Преобразуйте частоту дискретизации звукового сигнала от 44,1 кГц (качество CD) к 96 кГц (качество DVD).

Примечание: Если вы используете R2016a или более ранний релиз, заменяете каждый вызов объекта с эквивалентным синтаксисом step . Например, obj(x) становится step(obj,x).

Примечание: dsp.AudioFileReader и Системные объекты dsp.AudioFileWriter не поддержаны в MATLAB Online.

fs1 = 44.1e3;
fs2 = 96e3;

SRC = dsp.SampleRateConverter('Bandwidth',40e3,...
    'InputSampleRate',fs1,'OutputSampleRate',fs2);

[L,M] = getRateChangeFactors(SRC);
FrameSize = 10*M;

AR = dsp.AudioFileReader('guitar10min.ogg', ...
    'SamplesPerFrame',FrameSize);
AW = dsp.AudioFileWriter('guitar10min_96k.wav', ...
    'SampleRate',fs2);

Запустите систему в течение 15 с. Выпустите все объекты.

tic
while toc < 15
    x = AR();
    y = SRC(x);
    AW(y);
end

release(AR);
release(AW);
release(SRC);

Постройте сигналы ввода и вывода. Используйте различный набор осей для каждого сигнала. Переключите вывод, чтобы компенсировать задержку, введенную фильтром.

t1 = 0:1/fs1:1/30-1/fs1;
t2 = 0:1/fs2:1/30-1/fs2;

delay = 114;

el1 = 1:length(t1)-delay;

el2 = 1:length(t2);
el2(1:delay) = [];

subplot(2,1,1)
plot(t1(1:length(el1)),x(el1,1))
hold on
plot(t1(1:length(el1)),x(el1,2))
title('Input')

subplot(2,1,2)
plot(t2(1:length(el2)),y(el2,1))
hold on
plot(t2(1:length(el2)),y(el2,2))
xlabel('Time (s)')
title('Output')

Увеличьте масштаб, чтобы видеть различие в частотах дискретизации. Используйте различный набор осей для каждого канала.

figure

subplot(2,1,1)
plot(t1(1:length(el1)),x(el1,1),'o-')
hold on
plot(t2(1:length(el2)),y(el2,1),'d--')
xlim([0.01 0.0103])
title('First channel')

subplot(2,1,2)
plot(t1(1:length(el1)),x(el1,2),'o-')
hold on
plot(t2(1:length(el2)),y(el2,2),'d--')
xlim([0.01 0.0103])
xlabel('Time (s)')
title('Second channel')

Вывод сигнала от конвертера A/D выбирается на уровне 98,304 МГц. Сигнал имеет пропускную способность 20 МГц. Уменьшайте частоту дискретизации сигнала к 22 МГц, который является пропускной способностью 802,11 каналов. Сделайте преобразование точно и затем восстановите его с допуском нормы выработки 1%.

SRC1 = dsp.SampleRateConverter('Bandwidth',20e6, ...
    'InputSampleRate',98.304e6,'OutputSampleRate',22e6, ...
    'OutputRateTolerance',0);
SRC2 = dsp.SampleRateConverter('Bandwidth',20e6, ...
    'InputSampleRate',98.304e6,'OutputSampleRate',22e6, ...
    'OutputRateTolerance',0.01);

Используйте метод cost, чтобы определить стоимость каждого преобразования частоты дискретизации. Процесс неприятия требует больше чем в 500 раз больше коэффициентов, чем 1%-й процесс.

c1 = cost(SRC1)

c1 = struct with fields:
                  NumCoefficients: 84779
                        NumStates: 133
    MultiplicationsPerInputSample: 27.0422
          AdditionsPerInputSample: 26.0684

c2 = cost(SRC2)

c2 = struct with fields:
                  NumCoefficients: 150
                        NumStates: 127
    MultiplicationsPerInputSample: 22.6667
          AdditionsPerInputSample: 22.1111

Найдите целое число сверхдискретизировавшими и субдискретизирующими факторами используемый в каждом преобразовании.

[L1,M1] = getRateChangeFactors(SRC1)

L1 = 1375

M1 = 6144

[L2,M2] = getRateChangeFactors(SRC2)

L2 = 2

M2 = 9

Вычислите фактическую частоту дискретизации выходного сигнала, когда преобразование частоты дискретизации будет иметь допуск 1%.

getActualOutputRate(SRC2)

ans = 2.1845e+07

Примечание: Если вы используете R2016a или более ранний релиз, заменяете каждый вызов объекта с эквивалентным синтаксисом step. Например, obj(x) становится step(obj,x).

