Octave Filter Bank

Октавно-диапазонный и дробно-октавно-диапазонный банк фильтров

Библиотека:
Audio Toolbox/Фильтры

Описание

Блок Octave Filter Bank разлагает сигнал на октавные или дробно-октавные поддиапазоны. 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.

Порты

Вход

расширить все

`Port_1` - Входной сигнал
вектор | матрица

Векторный вход -- Блок обрабатывает вход как один канал.
Матричный вход -- Блок рассматривает каждый столбец входного сигнала как независимый канал.

Типы данных: single | double

Выход

расширить все

`Port_1` - Выходной сигнал
матрица | трехмерный массив

Блок Octave Filter Bank выводит сигнал с совпадающим типом данных, что и входной сигнал. Форма выхода зависит от формы входа, количества фильтров в банке и от того, включите ли вы Полосы как отдельный параметр выходных портов.

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

Векторный вход -- Когда вы обеспечиваете векторный вход, блок выводит L матрицу -by F, где L - количество элементов в векторе, а F - количество фильтров в банке.
Матричный вход -- Когда вы предоставляете матричный вход, блок выводит трехмерный массив с размером L -by- F -by- C, где C - количество каналов в матричном входе.

Примечание

Когда вы включаете Полосы как отдельный параметр выходных портов, каждый выход имеет тот же размер, что и вход.

Типы данных: single | double

Параметры

расширить все

`Bandwidth (octaves)` - Полоса пропускания фильтров, заданная 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`

Пропускная способность фильтра в октавах, задается 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)` - Частотная область значений группы фильтров (Гц)
`[22 22050]` (по умолчанию) | двухэлементный вектор-строка положительных монотонно увеличивающихся значений

Частотная область значений группы фильтров в Гц, заданная как двухэлементный вектор-строка положительных монотонно возрастающих значений. Блок помещает частоты центра банка фильтров в соответствии с параметрами Bandwidth (octaves), Reference frequency (Hz) и Octave ratio base. Фильтры, которые имеют центральную частоту вне Frequency range (Hz), игнорируются.

`Reference frequency (Hz)` - Опорная частота группы фильтров (Гц)
`1000` (по умолчанию) | положительный целочисленный скаляр

Опорная частота группы фильтров в Гц, заданная как положительный целочисленный скаляр. Опорная частота задает одну из центральных частот. Все другие центральные частоты заданы относительно ссылки частоты.

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

Порядок октавных фильтров, заданный как положительное четное целое число. Порядок фильтрации применяется к каждому отдельному фильтру в банке.

Примечание

Порядок фильтра по умолчанию для octaveFilterBank объект 2.

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

Основа коэффициента октавы, заданная как Base ten (ANSI S1.11 preferred) или Base two (musical scale). Коэффициент октавы основы определяет распределение центральных частот октавных фильтров. Стандарт ANSI S1.11 рекомендует базовый 10. Base 2 популярна для музыкальных приложений. Base two (musical scale) определяет октаву как множитель 2, а Base ten (ANSI S1.11 preferred) определяет октаву как множитель 10 ^0.3.

`Inherit sample rate from input` - Разрешить частоту дискретизации, заданную входным сигналом
`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 параметре Input sample rate (Hz).

`Input sample rate (Hz)` - Частота дискретизации входов
`44100` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Когда вы выбираете этот параметр, блок принимает частоту дискретизации от пользователя.

Зависимости

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

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

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

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

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.
Interpreted execution -- Симулируйте модель с помощью MATLAB^® интерпретатор. В этом режиме можно отлаживать исходный код блока.

`View filter response` - Откройте график, чтобы визуализировать амплитудную характеристику
кнопка

Октавные фильтры лучше всего понять при просмотре по логарифмической шкале, которая моделирует, как человеческое ухо взвешивает спектр. Блок использует БПФ с 2048 точками, чтобы вычислить величину ответ. Реакция банка фильтров отображается на шкале логарифмической частоты с легендой, чтобы указать центральную частоту каждого фильтра.

