CN106487357A - 一种数字滤波器设计装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种数字滤波器设计装置和方法，该装置包括：输入模块，接收用户的导入指令导入预先测试得到的目标响应曲线数据后发送给计算模块，以及接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数值发送给计算模块；计算模块根据计算指令将目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线后发送给显示模块，以及利用数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线后发送给显示模块；显示模块显示当前响应曲线和目标响应曲线供用户实时对比。本发明省掉了很多繁琐的计算过程，仅需调整几个参数，便可直观实时对比与目标滤波器的差别，方便快捷，大幅缩短了滤波器设计周期。

Description

一种数字滤波器设计装置和方法

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，具体涉及一种数字滤波器设计装置和方法。

背景技术

数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置。数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。近年来主动降噪技术得到了高速的发展，在耳机上的应用也越来越多。主动降噪耳机可有效降低外界噪声，如飞机噪声、地铁噪声、空调噪声等环境噪声，主动降噪中一个比较关键的技术就是用于降噪的数字滤波器，现有大多数主动降噪耳机滤波器设计使用的还是模拟技术，需要搭建复杂的模拟电路。随着技术的发展，数字技术开始逐渐应用于主动降噪领域，复杂的模拟滤波器开始被数字滤波器取代。

现有的数字滤波器设计方法有两种，一种是通过DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理芯片)自带的设计工具进行设计，这种设计起来比较简单，但是设计出的数字滤波器仅仅能在特定DSP中使用，具体的滤波器参数无法看到，仅能看到一条滤波器响应曲线，且不能保存导出；另一种是通过商业数学软件MATLAB中专门的滤波器工具箱进行设计，这种是比较通用的方法，在设计降噪滤波器方面与DSP自带的设计工具相比较复杂，需要较高的专业知识。此外，不管哪一种方法都无法将测试得到的目标曲线导入进行实时的对比观察，需要在设计好滤波器以后借助其他软件画出设计滤波器和目标滤波器的响应曲线进行对比，不断重复此过程，直至达到两者接近，设计过程非常繁琐。

由此可见，现有的数字滤波器设计方案至少存在如下缺点：

1、数字滤波器的设计方法通常借助模拟滤波器的公式进行计算，需对模拟电路熟悉，对于没有模拟电路背景的设计者来说设计数字滤波器比较困难。

2、无法将测试得到的目标曲线导入进行实时的对比观察，不直观并且设计过程非常繁琐。

发明内容

本发明提供了一种数字滤波器的设计装置和方法，以解决现有数字滤波器设计方案对设计人员专业水平要求高，设计过程非常繁琐的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种数字滤波器的设计装置，该装置包括：输入模块、计算模块和显示模块；

输入模块，用于接收用户的导入指令，根据导入指令导入预先测试得到的数字滤波器目标响应曲线数据，并将目标响应曲线数据发送给计算模块，以及接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数值，将数字滤波器类型和设计参数值发送给计算模块；

计算模块，用于接收用户的计算指令，根据计算指令将目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线后发送给显示模块，以及利用数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线后发送给显示模块；

显示模块，用于接收并显示当前响应曲线和目标响应曲线，供用户实时对比当前响应曲线是否符合目标响应曲线。

可选地，目标响应曲线包括目标幅度响应曲线和目标相位响应曲线，当前响应曲线包括当前幅度响应曲线和当前相位响应曲线；

显示模块，具体用于将目标幅度响应曲线与当前幅度响应曲线显示在一幅图中，同时将目标相位响应曲线与当前相位响应曲线显示在另一幅图中供用户实时对比。

可选地，输入模块，还用于接收用户根据当前响应曲线与目标响应曲线的差异输入的调整后的设计参数值，将调整后的设计参数值发送给计算模块；

计算模块，还用于根据调整后的设计参数值调整当前响应曲线数据，并更新当前响应曲线后发送给显示模块，使显示模块显示更新后的当前响应曲线。

可选地，该装置进一步包括：保存模块，

保存模块，用于接收用户在当前响应曲线符合目标响应曲线时输入的第一保存指令和第二保存指令，根据所述第一保存指令将当前响应曲线对应的二阶数字滤波器参数值保存到预定文件中以便导出到数字处理器芯片中，根据所述第二保存指令将当前响应曲线的响应曲线数据保存到预定文件中。

