Фильтры используются в цифровой обработке сигналов для удаления нежелательных частей сигнала, таких как случайный шум, или для выделения полезных частей сигнала, таких как части сигнала, принадлежащие определенному диапазону.
Например, звук, записанный на плохом оборудовании, можно отфильтровать, чтобы удалить нежелательные элементы из сигнала, сделав его звучание как можно ближе к исходному звуку (без искажений).
Цифровое фильтры можно разделить на КИХ (импульсная характеристика конечной продолжительности) и БИХ (импульсная характеристика бесконечной продолжительности). Когда система получает некоторый ввод, достигнутый результат или ответ известен как ее импульсный отклик.
Основные выводы
- БИХ-фильтры имеют обратную связь в своей структуре, что позволяет им иметь бесконечную импульсную характеристику, в то время как КИХ-фильтры не имеют обратной связи и имеют конечную импульсную характеристику.
- БИХ-фильтры являются рекурсивными и могут создавать нестабильные отклики, в то время как КИХ-фильтры нерекурсивны и всегда стабильны.
- БИХ-фильтры требуют меньше вычислительной мощности, чем КИХ-фильтры, но КИХ-фильтры могут иметь лучшую частотную характеристику и линейную фазу.
БИХ против КИХ фильтров
Фильтры FIR и IIR различаются, потому что импульсная характеристика первого отлична от нуля только для нескольких выборок. БИХ-фильтры имеют бесконечный номер ненулевых выборок.
Сравнительная таблица
| Параметр сравнения | FIR ФИЛЬТР | IIR ФИЛЬТР |
|---|---|---|
| природа | Нерекурсивный по своей природе, потому что он не использует свои выходные данные в качестве входных данных. | Рекурсивный по своей природе, потому что он повторно использует один или несколько своих выходов в качестве входных данных. |
| Эффективность | Менее эффективен в вычислительном отношении. | Более эффективен в вычислительном отношении. |
| Простота реализации в схеме | Из-за отсутствия механизма обратной связи его проще реализовать в схеме. | Из-за механизма обратной связи его сложнее реализовать в схеме. |
| Механизм обратной связи | Не используйте схему обратной связи. | Использует механизм обратной связи, в котором предыдущий вывод в сочетании с текущим и прошлым вводом дается как текущий ввод. |
| Стабильность | Более стабильный, поскольку текущий вывод не имеет никакой связи с предыдущим выводом. | Менее стабилен, поскольку также использует предыдущие выходные образцы. |
| Вход, необходимый для генерации текущего выхода | Настоящие и прошлые образцы ввода | Настоящие и прошлые образцы входных данных вместе с прошлыми выходными данными. |
| Предлагается отсрочка | Предлагает больше задержки в предоставлении ответа | Предлагает меньшую задержку в предоставлении ответа |
| Требования к памяти | Требуется больше памяти | Требует меньше памяти |
| чувствительность | Менее чувствительный | Более чувствительный |
| Легкость управления | Простота управления | Довольно сложно контролировать |
Что такое КИХ-фильтр?
Цифровые фильтры, которые генерируют конечную импульсную характеристику динамической системы, известны как КИХ-фильтры. Импульсная характеристика, обеспечиваемая КИХ-фильтрами, имеет конечную продолжительность.
КИХ-фильтры не имеют механизма обратной связи. Их текущие входные данные состоят только из текущих и прошлых входных значений.
Что такое БИХ-фильтр?
Цифровые фильтры, которые генерируют бесконечную импульсную характеристику динамической системы, известны как БИХ-фильтры. Настоящие и прошлые входные данные принимаются как настоящие входные данные в сочетании с прошлыми выходными данными.
БИХ-фильтр работает таким образом, что также учитываются настоящие и прошлые входные данные, а также прошлый выходной образец. Эта схема обратной связи отличает их от КИХ-фильтров.
Механизм внутренней обратной связи делает эти фильтры рекурсивными. Они никогда не позволяют своей реакции установиться на 0 для приложенного импульса.
