基于IIR数字滤波器的信号处理方法及相关装置

摘要

本发明提供了一种基于IIR数字滤波器的信号处理方法及相关装置，在当前采样频率由第一采样频率变换为第二采样频率时，控制IIR数字滤波器由第一系统函数H

说明书

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，更为具体地说，涉及一种基于IIR(InfiniteImpulse Response，无限脉冲响应)数字滤波器的信号处理方法、系统及装置、存储器、电子设备及电子产品。

背景技术

在数字信号处理中，滤波占有十分重要的地位，数字滤波是数字信号处理的基本方法，如采用IIR数字滤波器进行滤波。在数字信号处理过程中存在不同应用场景的切换，而有些应用场景的采样频率会各不相同；其中相同的IIR数字滤波器在不同采样频率条件下，其截止频率将会发生变化，最终使得IIR数字滤波器在不同采样频率下的幅频响应发生变化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于IIR数字滤波器的信号处理方法、系统及装置、存储器、电子设备及电子产品，在当前采样频率由第一采样频率变换为第二采样频率时，控制IIR数字滤波器由第一系统函数H

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种基于IIR数字滤波器的信号处理方法，包括：

判断出当前采样频率为第一采样频率Fs1时，控制所述IIR数字滤波器以第一系统函数H

判断出当前采样频率由所述第一采样频率Fs1变换为第二采样频率Fs2时，参考系数变换参数μ对所述第一系统函数H

控制所述IIR数字滤波器以所述第二系统函数H

可选的，所述系数变换参数μ参考所述第一采样频率Fs1、所述IIR数字滤波器在所述第一采样频率Fs1条件下的第一截止频率Fc1及所述第二采样频率Fs2计算获取，包括：

所述系数变换参数μ根据所述第一采样频率Fs1、所述第一截止频率Fc1、所述第二采样频率Fs2和圆周率pi计算获取。

可选的，所述系数变换参数μ的计算公式有：

其中，Fc’＝Fc1*Fs1/Fs2。

可选的，参考系数变换参数μ对所述第一系统函数H

根据全通滤波器实现的映射关系式和所述系数变换参数μ对所述第一系统函数H

可选的，将全通滤波器实现的映射关系式

其中，b

对所述第一系统函数H

其中，θ为所述IIR数字滤波器在所述第一采样频率Fs1条件下的角频率，ω为所述IIR数字滤波器在所述第二采样频率Fs2条件下的角频率，c

相应的，本发明还提供了一种基于IIR数字滤波器的信号处理系统，包括：

判断模块，所述判断模块用于判断当前采样频率；

以及，控制处理模块，所述控制处理模块用于在所述判断模块判断出当前采样频率为第一采样频率Fs1时，控制所述IIR数字滤波器以第一系统函数H

可选的，所述系数变换参数μ参考所述第一采样频率Fs1、所述IIR数字滤波器在所述第一采样频率Fs1条件下的第一截止频率Fc1及所述第二采样频率Fs2计算获取，包括：

所述系数变换参数μ根据所述第一采样频率Fs1、所述第一截止频率Fc1、所述第二采样频率Fs2和圆周率pi计算获取。

可选的，参考系数变换参数μ对所述第一系统函数H

根据全通滤波器实现的映射关系式和所述系数变换参数μ对所述第一系统函数H

相应的，本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的基于IIR数字滤波器的信号处理系统。

可选的，所述电子设备包括音频设备。

相应的，本发明还提供了一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述的基于IIR数字滤波器的信号处理方法。

相应的，本发明还提供了一种基于IIR数字滤波器的信号处理装置，包括：存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，以执行上述的基于IIR数字滤波器的信号处理方法。

相应的，本发明还提供了一种电子产品，所述电子产品包括上述的基于IIR数字滤波器的信号处理装置。

相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：

本发明提供了一种基于IIR数字滤波器的信号处理方法、系统及装置、存储器、电子设备及电子产品，，该方法包括：判断出当前采样频率为第一采样频率Fs1时，控制所述IIR数字滤波器以第一系统函数H

由上述内容可知，在当前采样频率由第一采样频率变换为第二采样频率时，控制IIR数字滤波器由第一系统函数H

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于IIR数字滤波器的信号处理方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种基于IIR数字滤波器的信号处理方法的流程图；

图3a-图3b分别为本发明实施例提供的一种二阶IIR数字滤波器在第一采样频率和第二采样频率下的幅频曲线图；

图4为本发明实施例提供的一种基于IIR数字滤波器的处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术所述，在数字信号处理过程中存在不同应用场景的切换，而有些应用场景的采样频率会各不相同；其中相同的IIR数字滤波器在不同采样频率条件下，其截止频率将会发生变化，最终使得IIR数字滤波器在不同采样频率下的幅频响应发生变化。