可选地，目标响应曲线为一个高阶数字滤波器的响应曲线，当前响应曲线为对应高阶数字滤波器的多个级联二阶数字滤波器的响应曲线；

显示模块，还用于以表格形式显示二阶数字滤波器参数及其参数值；

显示模块，还用于显示多个下拉菜单控件，多个设计参数的输入框控件以及多个指令控件；

输入模块，具体用于通过下拉菜单控件接收用户选择输入的二阶数字滤波器的类型，通过输入框控件接收用户输入的设计参数的值，以及通过导入指令控件导入预先测试得到的数字滤波器目标响应曲线数据；

计算模块，具体用于通过计算指令控件将目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线，以及利用数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线；

保存模块，具体用于通过第一保存指令控件将当前响应曲线对应的二阶数字滤波器参数值保存到预定文件中以便导出到数字处理器芯片中，通过第二保存指令控件将当前响应曲线的响应曲线数据保存到预定文件中。

根据本发明的另一方面，提供了一种数字滤波器设计方法，该方法包括：

接收用户的导入指令，根据导入指令导入预先测试得到的数字滤波器目标响应曲线数据，以及接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数值；

接收用户的计算指令，根据计算指令将目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线，以及利用数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线；

显示当前响应曲线和目标响应曲线，供用户实时对比当前响应曲线是否符合目标响应曲线。

可选地，目标响应曲线包括目标幅度响应曲线和目标相位响应曲线，当前响应曲线包括当前幅度响应曲线和当前相位响应曲线；

显示当前响应曲线和目标响应曲线包括：

将当前幅度响应曲线与目标幅度响应曲线显示在一幅图中，同时将当前相位响应曲线与目标相位响应曲线显示在另一幅图中。

可选地，接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数值还包括：

接收用户根据当前响应曲线与目标响应曲线的差异输入的调整后的设计参数值；

根据当前响应曲线数据绘制当前响应曲线还包括：

根据调整后的设计参数值调整当前响应曲线数据，并更新当前响应曲线。

可选地，该方法还包括：

接收用户在当前响应曲线符合目标响应曲线时输入的第一保存指令和第二保存指令，根据第一保存指令将当前响应曲线对应的二阶数字滤波器参数值保存到预定文件中以便导出到数字处理器芯片中，根据第二保存指令将当前响应曲线的响应曲线数据保存到预定文件中。

可选地，目标响应曲线为一个高阶数字滤波器的响应曲线，当前响应曲线为对应高阶数字滤波器的多个级联二阶数字滤波器的响应曲线，

该方法还包括：以表格形式显示二阶数字滤波器参数和参数值，以及显示多个下拉菜单控件，多个设计参数输入框控件，多个指令控件；

接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数的值包括：

通过下拉菜单控件接收用户选择输入的二阶数字滤波器的类型，通过输入框控件接收用户输入的设计参数的值，以及通过导入指令控件导入预先测试得到的数字滤波器目标响应曲线数据；

接收用户的计算指令，根据计算指令将目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线，以及利用数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线包括：

通过计算指令控件将目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线，以及利用数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线；

接收用户在当前响应曲线符合目标响应曲线时输入的第一保存指令和第二保存指令包括：

通过第一保存指令控件将当前响应曲线对应的二阶数字滤波器参数值保存到预定文件中以便导出到数字处理器芯片中，通过第二保存指令控件将当前响应曲线的响应曲线数据保存到预定文件中。

