在音频上使用低通滤波器

Question

我对 DSP 和滤波领域非常陌生。就像我一周前开始的那样。无论如何，我一直在寻找对我得到的一些数据使用过滤器（低通、高通、陷波等）的方法。数据来自一个双精度数组，我可以在这个数组中获得超过 100 万个点。我试图在给定截止频率的情况下过滤掉声音，但无法让任何算法起作用。我一直在互联网上上下移动并尝试了一堆不同的库和方法，但我无法得到任何结果。我偏爱 NAudio 库，因为它似乎拥有我需要的一切（FFT 和 BiQuadFilter 类过滤）。我很确定我的问题是我极度缺乏获得所需输出的知识和数学。从我读过的内容来看，我认为这个过程应该是这样的：

1. 将数据插入 FFT 以将数据放入频域
2. 将结果数据传递到过滤器（低、高、缺口）
3. 从第 2 步的结果中进行 IFFT 以返回时域
4. 播放声音

这是过滤音频的正确方法吗？我可以将整个阵列推入 FFT 还是必须将其分成更小的块？我如何处理我在 FFT 结果中得到的复数（即只使用实部并丢弃虚部，或者使用幅度和相位）？我真的不知道什么是“正确的方法”。

编辑

我终于让它工作了！这是我所做的：

        byte[] data = doubleArray.SelectMany(value => BitConverter.GetBytes(value)).ToArray();
        wms = new WaveMemoryStream(data, sampleRate, (ushort)audioBitsPerSample, (ushort)channels);
        WaveFileReader wfr = new WaveFileReader(wms);
        SampleChannel sample = new SampleChannel(wfr, false);
        LowPassSampleProvider sampleProvider = new LowPassSampleProvider(sample);
        WaveOutEvent player = new WaveOutEvent();
        player.Init(sampleProvider);
        player.Play();

doubleArray 是我的加速度计数据数组，目前包含 100 万个点，每个点在 1.84 左右...

WaveMemoryStream 是我找到的一个类on another post here

LowPassSampleProvider 是我创建的一个类，它实现 ISampleProvider 并将样本传递给 BiQuadFilter.LowPassFilter 函数。

Answer 1

NAudio 中的BiQuadFilter 在时域中运行。您不需要对它使用 FFT。将每个样本传递给Transform 方法以获取输出样本。如果您有立体声音频，请使用两个过滤器，一个用于左侧，一个用于右侧。

我通常会创建一个ISampleProvider 实现，它在 Read 方法中从源 ISampleProvider（例如 AudioFileReader）读取，并将样本通过过滤器。

Answer 2

通常您会通过时域过滤器运行时域数据。另一种等效的方法是取数据的 FFT 和滤波器的 FFT，在频域相乘，然后取逆 FFT。对于小型滤波器，时域方法通常更快。您通常会在数据帧上执行此操作，例如通过过滤器的 8192 个样本。然后重复后续帧。如果不查看您的代码，我将无法提供更多帮助。另外，看看这些examples 使用英特尔的 IPP。时域和频域的实现应该有助于您前进。