בעולם המתפתח במהירות של אודיו דיגיטלי, הפיתוח של קוד אודיו יעיל ואיכותי הוא חיוני.רכיב מפתח אחד כי ממלא תפקיד חיוני בתהליך זה הוא מסנן התגובה האינסופית (IIR) מסננים אלה הם יסוד בעיצוב אותות אודיו, שיפור איכות הקול, וקידוד טכניקות דחיסה נתונים בשימוש בשירותים הזרמתים. בעוד לעתים קרובות על ידי התגובה Finiteulse שלהם (IR) , אני מציע יעילות חישובית נמוכה של תכונות חישוביות מורכבות של עיבוד.

מידע על IIRS

מסננים IIR שייכים לכיתת מסננים דיגיטליים המוגדרים על ידי המבנה הרציני שלהם.בניגוד לסננים FIR, אשר מסתמכים רק על דגימות קלט קודמות ולהציג, מסננים IIR גם להאכיל בחזרה דגימות קודמות.מנגנון משוב זה מאפשר מסננים IIR להשיג תגובה תדר הרצוי באמצעות פחות אפקטיביות משמעותית, מה שהופך אותם יעילים מאוד בזיכרון וב חישוב.

(ב) ויקרא י"ד): "וַיְּהַבְהִיתִיתִיתִיתִי עַל עַל הָאָרֶץ" (ב) ;2 אִין הָאָרֶץ:2 הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא עַמְתָּבְתָּבְתָּבָרֶבְהָבְתְתּבְתּבְתִּיִדְתּבְהָבְתּבְהַהַהַהַהַהַהַהַהָבְהַהַהָבְתּבְתּבְהַהַבְתּבְתּבְתּבְבְהַבְהַבְהַבְהַהַהַהַהַהַהַהַהַהַבְהַהַהַהַהַהַהַבְהַהַהַהַהַהַהַבְּבְבְתּבְהַבְהַּבְהַ

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תגובה מהירה ו-Paul-Zero Analysis

התנהגות מסנן IIR מובנת ביותר באמצעות תפקוד ההעברה שלה ב-FLT:0zigtureFLT:1-domain. the Poles of the transfer function לקבוע את יציבותה של המסנן ואת בחירת התדירות של הפילטר.A פילטר היטב מקומות קוטבים בתוך מעגל היחידה בעיגול מורכב FLT:2zFevolveve 3LT-plane, הבטחת יציבות זו מאפשרת תצורה חד-פעמית בין פסים ל-פענוח מאוד עם מגבלות קשות - ללא מגבלות גבוהות - ללא מגבלות.

לפיתוח קודק אודיו, היכולת ליצור מסננים תלולים (למשל, עבור אנטי-פלילינג, טרום-דמיון, או שיקום) עם סדר נמוך הוא יקר ערך. סעיף שני טיפוסי IIR דו-קולי יכול ליישם שיא resonant או לא-ch עם רק חמישה מזהמים, בעוד עיצוב שווה ערך FIR עשוי לדרוש עשרות או מאות ברזים.

השוואה עם FIR Filters

בעוד שפילטרים FIR מציעים יציבות ותגובה שלב ליניארית, הם יקרים חישובית עבור מעברים חדים.IIR מסנן שלב ליניארי סחר לינארי יעילות - הם שלב לא ליניארי, אשר יכול להציג עיוות בשלב זה בסימן השמע.עם זאת, ביישומים רבים של קודקוד אודיו, העיוות הוא רשלני, פיצוי על ידי בלוקים אחרים, או למעשה מועיל (למשל, בחיקוי של תרופות דומות, עבור אופטימיזציה של יעילות אופטית, עבור משתמשים).

