dsp.Convolver

(削除済み) 2 つの信号の畳み込み

dsp.Convolver は削除されました。代わりに conv を使用してください。詳細については、互換性の考慮事項を参照してください。

説明

dsp.Convolver System object™ は N 次元入力配列 u の最初の次元と N 次元入力配列 v の最初の次元を畳み込みます。時間領域または周波数領域に入力を畳み込むことができます。時間領域で、オブジェクトは 1 番目の入力と 2 番目の入力を畳み込みます。周波数領域で、オブジェクトは両方の入力のフーリエ変換を乗算し、積の逆フーリエ変換を計算します。この領域で、入力の長さによっては、オブジェクトに必要な計算量が少なくなる場合があります。2 つの計算方法の詳細については、アルゴリズムを参照してください。

2 つの入力を畳み込むには、次の手順に従います。

dsp.Convolver オブジェクトを作成し、そのプロパティを設定します。
関数と同様に、引数を指定してオブジェクトを呼び出します。

System object の機能の詳細については、System object とはを参照してください。

作成

構文

cnv = dsp.Convolver

cnv = dsp.Convolver(Name,Value)

説明

例

cnv = dsp.Convolver は、時間領域または周波数領域に 2 つの入力を畳み込むための畳み込み System object である cnv を作成します。

cnv = dsp.Convolver(Name,Value) は、指定の各プロパティが指定の値に設定された畳み込み System object、cnv を作成します。各プロパティ名を一重引用符で囲みます。

例: cnv = dsp.Convolver('Method','Frequency Domain')

プロパティ

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特に指定がない限り、プロパティは "調整不可能" です。つまり、オブジェクトの呼び出し後に値を変更することはできません。オブジェクトは呼び出すとロックされ、ロックを解除するには関数 release を使用します。

プロパティが "調整可能" の場合、その値をいつでも変更できます。

プロパティ値の変更の詳細については、System object を使用した MATLAB でのシステム設計を参照してください。

`Method` — 畳み込みを計算する領域
`'Time Domain'` (既定値) | `'Frequency Domain'` | `'Fastest'`

System object で畳み込みを計算する領域。次のいずれかに指定します。

'Time Domain' –– 時間領域で畳み込みを計算します。これによりメモリ使用量が最小化されます。詳細については、時間領域の計算を参照してください。
'Frequency Domain' –– 周波数領域で畳み込みを計算します。周波数領域では、入力の長さによっては必要な計算量が少なくなる場合があります。詳細については、周波数領域の計算を参照してください。
'Fastest' –– 計算数が最小限になる領域で畳み込みを計算します。

メモ

固定小数点信号は時間領域でのみサポートされます。次の固定小数点プロパティを使用するには、Method を 'Time Domain' に設定します。

固定小数点プロパティ

`FullPrecisionOverride` — 固定小数点演算に対する完全精度オーバーライド
`true` (既定値) | `false`

固定小数点演算に完全精度ルールを使用するフラグ。次のいずれかに指定します。

true –– オブジェクトは、完全精度ルールを使用してすべての内部演算と出力データ型を計算します。これらの規則は、最も正確な固定長数値を提供します。このモードでは、他の固定小数点プロパティは適用されません。オブジェクト内で量子化が発生しません。必要に応じてビットが追加されて、丸めやオーバーフローが発生しないことを確実にします。
false –– 固定小数点データ型は個別の固定小数点プロパティ設定によって制御されます。

詳細については、Full Precision for Fixed-Point System ObjectsとSet System Object Fixed-Point Propertiesを参照してください。

`RoundingMethod` — 丸め方法
`'Floor'` (既定値) | `'Ceiling'` | `'Convergent'` | `'Nearest'` | `'Round'` | `'Simplest'` | `'Zero'`

固定小数点演算の丸めモードを選択します。

依存関係

このプロパティは、FullprecisionOverride プロパティを false に設定し、ProductDataType、AccumulatorDataType、および OutputDataType プロパティの少なくとも 1 つのプロパティを 'Full precision' 以外のオプションに設定している場合に適用されます。

`OverflowAction` — オーバーフローアクション
`'Wrap'` (既定値) | `'Saturate'`

固定小数点演算のオーバーフローアクション。次のいずれかに指定します。

'Wrap' –– オブジェクトはその固定小数点演算の結果をラップします。
'Saturate' –– オブジェクトはその固定小数点演算の結果を飽和します。

オーバーフローアクションの詳細については、固定小数点演算のオーバーフローモードを参照してください。

依存関係

`ProductDataType` — 乗算出力のデータ型
`'Full precision'` (既定値) | `'Custom'` | `'Same as first input'`

dsp.Convolver オブジェクトの乗算操作出力のデータ型。次のいずれかを指定します。

'Full precision' –– オブジェクトは、完全精度ルールを使用して乗算出力のデータ型を計算します。これらの規則は、最も正確な固定長数値を提供します。量子化は行われません。必要に応じてビットが追加されて、丸めやオーバーフローが発生しないことを確実にします。
'Custom' –– 乗算出力のデータ型は、CustomProductDataType プロパティを使ってカスタムの数値型に指定します。丸め方法とオーバーフローアクションは、RoundingMethod プロパティと OverflowAction プロパティで指定します。
'Same as first input' –– オブジェクトは乗算出力データ型を最初の入力のデータ型と同じになるように指定します。

