Real time audio processing on a Raspberry Pi using partitioned convolution

Abstract

The aim of this thesis is to implement a digital FIR filter on a Raspberry Pi with the help of Cirrus Logic Audio Card. The process of capturing from input, filtering and delivering the audio samples to the output must happen in real time.There are several convolution techniques are used including direct convolution, fast block convolution and partioned convolution in order to compare the speed of them and find the optimum technique for the filtering process. Thanks to BruteFIR (using fast block convolution and partioned convolution), the FIR filter can be run with a huge amount of coefficients in real time. This filter can be redesigned easily by changing its coefficients and is applied to design a filter for a loud speaker to compensate its amplitude response.

Das Ziel dieser Arbeit ist die Implementierung eines FIR Filters auf einem Raspberry Pi mit Cirrus Logic Audiokarte. Der ganze Prozess, die Abtastwerte vom Eingang zu erhalten, zu filtern und zum Ausgang zu schicken, muss in Echtzeit ablaufen. Verschiedene Filtertechniken, unter anderem direkte Faltung, schnelle Blockfaltung und segmentierte Faltung, werden im Hinblick auf Geschwindigkeit verglichen, um die optimale Technik für die Filterung zu identifizieren. Mit Hilfe der BruteFIR Bibliothek (die die schnelle Blockfaltung und segmentierte Faltung verwendet) kann ein FIR Filter mit einer sehr groÃen Anzahl von Koeffizienten in Echtzeit betrieben werden. Dieses Filter kann leicht durch Anpassen der Koeffizienten konfiguriert werden. Als Anwendung wird ein Filter zur Kompensation des Amplitudengangs eines Lautsprechers entwickelt.