Zmiana szybkości próbkowania z użyciem filtru ułamkowoopóźniającego o zmiennej szerokości pasma

• Autorzy: Blok M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/59.2016.7.3

Warianty tytułu

EN

Sampling rate conversion using variable fractional delay filter with adjustable bandwidth

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Współcześnie w zapisie i przetwarzaniu sygnałów dominuje technika cyfrowa, która prawie całkowicie wyparła technikę analogową, m.in. ze względu na możliwość wierniejszego i trwalszego zapisu. Jednak technika cyfrowa stwarza nowe problemy przenoszenia sygnałów cyfrowych pomiędzy systemami pracującymi z różnymi szybkościami próbkowania. Szczególnym wyzwaniem w tym zakresie jest zmiana szybkości próbkowania ze zmiennym w czasie współczynnikiem krotności przepróbkowania. Szczególną uwagę zwrócono na implementację przepróbkowania sygnału cyfrowego opartą na filtrze ułamkowoopóźniającym o zmiennym opóźnieniu. Filtr taki typowo implementuje się z użyciem struktury Farrowa. Jednak takie rozwiązanie uniemożliwia modyfikację szerokości pasma filtru w trakcie przetwarzania. W zastosowaniach wymagających płynnej zmiany krotności szybkości próbkowania, w celu uniknięcia zniekształceń aliasowych szerokość pasma filtru VFD również powinna ulegać zmianie. Problem ten rozwiązano, stosujac filtry VFD projektowane metodaą okien przesuwanych, których wydajną numerycznie implementację uzyskano przy użyciu struktury z próbkowaniern w dziedzinie częstotliwości. Skuteczność omawianych rozwiązań zademonstrowano na przykładzie przepróbkowania sygnału mowy usuwającego, a następnie przywracającego modulację chwilowej częstotliwości tonu krtaniowego.

EN

Nowadays acquisition and processing of signals is dominated by digital technology that almost completely replaced the analog techniques, mostly due to the more accurate and tenacious recordings. Nonetheless, apart from its advan-tages use of the digital technology poses new problems. One of the problems is the transfer of digital signals between systems operating with different sampling rates, especially, if the conversion must be performed with time varying resampling ratio. In the paper a particular attention is paid to implementation of digital sampling rate conversion based on variable fractional delay filter. Such a filter is typically implemented with the Farrow structure, however, such solution does not allow for modification of the bandwidth of the filter during processing. Nevertheless, in order to ensure alias distortions elimination in applications requiring fluid changes of resampling ratio the VFD filter bandwidth must also change. This problem have been solved with application of VFD filter designed using offset window method which can be efficiently implemented using frequency sampling structure. The effectiveness of the presented solution have been demonstrated with speech signal resampling which removed, and then restored modulation of the instantaneous pitch frequency.

Słowa kluczowe

PL

zmiana szybkości próbkowania; przestrajany filtr ułamkowoopóźniający; filtr ułamkowo-opóźniający o zmiennej szerokości pasma; metoda okien przesuwanych; struktura z próbkowaniem w dziedzinie częstotliwości

EN

sampling rate conversion; variable fractional delay filter; fractional delay filter with adjustable bandwidth; offset window method; frequency sampling structure

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 7
• Strony: 662--667
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Blok M.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, Katedra Sieci Teleinformacyjnych

