Octave Filter

Октавный и дробный октавный фильтр

Библиотека:
Audio Toolbox/Фильтры

Описание

Блок Octave Filter выполняет октавно-диапазонную или дробно-октавно-диапазонную фильтрацию независимо по каждому входному каналу. Октавный диапазон является полосой частот, где самая высокая частота в два раза ниже самой низкой частоты. Октавно-диапазонные и дробные октавно-диапазонные фильтры обычно используются, чтобы имитировать, как люди воспринимают громкость. Октавные фильтры лучше всего понять при просмотре по логарифмической шкале, которая моделирует, как человеческое ухо взвешивает спектр.

Порты

Вход

расширить все

`x` - Входной сигнал
матрица | 1-D вектор

Матричный вход - Каждый столбец входного сигнала рассматривается как независимый канал.
1-D векторный вход -- Вход рассматривается как один канал.

Этот порт не называется, если вы не задаете дополнительные входные порты.

Типы данных: single | double

`CF` - Центральная частота (Гц)
скаляр в области значений `3` на `22,000` включительно

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Specify from input port для параметра Center frequency (Hz).

Типы данных: single | double

Выход

расширить все

`Port_1` - Выходной сигнал
матрица

Блок Octave Filter выводит сигнал с совпадающим типом данных, что и входной сигнал. Размер выходного сигнала зависит от размера входа:

Матричный вход - Блок выводит матрицу того же размера и типа данных, что и входной сигнал.
1-D векторный вход -- блок выводит матрицу N -by-1 (вектор-столбец), где N - количество элементов в векторе- 1-D.

Типы данных: single | double

Параметры

расширить все

Если параметр указан как настраиваемый, то можно изменить его значение во время симуляции.

`Filter order` - Порядок октавного фильтра
`6` (по умолчанию) | четным целым числом

Настраиваемый: Нет

`Center frequency (Hz)` - Центральная частота октавного фильтра
`1000` (по умолчанию) | скаляром в области значений `3` на `22,000` включительно

Максимальная центральная частота является значением, которое заставляет верхнее ребро полосы равняться частоте Найквиста, Fs/2. Частоты выше этого значения насыщены.
Минимальная центральная частота является значением, которое заставляет нижнее ребро полосы равняться 1 Гц. Частоты ниже этого значения квантуются до 1 Гц.

Чтобы задать Center frequency (Hz) от входа порта, выберите Specify from input port для параметра.

Настраиваемый: Да

`Bandwidth` - Пропускная способность фильтра 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`

Настраиваемый: Да

`Oversample the input by 2 for this filter` - Сверхвыборка
off (по умолчанию) | on

off -- Блок Octave Filter запускается с входной частотой выборки.
on -- Блок Octave Filter запускается с двукратной частотой выборки входа. Избыточная дискретизация минимизирует эффекты искривления частоты, введенные билинейным преобразованием. Интерполятор конечной импульсной характеристики полуполосы реализует избыточную дискретизацию перед октавной фильтрацией. Дециматор полуполосы уменьшает частоту дискретизации назад на частоту дискретизации входа после октавной фильтрации.

Настраиваемый: Нет

`Inherit sample rate from input` - Укажите источник входной частоты выборки
off (по умолчанию) | on

Когда вы выбираете этот параметр, блок наследует свою частоту дискретизации от входного сигнала. Когда вы очищаете этот параметр, вы задаете частоту дискретизации в Input sample rate (Hz).

Настраиваемый: Нет

`Input sample rate (Hz)` - Частота дискретизации входов
`44100` (по умолчанию) | скаляром

Настраиваемый: Да

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, очистите параметр Inherit sample rate from input.

`Simulate using` - Задайте тип выполняемой симуляции
`Code generation` (по умолчанию) | `Interpreted execution`

Code generation - Симулируйте модель с помощью сгенерированного кода C. Первый раз, когда вы запускаете симуляцию, Simulink^® генерирует код С для блока. Код С повторно используется для последующих симуляций, пока модель не меняется. Эта опция требует дополнительного времени запуска, но скорость последующих симуляций сопоставима с Interpreted execution.
Interpreted execution -- Симулируйте модель с помощью MATLAB^® интерпретатор. Эта опция сокращает время запуска, но имеет более низкую скорость симуляции, чем Code generation. В этом режиме можно отлаживать исходный код блока.