乗算出力データ型の詳細については、固定小数点のセクションを参照してください。

`CustomProductDataType` — 乗算の語長と小数部の長さ
`numerictype([],32,30)` (既定値)

乗算出力データ型。語長が 32 で小数部の長さが 30 の自動符号付きの数値型に指定します。

依存関係

このプロパティは ProductDataType を 'Custom' に設定した場合にのみ適用されます。

`AccumulatorDataType` — アキュムレータのデータ型
`'Full precision'` (既定値) | `'Custom'` | `'Same as first input'` | `'Same as product'`

dsp.Convolver オブジェクトの累積操作出力のデータ型。次のいずれかを指定します。

'Full precision' –– オブジェクトは、完全精度ルールを使用してアキュムレータデータ型を計算します。これらの規則は、最も正確な固定長数値を提供します。量子化は行われません。必要に応じてビットが追加されて、丸めやオーバーフローが発生しないことを確実にします。
'Custom' –– アキュムレータのデータ型は、CustomAccumulatorDataType プロパティを使ってカスタムの数値型に指定します。丸め方法とオーバーフローアクションは、RoundingMethod プロパティと OverflowAction プロパティで指定します。
'Same as first input' –– オブジェクトはアキュムレータのデータ型を最初の入力のデータ型と同じになるように指定します。
'Same as product' –– オブジェクトはアキュムレータのデータ型を乗算データ型と同じになるように指定します。

アキュムレータデータ型の詳細については、固定小数点のセクションを参照してください。

`CustomAccumulatorDataType` — アキュムレータの語長と小数部の長さ
`numerictype([],32,30)` (既定値)

アキュムレータデータ型。語長が 32 で小数部の長さが 30 の自動符号付きの数値型に指定します。

依存関係

このプロパティは AccumulatorDataType を 'Custom' に設定した場合にのみ適用されます。

`OutputDataType` — 出力データ型
`'Same as accumulator'` (既定値) | `'Custom'` | `'Same as first input'` | `'Same as product'`

dsp.Convolver オブジェクトの出力のデータ型。次のいずれかとして指定します。

'Same as accumulator' –– オブジェクトは出力データ型をアキュムレータデータ型と同じになるように指定します。アキュムレータデータ型の詳細については、AccumulatorDataTypeプロパティを参照してください。
'Custom' –– 出力データ型は、CustomOutputDataType プロパティを使ってカスタムの数値型に指定します。丸め方法とオーバーフローアクションは、RoundingMethod プロパティと OverflowAction プロパティで指定します。
'Same as first input' –– オブジェクトは出力データ型を最初の入力のデータ型と同じになるように指定します。
'Same as product' –– オブジェクトは出力データ型を乗算データ型と同じになるように指定します。

出力データ型の詳細については、固定小数点のセクションを参照してください。

`CustomOutputDataType` — 出力の語長と小数部の長さ
`numerictype([],16,15)` (既定値)

出力データ型。語長が 16 で小数部の長さが 15 の自動符号付きの数値型に指定します。

依存関係

このプロパティは OutputDataType を 'Custom' に設定した場合にのみ適用されます。

使用法

構文

cnvOut = cnv(input1, input2)

説明

例

cnvOut = cnv(input1, input2) は 2 つの入力 input1 と input2 をその最初の次元に沿って畳み込み、畳み込まれた出力 cnvOut を返します。

入力引数

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`input1` — 最初のデータ入力
ベクトル | 行列 | N 次元配列

最初のデータ入力。ベクトル、行列または N 次元配列として指定します。入力が行列または配列の場合、最初の次元を除き、両方の入力のすべての次元が同じでなければなりません。

例: ones(10,3,2)

`input2` — 2 番目のデータ入力
ベクトル | 行列 | N 次元配列

2 番目のデータ入力。ベクトル、行列または N 次元配列として指定します。入力が行列または配列の場合、最初の次元を除き、両方の入力のすべての次元が同じでなければなりません。

例: randn(4,3,2)

