虚拟采样率增加的音频滤波的制作方法

技术领域

本发明广义上涉及一种对音频信号进行数字滤波的方法。具体地但是非排他性地，本发明涉及在音频均衡(EQ)中对音频信号进行数字滤波。本发明扩展到其他数字滤波，包括对图像和包括与数字通信和处理相关联的信号的其他信号进行滤波。

背景技术：

在数字记录和回放时，将表示音频的模拟信号转换成适于操纵和存储的数字信号。转换在模数转换器(ADC)中执行。可以在数模转换器(DAC)中将所存储的数字信号转换回模拟信号。使用常规音频设备(如放大器和扬声器)来回放模拟信号。可以在DAC之前操纵数字信号以在回放之前改善它的质量。这种操纵包括音频EQ，其中对音频的频谱的选定部分进行滤波以(例如)补偿频率响应的不规则性。也可以对数字信号进行滤波以解决它转换成数字信号或转换回模拟信号的问题。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种对音频信号进行数字滤波的方法，所述方法包括以下步骤：

提供在一个预定采样率下的一个音频滤波器，该预定采样率包括多个邻近采样点；

将该音频滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，通过以下步骤对这些中间采样点进行加权：(i)在这些邻近采样点中的对应邻近采样点指定基本上表示该音频滤波器的多个波形，(ii)使所指定的这些波形中的每个波形在相关邻近采样点与这些中间采样点之间的时域中移位，(iii)组合这些移位后的波形在该中间采样点的值从而得到该加权数，并且在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该音频滤波器；

提供在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器；

组合该音频滤波器与该另一个音频滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合音频滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合音频滤波器来对在该预定采样率下的音频信号进行滤波。

根据本发明的第二方面，提供了一种对音频信号进行数字滤波的方法，所述方法包括以下步骤：

提供在一个预定采样率下的一个音频滤波器，该预定采样率包括多个邻近采样点；

将该音频滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，通过以下步骤对这些中间采样点进行加权：(i)提供一个假设波形，该假设波形基本上表示该音频滤波器并且在其时域中被移位成与该中间采样点对准，(ii)在该时域中扩展该移位后的假设波形，(iii)组合该扩展后的假设波形在这些邻近采样点的值从而得到该加权数，并且在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该音频滤波器；

提供在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器；

组合该音频滤波器与该另一个音频滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合音频滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合音频滤波器来对在该预定采样率下的音频信号进行滤波。

根据本发明的第三方面，提供了一种对音频信号进行数字滤波的方法，所述方法包括以下步骤：

提供在一个预定采样率下的一个音频滤波器，该预定采样率包括多个邻近采样点；

将该音频滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，通过以下步骤对这些中间采样点进行加权：(i)提供一个假设波形，该假设波形基本上表示该音频滤波器并且在其时域中被移位成与该中间采样点对准，(ii)确定该假设波形在这些邻近采样点的值，(iii)组合这些邻近采样点的这些值从而得到该加权数，并且在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该音频滤波器；

提供在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器；

组合该音频滤波器与该另一个音频滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合音频滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合音频滤波器来对在该预定采样率下的音频信号进行滤波。

根据本发明的第四方面，提供了一种对音频信号进行数字滤波的方法，所述方法包括以下步骤：

提供在一个预定采样率下的一个音频滤波器，该预定采样率包括多个邻近采样点；

将该音频滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，通过以下步骤对这些中间采样点进行加权：(i)在这些邻近采样点中的对应邻近采样点指定基本上表示该音频滤波器的多个波形，(ii)组合所指定的这些波形在该中间采样点的值从而得到该加权数，并且在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该音频滤波器；

提供在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器；

组合该音频滤波器与该另一个音频滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合音频滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合音频滤波器来对在该预定采样率下的音频信号进行滤波。

优选地，使所指定的这些波形各自在该时域中移位到基本上该相邻采样点与该中间采样点中间。

优选地，该移位后的假设波形在该时域中被扩展基本上两(2)倍。

优选地，所述组合这些音频滤波器的步骤是通过卷积来执行的，本文中，该另一个音频滤波器包括在其邻近采样点中的相邻采样点之间的一个或多个中间采样点，并且其中，所述卷积涉及使该音频滤波器相对于该另一个音频滤波器移位，其中，该音频滤波器中的这些邻近采样点中的至少一个采样点与该另一个音频滤波器中的这些中间采样点中的至少一个采样点相对应。

