本白皮書介紹了有關抽取和插值濾波器的新觀點。它提供了有關這些濾波器的簡要介紹和歷史觀點，以及信號等待時間的可聽性，IIR濾波器的適用性和相位失真的可聽性。

引言和歷史觀點

早期的數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)需要非常高級的模擬濾波器，以在A / D轉(zhuǎn)換中提供抗混疊濾波，并在D / A轉(zhuǎn)換過程中提供重構(gòu)濾波。這些高階模擬濾波器的一個特征是音頻頻帶內(nèi)有大量的相移。這些濾波器不僅制造困難，而且過多的相移被認為是與早期數(shù)字音頻系統(tǒng)相關的不良音質(zhì)的主要來源。模擬反圖像濾鏡可去除剩余的圖像。對A / D轉(zhuǎn)換也執(zhí)行了類似的過程，其中模擬抗混疊濾波器被低階模擬濾波器的組合所代替，對輸入信號進行過采樣，并使用數(shù)字抽取將采樣率降低至適當?shù)幕l。帶率。部分由于與較高階高階模擬濾波器的相位響應相關的可聽性問題，這些數(shù)字內(nèi)插和抽取濾波器是通過線性相位有限沖激響應（FIR）濾波器實現(xiàn)的。在帶內(nèi)相位響應方面，鐘擺從一種極端轉(zhuǎn)向另一種極端，用于轉(zhuǎn)換過程的線性相位FIR濾波器成為“圣地”，并在25年后繼續(xù)成為行業(yè)標準。

48 kHz采樣率下的脈沖響應（X軸，以微秒為單位）

信號延遲或時間延遲的可聽性

數(shù)字音頻系統(tǒng)會引入時間延遲。這種延遲不僅是由于抽取和內(nèi)插濾波器引起的，而且還由于傳輸鏈路和數(shù)字信號處理的結(jié)果。在大多數(shù)應用中，這種延遲是聽不到的。但是，延遲是現(xiàn)場聲音應用程序中公認的問題。考慮一下表演者通過耳機或揚聲器反饋實況混音的情況。如果監(jiān)聽器信號鏈中有足夠的延遲以產(chǎn)生回聲的感覺，那么對于藝術(shù)家而言，要繼續(xù)表演是非常困難的，即使不是不可能的。有記錄的這種效果，并且很可能大多數(shù)人在電話連接不良的情況下都遇到了這種現(xiàn)象。

后退到角落

看來我們已經(jīng)退縮了。平坦的頻率響應和最小的預回聲的矛盾要求給A / D和D / A轉(zhuǎn)換器IC的設計人員帶來了一系列有趣的挑戰(zhàn)，尤其是在44.1和48 kHz時。盡管FIR濾波器被認為是“行業(yè)標準”，但它們在計算上效率低下，并且在遇到嚴峻的經(jīng)濟現(xiàn)實時通常需要權(quán)衡設計?！氨M管有許多巧妙的方案可以提高計算效率，但在所需響應和抽頭數(shù)量之間達成折衷并不罕見。折衷方案是在衰減，平坦響應，通帶（和衰減區(qū)域）中的紋波，過渡帶等之間進行權(quán)衡?！闭_解決這些問題的FIR成本不僅存在問題，而且濾波器還需要額外的抽頭，轉(zhuǎn)化為增加的時間延遲。本質(zhì)上，平坦的頻率響應，不存在預回聲和亞毫秒級延遲的理想屬性與FIR濾波器互斥。

IIR濾波器的適用性

解決這些問題的一種方法是過渡到無限沖激響應（IIR）濾波器。IIR濾波器的計算效率更高，與FIR濾波器相比，它具有更大的處理靈活性。這種效率包括最大程度地降低（如果不能消除）預回波并保持所有采樣率的平坦頻率相位響應的靈活性。IIR濾波器的另一個好處是極大地改善了延遲特性。具有與FIR相當?shù)念l率響應的IIR延遲規(guī)范在5到10個采樣周期的范圍內(nèi)，或比FIR少75％。

相位失真的可聽性

關于階段的可聽性的一個令人困惑的問題是，當實際上應該將討論作為兩種不同的情況時，通常將討論視為單個主題。相位失真的可聽度必須按以下方式進行評估：

通道間相位失真。表征為兩個或多個通道之間的相位響應差異

通道內(nèi)相位失真。通過通道內(nèi)的非線性相位響應來表征，規(guī)定系統(tǒng)內(nèi)所有通道之間的相位響應均匹配（即通道間失真等于0毫秒）

通道間相位失真

我們使用耳朵接收到的聲音之間的幅度和相位關系來定位聲音的來源?，F(xiàn)代音頻系統(tǒng)使用此屬性來創(chuàng)建所謂的影像，或更能感知樂器或人聲來自與實際揚聲器位置不同的位置。通過簡單地顛倒原本正確配置的立體聲系統(tǒng)的一個聲道上的揚聲器連接，就可以輕松證明聲道間相位失真的可聽見效果。成像丟失立即引起注意，即使對于那些不表示標準操作的患者也是如此，但這并沒有顯示出潛在的影響。測試的結(jié)果是，您很難找到有人認為180度的通道間相位失真是可以接受的。

編輯：hfy