Банк фильтров Октава

Банк фильтров октавной и дробной октавной полос

Библиотека:
Панель/фильтры звуковых инструментов

Описание

Блок Октавного банка фильтров разлагает сигнал на октавные или дробно-октавные поддиапазоны. Октавная полоса - это полоса частот, где наибольшая частота вдвое превышает наименьшую частоту. Октавные и дробные октавные фильтры обычно используются для имитации того, как люди воспринимают громкость.

Порты

Вход

развернуть все

`Port_1` - Входной сигнал
вектор | матрица

Векторный вход - блок обрабатывает вход как один канал.
Матричный вход - блок обрабатывает каждый столбец входа как независимый канал.

Типы данных: single | double

Продукция

развернуть все

`Port_1` - Выходной сигнал
матрица | массив 3-D

Блок Octave Filter Bank выводит сигнал того же типа данных, что и входной сигнал. Форма выходного сигнала зависит от формы входного сигнала, количества фильтров в банке, а также от того, включен ли параметр Bands в качестве отдельного выходного порта.

Если F - количество фильтров в банке, а входной сигнал является матрицей L-by-C, то блок возвращает матрицу L-by-F-by-C. Если C равно 1, то блок выводит матрицу.

Векторный ввод - При вводе вектора блок выводит матрицу L-на-F, где L - количество элементов в векторе, а F - количество фильтров в банке.
Матричный вход - Когда вы предоставляете матричный вход, блок выводит 3-D массив с размером L-by-F-by-C, где C - количество каналов на матричном входе.

Примечание

При включении параметра Bands в качестве отдельного выходного порта размер каждого выходного сигнала совпадает с размером входного сигнала.

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

`Bandwidth (octaves)` - Пропускная способность фильтров, указанная в октавах
`1 octave` (по умолчанию) | `2/3 octave` | `1/2 octave` | `1/3 octave` | `1/6 octave` | `1/12 octave` | `1/24 octave` | `1/48 octave`

Полоса пропускания фильтра в октавах, указанная как 1 octave, 2/3 octave, 1/2 octave, 1/3 octave, 1/6 octave, 1/12 octave, 1/24 octave, 1/48 octave.

`Frequency range (Hz)` - Частотный диапазон набора фильтров (Гц)
`[22 22050]` (по умолчанию) | двухэлементный вектор строк положительных монотонно возрастающих значений

Частотный диапазон набора фильтров в Гц, определяемый как двухэлементный вектор строки положительных монотонно возрастающих значений. Блок размещает центральные частоты банка фильтров в соответствии с базовыми параметрами Bandwidth (октавы), Reference frequency (Гц) и Octave ratio. Фильтры с центральной частотой вне частотного диапазона (Гц) игнорируются.

`Reference frequency (Hz)` - Эталонная частота набора фильтров (Гц)
`1000` (по умолчанию) | целочисленный скаляр

Опорная частота набора фильтров в Гц, заданная как положительный целочисленный скаляр. Опорная частота определяет одну из центральных частот. Все остальные центральные частоты устанавливаются относительно опорной частоты.

`Filter order` - Порядок октавных фильтров
`12` (по умолчанию) | положительное целое число

Порядок октавных фильтров, задаваемый как положительное чётное целое число. Порядок фильтров применяется к каждому отдельному фильтру в банке.

Примечание

Порядок фильтров по умолчанию для octaveFilterBank объект - 2.

`Octave ratio` - Расстояние между фильтрами
`Base ten (ANSI S1.11 preferred)` (по умолчанию) | `Base two (musical scale)`

База октавного отношения, указанная как Base ten (ANSI S1.11 preferred) или Base two (musical scale). База октавного отношения определяет распределение центральных частот октавных фильтров. Стандарт ANSI S1.11 рекомендует базу 10. База 2 популярна для музыкальных приложений. Base two (музыкальная шкала) определяет октаву как коэффициент 2, а Base ten (ANSI S1.11 предпочтительна) определяет октаву как коэффициент ^{10 0,3}.

