濾波方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種濾波方法及裝置，屬于數(shù)字信號處理領(lǐng)域。所述方法包括：接收待處理的采樣信號；通過預(yù)先設(shè)置的N組算子各自對應(yīng)的計算分支對所述采樣信號進(jìn)行卷積計算，所述N組算子為通過對有限長度的濾波算子依次切割得到的，每組算子的長度滿足2的冪次方且冪為大于等于1的正整數(shù)，N≥2；對所述N組算子各自對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果進(jìn)行合并；將合并后的計算結(jié)果輸出為對所述采樣信號的處理結(jié)果。本發(fā)明通過將卷積計算的算子分成N組，并分別與采樣信號進(jìn)行卷積計算，再將卷積計算的結(jié)果合并，將一個對采樣信號的長卷積處理過程劃分為N個同步進(jìn)行的短卷積處理過程，從而減小涉及卷積計算的濾波處理的延遲，提高濾波效果。
【專利說明】濾波方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字信號處理領(lǐng)域，特別涉及一種濾波方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]有限長單位沖激響應(yīng)濾波(英文:Finite Impulse Response,縮寫:FIR)濾波是一種重要的數(shù)字信號處理方法，通常用于音視頻處理、語音處理、模式匹配、能源轉(zhuǎn)換以及電網(wǎng)等領(lǐng)域。
[0003]現(xiàn)有的FIR濾波方法中，首先根據(jù)實際的應(yīng)用需求確定FIR濾波算子，即η階FIR濾波系數(shù)[%，B1……an_J，再將采樣信號中每n個采樣信號經(jīng)過傅立葉變換處理后，與該η階濾波算子做卷積計算，輸出的計算結(jié)果再經(jīng)反向傅立葉變換處理即可獲得濾波結(jié)果。在上述卷積計算過程中，卷積計算的計算時長與FIR濾波算子的長度相關(guān)，算子的長度越長，卷積計算的計算時間越長，濾波的延遲也就越高，而達(dá)到期望的濾波效果往往需要較長的FIR濾波算子，從而嚴(yán)重影響信號處理的效果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中FIR濾波算子較長而導(dǎo)致濾波的延遲較高，從而影響信號處理的效果的問題，本發(fā)明實施例提供了一種濾波方法及裝置。所述技術(shù)方案如下:
[0005]第一方面，提供了一種濾波方法，所述方法包括:
[0006]接收待處理的采樣信號；
[0007]通過預(yù)先設(shè)置的N組算子各自對應(yīng)的計算分支對所述采樣信號進(jìn)行卷積計算，所述N組算子為通過對有限長度的濾波算子依次切割得到的，每組算子的長度滿足2的冪次方且冪為大于等于I的正整數(shù)，N彡2 ;
[0008]對所述N組算子各自對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果進(jìn)行合并；
[0009]將合并后的計算結(jié)果輸出為對所述采樣信號的處理結(jié)果。
[0010]可選的，所述通過預(yù)先設(shè)置的N組算子各自對應(yīng)的計算分支對所述采樣信號進(jìn)行卷積計算，包括:
[0011]當(dāng)最先接收且未被第P組算子對應(yīng)的計算分支處理的采樣信號的數(shù)目達(dá)到ηρ時，對所述ηρ個采樣信號進(jìn)行傅立葉變換，獲得ηρ個傅立葉變換數(shù)據(jù)，ηρ為所述第ρ組算子的數(shù)目，I彡P(guān)彡N;
[0012]將所述ηρ個傅立葉變換數(shù)據(jù)與所述第P組算子進(jìn)行卷積計算，獲得ηρ個卷積計算數(shù)據(jù)；
[0013]對所述ηρ個卷積計算數(shù)據(jù)進(jìn)行反向傅立葉變換，獲得ηρ個反向傅立葉變換數(shù)據(jù)；
[0014]將所述ηρ個反向傅立葉變換數(shù)據(jù)輸出為所述第ρ組算子對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果。
[0015]可選的，所述N組算子對應(yīng)有各自的先入先出隊列；所述對所述N組算子各自對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果進(jìn)行合并，包括:
[0016]對于第I組算子，將所述第I組算子對應(yīng)的計算分支輸出的Ii1個數(shù)據(jù)與從第N組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的Ii1個數(shù)據(jù)相加，將相加獲得的II1個數(shù)據(jù)輸入所述第I組算子對應(yīng)的先入先出隊列，當(dāng)從所述第N組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的數(shù)據(jù)不足Ii1個時，不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊，H1為所述第I組算子的數(shù)目；
