IIR

初始化一个无限脉冲响应（IIR）滤波器并进行滤波。

HMPP支持两种IIR滤波器：任意阶滤波器和BiQuad滤波器。输入向量X[n]将被存储在src中，输出向量y[n]存储在dst中。

如图1所示描述了任意阶滤波器的结构。

图1 任意阶滤波器结构

其中X[n]为输入，y[n]为输出，order为滤波器阶数，a、b为滤波器系数，计算公式：

其中，，滤波器初始系数向量长度为order，排列顺序为：。

其中src和dst允许是同一个数组，支持原地操作。IIR接受长度为order延迟线，延迟线运行为空，若为空，会将延迟线会用0填充。滤波计算完成后，延迟线将会被更新。

BiQuad滤波器是二阶IIR滤波器的级联，如图2所示描述了k个二阶滤波器组成的BiQuad滤波器。

图2 k个二阶滤波器组成的BiQuad滤波器

HMPP仅支持Direct Form 2（DF2） 形式的延迟线。HMPPS_IIRGetDlyLine和HMPPS_IIRSetDlyLine函数返回/设置的延迟线也是DF2形式的。相较于Direct Form 1（DF1）形式的延迟线，存储DF2形式的延迟线元素的个数少一半。DF2形式的延迟线可以由DF1形式延迟线计算得到的信息，如果需要DF1形式的延迟线，请拷贝src数组和计算完成后dst数组的后order个元素作为DF1形式的延迟线。

IIR函数调用流程如下：

  1. 使用对应的IIRInit函数进行初始化。
  2. 使用IIR进行滤波操作。
  3. 再使用IIRGetDlyLine或者IIRSetDlyLine检索设置延迟线。
  4. 最后再使用IIRRelease对IIRInit申请的内存进行释放。

函数接口声明如下：

参数

参数名

描述

取值范围

输入/输出

taps

指向滤波器系数的指针。

非空

输入

order

IIR滤波器的阶数。

(0, INT_MAX]

输入

src

指向源向量指针

非空

输入

dst

指向目标向量的指针。

非空

输出

len

源向量和目标向量长度

(0, INT_MAX]

输入

numBq

BiQuad滤波器的级数。

(0, INT_MAX]

输入

dlyLine（init和setDly函数中）

指向包含延迟线向量的指针。

向量可以为NULL，如果为NULL，则用全零填充延迟线。

输入

dlyLine（getDly函数中）

指向延迟线值的指针。

非空

输出

policy（init函数中）

指向内存存储IIRPolicy的指针的指针。

非空

输出

policy（setDly函数中）

指向IIRPolicy结构体的指针。

非空

输入

policy（滤波函数中和release函数中）

指向IIRPolicy结构体的指针。

非空

输入

返回值

错误码

错误码

描述

HMPP_STS_NO_ERR

表示没有错误。

HMPP_STS_NULL_PTR_ERR

当任何指定的指针为空时指示错误。

HMPP_STS_SIZE_ERR

当len小于或等于0时指示错误。

HMPP_STS_DIV_BY_ZERO_ERR

除0错误，不能为0。

HMPP_STS_CONTEXT_MATCH_ERR

表示Policy状态不正确时出错（使用了错误的Init函数）。

HMPP_STS_MALLOC_FAILED

Init函数中进行算法模型所需内存申请失败。
  • 调用该接口计算之前，必须调用Init接口初始化IIRPolicy规范结构。
  • IIRPolicy结构体初始化需在Init函数中进行申请的，用户无法自己进行该结构体申请定义。
  • IIRPolicy结构体初始化成功后，如果执行主函数失败，必须使用Release函数释放结构体。
  • src和dst支持是同一数组，即原地（inplace）操作。
  • IIR和IIR BiQuad的初始化函数不同，其他操作共用一套函数。

