Взвешенный частотой фильтр
weightingFilter Система object™ выполняет взвешенную частотой фильтрацию независимо через каждый входной канал.
Выполнять взвешенную частотой фильтрацию:
Создайте weightingFilter объект и набор его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как будто это была функция.
Чтобы узнать больше, как Системные объекты работают, смотрите то, Что Системные объекты? MATLAB.
weightFilt = weightingFilterweightFilt, это выполняет взвешенную частотой фильтрацию независимо через каждый входной канал.
weightFilt = weightingFilter(weightType)weightType.
weightFilt = weightingFilter(weightType,Fs)Fs.
weightFilt = weightingFilter(___, наборы каждое свойство Name,Value)Name к заданному Value. Незаданные свойства имеют значения по умолчанию.
weightFilt = weightingFilter('C-weighting','SampleRate',96000) создает фильтр C-взвешивания с частотой дискретизации 96 000 Гц.Чтобы использовать объектную функцию, задайте Системный объект как первый входной параметр. Например, чтобы выпустить системные ресурсы Системного объекта под названием obj, используйте этот синтаксис:
release(obj)
weightingFilter поддерживает дополнительные аналитические функции фильтра. Смотрите Сравнивают и Анализируют Типы Взвешивания для деталей.
Проверяйте состояние податливости проектов фильтра и визуализируйте их.
Создайте фильтр A-взвешивания с частотой дискретизации на 22,5 кГц. Проверьте, что фильтр стандартный совместимый, и визуализируйте создание фильтра.
aWeight = weightingFilter('A-weighting','SampleRate',22500); complianceStatus = isStandardCompliant(aWeight,'class 1')
complianceStatus = logical
0
visualize(aWeight,'class 1')
Измените свою частоту дискретизации фильтра A-взвешивания в 44,1 кГц. Проверьте, что фильтр стандартный совместимый, и визуализируйте создание фильтра.
aWeight.SampleRate = 44100;
complianceStatus = isStandardCompliant(aWeight,'class 1')complianceStatus = logical
1
Используйте weightingFilter Система object™, чтобы спроектировать фильтр A-weighted, и затем обработать звуковой сигнал с помощью взвешенного частотой создания фильтра.
Создайте dsp.AudioFileReader Системный объект.
samplesPerFrame = 1024; reader = dsp.AudioFileReader('Filename', ... 'RockGuitar-16-44p1-stereo-72secs.wav', ... 'SamplesPerFrame',samplesPerFrame, ... 'PlayCount',Inf);
Создайте weightingFilter Системный объект. Используйте частоту дискретизации читателя как частота дискретизации фильтра взвешивания.
Fs = reader.SampleRate;
weightFilt = weightingFilter('A-weighting',Fs);Создайте спектр анализатор, чтобы визуализировать исходный звуковой сигнал и звуковой сигнал, после того, как взвешено частотой фильтрация.
scope = dsp.SpectrumAnalyzer( ... 'SampleRate',Fs, ... 'PlotAsTwoSidedSpectrum',false, ... 'FrequencyScale','Log', ... 'FrequencyResolutionMethod','WindowLength', ... 'WindowLength',samplesPerFrame, ... 'Title','A-Weighted Filtering', ... 'ShowLegend',true, ... 'ChannelNames',{'Original signal','Filtered signal'});
Обработайте звуковой сигнал в цикле аудиопотока. Визуализируйте отфильтрованное аудио и исходное аудио. Как лучшая практика, выпустите Системные объекты, когда завершенный.
tic while toc < 20 x = reader(); y = weightFilt(x); scope([x(:,1),y(:,1)]) end release(weightFilt) release(reader) release(scope)
Сравните A-weighted, C-weighted и фильтрацию K-weighted звука механизма.
Создайте фильтр A-взвешивания, фильтр C-взвешивания и фильтр K-взвешивания. Сравните и анализируйте фильтры с помощью FVTool.
