Gammatone滤波器组归一化代码

时间: 2023-06-14 18:06:49 浏览: 56
以下是Python代码实现Gammatone滤波器组归一化: ```python import numpy as np def gammatone_filterbank(fs, num_bands, freq_range): """Calculate the center frequencies of the gammatone filterbank. Args: fs (float): The sampling rate. num_bands (int): The number of filterbanks. freq_range (tuple): The frequency range of the filterbank. Returns: array: The center frequencies of the filterbank. """ # Get the lower and upper frequency. f_low, f_high = freq_range # Calculate the equivalent rectangular bandwidth (ERB) per band. erb_per_band = (f_high - f_low) / num_bands # Calculate the center frequencies of the filterbank using the ERB scale. erb = lambda x: 24.7 * (4.37 * x / 1000 + 1) center_freqs_erb = np.arange(1, num_bands + 1) * erb(erb_per_band) center_freqs_hz = (center_freqs_erb / 0.00437 - 1.0) * 1000.0 return center_freqs_hz def gammatone_filter(fs, freq, b=1.019, q=1.0): """Calculate the coefficients of a gammatone filter. Args: fs (float): The sampling rate. freq (float): The center frequency of the filter. b (float): The bandwidth of the filter. q (float): The Q factor of the filter. Returns: tuple: The coefficients of the filter. """ # Calculate the filter coefficients. t = 1.0 / fs a0 = 1.0 a1 = -2.0 * np.cos(2.0 * np.pi * freq * t) / np.exp(b * t) a2 = np.exp(-2.0 * b * t) b0 = q * np.exp(b / 2.0) * t ** (q - 1.0) b1 = 0.0 b2 = -q * np.exp(-b / 2.0) * t ** (q - 1.0) return a0, a1, a2, b0, b1, b2 def gammatone_filterbank_matrix(fs, num_bands, freq_range, b=1.019, q=1.0): """Calculate the filterbank matrix for the gammatone filterbank. Args: fs (float): The sampling rate. num_bands (int): The number of filterbanks. freq_range (tuple): The frequency range of the filterbank. b (float): The bandwidth of the filter. q (float): The Q factor of the filter. Returns: array: The filterbank matrix. """ # Calculate the center frequencies of the filterbank. center_freqs = gammatone_filterbank(fs, num_bands, freq_range) # Calculate the filter coefficients for each band. filters = [gammatone_filter(fs, freq, b, q) for freq in center_freqs] # Calculate the filterbank matrix. filterbank = np.zeros((num_bands, int(fs / 2))) for i, (a0, a1, a2, b0, b1, b2) in enumerate(filters): h = np.zeros(int(fs / 2)) for n in range(int(fs / 2)): t = n / fs h[n] = b0 * t ** (q - 1.0) * np.exp(b * t) * np.cos(2.0 * np.pi * center_freqs[i] * t) h /= np.linalg.norm(h) filterbank[i, :] = np.fft.fft(h) return filterbank ``` 其中,`gammatone_filterbank()`函数用于计算Gammatone滤波器组的中心频率,`gammatone_filter()`函数用于计算单个Gammatone滤波器的系数,`gammatone_filterbank_matrix()`函数用于计算Gammatone滤波器组的滤波矩阵。在计算滤波矩阵时,我们对每个滤波器的频率响应进行了归一化,以避免能量放大或缩小的问题。

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