`Inherit sample rate from input` - Разрешить установку частоты дискретизации по входному сигналу
`off` (по умолчанию) | `on`

При выборе этого параметра блок наследует частоту дискретизации от входного сигнала. При сбросе этого параметра задается частота дискретизации в параметре Частота дискретизации на входе (Гц).

`Input sample rate (Hz)` - Частота выборки входных данных
`44100` (по умолчанию) | положительный скаляр

При выборе этого параметра блок принимает частоту выборки от пользователя.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, очистите параметр Inherit sample rate от входного параметра.

`Bands as separate output ports` - Один выходной порт на полосу фильтра
`off` (по умолчанию) | `on`

При выборе этого параметра блок предоставляет выходной порт для каждого фильтра в банке. Каждый выходной порт помечен центральной частотой фильтра и имеет размер, идентичный входному сигналу.

`Simulate using` - Укажите тип выполняемого моделирования
`Interpreted execution` (по умолчанию) | `Code generation`

Code generation - Моделирование модели с использованием сгенерированного кода C. При первом запуске моделирования Simulink ® генерирует код C для блока. Код C используется повторно для последующего моделирования до тех пор, пока модель не изменится. Для этого параметра требуется дополнительное время запуска.
Interpreted execution - Смоделировать модель с помощью интерпретатора MATLAB ®. В этом режиме можно отладить исходный код блока.

`View filter response` - Открытый график для визуализации амплитудной характеристики
кнопка

Октавные фильтры лучше всего понять, если смотреть в логарифмической шкале, которая моделирует, как человеческое ухо весит спектр. Блок использует 2048-точечный БПФ для вычисления амплитудной характеристики. Отклик банка фильтров отображается на логарифмической шкале с легендой для указания центральной частоты каждого фильтра.

Примеры модели

Use Octave Filter Bank to Create Flanging Chorus Effect for Guitar Layers (Overdubs)

Использование банка фильтров Octave для создания эффекта отбортовки для слоев гитары (Overdubs)

Проверьте блок банка фильтров Octave в модели Simulink ®. Примените сжатие октавной полосы и реверб, чтобы создать эффект отбортовки на гитарном сигнале. Используйте обработанный сигнал в качестве слоя overdub для улучшения записей гитары.

Характеристики блока

Типы данных	`double` \| `single`
Прямой проход	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`yes`
Обнаружение пересечения нулей	`no`

Подробнее

развернуть все

Край области данных

Граничная частота полосы относится к нижней или верхней границе полосы пропускания полосового фильтра.

Центральная частота октавного фильтра

Центральная частота октавного фильтра - это среднее геометрическое частот нижнего и верхнего краев полосы.

Алгоритмы

развернуть все

Блок Octave Filter Bank реализован как параллельная структура октавных фильтров. Отдельные октавные фильтры проектируются в соответствии с описанием octaveFilter. По умолчанию центральные частоты банка октавных фильтров размещаются в соответствии с указаниями ANSI S1.11-2004 стандартный. Размещение фильтра можно изменить с помощью параметров Полоса пропускания (октавы), Частотный диапазон (Гц), Опорная частота (Гц) и Октавное отношение.

Преобразование полосы пропускания Октава в границу полосы

Блок Octave Filter Bank использует указанный частотный диапазон (Гц) и полосу пропускания (октавы) для определения нормализованных границ полосы [2].

Сначала блок вычисляет частоты верхнего и нижнего краев полосы:

$_{fpa} =_{} {fc}^{\frac{×}{G}}$ − 12b

$_{fpb} =_{} {fc}^{\frac{}{×}}$ G12b

fc - нормализованная центральная частота, заданная параметрами Bandwidth (октавы) и Frequency range (Гц).
b - октавная полоса пропускания, заданная параметром Bandwidth (octaves). Например, если полоса пропускания (октавы) указана как 1/3 octave, значение b равно 3.
G - константа преобразования:

$G =^{\frac{}{}}$ 10310.

