Tento dokument vcetne vsech odkazu pouziva kodovani ISO
8859-2 (Latin-2)
B2M31CZS cvičení - Vlastnosti a návrh FIR filtrů.
Úkoly k vypracování:
- Manuální návrh FIR filtru metodou okna - dolní propust
- Popište a vysvětlete princip "metody okna" používané pro návrh FIR filtrů.
- Proveďte krok za krokem návrh DP (dolní propusti) s mezním
kmitočtem f_c = f_s / 4. Volte délku impulsní odezvy 31 (příp. 51,
81), tj. řád filtru M = 30 (příp. 50,
80).
-
Výsledek :
Zobrazujte krok za krokem dílčí mezivýsledky, tj.
- vykreslete nekonečnou impulsní odezvu ideálního filtru spočítanou metodou Fourierových řad v rozsahu n = -200 : 200,
- do stejného obrázku vykreslete zkrácenou impulsní odevu,
- ideální frekvenční charakteristiku výše specifikovaného
filtru pro N=1000 vzorků a výslednou amplitudovou frekvenční charakteristiku navrženého
filtru se zkrácenou impulsní odezvou (obě vždy v lineárním měřítku i v dB).
- Sledujte vliv váhování zkrácené impulsové odezvy Hammingovým a Blackmanovým oknem na výslednou amplitudovou charakteristiku navrženého filtru.
- V případě volného času opakujte metodou vzorkování frekvenční charakteristiky (tj. pro numerický odhad nekonečné impulsové odezvy ideální dolní propusti).
- Návrh FIR filtru metodou okna nástroji MATLABu (fce fir1) - horní propust
- Navrhněte FIR HP s parametry fc = fs /4.
- V prvním kroku zvolte řád filtru M=30 a Hammingovo váhovací okno.
- Pozorujte dosaženou frekvenční charakteristiku a impulzní odezvu navrženého filtru.
(fce freqz, impz).
-
Výsledek:
Zobrazte:
- frekvenční charakteristiky navrženého filtru při volbě řádu M
= 30,
- impulzní odezvu navrženého filtru,
- srovnejte s frekvenčními charakteristikami IIR filtrů řádu M
= 6 (pro všechny 4 aproximace - zvlnění v propustném resp. nepropustném pásmu volte R_p
= 1 dB, R_s = 50 dB).
- Opakujte návrh FIR filtru pro různé řády a různá váhovací okna.
-
Výsledek:
Zobrazte do jednoho obrázku:
- amplitudové frekvenční charakteristiky v dB pro navržené filtry řádu M
= 10, 30, 50, 200 při implicitním použití Hammingova váhovacího okna,
- amplitudové frekvenční charakteristiky v dB pro navržené filtry řádu M
= 30 při použití odbélníkového, Hammingova a Blackmanova váhovacího okna.
- Návrh pásmové propusti
- Navrhněte experimentálně pásmovou propust ve frekvenčním pásmu 300
< f < 3400, pro filtraci akustického signálu do telefonního
pásma pro vzorkovací frekvence 8kHz, 16kHz a 44,1kHz.
Volte řád tak, abyste dosáhli potlačení v neprospustném pásmu minimálně 40 dB.
Sledujte potřebný řád pro různé vzorkovací kmitočty fs = 8, 16,
resp. 44.1 kHz.
-
Výsledek:
- zobrazte frekvenční charakteristiky navržených stabilních IIR a FIR filtrů pro
jednotlivé vzorkovací kmitočty a srovnejte jejich řády,
- pro navržené filtry realizujte filtraci pro řečové
signály v souboru
speech_8_16_44.mat (Binární
formát v MATLABu, obsahuje 3 signály uložené v proměnných sig8, sig16
a sig44. Pro načtení použijte příkaz "load
speech_8_16_44.mat") a ověřte výsledek filtrace ve spektrogramu signálu.
- vykreslete spektrogramy filtrovaného a nefiltrovaného signálu pro každý vzorkovací kmitočet.
- na vhodně vybraném přiblížení zobrazených časových průběhů sledujte vzájemný posun vstupního a výstupního signálu při filtraci IIR a FIR filtrem,