基于此，本发明实施例提供了一种基于IIR数字滤波器的信号处理方法、系统及装置、存储器、电子设备及电子产品，在当前采样频率由第一采样频率变换为第二采样频率时，控制IIR数字滤波器由第一系统函数H

为实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图4对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。

参考图1所示，为本发明实施例提供的一种基于IIR数字滤波器的信号处理方法的流程图，其中，该变化方法包括：

S1、判断出当前采样频率为第一采样频率Fs1时，控制所述IIR数字滤波器以第一系统函数H

S2、判断出当前采样频率由所述第一采样频率Fs1变换为第二采样频率Fs2时，参考系数变换参数μ对所述第一系统函数H

S3、控制所述IIR数字滤波器以所述第二系统函数H

可以理解的，本发明提供的技术方案，在当前采样频率由第一采样频率变换为第二采样频率时，控制IIR数字滤波器由第一系统函数H

在本发明一实施例中，参考系数变换参数μ对所述第一系统函数H

其中，b

其中，c

可以理解的，本发明实施例所提供的第一系统函数H

如图2所示，为本发明实施例提供的另一种基于IIR数字滤波器的信号处理方法的流程图，其中，本发明实施例提供的步骤S2中所述系数变换参数μ参考所述第一采样频率Fs1、所述IIR数字滤波器在所述第一采样频率Fs1条件下的第一截止频率Fc1及所述第二采样频率Fs2计算获取，包括：

所述系数变换参数μ根据所述第一采样频率Fs1、所述第一截止频率Fc1、所述第二采样频率Fs2和圆周率pi计算获取。

具体的，本发明实施例提供的所述系数变换参数μ的计算公式有：

其中，pi为圆周率，Fc’＝Fc1*Fs1/Fs2。由此，将所述第一采样频率Fs1、所述第一截止频率Fc1及所述第二采样频率Fs2代入所述系数变换参数μ的计算公式，以计算得到所述系数变换参数μ。

可以理解的，本发明实施例所提供的技术方案可以预先存储有该系数变换参数μ的计算公式，而后在采样频率发生变化时，可以在存储数据中提取该系数变换参数μ的计算公式，而后根据变化前的截止频率和变化前后的采样频率计算该系数变换参数。

在本发明一实施例中，本发明所提供的参考所述系数变换参数μ对所述第一系统函数H

根据全通滤波器实现的映射关系式和所述系数变换参数μ对所述第一系统函数H

具体的，本发明实施例提供的参考所述系数变换参数μ对所述第一系统函数H

将全通滤波器实现的映射关系式

其中，b

通过将全通滤波器实现的映射关系式和系数变换参数μ代入第一系统函数H

其中，θ为所述IIR数字滤波器在所述第一采样频率Fs1条件下的角频率，ω为所述IIR数字滤波器在所述第二采样频率Fs2条件下的角频率，c

可以理解的，全通滤波器的幅度永远为0dB，故而本发明实施例采用全通滤波器实现θ到ω的映射，意味着叠加全通滤波器不会改变IIR数字滤波器进行采样频率变换后的幅频响应的幅度。

下面结合图3a和图3b对二阶IIR数字滤波器，在不同采样频率下的第一系统函数H

如图3a所示的第一截止频率Fc1为2kHz且第一采样频率Fs1为6kHz的二阶IIR数字滤波器的幅频曲线图，本发明实施例提供的二阶IIR数字滤波器在第一截止频率Fc1处幅度衰减了3dB。其中二阶IIR数字滤波器在第一截止频率Fc1为2kHz及第一采样频率Fs1为6kHz条件下的第一系统函数H

其中，b

可以理解的，对于同一个二阶IIR数字滤波器，其他条件都保持不变而仅有采样频率发生变化时有线性放缩的关系，即Fc1＝2kHz且Fs1＝6kHz的二阶IIR数字滤波器，在Fs2＝16kHz条件下截止频率Fc’会等效变换为Fc1*Fs1/Fs2＝(2*6)/16kHz。因此，只需要将Fs1＝6kHz且Fc1＝2kHz的二阶IIR数字滤波器，变换为采样频率为Fs1＝6kHz且截止频率为Fc’＝Fc1*Fs1/Fs2＝(2*6)/16kHz，即可等效变换得到Fs2＝16kHz且Fc2＝2kHz的二阶IIR数字滤波器。

故而，由Z变换可知公式一中z

z

全通滤波器的幅度永远为0dB，用全通滤波器实现θ到ω的映射，意味着叠加全通滤波器不会改变IIR数字滤波器进行采样频率变换后的幅频响应的幅度，θ为二阶IIR数字滤波器在所述第一采样频率Fs1条件下的角频率，ω为二阶IIR数字滤波器在所述第二采样频率Fs2条件下的角频率，得到映射关系式：