שם הספר בלועזית: IIR Filters in early Audio Codecs

דחיסת אודיו דיגיטלית ירדה בסוף שנות ה-80 והבתחילת שנות ה-90 עם התפתחות של MPEG-1 Audio Layer III (MP3) ומאוחר יותר מתקדם Audio Coding (AAC) קודים perceptual מסתמכים במידה רבה על מודל של שמיעה אנושית כדי למנוע שלבים בלתי מעודכנים.הניתוח פילטרים המשמשים בקודים מוקדמים התבססו בדרך כלל על מסננים פוליפפים, אשר ביישוםים רבים השתמשתי IIR לסינון פילטרים מתקדמים (לדוגמה, אך לא פילטרים), אך לא פילטרים מתקדמים) אשר לעתים קרובות, אך לא פילטרים מתקדמים (מסננים (DEXSTEXSTEXSTEXSTEXEXEXSTEXSTEXSTS (לדוגמה, אך לא , אך לא , אך לא תואמים את ה-DEXSTEXSTEXSTEXSTEXSTEXSTEXSTEX) אשר משמשים ב-DEXSTEXSTEXSTEXSTEXSTEXSTS (DEXSTS (DEXSTEXSTEXSTEXSTEXSTS (DEXSTEXSTS (DEXSTS, הם בדרך כלל מבוססים על פילטרים מתקדמים) אשר לעתים קרובות, אך הם מבוססים על פילטרים מתקדמים) אשר לעתים קרובות על פילטר

דוגמה קלאסית אחת היא המודל הפסיכוקלי המשתמש במסננים IIR כדי לדמות את התדירות של האוזן האנושית.פילטרים כאלה לחקות את החזרות של הבזיליקה עם יעילות גבוהה. בקוד Dolby Digital (AC-3), אני מסננים כאלה מופיעים בטווח דינמי ובשלבי דחיסה ודיאלוג.

יישום פיתוח אודיו Codec Development

המונחים: noise Removal and Anti-Aliasing

לפני אות אנלוגי הוא דיגיטציה, מסנן נגד-aliasing מונע תדרים מעל מחצית קצב הדגימה מתקפל לתוך פס הבסיס. במערכות אודיו דיגיטליות מוקדמות, נעשה שימוש במסננים אנלוגיים; אבל בפיתוח קוד מודרני, מסנן IIR דיגיטלי לעתים קרובות להחליף או להשלים שלבים אנלוגיים אלה.לדוגמה, בקוד תוכנה, מסנן נמוך-IR ניתן להחיל על מנת למנוע את הקלט לפני הפחתת הרשומות.

מסננים גבוהים IIR הם גם ubiquitous להסרת DC offset, rumble, ורעש נמוך אחרים כי לבזבז bitrate קודc. צינורות עיבוד אודיו רבים ליישם מסנן עדין שנייה הזמנה Butterworth גבוה pass לפני קידוד; צעד זה לבד יכול לשפר את יעילות הדחיסה על ידי כמה אחוזים.

שוויון ודעה קדומה

כמה קודים אודיו מעסיקים pre-emphasis כדי להגביר תדרים גבוהים לפני ⁇ ו de-emphasis לאחר decoding.המטרה היא להפחית רעש קוונטי חד-משמעי בטווח גבוה ⁇ . Pre-emphasis / de-emphasis רשתות מיחזור בדרך כלל מיושמות פשוט סדר ראשון IIR מסננים. in the AAC Codec, יש כלי טרום-phasis אופציונלי המשתמש קבוע כדי לתקן (remec) באופן דומה לסינון IIR (remec) כגון ספקטרום IIR) באופן דומה לסינון IIR-a-a-p.

המונחים: Perceptual Noise Shaping and Quantization

(עיצוב רעש) הוא טכניקה אשר משנה את ההפצה הספקטרום של רעש קוונטי כדי להסוות אותו תחת התוכן ספקטרלי של האות.זה מושג על ידי האכלה בחזרה את השגיאה הקוונטית באמצעות מסנן IIR. in Lossy Codecs, רעש עיצוב יכול לשפר באופן דרמטי את האיכות הנתפסת ב bitrates נמוך.

עקבו אחרי Digital Audioסטרימינג

פלטפורמות הזרמת כמו Spotify, Apple Music ו-Tidal מספקים מיליוני שירים מדי יום, כל אחד הדורש עיבוד בזמן אמת על מכשירים מגוונים.אניIR מסננים מוטבעים במספר נקודות בשרשרת הזרמת - מהקוד בענן ועד לקודד באוזננים.

