JPH063580B2 - 対数変換方式 - Google Patents

対数変換方式

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JPH063580B2
JPH063580B2 JP59193293A JP19329384A JPH063580B2 JP H063580 B2 JPH063580 B2 JP H063580B2 JP 59193293 A JP59193293 A JP 59193293A JP 19329384 A JP19329384 A JP 19329384A JP H063580 B2 JPH063580 B2 JP H063580B2
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    • 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

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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は対数変換方式、特にディジタル情報を対数変
換する場合等に用いて好適な対数変換方式に関する。 〔従来の技術〕 近年、音声信号のアナログ信号をディジタル的に演算処
理することが、分析,測定等の分野で多く行なわれるよ
うになって来ている。ディジタルフィルタや高速フーリ
エ変換(FFT)等がその一例である。 中でも例えば音声認識装置では、音声の特徴を抽出する
前処理の段階で対数の計算を必要とすることがある。そ
のような場合、従来は変換テーブルを参照したり、或い
の如き級数展開で近似する方法が行なわれていた。 しかしながら、このような従来法の場合、変換テーブル
の参照による方法では莫大なメモリを必要とするので構
成が複雑になると共に高価となり、一方級数展開による
方法では計算量の割に精度が得にくい等の問題があっ
た。 〔発明が解決しようとする問題点〕 この発明は斯る点に鑑みてなされたもので、少ない手順
で精度のすぐれた対数変換方式を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、入力されたX情報データに対して、Y=lo
g aXの対数変換を行う対数変換方式において、複数ビッ
トから成るY情報の所定ビットにウィンドウを設け(ス
テップ(ハ))、入力されたX情報データを第1のレジ
スタに入力し(ステップ(ニ))、X情報の初期値を第
2のレジスタに入力し(ステップ(ヘ))、a情報に関
連した係数が予め記憶されているメモリの係数ポインタ
を初期設定し(ステップ(ト))、上記係数ポインタに
対応する係数及び上記第2のレジスタに保持されている
値との乗算値と上記第1のレジスタに保持されているX
情報データの値とを比較し(ステップ(チ))、上記乗
算値が上記X情報データの値より大きければこの乗算値
を上記第2のレジスタに入力し(ステップ(リ))、上
記ウィンドウの設けられているY情報の所定ビットに特
定ビットをたて(ステップ(ヌ))、上記乗算値が上記
X情報データの値より小さければ上記ウィンドウをシフ
トすると共に上記係数を変え上記比較動作を繰り返す
(ステップ(ル)〜(カ),(チ))ように構成してい
る。 〔作用〕 ステップ(ハ)でY情報の所定ビットにウィンドウを設
けることにより何ビット目の情報を求めるかが決定さ
れ、ステップ(ニ)で第1のレジスタに入力されたX情
報を入力することにより入力データが準備され、ステッ
プ(ヘ)で第2のレジスタにX情報の最大値を初期値と
して入力することによりX情報は最大どの位の値を有す
るかが設定され、ステップ(ト)でa情報に関連した係
数ポインタを初期設定することにより、0番地に対応す
るa情報に関連した係数が設定される。 ステップ(チ)でX情報の保持値及び初期設定時の係数
の積が入力データより大きいか否かを判断し、若し大き
ければステップ(リ)でその積の値をX情報の保持値に
代えて第2のレジスタに入力し、ステップ(ヌ)でウィ
ンドウの設けられているY情報の所定ビットに特定ビッ
ト例えば“1”をたて、若し大きくなければステップ
(ル)でウィンドウをシフトすると共にステップ(ヲ)
で係数ポインタを1個インクリメントして係数を変えて
上述の比較動作を繰り返す。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を第1図〜第4図に基づいて
詳しく説明する。 Y=logXのグラフは通常第2図のように表わされる。対
数の底がeであっても、10であっても、また他の数値で
あってもグラフの形は相似である。 ここで、入力としてのX情報は0<X<1の範囲とし、
例えば24ビットで与えられるものとすると、その最大値
は、2′sコンプリメントコードで表わせば、011111111
‥‥111(“1”が連続23個)である。一方、Yは便宜
上Y=−logXとして計算することとし、16ビット精度で
