ตัวกรอง IIR กับ FIR: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

ตัวกรองใช้ในการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลเพื่อลบส่วนที่ไม่พึงประสงค์ของสัญญาณ เช่น สัญญาณรบกวนแบบสุ่ม หรือเพื่อแยกส่วนที่เป็นประโยชน์ของสัญญาณ เช่น ส่วนของสัญญาณที่เป็นของช่วงเฉพาะ

ตัวอย่างเช่น เสียงที่บันทึกด้วยอุปกรณ์ที่ไม่ดีสามารถกรองได้เพื่อลบองค์ประกอบที่ไม่ต้องการออกจากสัญญาณ ทำให้เสียงใกล้เคียงกับเสียงต้นฉบับ (โดยไม่มีการรบกวน) มากที่สุด

ดิจิตอล ตัวกรองสามารถจำแนกได้เป็นตัวกรอง FIR (การตอบสนองแรงกระตุ้นระยะเวลาจำกัด) และตัวกรอง IIR (การตอบสนองแรงกระตุ้นระยะเวลาไม่สิ้นสุด) เมื่อระบบได้รับอินพุตบางอย่าง ผลลัพธ์หรือการตอบสนองที่ได้รับจะเรียกว่าการตอบสนองแบบอิมพัลส์ 

ประเด็นที่สำคัญ

1. ตัวกรอง IIR จะมีการป้อนกลับในโครงสร้าง ทำให้ตัวกรองมีการตอบสนองแบบอิมพัลส์ที่ไม่สิ้นสุด ในขณะที่ตัวกรอง FIR ไม่มีการป้อนกลับและมีการตอบสนองแบบอิมพัลส์แบบจำกัด
2. ตัวกรอง IIR เป็นแบบเรียกซ้ำและสามารถสร้างการตอบสนองที่ไม่เสถียร ในขณะที่ตัวกรอง FIR นั้นไม่เรียกซ้ำและมีเสถียรภาพเสมอ
3. ตัวกรอง IIR ต้องการพลังการคำนวณน้อยกว่าตัวกรอง FIR แต่ตัวกรอง FIR สามารถมีการตอบสนองความถี่ที่ดีกว่าและมีเฟสเชิงเส้นได้

IIR กับตัวกรอง FIR

ตัวกรอง FIR และ IIR แตกต่างกันเนื่องจากการตอบสนองแบบแรงกระตุ้นของตัวกรองแบบแรกนั้นไม่เป็นศูนย์สำหรับตัวอย่างเพียงไม่กี่ตัวอย่าง ตัวกรอง IIR มีอนันต์ จำนวน ของตัวอย่างที่ไม่ใช่ศูนย์

ตารางเปรียบเทียบ

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	FIR ตัวกรอง	ไออาร์ ตัวกรอง
ธรรมชาติ	ในลักษณะไม่เรียกซ้ำเนื่องจากไม่ได้ใช้เอาต์พุตเป็นอินพุตซ้ำ	ในลักษณะที่เกิดซ้ำเนื่องจากจะใช้เอาต์พุตตั้งแต่หนึ่งรายการขึ้นไปเป็นอินพุตซ้ำ
อย่างมีประสิทธิภาพ	มีประสิทธิภาพในการคำนวณน้อยลง	มีประสิทธิภาพในการคำนวณมากขึ้น
ความง่ายในการใช้งานในวงจร	เนื่องจากไม่มีกลไกป้อนกลับ จึงง่ายต่อการนำไปใช้ในวงจร	เนื่องจากกลไกป้อนกลับ จึงเป็นการยากที่จะนำไปใช้ในวงจร
กลไกการตอบรับ	อย่าใช้วงจรป้อนกลับ	ใช้กลไกการป้อนกลับซึ่งเอาท์พุตก่อนหน้า ร่วมกับอินพุตปัจจุบันและอดีต ถูกกำหนดเป็นอินพุตปัจจุบัน
Stability	มีเสถียรภาพมากขึ้นเนื่องจากเอาต์พุตปัจจุบันไม่มีความสัมพันธ์ใดๆ กับเอาต์พุตก่อนหน้า	มีเสถียรภาพน้อยลงเนื่องจากใช้ตัวอย่างเอาต์พุตก่อนหน้าเช่นกัน
อินพุตที่จำเป็นในการสร้างเอาต์พุตปัจจุบัน	ตัวอย่างข้อมูลปัจจุบันและอดีต	ตัวอย่างอินพุตปัจจุบันและอดีตพร้อมกับเอาต์พุตในอดีต
เสนอความล่าช้า	เสนอความล่าช้ามากขึ้นในการตอบกลับ	ให้ความล่าช้าน้อยกว่าในการตอบกลับ
ความต้องการหน่วยความจำ	ต้องใช้หน่วยความจำเพิ่มเติม	ต้องใช้หน่วยความจำน้อย
ความไว	อ่อนไหวน้อยลง	อ่อนไหวมากขึ้น
ง่ายต่อการควบคุม	ง่ายต่อการควบคุม	ค่อนข้างควบคุมได้ยาก

ตัวกรอง FIR คืออะไร?

ตัวกรองดิจิทัลที่สร้างการตอบสนองแบบอิมพัลส์อันจำกัดของระบบไดนามิกเรียกว่าตัวกรอง FIR การตอบสนองแบบกระตุ้นโดยตัวกรอง FIR นั้นมีระยะเวลาจำกัด

ตัวกรอง FIR ไม่มีกลไกป้อนกลับ อินพุตปัจจุบันประกอบด้วยเฉพาะค่าอินพุตปัจจุบันและอดีตเท่านั้น

ตัวกรอง IIR คืออะไร?

ตัวกรองดิจิทัลที่สร้างการตอบสนองแบบอิมพัลส์ไม่สิ้นสุดของระบบไดนามิกเรียกว่าตัวกรอง IIR อินพุตปัจจุบันและอดีตจะถูกใช้เป็นอินพุตปัจจุบันร่วมกับเอาต์พุตในอดีต

ตัวกรอง IIR ทำงานในลักษณะที่พิจารณาอินพุตปัจจุบันและในอดีต และตัวอย่างเอาต์พุตในอดีตด้วย วงจรป้อนกลับนี้เป็นสิ่งที่แตกต่างจากตัวกรอง FIR

กลไกการตอบรับภายในทำให้ตัวกรองเหล่านี้เกิดซ้ำ พวกเขาไม่ยอมให้การตอบสนองของพวกเขากลายเป็น 0 สำหรับแรงกระตุ้นที่ใช้

ฟิลเตอร์ IR เหมาะที่สุดสำหรับการใช้งานที่ไม่ต้องใช้เฟส ข้อมูลตัวอย่างเช่น สำหรับการตรวจสอบแอมพลิจูดของสัญญาณ

ความแตกต่างหลักระหว่างตัวกรอง FIR และตัวกรอง IIR

1. ตัวกรอง FIR คือ ไม่เรียกซ้ำ. ตัวกรอง IIR คือ ซ้ำ เนื่องจากมีกลไกตอบรับ หลังใช้ก กลไกการตอบรับ in ที่ เอาต์พุตก่อนหน้าร่วมกับอินพุตปัจจุบันและอดีต จะได้รับเป็นอินพุตปัจจุบัน
2. ตัวกรอง FIR คือ ง่ายต่อการใช้งาน แต่มีประสิทธิภาพในการคำนวณน้อยกว่าตัวกรอง IIR เนื่องจากวงจรป้อนกลับ ตัวกรอง IIR จึงเป็นเช่นนั้น ยากที่จะปฏิบัติ ในวงจร
3. ตัวกรอง FIR นำเสนอ ความล่าช้าที่สูงขึ้น ในการตอบสนองของพวกเขา ข้อเสนอตัวกรอง IIR ความล่าช้าน้อยลง ในการตอบสนอง
4. ต้องใช้ตัวกรอง FIR ข้อมูลเพิ่มเติม หน่วยความจำ เมื่อเทียบกับตัวกรอง IIR ตัวกรอง FIR ก็เช่นกัน มีเสถียรภาพมากขึ้น เนื่องจากลักษณะไม่เกิดซ้ำ ตัวกรอง IIR เป็นแบบเรียกซ้ำคือ ไม่แน่นอน
5. ตัวกรอง FIR คือ อ่อนไหวน้อยลง และควบคุมได้ง่ายกว่าตัวกรอง IIR

อัพเดตล่าสุด : 11 มิถุนายน 2023