[發明專利]數據插值方式

無效

• 申請號: 99807500.0
• 申請日: 1999-06-08
• 公開（公告）號: CN1305612A
• 公開（公告）日: 2001-07-25
• 發明（設計）人: 小柳裕喜生;寅市和男
• 申請（專利權）人: 新瀉精密株式會社;株式會社流暢研究所
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉宗杰,葉愷東

技術領域

本發明涉及插值聲音或圖像等的離散數據之間的數值的數據插值方式。另外，在本說明書中，函數值有在局部區域為0以外的有限值，在說明中將在除此以外的區域為0的場合稱為“有限階梯”。

背景技術

迄今，作為求預先給出的樣本值之間的數值的數據插值方法，已知有使用樣本函數進行數據插值的方法。

圖8是迄今已知的被稱為sinc函數的樣本函數的說明圖。該sinc函數是對狄拉克δ函數進行反傅立葉變換時獲得的函數，只在t=0的樣本點為1，全部其他樣本點為0。

圖9是使用圖8所示的樣本函數進行數據插值的說明圖。如該圖所示，用全部樣本值插值各樣本點之間的中間值。

可是，在將上述的sinc函數作為樣本函數使用的現有的數據插值方式中，在理論上通過對從-∞到+∞的樣本點對應的各樣本函數的值進行卷積運算后相加，能獲得正確的插值值。可是，實際上如果利用各種處理機等進行上述的插值運算，則由于在有限區間進行舍位處理，所以產生由舍位引起的誤差，在用少量的樣本值進行插值運算的情況下，存在不能獲得足夠的精度的問題。例如，假定在聲音信號中欲獲得96dB的動態范圍或S/N比，就必須考慮1024個樣本點，在以小于該樣本點為對象的情況下，不能獲得良好的音質。另外，在考慮了圖像數據的情況下也一樣，在以少的樣本點為對象進行插值處理的情況下，不能獲得良好的音質，相反地如果增加成為計算對象的樣本點，則運算量變得龐大起來，不實用。

發明的公開

本發明就是鑒于這樣的情況而創作的，其目的在于提供一種能減少運算量，而且不產生舍位誤差的數據插值方式。

本發明的數據插值方式是發生多個離散數據分別對應的階梯函數，進行卷積運算，通過對該運算結果進行多次積分，進行多個離散數據之間的插值處理。具體地說，利用乘法裝置將由階梯函數發生裝置發生的階梯函數值和輸入后循環地保存在數據保存裝置中的離散數據值相乘，對多個離散數據將該相乘的結果相加后，進行多次積分運算，進行上述的插值處理。這樣，用階梯函數進行卷積運算，通過簡單的積和運算，能獲得卷積運算的結果，所以由于獲得插值值，能減少必要的運算量。

特別是關于由分段多項式構成的規定的樣本函數，最好采用通過對各分段多項式進行多次微分獲得的上述階梯函數。即，相反地通過對該階梯函數進行多次積分，能獲得規定的樣本函數，所以可以用階梯函數等效地進行卷積運算，能簡化運算內容，所以能減少運算量。

另外，上述的樣本函數最好在全域只能微分一次且具有有限階梯值。自然界存在的各種信號雖然為了圓滑地變化而被認為必須有可微分性，但其可微分次數未必需要無限次，倒不如認為只要能微分一次，就能充分地接近自然現象。這樣，采用能進行有限次微分的有限階梯樣本函數具有許多優點，但以往認為滿足這樣的條件的樣本函數并不存在。可是，根據本發明者的研究，發現了滿足上述條件的函數。

具體地說，上述樣本函數是在樣本位置t從-2到+2之間有0以外的值的有限階梯函數，可以用(-t³-4t-4)/4定義-2≤t＜-3/2，用(3t²+8t+5)/4定義-3/2≤t＜-1，用(5t²+12t+7)/4定義-1≤t＜-1/2，用(-7t²+4)/4定義-1/2≤t＜1/2，用(5t²-12t+7)/4定義1/2≤t＜1，用(3t²-8t+5)/4定義1≤t＜3/2，用(-t²+4t-4)/4定義3/2≤t≤2。或者，在等間隔配置的5個離散數據所對應的范圍內，作為對應于這樣的樣本函數的階梯函數，可以采用由進行了-1、+3、+5、-7、-7、+5、+3、-1加權后的寬度相同的8個分段區域構成的階梯函數。

這樣，通過用在全域只能微分一次的樣本函數進行插值處理，能減少對使用階梯函數的卷積運算結果進行積分的次數，能減少運算量。另外，通過使用具有有限階梯值的樣本函數，只將對應于該有限階梯區間的離散數據作為插值處理對象即可，所以更能減少運算量，而且能防止以有限個離散數據為對象進行插值處理時發生舍位誤差。

附圖的簡單說明

圖1是本實施形態的數據處理裝置中使用的樣本函數的說明圖

圖2是表示樣本值和它們之間的插值值的關系的圖

圖3是使用圖1所示的樣本函數的數據插值方法的說明圖

圖4是表示對圖1所示的樣本函數進行一次微分的波形圖

圖5是表示對圖4所示的折線函數再微分的波形圖