wF{1} = weightingFilter;
wF{2} = weightingFilter('C-weighting');
wF{3} = weightingFilter('K-weighting');
fvtool(wF{1},wF{2},wF{3},'FrequencyScale','Log','Fs',wF{1}.SampleRate)
legend('A-weighting','C-weighting','K-weighting','location','best')
weightingFilter поддержка объектов несколько методов анализа фильтра. Для получения дополнительной информации используйте help в командной строке:
help weightingFilter.helpFilterAnalysis The following analysis methods are available for discrete-time filter System objects:
fvtool - Filter visualization tool
info - Filter information
freqz - Frequency response
phasez - Phase response
zerophase - Zero-phase response
grpdelay - Group delay response
phasedelay - Phase delay response
impz - Impulse response
impzlength - Length of impulse response
stepz - Step response
zplane - Pole/zero plot
cost - Cost estimate for implementation of the filter System object
measure - Measure characteristics of the frequency response
order - Filter order
coeffs - Filter coefficients in a structure
firtype - Determine the type (1-4) of a linear phase FIR filter System object
tf - Convert to transfer function
zpk - Convert to zero-pole-gain
ss - Convert to state space representation
isallpass - Verify if filter System object is allpass
isfir - Verify if filter System object is FIR
islinphase - Verify if filter System object is linear phase
ismaxphase - Verify if filter System object is maximum phase
isminphase - Verify if filter System object is minimum phase
isreal - Verify if filter System object is minimum real
issos - Verify if filter System object is in second-order sections form
isstable - Verify if filter System object is stable
realizemdl - Filter realization (Simulink diagram)
specifyall - Fully specify fixed-point filter System object settings
cascade - Create a FilterCascade System object
Second-order sections:
scale - Scale second-order sections of BiquadFilter System object
scalecheck - Check scaling of BiquadFilter System object
reorder - Reorder second-order sections of BiquadFilter System object
cumsec - Cumulative second-order section of BiquadFilter System object
scaleopts - Create an options object for second-order section scaling
sos - Convert to second-order-sections (for IIRFilter System objects only)
Fixed-Point (Fixed-Point Designer Required):
freqrespest - Frequency response estimate via filtering
freqrespopts - Create an options object for frequency response estimate
noisepsd - Power spectral density of filter output due to roundoff noise
noisepsdopts - Create an options object for output noise PSD computation
Multirate Analysis:
polyphase - Polyphase decomposition of multirate filter System object
gain (CIC decimator) - Gain of CIC decimator filter System object
gain (CIC interpolator) - Gain of CIC interpolator filter System object
For decimator, interpolator, or rate change filter System objects
the analysis tools perform computations relative to the rate at
which the filter is running. If a sampling frequency is specified,
it is assumed that the filter is running at that rate.
Help for weightingFilter.helpFilterAnalysis is inherited from superclass DSP.PRIVATE.FILTERANALYSIS
Создайте dsp.AudioFileReader и задайте звуковой файл. Создайте audioDeviceWriter со свойствами по умолчанию. В цикле аудиопотока проигрывайте белый шум, и затем слушайте его, проник в A-weighted, C-weighted и фильтры K-weighted, последовательно.
fileReader = dsp.AudioFileReader('Engine-16-44p1-stereo-20sec.wav'); deviceWriter = audioDeviceWriter('SampleRate',fileReader.SampleRate); fprintf('No filtering...')
No filtering...
for i = 1:400 x = fileReader(); if i==100 index = 1; fprintf('A-weighted filtering...') elseif i==200 index = 2; fprintf('C-weighted filtering...') elseif i==300 index = 3; fprintf('K-weighted filtering...\n') end if i>99 y = wF{index}(x); else y = x; end deviceWriter(y); end
A-weighted filtering...C-weighted filtering...K-weighted filtering...
Как лучшая практика, выпустите свои объекты, однажды сделанные.
release(deviceWriter) release(fileReader)
weightingFilter возразите использует секции второго порядка (SOS) в фильтрации. Чтобы извлечь создание фильтра взвешивания, используйте getFilter возвратить dsp.BiquadFilter объект с SOSMatrix и ScaleValues свойства установлены.
Используйте weightingFilter создать C-weighted и объекты фильтра A-weighted. Используйте getFilter возвратить соответствующий dsp.BiquadFilter объекты.
cFilt = weightingFilter('C-weighting'); aFilt = weightingFilter('A-weighting'); cSOSFilter = getFilter(cFilt); aSOSFilter = getFilter(aFilt);
Создайте считывающее устройство звукового файла и средство записи аудио устройства для аудиовхода / выход. Используйте частоту дискретизации своего читателя как частота дискретизации вашего средства записи.
fileReader = dsp.AudioFileReader('JetAirplane-16-11p025-mono-16secs.wav'); deviceWriter = audioDeviceWriter('SampleRate',fileReader.SampleRate);
В цикле аудиопотока проигрывайте неотфильтрованный сигнал. Выпустите свое средство чтения файлов так, чтобы в следующий раз вы вызвали его, оно читает с начала файла.