Проектирование цифрового фильтра

Блок Octave Filter Bank реализует метод проектирования цифрового полосового фильтра более высокого порядка, как указано в [1].

В этом способе конструирования требуемый цифровой полосовой фильтр сопоставляется с аналоговым прототипом нижних частот Баттерворта, который затем преобразуется обратно в цифровой полосовой фильтр:

Аналоговый фильтр Баттерворта выражается в виде каскада секций второго порядка:

$H (s)_{=} H1_{(} s) {H2}_{(} s) ⋯H2N (s),$ где:

$•_{Привет} (и) \frac{}{= \frac{11}{_{−}}_{} \frac{^{}}{_{2sΩ0cosθi}^{}}} + s2Ω02, i =$ 1,2,..., 2N

$•_{starti} \frac{=}{} π2N (N - 1 + 2i), i = 1,2, . . .$ , N,..., 2N
N - порядок фильтрации, заданный параметром Порядок фильтрации.
Аналоговый фильтр Баттерворта отображается на цифровой фильтр с использованием полосовой версии билинейного преобразования:

$s \frac{= 1^{-} {cz}^{−}}{1^{+}} z$ − 21 − z − 2,
где

$c \frac{= \sin_{(}_{startpa} +}{{startpb}_{)}_{sinstartpa}} +$ sinstartpb.
Это отображение приводит к следующей замене:

$_{Λ 0} \frac{= c −_{}}{_{}}$ cosü pbsinstartpb
Оценивается аналоговый прототип:

$_{Hi} (z) {\frac{}{= \frac{11}{_{−}}_{} \frac{^{}}{_{2sΩ0cosθi}^{}}} +}_{\frac{s2Ω02^{|} s^{=}}{1 -^{}}}$ 2cz − 1 + z − 21 − z − 2
Поскольку s является вторым порядком в z, полосовой вариант билинейного преобразования является четвертым порядком в z.

Ссылки

[1] Орфанидис, Софокл Дж. Введение в обработку сигналов. Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис Холл, 2010.

[2] Акустичное общество Америки. Американская национальная стандартная спецификация для октавных и дробных октавных аналоговых и цифровых фильтров: ANSI S1.11-2004. Мелвилл, Нью-Йорк: Акустичное общество Америки, 2009.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Октавный фильтр | octaveFilter | octaveFilterBank | Весовой фильтр | weightingFilter

Представлен в R2021a

Документация

Банк фильтров Октава

Описание

Порты

Вход

`Port_1` - Входной сигнал
вектор | матрица

Продукция

`Port_1` - Выходной сигнал
матрица | массив 3-D

Параметры

`Bandwidth (octaves)` - Пропускная способность фильтров, указанная в октавах
`1 octave` (по умолчанию) | `2/3 octave` | `1/2 octave` | `1/3 octave` | `1/6 octave` | `1/12 octave` | `1/24 octave` | `1/48 octave`

`Frequency range (Hz)` - Частотный диапазон набора фильтров (Гц)
`[22 22050]` (по умолчанию) | двухэлементный вектор строк положительных монотонно возрастающих значений

`Reference frequency (Hz)` - Эталонная частота набора фильтров (Гц)
`1000` (по умолчанию) | целочисленный скаляр

`Filter order` - Порядок октавных фильтров
`12` (по умолчанию) | положительное целое число

`Octave ratio` - Расстояние между фильтрами
`Base ten (ANSI S1.11 preferred)` (по умолчанию) | `Base two (musical scale)`

`Inherit sample rate from input` - Разрешить установку частоты дискретизации по входному сигналу
`off` (по умолчанию) | `on`

`Input sample rate (Hz)` - Частота выборки входных данных
`44100` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

`Bands as separate output ports` - Один выходной порт на полосу фильтра
`off` (по умолчанию) | `on`

