libsoxrの設定

図−１ libsoxrのパラメータ

備考

ナイキスト周波数は

  ・アップサンプリング時   入力信号のサンプリング周波数の1/2

  ・ダウンサンプリング時   出力信号のサンプリング周波数の1/2

で、passband_end,stopband_beginにナイキスト周波数をかけるとpassband_end,stopband_beginでの周波数が得られます。

FIRフィルターの係数の例

precision 24

passband_end 0.91

stopband_begin 1.0

phase_response 50

で作成した係数を図-2に示します。

図−２ FIRフィルターの係数の例(precision=24,passband_end=0.91,stopband_begin=1.0,phase_response=50)

図-2の左側の図が係数になります。横軸は係数の個数（tap数）で、この条件でのtap数は897になります。

右上段はフィルターの遮断特性、右下段はその位相特性になります。

横軸はアップサンプル時は出力サンプリング周波数の1/2,ダウンサンプリング時は入力サンプリング周波数の1/2が1として正規化されています。

上記の条件でphase_responseを0とした場合、100とした場合の係数をそれぞれ図-3,図-4に示します。

図−３ FIRフィルターの係数の例(precision=24,passband_end=0.91,stopband_begin=1.0,phase_response=0)

図−４ FIRフィルターの係数の例(precision=24,passband_end=0.91,stopband_begin=1.0,phase_response=100)

lightMPDでの変更点

passband_end,stopband_begin

libsoxrではpassband_end,stopband_beginの設定範囲は

0.0 < passbnad_end < stopband_begin < 2.0

で、2.0 以上の値が設定された場合は% で指定されたとみなします。

この仕様はちょっと混乱するので、lightMPDではこの制限を外し2.0以上の値も設定できます。（2.0以上の値に意味があるかわかりませんが）

single stage

lightMPDではsingle stage というパラメータを追加しました。

libsoxrでは整数倍のリサンプリングにおいても、複数回のリサンプリング処理によって目的のサンプリング周波数に変換します。

libsoxrではリサンプリング処理をstageと読んでいます。

stageが複数になる条件は以下のようになります。倍率（アップサンプリング）,分周比（ダウンサンプリング)は２のべき乗とします。

２のべき乗でない場合はもっと複雑になります。

• アップサンプリング
  • 8倍以上のアップサンプリングでは,倍率をmとすると下記のように２回のアップサンプリングが行われます。
    • stage-1 2倍のアップサンプリング
    • stage-2 m/2倍のアップサンプリング
• ダウンサンプリング
  • 分周比が2になるまで1/2のダウンサンプリングを行います。このstageでは非常に軽いローパスフィルターがかけられます。
  • 最後のステージで目的の特性を得るためのローパスフィルターを伴った1/2のダウンサンプリングを行います。

dsd2pcmではダウンサンプリングを行う時のフィルターの係数をlibsoxrで求めることができます。

係数が複数になると困るので、上記の場合でも1stageで処理されるような変更を行いました。

係数のexport

libsoxrのインターフェイスを拡張して、libsoxrが生成した係数を外部へ取り出せるようにしました。

また、libsoxrの係数を外部へ取り出すユーティリティも用意しました。

mpd.confでの設定

mpd.confのaudio_format で出力のサンプリング周波数を指定するとリサンプリング処理が行われます。

リサンプラーは resampler パラメータで指定します。

audio_format

lightMPDでは出力サンプリング周波数の指定は基本周波数（44.1KHz,48KHz)の倍数で指定できます。

下記のように指定します。

audio_format       "Xn1Ln2,n3:bit depth:channel"

1. Xn1Ln2,n3

出力サンプリング周波数を指定します。

• n1

出力サンプリング周波数を入力周波数のn1倍にする

• n2

44.1KHz 系列の信号の上限をn2 * 44.1KHz にする

• n3

48KHz 系列の信号の上限をn3 * 48KHzにする、n3を省略した場合は n3 = n2 とする

2. bit depth

出力のビット長を指定します。設定できるのは 8,16,24,32 です。

最近のmpdの仕様では

• f

-1.0 から 1.0 の単精度浮動小数点数

• dsdXX

dsdを指定できるようですが、不明です。

3. channel

出力チャンネル数を指定します。

参考

audio_outputのformatとの違い

audio_format の他に audio_output での formatパラメータでも出力フォーマットの指定ができます。両者の違いは処理されるスレッドで audio_formatで指定した場合、decoder スレッドで処理が行われます。

audio_outputのformatで指定した場合はoutputスレッドで行われます。mpdではoutputスレッドはFIFOモードで動作しているので、outputスレッドでリサンプラーのような高負荷の処理は行わないほうがいいでしょう。

従って出力フォーマットの指定はaudio_format で行うほうがいいです。

audio_formatでoutput デバイスの能力以上のサンプリング周波数を指定するとoutputスレッドでoutputデバイスに合わせてリサンプリングが行われるので注意して下さい。

将来的に

audio_formatで入力サンプリング周波数毎に出力のサンプリング周波数を指定出来るように検討しています。

resampler

resampler でlibsoxrのパラメータを設定できます。

1. 従来の設定方法

resampler {

   plugin       "soxr"

   quality      "very high"

}

qualityでローパスフィルターの特性を指定します。

qualityの設定値とその時のローパスフィルターの特性の表を表-1に示します。