Многофазный дециматор FIR
dsp.FIRDecimator Система object™ выполняет повторную выборку векторных или матричных входных данных вдоль первого размера. Дециматор КИХ (как показано на схеме) концептуально состоит из сглаживающего КИХ-фильтра, за которым следует понижающая дискретизация. Для проектирования фильтра сглаживания FIR используйте designMultirateFIR функция. Пример см. в разделе Уменьшение частоты дискретизации аудиосигнала.
Фильтр FIR фильтрует данные в каждом канале входного сигнала, используя фильтр FIR прямой формы. Блок понижающей дискретизации, который следует за ним, производит понижающую выборку каждого канала отфильтрованных данных путем отбрасывания M-1 последовательных выборок после каждой сохраненной выборки. M - указанное значение коэффициента прореживания. Результирующий дискретно-временной сигнал имеет частоту дискретизации, которая в 1/M раз больше исходной частоты дискретизации.
Заметим, что алгоритм фактического объекта реализует многофазную структуру, эффективный эквивалент объединенной системы, изображенной на диаграмме. Дополнительные сведения см. в разделе Алгоритмы.
Для повторной выборки векторных или матричных входных данных вдоль первого размера:
Создать dsp.FIRDecimator и задайте его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.
Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе Что такое системные объекты?.
При определенных условиях этот объект System также поддерживает создание кода SIMD. Дополнительные сведения см. в разделе Создание кода.
firdecim = dsp.FIRDecimatorfirdecim, который применяет фильтр FIR с частотой отсечки 0.4*pi радианы/выборка на вход и понижает выходной сигнал фильтра на коэффициент 2.
firdecim = dsp.FIRDecimator(decimFactor,num)DecimationFactor свойство имеет значение decimFactor и Numerator свойство имеет значение num.
firdecim = dsp.FIRDecimator(___,Name,Value)
Чтобы использовать функцию объекта, укажите объект System в качестве первого входного аргумента. Например, для освобождения системных ресурсов объекта System с именем obj, используйте следующий синтаксис:
release(obj)
Примечание.Этот пример выполняется только в R2016b или более поздних версиях. При использовании более ранней версии замените каждый вызов функции эквивалентным step синтаксис. Например, myObject (x) становится шагом (myObject, x).
Этот пример показывает, как прореживать сумму синусоидальных волн с угловыми частотами pi/4 и 2pi/3 радиан/выборка в два раза. Для предотвращения наложения, дециматор FIR использует сглаживающий фильтр нижних частот, который отфильтровывает компонент 2pi/3 radians/sample перед понижающей дискретизацией. Чтобы сконструировать такой фильтр, используйте designMultirateFIR функция.
x = cos(pi/4*(0:95)')+sin(2*pi/3*(0:95)'); M = 2; num = designMultirateFIR(1,M); firdecim = dsp.FIRDecimator(M,num);
Прорежьте синусоидальный сигнал, используя этот прореживатель.
y = firdecim(x);
Постройте график исходных и повторно отобранных сигналов.
subplot(211); stem(x(1:length(x)/2),'b','markerfacecolor',[0 0 1]); title('Input Signal'); subplot(212); stem(y,'b','markerfacecolor',[0 0 1]); title('Output--Lowpass filtered and downsampled by 2');
Примечание.При использовании R2016a или более ранней версии замените каждый вызов объекта эквивалентным step синтаксис. Например, obj(x) становится step(obj,x).
Примечание: audioDeviceWriter Системная object™ не поддерживается в MATLAB Online.
В этом примере показано, как уменьшить частоту дискретизации звукового сигнала на 1/2 и воспроизвести его.
afr = dsp.AudioFileReader('OutputDataType',... 'single'); num = designMultirateFIR(1,2); adw = audioDeviceWriter(22050/2); firdecim = dsp.FIRDecimator(2,num); while ~isDone(afr) frame = afr(); y = firdecim(frame); adw(y); end release(afr); pause(0.5); release(adw);
Децимационный фильтр КИХ эффективно реализуется с использованием полифазной структуры. Дополнительные сведения о многофазных фильтрах см. в разделе Многофазные субфильтры.
Для получения полифазной структуры начните с передаточной функции фильтра FIR:
.. + bNz − N
N + 1 - длина фильтра FIR.
Это уравнение можно изменить следующим образом:
+bNz− (N−M+1))
M - количество многофазных компонентов, и его значение равно указанному коэффициенту прореживания.
Это уравнение можно записать следующим образом:
(M − 1) EM − 1 (zM)
E0 (zM), E1 (zM),..., EM-1 (zM) - полифазные компоненты КИХ-фильтра Н (z).
Концептуально децимационный фильтр КИХ содержит фильтр КИХ нижних частот, за которым следует понижающий фильтр.
Замените H (z) многофазным представлением.
Вот многоскоростная благородная идентичность для прореживания.
Применение благородного идентификатора для прореживания перемещает операцию понижающей дискретизации на перед операцией фильтрации. Это перемещение позволяет фильтровать сигнал с меньшей скоростью.
Можно заменить задержки и коэффициент прореживания на входе коммутатором. Переключатель запускается на первой ветви 0 и перемещается в направлении против часовой стрелки, как показано на этой диаграмме. Накопитель на выходе принимает обработанные входные выборки от каждой ветви полифазной структуры и накапливает эти обработанные выборки до тех пор, пока переключатель не перейдет к ветви 0. Когда коммутатор переходит в ветвь 0, накопитель выдает накопленное значение.
Когда доставляется первая входная выборка, коммутатор подает этот вход в ветвь 0, и прореживатель вычисляет первое выходное значение. По мере поступления большего количества входных выборок переключатель перемещается в направлении против часовой стрелки через ветви M − 1, M − 2 и вплоть до ветви 0, доставляя по одной выборке за раз в каждую ветвь. Когда коммутатор переходит в ветвь 0, прореживатель выводит следующий набор выходных значений. Этот процесс продолжается по мере поступления данных. Каждый раз, когда коммутатор приходит в ветвь 0, прореживатель выдает y [m]. Прореживатель эффективно выводит одну выборку на каждую M выборок, которые он получает. Следовательно, частота дискретизации на выходе фильтра децимации КИХ равна fs/M.