Создайте многоступенчатый конвертер частоты дискретизации со свойствами по умолчанию, соответствование объединенным трем этапам фильтра раньше преобразовывало от 192 кГц до 44,1 кГц. Определите его полное десятикратное уменьшение и коэффициенты интерполяции.

src = dsp.SampleRateConverter;

[L,M] = getRateChangeFactors(src);

Создайте двухканальный случайный сигнал. Задайте много выборок, равных фактору десятикратного уменьшения. Вызовите объект дважды на сигнале.

x = randn(M,2);

y1 = src(x);
y2 = src(x);

no = all(y2==y1)

no = 1x2 logical array

   0   0

Вывод отличается, потому что внутренние состояния src изменились. Используйте reset, чтобы сбросить конвертер и вызвать конвертер снова. Проверьте, что вывод неизменен.

reset(src)

y3 = src(x);

yes = all(y3==y1)

yes = 1x2 logical array

   1   1

Создайте многоступенчатый конвертер частоты дискретизации со свойствами по умолчанию, соответствование объединенным трем этапам фильтра раньше преобразовывало от 192 кГц до 44,1 кГц. Вычислите и отобразите частотную характеристику.

src = dsp.SampleRateConverter;
[H,f] = freqz(src);
plot(f,20*log10(abs(H)))

Вычислите и отобразите частотную характеристику в области значений между 20 Гц и 44,1 кГц.

f = 20:10:44.1e3;
[H,f] = freqz(src,f);
plot(f,20*log10(abs(H)))

Создайте src, многоступенчатый конвертер частоты дискретизации со свойствами по умолчанию. src преобразовывает между 192 кГц и 44,1 кГц. Найдите отдельные фильтры, которые располагаются каскадом вместе, чтобы выполнить преобразование.

src = dsp.SampleRateConverter;
c = getFilters(src);

Визуализируйте частотную характеристику decimator, используемого в первой стадии процесса.

m = c.Stage1;

[h,w] = freqz(m);
plot(w/pi,20*log10(abs(h)))
xlabel('\omega / \pi')
ylabel('Magnitude (dB)')

Создайте многоступенчатый конвертер частоты дискретизации со свойствами по умолчанию, соответствование объединенным трем этапам фильтра раньше преобразовывало от 192 кГц до 44,1 кГц.

src = dsp.SampleRateConverter

src = 
  dsp.SampleRateConverter with properties:

        InputSampleRate: 192000
       OutputSampleRate: 44100
    OutputRateTolerance: 0
              Bandwidth: 40000
    StopbandAttenuation: 80

Отобразите информацию о проекте.

info(src)

ans = 
    'Overall Interpolation Factor    : 147
     Overall Decimation Factor       : 640
     Number of Filters               : 3
     Multiplications per Input Sample: 27.667188
     Number of Coefficients          : 8631
     Filters:                         
        Filter 1:
        dsp.FIRDecimator     - Decimation Factor   : 2 
        Filter 2:
        dsp.FIRDecimator     - Decimation Factor   : 2 
        Filter 3:
        dsp.FIRRateConverter - Interpolation Factor: 147
                             - Decimation Factor   : 160 
     '

Получите фактическую выходную частоту дискретизации для преобразования между 192 кГц и 44,1 кГц, когда дали допуск 1%.

src = dsp.SampleRateConverter;
src.OutputRateTolerance = 0.01;
FsOut = getActualOutputRate(src)

FsOut = 4.4308e+04

Создайте src, многоступенчатый конвертер частоты дискретизации со свойствами по умолчанию. src комбинирует три этапа фильтра, чтобы преобразовать от 192 кГц до 44,1 кГц. Определите его полные факторы интерполяции и десятикратного уменьшения.

src = dsp.SampleRateConverter;
[L,M] = getRateChangeFactors(src)

L = 147

M = 640

Создайте многоступенчатый конвертер частоты дискретизации со свойствами по умолчанию, соответствование объединенным трем этапам фильтра раньше преобразовывало от 192 кГц до 44,1 кГц. Визуализируйте этапы.

src = dsp.SampleRateConverter;
visualizeFilterStages(src)