bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2024-22-5-71-79bsuir-3984Research ArticleСтатьиМетод повышения скорости выполнения алгоритма фазового преобразованияA Method for Speed Up the Allpass Transformation AlgorithmПорхунМ. И.PorhunM. I.

Порхун Максим Игоревич, магистр техн. наук, ст. преп. каф. электронных вычислительных средств

220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6

Тел.: +375 17 293-84-20

Porhun Maxim Igorevich, M. of Sci., Senior Lecturer at the Electronic Computing Facilities Department

220013, Minsk, P. Brovki St., 6

Tel.: +375 17 293-84-20

porhun@bsuir.byВашкевичМ. И.VashkevichM. I.

Вашкевич М. И., д-р техн. наук, проф. каф. электронных вычислительных средств

г. Минск

Vashkevich M. I., Dr. of Sci. (Tech.), Professor at the Electronic Computing Facilities Department

Minsk

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиБеларусьBelarusian State University of Informatics and RadioelectronicsBelarus2024241020242257179Copyright © Порхун М.И., Вашкевич М.И., 20242024Порхун М.И., Вашкевич М.И.Porhun M.I., Vashkevich M.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3984

Рассмотрены два алгоритма вычисления фазового преобразования, заключающегося в расчете выходов цепочки фазовых звеньев. В основе алгоритмов лежит идея синтеза сдвоенного фазового звена, которое позволяет за один проход вычислять выходы каскада из двух фазовых звеньев. Для синтеза сдвоенных фазовых звеньев использовано представление цифровых фильтров методом пространства состояний. Предложенные алгоритмы реализованы на языке Си, выполнено их сравнение с прямой формой реализации фазового преобразования. В процессе экспериментов при помощи встроенного в среду Visual Studio профилировщика оценивалась скорость вычисления цепочки фазовых звеньев на персональном компьютере с процессором Intel Core i7-37700. Полученные результаты показали, что оба алгоритма позволяют ускорить вычисление цепочки фазовых звеньев в 1,3 и 1,8 раза соответственно.

Two algorithms for calculating the phase transformation, which consists in calculating the outputs of a chain of phase links, are considered. The algorithms are based on the idea of synthesis of a dual phase link, which allows calculating the outputs of a cascade of two-phase links in one pass. To synthesize dual phase links, the representation of digital filters by the space state method is used. The proposed algorithms are implemented in the C language, and they are compared with the direct form of implementation of the phase transformation. During the experiments, the speed of calculating the chain of phase links on a personal computer with an Intel Core i7-37700 processor was estimated using the profiler built into the Visual Studio environment. The results showed that both algorithms allow accelerating the calculation of the chain of phase links by 1.3 and 1.8 times, respectively.