גמישות ושוויון בזמן אמת

שחקני הזרמה רבים כוללים מיקסר מובנה המאפשר למשתמשים להגביר את הבס או לחתוך את ה- treble. אלה שווים כמעט תמיד מיושמים כ- cascade של מסננים דו-מדומים של הזמנה שנייה IIR על גבי מטענים ניידים להפוך את FIR שווה לא מעשי עבור להקות ברזולוציה גבוהה. A 10 פס גרפי שווה ערך באמצעות מסננים IIR יכול לרוץ על כוח נמוך ARMx עם מעבד קורט-קל עם מעבד.

בזרמת bitrate אדפטומטית, הקוד עשוי לעבור בין ייצוגים דחוסים שונים של אותו שיר.אניIR מסננים המשמשים לפוליפאזה או המרת קצב הדגימה (SRC) להבטיח מעברים חלקה ללא קליקים.איכות גבוהה SRC לעתים קרובות מעסיק שילוב ארכיטקטורות FIR / IIR כדי לאזן איכות ומהירות.

רעש והעלאת קול

חי הזרמת קול נותן להסתמך על הפחתה של רעש בזמן אמת. אלגוריתמים של דיכוי רעש מודרני, כגון תת-קרקעית ספקטרלית או קלמן מסנן, לשלב מסננים IIR כדי לעקוב אחר סטטיסטיקות רעש.לדוגמה, מערכות הפחתה של רעש בודד ערוצים משתמשים מסננים מסדר הראשון IIR כדי לחלק את הסאונד על פני זמן, למנוע רעשים מוזיקליים.

תיקון חדר וספאטי אודיו

פורמטי אודיו Spatial כמו Dolby Atmos ו-Sony 360 Reality Audio דורשים שכפול בינארי שסימול פונקציות העברת הקשורות ראש (HRTFs) HRTFs לעתים קרובות מתודגם עם מסננים IIR כי הם יכולים לשכפל את ההתחדשות של pinna ואוזן יכול להיות ביעילות, מערכות תיקון חדר (למשל, אלה שנבנו לרמקולים חכמים) ליישם את IIR כדי לפצות על הפרעות אלה על ידי סינון החדר הנכון.

יתרונות ושיקולי עיצוב

יעילות ועוצמה נמוכה

היתרון העיקרי של מסנני IIR הוא העלות החישובית הנמוכה שלהם. מסנן מסדר רביעי IIR (הקד דו-קולס) יכול להשיג קצבת עצירה של 60 dB עם רוחב מעבר הדורש מסנן 100-tap FIR. בסטרימינג קודים הפועלים על מכשירים מופעלים סוללות, זה מתורגם לצריכת חשמל נמוכה יותר וחיי סוללה ארוכים יותר.

יציבות והשגת נקודה קבועה

אופי משוב של מסננים IIR מציג חששות יציבות.כל קוונטיזציה יעילה בקידוד קבוע יכול לשנות כתמים מחוץ למעגל היחידה, המוביל להורדת או overflow.מדורגת קפדנית וניתוח מחזורי הם הכרחיים.עבור יישום קוד אודיו על DSPs, מהנדסים לעתים קרובות להשתמש במבנה ישר II transposed כדי להפחית את הסיכון.בנוסף, רגישות יעילה היא בעיה קריטית: קידוד שני תיבות פחות סטנדרטיים (קומטר) מאשר פילטרים סטנדרטיים) מאשר פילטרים פחות גבוה יותר מאשר פילטרים סטנדרטיים (cond) מאשר תואמים סטנדרטיים) מאשר תואמים סטנדרטיים סטנדרטיים סטנדרטיים סטנדרטיים סטנדרטיים סטנדרטיים (cond) הם פחות פילטרים) מאשר תואמים את כל תואמים סטנדרטיים) עם תואמים סטנדרטיים סטנדרטיים פחות תואמים תואמים סטנדרטיים (cond) כי הם פחות תואמים תואמים תואמים תואמים תואמים תואמים , כלומר, כלומר, כלומר, לעתים קרובות יותר מאשר תואמים תואמים , כלומר, לעתים קרובות יותר מאשר פילטרים (בדרך כלל קריטריונים מתקדמים יותר מאשר פילטרים פחות פילטרים) מאשר פילטרים (מסוגים) מאשר פילטרים) פילטרים) פילטרים פחות פילטרים (בדרך כלל

המונחים: Round-Off

בקידודים דיגיטליים, הדיוק הפנימי של מסננים IIR משפיע ישירות על איכות השמע.לדוגמה, 16 סיביות DSP יישום מסנן דו-ממדי עשוי להציג מחזורי גבולות - תנודות ברמה נמוכה הנמשכת גם כאשר הקלט הוא אפס.טכניקות כגון dithering, משוב, וקידוד ריצוף מסייע להפחית את החפצים האלה.

קבוצת עיכוב ו- שלב Distortion

מסננים IIR מציגים תגובה לא ליניארית שלב, כלומר תדרים שונים חווים עיכובים שונים.בעוד שזה מקובל עבור יישומים רבים אודיו (ואפילו רצוי לחקות חום אנלוגי), זה יכול להציג פריטים בלתי ניתנים לזיהוי בסימנים עם רכיבים transient.מסיבה זו, כמה קודים משתמשים במסננים FIR עבור שלב השחזור הקריטי (למשל, בסינון הסינתז של MP3 decoding).

כיוונים עתידיים: IIR מסננים ב-Euroing Audio Technologies

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אזור מבטיח נוסף הוא:0 ,HartFLT:1 של בנקים מסננים IIR מעבדי אותות דיגיטליים רבים (DSPs) וערכי שער הניתנים לחיזוי שדה (FPGAs) כוללים הוראות ייעודיות IIR אשר מבצעים במחזור יחיד.זה מאפשר מפתחי קוד לדחוף עיבוד בזמן אמת לדגימות גבוהות יותר (למשל, 192) ללא מקריות, אפילו פילטרים קריטיים.

לבסוף, העלייה של ההרחבה:0) אודיו אישיזציה של אודיוFIRLT 1 (Deading help profiles), שווה ערך מתאים עבור אוזניות, ו- HRTF ספציפי למשתמש - כל הפילטרים העלולים להיות מעודכנים על-פני ה-fly. IIR מסננים, עם סט ה- coefficient הקטן שלהם, הם אידיאליים למשימה זו.

מסקנה

מסננים IIR הם חלק בלתי נפרד לפיתוח אודיו מודרני וזרמת אודיו דיגיטלית.יעילותם, עצלות נמוכה, ויכולת ליישם תגובות תדר מורכבות עם משאבים מינימליים להפוך אותם הכרחיים לעיבוד בזמן אמת על מכשירים מוגבלים כוח.מבנקים הבסיס של MP3 מוקדם קודים MP3 כדי להתאים את האלגוריתמים המשתנים והדיכוי בפלטפורמות הזרמתות של ימינו, אני ממשיך לעצב את הדרך, כמו גם פילטרים יעילים יותר, אך ורק פילטרים, אך ורק פילטרים, אך ורק דחוסים, אך ורק מחסומים מתקדמים יותר, אני מבטיח מחסומים מתקדמים יותר, אך ורק מחסומים, אך ורק אלגוריתמים, אך ורק מחסומים מתקדמים יותר, אך ורק אלגוריתמים, אך ורק אלגוריתמים, אני מבטיח, אך ורק אלגוריתמים של תכונות סטנדרטיים, אך ורק אלגוריתמים של תכונות של תכונות אלגוריתמים של תכונות אלגוריתמים של תכונות עיבוד אלגוריתמים, אך ורק אלגוריתמים, אך ורק מותאמות אישית, אך אלגוריתמים, אך ורק סודיות, אך מבטיח שיפור ביצועים גבוהים יותר, אך ורק אלגוריתמים, אך ורק אלגוריתמים, אך ורק אלגוריתמים, אני מבטיח שיפור ביצועים גבוהים יותר, אך ורק אלגוריתמים, אני מבטיח שיפור ביצועים גבוהים יותר

(ב) [ה] [ה]] [ה]], ראו את המבוא של [ה] ל[[המאה ה-1], ו[[המאה ה-20]], [[המאה ה-20]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]