Преобразователь частоты дискретизации
The dsp.FIRRateConverter Система object™ выполняет преобразование частоты дискретизации рациональным фактором на векторном или матричном входе. Конечная импульсная характеристика преобразователь скорости каскадирует интерполятор с дециматором. Преобразователь скорости (как показано на схеме) концептуально состоит из усилителя, за которым следует комбинированный фильтр анти-визуализации и сглаживания конечной импульсной характеристики, за которым следует понижающий усилитель. Чтобы спроектировать конечную импульсную характеристику фильтр, который действует как комбинированный фильтр анти-визуализации и сглаживания конечной импульсной характеристики, используйте designMultirateFIR функция. Для получения примера смотрите Resample a Signal конечной импульсной характеристики используя Rate Converter.
Усилитель увеличивает скорость дискретизации сигнала на множитель L а понижающий усилитель уменьшает скорость дискретизации сигнала на множитель M. Используйте коэффициенты повышающей дискретизации и понижающей дискретизации, которые являются относительно простыми или простыми. Полученный сигнал дискретного времени имеет частоту дискретизации, которая L/M умножается на исходную частоту дискретизации.
Обратите внимание, что фактический алгоритм объекта реализует полифазу структуру, эффективный эквивалент объединенной системы, изображенной на схеме. Для получения дополнительной информации см. «Алгоритмы».
Для выполнения преобразования частоты дискретизации:
Создайте dsp.FIRRateConverter Объекту и установите его свойства.
Вызывайте объект с аргументами, как будто это функция.
Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе «Что такое системные объекты?».
firrc = dsp.FIRRateConverterfirrc, который повторяет входной сигнал со скоростью, в 3/2 раза превышающей исходную частоту дискретизации.
firrc = dsp.FIRRateConverter(L,M,NUM)firrc, с InterpolationFactor значение свойства установлено в L, а DecimationFactor значение свойства установлено в M, и Numerator значение свойства установлено в NUM.
firrc = dsp.FIRRateConverter(___,Name,Value)Name,Value аргументы в виде пар.
firrc = dsp.FIRRateConverter('FullPrecisionOverride','false') позволяет управлять типами данных с фиксированной точкой с помощью отдельных настроек свойств с фиксированной точкой.Чтобы использовать функцию объекта, задайте системный объект в качестве первого входного параметра. Например, чтобы освободить системные ресурсы системного объекта с именем obj, используйте следующий синтаксис:
release(obj)
Этот пример показывает, как повторно отобразить сигнал синусоиды 100 Гц в множителе 3:2.
Примечание.Этот пример выполняется только в R2016b или более поздней версии. Если вы используете более ранний релиз, замените каждый вызов функции на эквивалентный step синтаксис. Например, myObject (x) становится шагом (myObject, x).
sine = dsp.SineWave(1, 100,'SampleRate', 5000,'SamplesPerFrame', 50);
Создайте фильтр конечной импульсной характеристики скорости. Коэффициент интерполяции по умолчанию является 3, и коэффициент десятикратного уменьшения равен 2.
L = 3; M = 2; num = designMultirateFIR(L,M); firrc = dsp.FIRRateConverter(L,M,num); input = sine(); output = firrc(input);
Постройте график исходных и повторно дискретизированных сигналов.
ndelay = round(length(firrc.Numerator)/2/firrc.DecimationFactor); indx = ndelay+1:length(output); x = (0:length(indx)-1)/sine.SampleRate*firrc.DecimationFactor/firrc.InterpolationFactor; stem((0:38)/sine.SampleRate, input(1:39)); hold on; stem(x, output(indx),'r'); legend('Original','Resampled');
Примечание. Если вы используете R2016a или более ранний релиз, замените каждый вызов объекта эквивалентным step синтаксис. Для примера, obj(x) становится step(obj,x).
Примечание: The audioDeviceWriter Системная object™ не поддерживается в MATLAB Online.
В этом примере показано, как переизбрать и воспроизвести аудиосигнал с 48 кГц до 44 кГц на платформе Windows ®.
Создайте dsp.FIRRateConverter объект с коэффициентом интерполяции L = 11 и коэффициентом десятикратного уменьшения M = 12 (ко-простое представление отношения ), разумное приближение стандартной скорости 44,1 кГц. Конечная импульсная характеристика является lowpass, разработанным с использованием designMultirateFIR функция для заданного коэффициента преобразования.
L = 11; M = 12; num = designMultirateFIR(L,M); firrc = dsp.FIRRateConverter(L,M,num);
Инициализируйте источник и приемник.
afr = dsp.AudioFileReader('audio48kHz.wav', ... 'OutputDataType', 'single', ... 'SamplesPerFrame', 4*M); adw = audioDeviceWriter(44100);
Считывайте аудио из файла, преобразуйте скорость сигнала и воспроизводите преобразованное аудио.
while ~isDone(afr) audio1 = afr(); audio2 = firrc(audio1); adw(audio2); end release(afr); release(adw);
Преобразователь скорости конечной импульсной характеристики реализован эффективно с использованием структуры полифазы.
Чтобы вывести структуру полифазы, начните с передаточной функции конечной импульсной характеристики фильтра: Эта конечная импульсная характеристика фильтр является комбинированным фильтром против визуализации и сглаживания.
N + 1 - длина конечной импульсной характеристики фильтра.
Можно переставить это уравнение следующим образом:
L - количество полифазных компонентов, и его значение равняется заданному вами коэффициенту интерполяции.
Можно записать это уравнение как:
E0 (zL), E1 (zL),..., EL-1 (zL) являются полифазными компонентами конечной импульсной характеристики H (z).
Концептуально преобразователь скорости конечной импульсной характеристики содержит усилитель, за которым следует комбинированный антивизирующий, сглаживающий конечную импульсную характеристику фильтр H (z), за которым следует понижающий усилитель.
Замените H (z) своим полифазным представлением.
Вот многорасовые благородные тождества для интерполяции.
Применение благородных тождеств для интерполяции перемещает операцию увеличения дискретизации на после операции фильтрации. Это перемещение позволяет вам фильтровать сигнал с более низкой скоростью.
Можно заменить оператор повышающей дискретизации, блок задержки и сумматор на коммутатор. Чтобы принять во внимание нижеследующий понижающий усилитель, переключатель перемещается в шагах M размера. Переключатель получает первую выборку от 0 ветви и движется в направлении против часовой стрелки, каждый раз пропуская M − 1 ветви.
В качестве примера рассмотрим преобразователь скорости с L, установленной на 5 и M установленной на 3. Полифазные компоненты являются E0(z), E1(z), E2(z), E3(z) и E4(z). Переключатель запускается на первой ветви 0, пропускает ветви 1 и 2, получает следующую выборку от ветви 3, затем пропускает ветви 4 и 0, получает следующую выборку от ветви 2 и так далее. Последовательность ветвей, от которых коммутатор получает выборку данных, [0, 3, 1, 4, 2, 0, 3, 1,....].
Преобразователь скорости реализует преобразование L/ M, сначала применив коэффициент интерполяции L к входящим данным и используя коммутатор в конце, чтобы получить только 1 в M выборок, эффективно учитывая M коэффициента понижающей дискретизации. Следовательно, скорость дискретизации на выходе преобразователя скорости конечной импульсной характеристики является Lfs/M.
