CSI-DSP  Version 1.0.0
CSI DSP Software Library
函数
卷积
滤波函数

函数

void csky_conv_f32 (float32_t *pSrcA, uint32_t srcALen, float32_t *pSrcB, uint32_t srcBLen, float32_t *pDst)
 浮点序列的卷积 更多...
 
void csky_conv_fast_opt_q15 (q15_t *pSrcA, uint32_t srcALen, q15_t *pSrcB, uint32_t srcBLen, q15_t *pDst, q15_t *pScratch1, q15_t *pScratch2)
 Q15序列卷积 (快速版本) 更多...
 
void csky_conv_fast_q15 (q15_t *pSrcA, uint32_t srcALen, q15_t *pSrcB, uint32_t srcBLen, q15_t *pDst)
 Q15序列的卷积 (快速版本) 更多...
 
void csky_conv_fast_q31 (q31_t *pSrcA, uint32_t srcALen, q31_t *pSrcB, uint32_t srcBLen, q31_t *pDst)
 
void csky_conv_opt_q15 (q15_t *pSrcA, uint32_t srcALen, q15_t *pSrcB, uint32_t srcBLen, q15_t *pDst, q15_t *pScratch1, q15_t *pScratch2)
 Q15序列的卷积 更多...
 
void csky_conv_opt_q7 (q7_t *pSrcA, uint32_t srcALen, q7_t *pSrcB, uint32_t srcBLen, q7_t *pDst, q15_t *pScratch1, q15_t *pScratch2)
 Q7序列的卷积 更多...
 
void csky_conv_q15 (q15_t *pSrcA, uint32_t srcALen, q15_t *pSrcB, uint32_t srcBLen, q15_t *pDst)
 Q15序列的卷积 更多...
 
void csky_conv_q31 (q31_t *pSrcA, uint32_t srcALen, q31_t *pSrcB, uint32_t srcBLen, q31_t *pDst)
 Q31序列的卷积 更多...
 
void csky_conv_q7 (q7_t *pSrcA, uint32_t srcALen, q7_t *pSrcB, uint32_t srcBLen, q7_t *pDst)
 Q7序列的卷积 更多...
 

简要说明

卷积是一种控制两个有限向量生成一个有限向量的数学操作。 卷积类似于相关分析，经常用在过滤和数据分析。 CSI DSP库包括了Q7，Q15，Q31和浮点数据类型的卷积函数。

算法
令 a[n] 和 b[n] 分别是长度 srcALen 和 srcBLen 的样本序列. 则卷积是
                  c[n] = a[n] * b[n]
如下定义
ConvolutionEquation.gif
注意： c[n] 的长度是 srcALen + srcBLen - 1 ，并且在区间 n=0, 1, 2, ..., srcALen + srcBLen - 2 内. pSrcA 指向第一个输入长度向量 srcALen ， pSrcB 指向第二个输入长度向量 srcBLen. 输出结果写入到 pDst ，调用函数必须为结果分配 srcALen+srcBLen-1 个字的空间。
概念上，当两个信号a[n]和b[n]卷积时，信号b[n]在a[n]上滑动。 对于每个偏移 n ，a[n]和b[n]的重叠部分被相乘并相加在一起。
注意，卷积是可交换的操作:
                  a[n] * b[n] = b[n] * a[n].
这意味着交换A和B参数不会对卷积函数造成影响。

定点行为

卷积操作会产生大量的中间结果。 因此，Q7，Q15和Q31函数会有溢出和饱和的风险。 参考每个函数各自的文档说明，使用的算法的细节情况。

快速版本

Q31和Q15支持快速版本。快速版本需要的周期数更少，但是需要缩放输入信号，确保不会引起中间值溢出

opt版本

Q15和Q7有Opt版本. 设计使用内部buffer来达到更好的优化效果。 这些版本优化了速度，但是消耗更多的内存。

函数说明

void csky_conv_f32 ( float32_t *  pSrcA,
uint32_t  srcALen,
float32_t *  pSrcB,
uint32_t  srcBLen,
float32_t *  pDst 
)
参数
[in]*pSrcA指向第一个输入序列
[in]srcALen第一个输入序列的长度
[in]*pSrcB指向第二个输入序列
[in]srcBLen第二个输入序列的长度
[out]*pDst指向输出结果的地址，长度是 srcALen+srcBLen-1.
返回
none.
void csky_conv_fast_opt_q15 ( q15_t *  pSrcA,
uint32_t  srcALen,
q15_t *  pSrcB,
uint32_t  srcBLen,
q15_t *  pDst,
q15_t *  pScratch1,
q15_t *  pScratch2 
)
参数
[in]*pSrcA指向第一个输入序列
[in]srcALen第一个输入序列的长度
[in]*pSrcB指向第二个输入序列
[in]srcBLen第二个输入序列的长度
[out]*pDst指向输出结果的地址，长度是 srcALen+srcBLen-1.
[in]*pScratch1指向临时buffer，大小是 max(srcALen, srcBLen) + 2*min(srcALen, srcBLen) - 2.
[in]*pScratch2指向临时buffer，大小是 min(srcALen, srcBLen).
返回
none.
限制
如果芯片不支持分对齐访问，则定义宏 UNALIGNED_SUPPORT_DISABLE。 同时，输入，输出，临时buffer，都应该是32位对齐。

