简单的音频滤波器组

Posted 2023-02-25

【中文标题】简单的音频滤波器组

【英文标题】：Simple audio filter-bank

【发布时间】：2011-05-05 17:00:04

【问题描述】：

我是音频过滤器的新手，如果我说错了，请见谅。

我喜欢编写一个代码，它可以将存储在 PCM 样本中的音频分成两个或三个频段，并对它们进行一些操作（例如修改它们的音频电平）或分析它们，然后从输出中重建音频样本。

据我在互联网上阅读此任务，我可以使用 FFT-IFFT 并对复杂形式进行操作，或者使用基于时域的滤波器组，例如 MP2 音频编码格式使用的滤波器组。也许过滤器组是一个更好的选择，至少我在某个地方读到它在实时流环境中对 CPU 使用更友好。但是，我很难理解滤波器组背后的数学知识。我正在尝试查找有关此主题的一些源代码（最好是 Java 或 C/C++），但到目前为止没有成功。

谁能给我一些提示或链接，让我更接近示例过滤器库？

【问题讨论】：

FFT-manipulate-IFFT 可能是最容易实现和最灵活的。

staffwww.dcs.shef.ac.uk/people/N.Ma/resources/gammatone

您是否为此找到了特定的过滤器？我想为我的项目尝试一个小波滤波器组，它似乎并不类似于滤波器，即一个滤波器，你可以输入数据流并输出经过过滤的数据流，而在小波中我不知道它们是否主要设计用于数据流的输入输出？你有解决办法吗？

【参考方案1】：

使用 FFT 将音频信号分成几个频段是多余的。

您需要一两个 Linkwitz-Riley 过滤器。这些滤波器将信号分成高频和低频部分。

这个滤波器的一个很好的特性是，如果你添加低频和高频部分，你几乎可以得到原始信号。会有一点点相移，但耳朵听不到。

如果您需要两个以上的波段，您可以链接过滤器。例如，如果你想将 100 和 2000Hz 的信号分开，它会在伪代码中有点像这样：

low  = linkwitz-riley-low (100, input-samples)
temp = linkwitz-riley-high (100, input-samples)

mids = linkwitz-riley-low (2000, temp)
highs = linkwitz-riley-high (2000, temp);

等等..

分离信号后，您可以放大三个输出频段：低、中和高，然后将它们加在一起以获得处理后的信号。

过滤器部分本身可以使用 IIR 过滤器来实现。谷歌搜索“Linkwitz-Riley 数字 IIR”应该会得到很多不错的结果。

http://en.wikipedia.org/wiki/Linkwitz-Riley_filter

【讨论】：

这看起来正是我正在寻找的。我现在只需要找到一个例子。 :)

我刚刚在 Java 中完成了来自this code（cmets 中的二阶版本）的过滤器。它工作得很好。然而，截止并不像我预期的那么尖锐。我该如何改进呢？ 4 阶版本会在这方面做得更好吗？

【参考方案2】：

您应该查找小波，尤其是 Daubechies 小波。它们会让你成功，它们是 FIR 滤波器，而且它们真的很短。

更新 在没有解释的情况下投票并不酷。另外，我是对的。小波是滤波器组，它们的工作是精确地完成问题中描述的内容。恕我直言，就是这样。我自己已经做过很多次了。

【讨论】：

这看起来很有趣，谢谢提及。我已经找到了一篇关于音频和小波here 的好论文。但是完全理解它仍然是我的技能，我找不到示例程序的源代码。

@Phonon，如果您愿意分享 +1，我很乐意看到一些简单的示例代码

@learnvst 我需要使用我的旧笔记本电脑，所以请给我一两天时间。为此，我有一些 MATLAB 例程。

@Phonon 听起来很棒。我会耐心等待的。

【参考方案3】：

有很多过滤器源码可以找到here