本发明的有益效果是：本发明实施例的这种数字滤波器设计装置和方法，一方面，提供了目标滤波器响应曲线的导入功能使得目标滤波器响应曲线与当前设计的数字滤波器响应曲线的实时对比成为可能。另一方面，本发明实施例提供了显示功能，通过显示目标滤波器响应曲线和当前设计的数字滤波器响应曲线供用户对比，避免了再通过另外的软件绘制当前设计的数字滤波器和目标滤波器的响应曲线进行对比导致的设计过程的繁琐，从而简化了设计步骤。并且，通过显示数字滤波器类型、设计参数供用户输入和查看，使得设计人员每次设计数字滤波器时，都能直观的看到设计参数和当前设计的数字滤波器响应曲线与目标滤波器响应曲线的差异，大大降低了对设计人员专业水平的要求，节省了数字滤波器的设计时间，缩短了数字滤波器的设计周期。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种数字滤波器设计装置的结构框图；

图2是本发明一个实施例的一种数字滤波器设计装置的界面示意图；

图3是本发明一个实施例的一种数字滤波器设计方法的流程示意图；

图4是本发明另一个实施例的一种数字滤波器设计方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明的设计构思是：针对现有数字滤波器设计过程繁琐，对设计人员专业水平要求高的问题，提供了一种数字滤波器设计装置和方法，通过提供导入功能，方便将测试得到的目标响应曲线导入；通过提供显示功能供用户查看数字滤波器类型、设计参数，并同时显示当前设计的数字滤波器的响应曲线与导入的目标响应曲线供设计人员对比，简化了IIR数字滤波器的设计步骤，降低了对设计人员专业水平的要求。

实施例一

图1是本发明一个实施例的一种数字滤波器设计装置的结构框图，参见图1，该数字滤波器设计100装置包括：输入模块101、计算模块102和显示模块103；

输入模块101，用于接收用户的导入指令，根据导入指令导入预先测试得到的数字滤波器目标响应曲线数据，并将目标响应曲线数据发送给计算模块102，以及接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数值，将数字滤波器类型和设计参数值发送给计算模块102；

计算模块102，用于接收用户的计算指令，根据计算指令将目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线后发送给显示模块103，以及利用数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线后发送给显示模块103；

显示模块103，用于接收并显示当前响应曲线和目标响应曲线，供用户实时对比当前响应曲线是否符合目标响应曲线。

通过图1所示的数字滤波器设计装置，只需要用户在显示模块提供的显示界面输入数字滤波器类型和设计参数值，并输入计算指令，计算模块就会根据用户的输入的设计参数值和预先设定的数字滤波器算法行计算，得到当前设计的数字滤波器并绘制当前数字滤波器响应曲线，由此可见，本实施例的数字滤波器设计装置不需要用户具备较高的专业水平。另外，通过导入目标响应曲线并将目标响应曲线和当前数字滤波器响应曲线同时显示，从而方便用户直观的，实时的，对比当前设计的数字滤波器是否符合目标滤波器，避免了再由其他软件绘制曲线对比导致的繁琐的设计过程，简化了设计步骤，提高了产品的用户体验。

实施例二

这里提供的一个具体应用场景是：根据已有的声学结构及器件测试得到主动降噪耳机中用于降噪的IIR数字滤波器目标响应曲线，然后利用数字滤波器目标响应曲线通过本发明实施例的技术方案设计IIR数字滤波器，然后可将设计好的IIR数字滤波器导入到数字处理器芯片DSP中使用，进而实现主动降噪耳机的降噪效果。

图2是本发明一个实施例的一种数字滤波器设计装置的界面示意图，参见图2，本实施例中，是以应用于主动降噪耳机中为例对IIR(Infinite Impulse Response，无限脉冲响应)数字滤波器的设计及其应用进行示意性说明。但是，本发明实施例的方案不限于应用到主动降噪耳机中，也不限于设计IIR数字滤波器，也可以用于设计FIR(Finite ImpulseResponse有限脉冲冲激响应)滤波器。本领域技术人员可以明了，设计FIR滤波器时，所使用的滤波器类型、滤波器参数以及滤波器曲线等与图2中所示出的设计IIR滤波器时滤波器类型、参数和曲线等有所不同，应根据实际需要进行界面设计。

