数字音频技术(第6版) 132


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数字音频技术(第6版) 132
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  第4章数字音频还音1o5
  上述各例使用的都是4倍过采样滤波器。不过,也可以使用2倍、4倍或(更常见的)8倍数字滤波器,对于48kHz的采样频率来说,就是将其相应地过采样至96kHz、192kHz或例如,在8倍过采样滤波器中,要为每个输入采样点计算出7个新的音频采样点从而将输出采样频率提升至384kHz。各个镜像被平移至以384kHz为中心的频带上,这样就可以使用简单的模拟低通滤波器很轻松地把它们移除。不管过采样频率是多少,大多数过采样数字滤波器在操作上都是类似的。不过,模拟低通滤波器的特性是要变化的。过采样频率越低,镜像频谱越靠近音频频带,因此就需要更为陡峭的模拟滤波器响在使用传统D/A转换器时,过采样频率存在
  实际的上限(大约8倍),这是因为
  多数DA转换器无法以更快的速度工作。另一方面,D/A转换器能更容易地转换过采样波形因为在过采样信号中,相邻幅度之间的变化要更小一些。更准确地说,摆率--即输出波形变化的速率更低了。再加上更少的鸣响及更少的过冲,三者共同降低了互调失真。
  设计
  者认为在8倍以上的过采样中,剩余的镜像频谱的频率非常高,使用一个简单的二阶低通滤波器就能够完成模拟滤波。
  就性能来说,数字滤波器比模拟滤波器有很大的改善,因为数字滤波器可以被设计成具有相当高且稳定的精度。由于数字滤波是纯粹的数值计算过程,因此数字滤波的特性与模拟滤波正好相反,它不会随温度、老化等原因变化。数字滤波器可以提供±0.00001dB的带内波纹
  20dB的阻带衰减,还能具有线性的相位响应。由孔径误差造成的高频衰减可以在横向滤波器中被补偿,只需对滤波器系数进行选择,使其在截止频率之前有一个略微上升的频率特性。数字滤波器理论将在第17章讨论。
  4.7噪声整形
  过采样的另
  重要的好处是能降低音频带内的量化噪声。这是因为总噪声功率散布到了一个更大的(过采样)频率范围。具体地,过采样比率R每翻一倍,量化噪声底就降低3dB(10g(R)=10g(2)=301dB)例如,在4倍过采样滤波器中,数据以4倍的频率从滤波器输
  量化噪声散布在一个4倍大的频带中,因此音频带内的噪声功率密度降为原先的
  /4,如图4.16所示。在本例中,这将产生6dB的噪声下降(采样速率每翻一倍,噪声就降3dB),这等价于增加了1bit的字长。更高的过采样比率将产生更低的噪声(例如,8倍将再带来6dB的噪声下降)。
  噪声整形
  也被称为频谱整形,通过改变量化误差的频率响应,可以显著降低带内本底噪
  这种方法广泛用于AD和DA转换中。例如,噪声整形可以
  △调制一同