IIR示例

#define ORDER 4
#define TAPS_LEN ( (ORDER + 1) * 2)
#define SRC_LEN 10
#define DLY_LEN ORDER
 
void IIRExample(void) {
    float taps[TAPS_LEN] = {0.0390, -0.1560, 0.2340, -0.1560, 0.0390, 1.0000, 0.9532, 0.7746, 0.2338, 0.0366};
    float src[SRC_LEN] = {186, 431, 689, 206, 716, 90, 695, -153};
    float dlySrc[DLY_LEN] = {123, 312, 781, 249};
    float dlyDst[DLY_LEN];
    float dst[SRC_LEN];
    HmppsIIRPolicy_32f *policy = NULL;
    HmppResult result;
 
    result = HMPPS_IIRInit_32f(&policy, taps, ORDER, dlySrc);
    printf("HMPPS_IIRInit_32f result = %d\n", result);
    if (result != HMPP_STS_NO_ERR) {
        return;
    }
    result = HMPPS_IIR_32f(src, dst, SRC_LEN, policy);
    printf("HMPPS_IIR_32f result = %d\n", result);
    if (result != HMPP_STS_NO_ERR) {
        return;
    }
    int32_t i;
    printf("dstLen = %d\ndst =", SRC_LEN);
    for (i = 0; i < SRC_LEN; ++i) {
        printf(" %f", dst[i]);
    }
    HMPPS_IIRGetDlyLine_32f(policy, dlyDst);
    printf("\ndlyDstLen = %d\ndlyDst =", DLY_LEN);
    for (i = 0; i < DLY_LEN; ++i) {
        printf(" %f", dlyDst[i]);
    }
    printf("\n");
    HMPPS_IIRRelease_32f(policy);
    policy = NULL;
}

运行结果：

HMPPS_IIRInit_32f result = 0
HMPPS_IIR_32f result = 0
dstLen = 10
dst = 130.253998 175.634888 515.849060 -436.819489 68.000931 -4.148865 209.873474 -393.737732 411.605988 -276.982147
dlyDstLen = 4
dlyDst = 80.536873 126.760712 49.693642 10.137547

IIRBiQuad示例

#define NUM_BQ 2
#define TAPS_LEN (NUM_BQ * 6)
#define SRC_LEN 8
#define DLY_LEN (NUM_BQ * 2)

void BiQuadExample(void) {
    float taps[TAPS_LEN] = {0.1980326, -0.39606521, 0.1980326, 1., 0.40919919, 0.2013296, 0.197444, -0.394888,  0.197444, 1., 0.41195841, 0.20173442};
    float src[SRC_LEN] = {186, 431, 689, 206, 716, 90, 695, -153};
    float dlySrc[DLY_LEN] = {694.24421981, -100.19274855, -681.3183156 , -324.66495805};
    float dlyDst[DLY_LEN];
    float dst[SRC_LEN];
    HmppsIIRPolicy_32f *policy = NULL;
    HmppResult result;
 
    result = HMPPS_IIRInit_BiQuad_32f(&policy, taps, NUM_BQ, dlySrc);
    printf("HMPPS_IIRInit_BiQuad_32f result = %d\n", result);
    if (result != HMPP_STS_NO_ERR) {
        return;
    }
    result = HMPPS_IIR_32f(src, dst, SRC_LEN, policy);
    printf("HMPPS_IIR_32f result = %d\n", result);
    if (result != HMPP_STS_NO_ERR) {
        return;
    }
    int32_t i;
    printf("dstLen = %d\ndst =", SRC_LEN);
    for (i = 0; i < SRC_LEN; ++i) {
        printf(" %f", dst[i]);
    }
    HMPPS_IIRGetDlyLine_32f(policy, dlyDst);
    printf("\ndlyDstLen = %d\ndlyDst =", DLY_LEN);
    for (i = 0; i < DLY_LEN; ++i) {
        printf(" %f", dlyDst[i]);
    }
    printf("\n");
    HMPPS_IIRRelease_32f(policy);
    policy = NULL;
}

运行结果：

HMPPS_IIRInit_BiQuad_32f result = 0
HMPPS_IIR_32f result = 0
dstLen = 8
dst = -536.971313 -468.691376 601.606384 -250.059616 58.091927 -136.327194 271.481598 -341.952698
dlyDstLen = 4
dlyDst = 280.199768 41.936638 291.383179 -1.857876
父主题： 滤波算法