以下结合图2所示的具体界面对本发明实施例的数字滤波器设计装置的工作过程进行说明。

参见图2，图2中以表格26形式显示了二阶数字滤波器参数及其参数值；需要说明的是，26中示意出了四个级联的二阶数字滤波器参数及其参数值(如，参数B0、B1、B2)。由于主动降噪耳机中降噪滤波器较复杂，一般都是高阶IIR滤波器，但是高阶滤波器在数字信号处理器芯片DSP中占用资源高，实际设计时通常将高阶滤波器转化为多个二阶滤波器级联的形式。本实施例中目标响应曲线是一个八阶的数字滤波器的响应曲线，当前响应曲线为对应八阶数字滤波器的四个级联二阶数字滤波器的响应曲线。

参见图2，图2中还显示了多个下拉菜单控件，如虚框23所示，23中示意出了四个下拉菜单控件，每个下拉菜单控件都包含有多种数字滤波器类型，现有的设计软件基本只有三种滤波器类型可供选择：峰值Peak滤波器、低频Low Shelf滤波器、高频High Shelf滤波器，本实施例中除这三种外还加入了低通Low Pass滤波器和高通High Pass滤波器两种类型，设计自由度更大。

图2中示意出了多个设计参数的输入框控件，如虚框24和25所示，在24中示意出了四种设计参数，分别为F(即频率参数)、Q(品质因数)、Boost(简单来讲就是响应曲线最高点到最低点的增益值)、Gain(响应曲线的整体增益参数)；具体的，通过参数F可调整设计滤波器的中心频率，参数Q可改变响应曲线过渡带宽度，参数Boost可调整最高点到最低点的增益值，参数Gain可调整整体增益值。在25中示意出了本实施例中数字滤波器曲线幅度的最大值输入框控件和最小值输入框控件，相位的最大值输入框控件和最小值输入框控件，增益的最大值输入框控件和最小值输入框控件。需要说明的是，25所示输入框控件的作用只是改变曲线显示时显示坐标的范围，而不是改变滤波器的参数。举例而言，25中示意的相位响应曲线显示的最小值为-150，最大值为100，这里的-150，100代表22中曲线显示时坐标系中垂直坐标轴上的坐标值。

图2中还显示了多个指令控件，如，导入指令控件20，计算指令控件27，用于保存设计数字滤波器响应曲线数据的第二保存指令控件28，用于保存二阶滤波器参数及其参数值第一保存指令控件29；

本实施例中，输入模块具体用于通过23所示的下拉菜单控件接收用户选择输入的二阶数字滤波器的类型，通过输入框控件24、25接收用户输入的设计参数的值，以及通过导入指令控件20导入预先测试得到的数字滤波器目标响应曲线数据；计算模块，具体通过计算指令控件27接收用户输入的计算指令并将目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线，以及利用数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线。

本实施例中，参见图2，目标响应曲线包括目标幅度响应曲线和目标相位响应曲线，当前响应曲线包括当前幅度响应曲线和当前相位响应曲线；显示模块，具体用于将目标幅度响应曲线与当前幅度响应曲线显示在一幅图中，同时将目标相位响应曲线与当前相位响应曲线显示在另一幅图中供用户实时对比。在图2中21所示的部分是目标幅度响应曲线和当前幅度响应曲线这两条曲线的对比示意，22所示的部分是目标相位响应曲线和当前相位响应曲线这两条曲线的对比示意。

需要说明的是，现有技术中数字滤波器设计方案无法导入目标滤波器响应曲线，显示目标滤波器相位曲线更无从谈起。而由于应用到主动降噪耳机中的数字滤波器对相位要求非常高，幅度上很小的差异(即设计滤波器与目标滤波器幅度上较小的差异)反映到相位上差异也较大，本发明实施例通过将目标滤波器的幅度、相位响应曲线和当前设计的滤波器幅度、相位响应曲线分别同时显示，这样在调整幅度的同时可以观察相位是否满足需求，从而保证设计出的数字滤波器能够应用到主动降噪耳机中，实现降噪效果。