Настраиваемый: Нет

`Mask for attenuation limits` - Создайте маску для визуализации отклика фильтра
`No mask` (по умолчанию) | `Class 0` | `Class 1` | `Class 2`

Пределы ослабления маски определены в стандарте ANSI S1.11-2004.

Если маска зеленая, проект соответствует требованиям.
Если маска красная, проект нарушает податливость.

Настраиваемый: Да

`Visualize filter response` - Откройте график, чтобы визуализировать характеристику величины и маску податливости
кнопка

БПФ с 2048 точками используется для вычисления величины отклика.

Настраиваемый: Да

Примеры моделей

Выполните октавную фильтрацию

Исследуйте блок Octave Filter в модели Simulink ® и настройте параметры.

Настройка центральной частоты с помощью Input port

Настройте центральную частоту блока Octave Filter в Simulink ® с помощью опционального входного порта.

Характеристики блоков

Типы данных	`double` \| `single`
Прямое сквозное соединение	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`yes`
Обнаружение пересечения нулем	`no`

Подробнее о

расширить все

Граница полосы ребер

Частота band edge относится к нижнему или верхнему ребру полосы пропускания полосно-пропускающего фильтра.

Центральная частота октавного фильтра

Это center frequency of an octave filter является средним геометрическим значением частот нижних и верхних ребер.

Алгоритмы

расширить все

Октавное преобразование полосы пропускания в пограничную полосу ребра

Блок Octave Filter использует заданную центральную частоту и полосу пропускания фильтра в октавах, чтобы определить нормализованные ребра полосы пропускания [2].

Сначала блок вычисляет верхнюю и нижнюю частоты ребра полосы:

$f_{pa} = f_{c} \times G^{- \frac{1}{2 b}}$

$f_{pb} = f_{c} \times G^{\frac{1}{2 b}}$

f c - нормированная центральная частота, заданная параметром Center frequency (Hz).
b - октавная полоса пропускания, заданная параметром Bandwidth. Для примера, если Bandwidth задан как 1/3 octave, значение b равно 3.
G является константой преобразования:

$G = 10^{\frac{3}{10}} .$

Создание цифровых фильтров

Блок Octave Filter реализует метод цифрового создания фильтра полосы пропускания более высокого порядка, как указано в [1].

В этом способе проекта требуемый цифровой полосно-пропускающий фильтр преобразуется в аналоговый прототип Butterworth lowpass, который затем преобразуется обратно в цифровой полосно-пропускающий фильтр:

Аналоговый фильтр Баттерворта выражается как каскад секций второго порядка:

$H (s) = H_{1} (s) H_{2} (s) \dots H_{2 N} (s), где:$

$• H_{i} (s) = \frac{1}{1 - 2 \frac{s}{Ω_{0}} \cos θ_{i} + \frac{s^{2}}{Ω_{0}^{2}}}, i = 1, 2, ..., 2 N$

$• θ_{i} = \frac{π}{2 N} (N - 1 + 2 i), i = 1, 2, ..., N, ..., 2 N$
N - порядок фильтра, заданный параметром Filter order.
Аналоговый фильтр Баттерворта преобразуется в цифровой фильтр с помощью полосно-пропускающей версии билинейного преобразования:

$s = \frac{1 - c z^{- 1} + z^{- 2}}{1 - z^{- 2}},$
где

$c = \frac{\sin (ω_{pa} + ω_{pb})}{\sin ω_{pa} + \sin ω_{pb}} .$
Это отображение приводит к следующей замене:

$Ω_{0} = \frac{c - \cos ω_{pb}}{\sin ω_{pb}}$
Аналоговый прототип оценивается:

$H_{i} (z) = {\frac{1}{1 - 2 \frac{s}{Ω_{0}} \cos θ_{я} + \frac{s^{2}}{Ω_{0}^{2}}} |}_{s = \frac{1 - 2 c z^{- 1} + z^{- 2}}{1 - z^{- 2}}}$
Поскольку s является вторым порядком по z, полосно-пропускающая версия билинейного преобразования является четвертым порядком по z.

Ссылки

[1] Orfanidis, Sophocles J. Введение в обработку сигналов. Englewood Cliffs, Нью-Джерси: Prentice Hall, 2010.