缩放和溢出行为:

这个快速版本使用一个格式为2.30的32位累加器。 累加器维持了中间相乘结果的所有精度，但是只有一个保护位。 因为中间加法没有饱和操作，所以，累加器如果溢出的话，会往符号位溢出，扭曲结果。

输入信号需要缩放到防止中间结果溢出。 因为，最多可能有 min(srcALen, srcBLen) 个内部加法进位，所以输入需要缩放 log2(min(srcALen, srcBLen)) (log2 是2为底的对数) 倍。 2.30格式的累加器右移15位，并且饱和到1.15格式生成最后的结果。

见 csky_conv_q15() ，这个函数是一个慢速实现，使用了64位累加器，来防止精度丢失。
void csky_conv_fast_q15 ( q15_t *  pSrcA,
uint32_t  srcALen,
q15_t *  pSrcB,
uint32_t  srcBLen,
q15_t *  pDst 
)
参数
[in]*pSrcA指向第一个输入序列
[in]srcALen第一个输入序列的长度
[in]*pSrcB指向第二个输入序列
[in]srcBLen第二个输入序列的长度
[out]*pDst指向输出结果的地址，长度是 srcALen+srcBLen-1.
返回
none.

缩放和溢出行为:

这个快速版本使用一个格式为2.30的32位累加器。 累加器维持了中间相乘结果的所有精度，但是只有一个保护位。 因为中间加法没有饱和操作，所以，累加器如果溢出的话，会往符号位溢出，扭曲结果。

输入信号需要缩放到防止中间结果溢出。 因为，最多可能有 min(srcALen, srcBLen) 个内部加法进位，所以输入需要缩放 log2(min(srcALen, srcBLen)) (log2 是2为底的对数) 倍。 2.30格式的累加器右移15位，并且饱和到1.15格式生成最后的结果。

见 csky_conv_q15() ，这个函数是一个慢速实现，使用了64位累加器，来防止精度丢失。
void csky_conv_fast_q31 ( q31_t *  pSrcA,
uint32_t  srcALen,
q31_t *  pSrcB,
uint32_t  srcBLen,
q31_t *  pDst 
)
参数
[in]*pSrcA指向第一个输入序列
[in]srcALen第一个输入序列的长度
[in]*pSrcB指向第二个输入序列
[in]srcBLen第二个输入序列的长度
[out]*pDst指向输出结果的地址，长度是 srcALen+srcBLen-1.
返回
none.

缩放和溢出行为:

该函数针对速度进行了优化，牺牲了定点精度和溢出保护. 每个 1.31 和 1.31 相乘的结果截断为 2.30 格式. 这些中间结果以2.30格式在一个32位寄存器中累加. 最后，累加器饱和转换为 1.31 结果.
快速版本具有与标准版本相同的溢出行为，但提供较小的精度，因为它丢弃每个乘法结果的低32位 为了避免溢出，输入信号必须缩放。 因为，最多可能有 min(srcALen, srcBLen) 个内部加法进位，所以输入需要缩放 log2(min(srcALen, srcBLen)) (log2 是2为底的对数) 倍。
见 csky_conv_q31() ，这个函数是一个慢速实现，使用了64位累加器，来防止精度丢失。
void csky_conv_opt_q15 ( q15_t *  pSrcA,
uint32_t  srcALen,
q15_t *  pSrcB,
uint32_t  srcBLen,
q15_t *  pDst,
q15_t *  pScratch1,
q15_t *  pScratch2 
)
参数
[in]*pSrcA指向第一个输入序列
[in]srcALen第一个输入序列的长度
[in]*pSrcB指向第二个输入序列
[in]srcBLen第二个输入序列的长度
[out]*pDst指向输出结果的地址，长度是 srcALen+srcBLen-1.
[in]*pScratch1指向临时buffer，大小是 max(srcALen, srcBLen) + 2*min(srcALen, srcBLen) - 2.
[in]*pScratch2指向临时buffer，大小是 min(srcALen, srcBLen).
返回
none.
限制
如果芯片不支持分对齐访问，则定义宏 UNALIGNED_SUPPORT_DISABLE 同时，输入，输出，临时buffer，都应该是32位对齐。

缩放和溢出行为:

函数实现使用了一个内部64位内部累加器。 输入都是1.15格式，相乘结果是2.30格式。 2.30的中间结果在64位累加器中以34.30格式保存。 这种方法提供了33个保护位，因此没有溢出的风险。 最后，34.30格式的结果丢弃低15位截断为34.15格式，然后饱和成1.15格式的结果。
参考 csky_conv_fast_q15() ，是一个快速，但是降低了精度的实现版本。
void csky_conv_opt_q7 ( q7_t *  pSrcA,
uint32_t  srcALen,
q7_t *  pSrcB,
uint32_t  srcBLen,
q7_t *  pDst,
q15_t *  pScratch1,
q15_t *  pScratch2 
)
参数
[in]*pSrcA指向第一个输入序列
[in]srcALen第一个输入序列的长度
[in]*pSrcB指向第二个输入序列
[in]srcBLen第二个输入序列的长度
[out]*pDst指向输出结果的地址，长度是 srcALen+srcBLen-1.
[in]*pScratch1指向临时buffer，大小是 max(srcALen, srcBLen) + 2*min(srcALen, srcBLen) - 2.
[in]*pScratch2指向临时buffer，大小是 min(srcALen, srcBLen).
返回
none.
限制
如果芯片不支持分对齐访问，则定义宏 UNALIGNED_SUPPORT_DISABLE 同时，输入，输出，临时buffer，都应该是32位对齐。

缩放和溢出行为:

函数实现使用了一个内部32位累加器。 输入都表示为1.7格式，相乘的结果是2.14格式。 2.14的中间结果在18.14格式的32位累加器中累加。 由于有17个守护位，除非max(srcALen, srcBLen)大于131072，否则不会溢出。 18.14格式的结果丢弃低7位，截断为18.7格式，然后再饱和成1.7格式。
void csky_conv_q15 ( q15_t *  pSrcA,
uint32_t  srcALen,
q15_t *  pSrcB,
uint32_t  srcBLen,
q15_t *  pDst 
)
参数
[in]*pSrcA指向第一个输入序列
[in]srcALen第一个输入序列的长度
[in]*pSrcB指向第二个输入序列
[in]srcBLen第二个输入序列的长度
[out]*pDst指向输出结果的地址，长度是 srcALen+srcBLen-1.
返回
none.

缩放和溢出行为:

函数实现使用了一个内部64位累加器。 输入都表示为1.15格式，相乘的结果是2.30格式。 2.30的中间结果在34.30格式的64位累加器中累加。 由于有33个守护位，所以应该不会有溢出 34.30格式的结果丢弃低15位，截断为34.15格式，然后再饱和为1.15格式。
函数 csky_conv_fast_q15() 是一个快速版本，但是丢失了更多的精度。
函数 csky_conv_opt_q15() 是一个快速版本，使用了额外的临时缓存空间。
void csky_conv_q31 ( q31_t *  pSrcA,
uint32_t  srcALen,
q31_t *  pSrcB,
uint32_t  srcBLen,
q31_t *  pDst 
)
参数
[in]*pSrcA指向第一个输入序列
[in]srcALen第一个输入序列的长度
[in]*pSrcB指向第二个输入序列
[in]srcBLen第二个输入序列的长度
[out]*pDst指向输出结果的地址，长度是 srcALen+srcBLen-1.
返回
none.

缩放和溢出行为:

函数实现使用了一个内部64位累加器。 累加器使用2.62格式维持所有的中间乘法结果的精度，但是只有一个保护位 累加过程中没有饱和操作。 如果累加器溢出，会往符号位溢出，扭曲结果。 因此，输入信号需要缩小来防止溢出。 因为加法过程中最多会有min(srcALen, srcBLen)次进位，所以，输入需要缩小 log2(min(srcALen, srcBLen)) (log2是2为底的对数) 倍来防止溢出。 2.62格式的累加器，右移31位，再饱和生成1.31格式的最后结果。
csky_conv_fast_q31() 是一个快速版本，但是丢失了更多精度。
void csky_conv_q7 ( q7_t *  pSrcA,
uint32_t  srcALen,
q7_t *  pSrcB,
uint32_t  srcBLen,
q7_t *  pDst 
)
参数
[in]*pSrcA指向第一个输入序列
[in]srcALen第一个输入序列的长度
[in]*pSrcB指向第二个输入序列
[in]srcBLen第二个输入序列的长度
[out]*pDst指向输出结果的地址，长度是 srcALen+srcBLen-1.
返回
none.

缩放和溢出行为:

函数使用了一个内部32位累加器。 输入都用1.7格式表示，相乘的结果是2.14格式。 2.14的中间结果在18.14格式的32位累加器中累加。 由于有17个守护位，除非max(srcALen, srcBLen)大于131072，否则不会溢出。 18.14格式的结果丢弃低7位，截断为18.7格式，然后再饱和成1.7格式
函数 csky_conv_opt_q7() 是这个函数的一个快速版本。