[发明专利]用于有理重采样器的心理声学滤波器设计

说明书

技术领域

本文件涉及用于使用有理（rational）重采样因子的重采样器的防混叠（anti-aliasing）和/或防成像滤波器的设计。具体地，本文件涉及用于设计具有减小的数目的滤波器系数或增大的感知性能的滤波器的方法，以及涉及使用这样的方法设计的滤波器。

背景技术

不同的音频格式可以需要不同的采样率（例如32kHz、44.1kHz或48kHz）。为了将第一采样率（例如32kHz）的音频信号转换为第二采样率（例如，48kHz）的音频信号，可以使用有理重采样器。通过有理因子对音频的重采样通常将成像/混叠假象引入到重采样的音频信号中。防成像/防混叠滤波器可以用来抑制音频信号的不希望的图像和/或混叠。本文件描述用在有理重采样器中的防成像/防混叠滤波器。此外，本文件描述用于设计这样的防成像/防混叠滤波器的方法。具体地，描述考虑心理声学约束的滤波器设计方法（和产生的滤波器），以便提供具有减小的数目的滤波器系数的滤波器，同时提供重采样的音频信号的主观上不变的或类似的音频质量。反过来，滤波器设计方法可以用来设计具有给定数目的滤波器系数的滤波器，其提供与根据传统的滤波器设计方法设计的滤波器相比改善的音频质量。

由于设计改善的防成像/防混叠滤波器，因此可以降低有理重采样器的复杂度，同时保持给定的主观音频质量。反过来，可以增大有理重采样器的音频质量，同时将有理重采样器保持在给定的计算复杂度。

发明内容

根据一方面，描述一种用于设计例如防混叠和/或防成像滤波器的滤波器的方法。该滤波器可以是包括滤波器系数集合的数字滤波器。在下文中、滤波器将被称为防混叠滤波器（即使滤波器也可以去掉成像效应）。产生的滤波器可以被配置为减小输出采样率fs_out的输出音频信号的成像和/或混叠。输出音频信号是输入采样率fs_in的输入音频信号的重采样的版本。输出采样率fs_out和输入采样率fs_in的比率是有理数N/M，其中N>0，M>0。不失一般性，N和M应该是互素的。在实施例中，N和M都不等于1，意味着重采样器既不是整数因子N的纯的上采样器，也不是整数因子M的纯的下采样器。换句话说，重采样器包括因子N>1的上采样组件和因子M>1的下采样组件。再换句话说，分数N/M可以不是整数值，并且N/M可以不是整数值。例如，对于fs_in=40kHz，fs_out=48kHz，N=6，M=5;或者，对于fs_in=32kHz，fs_out=48kHz，N=3，M=2;或者，对于fs_in=44.1kHz，fs_out=48kHz，N=160，M=147;或者，对于fs_in=32kHz，fs_out=44.1kHz，N=441，M=320;或者，反过来，对于fs_in=48kHz，fs_out=40kHz，N=5，M=6;或者，对于fs_in=48kHz，fs_out=32kHz，N=2，M=3;或者，对于fs_in=48kHz，fs_out=44.1kHz，N=147，M=160;或者，对于fs_in=44.1kHz，fs_out=32kHz，N=320，M=441。

可以以等于输入采样率fs_in的N倍的上采样的采样率操作滤波器。上采样的采样率也等于输出采样率fs_out的M倍。

用于设计滤波器的方法可以包括选择滤波器的频率响应的通带边缘的步骤。选择通带边缘可以包括选择通带的频率间隔。小于通带边缘的频率包括在该通带之内。该方法可以包括选择滤波器的频率响应的阻带边缘的步骤。选择阻带边缘可以包括选择阻带的频率间隔。大于阻带边缘的频率包括在该阻带之内。