如何使用 C++ 从 PCM 样本中过滤出超出听力范围的数据？

Posted 2023-02-25

【中文标题】如何使用 C++ 从 PCM 样本中过滤出超出听力范围的数据？

【英文标题】：How do I filter out out-of-hearing-range data from PCM samples using C++?

【发布时间】：2013-02-21 17:06:53

【问题描述】：

我有原始的 16 位 48khz pcm 数据。我需要剥离所有超出人类听觉范围的数据。

现在我只是对所有样本求和，然后除以样本数来计算峰值声级，但我需要减少误报。

我一直有很大的峰值电平，说话和其他声音我可以听到一点点增加，所以我需要实现一些过滤。我根本不熟悉声音处理，所以目前我没有使用任何过滤器，因为我不明白如何创建它。我当前的代码如下所示：

for(size_t i = 0; i < buffer.size(); i++)
level += abs(buffer[i]);
level /= buffer.size();

如何使用 C++ 实现这种过滤？

【问题讨论】：

“超出人类听力范围”？这是什么？

人类听不到的声音，抱歉我的英语不好，这不是我的主要语言

1) 你真正想做什么？ 2）有些声音有些人能听到，但有些人不能，所以你需要更具体。 3）您显示的代码不计算峰值水平 - 它计算平均（平均）水平。 4）为什么要过滤掉无论如何都听不到的声音？它不会减少数据量或任何东西（尽管它可能会提高可压缩性，或避免混叠和进一步处理的其他问题。同样，更具体地说明您想要做什么会有所帮助）。

你应该从一些关于数字音频的书开始，你当前的代码没有多大意义 - 开始。在零背景的情况下，一本书是比问答形式更好的信息来源。

您的原始数据可能不包含很多（如果有的话）听力良好的人听不到的内容。通常引用的人类听力范围是 20Hz 到 20KHz。理论上 48KHz 采样最多可以记录 24KHz，但更快的采样主要只是简化了抗混叠滤波器的设计。

【参考方案1】：

使用band pass filter。

带通滤波器是一种在一定范围内通过频率的设备 特定范围并拒绝（衰减）该范围之外的频率。

这听起来正是您正在寻找的那种过滤器。

我在 Google 上进行了快速搜索，发现 this 线程讨论了 C++ 中的实现。

【参考方案2】：

如果声级超过某个阈值，听起来您想做某事（可能开始录制）。这有时被称为“门”。听起来您在误报方面也遇到了麻烦。这有时通过应用于门的“侧链”来处理。

门的一般原理是创建信号的包络，然后监视包络以发现它何时超过某个阈值。如果它高于阈值，则您的门“打开”，否则，您的门“关闭”。如果您在创建包络之前以某种方式处理信号以使其对信号/噪声的各个部分或多或少敏感，则该处理称为“侧链”。

您将不得不自己发现细节，因为问答网站的内容太多了，但也许这已经足够开始了：

float[] buffer; //defined elsewhere
float HOLD = .9999 ; //there are precise ways to compute this, but experimentation might work fine
float THRESH = .7 ; //or whatever
float env = 0; //we initialize to 0, but in real code be sure to save this between runs
for(size_t i = 0; i < buffer.size(); i++) 
     // side-chain, if used, goes here
     float b = buffer[i];
     // create envelope:
     float tmp = abs(b); // you could also do buffer[i] * buffer[i]
     env = env * HOLD + tmp * (1-HOLD);
     // threshold detection
     if( env > THRESH ) 
        //gate is "on"
      else 
        //gate is "off"
     

侧链可能由 eq 等过滤器组成。这里有一个设计音频均衡器的教程：http://blog.bjornroche.com/2012/08/basic-audio-eqs.html

【讨论】：

谢谢，非常有用，目前我正在写这个sss.chaoslab.ru/git/?p=misc.git;a=blob;f=sound_detector/…，它可以工作，但是有误报，我会试试你的建议