UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PARMA

Presentazione sul tema: "UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PARMA"— Transcript della presentazione:

1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PARMA
FACOLTÀ DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni FILTRAGGIO DI SEGNALI AUDIO SU PIATTAFORMA DSP MEDIANTE ALGORITMO DI CONVOLUZIONE FFT PARTIZIONATA Tesi di Laurea di: Christian Giottoli

2 INTRODUZIONE 2

3 ARGOMENTO Implementazione su scheda DSP di un nuovo sistema di filtraggio real-time di segnali audio OBIETTIVO Effettuare filtraggi utilizzando risposte all’impulso (IR) dell’ordine di samples samples sono circa 2 sec. Valore tipico di IR di ampi spazi chiusi: teatri, chiese, ... Filtraggio di segnali audio su piattaforma DSP mediante algoritmo di convoluzione FFT partizionata Parma, 3 29/04/2003

4 DSP e CONVOLUZIONE Multiply and ACcumulate DSP Analog Devices 21161N
Alla base del filtraggio fra segnali audio e filtri digitali (risposte all’impulso) sta la semplice formulazione matematica di convoluzione Multiply and ACcumulate y:=0; FOR n:=0 TO N-1 DO y:= y + a[n]·x[n]; DSP Analog Devices 21161N Operazione ottimizzata su DSP Eseguita in un solo ciclo macchina Clock core 100 Mhz Limite teorico 2000 MAC fra samples Filtraggio di segnali audio su piattaforma DSP mediante algoritmo di convoluzione FFT partizionata Parma, 4 29/04/2003

5 IL FILTRAGGIO IN FREQUENZA
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6 FILTRARE IN FREQUENZA? Esistono algoritmi efficienti per calcolare la DFT (FFT) Conviene effettuare il filtraggio in frequenza: x(n) X(k) FFT x(n)  h(n) X(k)  H(k) Y(k) y(n) y(n) IFFT Prima acquisizione, poi filtraggio Difetti FFT di un numero troppo elevato Soluzione Algoritmi di Overlap: Overlap and Add, Overlap and Save Filtraggio di segnali audio su piattaforma DSP mediante algoritmo di convoluzione FFT partizionata Parma, 6 29/04/2003

7 OVERLAP AND SAVE Overlap and Save Partizionato Difetti
Tempo di latenza eccessivo Problemi di gestione memoria interna Soluzione Overlap and Save Partizionato Filtraggio di segnali audio su piattaforma DSP mediante algoritmo di convoluzione FFT partizionata Parma, 7 29/04/2003

8 OVERLAP AND SAVE PARTIZIONATO
1° blocco 2° blocco 3° blocco 4° blocco Filtraggio di segnali audio su piattaforma DSP mediante algoritmo di convoluzione FFT partizionata Parma, 8 29/04/2003

9 OVERLAP AND SAVE PARTIZIONATO (2)
Riduzione tempo di latenza Miglior sfruttamento processore 1 FFT di M punti sostituita da P FFT ognuna di L punti Miglior ripartizione carico computazionale Maggior flessibilità nello scegliere lunghezza IR Filtraggio di segnali audio su piattaforma DSP mediante algoritmo di convoluzione FFT partizionata Parma, 9 29/04/2003

10 IMPLEMENTAZIONE SU DSP
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11 SIMULAZIONI MATLAB Convoluzione (Matlab) Filtro digitale X
Overlap Save Part. (Matlab) Stream di ingresso Overlap Save Part. (DSP) Filtraggio di segnali audio su piattaforma DSP mediante algoritmo di convoluzione FFT partizionata Parma, 11 29/04/2003

12 PING PONG BUFFER Filtraggio di segnali audio su piattaforma DSP mediante algoritmo di convoluzione FFT partizionata Parma, 12 29/04/2003

13 Computation circular buffer
ELABORA From input_buffer FFT[A] FFT[B] X Filter[0] X Filter[1] X Filter[2] X Filter[3] B0 B2 B3 B1 A0 A2 A3 A1 Computation circular buffer A0 B3 A1 B0+A1 B1+A2 A2 B2+A3 A3 IFFT[A] To output_buffer IFFT[B] To output_buffer Filtraggio di segnali audio su piattaforma DSP mediante algoritmo di convoluzione FFT partizionata Parma, 13 29/04/2003

14 RISULTATI SPERIMENTALI
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15 EFFICIENZA Obiettivo raggiunto !! 110592 punti FFT 8192 punti
Latenza 8192/48000 = 0,17 sec TAPS 50% => Eff. MAX 27 blocchi * 4096 = punti Obiettivo raggiunto !! Filtraggio di segnali audio su piattaforma DSP mediante algoritmo di convoluzione FFT partizionata Parma, 15 29/04/2003

16 PROVE D’ASCOLTO Con 2 DSP è stato possibile comandare: 4 riverberatori
2 stereodipoli (A,P) Registrazione anecoica: Risposta all’impulso: Stop Filtraggio di segnali audio su piattaforma DSP mediante algoritmo di convoluzione FFT partizionata Parma, 16 29/04/2003

17 CONCLUSIONI SVILUPPI FUTURI
Convoluzione con IR da samples 8192 FFT, 50%taps, 27 blocchi) Pagando un tempo di latenza pari a 0,17 sec. SVILUPPI FUTURI Aumentare la geometria Interfacciare il DSP con memorie esterne sulle quali salvare le risposte all’impulso dei vari teatri, chiese... Filtraggio di segnali audio su piattaforma DSP mediante algoritmo di convoluzione FFT partizionata Parma, 17 29/04/2003

18 FINE presentazione di Christian Giottoli