Полосо-пропускающая фильтрация сигнала
фильтрует входной сигнал y
= bandpass(x
,wpass
)x
использование полосового фильтра с частотным диапазоном полосы пропускания, заданным двухэлементным векторным wpass
и описал в нормированных единицах рад/выборки π. bandpass
использует фильтр минимального порядка с затуханием в полосе задерживания 60 дБ и компенсирует задержку, введенную фильтром. Если x
матрица, функция фильтрует каждый столбец независимо.
задает дополнительные опции для любого из предыдущих аргументов пары "имя-значение" использования синтаксисов. Можно изменить затухание в полосе задерживания, крутизну полосы перехода и тип импульсной характеристики фильтра.y
= bandpass(___,Name,Value
)
[
также возвращает y
,d
] = bandpass(___)digitalFilter
объект d
используемый, чтобы отфильтровать вход.
bandpass(___)
без выходных аргументов строит входной сигнал и накладывает отфильтрованный сигнал.
Создайте сигнал, произведенный на уровне 1 кГц в течение 1 секунды. Сигнал содержит три тона, один на уровне 50 Гц, другого на уровне 150 Гц и одну треть на уровне 250 Гц. Высокочастотные и низкочастотные тоны оба имеют дважды амплитуду промежуточного тона. Сигнал встраивается в Гауссов белый шум отклонения 1/100.
fs = 1e3; t = 0:1/fs:1; x = [2 1 2]*sin(2*pi*[50 150 250]'.*t) + randn(size(t))/10;
Полосовой фильтр сигнал удалить низкочастотные и высокочастотные тоны. Задайте частоты полосы пропускания 100 Гц и 200 Гц. Отобразите исходные и отфильтрованные сигналы, и также их спектры.
bandpass(x,[100 200],fs)
Реализуйте основной синтезатор цифровой музыки и используйте его, чтобы проигрывать традиционную песню. Задайте частоту дискретизации 2 кГц. Постройте спектрограмму песни.
fs = 2e3; t = 0:1/fs:0.3-1/fs; l = [0 130.81 146.83 164.81 174.61 196.00 220 246.94]; m = [0 261.63 293.66 329.63 349.23 392.00 440 493.88]; h = [0 523.25 587.33 659.25 698.46 783.99 880 987.77]; note = @(f,g) [1 1 1]*sin(2*pi*[l(g) m(g) h(f)]'.*t); mel = [3 2 1 2 3 3 3 0 2 2 2 0 3 5 5 0 3 2 1 2 3 3 3 3 2 2 3 2 1]+1; acc = [3 0 5 0 3 0 3 3 2 0 2 2 3 0 5 5 3 0 5 0 3 3 3 0 2 2 3 0 1]+1; song = []; for kj = 1:length(mel) song = [song note(mel(kj),acc(kj)) zeros(1,0.01*fs)]; end song = song/(max(abs(song))+0.1); % To hear, type sound(song,fs) pspectrum(song,fs,'spectrogram','TimeResolution',0.31, ... 'OverlapPercent',0,'MinThreshold',-60)
Полосовой фильтр сигнал разделить средний регистр от других двух. Задайте частоты полосы пропускания 230 Гц и 450 Гц. Постройте исходные и отфильтрованные сигналы во временном и частотном диапазоне.
pong = bandpass(song,[230 450],fs);
% To hear, type sound(pong,fs)
bandpass(song,[230 450],fs)
Постройте спектрограмму среднего регистра.
figure pspectrum(pong,fs,'spectrogram','TimeResolution',0.31, ... 'OverlapPercent',0,'MinThreshold',-60)
Отфильтруйте белый шум, произведенный на уровне 1 кГц с помощью бесконечного полосового фильтра импульсной характеристики с шириной полосы пропускания 100 Гц. Используйте различные значения крутизны. Постройте спектры отфильтрованных сигналов.
fs = 1000; x = randn(20000,1); [y1,d1] = bandpass(x,[ 50 150],fs,'ImpulseResponse','iir','Steepness',0.5); [y2,d2] = bandpass(x,[200 300],fs,'ImpulseResponse','iir','Steepness',0.8); [y3,d3] = bandpass(x,[350 450],fs,'ImpulseResponse','iir','Steepness',0.95); pspectrum([y1 y2 y3],fs) legend('Steepness = 0.5','Steepness = 0.8','Steepness = 0.95', ... 'Location','south')
Вычислите и постройте частотные характеристики фильтров.
[h1,f] = freqz(d1,1024,fs); [h2,~] = freqz(d2,1024,fs); [h3,~] = freqz(d3,1024,fs); plot(f,mag2db(abs([h1 h2 h3]))) legend('Steepness = 0.5','Steepness = 0.8','Steepness = 0.95', ... 'Location','south') ylim([-100 10])
Сделайте фильтры асимметричными путем определения различных значений крутизны в ниже и более высокие частоты полосы пропускания.
