用于高清音频的低延时降采样滤波器设计

发布时间：2021-08-18 11:30

　　Sigma-Delta ADC的高精度特性能够得到高清音频数字音频信号,但其牺牲速率换取高精度的特性使得录音延时大大增加。而音频录制时,演唱者通过颅骨与监听耳机传入耳朵的声音差如果大于1毫秒,演唱者就会感觉不适。因此既有的Sigma-Delta ADC所带来的延时往往会成为高质量音频采集和制作的瓶颈。Sigma-Delta ADC中计算最复杂的部分为抽取滤波器,Sigma-Delta ADC的能耗和延时等性能主要受其影响。如何降低抽取滤波器的延时,从而提高音频的质量成为了这一领域中必须解决的问题。本文主要研究低延时高清音频录音设备的降采样滤波器,既有工作通过使用多级FIR滤波器方式来降低抽取滤波器的能耗,本文则在多级滤波器分级设计的理论中进行部分改进。设计思路为缩短多级滤波器过渡带宽度,即除去最后一级的其它级数滤波器归一化过渡带宽度,以达到减少滤波器系数N的目的。而N的减少也意味着滤波器各项评估性能降低,如群延时、能耗和芯片占用面积等。本文还利用IIR中快速的过渡带滚降的特点来降低混合多级滤波器窄带宽设计带来的过冲。从而使得半带滤波器具有更宽的过渡带。对比经典多级滤波器,本文设计方法具... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文内容与结构安排
第2章 降采样滤波器概述
    2.1 有限冲击响应滤波器(FIR)设计
        2.1.1 傅立叶变换法
        2.1.2 窗口方法
        2.1.3 频率采样法
        2.1.4 最优设计法
    2.2 无限冲击响应滤波器(IIR)设计
        2.2.1 双线性变换方法
        2.2.2 冲击不变设计
    2.3 多速率数字信号处理
        2.3.1 抽取滤波器
        2.3.3 过采样数模转换
        2.3.4 Sigma-Delta模数转换
    2.4 本章小结
第3章 MWTB算法设计
    3.1 MWTB算法设计模型
        3.1.1 模型假设
        3.1.2 基本参数模型
        3.1.3 MWTB算法总体设计概述
    3.2 通用多级滤波器设计
        3.2.1 扩充过渡带截止频率
        3.2.2 多级滤波器过冲
        3.2.3 模拟退火算法改进
    3.3 多级半带滤波器设计
        3.3.1 宽过渡带设计改进
        3.3.2 单极半带与通用FIR滤波器性能比较
    3.4 混合多级滤波器设计
        3.4.1 优势分析
        3.4.2 单极IIR滤波器设计
    3.5 滤波器性能评估模型
        3.5.1 群延时
        3.5.2 能耗
    3.6 本章小结
第4章 MWTB方法的测试与分析
    4.1 测试平台配置
    4.2 通用多级滤波器
        4.2.1 基本参数与数据采集
        4.2.2 模拟退火算法调整
        4.2.3 实验结果与分析
    4.3 多级半带滤波器
        4.3.1 设计参数
        4.3.2 模拟退火过程
        4.3.3 实验结果与分析
    4.4 混合多级滤波器
        4.4.1 混合半带滤波器测试与评估
        4.4.2 IIR滤波器快速滚降
        4.4.3 实验结果与分析
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
详细摘要


【参考文献】：
期刊论文
[1]∑-Δ ADC的降采样滤波器的设计与实现[J]. 叶振伟,蔡敏.  半导体技术. 2008(12)
[2]基于高性能DSP和高精度A/D的导航计算机系统[J]. 刘育浩,黄新生,谭红利.  中国惯性技术学报. 2008(02)
[3]整体退火遗传算法用于FIR滤波器的频率采样设计[J]. 刘从新,吉培荣,曾维鲁.  仪器仪表学报. 2003(S1)

硕士论文
[1]光纤分布系统中数字信号处理研究与设计[D]. 杨钰.吉林大学 2016
[2]无线混沌数字通信系统的设计与实现[D]. 徐礼国.广东工业大学 2011



本文编号：3349809