Преобразуйте частоту дискретизации аудиосигнала с 44,1 кГц (качество CD) в 96 кГц (качество DVD).

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 dsp.AudioFileWriter Системная object™ не поддерживается 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);

Запуск системы для 15 с. Деблокируйте все объекты.

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

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

Постройте график входа и выходных сигналов. Используйте другой набор осей для каждого сигнала. Сдвиньте выход, 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')

Масштабирование, чтобы увидеть различие в скоростях дискретизации. Используйте разный 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')

Выходной выход от аналого-цифрового преобразователя дискретизируется на частоте 98,304 МГц. Сигнал имеет полосу пропускания 20 МГц. Уменьшите частоту дискретизации сигнала до 22 МГц, что является пропускной способностью 802,11 каналов. Сделайте преобразование точно, а затем повторите его с допуском выходного коэффициента 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 cost способ определения стоимости каждого преобразования частоты дискретизации. Процесс нулевого допуска требует более чем в 500 раз больше коэффициентов, чем процесс 1%.

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 целочисленные коэффициенты увеличения дискретизации и понижающей дискретизации, используемые 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 имеет допуск 1%.

getActualOutputRate(SRC2)

ans = 2.1845e+07

Примечание. Если вы используете R2016a или более ранний релиз, замените каждый вызов объекта эквивалентным step синтаксис. Для примера, obj(x) становится step(obj,x).

Создайте многоступенчатый преобразователь частоты дискретизации с свойствами по умолчанию, соответствующими комбинированным трем ступеням фильтра, используемым для преобразования с 192 кГц на 44,1 кГц. Определите его общие коэффициенты десятикратного уменьшения и интерполяции.

src = dsp.SampleRateConverter;

[L,M] = getRateChangeFactors(src);

Создайте двухканальный случайный сигнал. Задайте количество выборок, равное коэффициенту десятикратного уменьшения. Дважды вызывайте объект по сигналу.

x = randn(M,2);

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

no = all(y2==y1)

no = 1x2 logical array

   0   0

Выход отличается, потому что внутренние состояния src изменились. Использование reset для сброса конвертера и повторного вызова конвертера. Проверьте, что выходы не изменены.

reset(src)

y3 = src(x);

yes = all(y3==y1)

yes = 1x2 logical array

   1   1

Создайте многоступенчатый преобразователь частоты дискретизации с свойствами по умолчанию, соответствующими комбинированным трем ступеням фильтра, используемым для преобразования с 192 кГц на 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 от 20 Гц до 44,1 кГц.

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

Создание src, многоступенчатый преобразователь частоты дискретизации с свойствами по умолчанию. src преобразуется между 192 кГц и 44,1 кГц. Найдите отдельные фильтры, которые каскадированы вместе, чтобы выполнить преобразование.

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

Визуализируйте частотную характеристику дециматора, используемого на первом этапе процесса.

m = c.Stage1;

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

Создайте многоступенчатый преобразователь частоты дискретизации с свойствами по умолчанию, соответствующими комбинированным трем ступеням фильтра, используемым для преобразования с 192 кГц на 44,1 кГц.

src = dsp.SampleRateConverter

src = 
  dsp.SampleRateConverter with properties:

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

Отображение информации 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 выборки для преобразования между 192 кГц и 44,1 кГц, если задан допуск 1%.

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

FsOut = 4.4308e+04

Создание src, многоступенчатый преобразователь частоты дискретизации с свойствами по умолчанию. src объединяет три фильтра для преобразования частоты от 192 кГц до 44,1 кГц. Определите его общие коэффициенты интерполяции и десятикратного уменьшения.

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

L = 147

M = 640

Создайте многоступенчатый преобразователь частоты дискретизации с свойствами по умолчанию, соответствующими комбинированным трем ступеням фильтра, используемым для преобразования с 192 кГц на 44,1 кГц. Визуализация этапов.

src = dsp.SampleRateConverter;
visualizeFilterStages(src)