ИК-фильтры лучше всего использовать для приложений, не требующих фазы. информация, например, для контроля амплитуд сигналов.
Основные различия между КИХ-фильтрами и БИХ-фильтрами
- КИХ-фильтры нерекурсивна. БИХ-фильтры рекурсивный так как у них есть механизм обратной связи. Последний использует механизм обратной связи in который предыдущий вывод в сочетании с настоящим и прошлым вводом задается как текущий ввод.
- КИХ-фильтры легче реализовать но менее эффективны в вычислительном отношении, чем БИХ-фильтры. Благодаря контуру обратной связи БИХ-фильтры сложно реализовать в цепи.
- КИХ-фильтры предлагают более высокая задержка в их ответе. БИХ-фильтры предлагают меньшая задержка в ответ.
- КИХ-фильтры требуют БОЛЕЕ Память по сравнению с БИХ-фильтрами. КИХ-фильтры также более стабильной из-за их нерекурсивного характера. БИХ-фильтры, будучи рекурсивными, неустойчиво.
- КИХ-фильтры менее чувствительный и ими легче управлять, чем БИХ-фильтрами.
Последнее обновление: 11 июня 2023 г.
Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️
Пиюш Ядав последние 25 лет работал физиком в местном сообществе. Он физик, увлеченный тем, чтобы сделать науку более доступной для наших читателей. Он имеет степень бакалавра естественных наук и диплом о высшем образовании в области наук об окружающей среде. Подробнее о нем можно прочитать на его био страница.
Взвешенный подход статьи к обсуждению плюсов и минусов обоих типов фильтров заслуживает похвалы.
Я согласен. Он позволяет избежать предпочтения одного типа другому и представляет собой беспристрастный анализ.
Подход статьи к сравнению КИХ- и БИХ-фильтров одновременно привлекателен и поучителен.
Хорошо структурированный и информативный материал. Подробные сравнения служат ценной справочной информацией как для профессионалов, так и для энтузиастов.
Углубленный анализ КИХ- и БИХ-фильтров, приведенный в статье, будет очень полезен для тех, кто хочет всесторонне понять эту тему.
Абсолютно. Объяснения точные и хорошо структурированные.
В статье не обсуждаются реальные применения таких фильтров, что ограничивает ее практическую значимость.
Коммерчески доступные реализации и варианты практического использования были бы ценным дополнением.
Различие между КИХ- и БИХ-фильтрами с точки зрения схемной реализации можно было бы уточнить для ясности.
Согласованный. Наглядные пособия или диаграммы могут помочь эффективно передать различия в реализации.
Теоретические концепции может быть сложно понять без визуализации.
Статья предлагает ценную информацию о КИХ- и БИХ-фильтрах, но акцент на чувствительности можно было бы уточнить.
Аспект чувствительности может потребовать более подробного объяснения, чтобы читатели могли полностью понять его значение.
Я считаю, что различия в чувствительности можно было бы лучше объяснить, чтобы улучшить понимание читателя.
Я ценю подробное сравнение и четкое объяснение того, как работают эти фильтры.
Приятно видеть подробное объяснение, которое не упрощает тему.
Статья отлично справляется с разбиением сложных понятий на понятные части.
Эта статья чрезвычайно информативна и содержит всю необходимую информацию для понимания ключевых различий между КИХ- и БИХ-фильтрами. Хорошо структурировано и легко следовать.
Я не мог не согласиться. Особенно полезна подробная сравнительная таблица.
Я считаю, что сравнение КИХ- и БИХ-фильтров будет полезным и необходимым для энтузиастов и профессионалов цифровой обработки сигналов.
Тщательное изучение ключевых различий вносит ясность в часто неправильно понимаемую тему.
Технический жаргон в этой статье может быть труден для понимания читателям, не имеющим большого опыта работы с DSP.
Я считаю, что читатели должны иметь определенный уровень понимания и не стоит слишком упрощать содержание.
Абсолютно. Глоссарий терминов был бы полезен тем, кто не знаком с терминологией DSP.