Octave Filter

Полоса октавы и дробный ленточный фильтр октавы

Библиотека:
Audio Toolbox / Фильтры

Описание

Блок Octave Filter выполняет полосу октавы или дробную полосу октавы, фильтрующую независимо через каждый входной канал. Полоса октавы является диапазоном частот, где самая высокая частота является дважды самой низкой частотой. Полоса октавы и дробные ленточные фильтры октавы обычно используются, чтобы подражать, как люди чувствуют громкость. Фильтры октавы лучше всего изучены, когда просматривается на логарифмическом масштабе, который модели, как человеческое ухо взвешивает спектр.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`x` — Входной сигнал
матрица | 1D вектор

Матричный вход – Каждый столбец входа обработан как независимый канал.
1D векторный вход – вход обработан как один канал.

Этот порт без имени, если вы не задаете дополнительные входные порты.

Типы данных: single | double

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

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите Specify from input port для Центральной частоты (Гц) параметр.

Типы данных: single | double

Вывод

развернуть все

`Port_1` — Выходной сигнал
матрица

Блок Octave Filter выводит сигнал с совпадающим типом данных как входной сигнал. Размер выхода зависит от размера входа:

Матричный вход – блок выводит матрицу тот же размер и тип данных как входной сигнал.
1D векторный вход – блок выводит N-by-1 матрица (вектор-столбец), где N является числом элементов в 1D векторе.

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

Если параметр перечислен как настраиваемый, то можно изменить его значение в процессе моделирования.

`Filter order` — Порядок фильтра октавы
6 (значение по умолчанию) | даже целое число

Настраиваемый: нет

`Center frequency (Hz)` — Центральная частота фильтра октавы
1000 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений `3` к `22,000` включительно

Максимальная центральная частота является значением, которое заставляет ребро верхней полосы быть равным частоте Найквиста, Fs/2. Частоты выше этого значения насыщаются.
Минимальная центральная частота является значением, которое заставляет ребро нижней полосы быть равным 1 Гц. Частоты ниже этого значения квантуются к 1 Гц.

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

Настраиваемый: да

`Bandwidth` — Отфильтруйте полосу пропускания в октавах
`1 octave` (значение 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` — Сверхдискретизируйте переключатель
от (значения по умолчанию) | на

прочь – блок Octave Filter запускается на уровне входной частоты дискретизации.
на – блок Octave Filter достигает два раза входной частоты дискретизации. Сверхдискретизация минимизирует эффекты деформирования частоты, введенные билинейным преобразованием. Интерполятор полуполосы FIR реализует сверхдискретизацию перед фильтрацией октавы. Полуполоса decimator уменьшает частоту дискретизации, поддерживают входную частоту дискретизации после фильтрации октавы.

Настраиваемый: нет

`Inherit sample rate from input` — Задайте источник входной частоты дискретизации
от (значения по умолчанию) | на

Когда вы выбираете этот параметр, блок наследовал 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 входа
44100 (значение по умолчанию) | скаляр

Настраиваемый: да

Зависимости

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

`Simulate using` — Задайте тип симуляции, чтобы запуститься
`Code generation` (значение по умолчанию) | `Interpreted execution`

Code generation – Симулируйте модель с помощью сгенерированного кода C. В первый раз вы запускаете симуляцию, Simulink^® генерирует код С для блока. Код С снова используется для последующих симуляций, пока модель не изменяется. 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 медленную скорость симуляции, чем Code generation. В этом режиме можно отладить исходный код блока.

Настраиваемый: нет

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

Пределы затухания маски заданы в стандарте ANSI S1.11-2004.

Если маска является зеленой, проект совместим.
Если маска является красной, податливость пропусков проекта.

Настраиваемый: да

`Visualize filter response` — Открытый график визуализировать ответ величины и маску податливости
кнопка

БПФ с 2048 точками используется, чтобы вычислить ответ величины.

Настраиваемый: да

Примеры модели

Выполните фильтрацию октавы

Исследуйте блок Octave Filter в модели Simulink® и настройках параметров.

Настройте центральную частоту Используя Input port

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

Характеристики блока

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

Больше о

развернуть все

Ребро полосы

Частота band edge относится к более низкому или верхнему ребру полосы пропускания полосового фильтра.

Центральная частота фильтра октавы

center frequency of an octave filter является геометрическим средним значением ниже - и частоты ребра верхней полосы.

Алгоритмы

развернуть все

Полоса пропускания октавы, чтобы соединить преобразование ребра

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

Сначала блок вычисляет частоты ребра верхней и нижней полосы:

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

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

f _c является нормированной центральной частотой, заданной параметром Center frequency (Hz).
b является полосой пропускания октавы, заданной параметром Bandwidth. Например, если Bandwidth задан как 1/3 octave, значение b равняется 3.
G является постоянным преобразованием:

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

Создание цифровых фильтров

Блок Octave Filter реализует цифровой метод разработки полосового фильтра высшего порядка, как задано в [1].

