Filter werden in der digitalen Signalverarbeitung verwendet, um unerwünschte Teile des Signals zu entfernen, wie z. B. zufälliges Rauschen, oder um nützliche Teile des Signals zu extrahieren, wie z. B. die Teile des Signals, die zu einem bestimmten Bereich gehören.
Beispielsweise kann Audio, das mit schlechter Ausrüstung aufgenommen wurde, gefiltert werden, um die unerwünschten Elemente aus dem Signal zu entfernen, damit es so nah wie möglich am Originalton (ohne Störungen) klingt.
Digital Filter können in FIR-Filter (Impulsantwort mit endlicher Dauer) und IIR-Filter (Impulsantwort mit unendlicher Dauer) eingeteilt werden. Wenn ein System mit einer Eingabe versorgt wird, wird das erzielte Ergebnis oder die erzielte Reaktion als seine Impulsantwort bezeichnet.
Key Take Away
- IIR-Filter haben eine Rückkopplung in ihrer Struktur, wodurch sie eine unendliche Impulsantwort haben, während FIR-Filter keine Rückkopplung haben und eine endliche Impulsantwort haben.
- IIR-Filter sind rekursiv und können instabile Antworten erzeugen, während FIR-Filter nicht rekursiv und immer stabil sind.
- IIR-Filter erfordern weniger Rechenleistung als FIR-Filter, aber FIR-Filter können einen besseren Frequenzgang und eine lineare Phase haben.
IIR vs. FIR-Filter
FIR- und IIR-Filter unterscheiden sich, da die Impulsantwort des ersteren nur für wenige Samples ungleich Null ist. IIR-Filter haben eine unendliche Anzahl von Nicht-Null-Samples.
Vergleichstabelle
| Parameter des Vergleichs | FIR Filter | IIR Filter |
|---|---|---|
| Natur | Von Natur aus nicht rekursiv, da seine Ausgaben nicht als Eingaben wiederverwendet werden. | Rekursiv in der Natur, weil es eine oder mehrere seiner Ausgaben als Eingaben wiederverwendet. |
| Effizienz | Weniger recheneffizient. | Rechnerisch effizienter. |
| Einfache Implementierung in einer Schaltung | Aufgrund des Fehlens eines Rückkopplungsmechanismus ist es einfacher in einer Schaltung zu implementieren. | Aufgrund eines Rückkopplungsmechanismus ist es schwieriger in einer Schaltung zu implementieren. |
| Feedback-Mechanismus | Verwenden Sie keine Feedback-Schaltung. | Verwendet einen Rückkopplungsmechanismus, bei dem die vorherige Ausgabe in Verbindung mit der gegenwärtigen und vergangenen Eingabe als gegenwärtige Eingabe gegeben wird. |
| Stabilität | Stabiler, da die aktuelle Ausgabe keine Beziehung zur vorherigen Ausgabe hat. | Weniger stabil, da es auch frühere Ausgabe-Samples verwendet. |
| Eingang erforderlich, um Stromausgang zu erzeugen | Aktuelle und vergangene Eingabebeispiele | Präsentieren und vergangene Eingabebeispiele zusammen mit vergangenen Ausgaben. |
| Verspätung angeboten | Bietet eine längere Verzögerung bei der Bereitstellung einer Antwort | Bietet eine geringere Verzögerung bei der Bereitstellung einer Antwort |
| Speicherbedarf | Benötigt mehr Speicher | Benötigt weniger Arbeitsspeicher |
| Sensitivität | Weniger sensitiv | Empfindlichere |
| Einfache Steuerbarkeit | Einfach zu kontrollieren | Ziemlich schwer zu kontrollieren |
Was ist ein FIR-Filter?
Digitale Filter, die eine endliche Impulsantwort eines dynamischen Systems erzeugen, sind als FIR-Filter bekannt. Die von FIR-Filtern gelieferte Impulsantwort ist von endlicher Dauer.
FIR-Filter haben keinen Rückkopplungsmechanismus. Ihre gegenwärtige Eingabe besteht nur aus den gegenwärtigen und vergangenen Eingabewerten.
Was ist ein IIR-Filter?
Digitale Filter, die eine unendliche Impulsantwort eines dynamischen Systems erzeugen, werden als IIR-Filter bezeichnet. Die gegenwärtigen und vergangenen Eingaben werden als die gegenwärtige Eingabe in Verbindung mit den vergangenen Ausgaben genommen.
Der IIR-Filter arbeitet so, dass auch die aktuellen und vergangenen Eingaben und die vergangene Ausgabeprobe berücksichtigt werden. Diese Rückkopplungsschaltung unterscheidet sie von FIR-Filtern.
Der interne Rückkopplungsmechanismus macht diese Filter rekursiv. Sie lassen niemals zu, dass sich ihre Reaktion bei einem angelegten Impuls auf 0 einpendelt.
IR-Filter werden am besten für Anwendungen verwendet, die keine Phase erfordern InformationB. zur Überwachung von Signalamplituden.
Hauptunterschiede zwischen FIR-Filtern und IIR-Filtern
- FIR-Filter sind nicht rekursiv. IIR-Filter sind rekursive da sie einen Rückkopplungsmechanismus haben. Letztere verwendet a Feedback-Mechanismus in welche die vorherige Ausgabe in Verbindung mit der gegenwärtigen und vergangenen Eingabe wird als die gegenwärtige Eingabe gegeben.
- FIR-Filter sind einfacher umzusetzen sind aber weniger recheneffizient als IIR-Filter. Aufgrund einer Rückkopplungsschleife sind IIR-Filter schwierig umzusetzen in einem Kreislauf.
- FIR-Filter bieten a höhere Verzögerung in ihrer Antwort. IIR-Filter anbieten geringere Verzögerung beim Antworten.
- FIR-Filter erfordern mehr Erinnerung im Vergleich zu IIR-Filtern. FIR-Filter sind auch stabiler aufgrund ihrer nicht rekursiven Natur. IIR-Filter sind rekursiv instabil.
- FIR-Filter sind weniger sensitiv und sind einfacher zu kontrollieren als IIR-Filter.
Letzte Aktualisierung: 11. Juni 2023
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Piyush Yadav hat die letzten 25 Jahre als Physiker in der örtlichen Gemeinde gearbeitet. Er ist ein Physiker, der sich leidenschaftlich dafür einsetzt, die Wissenschaft für unsere Leser zugänglicher zu machen. Er hat einen BSc in Naturwissenschaften und ein Postgraduiertendiplom in Umweltwissenschaften. Sie können mehr über ihn auf seinem lesen Bio-Seite.
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