[2] Акустическое общество Америки. Американские национальные стандартные спецификации для аналоговых и цифровых фильтров Octave-Band и Fractional-Octave-Band: ANSI S1.11-2004. Melville, NY: Acoustical Society of America, 2009.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Octave Filter Bank | octaveFilter | Weighting Filter | weightingFilter

Введенный в R2016b

Документация

Octave Filter

Описание

Порты

Вход

`x` - Входной сигнал
матрица | 1-D вектор

`CF` - Центральная частота (Гц)
скаляр в области значений `3` на `22,000` включительно

Зависимости

Выход

`Port_1` - Выходной сигнал
матрица

Параметры

`Filter order` - Порядок октавного фильтра
`6` (по умолчанию) | четным целым числом

`Center frequency (Hz)` - Центральная частота октавного фильтра
`1000` (по умолчанию) | скаляром в области значений `3` на `22,000` включительно

`Bandwidth` - Пропускная способность фильтра 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`

`Oversample the input by 2 for this filter` - Сверхвыборка
off (по умолчанию) | on

`Inherit sample rate from input` - Укажите источник входной частоты выборки
off (по умолчанию) | on

`Input sample rate (Hz)` - Частота дискретизации входов
`44100` (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

`Simulate using` - Задайте тип выполняемой симуляции
`Code generation` (по умолчанию) | `Interpreted execution`

`Mask for attenuation limits` - Создайте маску для визуализации отклика фильтра
`No mask` (по умолчанию) | `Class 0` | `Class 1` | `Class 2`

`Visualize filter response` - Откройте график, чтобы визуализировать характеристику величины и маску податливости
кнопка

Примеры моделей

Выполните октавную фильтрацию

Настройка центральной частоты с помощью Input port

Характеристики блоков

Подробнее о

Граница полосы ребер

Центральная частота октавного фильтра

Алгоритмы

Октавное преобразование полосы пропускания в пограничную полосу ребра

Создание цифровых фильтров

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Audio Toolbox

Поддержка

Документация

Octave Filter

Описание

Порты

Вход

x - Входной сигнал матрица | 1-D вектор

CF - Центральная частота (Гц) скаляр в области значений 3 на 22,000 включительно

Зависимости

Выход

Port_1 - Выходной сигнал матрица

Параметры

Filter order - Порядок октавного фильтра 6 (по умолчанию) | четным целым числом

Center frequency (Hz) - Центральная частота октавного фильтра 1000 (по умолчанию) | скаляром в области значений 3 на 22,000 включительно

Bandwidth - Пропускная способность фильтра 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

Oversample the input by 2 for this filter - Сверхвыборка off (по умолчанию) | on

Inherit sample rate from input - Укажите источник входной частоты выборки off (по умолчанию) | on

Input sample rate (Hz) - Частота дискретизации входов 44100 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Simulate using - Задайте тип выполняемой симуляции Code generation (по умолчанию) | Interpreted execution

Mask for attenuation limits - Создайте маску для визуализации отклика фильтра No mask (по умолчанию) | Class 0 | Class 1 | Class 2

Visualize filter response - Откройте график, чтобы визуализировать характеристику величины и маску податливости кнопка

Примеры моделей

Выполните октавную фильтрацию

Настройка центральной частоты с помощью Input port

Характеристики блоков

Подробнее о

Граница полосы ребер

Центральная частота октавного фильтра

Алгоритмы

Октавное преобразование полосы пропускания в пограничную полосу ребра

Создание цифровых фильтров

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Audio Toolbox

Поддержка

`x` - Входной сигнал
матрица | 1-D вектор

`CF` - Центральная частота (Гц)
скаляр в области значений `3` на `22,000` включительно

`Port_1` - Выходной сигнал
матрица

`Filter order` - Порядок октавного фильтра
`6` (по умолчанию) | четным целым числом

`Center frequency (Hz)` - Центральная частота октавного фильтра
`1000` (по умолчанию) | скаляром в области значений `3` на `22,000` включительно

`Bandwidth` - Пропускная способность фильтра 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`

`Oversample the input by 2 for this filter` - Сверхвыборка
off (по умолчанию) | on

`Inherit sample rate from input` - Укажите источник входной частоты выборки
off (по умолчанию) | on

`Input sample rate (Hz)` - Частота дискретизации входов
`44100` (по умолчанию) | скаляром

`Simulate using` - Задайте тип выполняемой симуляции
`Code generation` (по умолчанию) | `Interpreted execution`

`Mask for attenuation limits` - Создайте маску для визуализации отклика фильтра
`No mask` (по умолчанию) | `Class 0` | `Class 1` | `Class 2`

`Visualize filter response` - Откройте график, чтобы визуализировать характеристику величины и маску податливости
кнопка

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®