Bibliografia

• [1] Blok Marek. 2001. ,,Algorytm przepróbkowania sygnałów pomiędzy standardami CD i DAT". W Krajowe Sympozjum Telekomunikacji KST'2001 B: 258-267. Bydgoszcz: Akademia Techniczno-Rolnicza.
• [2] Blok Marek. 2002. “Collective filter evaluation of an FSD filter-based resampling algorithm", W Online Symposium for Electronics Engineers OSEE'2002. www.eetimes.com/design/signal-processing-dsp/4017905.
• [3] Blok Marek. 2011. ,,Zmiana szybkości próbkowania z zastosowaniem filtrów I-FIR". Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne 84(8-9): 1374-1379.
• [4] Blok Marek. 2012. “Extracted window offsetting using maximally flat fractional delay filter". Elektronika: konstrukcje, technologie, zastosowania 53(7): 59-63.
• [5] Blok Marek. 2012. „Filtr ułamkowoopóźniajacy realizowany w dziedzinie transformaty DFT'. Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne 85(8-9): 962-972.
• [6] Blok Marek. 2012. “Fractional delay filter design for sample rate conversion'' W: Proceedings of Federated Conference on Computer Science and Information Systems (Fed-CSIS'2012): 701-706. Wrocław.
• [7] Blok Marek. 2012. „Zmiana szybkości próbkowania z użyciem filtrów ułamkowoopóźniających projektowanych oknem offsetowanym za pomocą aproksymacji wielomianowej". Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne 85(4): 125-128.
• [8] Blok Marek. 2013. “Comments on "Closed form variable fractional time delay using FFT"". IEEE Signal Processing Letters 20(8): 747-750.
• [9] Blok Marek. 2013. ,,On Sample Rate Conversion Based On Variable Fractional Delay Filters". International Journal of Computer Science & Applications 10(1): 98-116.
• [10] Blok Marek. 2015. Filtry ułamkowoopóźniające - projektowanie metodaą okien. Gdańsk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej.
• [11] Blok Marek, Piotr Drozda. 2012. “Sample rate conversion with fluctuating resampling ratio". W Proceedings of Joint Conference New Trends in Audio & Video and Signal Processing: Algorithms, Architectures, Arrangements, and Applications NTAV/SPA'2012: 209-214. Łódź.
• [12] Blok Marek, Piotr Drózda. 2014. „Variable rato sample rate conversion based on fractional delay filter”. Archives of Acoustics 39(2): 231-242.
• [13] Blok Marek, Mirosław Rojewski, Adam Sobociński. 2004. „Dwupunktowy estymator pulsacji chwilowej w zastosowaniu do estymacji tonu krtaniowego”. W XX Krajowe Sympozjum Telekomunikacji KST’2004 A:232-241. Bydgoszcz: Akademia Techniczno-Rolnicza.
• [14] Blok Marek, Mirosław Rojewski, Adam /Sobociński. 2004. „Nowy estymator tonu krtaniowego”. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji I Informatyki Politechniki Gdańskiej 3: 125-134.
• [15] Cain G.D., Yardim P. Henry. 1995. “Offset windowing for FIR fractional-sample delay”.W Preceedings of International Conference on Acoustic, Speech, and Signal Processing ICASSP’95: 1276-1279. Detroit
• [16] Farrow C.W. 1998. “A continuously variable digital delay element”. W Proceedings of IEEE International Symposium on Circuits and Systems ISCAS’88: 2641-2645. Espoo.
• [17] Harris F.J. 1997. “Performance and design of Farrow filter used for arbitrary resampling". W Proceedings of 13th International Conference on Digital Signal Processing DSP'97 2: 595-599. Santorini.
• [18] Harris F. 2004. “Multirate Signal Processing for Communication Systems". Upper Saddle River: Prentice Hall.
• [19] Laakso T.I., V. Valimaki, M. Karjalainen, U.K. Laine. 1996. “Splitting the unit delay - Tools for fractional delay filter design". IEEE Signal Processing Magazine 13(1): 30-60.
• [20] Lim J., A. Oppenheim. 1988. Advanced Topics in Signal Processing. Upper Saddle River: Prentice Hall.
• [21] Rajamani K., Yhean-Sen L, Farrow C.W.. 2000. ,,An efficient algorithm for sample rate conversion from CD to DAT". IEEE Signal Processing Letters 7(10): 288-290.
• [22] Selva J. 2008. ,,An efficient structure for the design of variable fractional delay filters based on the windowing method". IEEE Transactions on Signal Processing 56(8): 3770-3775.
• [23] Voider J.E. 1959. ,,The CORDIC trigonometric computing technique". IRE Transactions on Electronic Computers 3: 330-334.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę