WO2023108632A1 - Iir滤波组件、音频设备以及系数切换方法 - Google Patents

Iir滤波组件、音频设备以及系数切换方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023108632A1
WO2023108632A1 PCT/CN2021/139262 CN2021139262W WO2023108632A1 WO 2023108632 A1 WO2023108632 A1 WO 2023108632A1 CN 2021139262 W CN2021139262 W CN 2021139262W WO 2023108632 A1 WO2023108632 A1 WO 2023108632A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
value
signal
filter
iir filter
output signal
Prior art date
Application number
PCT/CN2021/139262
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鄢展鹏
柯波
廖文婷
解承萱
杜亮
任博
Original Assignee
华为技术有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 华为技术有限公司 filed Critical 华为技术有限公司
Priority to PCT/CN2021/139262 priority Critical patent/WO2023108632A1/zh
Priority to CN202180082497.4A priority patent/CN116648856A/zh
Publication of WO2023108632A1 publication Critical patent/WO2023108632A1/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/02—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00—Networks using digital techniques
    • H03H17/02—Frequency selective networks

Definitions

  • the present application relates to the field of electronic technology, and in particular to an infinite unit impulse response (infinite impulse response, IIR) filter component, audio equipment and coefficient switching method.
  • IIR infinite unit impulse response
  • a group of IIR filtering resources is added for switching of filter coefficients.
  • the output corresponding to the filter coefficient is gradually adjusted to the output corresponding to the target filter coefficient.
  • the weight of the second IIR filter using the target filter coefficient is reduced, such as reduced to 1, and the weight of the first IIR filter using the first filter coefficient is increased, such as increased to 1, so that in the filtered output signal
  • the proportion of the output signal component of the source filter coefficient decreases until it is 0, and the proportion of the output signal component of the target filter coefficient gradually increases until it is 1, and then the filtered output signal after switching is the output signal corresponding to the second mode, which is simple and guaranteed System stability.
  • control circuit steps the value of the first weight signal from the first value to the third value, and steps the value of the second weight signal from the second value within the set duration is the fourth value.
  • the number of steps for the first weight signal to change from the first value to the third value is the same as the number of steps for the second weight signal to change from the second value to the fourth value.
  • reducing the first weight signal corresponding to the first output signal and increasing the second weight signal corresponding to the second output signal include: changing the value of the first weight signal from The first value is adjusted to the third value, and the value of the second weight signal is adjusted from the second value to the fourth value, the first value is greater than 0 and less than or equal to 1, and the third value is less than or equal to 0 and less than the first value, the second value is greater than or equal to 0 and less than 1, and the fourth value is less than or equal to 1 and greater than the second value.
  • the method further includes: when the audio device is switched from the first mode to the second mode, receiving a control signal; before processing the input signal through the second IIR filter to obtain the second output signal, according to the control The signal configures the second filter coefficients to the second IIR filter.
  • Fig. 4 is a schematic diagram of realization of pole smoothing in Z domain
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram of an IIR filter component provided in an embodiment of the present application.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an implementation of weight adjustment provided in the embodiment of the present application.
  • the second possible switching method may adopt a smooth step switching method to gradually switch the coefficients of the IIR filter from the source filter coefficients to the destination filter coefficients.
  • a smooth step switching method to gradually switch the coefficients of the IIR filter from the source filter coefficients to the destination filter coefficients.
  • the third possible switching method In order to prevent the instability of the IIR filter system caused by the filter coefficient switching process, the poles of the IIR filter system corresponding to the source filter coefficients and the poles of the IIR filter system corresponding to the target filter coefficients can be calculated. Then, the filter coefficients are switched by smoothing from the source filter coefficients to the target filter coefficient poles. Since the poles of the IIR filter system corresponding to the source filter coefficients and the poles of the IIR filter system corresponding to the target filter coefficients are located inside the unit circle, during the smoothing process, the poles of the IIR filter system corresponding to the filter coefficients updated each time will also be located in the unit In the circle, the stability of the IIR filter system in the smooth switching process can be guaranteed.
  • the mode switch of the audio device may be a switch between three functions, such as switching from an ANC function to an HT function.
  • the ANC function is used to reduce the external noise that the user does not want to hear when wearing the headset.
  • the HT function is used to transparently transmit the sound in the external environment, so as to realize the external sound as the user does not wear headphones.
  • AH can be regarded as the simultaneous activation of the ANC function and the HT function, which is used to transmit the desired sound signal to the user and filter out the unwanted sound signal.
  • the mode switching of the audio equipment can also be switched to ANC (or HT or AH) without any processing effect.
  • the audio device may have other functions, and different functions achieve different filtering effects, or different functions require different filter coefficients for filtering input signals.
  • the embodiment of the present application does not specifically limit the functions of the audio device, or the switching between different functions.
  • the mode before switching is referred to as the first mode
  • the mode after switching is referred to as the second mode.
  • the filter coefficients required before switching are called first filter coefficients
  • the filter coefficients required after switching are called second filter coefficients.
  • the first filter coefficient is the current filter coefficient corresponding to the first mode (or called the source filter coefficient)
  • the second filter coefficient is the target filter coefficient corresponding to the second mode.
  • the first filter coefficients are also referred to as source filter coefficients
  • the second filter coefficients are also referred to as target filter coefficients.
  • the filtered output signal contains The component of the first output signal is gradually reduced, while the component of the second output signal is gradually increased, so that the filtered output signal gradually changes from the first output signal to the second in the process of switching from the first mode to the second mode.
  • the output signal is equivalent to completing the switching of the filter coefficient.
  • the weight of the first output signal of the first IIR filter 410 decreases monotonically, and the weight of the second output signal of the second IIR filter 420 increases monotonically. In this manner, it is possible to prevent two adjacent weight value adjustments from being too large, causing a small transition in the output signal and affecting user experience.
  • the IIR filtering component may further include a control circuit 440, as shown in FIG. 8 .
  • the control circuit 440 reduces the first weight signal corresponding to the first output signal and increases the second weight signal corresponding to the second output signal.
  • the control circuit 440 adjusts the value of the first weight signal from the first value to 0, and adjusts the value of the second weight signal from the second value to 1 within the set duration, and the first value is greater than 0 and less than or equal to 1, the second value is greater than or equal to 0 and less than 1.
  • the value of the first weight signal is the weight of the first output signal
  • the value of the second weight signal is the weight of the second output signal.
  • control circuit 440 will receive a control signal when the audio device is switched from the first mode to the second mode, so as to configure the second filter coefficient to the second IIR according to the control signal filter 420 .
  • control circuit 440 performs a smooth stepping of alpha and beta within the set time period starting from receiving the control signal, specifically, the control circuit 440 controls the alpha value input by the first multiplier 431 and the first multiplier 431 The beta value input by the second multiplier 432.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)

Abstract

一种IIR滤波组件、音频设备以及系数切换方法。在需要调整对输入信号进行滤波处理所采用的滤波系数的情况下，调整两组滤波资源的滤波系数的权重，即调整滤波输出信号中源滤波系数的输出信号分量占比以及目标滤波系数的输出信号分量占比，使得滤波输出信号由源滤波系数对应的输出逐渐调整为目标滤波系数对应的输出。

Description

IIR滤波组件、音频设备以及系数切换方法 技术领域
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种无限长单位冲激响应(infinite impulse response，IIR)滤波组件、音频设备以及系数切换方法。
背景技术
IIR滤波器被广泛地应用到数字音频领域，比如用于降噪或者音效调节等等。在一些场景中，须切换IIR滤波器的系数。目前在切换IIR滤波器的系数时，是直接对IIR滤波器的滤波系数进行调整，即将源滤波系数逐渐切换到目标滤波系数。如果要保证IIR滤波器是稳定的，需要保证IIR滤波系统的Z域极点都位于单位圆内，但是目前在对IIR滤波器的滤波系数的逐渐调整过程中，IIR滤波系数的Z域的极点跟随滤波系数的变化而变化，无法保证IIR滤波器的源滤波系数逐渐切换到目标滤波系数过程中，IIR滤波系统的Z域极点一直位于单位圆内，因此无法保证IIR滤波器的系数切换过程中IIR滤波系统的稳定性。
发明内容
本申请提供一种IIR滤波切换组件、音频设备以及系数切换方法，用于在切换IIR滤波系数过程中，提升系统稳定性，提升用户体验。
第一方面，本申请提供一种IIR滤波组件，IIR滤波组件包括第一IIR滤波器、第二IIR滤波器、控制电路和信号处理电路；第一IIR滤波器，用于采用第一滤波系数对输入信号进行处理得到第一输出信号；第二IIR滤波器，用于采用第二滤波系数对输入信号进行处理得到第二输出信号；控制电路，用于调整第一输出信号对应的第一权重信号，以及第二输出信号对应的第二权重信号；信号处理电路，用于根据第一权重信号和第二权重信号对第一输出信号和第二输出信号进行加权叠加得到滤波输出信号。其中，根据第一权重信号和第二权重信号对第一输出信号和第二输出信号进行加权叠加，可以理解为根据第一权重信号调整第一输出信号，以及根据第二权重信号调整第二输出信号，然后将经过调整后的第一输出信号和调整后的第二输出信号叠加一起。或者说，第一输出信号和第二输出信号的加权叠加可以表示为第一输出信号*alpha+第二输出信号*beta，其中alpha表示第一权重信号，beta表示第二权重信号。
上述方案中，通过增加一组IIR滤波资源用于滤波系数切换。针对第一IIR滤波器和第二IIR滤波器的滤波系数无需进行调整，而是在需要调整对输入信号进行滤波处理所采用的滤波系数的情况下，调整采用第一滤波系数的第一输出信号的权重，以及调整采用第二滤波系数的第二输出信号的权重，即调整滤波输出信号中源滤波系数的输出信号分量占比以及目标滤波系数的输出信号分量占比，使得滤波输出信号由源滤波系数对应的输出逐渐调整为目的滤波系数对应的输出。通过本申请实施例提供的IIR滤波组件可以在切换滤波系数过程中，仅对两个IIR滤波器的输出信号的权重进行调整，两个IIR滤波器的系数并未发生变化，从而两个IIR滤波器的Z域极点不会由于滤波系数的变化而发生变化，从而在切换过程中，保证两个IIR滤波器的滤波系统的稳定性。
在一种可能的设计中，IIR滤波组件应用于音频设备，第二IIR滤波器，具体用于在音频设备从第一模式切换为第二模式时，采用第二滤波系数对输入信号进行处理得到第二输出信号；控制电路，具体用于在音频设备从第一模式切换为第二模式时，调整(比如降低)第一输出信号对应的第一权重信号，以及调整(比如调高)第二输出信号对应的第二权重信号。
上述方案中，针对第一IIR滤波器和第二IIR滤波器的滤波系数无需做任何调整，而是在由第一模式切换到第二模式的过程中，将采用第一滤波系数(源滤波系数)的第一输出信号的权重降低，以及将采用第二滤波系数(目标滤波系数)的第二输出信号的权重，使得调整滤波输出信号中源滤波系数的输出信号分量占比减少，目标滤波系数的输出信号分量占比逐渐增加，进而完成切换后滤波输出信号即为第二模式对应的输出信号。由于在切换过程中，仅对两个IIR滤波器的输出信号的权重进行调整，两个IIR滤波器的系数并未发生变化，从而两个IIR滤波器的Z域极点不会由于滤波系数的变化而发生变化，从而在切换过程中，保证两个IIR滤波器的滤波系统的稳定性。
在一种可能的设计中，控制电路在设定时长内，将第一权重信号的取值由第一值调整为第三值，以及将第二权重信号的取值由第二值调整为第四值，第一值大于0且小于或者等于1，第三值小于或者等于0且小于所述第一值，第二值大于或者等于0且小于1，第四值小于或者等于1且大于所述第二值。一些设计中，第三值为0，第四值为1。又一些设计中，第二值为1，第二值为0。
上述设计中，将采用目标滤波系数的第二IIR滤波器的权重减少，比如降低为1，而采用第一滤波系数的第一IIR滤波器的权重增加，比如增加为1，使得滤波输出信号中源滤波系数的输出信号分量占比减少直至为0，目标滤波系数的输出信号分量占比逐渐增加直至为1，进而完成切换后滤波输出信号即为第二模式对应的输出信号，实现简单且保证系统的稳定性。
在一种可能的设计中，控制电路在设定时长内，将第一权重信号的取值由第一值步进为第三值，以及将第二权重信号的取值由第二值步进为第四值。
第一值步进为第三值，可以理解为第一值经过多次减小到第三值，多次减少的大小可以相同也可以不同。第二值步进为第四值，可以理解为第四值经过多次增大到第四值，多次增大的大小可以相同也可以不同。上述设计中，在需要切换滤波系数时，采用设定时长内平滑切换权重的方式，但是与针对滤波系数进行平滑切换不同的是，本申请采用第一滤波系数对应的输出信号与第二滤波系数对应的输出信号进行加权叠加的方式，对加权采用的权重进行平滑步进。由于在切换过程中，仅对两个IIR滤波器的输出信号的权重进行调整，两个IIR滤波器的系数并未发生变化，从而两个IIR滤波器的Z域极点不会由于滤波系数的变化而发生变化，从而在切换过程中，保证两个IIR滤波器的滤波系统的稳定性。
此外，目前为了保证滤波系统的稳定性，可以先将源滤波系数和目的滤波系数对应的Z域极点计算出来，然后采用在Z域进行极点切换的方式，来实现滤波系数的切换。但是由于Z域变换会增加计算开销，并且由于Z变换本质是一种频域分析，因此Z变换会增加延时。而本申请采用上述方式，并不需要进行Z变换来保证系统稳定性，因此可以避免由于Z变换导致的计算开销增加以及滤波时延的增加。
在一种可能的设计中，第一权重信号由第一值步进为第三值的步进次数与第二权重信号由第二值步进为第四值的步进次数相同。上述设计中，第一权重信号每次在降低的同时， 第二权重信号在调高，使得第一权重信号和第二权重信号的调整更均衡化。
在一种可能的设计中，信号处理电路包括第一乘法器、第二乘法器以及加法器；第一乘法器的输入信号包括第一输出信号以及第一权重信号，第二乘法器的输入信号包括第二输出信号以及第二权重信号，加法器的输入信号包括第一乘法器的输出信号以及第二乘法器的输出信号，加法器的输出信号为滤波输出信号。
上述设计中，提供一种简单的实现加权叠加的电路，成本较低且复杂度低。
在一种可能的设计中，控制电路，还用于在完成第一权重信号和第二权重信号的调整后，将第一IIR滤波器的滤波系数更新为第二滤波系数。
上述设计中，完成第一权重信号和第二权重信号的调整可以理解为，完成第一权重信号的降低以及第二权重信号的调高。上述设计中始终将第一IIR滤波器作为工作滤波器，因此无需维护当前工作滤波器是哪个滤波器，也无须在每次切换前都先确定当前的工作滤波器是哪一个，实现简单且减少由于确定工作滤波器带来的切换时延。
在一种可能的设计中，控制电路，还用于在完成第一权重信号和第二权重信号调整后，将第二IIR滤波器的状态更新为阻断状态。
在一种可能的设计中，控制电路，在将第二IIR滤波器的状态更新为阻断状态时，具体用于将第二IIR滤波器的滤波系数更新为0；或者，将第二输出信号的权重更新为0，或者将第二IIR滤波器断电。
在一种可能的设计中，控制电路在音频设备从第一模式切换到第二模式时，接收控制信号，并根据控制信号将第二滤波系数配置给第二IIR滤波器。上述设计中，第二IIR滤波器在需要切换模式时，才会生效，实现简单。
第二方面，本申请实施例提供一种音频设备，包括第一方面或者第一方面的任一设计所述的IIR滤波组件。
在一种可能的设计中，音频设备为耳机或者车机。
第三方面，本申请实施例提供一种IIR滤波的系数切换方法，方法应用于IIR滤波组件，IIR滤波组件包括第一IIR滤波器、第二IIR滤波器、控制电路和信号处理电路；通过第一IIR滤波器对输入信号进行处理得到第一输出信号，第一IIR滤波器采用第一滤波系数；在音频设备从第一模式切换到第二模式时，为第二IIR滤波器配置第二滤波系数，并通过第二IIR滤波器对输入信号进行处理得到第二输出信号，音频设备中部署有IIR滤波器组件；在音频设备从第一模式切换到第二模式的过程中，降低第一输出信号对应的第一权重信号，以及调高第二输出信号对应的第二权重信号；其中，第一滤波系数为第一模式对应的当前滤波系数，第二滤波系数为第二模式对应的目标滤波系数；根据第一权重信号和第二权重信号对第一输出信号和第二输出信号进行加权叠加得到滤波输出信号。
在一种可能的设计中，降低第一输出信号对应的第一权重信号，以及调高第二输出信号对应的第二权重信号，包括：在设定时长内将第一权重信号的取值由第一值调整为第三值，以及将第二权重信号的取值由第二值调整为第四值，第一值大于0且小于或者等于1，第三值小于或者等于0且小于第一值，第二值大于或者等于0且小于1，第四值小于或者等于1且大于第二值。
在一种可能的设计中，在设定时长内将第一权重信号的取值由第一值调整为第三值，以及将第二权重信号的取值由第二值调整为第四值，包括：在设定时长内将第一权重信号的取值由第一值步进为第三值，以及将第二权重信号的取值由第二值步进为第四值。
在一种可能的设计中，第一权重信号由第一值步进为第三值的步进次数与第二权重信号由第二值步进为第四值的步进次数相同。
在一种可能的设计中，方法还包括：在完成第一权重信号和第二权重信号的调整后，将第一IIR滤波器的滤波系数更新为第二滤波系数。
在一种可能的设计中，方法还包括：在完成第一权重信号和第二权重信号调整后，将第二IIR滤波器的状态更新为阻断状态。
在一种可能的设计中，将第二IIR滤波器的状态更新为阻断状态，包括：将第二IIR滤波器的滤波系数更新为0；或者，将第二输出信号的权重更新为0。
在一种可能的设计中，方法还包括：在音频设备从第一模式切换到第二模式时，接收控制信号；通过第二IIR滤波器对输入信号进行处理得到第二输出信号之前，根据控制信号将第二滤波系数配置给第二IIR滤波器。
上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见第一方面的相关有益效果描述，不再重复描述。
附图说明
图1为一组级联的双二阶IIR滤波器的实现方式示意图；
图2为一种可能的双二阶IIR滤波器实现方式示意图；
图3为一种不稳定系统的IIR滤波器的Z域示意图；
图4为Z域极点平滑实现示意图；
图5为本申请实施例提供的IIR滤波组件的应用场景示意图；
图6为本申请实施例提供的一种IIR滤波组件结构示意图；
图7为本申请实施例提供的另一种IIR滤波组件结构示意图；
图8为本申请实施例提供的又一种IIR滤波组件结构示意图；
图9为本申请实施例提供的又一种IIR滤波组件结构示意图；
图10为本申请实施例提供的权重调整的实现方式示意图；
图11为本申请实施例提供的一种第一权重调整的曲线函数示意图；
图12为本申请实施例提供的另一种第一权重调整的曲线函数示意图；
图13为本申请实施例提供的IIR滤波组件的输入和输出波形示意图；
图14为本申请实施例提供的IIR滤波的系数切换方法流程示意图。
具体实施方式
下面先对本申请实施例涉及到的用词和技术进行解释说明。
1)本申请涉及的术语“至少一个”，是指一个，或一个以上，即包括一个、两个、三个及以上；“多个”，是指两个，或两个以上，即包括两个、三个及以上。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个) 或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项(个)，可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
2)本申请涉及的第一IIR滤波器和第二IIR滤波器可以分别包括一个IIR滤波器，也可以分别由多个级联的IIR滤波器构成，本申请对此不作具体限定。需要说明的是，在由多个级联的IIR滤波器构成时，多个IIR滤波器的滤波系数可以不相同，即可以理解为切换前的源滤波系数不同，切换后的目标滤波系数也不相同。多个IIR滤波器的滤波系数也可以相同，滤波系数根据当前的场景需求来确定，本申请实施例对此不作具体限定。
作为一种举例，第一IIR滤波器和第二IIR滤波器为相同类型的IIR滤波器，比如均为双二阶IIR滤波器。IIR滤波器是一类递归型的线性时不变因果系统，差分方程可以通过公式(1)表示。
Figure PCTCN2021139262-appb-000001
其中，a i和b j均表示IIR滤波器的滤波系数。
Figure PCTCN2021139262-appb-000002
表示将输入信号和延时后的输入信号组成M节的延时网络。
Figure PCTCN2021139262-appb-000003
表示将输出信号加以延时组成N节的延时网络。
作为一种举例，参见图1所示为一组级联的双二阶(biquad)IIR滤波器的实现方式示意图，通过多个双二阶IIR滤波器级联的方式来对输入的音频信号进行滤波处理。在不同的场景下所需要的滤波功能不同，比如消除噪声场景中，可以通过多个级联的双二阶IIR滤波器滤除输入的音频信号中的噪声信号。参见图2所示，为一种可能的双二阶IIR滤波器实现方式示意图。双二阶IIR滤波器的差分方程可以通过如下公式(2)表示。
y＝b 0x+b 1x n-1+b 2x n-2-a 1y n-1-a 2y n-2         公式(2)
其中，a 1，a 2，b 0，b 1，b 2均表示滤波系数。图2中，x表示输入信号，y表示输出信号，z -1表示单位时延，即信号延迟一个时钟周期。
基于上述公式(1)确定的IIR滤波系统的Z域传递函数可以通过如下公式(3)来表示。
Figure PCTCN2021139262-appb-000004
从公式(3)可以看出，B(z)仅涉及零点特性，不存在稳定性问题。但是A(z)存在稳定问题。根据多项式理论，A(z)可以分解为如下公式(4)。
Figure PCTCN2021139262-appb-000005
从上公式(4)结合公式(3)可以看出，该IIR滤波系统存在着极点为p i。根据z变换的性质，若IIR滤波系统在单位圆外部存在极点，则传递函数在某个频点上有无穷的增益。这样的IIR滤波系统衍生出来的滤波器，就会不稳定。换言之，若音频信号通过这种不稳定的IIR滤波器，输出端会产生啸叫现象。因此，若IIR滤波器是稳定的，则要求所有的p i都在z域的单位圆内部。例如，参见图3所示的IIR滤波系统是一个不稳定的系统，因为有一个极点落在了单位圆外部(图3以“x”代表极点)。
在一些场景中，为了适应环境的变化或者满足用户的需求，需要对滤波器的系数进行切换。需要说明的是，在配置IIR滤波器的系数时，会考虑IIR滤波系统的稳定性，因此一般情况下，切换前采用的源滤波系数对应的IIR滤波系统是稳定的，并且切换后采用的 目标滤波系数对应的IIR滤波系统也是稳定的。但是在滤波系数切换过程中，如何保证IIR滤波系统的稳定性，值得研究。
第一种可能的切换方式，可以将IIR滤波器的系数直接由源滤波系数更新为目标滤波系数，但是这种切方式，会使得IIR滤波器的输出端的输出信号产生不连续的跃迁，进而影响用户体验。
第二种可能的切换方式，可以采用平滑步进切换的方式，将IIR滤波器的系数由源滤波系数逐渐切换为目的滤波系数。如前描述，如果要保证IIR滤波系统的稳定性，需要保证IIR滤波系统的Z域极点都位于单位圆内，但是在对IIR滤波器的滤波系数的逐渐调整过程中，IIR滤波系数的Z域的极点跟随滤波系数的变化而变化。
比如，结合上述公式(3)和公式(4)，IIR滤波系统的传递函数可以通过如下公式(5)表示。
Figure PCTCN2021139262-appb-000006
其中，
Figure PCTCN2021139262-appb-000007
表示每次经过调整的滤波系数。在滤波系数调整过程中，该IIR滤波系统的极点更新为：
Figure PCTCN2021139262-appb-000008
虽然上述第二种可能的切换方式能够保证切换前源滤波系数对应的IIR滤波系统与切换后目标滤波系数对应的IIR滤波系统均是稳定的，但是由于该切换方式针对滤波系数做平滑处理，在平滑过程中某次更新的滤波系数可能导致某个极点落在单位圆外部，因此会导致滤波系数切换过程中出现IIR滤波系统不稳定的情况。
第三种可能的切换方式：为了防止滤波系数切换过程导致IIR滤波系统不稳定的情况发生，可以将源滤波系数对应的IIR滤波系统的极点以及目标滤波系数对应的IIR滤波系统的极点计算出来，然后采用源滤波系数到目标滤波系数极点进行平滑的方式进行滤波系数的切换。由于源滤波系数对应的IIR滤波系统的极点和目标滤波系数对应的IIR滤波系统的极点均位于单位圆内部，因此平滑过程中，每次更新的滤波系数对应的IIR滤波系统的极点也会位于单位圆内，可以保障IIR滤波系统在平滑切换过程中的稳定性。例如，参见图4所示。采用上述第三种可能的切换方式，虽然能够从根本上解决第二种可能的切换方式出现的在滤波系数调整过程中IIR滤波系数不稳定问题。但需要采用z变换和反z变换计算极点，从而增加了计算开销。并且由于z变换本质是一种频域分析，因此z变换会导致延时。针对降噪场景来说，延时较大，降噪效果越差，无法满足降噪需求。
本申请实施例提供一种IIR滤波组件。在需要对输入信号进行滤波处理所采用的滤波系数进行切换的过程中，采用本申请实施例提供的IIR滤波组件，可以保证IIR滤波系统稳定性。IIR滤波组件可以应用于需要进行滤波且有滤波系统切换需求的场景中。比如主动降噪场景、车机路面噪声消除场景或者车机引擎噪声消除场景等等。IIR滤波组件可以部署于车机或者耳机等音频设备中。车机是指安装在汽车中的车载信息娱乐设备，用于实现人与车或者车与外界(比如车与车)的信息通讯。例如，参见图5所示，为IIR滤波组件的应用场景示意图。作为一种举例，耳机可以为入耳式耳机、颈挂式耳机、耳挂式耳机或者头戴式耳机等等。耳机可以为无线耳机，也可以是有线耳机等等。本申请对耳机的具体的形式不作具体限定。
一些实施例中，对输入信号进行滤波处理所采用的滤波系数需要切换时，可以是音频设备的模式切换，比如针对主动降噪(active noise control，ANC)场景，当音频设备所处的场景由一个场景切换到另一个场景时，触发模式切换。例如，从会议室进入到安静的办 公室，或者由安静的办公室进入到会议室等。再例如，由安静的小区内部进入到嘈杂的街道上。再比如，音频设备的模式切换可以是音频设备的功能切换，比如耳机具有主动降噪(active noise control，ANC)功能、环境声透传(hear through，HT)功能和增强功能(augment hearing，AH)。音频设备的模式切换可以是三个功能之间的切换，比如由ANC功能切换到HT功能。ANC功能，用于降低用户佩戴耳机时不想听到的外界噪声。HT功能，用于透传外部环境中的声音，来实现与用户不带耳机一样感受外界声音。AH，可以认为是ANC功能和HT功能同时启动，用于实现将用户想要的声音信号输送给用户，滤除不想要的声音信号。音频设备的模式切换，还可以由不带有任何处理效果的功能切换到ANC(或者HT或者AH)。当然音频设备可以具有其他的功能，不同的功能所达到的滤波效果不同，或者不同的功能所需要对输入信号进行滤波所采用的滤波系数不同。本申请实施例对音频设备所具有的功能，或者不同功能之间的切换不作具体限定。后续为了便于描述，将切换前的模式称为第一模式，切换后的模式称为第二模式。切换前所需的滤波系数称为第一滤波系数，切换后所需的滤波系数称为第二滤波系数。第一滤波系数即为第一模式对应的当前滤波系数(或者称为源滤波系数)，第二滤波系数即为第二模式对应的目标滤波系数。一些实施例中，第一滤波系数也被称为源滤波系数，第二滤波系数也被称为目标滤波系数。
参见图6所示，为本申请实施例提供的一种IIR滤波组件结构示意图。图6中，IIR滤波组件包括第一IIR滤波器410、第二IIR滤波器420和信号处理电路430。第一IIR滤波器410采用第一滤波系数对输入信号进行滤波处理，而第二IIR滤波器420采用第二滤波系数对输入信号进行滤波处理。信号处理电路430用于对第一IIR滤波器410输出的信号以及第二IIR滤波器420输出的信号进行加权叠加。第一IIR滤波器410输出的信号对应的权重以及第二IIR滤波器420输出的信号的权重支持被调整。示例性地，权重的调整可以由控制电路来调整。针对控制电路，后续会详细说明，此处不再重复描述。
一些实施例中，第一IIR滤波器410和第二IIR滤波器420，在未进行滤波系数切换的过程中，可以仅有一个IIR滤波器用于对输入信号进行滤波处理，可以将该组滤波器称为工作滤波器。本申请实施例中，第一IIR滤波器410在未进行滤波系数切换的过程中，采用第一滤波系数对输入信号进行滤波处理。即将第一IIR滤波器410作为工作滤波器。此处，将第一IIR滤波器410的输出信号称为第一输出信号。需要说明的是，一些场景中，工作滤波器也可以是非固定的，比如切换前工作滤波器为其中一组工作滤波器，切换后的工作滤波器也可以为另一组工作滤波器。一些实施例中，在音频设备由第一模式切换到第二模式时，第二IIR滤波器420开始使用第二滤波系数对输入信号进行滤波处理。为了便于与第一IIR滤波器410的输出信号进行区分，将第二IIR滤波器420的输出信号称为第二输出信号。信号处理电路430用于对第一IIR滤波器410的第一输出信号和第二IIR滤波器420的第二输出信号进行加权叠加处理从而得到滤波输出信号。示例性地，IIR滤波器为数字滤波器，因此第一输出信号和第二输出信号均为数字信号。第一输出信号和第二输出信号的加权叠加可以表示为第一输出信号*alpha+第二输出信号*beta，其中alpha表示第一输出信号的权重，beta表示第二输出信号的权重。信号处理电路430也可以称为加权电路，或者采用其它的名字，本申请对此不作具体限定。在由第一模式切换到第二模式的过程中，第一输出信号对应的第一权重信号降低，第二输出信号对应的第二权重信号升高。在由第一模式切换到第二模式的过程中，由于采用第一滤波系数的第一输出信号的权重减少，而采用第二滤波系数的第二输出信号的权重增加，滤波输出信号中包含的第一输出信 号的分量是逐渐减少的，而第二输出信号的分量是逐渐增加的，使得滤波输出信号在由第一模式切换到第二模式的过程中逐渐由第一输出信号转变为第二输出信号，相当于完成了对滤波系数的切换。本申请实施例并非直接对滤波器的滤波系数进行切换，而是对两组IIR滤波器的输出信号对应的输出权重进行调整，两组IIR滤波器的系数在切换过程中并未发生变化，从而两组IIR滤波器的Z域极点不会发生变化，从而可以保证系数切换过程中IIR滤波系统的稳定性。此外，本申请实施例采用的方案相比采用第三种可能的切换方式，可以避免由于Z变换导致的计算开销增加以及滤波时延的增加。
一些实施例中，第一IIR滤波器410的第一输出信号的权重单调递减，第二IIR滤波器420的第二输出信号的权重单调递增。通过该方式可以防止相邻两次权重值调整过大使得输出信号产生小幅度的跃迁而影响用户体验。
如下以第一IIR滤波器410采用源滤波系数为例，即在音频设备采用第一模式时，或者说滤波系数切换之前，第一IIR滤波器410采用源滤波系数(即第一滤波系数)对输入信号进行滤波。第二IIR滤波器420可以处于阻断状态。例如，第二IIR滤波器420的滤波系数全为0，则第二IIR滤波器420处于阻断状态。再比如，第二IIR滤波器420的权重为0，则第二IIR滤波器420处于阻断状态。
第一IIR滤波器410，采用源滤波系数对输入的输入信号进行滤波处理得到第一输出信号。在音频设备采用的模式由第一模式切换到第二模式的过程中，第二IIR滤波器420采用目标滤波系数对输入信号进行滤波处理得到第二输出信号。信号处理电路430对第一输出信号和第二输出信号进行加权叠加处理得到滤波输出信号。一些实施例中，在音频设备从第一模式切换到第二模式的设定时长内，第一输出信号的权重可以由第一值降低为第三值，第二输出信号的权重由第二值调高为第四值。第一值大于0且小于或者等于1，第三值小于或者等于0且小于所述第一值，第二值大于0且小于或者等于1，第四值小于或者等于1且大于所述第二值。一些实施例中，第三值为0，第四值为1。又一些实施例中，第二值为1，第二值为0。通过上述方式，使得滤波输出信号中源滤波系数的输出信号分量占比减少直至为0，目标滤波系数的输出信号分量占比逐渐增加直至为1，进而完成切换后滤波输出信号即为第二模式对应的输出信号，实现简单且可以保证系统的稳定性。
一些实施例中，第一输出信号的权重和第二输出信号的权重可以采用步进调节的方式。以第三值为0，第四值为1为例。比如，在设定时长内，第一输出信号的权重经过多次调整由第一值降低为0。第二输出信号的权重经过多次调整由第二值调高为1。第一输出信号的权重由第一值步进为0的步进次数与所述第二输出信号的权重由第二值步进为1的步进次数可以相同也可以不相同。在一些实施例中，第二输出信号的权重＝1-第一输出信号的权重，第二值＝1-第一值。在一些实施例中，第一输出信号的权重每次步进大小可以满足曲线函数关系。曲线函数可以是线性函数，也可以是非线性函数，本申请实施例对此不作具体限定。
以第一输出信号的权重由alpha表示，第二输出信号的权重由beta表示为例。alpha取值在设定时长内单调递减，beta的取值在设定时长内单调递减。设定时长也可以称为平滑时间。一些实施例中，alpha每次步进的大小与beta每次步进的大小可以相同也可以不同。本申请实施例对此不作具体限定。第一IIR滤波器410和第二IIR滤波器420输出的信号均为数字信号，第一输出信号或者第二输出信号每次平滑步进所需间隔的采样点数量(或者说间隔时间)可以根据输出的数字信号的采样频率、平滑时间(设定时长)和平滑次数 (或者称为步进次数)来确定。
在一种可能的实现方式中，信号处理电路430可以采用如图7所示的结构。信号处理电路430可以包括第一乘法器431、第二乘法器432和加法器433。第一乘法器431的输入数字信号包括第一输出信号和第二输出信号的权重，第二乘法器432的输入数字信号包括第二输出信号和第二输出信号的权重。加法器433的输入数字信号包括第一乘法器431的输出数字信号以及第二乘法器432的输出数字信号。加法器433的输出数字信号为滤波输出信号。
在一种可能的实现方式中，IIR滤波组件中还可以包括控制电路440，参见图8所示。由控制电路440在音频设备从第一模式切换到第二模式的过程中，降低第一输出信号对应的第一权重信号，并调高第二输出信号对应的第二权重信号。示例性地，控制电路440在设定时长内，将第一权重信号的取值由第一值调整为0，以及将第二权重信号的取值由第二值调整为1，第一值大于0且小于或者等于1，第二值大于或者等于0且小于1。第一权重信号的取值即为第一输出信号的权重，第二权重信号的取值即为第二输出信号的权重。以第一权重信号由第一值步进为0的步进次数与第二权重信号由第二值步进为1的步进次数均为N为例。从而在设定时长内，控制电路440向第一乘法器431输入的第一权重信号的取值由第一值经过N次步进为0，向第二乘法器432输入的第二权重信号的取值由第二值经过N次步进为1。以信号处理电路430采用图7所示的结构为例，则IIR滤波组件的结构可以参见图9所示。
在一些实施例中，在所述音频设备从所述第一模式切换到所述第二模式时，控制电路440可以将目标滤波系数(即第二滤波系数)配置到第二IIR滤波器420。比如，控制电路440可以采用寄存器的方式将目标滤波系数配置到第二IIR滤波器420上。控制电路440可以根据输入的数字信号的采样频率、平滑时间以及平滑次数来确定每次平滑步进所间隔的采样点数量(或者间隔时间)。其中，平滑时间和平滑次数可以是预配置在控制电路430内的。一些实施例中，控制电路440在所述音频设备从所述第一模式切换到所述第二模式时，会接收到控制信号，从而根据该控制信号将该第二滤波系数配置给第二IIR滤波器420。示例性地，控制电路440在接收到控制信号开始的设定时长内，控制电路440执行对alpha和beta的平滑步进，具体的，控制电路440控制第一乘法器431输入的alpha值和第二乘法器432输入的beta值。
作为一种举例，每次步进的大小满足线性函数为例。N次步进中第j+1次的alpha值alpha j+1和beta j+1满足如下公式(6)和公式(7)所示的条件。
alpha j+1＝alpha j-第一值/N           公式(6)
beta j+1＝beta j+(1-第二值)/N           公式(7)
