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濾波器越長越好?


時間:2018-05-04 編輯:白亭
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這意味這什么?這意味著在頻域視圖下,每個數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的間隔。

它同時也表示濾波器能影響的最低頻率。而事實(shí)上的頻率解析度還要低一些(能影響的最低頻率還要稍高一些),因?yàn)橥枰獛讉€周期的波形才能確定某一頻率。

要是增加更多點(diǎn)位呢?濾波器長度加倍將使得頻率解析度加倍,使得數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的頻率間隔變成24 Hz。
它還使得低頻限制下潛一半,去到24Hz。這一趨勢將繼續(xù),點(diǎn)位數(shù)每加倍,將使得濾波器的響應(yīng)下潛一個倍頻程。因此,長度更長的FIR濾波器將使得:1) 濾波器擴(kuò)展至更低頻率。2)濾波器的頻率響應(yīng)呈現(xiàn)更多細(xì)節(jié),因?yàn)閿?shù)據(jù)點(diǎn)更加密集。

在最小相位FIR濾波器這種情況下,更多點(diǎn)位數(shù)大有裨益,因?yàn)檫@意味著濾波器可以擴(kuò)展至更低頻率。由于這是最小相位濾波器,因此相比IIR濾波器并沒有增加額外的處理延時。要使我的示范文件獲得平滑的響應(yīng),大約需要4096點(diǎn),這遠(yuǎn)超過現(xiàn)有DSP能支持的點(diǎn)位數(shù),這使得需要更多點(diǎn)位數(shù)的爭論愈演愈烈。

先別著急下結(jié)論

讓我們再認(rèn)真考慮。最小相位FIR的行為與最小相位IIR濾波器一樣,只不過需要足夠多的點(diǎn)位數(shù)才能影響欲達(dá)到的最低頻率。低頻均衡需要更長的濾波器長度。

但是為什么要在DSP中通過占用大量系統(tǒng)資源的FIR濾波器模塊來創(chuàng)建一個最小相位濾波器呢?一個精心調(diào)節(jié)的參量均衡模塊(IIR)將占用少得多的系統(tǒng)資源,但產(chǎn)生同樣平滑的響應(yīng),且頻率解析度更佳(圖7)。使用盡可能少的系統(tǒng)資源得到所需結(jié)果,在音頻行業(yè)是最佳實(shí)踐,而使用FIR濾波器進(jìn)行最小相位均衡并不高效,

接下來讓我們思考校正的響應(yīng)不是最小相位的這種情況。我在參考文件中,將一個二階全通濾波器(500 Hz)添加至響應(yīng)中(圖8)。這將在濾波器的整個帶寬中造成相位偏移,但是對振幅響應(yīng)的影響最小。在事實(shí)應(yīng)用中,這種全通行為可能源于使用了分頻網(wǎng)絡(luò)。最小相位FIR濾波器不能補(bǔ)償這樣的額外的相位偏移。


線性相位FIR

一個線性相位FIR具有對稱的脈沖響應(yīng),主信號到達(dá)時間位于脈沖響應(yīng)(IR)的中間(圖9)。我們將到達(dá)峰值設(shè)為相對時間零,在此之前的時間跨度提供了“負(fù)時間”到達(dá),用于共軛主到達(dá)峰值之后的能量到達(dá)。


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