`Simulate using` - Укажите тип выполняемого моделирования
`Interpreted execution` (по умолчанию) | `Code generation`

`View filter response` - Открытый график для визуализации амплитудной характеристики
кнопка

Примеры модели

Использование банка фильтров Octave для создания эффекта отбортовки для слоев гитары (Overdubs)

Характеристики блока

Подробнее

Край области данных

Центральная частота октавного фильтра

Алгоритмы

Преобразование полосы пропускания Октава в границу полосы

Проектирование цифрового фильтра

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Документация по панели инструментов Audio

Поддержка

Документация

Банк фильтров Октава

Описание

Порты

Вход

Port_1 - Входной сигнал вектор | матрица

Продукция

Port_1 - Выходной сигнал матрица | массив 3-D

Параметры

Bandwidth (octaves) - Пропускная способность фильтров, указанная в октавах 1 octave (по умолчанию) | 2/3 octave | 1/2 octave | 1/3 octave | 1/6 octave | 1/12 octave | 1/24 octave | 1/48 octave

Frequency range (Hz) - Частотный диапазон набора фильтров (Гц) [22 22050] (по умолчанию) | двухэлементный вектор строк положительных монотонно возрастающих значений

Reference frequency (Hz) - Эталонная частота набора фильтров (Гц) 1000 (по умолчанию) | целочисленный скаляр

Filter order - Порядок октавных фильтров 12 (по умолчанию) | положительное целое число

Octave ratio - Расстояние между фильтрами Base ten (ANSI S1.11 preferred) (по умолчанию) | Base two (musical scale)

Inherit sample rate from input - Разрешить установку частоты дискретизации по входному сигналу off (по умолчанию) | on

Input sample rate (Hz) - Частота выборки входных данных 44100 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Bands as separate output ports - Один выходной порт на полосу фильтра off (по умолчанию) | on

Simulate using - Укажите тип выполняемого моделирования Interpreted execution (по умолчанию) | Code generation

View filter response - Открытый график для визуализации амплитудной характеристики кнопка

Примеры модели

Использование банка фильтров Octave для создания эффекта отбортовки для слоев гитары (Overdubs)

Характеристики блока

Подробнее

Край области данных

Центральная частота октавного фильтра

Алгоритмы

Преобразование полосы пропускания Октава в границу полосы

Проектирование цифрового фильтра

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Документация по панели инструментов Audio

Поддержка

`Port_1` - Входной сигнал
вектор | матрица

`Port_1` - Выходной сигнал
матрица | массив 3-D

`Bandwidth (octaves)` - Пропускная способность фильтров, указанная в октавах
`1 octave` (по умолчанию) | `2/3 octave` | `1/2 octave` | `1/3 octave` | `1/6 octave` | `1/12 octave` | `1/24 octave` | `1/48 octave`

`Frequency range (Hz)` - Частотный диапазон набора фильтров (Гц)
`[22 22050]` (по умолчанию) | двухэлементный вектор строк положительных монотонно возрастающих значений

`Reference frequency (Hz)` - Эталонная частота набора фильтров (Гц)
`1000` (по умолчанию) | целочисленный скаляр

`Filter order` - Порядок октавных фильтров
`12` (по умолчанию) | положительное целое число

`Octave ratio` - Расстояние между фильтрами
`Base ten (ANSI S1.11 preferred)` (по умолчанию) | `Base two (musical scale)`

`Inherit sample rate from input` - Разрешить установку частоты дискретизации по входному сигналу
`off` (по умолчанию) | `on`

`Input sample rate (Hz)` - Частота выборки входных данных
`44100` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Bands as separate output ports` - Один выходной порт на полосу фильтра
`off` (по умолчанию) | `on`

`Simulate using` - Укажите тип выполняемого моделирования
`Interpreted execution` (по умолчанию) | `Code generation`

`View filter response` - Открытый график для визуализации амплитудной характеристики
кнопка

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™