本实施例中，输入模块，还用于接收用户根据当前响应曲线与目标响应曲线的差异输入的调整后的设计参数值，将调整后的设计参数值发送给计算模块；计算模块，还用于根据调整后的设计参数值调整当前响应曲线数据，并更新当前响应曲线后发送给显示模块，使显示模块显示更新后的当前响应曲线。

参见图2，举例而言，第一个二阶数字滤波器(即23中第一排所示的下拉菜单控件中的滤波器)的F值当前为2734.5，经过对比后发现不符合目标滤波器响应曲线，可将F值调整为2736.0。实际设计过程中，设计人员可能会对当前设计的数字滤波器进行多次调整才最终得到符合目标的数字滤波器。

现有技术中，用户每次调整设计参数的值后都需要通过另外的软件画出调整后的数字滤波器的响应曲线和目标滤波器的响应曲线然后进行对比，每一次调整参数，都需要重新绘制设计的数字滤波器响应曲线和目标响应曲线进行对比，直到符合目标的数字滤波器为止，设计过程非常繁琐。而通过本实施例，用户每次调整参数后，计算模块都能够根据调整后的参数和算法公式得到所需的响应曲线并更新数字滤波器响应曲线后发送给显示模块，从而显示模块可以直接显示出调整后的数字滤波器响应曲线，供用户对比本次调整是否符合目标，如此，大大简化了设计过程，提高了数字滤波器设计的工作效率。

本实施例中数字滤波器设计装置进一步包括：保存模块(参见图2中示出的第二保存指令控件28和第一保存指令控件29)，用于接收用户在当前响应曲线符合目标响应曲线时输入的第一保存指令和第二保存指令，根据第一保存指令将当前响应曲线对应的二阶数字滤波器参数值保存到预定文件中以便导出到数字处理器芯片中，根据第二保存指令将当前响应曲线的响应曲线数据保存到预定文件中。具体的，保存模块通过第一保存指令控件29将当前响应曲线对应的二阶数字滤波器参数值保存到预定文件中以便导出到数字处理器芯片中，通过第二保存指令控件28将当前响应曲线的响应曲线数据保存到预定文件中。

需要强调的是，本实施例的装置用于设计数字滤波器，数字滤波器设计完成后通过保存和自由导出功能，可将符合数字滤波器目标响应曲线数据保存下来，以方便将符合数字滤波器目标响应曲线的二阶数字滤波器参数值导出到DSP中实现降噪效果。如此，增强了设计的数字滤波器的可移植性。由于现有技术中数字滤波器设计方案需要在每个DSP单独设计数字滤波器，一个DSP中设计完成的数字滤波器只能在一个DSP中使用而不能导出到其他的DSP中，设计过程费时费力。本发明实施例的数字滤波器设计装置大大提高了数字滤波器的移植性，只需要一次设计即可移植到多个DSP中应用，所以设计的数字滤波器具有较强的移植性。

实施例三

本发明还提供了与前述实施例中的数字滤波器设计装置属于同一个发明构思的数字滤波器设计方法，图3是本发明一个实施例的一种数字滤波器设计方法的流程示意图，参见图3，该数字滤波器设计方法包括如下步骤：

步骤S31，接收用户的导入指令，根据所述导入指令导入预先测试得到的数字滤波器目标响应曲线数据，以及接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数值；

步骤S32，接收用户的计算指令，根据所述计算指令将所述目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线，以及利用所述数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线；

步骤S33，显示当前响应曲线和目标响应曲线，供用户实时对比当前响应曲线是否符合目标响应曲线。

步骤S31中的目标响应曲线包括目标幅度响应曲线和目标相位响应曲线，当前响应曲线包括当前幅度响应曲线和当前相位响应曲线；步骤S33，显示当前响应曲线和目标响应曲线包括：将当前幅度响应曲线与目标幅度响应曲线显示在一幅图中，同时将当前相位响应曲线与目标相位响应曲线显示在另一幅图中。

本实施例中，步骤S31接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数值还包括：接收用户根据当前响应曲线与目标响应曲线的差异输入的调整后的设计参数值；步骤S32根据当前响应曲线数据绘制当前响应曲线还包括：根据调整后的设计参数值调整当前响应曲线数据，并更新当前响应曲线。

本实施例中，图3所示方法还包括：接收用户在当前响应曲线符合目标响应曲线时输入的第一保存指令和第二保存指令，根据第一保存指令将当前响应曲线对应的二阶数字滤波器参数值保存到预定文件中以便导出到数字处理器芯片中，根据第二保存指令将当前响应曲线的响应曲线数据保存到预定文件中。

本实施例中的目标响应曲线为一个高阶数字滤波器的响应曲线(例如，八阶数字滤波器)，当前响应曲线为对应高阶数字滤波器的多个级联二阶数字滤波器的响应曲线，

图3所示的方法还包括：以表格形式显示二阶数字滤波器参数和参数值，以及显示多个下拉菜单控件，多个设计参数输入框控件，多个指令控件；

步骤S31，接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数的值包括：通过下拉菜单控件接收用户选择输入的二阶数字滤波器的类型，通过输入框控件接收用户输入的设计参数的值，以及通过导入指令控件导入预先测试得到的数字滤波器目标响应曲线数据；

步骤S32，接收用户的计算指令，根据计算指令将目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线，以及利用数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线包括：通过计算指令控件将目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线，以及利用数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线；

接收用户在当前响应曲线符合目标响应曲线时输入的第一保存指令和第二保存指令包括：通过第一保存指令控件将当前响应曲线对应的二阶数字滤波器参数值保存到预定文件中以便导出到数字处理器芯片中，通过第二保存指令控件将当前响应曲线的响应曲线数据保存到预定文件中。

由上可知，通过图3所示的方法，可使没有任何电路背景及滤波器设计背景的用户快速设计出符合要求的数字滤波器，省掉了很多繁琐的计算、设计过程。滤波器类型直观，仅需输入几个参数，便可实时观察当前设计的数字滤波器与目标滤波器的差别，方便快捷，可大幅缩短滤波器设计周期。并且二阶滤波器的参数及其参数值可保存并自由导出，具有很好的移植性，不再受特定DSP编程软件限制。

实施例四

图4是本发明另一个实施例的一种数字滤波器设计方法的流程示意图，参见图4，本实施例中数字滤波器设计方法包括如下步骤：

步骤S41，导入预先测试得到的目标滤波器的响应曲线数据；

现有的滤波器设计软件都是比较通用的，一般设计滤波器时也不会有具体的目标曲线，只是一个大体的要求，不断修改去接近要求。主动降噪耳机中用于降噪的IIR数字滤波器是可以通过测试计算得到一条目标曲线，同时降噪滤波器对相位要求比较高，所以将目标曲线数据导入进行实时对比可大幅提高工作效率。

步骤S42，接收用户根据显示的目标滤波器的形状，选择输入的合适的滤波器类型并调整参数，具体的，F可调整滤波器中心频率，Q可改变过渡带宽度，Boost简单来讲就是最高点到最低点的增益值，Gain为整体增益值；以及，接收用户输入的计算指令控件(即接收用户通过点击Calculate控件输入的计算指令)根据输入或调整后的设计参数值绘制当前设计好的滤波器幅度和相位响应曲线，

步骤S43，将目标滤波器的幅度和目标相位响应曲线与当前设计的数字滤波器的幅度和相位响应曲线分别同时显示，供用户实时对比；

实时对比的实现是通过将目标曲线导入到软件中，使其与设计得到的滤波器响应曲线在同一图中显示，每修改一次参数得到的当前滤波器响应曲线显示更新，这样就可以实时对比与目标滤波器的差距；

对主动降噪耳机的滤波器而言，幅度上很小的差别(即当前滤波器与目标滤波器幅度上的较小的差别)体现在相位上则差别较大，本实施例中同时显示当前滤波器与目标滤波器幅度曲线与相位曲线，这样调整幅度的同时也可以观察相位的差异是否满足需求，很好的兼顾滤波器的相位响应，以满足主动降噪严格的相位要求。

步骤S44，供用户判断当前设计的数字滤波器是否符合目标，是则执行步骤S45，否则返回步骤S42，重复执行步骤S42-S44的设计过程，直到设计的滤波器符合要求为止；

步骤S45，当设计的数字滤波器符合目标滤波器时，接收用户输入的保存指令，保存数字滤波器参数和响应曲线数据，以便导入DSP中使用。这里保存的数字滤波器参数是符合目标数字滤波器的每个二阶数字滤波器参数及其参数值(参见图2中的26)，将这些二阶数字滤波器的参数保存后以便后续导出使用。这里保存的响应曲线数据是当前设计的数字滤波器响应曲线数据，本实施例中之所以保存对应多个级联二阶滤波器响应曲线数据，是为了方便下次设计时查看，也就是说，下次再设计数字滤波器时，可以在本次设计的数字滤波器基础上进行检查和微调，进一步节省设计时间。

需要说明的是，本实施例中的数字滤波器设计方法是与前述数字滤波器设计装置相对应的，因而本实施例中对数字滤波器设计方法实现步骤没有描述的部分可以参见本发明前述实施例的相关说明，这里不再赘述。

综上所述，本发明实施例的数字滤波器设计装置和方法，一方面，提供了目标滤波器响应曲线的导入功能使得目标滤波器响应曲线与当前设计的数字滤波器响应曲线的实时对比成为可能。另一方面，本发明实施例提供了显示功能，通过显示目标滤波器响应曲线和当前设计的数字滤波器响应曲线供用户对比，避免了再通过另外的软件绘制当前设计的数字滤波器和目标滤波器的响应曲线进行对比导致的设计过程的繁琐，从而简化了设计步骤。并且，通过显示数字滤波器类型、设计参数供用户输入和查看，使得设计人员每次设计数字滤波器时，都能直观的看到设计参数和当前设计的数字滤波器响应曲线与目标滤波器响应曲线的差异，大大降低了对设计人员专业水平的要求，节省了数字滤波器的设计时间，缩短了数字滤波器设计周期。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种数字滤波器设计装置，其特征在于，该装置包括：输入模块、计算模块和显示模块；

所述输入模块，用于接收用户的导入指令，根据所述导入指令导入预先测试得到的数字滤波器目标响应曲线数据，并将所述目标响应曲线数据发送给所述计算模块，以及接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数值，将数字滤波器类型和设计参数值发送给所述计算模块；

所述计算模块，用于接收用户的计算指令，根据所述计算指令将所述目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线后发送给所述显示模块，以及利用所述数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线后发送给所述显示模块；

所述显示模块，用于接收并显示所述当前响应曲线和目标响应曲线，供用户实时对比当前响应曲线是否符合目标响应曲线。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标响应曲线包括目标幅度响应曲线和目标相位响应曲线，所述当前响应曲线包括当前幅度响应曲线和当前相位响应曲线；

所述显示模块，具体用于将目标幅度响应曲线与当前幅度响应曲线显示在一幅图中，同时将目标相位响应曲线与当前相位响应曲线显示在另一幅图中供用户实时对比。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述输入模块，还用于接收用户根据当前响应曲线与目标响应曲线的差异输入的调整后的设计参数值，将调整后的设计参数值发送给所述计算模块；

所述计算模块，还用于根据调整后的设计参数值调整当前响应曲线数据，并更新当前响应曲线后发送给显示模块，使所述显示模块显示更新后的当前响应曲线。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：保存模块，