优选地，跨越预定数目的所述相邻采样点应用加权数。

优选地，该复合音频滤波器是一组滤波器的组合。更优选地，该组滤波器一起定义通常表示待滤波的该音频信号的频率带宽。

优选地，该复合音频滤波器是接近奈奎斯特频率的一个低通滤波器。

优选地，该一个或多个波形各自包括由被馈送到这些音频滤波器中的对应音频滤波器的脉冲产生的脉冲响应。更优选地，该方法还包括将一条平均曲线应用于该脉冲响应的多个频率分量的步骤。更优选地，将该平均曲线调整为与它所应用于的该脉冲响应的这些频率分量中的对应频率分量成比例的宽度。

优选地，该脉冲响应在时域中由正弦函数表示。替代地，该脉冲响应在时域中由绝对时间值正弦函数表示。

根据本发明的第五方面，提供了一种计算机或设备可读介质，该计算机或设备可读介质包括用于使用各自具有一个预定采样率的多个音频滤波器对一个音频信号进行数字滤波的指令，在由一个处理器执行时，这些指令使所述处理器：

提供在一个预定采样率下的一个音频滤波器，该预定采样率包括多个邻近采样点；

将该音频滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，通过以下步骤对这些中间采样点进行加权：(i)在这些邻近采样点中的对应邻近采样点指定基本上表示该音频滤波器的多个波形，(ii)使所指定的这些波形中的每个波形在相关邻近采样点与这些中间采样点之间的时域中移位，(iii)组合这些移位后的波形在该中间采样点的值从而得到该加权数，并且在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该音频滤波器；

提供在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器；

组合该音频滤波器和该另一个音频滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合音频滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合音频滤波器来对在该预定采样率下的该音频信号进行滤波。

根据本发明的第六方面，提供了一种计算机或设备可读介质，该计算机或设备可读介质包括用于使用各自具有一个预定采样率的多个音频滤波器对一个音频信号进行数字滤波的指令，在由一个处理器执行时，这些指令使所述处理器：

提供在预定采样率的音频滤波器，该预定采样率包括多个相邻采样点；

将该音频滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，通过以下步骤对这些中间采样点进行加权：(i)提供一个假设波形，该假设波形基本上表示该音频滤波器并且在其时域中被移位成与该中间采样点对准，(ii)在该时域中扩展该移位后的假设波形，(iii)组合该扩展后的假设波形在这些邻近采样点的值从而得到该加权数，并且在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该音频滤波器；

提供在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器；

组合该音频滤波器和该另一个音频滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合音频滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合音频滤波器来对在该预定采样率下的该音频信号进行滤波。

根据本发明的第七方面，提供了一种计算机或设备可读介质，该计算机或设备可读介质包括用于使用各自具有一个预定采样率的多个音频滤波器对一个音频信号进行数字滤波的指令，在由一个处理器执行时，这些指令使所述处理器：

将该音频滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，通过以下步骤对这些中间采样点进行加权：(i)提供一个假设波形，该假设波形基本上表示该音频滤波器并且在其时域中被移位成与该中间采样点对准，(ii)确定该假设波形在这些邻近采样点的值，(iii)组合这些移位后的波形在这些相邻采样点的值从而得到该加权数，并且在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该音频滤波器；

提供在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器；

组合该音频滤波器和该另一个音频滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合音频滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合音频滤波器来对在该预定采样率下的该音频信号进行滤波。

根据本发明的第八方面，提供了一种计算机或设备可读介质，该计算机或设备可读介质包括用于使用各自具有一个预定采样率的多个音频滤波器对一个音频信号进行数字滤波的指令，在由一个处理器执行时，这些指令使所述处理器：

提供在预定采样率的音频滤波器，该预定采样率包括相邻采样点；

将该音频滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，通过以下步骤对这些中间采样点进行加权：(i)在这些邻近采样点中的对应邻近采样点指定基本上表示该音频滤波器的多个波形，(ii)组合所指定的这些波形在该中间采样点的值从而得到该加权数，并且在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该滤波器的音频信号；

提供在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器；

组合该音频滤波器和该另一个音频滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合音频滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合音频滤波器来对在该预定采样率下的音频信号进行滤波。

根据本发明的第九方面，提供了一种用于对音频信号进行数字滤波的系统，该系统包括：

多个音频滤波器，该音频滤波器各自具有一个预定采样率；

一个处理器，该处理器被配置为用于：

提供在一个预定采样率下的一个音频滤波器，该预定采样率包括多个邻近采样点；

将该音频滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，通过以下步骤对这些中间采样点进行加权：(i)在这些邻近采样点中的对应邻近采样点指定基本上表示该音频滤波器的多个波形，(ii)使所指定的这些波形中的每个波形在相关邻近采样点与这些中间采样点之间的时域中移位，(iii)组合这些移位后的波形在该中间采样点的值从而得到该加权数，并且在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该音频滤波器；

提供在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器；

组合该音频滤波器和该另一个音频滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合音频滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合音频滤波器来对在该预定采样率下的该音频信号进行滤波。

根据本发明的第十方面，提供了一种用于对音频信号进行数字滤波的系统，该系统包括：

多个音频滤波器，该音频滤波器各自具有一个预定采样率；

一个处理器，该处理器被配置为用于：

提供在一个预定采样率下的一个音频滤波器，该预定采样率包括多个邻近采样点；

将该音频滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，通过以下步骤对这些中间采样点进行加权：(i)提供一个假设波形，该假设波形基本上表示该音频滤波器并且在其时域中被移位成与该中间采样点对准，(ii)在该时域中扩展该移位后的假设波形，(iii)组合该扩展后的假设波形在这些邻近采样点的值从而得到该加权数，并且在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该音频滤波器；

提供在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器；

组合该音频滤波器和该另一个音频滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合音频滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合音频滤波器来对在该预定采样率下的该音频信号进行滤波。

根据本发明的第十一方面，提供了一种用于对音频信号进行数字滤波的系统，该系统包括：

多个音频滤波器，该音频滤波器各自具有一个预定采样率；一个处理器，该处理器被配置为用于：

将该音频滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，通过以下步骤对这些中间采样点进行加权：(i)提供一个假设波形，该假设波形基本上表示该音频滤波器并且在其时域中被移位成与该中间采样点对准，(ii)确定该假设波形在这些邻近采样点的值，(iii)组合该假设波形在这些相邻采样点的值从而得到该加权数，并且在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该音频滤波器；

提供在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器；

组合该音频滤波器和该另一个音频滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合音频滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合音频滤波器来对在该预定采样率下的该音频信号进行滤波。

根据本发明的第十二方面，提供了一种用于对音频信号进行数字滤波的系统，该系统包括：

多个音频滤波器，该音频滤波器各自具有一个预定采样率；

一个处理器，该处理器被配置为用于：

提供在一个预定采样率下的一个音频滤波器，该预定采样率包括多个邻近采样点；

将该音频滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，通过以下步骤对这些中间采样点进行加权：(i)在这些邻近采样点中的对应邻近采样点指定基本上表示该音频滤波器的多个波形，(ii)组合所指定的这些波形在该中间采样点的值从而得到该加权数，并且在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该音频滤波器；

提供在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器；

组合该音频滤波器和该另一个音频滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合音频滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合音频滤波器来对在该预定采样率下的该音频信号进行滤波。

根据本发明的第十三方面，提供了一种对图像进行数字滤波的方法，所述方法包括以下步骤：

提供在一个预定采样率下的图像滤波器，包括多个邻近采样点；

将该图像滤波器的采样率增加到一个增加后的采样率，该增加后的采样率包括在这些邻近采样点中的相邻采样点之间的多个中间采样点，根据这些邻近采样点的影响对这些中间采样点进行加权；