[0017]對于第q組算子，將所述第q組算子對應(yīng)的計算分支輸出的η,個數(shù)據(jù)與從第q_l組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的η,個數(shù)據(jù)相加，將相加獲得的η,個數(shù)據(jù)輸入所述第q組算子對應(yīng)的先入先出隊列，當(dāng)從所述第q_l組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的數(shù)據(jù)不足η,個時，不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊，nq為所述第q組算子的數(shù)目，2 < q < N。
[0018]可選的，所述將合并后的計算結(jié)果輸出為對所述采樣信號的處理結(jié)果，包括:
[0019]將輸入所述第I組算子對應(yīng)的先入先出隊列中的數(shù)據(jù)輸出為所述處理結(jié)果。
[0020]可選的，所述有限長度的濾波算子為有限長單位沖激響應(yīng)濾波器的濾波器系數(shù)。
[0021]第二方面，提供了一種濾波裝置，所述裝置包括:
[0022]接收模塊，用于接收待處理的采樣信號；
[0023]計算模塊，用于通過預(yù)先設(shè)置的N組算子各自對應(yīng)的計算分支對所述采樣信號進(jìn)行卷積計算，所述N組算子為通過對有限長度的濾波算子依次切割得到的，每組算子的長度滿足2的冪次方且冪為大于等于I的正整數(shù)，N彡2 ;
[0024]合并模塊，用于對所述N組算子各自對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果進(jìn)行合并；
[0025]輸出模塊，用于將合并后的計算結(jié)果輸出為對所述采樣信號的處理結(jié)果。
[0026]可選的，所述計算模塊，包括:
[0027]變換單元，用于當(dāng)最先接收且未被第ρ組算子對應(yīng)的計算分支處理的采樣信號的數(shù)目達(dá)到np時，對所述np個采樣信號進(jìn)行傅立葉變換，獲得np個傅立葉變換數(shù)據(jù)，np為所述第P組算子的數(shù)目，I彡P(guān)彡N;
[0028]卷積計算單元，用于將所述np個傅立葉變換數(shù)據(jù)與所述第P組算子進(jìn)行卷積計算，獲得np個卷積計算數(shù)據(jù)；
[0029]反向變換單元，用于對所述np個卷積計算數(shù)據(jù)進(jìn)行反向傅立葉變換，獲得np個反向傅立葉變換數(shù)據(jù)；
[0030]輸出單元，用于將所述np個反向傅立葉變換數(shù)據(jù)輸出為所述第P組算子對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果。
[0031]可選的，所述合并模塊，包括:
[0032]第一求和單元，用于將第I組算子對應(yīng)的計算分支輸出的Ii1個數(shù)據(jù)與從第N組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的Il1個數(shù)據(jù)進(jìn)行求和，將求和獲得的Il1個數(shù)據(jù)輸入所述第I組算子對應(yīng)的先入先出隊列，當(dāng)從所述第N組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的數(shù)據(jù)不足Ii1個時，不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊，H1為所述第I組算子的數(shù)目；
[0033]第二求和單元，用于將所述第q組算子對應(yīng)的計算分支輸出的η,個數(shù)據(jù)與從第q-Ι組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的η,個數(shù)據(jù)進(jìn)行求和，將求和獲得的η,個數(shù)據(jù)輸入所述第q組算子對應(yīng)的先入先出隊列，當(dāng)從所述第q_l組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的數(shù)據(jù)不足η,個時，不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊，nq為所述第q組算子的數(shù)目，2 < q < N ;
[0034]其中，所述N組算子對應(yīng)有各自的先入先出隊列。
[0035]可選的，所述輸出模塊，用于將輸入所述第I組算子對應(yīng)的先入先出隊列中的數(shù)據(jù)輸出為所述處理結(jié)果。
[0036]可選的，所述有限長度的濾波算子為有限長單位沖激響應(yīng)濾波器的濾波器系數(shù)。
[0037]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0038]通過將卷積計算的算子分成N組，并分別與采樣信號進(jìn)行卷積計算，再將卷積計算的結(jié)果合并，將一個對采樣信號的長卷積處理過程劃分為N個同步進(jìn)行的短卷積處理過程，從而減小涉及卷積計算的濾波處理的延遲，提高濾波效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0040]圖1是本發(fā)明一個實施例提供的濾波方法的方法流程圖；