[y1,d1] = bandpass(x,[ 50 150],fs,'ImpulseResponse','iir','Steepness',[0.5 0.8]); [y2,d2] = bandpass(x,[200 300],fs,'ImpulseResponse','iir','Steepness',[0.5 0.8]); [y3,d3] = bandpass(x,[350 450],fs,'ImpulseResponse','iir','Steepness',[0.5 0.8]); pspectrum([y1 y2 y3],fs)
Вычислите и постройте частотные характеристики фильтров.
[h1,f] = freqz(d1,1024,fs); [h2,~] = freqz(d2,1024,fs); [h3,~] = freqz(d3,1024,fs); plot(f,mag2db(abs([h1 h2 h3]))) ylim([-100 10])
x
— Входной сигналВходной сигнал в виде вектора или матрицы.
Пример: sin(2*pi*(0:127)/16)+randn(1,128)/100
задает шумную синусоиду
Пример: [2 1].*sin(2*pi*(0:127)'./[16 64])
задает двухканальную синусоиду.
Типы данных: single
| double
Поддержка комплексного числа: Да
wpass
— Нормированный частотный диапазон полосы пропусканияНормированный частотный диапазон полосы пропускания в виде двухэлементного вектора с элементами в интервале (0, 1).
fpass
— Частотный диапазон полосы пропусканияfs
/2)Частотный диапазон полосы пропускания в виде двухэлементного вектора с элементами в интервале (0, fs
/2).
fs
— Частота дискретизацииЧастота дискретизации в виде положительного действительного скаляра.
xt
— Введите расписаниеВведите расписание. xt
должен содержать увеличение, конечные, и равномерно распределенные времена строки типа duration
в секундах.
Если расписание имеет пропавших без вести или дублирующиеся моменты времени, можно зафиксировать его с помощью советов в Чистом Расписании с Пропавшими без вести, Копией, или Неоднородные Времена.
Пример: timetable(seconds(0:4)',randn(5,1),randn(5,2))
содержит одноканальный случайный сигнал и двухканальный случайный сигнал, произведенный на уровне 1 Гц в течение 4 секунд.
Задайте дополнительные разделенные запятой пары Name,Value
аргументы. Name
имя аргумента и Value
соответствующее значение. Name
должен появиться в кавычках. Вы можете задать несколько аргументов в виде пар имен и значений в любом порядке, например: Name1, Value1, ..., NameN, ValueN
.
'ImpulseResponse','iir','StopbandAttenuation',30
фильтрует вход с помощью БИХ-фильтра минимального порядка, который ослабляет на 30 дБ частоты, меньшие, чем fpass(1)
и частоты, больше, чем fpass(2)
.'ImpulseResponse'
— Тип импульсной характеристики'auto'
(значение по умолчанию) | 'fir'
| 'iir'
Тип импульсной характеристики фильтра в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'ImpulseResponse'
и 'fir'
, 'iir'
, или 'auto'
.
'fir'
— Функция проектирует минимальный порядок, линейную фазу, фильтр конечной импульсной характеристики (FIR). Чтобы компенсировать задержку, функция добавляет к входному сигналу N/2 нули, где N является порядком фильтра. Функция затем фильтрует сигнал и удаляет первый N/2 выборки выхода.
В этом случае входной сигнал должен быть, по крайней мере, в два раза длиннее, чем фильтром, который выполняет техническим требованиям.
'iir'
— Функция проектирует фильтр бесконечной импульсной характеристики (IIR) минимального порядка и использует filtfilt
функция, чтобы выполнить фильтрацию нулевой фазы и компенсировать задержку фильтра.
Если сигнал не по крайней мере в три раза более длинен, чем фильтр, который выполняет техническим требованиям, функция проектирует фильтр с меньшим порядком и таким образом меньшей крутизной.
'auto'
— Функция проектирует КИХ-фильтр минимального порядка, если входной сигнал достаточно длинен, и БИХ-фильтр минимального порядка в противном случае. А именно, функция выполняет эти шаги:
Вычислите минимальный порядок, что КИХ-фильтру, должно быть, придется выполнить техническим требованиям. Если сигнал является, по крайней мере, в два раза длиннее, чем необходимым порядком фильтра, проектом, и используйте тот фильтр.
Если сигнал не достаточно длинен, вычислите минимальный порядок, что БИХ-фильтру, должно быть, придется выполнить техническим требованиям. Если сигнал по крайней мере в три раза более длинен, чем необходимый порядок фильтра, проект, и используйте тот фильтр.
Если сигнал не достаточно длинен, обрежьте порядок до одной трети длина сигнала и спроектируйте БИХ-фильтр того порядка. Сокращение порядка происходит за счет крутизны полосы перехода.
Отфильтруйте сигнал и компенсируйте задержку.