提供在该增加后的采样率下的另一个图像滤波器；

基于基本上表示该图像滤波器的一个或多个波形，针对这些中间采样点中的每个中间采样点计算该加权数；

在这些中间采样点中的对应中间采样点将该加权数应用于该图像滤波器。

组合该图像滤波器与该另一个图像滤波器从而得到在该增加后的采样率下的一个复合图像滤波器；

使用所得到的在该增加后的采样率下的该复合图像滤波器来对在该预定采样率下的图像进行滤波。

优选地，该图像包括该复合图像滤波器所应用于的像素矩阵。

附图说明

为了实现对本发明的性质的更好的理解，现在将仅通过示例的方式、参照附图描述对音频信号进行数字滤波的方法的实施例，在附图中：

图1是本发明的实施例在数字音频记录和回放中的应用的示意图；

图2是本发明的实施例的音频滤波器的脉冲响应；

图3是图2中的在采样率增加后的脉冲响应的放大图；

图4是根据本发明的实施例的复合音频滤波器的频率响应与常规滤波器的频率响应(用虚线详细示出)的比较；

图5是针对复合音频滤波器将采样率返回到预定速率的示意图；

图6是用于增加滤波器的采样率的一种技术的示意图；

图7是根据本发明的实施例的用于调节采样率的一种技术的示意图；并且

图8是用于增加滤波器的采样率的另一种技术的示意图；

图9是用于增加脉冲响应的采样率的替代技术的示意图；

图10是描绘了中间采样点的待应用于相关音频值的加权数的曲线图；

图11是用于增加脉冲响应的采样率的另一种替代技术的示意图；

图12和图13展示了根据本发明的实施例的应用于对应的脉冲响应的平均曲线；

图14是描绘了随脉冲响应的频率变化的不同宽度的平均曲线的曲线图。

具体实施方式

在优选实施例中，本发明针对一种通过应用所得到的在增加后的采样率下的复合音频滤波器来对在预定采样率下的音频信号进行数字滤波的方法。通过组合一个音频滤波器与在该增加后的采样率下的另一个音频滤波器来获得该复合音频滤波器。在本实施例中，可以通过涉及对中间采样点进行加权的各种技术将音频滤波器的采样率从它们的预定采样率增加到增加后的采样率。

图1示出了本披露的各种实施例在数字音频记录和回放过程中的应用。在模数转换器(ADC)12将模拟音频信号10转换成数字音频信号。然后可以使数字音频信号在数字处理器14(例如在音频均衡(EQ)中)经受信号处理。在采样率增加之前对经处理的数字信号进行下采样并且存储在存储存储器16以在回放之前增加其分辨率。然后在数模转换器(DAC)18将相对高分辨率的数字音频信号转换回模拟信号20。

应当理解的是，本披露的各种实施例可以应用在：

i)ADC 12，在这里，数字音频信号经历采样率增加或过采样，这在某些实施例中可以通过加权来执行；

ii)数字信号处理器14或与EQ相关联的数字滤波器，在这里，例如用低通滤波器或带通滤波器对数字信号进行滤波；

iii)存储存储器16的下游，在这里，经滤波的音频信号在回放之前经历采样率增加或上采样。

本披露的某些实施例可以在计算机程序代码或软件中来体现。数字信号处理器14的数字滤波器由特别的频率响应表示。特别的频率响应通常取决于滤波器的脉冲响应，该滤波器的特征在于本发明的各实施例的软件或技术。本实施例可以涵盖将数字滤波器分类所根据的基本频率响应类型，包括低通、高通、带通和带阻或陷波滤波器。数字滤波器广义上被分类为有限脉冲响应(FIR)滤波器或无限脉冲响应(IIR)滤波器。

为了理解利用虚拟采样率增加的音频滤波的这个实施例，为简单起见，从两个(2)音频滤波器得到复合音频滤波器，但是应当认识到，可以使用任意数目的滤波器。复合音频滤波器通常包括一组滤波器。该组滤波器一起定义表示待滤波的音频信号或频谱的频率带宽。在本实施例中，脉冲响应由被馈送到对应的滤波器的脉冲产生。可以根据以下方程式由正弦函数来表示这些滤波器中的每一个滤波器的脉冲响应：

方程式1

式中，lpf是低通滤波器的拐角频率，x是x轴上的时间变量，并且表示平均曲线，其中q表示平均曲线的纵横比。应当理解的是，正弦函数是余弦分量的总和。

图2展示了方程式1的脉冲响应。应当理解，a[0]是脉冲发生所在的实例，并且a[n]表示针对脉冲响应的相邻采样点，其中n是在预定采样率下的采样点的数目。在本实施例中，预定采样率是44.1kHz(采样数/秒)，但是应当认识到的是，取决于应用，可以使用任何其他采样率。

图3展示了图2中的在采样率增加到增加后的采样率下脉冲响应的放大图。仅出于说明目的，通过在相邻采样点(例如a[0]和a[1])之间定位九(9)个中间且间隔相等的采样点(表示为a[0a]到a[0i])来将预定采样率增加十(10)倍。在某些实施例中，可以在实践中将预定采样率增加高达1000倍，其中增加后的采样率是44100kHz。