В этом методе разработки желаемый цифровой полосовой фильтр сопоставляет с аналоговым прототипом lowpass Баттерворта, который затем сопоставлен назад с цифровым полосовым фильтром:

Аналоговый Фильтр Баттерворта описывается 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 является порядком фильтра, заданным параметром Filter order.
Аналоговый Фильтр Баттерворта сопоставлен с цифровым фильтром с помощью полосовой 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 оценен:

$H_{i} (z) = {\frac{1}{1 - 2 \frac{s}{Ω_{0}} \cos θ_{i} + \frac{s^{2}}{Ω_{0}^{2}}} |}_{s = \frac{1 - 2 c z^{- 1} + z^{- 2}}{1 - z^{- 2}}}$
Поскольку s второго порядка в z, полосовая версия билинейного преобразования является четвертым порядком в z.

Ссылки

[1] Orfanidis, Софокл Дж. Введение в обработку сигналов. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 2010.

[2] Акустическое общество Америки. Американская национальная стандартная спецификация для аналога полосы октавы и Дробной Полосы октавы и цифровых фильтров: ANSI S1.11-2004. Мелвилл, Нью-Йорк: акустическое общество Америки, 2009.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2017b

Документация

Octave Filter

Описание

Порты

Входной параметр

`x` — Входной сигнал
матрица | 1D вектор

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

Зависимости

Вывод

`Port_1` — Выходной сигнал
матрица

Параметры

`Filter order` — Порядок фильтра октавы
6 (значение по умолчанию) | даже целое число

`Center frequency (Hz)` — Центральная частота фильтра октавы
1000 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений `3` к `22,000` включительно

`Bandwidth` — Отфильтруйте полосу пропускания в октавах
`1 octave` (значение 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` — Сверхдискретизируйте переключатель
от (значения по умолчанию) | на

`Inherit sample rate from input` — Задайте источник входной частоты дискретизации
от (значения по умолчанию) | на

`Input sample rate (Hz)` — Частота дискретизации входа
44100 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

`Simulate using` — Задайте тип симуляции, чтобы запуститься
`Code generation` (значение по умолчанию) | `Interpreted execution`

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

`Visualize filter response` — Открытый график визуализировать ответ величины и маску податливости
кнопка

Примеры модели

Выполните фильтрацию октавы

Настройте центральную частоту Используя Input port

Характеристики блока

Больше о

Ребро полосы

Центральная частота фильтра октавы

Алгоритмы

Полоса пропускания октавы, чтобы соединить преобразование ребра

Создание цифровых фильтров

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Audio Toolbox

Поддержка

Документация

Octave Filter

Описание

Порты

Входной параметр

x — Входной сигнал матрица | 1D вектор

CF — Центральная частота (Гц) скаляр в области значений 3 к 22,000 включительно

Зависимости

Вывод

Port_1 — Выходной сигнал матрица

Параметры

Filter order — Порядок фильтра октавы6 (значение по умолчанию) | даже целое число

Center frequency (Hz) — Центральная частота фильтра октавы1000 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений 3 к 22,000 включительно

Bandwidth — Отфильтруйте полосу пропускания в октавах 1 octave (значение 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 — Сверхдискретизируйте переключатель от (значения по умолчанию) | на

Inherit sample rate from input — Задайте источник входной частоты дискретизации от (значения по умолчанию) | на

Input sample rate (Hz) — Частота дискретизации входа44100 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Simulate using — Задайте тип симуляции, чтобы запуститься Code generation (значение по умолчанию) | Interpreted execution

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

Visualize filter response — Открытый график визуализировать ответ величины и маску податливости кнопка

Примеры модели

Выполните фильтрацию октавы

Настройте центральную частоту Используя Input port

Характеристики блока

Больше о

Ребро полосы

Центральная частота фильтра октавы

Алгоритмы

Полоса пропускания октавы, чтобы соединить преобразование ребра

Создание цифровых фильтров

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Audio Toolbox

Поддержка

`x` — Входной сигнал
матрица | 1D вектор

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

`Port_1` — Выходной сигнал
матрица

`Filter order` — Порядок фильтра октавы
6 (значение по умолчанию) | даже целое число

`Center frequency (Hz)` — Центральная частота фильтра октавы
1000 (значение по умолчанию) | скаляр в области значений `3` к `22,000` включительно

`Bandwidth` — Отфильтруйте полосу пропускания в октавах
`1 octave` (значение 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` — Сверхдискретизируйте переключатель
от (значения по умолчанию) | на

`Inherit sample rate from input` — Задайте источник входной частоты дискретизации
от (значения по умолчанию) | на

`Input sample rate (Hz)` — Частота дискретизации входа
44100 (значение по умолчанию) | скаляр

`Simulate using` — Задайте тип симуляции, чтобы запуститься
`Code generation` (значение по умолчанию) | `Interpreted execution`

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

`Visualize filter response` — Открытый график визуализировать ответ величины и маску податливости
кнопка

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