[0041]圖2是本發(fā)明另一實施例提供的濾波方法的方法流程圖；
[0042]圖3是本發(fā)明另一實施例提供的信號處理流程示意圖；
[0043]圖4是本發(fā)明一個實施例提供的濾波裝置的裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0044]圖5是本發(fā)明一個實施例提供的濾波裝置的裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0045]圖6是本發(fā)明一個實施例提供的濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0046]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0047]請參考圖1，其示出了本發(fā)明一個實施例提供的濾波方法的方法流程圖。該方法可以用于在FIR濾波器中對音頻或者視頻的數(shù)字采樣信號進(jìn)行濾波處理。該方法可以包括:
[0048]步驟102，接收待處理的采樣信號；
[0049]步驟104，通過預(yù)先設(shè)置的N組算子各自對應(yīng)的計算分支對該采樣信號進(jìn)行卷積計算，該N組算子為通過對有限長度的濾波算子依次切割得到的，每組算子的長度滿足2的冪次方且冪為大于等于I的正整數(shù)，N彡2 ;
[0050]步驟106，對該N組算子各自對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果進(jìn)行合并；
[0051]步驟108，將合并后的計算結(jié)果輸出為對該采樣信號的處理結(jié)果。
[0052]以上述方法用于FIR濾波計算為例，可以預(yù)先將各個FIR濾波算子分為N組，每一組濾波算子均滿足2的冪次方，不足2的冪次方的部分通過O元素補(bǔ)齊，由此獲得上述N組算子，通過N組算子分別與采樣信號進(jìn)行卷積計算之后，將卷積結(jié)果進(jìn)行合并。由于每組算子的長度相對于FIR濾波系數(shù)的長度減小，且采樣信號分別與N組算子進(jìn)行卷積的過程可以近似同步的進(jìn)行，相當(dāng)于將一個對采樣信號的長卷積處理過程劃分為N個同步進(jìn)行的短卷積處理過程，因此可以極大的減小FIR濾波的延遲，提高濾波效果。
[0053]其中，各組算子對應(yīng)的計算分支可以通過軟件實現(xiàn)，也可以通過硬件實現(xiàn)。當(dāng)通過軟件實現(xiàn)時，該計算分支可以是一個計算進(jìn)程；當(dāng)通過硬件實現(xiàn)時，該計算分支可以是由若干個邏輯單元組成的運(yùn)算電路。
[0054]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的方法，通過將卷積計算的算子分成N組，并分別與采樣信號進(jìn)行卷積計算，再將卷積計算的結(jié)果合并，將一個對采樣信號的長卷積處理過程劃分為N個同步進(jìn)行的短卷積處理過程，從而減小涉及卷積計算的濾波處理的延遲，提高濾波效果。
[0055]請參考圖2，其示出了本發(fā)明另一實施例提供的濾波方法的方法流程圖。該方法可以用于在FIR濾波器中對音頻或者視頻的數(shù)字采樣信號進(jìn)行濾波處理。該方法可以包括:
[0056]步驟202，接收待處理的采樣信號；
[0057]其中，以該FIR濾波器用于將5.1聲道的音頻信號轉(zhuǎn)化為雙聲道的音頻信號為例，該采樣信號可以是對5.1聲道的音頻信號按照預(yù)定周期進(jìn)行采樣后獲得的數(shù)字信號。
[0058]步驟204，通過預(yù)先設(shè)置的N組算子各自對應(yīng)的計算分支對該采樣信號進(jìn)行卷積計算，該N組算子為通過對有限長度的濾波算子依次切割得到的，每組算子的長度滿足2的冪次方且冪為大于等于I的正整數(shù)，N彡2 ;
[0059]其中，該N組算子可以由技術(shù)人員預(yù)先對已知的FIR濾波的濾波算子進(jìn)行分組獲得。該已知的FIR濾波算子為技術(shù)人員按照FIR濾波的實際需求預(yù)先確定好的濾波算子。具體的，技術(shù)人員將FIR濾波的濾波算子按照濾波階數(shù)由低到高的順序依次切割成N組，且每組算子的長度均為2的冪次方，且冪為大于等于I的正整數(shù)(即每一組濾波算子的長度滿足2、4、8、16、32……)，以方便后續(xù)合并處理。其中，當(dāng)最后一組濾波算子的長度不滿足2的冪次方時，可以通過O元素補(bǔ)齊。
[0060]具體的，通過預(yù)先設(shè)置的N組算子各自對應(yīng)的計算分支對該采樣信號進(jìn)行卷積計算的過程可以如下:
[0061]I)對于第ρ組算子對應(yīng)的計算分支，當(dāng)FIR濾波器最先接收且未被第P組算子對應(yīng)的計算分支處理的采樣信號的數(shù)目達(dá)到np時，對該np個采樣信號進(jìn)行傅立葉變換，獲得np個傅立葉變換數(shù)據(jù)，np為第ρ組算子的數(shù)目，I < ρ < N ;