其中μ为系数变换参数。

对公式三结合欧拉公式变换可得：

e

根据角频率和截止频率的对应关系，可得到：

θ＝2*pi*Fc 1/Fs (公式六)

将公式四、公式五、公式六和公式七代入公式三中，可得到系数变换参数μ的计算公式：

其中，pi为圆周率，Fc’＝Fc1*Fs1/Fs2。

将本发明实施例所提供的二阶IIR数字滤波器的Fs1＝6kHz、Fc1＝2kHz和Fs2＝16kHz相关数值代入公式八，可得到系数变换参数μ＝0.6140。

最终，将公式三和系数变换参数μ代入公式一中，可得到二阶IIR数字滤波器的第二系统函数H

其中，第二系统函数H

c

c

c

d

d

d

将b

需要说明的是，本发明上述实施例以二阶IIR数字滤波器为例进行了更详细的描述，对此本发明所提供的IIR数字滤波器并不限定于其阶数为二阶，其还可以为更高阶IIR数字滤波器，对此本发明不做具体限制。

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种基于IIR数字滤波器的信号处理系统，参考图4所示，为本发明实施例提供的一种IIR数字滤波器的结构示意图，其中，IIR数字滤波器包括：

获取模块100，所述获取模块100用于判断当前采样频率。

以及，控制处理模块200，所述控制处理模块200用于在所述判断模块100判断出当前采样频率为第一采样频率Fs1时，控制所述IIR数字滤波器以第一系统函数H

可以理解的，本发明提供的技术方案，在判断模块判断出当前采样频率由第一采样频率变换为第二采样频率时，控制处理模块控制IIR数字滤波器由第一系统函数H

在本发明一实施例中，本发明提供的所述系数变换参数μ参考所述第一采样频率Fs1、所述IIR数字滤波器在所述第一采样频率Fs1条件下的第一截止频率Fc1及所述第二采样频率Fs2计算获取，包括：

所述系数变换参数μ根据所述第一采样频率Fs1、所述第一截止频率Fc1、所述第二采样频率Fs2和圆周率pi计算获取。

具体的，本发明实施例提供的所述系数变换参数μ的计算公式有：

其中，pi为圆周率，Fc’＝Fc1*Fs1/Fs2。进而，将所述第一采样频率Fs1、所述第一截止频率Fc1及所述第二采样频率Fs2代入所述系数变换参数μ的计算公式，以计算得到所述系数变换参数μ。

可以理解的，本发明实施例所提供的技术方案可以预先存储有该系数变换参数μ的计算公式，而后在采样频率发生变化时，可以在存储数据中提取该系数变换参数μ的计算公式，而后根据变化前的截止频率和变化前后的采样频率计算该系数变换参数。即，本发明实施例提供的所述IIR数字滤波器包括存储模块，所述存储模块存储有所述系数变换参数μ的计算公式；其中，所述获取子模块用于自所述存储模块提取所述系数变换参数μ的计算公式。

在本发明一实施例中，本发明提供的参考系数变换参数μ对所述第一系统函数H

根据全通滤波器实现的映射关系式和所述系数变换参数μ对所述第一系统函数H

其中，θ为所述IIR数字滤波器在所述第一采样频率Fs1条件下的角频率，ω为所述IIR数字滤波器在所述第二采样频率Fs2条件下的角频率，c

可以理解的，全通滤波器的幅度永远为0dB，故而本发明实施例采用全通滤波器实现θ到ω的映射，意味着叠加全通滤波器不会改变IIR数字滤波器进行采样频率变换后的幅频响应的幅度。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述任意一实施例所提供的基于IIR数字滤波器的信号处理系统。

可选的，本发明实施例提供的所述电子设备包括音频设备，对此本发明不做具体限制，在本发明其他实施例中，电子设备还可以为其他包括上述任意一实施例提供的基于IIR数字滤波器的信号处理系统的器件。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述任意一实施例提供的基于IIR数字滤波器的信号处理方法。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种基于IIR数字滤波器的信号处理装置，包括：存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，以执行权利要求上述任意一实施例提供的基于IIR数字滤波器的信号处理方法。

以及，本发明还提供了一种电子产品，所述电子产品包括上述实施例提供的基于IIR数字滤波器的信号处理装置。

本发明实施例提供了一种基于IIR数字滤波器的信号处理方法、系统及装置、存储器、电子设备及电子产品，，该方法包括：判断出当前采样频率为第一采样频率Fs1时，控制所述IIR数字滤波器以第一系统函数H

由上述内容可知，在当前采样频率由第一采样频率变换为第二采样频率时，控制IIR数字滤波器由第一系统函数H

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。