3.2.1 FIR Filter | Moving average filter

Moving Average Filter 是藉由對濾波範圍內訊號取平均值,目的為降低離散時間訊號中的雜訊,增加峰值的可辨度。

其特點為理論簡單,計算快速。

說明. 令 代表長度為N 之輸入 ...3.2Filter本模組提供數種常見之濾波器,以濾除訊號中特定的資料內容。

FIRFilter:基本的有限脈衝響應濾波器(FiniteImpulseResponseFilter)。

MedianFilter:對抑制脈衝雜訊效果顯著的中位數濾波器。

MovingAverageFilter:移動平均濾波器可消除隨機產生之雜訊。

IterativeGaussianFilter:此元件目的在於濾除訊號非週期之部份。

TrendEstimater:為IterativeGaussianFilter之簡化版,可抓取非週期訊號。

NotchFilter:此元件目的在於濾除訊號中的某個頻率。

CombFilter:為一梳形濾波器,用於濾除一系列等間距的頻率。

3.2.1FIRFilter有限脈衝響應(FiniteImpulseResponse)濾波器,是訊號處理中基本(Basis)濾波器原型,可針對高頻、低頻或指定的頻段濾波。

有限(Finite)是指此濾波器對於訊號的反應時間是有限的。

說明假設有一訊號,為如下圖形:傅立葉轉換後圖型如下,在此希望將其高頻部份濾除,只保留低頻部份:(黑細線為原本訊號的傅立葉轉換,紅粗線為希望保留與濾除的頻率分界)因此,在傅立葉空間定義出上述紅線的函數,並將此函數與原本訊號的傅立葉轉換相乘:再做傅立葉逆轉換,就可得到濾除高頻部份的圖型:以上是為低通濾波器,若為高通則為:帶通(BandPass):反帶通(BandStop)ByPass則為全通。

參數設定(Properties)本模組接受實數(realnumber),單通道(singlechannel)或多通道(multi-channel),regular的訊號(signal)或聲音訊號(audio)輸入;輸出訊號格式與輸入訊號相同。

FIRFilter的主要參數為FilterType,預設包括LowPass、HighPass、BandPass、BandStop、ByPass等五種型態。

LowPass表示過濾掉頻率F1以上的訊號,HighPass則過濾頻率F1以下的訊號。

BandPass代表保留頻段F1至F2間的訊號,BandStop則是濾掉頻段F1至F2間的訊號。

ByPass則為所有頻率皆可通(即為原輸入訊號)。

各參數定義與預設值如下表:參數名稱參數定義預設值FilterType預設五種形態,包括LowPass、HighPass、BandPass、BandStop、ByPass。

LowPassF1對於LowPass以及HighPass而言,F1代表濾波器過濾頻段的分界點;對於BandPass、BandStop,F1代表濾波器過濾頻段的起始點,單位為Hz。

10NormalizedF1顯示以輸入訊號之Samplingfrequency為依據,正規化後的F1值。

應輸入訊號不同而異。

F2對於FilterType選擇BandPass與BandStop者,會出現濾波器過濾頻段不終點F2,單位為Hz。

50FilterOrder濾波器轉換函數的離散點,N即為N-orderFilter。

範例(Example)本範例將示範以三個頻率各為10、51、193Hz的SineWave加上振幅0.1的WhiteNoise當作輸入訊號,再用FIRFilter過濾不同頻率的訊號,步驟如下:Network視窗下選擇Source/Noise產生一個白色雜訊,設定Properties/Amplitude為0.3,再用Source/SineWave產生三個SineWave,並改變其Properties/SignalFreq為10、51、193Hz,最後以Compute/Channel/Mixer將上述訊號混合(將各訊號源之Output拉至Mixer的Input),用Viewer/ChannelViewer繪出。

可以將Mixer的結果接上Compute/Transform/FourierTransform,以觀察頻譜圖,以方便接下來的FIRFilter設計於 Mixer圖示選擇Compute/Filter/FIRFilter,調整Properti


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