[0062]其中，各個采樣信號逐一輸入濾波器，每個計算單元按照采樣信號輸入的先后順序?qū)Ω鱾€采樣信號進(jìn)行分批計算，第P組算子對應(yīng)的計算單元每次處理的采樣信號的數(shù)目與第P組算子的數(shù)目相同。第P組算子對應(yīng)的計算分支每次提取未被該計算分支處理的np個采樣信號進(jìn)行處理，其中，當(dāng)輸入濾波器且未被該計算分支處理的采樣信號大于np個時，提取其中最先輸入的np個采樣信號，當(dāng)輸入濾波器且未被該計算分支處理的采樣信號大于np個時，則等待后續(xù)采樣信號繼續(xù)輸入，直至輸入濾波器且未被該計算分支處理的采樣信號達(dá)到np個。
[0063]2)將該np個傅立葉變換數(shù)據(jù)與該第P組算子進(jìn)行卷積計算，獲得np個卷積計算數(shù)據(jù)；
[0064]3)對該np個卷積計算數(shù)據(jù)進(jìn)行反向傅立葉變換，獲得np個反向傅立葉變換數(shù)據(jù)；
[0065]4)將該np個反向傅立葉變換數(shù)據(jù)輸出為該第P組算子對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果O
[0066]具體的，請參考圖3所示的多媒體系統(tǒng)中的信號處理流程示意圖，其中，圖3中的輸入為5.1聲道的音頻采樣信號，每個采樣信號都需要分別與每一組算子進(jìn)行卷積計算，對于每一組算子對應(yīng)的計算分支，當(dāng)未處理的采樣信號數(shù)目與該組算子的數(shù)目相同時，即對未處理的采樣信號進(jìn)行傅立葉變換，將變換后獲得的數(shù)據(jù)與該組算子進(jìn)行卷積運(yùn)算，再對運(yùn)算獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行反向傅立葉變換，即可獲得該組算子對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果。
[0067]需要說明的是，輸入端一次輸入的采樣信號的數(shù)目與第I組算子的數(shù)目相同，當(dāng)輸入的一組采樣信號經(jīng)過第I組算子對應(yīng)的計算分支處理之后，再輸入下一組采樣信號。
[0068]步驟206，對該N組算子各自對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果進(jìn)行合并；
[0069]對于第I組算子，將該第I組算子對應(yīng)的計算分支輸出的Ii1個數(shù)據(jù)與從第N組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的Ii1個數(shù)據(jù)相加，將相加獲得的II1個數(shù)據(jù)輸入該第I組算子對應(yīng)的先入先出隊列，當(dāng)從第N組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的數(shù)據(jù)不足Ii1個時，不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊；
[0070]對于第q組算子，將該第q組算子對應(yīng)的計算分支輸出的η,個數(shù)據(jù)與從第q_l組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的η,個數(shù)據(jù)相加，將相加獲得的η,個數(shù)據(jù)輸入該第q組算子對應(yīng)的先入先出隊列，當(dāng)從第q_l組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的數(shù)據(jù)不足η,個時，不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊，nq為第q組算子的數(shù)目，2彡q彡N。
[0071]請參考圖3，其中，每一組算子除了對應(yīng)一個計算分支用于卷積計算之外，還對應(yīng)一個合并分支和一個先入先出(英文:First Input First Output,縮寫FIFO)隊列，用于合并該組算子對應(yīng)的計算分支與上一組算子對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果。每一組算子對應(yīng)的合并分支接收到對應(yīng)的計算分支輸入的一組結(jié)果數(shù)據(jù)時，該合并分支從上一組算子對應(yīng)的FIFO隊列中提取出與該組算子數(shù)目相同的數(shù)據(jù)，并將計算分支輸入的數(shù)據(jù)與從FIFO隊列中提取出的數(shù)據(jù)相加，將相加獲得的數(shù)據(jù)存入該組算子對應(yīng)的FIFO隊列，以便下一組算子對應(yīng)的合并分支提取，其中，合并分支相加獲得的數(shù)據(jù)的數(shù)目與該組算子的數(shù)目相同。并且，當(dāng)上一組算子對應(yīng)的FIFO隊列中的數(shù)據(jù)的數(shù)目小于該組算子的數(shù)目時，不足的部分通過O元素補(bǔ)齊。需要說明的是，第I組算子對應(yīng)的合并分支從第N組算子對應(yīng)的FIFO隊列中提取數(shù)據(jù)。
