简单的音频滤波器组

Question

我对音频滤波不熟悉，如果我说错了什么，请见谅。

我想编写一段代码，可以将存储在PCM样本中的音频分成两个或三个频带，并对它们进行一些操作（如修改其音频级别）或分析，然后从输出中重构音频样本。

据我在互联网上阅读的资料，我可以使用FFT-IFFT并对复杂形式进行操作，或者使用基于时间域的滤波器组，例如MP2音频编码格式所使用的。也许滤波器组是更好的选择，至少我在某个地方读到过，在实时流环境中可能更加CPU使用友好。然而，我很难理解滤波器组背后的数学知识。我正在尝试找到一些关于此主题的源代码（最好是Java或C / C ++），但迄今为止没有成功。

有人能提供一些提示或链接，让我更接近一个示例滤波器组吗？

- NagyI

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FFT-操作-IFFT 可能是最容易实现和最灵活的。 - Paul R

http://staffwww.dcs.shef.ac.uk/people/N.Ma/resources/gammatone/ - some_id

你找到了特定的过滤器吗？我想尝试在我的项目中使用小波滤波器组，但是好像小波与常规滤波器不太相似。例如，你可以输入数据流并输出过滤后的数据流，而使用小波时，我不知道它们是否主要设计用于数据流的输入输出？你有解决方案吗？ - bandybabboon

Answer 1

使用FFT将音频信号分成几个频段是过度的。你需要的是一个或两个Linkwitz-Riley滤波器。这些滤波器将信号分成高频和低频部分。

这种滤波器的一个好处是，如果你将低频和高频部分相加，你几乎可以得到原始信号。会有一点相位移动，但耳朵听不出来。

如果你需要更多的频段，可以串联这些滤波器。例如，如果你想在100Hz和2000Hz处分离信号，伪代码如下：

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);

分离信号后，您可以放大三个输出频段：低音、中音和高音，然后将它们相加以获得处理后的信号。

滤波器部分本身可以使用IIR滤波器实现。搜索“Linkwitz-Riley数字IIR”应该会得到很多好的结果。 http://en.wikipedia.org/wiki/Linkwitz-Riley_filter

- Nils Pipenbrinck

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这正是我正在寻找的东西。现在我只需要找到一个例子就好了 :) - NagyI

我刚刚在Java中实现了来自此代码的滤波器（评论中的二阶版本）。它运行良好。但是，截止频率不如我预期的那么锐利。我该如何改进呢？使用四阶版本会更好吗？ - NagyI

Answer 2

你应该了解小波变换，特别是道贝西小波。它们可以帮助你完成这个技巧，它们是FIR滤波器，并且非常短。

更新 没有解释就给负评是不好的行为。另外，我是正确的。小波变换是滤波器组，它们的工作就是如问题所述的那样。在我看来，是这样的。我自己也做过很多次。

- Phonon

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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的好论文在这里。然而，完全理解它仍然超出了我的能力范围，我也找不到示例程序的源代码。 - NagyI

@Phonon，如果你愿意分享一些简单的示例代码，我很想看看。+1 - learnvst

@learnvst 我需要找到我的旧笔记本电脑，所以给我一两天时间。我有一些 MATLAB 例程可以做这个。 - Phonon

@Phonon 听起来很棒。我会耐心等待。 - learnvst

Answer 3

这里可以找到很多滤波器源代码，点击此处查看。

- Han