Примеры моделей

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

Используйте Octave Filter Bank, чтобы создать эффект фланцевого хора для слоев гитары (Overdubs)

Исследуйте блок Octave Filter Bank в модели Simulink ®. Примените сжатие и реверберацию октавной полосы, чтобы создать эффект фланцевого припева на сигнале гитары. Используйте обработанный сигнал в качестве слоя overdub для улучшения записей на гитаре.

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

Блок Octave Filter Bank реализован как параллельная структура октавных фильтров. Отдельные октавные фильтры разработаны так, как описано в octaveFilter. По умолчанию октавные частоты центра фильтра размещаются так, как задано в ANSI S1.11-2004 стандарт. Можно изменить размещения фильтров с помощью параметров Bandwidth (octaves), Frequency range (Hz), Reference frequency (Hz) и Octave ratio.

Октавное преобразование полосы пропускания в пограничную полосу ребра

Блок Octave Filter Bank использует указанные Frequency range (Hz) и Bandwidth (octaves), чтобы определить нормализованные ребра полосы значений [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 параметрами Bandwidth (octaves) и Frequency range (Hz).
b - октавная полоса пропускания, заданная параметром Bandwidth (octaves). Для примера, если Bandwidth (octaves) задан как 1/3 octave, значение b равно 3.
G является константой преобразования:

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

Создание цифровых фильтров

Блок Octave Filter Bank 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 | octaveFilter | octaveFilterBank | Weighting Filter | weightingFilter

Введенный в R2021a

Документация

Octave Filter Bank

Описание

Порты

Вход

`Port_1` - Входной сигнал
вектор | матрица

Выход

`Port_1` - Выходной сигнал
матрица | трехмерный массив

Параметры

`Bandwidth (octaves)` - Полоса пропускания фильтров, заданная 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`

`Reference frequency (Hz)` - Опорная частота группы фильтров (Гц)
`1000` (по умолчанию) | положительный целочисленный скаляр

`Filter order` - Порядок октавных фильтров
`12` (по умолчанию) | положительное четное 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 частоту дискретизации, заданную входным сигналом
`off` (по умолчанию) | `on`

`Input sample rate (Hz)` - Частота дискретизации входов
`44100` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

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

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

`View filter response` - Откройте график, чтобы визуализировать амплитудную характеристику
кнопка

Примеры моделей

Используйте Octave Filter Bank, чтобы создать эффект фланцевого хора для слоев гитары (Overdubs)

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 Bank

Описание

Порты

Вход

Port_1 - Входной сигнал вектор | матрица

Выход

Port_1 - Выходной сигнал матрица | трехмерный массив

Параметры

Bandwidth (octaves) - Полоса пропускания фильтров, заданная 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) - Частотная область значений группы фильтров (Гц) [22 22050] (по умолчанию) | двухэлементный вектор-строка положительных монотонно увеличивающихся значений

Reference frequency (Hz) - Опорная частота группы фильтров (Гц) 1000 (по умолчанию) | положительный целочисленный скаляр

Filter order - Порядок октавных фильтров 12 (по умолчанию) | положительное четное 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 частоту дискретизации, заданную входным сигналом off (по умолчанию) | on

Input sample rate (Hz) - Частота дискретизации входов 44100 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

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

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

View filter response - Откройте график, чтобы визуализировать амплитудную характеристику кнопка

Примеры моделей

Используйте Octave Filter Bank, чтобы создать эффект фланцевого хора для слоев гитары (Overdubs)

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

`Port_1` - Входной сигнал
вектор | матрица

`Port_1` - Выходной сигнал
матрица | трехмерный массив

`Bandwidth (octaves)` - Полоса пропускания фильтров, заданная 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`

`Reference frequency (Hz)` - Опорная частота группы фильтров (Гц)
`1000` (по умолчанию) | положительный целочисленный скаляр

`Filter order` - Порядок октавных фильтров
`12` (по умолчанию) | положительное четное 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 частоту дискретизации, заданную входным сигналом
`off` (по умолчанию) | `on`

`Input sample rate (Hz)` - Частота дискретизации входов
`44100` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

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

`View filter response` - Откройте график, чтобы визуализировать амплитудную характеристику
кнопка

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