所述保存模块，用于接收用户在当前响应曲线符合目标响应曲线时输入的第一保存指令和第二保存指令，根据所述第一保存指令将当前响应曲线对应的二阶数字滤波器参数值保存到预定文件中以便导出到数字处理器芯片中，根据所述第二保存指令将当前响应曲线的响应曲线数据保存到预定文件中。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述目标响应曲线为一个高阶数字滤波器的响应曲线，所述当前响应曲线为对应所述高阶数字滤波器的多个级联二阶数字滤波器的响应曲线；

所述显示模块，还用于以表格形式显示二阶数字滤波器参数及其参数值；

所述显示模块，还用于显示多个下拉菜单控件，多个设计参数的输入框控件以及多个指令控件；

所述输入模块，具体用于通过所述下拉菜单控件接收用户选择输入的二阶数字滤波器的类型，通过所述输入框控件接收用户输入的设计参数的值，以及通过导入指令控件导入预先测试得到的数字滤波器目标响应曲线数据；

所述计算模块，具体用于通过计算指令控件将目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线，以及利用所述数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线；

所述保存模块，具体用于通过第一保存指令控件将当前响应曲线对应的二阶数字滤波器参数值保存到预定文件中以便导出到数字处理器芯片中，通过第二保存指令控件将当前响应曲线的响应曲线数据保存到预定文件中。

6.一种数字滤波器设计方法，其特征在于，该方法包括：

接收用户的导入指令，根据所述导入指令导入预先测试得到的数字滤波器目标响应曲线数据，以及接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数值；

接收用户的计算指令，根据所述计算指令将所述目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线，以及利用所述数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线；

显示当前响应曲线和目标响应曲线，供用户实时对比当前响应曲线是否符合目标响应曲线。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述目标响应曲线包括目标幅度响应曲线和目标相位响应曲线，所述当前响应曲线包括当前幅度响应曲线和当前相位响应曲线；

所述显示当前响应曲线和目标响应曲线包括：

将当前幅度响应曲线与目标幅度响应曲线显示在一幅图中，同时将当前相位响应曲线与目标相位响应曲线显示在另一幅图中。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数值还包括：

接收用户根据当前响应曲线与目标响应曲线的差异输入的调整后的设计参数值；

所述根据当前响应曲线数据绘制当前响应曲线还包括：

根据调整后的设计参数值调整当前响应曲线数据，并更新当前响应曲线。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

接收用户在当前响应曲线符合目标响应曲线时输入的第一保存指令和第二保存指令，根据所述第一保存指令将当前响应曲线对应的二阶数字滤波器参数值保存到预定文件中以便导出到数字处理器芯片中，根据所述第二保存指令将当前响应曲线的响应曲线数据保存到预定文件中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述目标响应曲线为一个高阶数字滤波器的响应曲线，所述当前响应曲线为对应所述高阶数字滤波器的多个级联二阶数字滤波器的响应曲线，

该方法还包括：以表格形式显示二阶数字滤波器参数和参数值，以及显示多个下拉菜单控件，多个设计参数输入框控件，多个指令控件；

所述接收用户输入的数字滤波器类型和设计参数的值包括：

通过所述下拉菜单控件接收用户选择输入的二阶数字滤波器的类型，通过所述输入框控件接收用户输入的设计参数的值，以及通过导入指令控件导入预先测试得到的数字滤波器目标响应曲线数据；

所述接收用户的计算指令，根据所述计算指令将所述目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线，以及利用所述数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线包括：

通过计算指令控件将所述目标响应曲线数据绘制成目标响应曲线，以及利用所述数字滤波器类型对应的滤波器设计算法对设计参数值进行计算，得到数字滤波器当前响应曲线数据，将当前响应曲线数据绘制成当前响应曲线；

所述接收用户在当前响应曲线符合目标响应曲线时输入的第一保存指令和第二保存指令包括：

通过第一保存指令控件将当前响应曲线对应的二阶数字滤波器参数值保存到预定文件中以便导出到数字处理器芯片中，通过第二保存指令控件将当前响应曲线的响应曲线数据保存到预定文件中。