一些实施例中，beta＝1-alpha，则beta j+1＝1-alpha j+1。作为一种举例，在实现alpha或者beta值的平滑步进时，可以通过浮点数的循环移位来实现。为了便于区分，将第一乘法器431输入的值通过alphak来表示，第二乘法器432输入的值通过betak来表示。循环移位的位数可以通过lambda来表示。如下以beta＝1-alpha为例，则alpha＝alphak/(1>>lambda)，beta＝[(1<<lambda)-alphak]/(1<<lambda)，则本申请的实现逻辑可以参见图10所示，1/(1<<lambda)可以通过>>lambda来实现。其中，>>表示右移符号， <<表示左移符号。一些实施例中，N＝2 lambda，参见图11所示，在平滑过程中，alphak取值每次递减1，而betak每次递增1。以平滑次数N＝64为例，则lambda＝6。平滑开始之前，alphak取值为64，在平滑过程中，alphak取值每次递减1，经过64次递减，alphak取值为0。而betak从0开始，每次递增1，经过64次递增，betak的取值为64。
作为另一种举例，每次步进的大小满足非线性函数为例。非线性函数通过f()表示为例。N次步进中第j+1次的alpha值alpha j+1和beta j+1满足如下公式(8)和公式(9)所示的条件。
alpha j+1＝alpha j-f(ramp)                公式(8)
beta j+1＝1-alpha j+1                   公式(9)
ramp表示步进时间间隔也可以表示每次步进所经过的采样点数量。参见图12所示，以ramp表示步进时间间隔为例。
在一些实施例中，控制电路440在完成所述第一权重信号和所述第二权重信号的调整后，将所述第一IIR滤波器410的系数更新为所述目标滤波系数。一些实施例中，完成所述第一权重信号和所述第二权重信号的调整后，可以理解为第一输出信号的权重完成由第一值步进为0，第二输出信号的权重完成由第二值步进为1，使得最终的滤波输出信号由第一输出信号切换为第二输出信号，也即将IIR滤波组件的输出信号切换为目标滤波系数对应的输出信号。完成所述第一权重信号和所述第二权重信号的调整，也可以理解为经过了上述设定时长。控制电路440将所述第一IIR滤波器410的系数更新为目标滤波系数，进一步可以将IIR滤波组件中各个器件的状态恢复为初始态。初始态，可以理解为第一IIR滤波器410作为工作滤波器，而第二IIR滤波器420状态更新为阻断状态。控制电路440将第二IIR滤波器420状态更新为阻断状态，可以是将第二IIR滤波器420的系数全部配置为0，或者将第二IIR滤波器420输出的信号的权重设置为0，或者对第二IIR滤波器420进行断电处理。
如前所述，控制电路440，在所述音频设备从所述第一模式切换到所述第二模式时，会接收到控制信号，该控制信号可以理解为对输入信号进行滤波处理采用的源滤波系数切换到目标滤波系数的启动信号。从而控制电路440在接收到该控制信号时，会启动切换流程。控制信号，比如可以是脉冲信号，可以采用其它的信号，本申请实施例对此不作具体限定。以降噪系统为例，可以是用户通过控件触发降噪开启，从而降噪系统中的处理器可以向控制电路440触发控制信号。也可以是处理器识别到场景切换，向控制电路440触发控制信号。作为一种举例，本申请实施例涉及的信号发送情况可以参见图13所示。图13中daep_din表示输入信号对应的模拟信号，daep_out表示滤波输出信号对应的模拟信号。daep_coef_flush_pulse对应的脉冲信号表示控制信号。daep_sbq_ramp_state表示平滑状态信号，平滑状态信号表示控制电路440的工作状态。图13，以第二IIR滤波器420的滤波系数包括a1、a2、b0、b1、b2为例。daep_sbq_coefa1表示a1，daep_sbq_coefa2表示a2，daep_sbq_coefb0表示b0，daep_sbq_coefb1表示b1，daep_sbq_coefb2表示b2。图13中第一次对应的时间段中，控制电路440在接收到控制信号后，在平滑状态信号为高电平的时间段内，调整第一乘法器431输入的alpha和第二乘法器432输入的beta值。并且在接收到控制信号后，将第二IIR滤波器420的滤波系数配置为目标滤波系数，参见图13所示。 应理解的是，图13仅作为一种举例，并不对滤波系数的取值进行具体限定。从图13可以看出，IIR滤波组件输出的滤波输出信号对应的模拟信号逐渐变化起来的，并非一步到位。在平滑状态信号为低电平的时间段，平滑结束，控制电路440将目标滤波系数更新到第一IIR滤波器中，并将第二IIR滤波器420的状态切换为阻断状态，图13中以将第二乘法器432输入的权重值更新为0为例。
在本申请的一些实施例中，以音频降噪为例，如果需要关闭降噪功能，则需要关闭该IIR滤波组件的滤波功能，可以采用平滑的方式来防止突然停止降噪功能导致的输出端产生不连续的跳跃，来提高用户体验。参见图13中的第二次对应的时间段，在播放过程中，需要关闭降噪功能，图13中，以第一IIR滤波器为工作滤波器为例。需要关闭降噪功能时，需要关闭工作滤波器，控制电路440接收到脉冲信号，在平滑状态信号为高电平的时间段内，调整第一乘法器431输入的alpha值，将第一乘法器431输入的alpha值由1经过N次步进为0。通过图13可以看出，IIR滤波组件输出的信号逐渐变得不再输出的。
本申请还提供了一种IIR滤波的系数切换方法。如图14所示，为本申请实施例提供的一种示例性的IIR滤波的系数切换方法流程示意图。成像方法应用于IIR滤波组件。IIR滤波组件部署于音频设备中。IIR滤波组件包括第一IIR滤波器、第二IIR滤波器、控制电路和信号处理电路。
101，通过第一IIR滤波器对输入信号进行处理得到第一输出信号，第一IIR滤波器采用第一滤波系数。
102，在音频设备从第一模式切换到第二模式时，为第二IIR滤波器配置第二滤波系数。
103，通过第二IIR滤波器对输入信号进行处理得到第二输出信号。
104，在音频设备从第一模式切换到第二模式的过程中，降低第一输出信号对应的第一权重信号，以及调高第二输出信号对应的第二权重信号。
其中，第一滤波系数为第一模式对应的当前滤波系数，第二滤波系数为第二模式对应的目标滤波系数；
105，根据第一权重信号和第二权重信号对第一输出信号和第二输出信号进行加权叠加得到滤波输出信号。
在一种可能的实施方式中，降低第一输出信号对应的第一权重信号，以及调高第二输出信号对应的第二权重信号，包括：
在设定时长内将第一权重信号的取值由第一值调整为第三值，以及将第二权重信号的取值由第二值调整为第四值，第一值大于0且小于或者等于1，第三值小于或者等于0且小于第一值，第二值大于或者等于0且小于1，第四值小于或者等于1且大于第二值。
在一种可能的实施方式中，在设定时长内将第一权重信号的取值由第一值调整为第三值，以及将第二权重信号的取值由第二值调整为第四值，包括：
在设定时长内将第一权重信号的取值由第一值步进为第三值，以及将第二权重信号的取值由第二值步进为第四值。
在一种可能的实施方式中，第一权重信号由第一值步进为第三值的步进次数与第二权重信号由第二值步进为第四值的步进次数相同。
在一种可能的实施方式中，该方法还包括：在完成第一权重信号和第二权重信号的调整后，将第一IIR滤波器的滤波系数更新为第二滤波系数。
在一种可能的实施方式中，该方法还包括：在完成第一权重信号和第二权重信号调整 后，将第二IIR滤波器的状态更新为阻断状态。
在一种可能的实施方式中，将第二IIR滤波器的状态更新为阻断状态，包括：将第二IIR滤波器的滤波系数更新为0；或者，将第二输出信号的权重更新为0。
在一种可能的实施方式中，方法还包括：在音频设备从第一模式切换到第二模式时，接收控制信号；通过第二IIR滤波器对输入信号进行处理得到第二输出信号之前，根据控制信号将第二滤波系数配置给第二IIR滤波器。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机或处理器上运行时，使得计算机或处理器执行本申请任一个实施例中控制电路执行的部分或全部步骤。