出力引数

すべて展開する

`cnvOut` — 畳み込まれた出力
ベクトル | 行列 | N 次元配列

2 つの入力の畳み込まれた出力。ベクトル、行列または N 次元配列として返されます。

両方の入力が N 次元配列の場合、最初の次元のサイズは異なっても構いませんが、他のすべての次元のサイズは同じでなければなりません。たとえば、u が M_u x N x P の配列で、v が M_v x N x P の配列の場合、出力は (M_u+M_v–1) x N x P の配列となります。
1 つの入力が列ベクトルで、もう一方が N 次元配列の場合、オブジェクトはベクトルと N 次元入力配列の最初の次元を個別に畳み込みます。たとえば、u が M_u 行 1 列のベクトルで、v が M_v 行 N 列の行列の場合、出力は (M_u+M_v–1) 行 N 列の行列になります。
u と v の長さが M_u と M_v の列ベクトルの場合、オブジェクトはベクトルの畳み込みを実行します。出力は (M_u+M_v–1) 行 1 列の列ベクトルになります。

両方の入力が実数の場合、出力は実数になります。一方または両方の入力が複素数の場合、出力は複素数になります。

オブジェクト関数

オブジェクト関数を使用するには、System object を最初の入力引数として指定します。たとえば、obj という名前の System object のシステムリソースを解放するには、次の構文を使用します。

release(obj)

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すべての System object に共通

`step`	System object のアルゴリズムの実行
`release`	リソースを解放し、System object のプロパティ値と入力特性の変更を可能にします。
`reset`	System object の内部状態のリセット

例

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2 つの四角形シーケンスの畳み込み

dsp.Convolver オブジェクトを作成します。

conv = dsp.Convolver

conv = 
  dsp.Convolver with properties:

    Method: 'Time Domain'

  Show all properties

2 つの四角形シーケンスを畳み込みます。

x = ones(10,1);
y = conv(x,x);

結果の畳み込まれたシーケンス (三角形のシーケンス) をプロットします。

plot(y)

詳細

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畳み込み

2 つの信号の "畳み込み" は、1 つの信号が別の信号にシフトされるときのオーバーラップ量を測定する積分です。

2 つの離散時間シーケンス u[n] および v[n] の畳み込みは、次の式で与えられます。

$y (k) = \sum_{n}^{} u (n - k) v (k)$

固定小数点

次の図は、dsp.Convolver System object 内で固定小数点信号に使用されるデータ型を示します。

固定小数点信号は時間領域でのみサポートされます。

入力が実数の場合、乗算器の出力は乗算出力のデータ型になります。入力が複素数の場合、乗算の結果はアキュムレータのデータ型になります。実行される複素数の乗算の詳細については、乗算のデータ型を参照してください。

1 つまたは両方の入力が符号付き固定小数点信号の場合、すべての内部オブジェクトのデータ型は符号付き固定小数点になります。内部のデータ型は、"両方の" 入力が符号なし固定小数点信号の場合にのみ、符号なし固定小数点になります。

アルゴリズム

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時間領域の計算

計算領域を "時間" に設定すると、アルゴリズムでは時間領域の 2 つの入力の畳み込みが計算されます。

2 つの入力 u と v のサイズがそれぞれ M_u 行 N 列および M_v 行 N 列である場合、畳み込み出力の j 番目の列は、次の式で与えられます。

$\begin{matrix} y_{i, j} = \sum_{k = 0}^{\max (M_{u}, M_{v}) - 1} u_{k, j} v_{(i - k), j} & 0 \leq i \leq (M_{u} + M_{v} - 2) \end{matrix}$

入力 u と v は、有効な範囲外でインデックス化される場合はゼロになります。

たとえば、u が M_u 行 1 列、v が M_v 行 N 列の行列の場合、出力は (M_u+M_v–1) 行 N 列の行列となり、その j 番目の列は次の式を使用して計算されます。

$\begin{matrix} y_{i, j} = \sum_{k = 0}^{\max (M_{u}, M_{v}) - 1} u_{k} v_{(i - k), j} & 0 \leq i \leq (M_{u} + M_{v} - 2) \end{matrix}$

両方の入力が長さ M_u および M_v の列ベクトルの場合、オブジェクトは、次の式で与えられるベクトルの畳み込みを実行します。

$\begin{matrix} y_{i} = \sum_{k = 0}^{\max (M_{u}, M_{v}) - 1} u_{k} v_{(i - k)} & 0 \leq i \leq (M_{u} + M_{v} - 2) \end{matrix}$

出力は (M_u+M_v–1) 行 1 列の列ベクトルになります。

周波数領域の計算

計算領域を "周波数" に設定すると、アルゴリズムは周波数領域で 2 つの入力の畳み込みを計算します。

この領域では、アルゴリズムは、両方の入力信号のフーリエ変換を取得してフーリエ変換を乗算し、その積の逆フーリエ変換を取得して、畳み込みシーケンスを計算します。この領域で、入力の長さによっては、アルゴリズムに必要な計算量が少なくなる場合があります。

拡張機能

C/C++ コード生成
MATLAB® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

使用上の注意および制限:

MATLAB コード生成における System object (MATLAB Coder)を参照してください。

バージョン履歴

R2012a で導入

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R2023a: `dsp.Convolver`System object は削除済み

dsp.Convolver System object は削除されました。代わりに関数 conv を使用してください。

コードの更新

次の表は、関数 conv を使用するように既存のコードを更新する方法を示しています。

非推奨の使用方法	推奨される代替案
cv = dsp.Convolver; x = ones(10,1); yobj = cv(x,x);	yfn = conv(x,x); isequal(yobj,yfn) ans = logical 1 コードを実行し、関数 `plot` を使用してベクトル yobj および yfn をプロットします。プロットが一致していることを確認します。

R2021b: `dsp.Convolver`System object は削除予定

dsp.ConvolverSystem object は将来のリリースで削除される予定です。代わりに関数 conv を使用してください。

dsp.Convolver

説明

作成

構文

説明

プロパティ

Method — 畳み込みを計算する領域 'Time Domain' (既定値) | 'Frequency Domain' | 'Fastest'

FullPrecisionOverride — 固定小数点演算に対する完全精度オーバーライド true (既定値) | false

RoundingMethod — 丸め方法 'Floor' (既定値) | 'Ceiling' | 'Convergent' | 'Nearest' | 'Round' | 'Simplest' | 'Zero'

依存関係

OverflowAction — オーバーフロー アクション 'Wrap' (既定値) | 'Saturate'

依存関係

ProductDataType — 乗算出力のデータ型 'Full precision' (既定値) | 'Custom' | 'Same as first input'

CustomProductDataType — 乗算の語長と小数部の長さ numerictype([],32,30) (既定値)

依存関係

AccumulatorDataType — アキュムレータのデータ型 'Full precision' (既定値) | 'Custom' | 'Same as first input' | 'Same as product'

CustomAccumulatorDataType — アキュムレータの語長と小数部の長さ numerictype([],32,30) (既定値)

依存関係

OutputDataType — 出力データ型 'Same as accumulator' (既定値) | 'Custom' | 'Same as first input' | 'Same as product'

CustomOutputDataType — 出力の語長と小数部の長さ numerictype([],16,15) (既定値)

依存関係

使用法

構文

説明

入力引数

input1 — 最初のデータ入力 ベクトル | 行列 | N 次元配列

input2 — 2 番目のデータ入力 ベクトル | 行列 | N 次元配列

出力引数

cnvOut — 畳み込まれた出力 ベクトル | 行列 | N 次元配列

オブジェクト関数

すべての System object に共通

例

2 つの四角形シーケンスの畳み込み

詳細

畳み込み

固定小数点

アルゴリズム

時間領域の計算

周波数領域の計算

拡張機能

C/C++ コード生成 MATLAB® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2023a: dsp.ConvolverSystem object は削除済み

R2021b: dsp.ConvolverSystem object は削除予定

参考

関数

ブロック

`Method` — 畳み込みを計算する領域
`'Time Domain'` (既定値) | `'Frequency Domain'` | `'Fastest'`

`FullPrecisionOverride` — 固定小数点演算に対する完全精度オーバーライド
`true` (既定値) | `false`

`RoundingMethod` — 丸め方法
`'Floor'` (既定値) | `'Ceiling'` | `'Convergent'` | `'Nearest'` | `'Round'` | `'Simplest'` | `'Zero'`

`OverflowAction` — オーバーフローアクション
`'Wrap'` (既定値) | `'Saturate'`

`ProductDataType` — 乗算出力のデータ型
`'Full precision'` (既定値) | `'Custom'` | `'Same as first input'`

`CustomProductDataType` — 乗算の語長と小数部の長さ
`numerictype([],32,30)` (既定値)

`AccumulatorDataType` — アキュムレータのデータ型
`'Full precision'` (既定値) | `'Custom'` | `'Same as first input'` | `'Same as product'`

`CustomAccumulatorDataType` — アキュムレータの語長と小数部の長さ
`numerictype([],32,30)` (既定値)

`OutputDataType` — 出力データ型
`'Same as accumulator'` (既定値) | `'Custom'` | `'Same as first input'` | `'Same as product'`

`CustomOutputDataType` — 出力の語長と小数部の長さ
`numerictype([],16,15)` (既定値)

`input1` — 最初のデータ入力
ベクトル | 行列 | N 次元配列

`input2` — 2 番目のデータ入力
ベクトル | 行列 | N 次元配列

`cnvOut` — 畳み込まれた出力
ベクトル | 行列 | N 次元配列

C/C++ コード生成
MATLAB® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

R2023a: `dsp.Convolver`System object は削除済み

R2021b: `dsp.Convolver`System object は削除予定