'Steepness'
— Крутизна полосы перехода
(значение по умолчанию) | скаляр в интервале [0.5, 1) | двухэлементный вектор с элементами в интервале [0.5, 1)Крутизна полосы перехода в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'Steepness'
и скалярный или двухэлементный вектор с элементами в интервале [0.5, 1). Когда крутизна увеличивается, ответ фильтра приближается к идеальному полосовому ответу, но получившаяся длина фильтра и вычислительная стоимость операции фильтрации также увеличиваются. Смотрите Крутизну Полосового фильтра для получения дополнительной информации.
'StopbandAttenuation'
— Отфильтруйте затухание в полосе задерживания
(значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в дБОтфильтруйте затухание в полосе задерживания в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'StopbandAttenuation'
и положительная скалярная величина в дБ.
y
— Фильтрованный сигналФильтрованный сигнал, возвращенный как вектор, матрица или расписание с теми же размерностями как вход.
d
— Полосовой фильтрdigitalFilter
объектПолосовой фильтр используется в операции фильтрации, возвращенной как digitalFilter
объект.
Использование filter
(d,x)
отфильтровать x
сигнала использование
d
.
Используйте FVTool, чтобы визуализировать ответ фильтра.
Использование designfilt
отредактировать или сгенерировать цифровой фильтр на основе технических требований частотной характеристики.
'Steepness'
аргумент управляет шириной областей перехода фильтра. Чем ниже крутизна, тем шире область перехода. Чем выше крутизна, тем более узкий область перехода.
Чтобы интерпретировать крутизну фильтра, рассмотрите следующие определения:
Частота Найквиста, f Найквист, является самой высокой частотной составляющей сигнала, который может быть произведен на данном уровне без искажения. Найквисту f 1 год (×π рад/выборка), когда у входного сигнала нет времени информация и fs
/2 герц, когда входной сигнал является расписанием или когда вы задаете частоту дискретизации.
Более низкие и верхние частоты полосы задерживания фильтра, f stoplower и f stopupper, являются частотами, ниже которых и выше который затухание равно или больше, чем значение, заданное с помощью 'StopbandAttenuation'
.
Более низкой шириной перехода фильтра, W ниже, является fpass
ниже – f stoplower, где fpass
ниже первый элемент fpass
.
Верхней шириной перехода фильтра, верхний W, является f stopupper – fpass
верхний, где fpass
верхний второй элемент fpass
.
Большинство неидеальных фильтров также ослабляет входной сигнал через полосу пропускания. Максимальное значение этого зависимого частотой затухания называется неравномерностью в полосе пропускания. Каждый фильтр, используемый bandpass
имеет неравномерность в полосе пропускания 0,1 дБ.
Чтобы управлять шириной полос перехода, можно задать 'Steepness'
как любой двухэлементный вектор, [s ниже, s, верхний], или скаляр. Когда вы задаете 'Steepness'
как вектор, функция:
Вычисляет более низкую ширину перехода как
W ниже = (1 – s ниже) × fpass
ниже.
Когда первый элемент 'Steepness'
равно 0,5, ширина перехода составляет 50% fpass
ниже.
Как первый элемент 'Steepness'
подходы 1, ширина перехода прогрессивно становится более узкой, пока она не достигает минимального значения 1% fpass
ниже.
Вычисляет верхнюю ширину перехода как
W, верхний = (1 – верхний s) × (f Найквист – fpass
верхний.
Когда второй элемент 'Steepness'
равно 0,5, ширина перехода составляет 50% (f Найквист – fpass
верхний.
Как второй элемент 'Steepness'
подходы 1, ширина перехода прогрессивно становится более узкой, пока она не достигает минимального значения 1% (f Найквист – fpass
верхний.
Когда вы задаете 'Steepness'
как скаляр, функция проектирует фильтр с равными более низкими и верхними ширинами перехода. Значение по умолчанию 'Steepness'
0.85.
У вас есть модифицированная версия этого примера. Вы хотите открыть этот пример со своими редактированиями?
1. Если смысл перевода понятен, то лучше оставьте как есть и не придирайтесь к словам, синонимам и тому подобному. О вкусах не спорим.
2. Не дополняйте перевод комментариями “от себя”. В исправлении не должно появляться дополнительных смыслов и комментариев, отсутствующих в оригинале. Такие правки не получится интегрировать в алгоритме автоматического перевода.
3. Сохраняйте структуру оригинального текста - например, не разбивайте одно предложение на два.
4. Не имеет смысла однотипное исправление перевода какого-то термина во всех предложениях. Исправляйте только в одном месте. Когда Вашу правку одобрят, это исправление будет алгоритмически распространено и на другие части документации.
5. По иным вопросам, например если надо исправить заблокированное для перевода слово, обратитесь к редакторам через форму технической поддержки.