[发明专利]一种音频重采样方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据重采样方法，尤其涉及一种音频重采样方法。

背景技术

在数字信号处理领域，常常遇到采样率变换的问题，例如将采样率放大或降低，即重采样问题。重采样技术是从一组数字信号处理成另外一组数字信号，可以用专门的硬件实现，也可以用软件方法实现。目前国内投入使用的信号采集仪器都带有硬件方法实现的重采样功能。振动信号由传感器获取，通过滤波电路作低通滤波后，使用硬件电路作数字抽取。这种依靠硬件滤波抽取的方法使用不灵活、价格昂贵。所以更多时候采用软件方法实现重采样。

软件方法实现重采样，基本思路都是数字信号的插值和抽取。向上采样时，需要插值；向下采样时，需要抽取；对于非整数的重采样比(即向上采样：输出采样率/输入采样率，向下采样：输入采样率/输出采样率)，同时需要插值和抽取。插值有插0法，也有线性插值方法，但插值后，通常都会影响原音频信号频谱，导致频谱混叠，引入噪音；插值后，通常还需要进行滤波，以滤除多余的噪音。目前软件方法实现的重采样方案有多种，如SSRC(软采样控制器)、PPHS等已经是相对成熟的实现方法。以SSRC为例，其实实现方法大致描述如下：

SSRC中FFT为N点处理，重采样处理分两阶段，第一阶段滤波，是对前N/2个输入样本进行一次7阶或9阶的FIR滤波，得到FFT的输入；第二阶段滤波，将上一阶段的N/2个输出后面添加N/2个0，然后对N个数据进行FFT变换，在频域对频域数据进行复数域的加窗、滤波后再进行IFFT变换，变回时域数据，再根据重采样输出数据长度要求进行删减、包络处理，最后输出重采样后的声音样本。

数字语音/音频信号进行回放时，按特定的采样率进行；如采样率为44100，即每秒往DAC送出的44100个声音样本/声道。采样率有多种级别，如8000，11025，……，44100，48000等。当需要将某种采样率的语音/音频信号以另外一种采样率进行回放时，就需要进行重采样，将数字信号处理成目标采样率，再送DAC播放；如果不进行重采样而直接以另外一种采样率播放，播放速率会改变，而且严重变调。很多场合需要对语音/音频信号进行重采样，如有些软硬件只支持某种采样率，而源信号是另外一种采样率时需要进行重采样；不同采样率的音乐进行混音处理时，需要重采样成相同的采样率才能进行混音。

以上实现方法除了对输入信号进行7阶以上FIR滤波外，还需要将时域信号变换到频域进行处理，再转换回时域输出，运算量比较大。

发明内容

本发明目的在于提供一种运算量小且简单实效的音频重采样方法。

本发明的目的可以通过以下方案实现，一种音频重采样方法，步骤包括：

(A)根据采样函数生成有限冲激响应滤波器系数，并将所有有限冲激响应滤波器系数组成的系数表存储在外部存储器中；

(B)初始化参数，参数包括相位屏蔽器、滤波器长度、源样本序号、滤波器步长和样本放大序号；

(C)对输入声音样本进行预处理：根据输出的要求，将单声道输入重采样成单声道输出或重采样成双声道输出；双声道输入重采样成单声道输出或重采样成双声道输出；

(D)对预处理后的声音样本进行再处理，在向上或向下重采样过程中根据不同重采样比从外部存储空间选择并加载不同滤波器组系数组，在向上重采样时对应进行插值并用有限冲激响应波波器进行滤波处理，在向下重采样时对应进行抽取并用有限冲激响应滤波器进行滤波处理；输出重采样后的声音样本。

本发明所述的生成有限冲激响应滤波器系数表的步骤包括：

(a)初始化滤波器组标识号，设定阶数标识号为0；

(b)检测阶数标识号是否小于滤波器组数目：如果否，则结束；如果是，则进行下一步；

(c)初始化系数标识号，设定系数标识号为0；

(d)检测系数标识号是否小于滤波器阶数：如果否，则阶数标识号自动加1，并返回步骤(b)；如果是，则进行下一步；

(e)根据采样函数得出FIR滤波器系数；

(f)将上一步得到的系数写入系数表，然后系数标识号自动加1，再返回步骤(d)。

本发明所述的初始化参数步骤中，如果采样方式为向上重采样，则相位屏蔽器的值限制在0～1023的范围内；源样本序号值初始化为-7～0之间；滤波器长度为8；滤波器步长根据输出采样率与输入采样率的比值来取值。