本申请实施例还提供一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机或处理器上运行时，使得计算机或处理器执行本申请任一个实施例中控制电路执行的部分或全部步骤。
在本申请的各个实施例中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用，不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。
在本申请中，“示例的”一词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。或者可理解为，使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念，并不对本申请构成限定。
可以理解的是，在本申请中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定。术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的方案进行示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

  1. 一种无限长冲激响应IIR滤波组件，其特征在于，所述IIR滤波组件包括第一IIR滤波器、第二IIR滤波器、控制电路和信号处理电路；
    所述第一IIR滤波器，用于采用第一滤波系数对输入信号进行处理得到第一输出信号；
    所述第二IIR滤波器，用于采用第二滤波系数对所述输入信号进行处理得到第二输出信号；
    所述控制电路，用于调整所述第一输出信号对应的第一权重信号，以及所述第二输出信号对应的第二权重信号；
    所述信号处理电路，用于根据所述第一权重信号和所述第二权重信号对所述第一输出信号和所述第二输出信号进行加权叠加得到滤波输出信号。
  2. 如权利要求1所述的IIR滤波组件，其特征在于，所述控制电路，具体用于在设定时长内，将所述第一权重信号的取值由第一值调整为第三值，以及将所述第二权重信号的取值由第二值调整为第四值，第一值大于0且小于或者等于1，所述第三值小于或者等于0且小于所述第一值，所述第二值大于或者等于0且小于1，所述第四值小于或者等于1且大于所述第二值。
  3. 如权利要求2所述的IIR滤波组件，其特征在于，所述控制电路，具体用于在所述设定时长内，将所述第一权重信号的取值由所述第一值步进为所述第三值，以及将所述第二权重信号的取值由所述第二值步进为所述第四值。
  4. 如权利要求3所述的IIR滤波组件，其特征在于，所述第一权重信号由所述第一值步进为所述第三值的步进次数与所述第二权重信号由所述第二值步进为所述第四值的步进次数相同。
  5. 如权利要求1-4任一项所述的IIR滤波组件，其特征在于，所述信号处理电路包括第一乘法器、第二乘法器以及加法器；
    所述第一乘法器的输入信号包括所述第一输出信号以及所述第一权重信号，所述第二乘法器的输入信号包括所述第二输出信号以及所述第二权重信号，所述加法器的输入信号包括所述第一乘法器的输出信号以及所述第二乘法器的输出信号，所述加法器的输出信号为所述滤波输出信号。
  6. 如权利要求1-5任一项所述的IIR滤波组件，其特征在于，所述控制电路，还用于在完成所述第一权重信号和所述第二权重信号的调整后，将所述第一IIR滤波器的滤波系数更新为所述第二滤波系数。
  7. 如权利要求1-6任一项所述的IIR滤波组件，其特征在于，所述控制电路，还用于在完成所述第一权重信号和所述第二权重信号调整后，将所述第二IIR滤波器的状态更新为阻断状态。
  8. 如权利要求7所述的IIR滤波组件，其特征在于，所述控制电路，在将所述第二IIR滤波器的状态更新为阻断状态时，具体用于将所述第二IIR滤波器的滤波系数更新为0；或者，将所述第二输出信号的权重更新为0。
  9. 如权利要求1-8任一项所述的IIR滤波组件，其特征在于，所述IIR滤波组件应用于音频设备，所述第二IIR滤波器，具体用于在所述音频设备从第一模式切换为第二模式时，采用第二滤波系数对所述输入信号进行处理得到第二输出信号；
    所述控制电路，具体用于在所述音频设备从第一模式切换为第二模式时，调整所述第一输出信号对应的第一权重信号，以及所述第二输出信号对应的第二权重信号。
  10. 如权利要求9所述的IIR滤波组件，其特征在于，所述控制电路，还用于：
    在所述音频设备从所述第一模式切换到所述第二模式时，接收控制信号，并根据所述控制信号将所述第二滤波系数配置给所述第二IIR滤波器。
  11. 一种音频设备，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的IIR滤波组件。
  12. 如权利要求11所述的音频设备，其特征在于，所述音频设备为耳机或者车机。
  13. 一种IIR滤波的系数切换方法，其特征在于，所述方法应用于IIR滤波组件，所述IIR滤波组件包括第一IIR滤波器、第二IIR滤波器、控制电路和信号处理电路；
    通过所述第一IIR滤波器对输入信号进行处理得到第一输出信号，所述第一IIR滤波器采用第一滤波系数；
    在音频设备从第一模式切换到第二模式时，为所述第二IIR滤波器配置第二滤波系数，并通过所述第二IIR滤波器对所述输入信号进行处理得到第二输出信号，所述音频设备中部署有所述IIR滤波器组件；
    在所述音频设备从所述第一模式切换到所述第二模式的过程中，降低所述第一输出信号对应的第一权重信号，以及调高所述第二输出信号对应的第二权重信号；
    其中，所述第一滤波系数为所述第一模式对应的当前滤波系数，所述第二滤波系数为所述第二模式对应的目标滤波系数；
    根据所述第一权重信号和所述第二权重信号对所述第一输出信号和所述第二输出信号进行加权叠加得到滤波输出信号。
  14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述降低所述第一输出信号对应的第一权重信号，以及调高所述第二输出信号对应的第二权重信号，包括：
    在设定时长内将所述第一权重信号的取值由第一值调整为第三值，以及将所述第二权重信号的取值由第二值调整为第四值，第一值大于0且小于或者等于1，所述第三值小于或者等于0且小于所述第一值，所述第二值大于或者等于0且小于1，所述第四值小于或者等于1且大于所述第二值。
  15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，在设定时长内将所述第一权重信号的取 值由第一值调整为第三值，以及将所述第二权重信号的取值由第二值调整为第四值，包括：
    在所述设定时长内将所述第一权重信号的取值由第一值步进为第三值，以及将所述第二权重信号的取值由第二值步进为第四值。
  16. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一权重信号由第一值步进为第三值的步进次数与所述第二权重信号由第二值步进为第四值的步进次数相同。
  17. 如权利要求13-16任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    在完成所述第一权重信号和所述第二权重信号的调整后，将所述第一IIR滤波器的滤波系数更新为所述第二滤波系数。
  18. 如权利要求13-17任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    在完成所述第一权重信号和所述第二权重信号调整后，将所述第二IIR滤波器的状态更新为阻断状态。