фазовое преобразованиецепочка фазовых звеньевпространство состоянийсдвоенное фазовое звеноphase transformationallpass chainstate-spacedual allpass filterReferencesVary, P. Digital Filter Banks with Unequal Resolution / Р. Vary // Short Communication Digest of European Signal Processing Conference (EUSIPCO). 1980. P. 41–42.Vary P. (1980) Digital Filter Banks with Unequal Resolution. Short Communication Digest of European Signal Processing Conference (EUSIPCO). 41–42.Evangelista, G. Auditory Modeling Via Frequency Warped Wavelet Transform / G. Evangelista, S. Cavaliere // 9th European Signal Processing Conference (EUSIPCO). 1998. P. 1–4.Evangelista G., Cavaliere S. (1998) Auditory Modeling Via Frequency Warped Wavelet Transform. 9th European Signal Processing Conference (EUSIPCO). 1–4.Нечаев, Д. И. Частотная избирательность слуха / Д. И. Нечаев, Е. В. Сысуева // Сенсорные системы. 2015. Т. 29, № 3. С. 181–200.Nechaev D. I., Sysueva E. V. (2015) Frequency Selectivity of Hearing. Sensory Systems. 29 (3), 181–200.Kwon, O. Efficient Detection of Multi-Narrowband Using the Warped Discrete Fourier Transform / О. Kwon // Journal of Computer Science. 2018. Vol. 6, No 1. P. 26–33.Kwon O. (2018) Efficient Detection of Multi-Narrowband Using the Warped Discrete Fourier Transform. Journal of Computer Science. 6 (1), 26–33.Bank, B. Warped, Kautz, and Fixed-Pole Parallel Filters: A Review / В. Bank // Journal of the Audio Engineering Society. 2022. Vol. 70, No 6. P. 414–434.Bank B. (2022) Warped, Kautz, and Fixed-Pole Parallel Filters: A Review. Journal of the Audio Engineering Society. 70 (6), 414–434.Frequency Warped Burg’s Method for AR-Modeling / К. Roth [et al.] // 2003 IEEE Workshop on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics. 2003. P. 5–8.Roth K., Kauppinen I., Esquef P. A. A., Valimaki V. (2003) Frequency Warped Burg’s Method for AR-Modeling. 2003 IEEE Workshop on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics. 5–8.Порхун, М. И. Оптимизационный метод проектирования фильтра-прототипа для аппроксимации частотных характеристик гамматон-фильтров при помощи неравнополосного косинусно-модулированного банка фильтров / М. И. Порхун, М. И. Вашкевич // Цифровая обработка сигналов и ее применение: докл. XXVI Междунар. конф., г. Москва, 27–29 марта 2024 г. М.: Рос. науч.-техн. общ. радиотех., электроники и связи им. А. С. Попова, 2024. С. 71–76.Porhun M. I., Vashkevich M. I. (2024) Optimization Method for Design a Prototype Filter for Approximation Frequency Characteristics of Gammaton Filters Using a Warped Cosine-Modulated Filter Bank. Digital Signal Processing and Its Application: Reports of the XXVI International Conference, March 27–29, 2024. Moscow, Russian Scientific and Technical Society of Radio Engineering, Electronics and Communications named after A. S. Popova. 71–76 (in Russian).Gülzow, T. Comparison of a Discrete Wavelet Transformation and a Nonuniform Polyphase Filterbank Applied to Spectral-Subtraction Speech Enhancement / T. Gülzow, A. Engelsberg, U. Heute // Signal Processing. 1998. Vol. 64, No 1. Р. 5–19.Gülzow T., Engelsberg A., Heute U. (1998) Comparison of a Discrete Wavelet Transformation and a Nonuniform Polyphase Filterbank Applied to Spectral-Subtraction Speech Enhancement. Signal Processing. 64 (1), 5–19.Вашкевич, М. И. Анализ ошибок округления при реализации цепочки фазовых звеньев в арифметике с фиксированной запятой / М. И. Вашкевич // Цифровая обработка сигналов. 2021. № 2. С. 12–18.Vashkevich M. I. (2021) Analysis of Rounding Errors When Implementing a Chain of Phase Links in Fixed-Point Arithmetic. Digital Signal Processing. (2), 12–18 (in Russian).Вашкевич, М. И. Сравнение частотно-временных преобразований: Фурье-анализ, вейвлеты и банки фильтров на основе фазового преобразования / М. И. Вашкевич, И. С. Азаров // Цифровая обработка сигналов. 2020. № 2. С. 13–26.Vashkevich M. I., Azarov I. S. (2020) Comparison of Frequency-Time Transformations: Fourier Analysis, Wavelets and Filter Banks Based on Phase Transformation. Digital Signal Processing. (2), 13–26 (in Russian).Roberts, R. A. Digital Signal Processing / R. A. Roberts, C. T. Mullis. Boston: Addison-Wesley Publishing Co., Inc., 1987.Roberts R. A., Mullis C. T. (1987) Digital Signal Processing. Boston, Addison-Wesley Publishing Co., Inc.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.