得るものとする。また、0<Y<1でその最大値は、同
様に2′sコンプリメントコードで表わせば、0111‥‥11
(“1”が連続15個)である。 とすると、Y=−logXから となる。つまり、Yを求めることはAnが“0”であるか
“1”であるかを求めることに他ならない。 その方法は、後述されるように、e-1/2,e-1/4,e
-1/8‥‥‥を順次乗じながらXと比較してゆく逐次比較
法を用いる。ここで対数の底はeとしたが、一般的には
aでよい。例えばX情報が24ビットで与えられ、0<X
<1、0<Y<1としたとき、Xの範囲を1〜2-24
すれば、 Y=−log a(2-24)=1 から、a-1=2-24、よってa=224が求められる。そ
してこのとき、上述のAnが0か1かを求めるためのビッ
ト毎の係数は、 即ち a-1/2、a-1/4、a-1/8、a-1/16‥‥ となる。従って、順次乗じる数としては(224-1/2
-12,(224-1/4=2-6,(224-1/8=2-3,‥
‥ となり、第3の表の如くなる。 そこで、Y=log aXの求め方を第1図及び第2図を参照
し乍ら説明する。なお、ここでは、X,Yは共に一例と
して8ビットで表現されている場合を示している。 ステップ(イ)の開始状態よりステップ(ロ)にすす
み、最終的に求められるYの情報として、先ず結果レジ
スタ(図示せずも後述のデータメモリ(1)内にあり)に
〔00000000〕の8ビットを入れておく。次にス
テップ(ハ)において、1ビット目は“0”であること
が既に判明しているので2ビット目が“1”又は“0”
のいずれであるかを求めるべく2ビット目にウィンドウ
を設ける。すなわち〔01000000〕とする。次に
ステップ(ニ)において、X情報の入力データとして或
る値x1(第2図参照)を第1のレジスタ(図示せずも
後述するデータメモリ(1)内にあり)に入力する。次に
ステップ(ホ)において、ループカウンタ(図示せず)
のN値をY情報の最大ビット数7に設定する。次にステ
ップ(ヘ)において、X情報の最大値、すなわちこの場
合〔01111111〕を初期値(A)として第2のレ
ジスタ(図示せずも後述するデータメモリ(1)内にあ
り)に入力する。次にステップ(ト)において、係数ポ
インタKPを初期設定する。すなわちこの場合第3図に
おけるアドレス0の設定である。この実施例においては
X情報のビット数が8ビットであるため、係数Kは となる。また、Y情報が8ビットであるため、アドレス
が0から7までの8ワードの係数テーブルとなる。従っ
てこのときK=2-4が選択される。 次にステップ(チ)において、第2のレジスタに入力さ
れたX情報の初期値〔01111111〕と係数K=2
-4の積(これをPとする)が第1のレジスタに入力され
ているデータx1より大きいか否かを判断する。この第
1回目の試みでは、第2図からもわかるように、上述の
積Pはx1より小さいのでステップ(ル)にすすむ。そ
して、ここで2ビット目に設けられているウィンドウを
3ビット目に右シフトする。すなわち第2図に示すよう
に、〔00100000〕とする。また、ステップ
(ヲ)において、係数ポインタKPを1つだけインクリ
メントする。すなわち、第3図におけるアドレス1にす
すむ。これによって係数K=2-2が選択される。また、
ステップ(ワ)において、ループカウンタN値を1だけ
デクリメントする。すなわちいままで7であった所を6
とする。そして、ステップ(カ)にすすみ、ここでNの
値が0であるか否かを判断し、この場合0でないのでス
テップ(チ)に戻り、第2回目の試みに入る。 ステップ(チ)において、再びX情報の保持値〔011
11111〕と係数K=2-2の積(これをP1とする)
が第1のレジスタに入力されているデータx1より大き
いか否かを判断する。この第2回目の試みでは、第2図
からもわかるように、上述の積P1はx1より大きいので
ステップ(リ)にすすむ。そして、ここで、第2のレジ
スタに入力されているX情報の保持値〔0111111
1〕に代って、これと係数K=2-2との積P1の値を入
力する。また、次のステップ(ヌ)において、ウィンド
ウの設けられていた3ビット目に“1”をたてる。これ
によって、Yの値は第2図に示すように〔001・・・
・・〕と3ビット目までは確定したことになる。 次にステップ(ル)にすすみ、3ビット目に設けられて
いたウィンドウを4ビット目に右シフトする。すなわち
〔00010000〕とする。また、ステップ(ニ)に
おいて、係数ポインタKPを1つだけインクリメントす
る。すなわち、第3図におけるアドレス2にすすむ。こ
れによって係数K=2-1が選択される。またステップ
(ワ)において、ループカウンタのN値を1だけデクリ
メントする。すなわち6を5とする。そして、ステップ
(カ)にすすみ、N値は0でないのでステップ(チ)に
戻り、第3回目の試みに入る。 ステップ(チ)において、再び上述の積P1と係数K=
-1の積(これをP2とする)が第1のレジスタに入力
されているデータx1より大きいか否かを判断する。こ
の第3回目の試みでは、第2図からもわかるように、上
述の積P2はx1より小さいのでステップ(ル)にすす
む。そして、ここで、上述同様4ビット目に設けられて
いるウィンドウを5ビット目に右シフトする。すなわち
〔00001000〕とする。また、ステップ(ヲ)に
おいて、係数ポインタKPを更に1つだけインクリメン
トする。すなわち、第3図におけるアドレス3にすす
む。これによって、係数K=2-0.5が選択される。ま
た、ステップ(ワ)において、ループカウンタのN値を
1だけデクリメントする。すなわち5を4とする。そし
て、ステップ(カ)にすすみ、N値は0でないのでステ
ップ(チ)に戻り、第4回目の試みに入る。なお、第3
回目の試みまでによってYの値は第2図に示すように
〔0010・・・・〕と4ビット目までは確定したこと
になる。 ステップ(チ)において、再び上述の積P1と係数K=
-0.5の積(これをP3とする)が第1のレジスタに入
力されているデータx1より大きいか否かを判断する。
この第4回目の試みでは、第2図からもわかるように、
上述の積P3はx1より小さいのでステップ(ル)にすす
む。そして、ここで、上述同様5ビット目に設けられて
いるウィンドウを6ビット目に右シフトする。また、ス
テップ(ヲ)において、係数ポインタKPを更に1つだ
けインクリメントする。すなわち、第3図におけるアド
レス4にすすむ。これによって、係数K=2-0.25が選
択される。また、ステップ(ワ)において、ループカウ
ンタのN値を1だけデクリメントする。すなわち4を3
とする。そして、ステップ(カ)にすすみ、N値は0で
ないのでステップ(チ)に戻り、第5回目の試みに入
る。 以下同様にして逐次比較を行い、ステップ(ワ)におい
てループカウンタのN値が0になると、ステップ(カ)
においてN=0が判断され、ステップ(ヨ)で終了す
る。この時逐次比較により収歛して入力データx1に対
応するYの値が、求める真のY情報である。 なお、上述の処理は第4図に示すようなディジタル信号
処理器(Digital Signal Processer)によって行われ
る。すなわち、同図において、(1)はデータメモリ、(2)
は係数メモリ、(3)はアドレスレジスタ、(4)は乗算器、
(5)は加減算を行う算術論理ユニット、(6)はプログラム
が記憶されている命令メモリ、(7)は命令メモリ(6)から
のプログラムに従って乗算器(4)及び算術論理ユニット
(5)を制御するシーケンサである。 データメモリ(1)にアドレスレジスタ(8)の制御のもとに
X情報、Y情報の初期値が取り込まれ、その内容とアド
レスレジスタ(3)により指定された係数メモリ(2)からの
係数が乗算器(4)または算術論理ユニット(5)へ供給さ
れ、そこで乗算または加減算が行われる。これ等の乗算
または加減算の手順は命令メモリ(6)のプログラムに従
ってシーケンサ(7)の制御のもとに行われる。 〔発明の効果〕 上述の如くこの発明によれば、ディジタル信号処理器の
プログラムによる逐次比較アルゴリズムを実行すること
で対数変換を行うようにしたので、少ない手順で高精度
の計算結果が得られ、よって高速信号処理が可能とな
る。 また、変換テーブルが少なくてすむので構成が簡略化さ
れてコスト的にも安価となり、近年注目されているディ
ジタル信号処理器における計算方法として優れている。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すフローチャート、第
2図及び第3図はこの発明の説明に供するための図、第
4図はこの発明で使用されるディジタル信号処理器の一
例を示すブロック図である。 (1)はデータメモリ、(2)は係数メモリ、(3),(8)はアド
レスレジスタ、(4)は乗算器、(5)は算術論理ユニット、
(6)は命令メモリ、(7)はシーケンサである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力されたX情報データに対し、Y=loga
    Xの対数変換を行う対数変換方式において、 複数ビットから成るY情報の所定ビットにウィンドウを
    設け、上記入力されたX情報データを第1のレジスタに
    入力し、X情報の初期値を第2のレジスタに入力し、a
    情報に関連した係数が予め記憶されているメモリの係数
    ポインタを初期設定し、 上記係数ポインタに対応する係数及び上記第2のレジス
    タに保持されている値との乗算値と上記第1のレジスタ
    に保持されているX情報のデータの値とを比較し、 上記乗算値が上記X情報データの値より大きければ該乗
    算値を上記第2のレジスタに入力し、上記ウィンドウの
    設けられているY情報の所定ビットに特定ビットをた
    て、 上記乗算値が上記X情報データの値より小さければ上記
    ウィンドウをシフトすると共に上記係数を変え上記比較
    動作を繰り返すようにしたことを特徴とする対数変換方
    式。
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