在本实施例中，可以通过卷积来组合滤波器从而获得复合音频滤波器中的一个音频滤波器。脉冲响应a和b的此卷积由样本阵列表示，这还可以通过以下方程式以数学方式来定义：

方程式2

其中N是脉冲响应a和b中的每个脉冲响应的样本的数目，并且k针对脉冲响应b的样本中的每个样本是0至N-1。样本阵列因此包括2N-1个行和列。阵列中的每一行的样本值的总和表示复合音频滤波器。也可以通过跨越无限数目的样本对脉冲响应求积分来以数学方式表示复合音频滤波器。

在本示例中，复合音频滤波器是接近奈奎斯特频率的低通滤波器。在对各个脉冲响应执行采样率增加时基本上除去奈奎斯特频率及其以上频率。取决于应用，复合滤波器或其他复合滤波器也可以充当带通滤波器或带阻滤波器。图4展示了本实施例的复合音频滤波器的频率响应以及不利用采样率增加的常规音频滤波器的频率响应(用虚线详细示出)。可以看到，由于本实施例的复合滤波器接近接近奈奎斯特频率，该复合滤波器提供了具有拐角频率的曲线，而常规滤波器的频率响应是平坦的，没有效果。

复合音频滤波器被“构造”成在增加的采样率下具有准确性得到提高的益处。如图5中所示，在对音频信号进行滤波之前使复合音频滤波器返回到预定采样率。从而以虚拟采样率增加(这在处理器功率方面要求不高)将复合滤波器应用于在预定采样率下的音频。

在某些实施例中，可以通过以下两种技术来对音频滤波器中的每个滤波器执行采样率增加，这两种技术包括：

1.移位后的邻近音频信号；和/或

2.扩展后的假设脉冲响应。

在使用移位后的邻近音频信号对脉冲响应的值进行加权时，从待确定的中间采样点的任一侧指定邻近脉冲响应。然后使指定的相邻样本中的每一个样本在时域中移位到基本上邻近采样点与中间采样点中间。在本示例中，通过将移位后的邻近脉冲响应中的每一个脉冲响应在相关中间采样点贡献的值求和来计算相关加权数。

图6示意性展示了这种技术。可以跨越预定数目的邻近采样点(例如1024个采样点)来应用加权数。

在使用这种加权技术时，以调节后的采样率执行音频滤波器的组合，从而使得音频滤波器的邻近采样点至少与它所应用于的另一个音频滤波器的介于中间的采样点中的每个采样点对准或对应。这涉及使在调节后的采样率下的音频滤波器相对于另一个音频滤波器移位。例如，如果另一个音频滤波器包括基本上位于其邻近采样点中的邻近采样点中间的介于中间的采样点，则用于将滤波器应用于彼此的调节后的采样率基本上是预定采样率的一半。图7示意性展示了用于调节采样率的这种技术。

在本实施例中通过对每隔一个脉冲响应求卷积来调节采样率。这意味着，用实线详细示出的三(3)个脉冲响应对图7中的最上面的脉冲响应求卷积，并且有效地忽略用虚线详细示出的其他脉冲响应。所产生的或复合音频滤波器是图7中的以虚线详细示出的最下面的脉冲响应并且在本示例中可以由以下方程式来表示。

方程式3

针对44.1kHz的预定采样率，本示例中的调节后的采样率是22.05kHz。如果另一个音频滤波器在其邻近采样点的相邻采样点之间包括九(9)个介于中间的采样点，则调节后的采样率将是预定采样率的十分之一。针对44.1kHz的预定采样率，这等于4.41kHz的调节后的采样率。应理解的是，调节后的采样率“校正”了在针对中间采样点中的每个采样点计算加权数时指定的邻近采样点的移位。指定的相邻样本在时域中的移位通常与在对音频滤波器求卷积时对采样率的调节成比例。因此，指定的邻近样本移位到邻近采样点与中间采样点中间意味着采样率被调节二分之一倍。

在使用扩展后的假设脉冲响应对脉冲响应的值进行加权时，将相关的脉冲响应有效地复制为假设脉冲响应，其中，它的时域被移位成与待确定的中间采样点对准。在某些实施例中，将假设并且移位后的脉冲响应在其时域中扩展基本上2倍。在本示例中，通过对扩展后的脉冲响应在邻近采样点的值求和来计算相关加权数。图8示意性展示了这种技术。可以跨越预定数目的邻近采样点(例如1024个采样点)来应用加权数。