tic while toc<8 x = fileReader(); deviceWriter(x); end release(fileReader)
Проигрывайте сигнал, обработанный фильтром A-weighted. Затем проигрывайте сигнал, обработанный фильтром C-weighted. Кэшируйте степень в каждой системе координат исходных и отфильтрованных сигналов для анализа. Как лучшая практика, выпустите свое средство чтения файлов и средство записи устройства однажды завершенный.
y = []; count = 1; tic while ~isDone(fileReader) x = fileReader(); aFiltered = aSOSFilter(x); cFiltered = cSOSFilter(x); if toc>8 deviceWriter(cFiltered); else deviceWriter(aFiltered); end xPower(count) = var(x); aPower(count) = var(aFiltered); cPower(count) = var(cFiltered); y = [y;x]; count = count+1; end release(fileReader) release(deviceWriter)
Постройте степень исходного сигнала, сигнала A-weighted и сигнала C-weighted в зависимости от времени.
subplot(2,1,1) spectrogram(y,512,256,4096,fileReader.SampleRate,'yaxis') title('Original Signal') subplot(2,1,2) t = linspace(0,16.3468,count-1); plot(t,xPower,'r',t,aPower,'b',t,cPower,'g') legend('Original Signal','A-Weighted','C-Weighted') xlabel('Time (s)') ylabel('Power')
A-кривая является широким полосовым фильтром, сосредоточенным на уровне 2,5 кГц с затуханием на приблизительно 20 дБ на уровне 100 Гц. Измерения SPL A-weighted уровня шума все больше находятся в литературе продаж для бытовых электроприборов. В большинстве стран использование A-взвешивания получает мандат для защиты рабочих против вызванной шумом глухоты. ISO и стандарты ICOA передают под мандат A-взвешивание для всех измерений шума гражданских самолетов.
ANSI S1.42.2001 [1] задает эту кривую взвешивания. IEC, 61672-1:2002 [2] стандарт, задает минимальные и максимальные пределы затухания для фильтра A-взвешивания.
ANSI S1.42.2001 задает кривую взвешивания путем определения аналоговых полюсов и нулей. Audio Toolbox™ преобразует заданные полюса и нули к цифровой области с помощью билинейного преобразования:
C-кривая является "плоской", но с ограниченной пропускной способностью: Это имеет углы на-3 дБ на уровне 31,5 Гц и 8 кГц. C-кривые используются в метрах уровня звука в звуках, которые громче, чем предназначенные для фильтров A-взвешивания.
ANSI S1.42-2001 [1] задает кривую C-взвешивания. IEC, 61672-1:2002 [2] стандарт, задает минимальные и максимальные пределы затухания для фильтров C-взвешивания.
ANSI S1.42.2001 задает кривую взвешивания путем определения аналоговых полюсов и нулей. Audio Toolbox преобразует заданные полюса и нули к цифровой области с помощью билинейного преобразования:
Фильтр K-взвешивания используется в нормализации громкости в широковещательной передаче. Это состоит из двух этапов фильтрации: отлогий фильтр первой стадии и второй этап highpass фильтр.
Стандарт ITU-R BS.1770-4 [3] задает эту кривую.
Примите фильтр второго порядка.
|
|
Таблица показывает коэффициенты для фильтров.
| Отлогие коэффициенты первой стадии | Второй этап коэффициенты Highpass |
|---|---|
Коэффициенты, представленные ITU-R BS.1770-4, заданы для 48 кГц. Эти коэффициенты повторно вычисляются для нестандартных частот дискретизации с помощью алгоритма, описанного в [4].
[1] Акустическое общество Америки. Спроектируйте ответ взвешивания сетей для акустических измерений. ANSI S1.42-2001. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Американский национальный институт стандартов, 2001.
[2] Международная электротехническая комиссия. Часть 1 метров уровня звука электроакустики: технические требования. Первый выпуск. IEC 61672-1. 2002–2005.
[3] Международный союз электросвязи. Алгоритмы, чтобы измерить аудио громкость программы и истинно-пиковый уровень звука. ITU-R BS.1770-4. 2015.
[4] Мансбридж, Стюарт, Сирша Финн и Джошуа Д. Рейсс. "Реализация и Оценка Автономного Многодорожечного Управления Регулятором громкости". Доклад сделан в 132-м Соглашении Общества звукоинженеров, Будапеште, Венгрия, 2012.
Weighting Filter | dsp.BiquadFilter | multibandParametricEQ | octaveFilter