[0072]具體的，以第q組算子為例，第q組算子對應(yīng)計算分支q、合并分支q以及FIFO隊列q。計算分支q完成一次卷積計算后，向合并分支q輸出計算結(jié)果[X1, x2,......, xm]，其中,Hi = IV合并分支q從FIFO隊列q-Ι中提取出nq個數(shù)據(jù)[y1;y2,......，ym]，并將計算分支q輸入的數(shù)據(jù)與提取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，獲得合并后的數(shù)據(jù)[xi+yi，x2+y2，……，xm+ym]，并將合并后的數(shù)據(jù)存入FIFO隊列q。
[0073]其中，當(dāng)FIFO隊列q-Ι中的數(shù)據(jù)不足η,個時，不足的部分在末尾以O(shè)補(bǔ)齊。并且，當(dāng)q為I時，合并分支q從FIFO隊列N中提取nl個數(shù)據(jù)。
[0074]其中，各組算子對應(yīng)的計算分支和合并分支可以通過軟件實現(xiàn)，也可以通過硬件實現(xiàn)。當(dāng)通過軟件實現(xiàn)時，該計算分支或者合并分支可以是一個計算進(jìn)程；當(dāng)通過硬件實現(xiàn)時，該計算分支或者合并分支可以是由若干個邏輯單元組成的運(yùn)算電路。
[0075]步驟208，將合并后的計算結(jié)果輸出為對該采樣信號的處理結(jié)果。
[0076]濾波器將輸入第I組算子對應(yīng)的先入先出隊列中的數(shù)據(jù)輸出為該處理結(jié)果。
[0077]請參考圖3，其中，F(xiàn)IFO隊列I中的數(shù)據(jù)除了供合并分支2提取之外，還輸出為整個信號處理流程的處理結(jié)果。
[0078]具體的，以將FIR濾波器的濾波算子分為三組為例，設(shè)A是濾波器的輸入，B是系統(tǒng)的輸出，LI是第一段FIR系數(shù)(長度為32)，L2是第二段FIR系數(shù)(長度為256點(diǎn)長度)，L3是第三段FIR系數(shù)(長度為1024)。Ml、Mil、M2、M3和M4是可以存放數(shù)據(jù)的FIFO區(qū)域(長度無限制)。MTl和MT2是存放數(shù)據(jù)的臨時區(qū)域(非FIFO，長度無限制)。其濾波步驟可以如下:
[0079]I)清空 M1、M11、M2、M3 和 M4 ;
[0080]2)A累計夠32個數(shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)是對音頻信號進(jìn)行采樣獲得采樣信號)時，將這32個數(shù)據(jù)存入Ml、MlI和MTl ；
[0081]3)從M2中取32個數(shù)據(jù)并存入MT2，若M2中不足32個數(shù)據(jù)，則不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊；
[0082]4)將MTl中的32個數(shù)據(jù)和LI進(jìn)行卷積運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果與MT2中的32個數(shù)據(jù)相力口，結(jié)果存入M3并輸出給B;
[0083]5)重復(fù)步驟2?4，直到Ml中含有256個數(shù)據(jù)；
[0084]6)從Ml中256個數(shù)據(jù)并存入MTl ；
[0085]7)從M3中取出256個數(shù)據(jù)并存入MT2，若M3不足256個數(shù)據(jù)，則不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊；
[0086]8)將MTl中的256個數(shù)據(jù)和L2進(jìn)行卷積運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果與MT2中的32個數(shù)據(jù)相力口，結(jié)果存入M4 ；
[0087]9)重復(fù)步驟2?8，直到Mll中含有1024個數(shù)據(jù)；
[0088]10)從Mll中取出1024個數(shù)據(jù)并存入MTl ；
[0089]11)從M4中取出1024個數(shù)據(jù)并存入MT2，若M4不足1024個數(shù)據(jù)，則不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊；
[0090]12)將MTl中的1024個數(shù)據(jù)和L3進(jìn)行卷積運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果與MT2中的32個數(shù)據(jù)相加，結(jié)果存入M2 ；
[0091]13)重復(fù)上述步驟2?12，直至后續(xù)所有的輸入數(shù)據(jù)處理完成。
[0092]需要說明的是，上述示例僅以將濾波算子分成3組加以說明，在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)實際需要將算子分成至少兩組，比如，可以分成2組、4組或者6組等，對此，本發(fā)明實施例不做具體限定。在上述示例中，3組濾波算子的個數(shù)依次遞增，在實際應(yīng)用中，N組算子的大小關(guān)系并不限定，比如，在實際應(yīng)用中，可以將N組算子的數(shù)目設(shè)置為相等，或者，可以將N組算子的數(shù)目設(shè)置為依次遞減，對此，本發(fā)明實施例同樣不做具體限定。
[0093]此外，本發(fā)明實施例所示的濾波方法僅以用于通過FIR濾波器對音頻采樣信號進(jìn)行處理加以說明，在實際應(yīng)用中，本方法還可以用于視頻信號處理、語音信號處理、模式匹配、能源轉(zhuǎn)換等涉及到FIR濾波的應(yīng)用場景。進(jìn)一步的，本發(fā)明實施例所示的濾波方法還可以應(yīng)用在其它涉及到卷積運(yùn)算的濾波器中。
[0094]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的方法，通過將卷積計算的算子分成N組，并分別與采樣信號進(jìn)行卷積計算，再將卷積計算的結(jié)果合并，將一個對采樣信號的長卷積處理過程劃分為N個同步進(jìn)行的短卷積處理過程，從而減小涉及卷積計算的濾波處理的延遲，提高濾波效果。
[0095]請參考圖4，其示出了本發(fā)明一個實施例提供的濾波裝置的裝置結(jié)構(gòu)圖。該裝置可以實現(xiàn)為FIR濾波器或者FIR濾波器中的一部分。該裝置可以包括:
[0096]接收模塊301，用于接收待處理的采樣信號；
[0097]計算模塊302，用于通過預(yù)先設(shè)置的N組算子各自對應(yīng)的計算分支對該采樣信號進(jìn)行卷積計算，該N組算子為通過對有限長度的濾波算子依次切割得到的，每組算子的長度滿足2的冪次方且冪為大于等于I的正整數(shù)，N彡2 ;
[0098]合并模塊303，用于對該N組算子各自對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果進(jìn)行合并；
[0099]輸出模塊304，用于將合并后的計算結(jié)果輸出為對該采樣信號的處理結(jié)果。
[0100]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的裝置，通過將卷積計算的算子分成N組，并分別與采樣信號進(jìn)行卷積計算，再將卷積計算的結(jié)果合并，將一個對采樣信號的長卷積處理過程劃分為N個同步進(jìn)行的短卷積處理過程，從而減小涉及卷積計算的濾波處理的延遲，提高濾波效果。
[0101]請參考圖5，其示出了本發(fā)明另一實施例提供的濾波裝置的裝置結(jié)構(gòu)圖。該裝置可以實現(xiàn)為FIR濾波器或者FIR濾波器中的一部分。該裝置可以包括:
[0102]接收模塊301，用于接收待處理的采樣信號；
[0103]計算模塊302，用于通過預(yù)先設(shè)置的N組算子各自對應(yīng)的計算分支對該采樣信號進(jìn)行卷積計算，該N組算子為通過對有限長度的濾波算子依次切割得到的，每組算子的長度滿足2的冪次方且冪為大于等于I的正整數(shù)，N彡2 ;
[0104]合并模塊303，用于對該N組算子各自對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果進(jìn)行合并；
[0105]輸出模塊304，用于將合并后的計算結(jié)果輸出為對該采樣信號的處理結(jié)果。
[0106]可選的，該計算模塊302，包括:
[0107]變換單元302a，用于當(dāng)最先接收且未被第p組算子對應(yīng)的計算分支處理的采樣信號的數(shù)目達(dá)到np時，對該np個采樣信號進(jìn)行傅立葉變換，獲得np個傅立葉變換數(shù)據(jù)，np為第P組算子的數(shù)目，I彡P(guān)彡N;
[0108]卷積計算單元302b，用于將該np個傅立葉變換數(shù)據(jù)與該第P組算子進(jìn)行卷積計算，獲得np個卷積計算數(shù)據(jù)；
[0109]反向變換單元302c，用于對該np個卷積計算數(shù)據(jù)進(jìn)行反向傅立葉變換，獲得np個反向傅立葉變換數(shù)據(jù)；
[0110]輸出單元302d，用于將該1^個反向傅立葉變換數(shù)據(jù)輸出為該第P組算子對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果。
[0111]可選的，該合并模塊303，包括:
[0112]第一求和單元303a，用于將第I組算子對應(yīng)的計算分支輸出的Ii1個數(shù)據(jù)與從第N組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的Il1個數(shù)據(jù)進(jìn)行求和，將求和獲得的Il1個數(shù)據(jù)輸入該第I組算子對應(yīng)的先入先出隊列，當(dāng)從第N組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的數(shù)據(jù)不足Ii1個時，不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊，H1為該第I組算子的數(shù)目；
[0113]第二求和單元303b，用于將該第q組算子對應(yīng)的計算分支輸出的η,個數(shù)據(jù)與從第q-Ι組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的η,個數(shù)據(jù)進(jìn)行求和，將求和獲得的η,個數(shù)據(jù)輸入該第q組算子對應(yīng)的先入先出隊列，當(dāng)從第q_l組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的數(shù)據(jù)不足η,個時，不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊，nq為第q組算子的數(shù)目，2 < q < N ;
[0114]其中，該N組算子對應(yīng)有各自的先入先出隊列。
[0115]可選的，該輸出模塊304，用于將輸入該第I組算子對應(yīng)的先入先出隊列中的數(shù)據(jù)輸出為該處理結(jié)果。
[0116]可選的，該N組算子為有限長單位沖激響應(yīng)濾波器的濾波器系數(shù)。
[0117]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的裝置，通過將卷積計算的算子分成N組，并分別與采樣信號進(jìn)行卷積計算，再將卷積計算的結(jié)果合并，將一個對采樣信號的長卷積處理過程劃分為N個同步進(jìn)行的短卷積處理過程，從而減小涉及卷積計算的濾波處理的延遲，提高濾波效果。
[0118]請參考圖6，其示出了本發(fā)明一個實施例提供的濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。該濾波器可以是FIR濾波器。該濾波器可以包括:
[0119]如上述圖4或者圖5任一所示的濾波裝置401。
[0120]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的濾波器，通過將卷積計算的算子分成N組，并分別與采樣信號進(jìn)行卷積計算，再將卷積計算的結(jié)果合并，將一個對采樣信號的長卷積處理過程劃分為N個同步進(jìn)行的短卷積處理過程，從而減小涉及卷積計算的濾波處理的延遲，提高濾波效果。
[0121]需要說明的是:上述實施例提供的濾波裝置在對采樣信號進(jìn)行濾波處理時，僅以上述各功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說明，實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述實施例提供的濾波裝置與濾波方法實施例屬于同一構(gòu)思，其具體實現(xiàn)過程詳見方法實施例，這里不再贅述。
[0122]上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。
[0123]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。
[0124]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種濾波方法，其特征在于，所述方法包括: 接收待處理的采樣信號； 通過預(yù)先設(shè)置的N組算子各自對應(yīng)的計算分支對所述采樣信號進(jìn)行卷積計算，所述N組算子為通過對有限長度的濾波算子依次切割得到的，每組算子的長度滿足2的冪次方且冪為大于等于I的正整數(shù)，N彡2; 對所述N組算子各自對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果進(jìn)行合并； 將合并后的計算結(jié)果輸出為對所述采樣信號的處理結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過預(yù)先設(shè)置的N組算子各自對應(yīng)的計算分支對所述采樣信號進(jìn)行卷積計算，包括: 當(dāng)最先接收且未被第P組算子對應(yīng)的計算分支處理的采樣信號的數(shù)目達(dá)到np時，對所述np個采樣信號進(jìn)行傅立葉變換，獲得np個傅立葉變換數(shù)據(jù)，np為所述第p組算子的數(shù)目，I ^ P ^ N ； 將所述np個傅立葉變換數(shù)據(jù)與所述第P組算子進(jìn)行卷積計算，獲得np個卷積計算數(shù)據(jù)； 對所述np個卷積計算數(shù)據(jù)進(jìn)行反向傅立葉變換，獲得np個反向傅立葉變換數(shù)據(jù)； 將所述np個反向傅立葉變換數(shù)據(jù)輸出為所述第P組算子對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述N組算子對應(yīng)有各自的先入先出隊列；所述對所述N組算子各自對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果進(jìn)行合并，包括: 對于第I組算子，將所述第I組算子對應(yīng)的計算分支輸出的Ii1個數(shù)據(jù)與從第N組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的Ii1個數(shù)據(jù)相加，將相加獲得的Ii1個數(shù)據(jù)輸入所述第I組算子對應(yīng)的先入先出隊列，當(dāng)從所述第N組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的數(shù)據(jù)不足Ii1個時，不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊，Ii1為所述第I組算子的數(shù)目； 對于第q組算子，將所述第q組算子對應(yīng)的計算分支輸出的η,個數(shù)據(jù)與從第q_l組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的η,個數(shù)據(jù)相加，將相加獲得的η,個數(shù)據(jù)輸入所述第q組算子對應(yīng)的先入先出隊列，當(dāng)從所述第q_l組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的數(shù)據(jù)不足η,個時，不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊，nq為所述第q組算子的數(shù)目，2 < q < N。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述將合并后的計算結(jié)果輸出為對所述采樣信號的處理結(jié)果，包括: 將輸入所述第I組算子對應(yīng)的先入先出隊列中的數(shù)據(jù)輸出為所述處理結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述有限長度的濾波算子為有限長單位沖激響應(yīng)濾波器的濾波器系數(shù)。
6.一種濾波裝置，其特征在于，所述裝置包括: 接收模塊，用于接收待處理的采樣信號； 計算模塊，用于通過預(yù)先設(shè)置的N組算子各自對應(yīng)的計算分支對所述采樣信號進(jìn)行卷積計算，所述N組算子為通過對有限長度的濾波算子依次切割得到的，每組算子的長度滿足2的冪次方且冪為大于等于I的正整數(shù)，N彡2 ; 合并模塊，用于對所述N組算子各自對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果進(jìn)行合并； 輸出模塊，用于將合并后的計算結(jié)果輸出為對所述采樣信號的處理結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述計算模塊，包括: 變換單元，用于當(dāng)最先接收且未被第P組算子對應(yīng)的計算分支處理的采樣信號的數(shù)目達(dá)到np時，對所述np個采樣信號進(jìn)行傅立葉變換，獲得np個傅立葉變換數(shù)據(jù)，np為所述第P組算子的數(shù)目，I彡P(guān)彡N; 卷積計算單元，用于將所述np個傅立葉變換數(shù)據(jù)與所述第P組算子進(jìn)行卷積計算，獲得np個卷積計算數(shù)據(jù)； 反向變換單元，用于對所述np個卷積計算數(shù)據(jù)進(jìn)行反向傅立葉變換，獲得np個反向傅立葉變換數(shù)據(jù)； 輸出單元，用于將所述np個反向傅立葉變換數(shù)據(jù)輸出為所述第P組算子對應(yīng)的計算分支的計算結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述合并模塊，包括: 第一求和單元，用于將第I組算子對應(yīng)的計算分支輸出的Ii1個數(shù)據(jù)與從第N組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的Ii1個數(shù)據(jù)進(jìn)行求和，將求和獲得的Ii1個數(shù)據(jù)輸入所述第I組算子對應(yīng)的先入先出隊列，當(dāng)從所述第N組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的數(shù)據(jù)不足Ii1個時，不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊，Ii1為所述第I組算子的數(shù)目； 第二求和單元，用于將第q組算子對應(yīng)的計算分支輸出的η,個數(shù)據(jù)與從第q-Ι組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的η,個數(shù)據(jù)進(jìn)行求和，將求和獲得的η,個數(shù)據(jù)輸入所述第q組算子對應(yīng)的先入先出隊列，當(dāng)從所述第q_l組算子對應(yīng)的先入先出隊列中提取出的數(shù)據(jù)不足η,個時，不足的部分以O(shè)補(bǔ)齊，nq為所述第q組算子的數(shù)目，2 < q < N ; 其中，所述N組算子對應(yīng)有各自的先入先出隊列。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于， 所述輸出模塊，用于將輸入所述第I組算子對應(yīng)的先入先出隊列中的數(shù)據(jù)輸出為所述處理結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9任一所述的裝置，其特征在于，所述有限長度的濾波算子為有限長單位沖激響應(yīng)濾波器的濾波器系數(shù)。
【文檔編號】H03H17/02GK104363003SQ201410584151
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】王宇飛 申請人:常州聽覺工坊智能科技有限公司