在某些实施例中，可以通过使用以下两(2)种技术来替代性地对音频滤波器中的每个滤波器执行采样率增加，这两种技术包括i)假设音频信号，和/或ii)邻近音频信号。

在使用假设音频信号对脉冲响应的值进行加权时，有效地复制相关的脉冲响应，其中它的时域被移位成与待确定的中间采样点对准。通过对假设音频信号在这些邻近采样点的值求和来计算加权数，并且该加权是与这些值的总和成反比的因子。在中间采样点中的对应中间采样点将相关加权数或因子应用于滤波器的脉冲响应。图9示意性展示了这种技术。可以跨越预定数目的邻近采样点来计算加权数。在本实施例中，以下方程式提供了针对中间采样点中的每个采样点的值的加权数，其中考虑了1024个邻近采样点：

方程式4

式中，n是样本数目，q表示平均曲线的纵横比，并且lpf是低通滤波器的拐角频率。

图10展示了将应用于相关的脉冲响应的值的针对中间采样点a[0a]至a[0i]中的每个采样点的加权数。

在使用邻近音频信号对脉冲响应的值进行加权时，从待确定的中间采样点的任一侧指定邻近脉冲响应。在本示例中，通过对指定的邻近脉冲响应中的每一个脉冲响应在相关中间采样点贡献的值求和来计算相关加权数。图11示意性展示了这种技术。可以跨越预定数目的邻近采样点(例如1024个采样点)来应用加权数。

在另一个实施例中，可以将应用于脉冲响应的平均曲线调节为与它所应用于的脉冲响应的频率成比例的宽度。图12展示了一条平均曲线，该平均曲线具有大约四(4)个样本的宽度，这些样本被应用于具有相对高的频率的脉冲响应。图13示出了调节后的平均曲线，该平均曲线具有大约八(8)个样本的宽度，这些样本被应用于具有相对低的频率的另一脉冲响应。可以看出，在这两种情况下，平均曲线的宽度或q基本上与相应脉冲响应的频率成比例。这在图14中示意性示出，其中平均曲线的宽度随着脉冲响应中的频率减小而在z轴上增加。

在本发明的另一个方面中，提供了在增加后的采样率下音频滤波器并且将其应用于在预定采样率下的音频信号。使用所描述的加权技术中的任一种技术提供音频滤波器的采样率增加，其中根据邻近采样点的影响对中间采样点进行加权。

至此已经描述了本披露的若干实施例，对于本领域技术人员而言将明显的是，对音频信号进行数字滤波的方法至少具有优于现有技术的以下优点：

1.得到在增加后的采样率下的复合音频滤波器，该复合音频滤波器在其频率响应上提供了相对“平滑”的滤波器；

2.复合滤波器在(例如)EQ中提供了改善的滤波；

3.就复合滤波器由在显著增加的采样率下的滤波器“构造”而言，复合滤波器“设计”类似于模拟；

4.复合音频滤波器大幅度减少了模拟和现有数字滤波器中所固有的不期望的响音；

5.它提供了更平滑的频率响应并且在这方面更类似于模拟滤波器；

6.复合滤波器应用于相对高分辨率的相关音频而不需要采样率的增加。

本领域技术人员应当认识到，本文所描述的本发明易于作出除具体描述的那些变化和修改外的变化和修改。例如，脉冲响应实际上可以具有任何波形。如果由数学方程式表示，则脉冲响应不限于正弦函数，而是包括其他波形，如：

i)在时域中表示的绝对值正弦函数；

ii)基本上移位其周期的四分之一的正弦函数；

iii)仅从零(0)到正无穷大的值的正弦函数；

iv)仅正值的正弦函数(余弦分量的总和)。

音频信号的处理不必限于声学，而是扩展到其他声音应用，包括超声和声呐。本发明还扩展超出音频信号到其他信号，包括从物理位移得到的信号，如从测量设备(例如应变仪或通常将位移转换成电子信号的其他传感器)获得的信号。本发明还涵盖与数字通信相关联的信号的数字滤波。

在另一个实施例中，本发明应用于成像和图像滤波器，其中，例如用复合图像滤波器对图像中的像素矩阵进行滤波。在某些实施例中，通过组合在增加后的采样率下的两个(2)或更多个图像滤波器来获得复合图像滤波器。在增加采样率以包括中间采样点时，取决于邻近采样点的影响对这些中间点进行加权。

所有这些变化和修改应当被视为在本发明的范围内，本发明的性质要从前面的描述来确定。