shí)間音頻信號(hào)分割成多個(gè)信 號(hào)并獲得多個(gè)離散時(shí)間音頻信號(hào)；第一零填充單元，該第一零填充單元被配置用于在通過(guò)所述分割單元獲得的各個(gè)離散 時(shí)間音頻信號(hào)之后填充至少(M-1)個(gè)零，并且獲得多個(gè)長(zhǎng)度為2的倍數(shù)的零填充數(shù)據(jù)；第一快速傅立葉變換單元，該第一快速傅立葉變換單元被配置用于對(duì)通過(guò)所述第一零 填充單元獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)頻域數(shù)據(jù)；第二零填充單元，該第二零填充單元被配置用于在所述長(zhǎng)度為M的濾波器系數(shù)之后填 充零，并且獲得多個(gè)零填充數(shù)據(jù)，這些零填充數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度與通過(guò)所述第一零填充單元獲得 的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)；第二快速傅立葉變換單元，該第二快速傅立葉變換單元被配置用于對(duì)通過(guò)所述第二零 填充單元獲得的各個(gè)零填充數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)頻域數(shù)據(jù)；乘法單元，該乘法單元被配置用于將通過(guò)所述第一快速傅立葉變換單元獲得的各個(gè)頻 域數(shù)據(jù)與通過(guò)所述第二快速傅立葉變換單元獲得的各個(gè)頻域數(shù)據(jù)相乘，并且獲得多個(gè)乘法 結(jié)果；反向快速傅立葉變換單元，該反向快速傅立葉變換單元被配置用于對(duì)通過(guò)所述乘法單 元獲得的各個(gè)乘法結(jié)果執(zhí)行反向快速傅立葉變換，并且獲得多個(gè)離散時(shí)間音頻信號(hào)；以及加法器單元，該加法器單元被配置用于將通過(guò)所述反向快速傅立葉變換單元獲得的各 個(gè)離散時(shí)間音頻信號(hào)相加，并且獲得輸出離散時(shí)間信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供了濾波裝置、濾波方法、程序和環(huán)繞處理器。一種濾波裝置用于在將長(zhǎng)度為N(N為整數(shù))的離散時(shí)間信號(hào)輸入到具有長(zhǎng)度為M(M為整數(shù)，N≥M-1)的濾波器系數(shù)的FIR濾波器的情況下獲取輸出，其包括用于分割離散時(shí)間信號(hào)的分割單元；用于在離散時(shí)間信號(hào)之后填充零的第一零填充單元；用于對(duì)零填充數(shù)據(jù)執(zhí)行FFT的第一快速傅立葉變換單元；用于在濾波器系數(shù)之后填充零的第二零填充單元；用于對(duì)零填充數(shù)據(jù)執(zhí)行FFT的第二快速傅立葉變換單元；用于將頻域數(shù)據(jù)與頻域數(shù)據(jù)相乘的乘法單元；用于對(duì)乘法結(jié)果執(zhí)行IFFT的反向快速傅立葉變換單元；以及用于將離散時(shí)間信號(hào)相加的加法器單元。
文檔編號(hào)H03H17/02GK101834581SQ20101012906
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者山本優(yōu)樹(shù) 申請(qǐng)人:索尼公司