  19. 如权利要求18所述的方法，其特征在于，将所述第二IIR滤波器的状态更新为阻断状态，包括：
    将所述第二IIR滤波器的滤波系数更新为0；或者，将所述第二输出信号的权重更新为0。
  20. 如权利要求13-19任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    在所述音频设备从所述第一模式切换到所述第二模式时，接收控制信号；
    通过所述第二IIR滤波器对所述输入信号进行处理得到第二输出信号之前，根据所述控制信号将所述第二滤波系数配置给所述第二IIR滤波器。
PCT/CN2021/139262 2021-12-17 2021-12-17 Iir滤波组件、音频设备以及系数切换方法 WO2023108632A1 (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2021/139262 WO2023108632A1 (zh) 2021-12-17 2021-12-17 Iir滤波组件、音频设备以及系数切换方法
CN202180082497.4A CN116648856A (zh) 2021-12-17 2021-12-17 Iir滤波组件、音频设备以及系数切换方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2021/139262 WO2023108632A1 (zh) 2021-12-17 2021-12-17 Iir滤波组件、音频设备以及系数切换方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023108632A1 true WO2023108632A1 (zh) 2023-06-22

Family

ID=86775332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2021/139262 WO2023108632A1 (zh) 2021-12-17 2021-12-17 Iir滤波组件、音频设备以及系数切换方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN116648856A (zh)
WO (1) WO2023108632A1 (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101039535A (zh) * 2007-04-23 2007-09-19 北京中星微电子有限公司 一种避免合成噪声的方法和装置
CN102710284A (zh) * 2012-06-13 2012-10-03 江苏物联网研究发展中心 二维自适应滤波窄带干扰抑制装置
CN105099396A (zh) * 2015-05-22 2015-11-25 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 一种滤波器切换方法、装置以及医疗设备
CN113241084A (zh) * 2021-04-16 2021-08-10 北京梧桐车联科技有限责任公司 回声消除的方法、装置及设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101039535A (zh) * 2007-04-23 2007-09-19 北京中星微电子有限公司 一种避免合成噪声的方法和装置
CN102710284A (zh) * 2012-06-13 2012-10-03 江苏物联网研究发展中心 二维自适应滤波窄带干扰抑制装置
CN105099396A (zh) * 2015-05-22 2015-11-25 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 一种滤波器切换方法、装置以及医疗设备
CN113241084A (zh) * 2021-04-16 2021-08-10 北京梧桐车联科技有限责任公司 回声消除的方法、装置及设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN116648856A (zh) 2023-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109600698B (zh) 噪声降低的声音再现系统及方法
US7110554B2 (en) Sub-band adaptive signal processing in an oversampled filterbank
US11973479B2 (en) Two-stage audio gain circuit based on analog-to-digital conversion and audio terminal
WO2020248164A1 (zh) 主动降噪方法、装置、芯片、主动控制系统和存储介质
JP2001285983A (ja) レベル調整回路
CN1538784B (zh) 音响信号处理装置及其方法
WO2023108632A1 (zh) Iir滤波组件、音频设备以及系数切换方法
CN103987009A (zh) 听力装置的运行方法及听力装置
CN110996216B (zh) 对耳机内均衡滤波器进行配置的方法、装置、系统及耳机
CN115175063A (zh) 啸叫抑制方法、装置、音响及扩音系统
CN113194378B (zh) 音频信号的降噪方法、音频信号处理装置及电子设备
CN104754465B (zh) 一种自适应信号增强方法和系统
JPH0895577A (ja) 騒音制御装置
CN113383561B (zh) 用于操作音频设备的方法
JP2004349796A (ja) 音響エコー消去方法、その装置、プログラム及びその記録媒体
JP2010233198A (ja) オーディオ信号処理回路、フィルタ回路およびそれを用いたオーディオシステム
WO2024037374A1 (zh) 一种低频抑制的信号输出方法及限幅器
JPWO2017033260A1 (ja) 収音装置および収音方法
EP1585362B1 (en) Method, system and computer program product for reducing audible side effects of dynamic current consumption
WO2023272631A1 (zh) 音频信号的降噪方法、音频信号处理装置及电子设备
CA2397080C (en) Sub-band adaptive signal processing in an oversampled filterbank
JP2014011717A (ja) 音処理装置及びフィードバックキャンセル方法
US12057099B1 (en) Active noise cancellation system
CN108366331B (zh) 音频处理装置与音频处理方法
JPS6096997A (ja) 拡声装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202180082497.4

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21967765

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE