python成形濾波器

『壹』 濾波方法及python實現

對濾波的 總結 ： 對特定頻率進行有效提取，並對提取部分進行特定的處理（增益，衰減，濾除）的動作被叫做濾波。

最常用的濾波器類型有三種： 通過式（Pass），擱架式（Shelving）和參量式（Parametric）。 濾波器都有一個叫 參考頻率（Reference Frequency）的東西 ，在不同類型的濾波器中，具體的叫法會有所不同。

通過式濾波器可以讓參考頻率一餘卜側的頻率成分完全通過該濾波器，同時對另一側的頻率成分做線性的衰減，就是，一邊讓通過，一邊逐漸被濾除。在信號學中，通過的區域被稱為通帶，濾除的區域被叫做阻帶，在通過式濾波器中，參考頻率通常被稱為截止頻率。

高通濾波器（high-pass filters）：讓截止頻率後的高頻區域通過，另一側濾除，低通濾波器（low-pass filters）：讓截止頻率前的低頻區域通過，另一側濾除，通

以下是高通濾波器與低通濾波器的核心參數：

截止頻率（Cut-off frequency） ：決定了通帶（通過的頻率部分）與阻帶（阻止的頻率部分）的分界曲線，截止頻率的位置並非是在曲線開始彎曲的那個點，而是在-3dB的位置。以圖2左側的高通濾波器為例，截止頻率點之上的部分頻率並沒有全部被通過，而是有個曲線，在曲線回歸平直後其頻率才被完全通過。至於為什麼要將-3dB的位置設為截止頻率，是因為-3dB對氏慧於濾波器的設計而言是個非常重要的位置，如果設為其他位置，則會讓通過式濾波器的設計變得尤為復雜。

斜率（Slope） ：表示的是通帶與阻帶的分界曲線的傾斜程度，也就是說斜率決定了分界曲線是偏向平緩的，還是偏向垂直的，斜率越大（更陡峭），人工處理的痕跡就越明顯。斜率的單位為dB/oct，中文稱為分貝每倍頻程。雖然繞口，但其實很簡單，如6dB/oct，意思為一個倍頻程的距離會產生6dB的衰減，數字濾波器常見的斜率選擇有6dB/oct，12dB/oct，18dB/oct，24dB/oct，30dB/oct等等（圖3）。

scipy.signal.filtfilt(b, a, x, axis=-1, padtype='odd', padlen=None, method='pad', irlen=None)

scipy.signal.butter(N, Wn, btype='low', analog=False, output='ba')

這里假設采樣頻率為1000hz,信號本身最大的頻率為500hz，殲毀答要濾除10hz以下和400hz以上頻率成分，即截至頻率為10hz和400hz,則wn1=2*10/1000=0.02,wn2=2*400/1000=0.8。Wn=[0.02,0.8]

『貳』 python涓鎬庝箞鐢熸垚鍩轟簬紿楀嚱鏁扮殑fir婊ゆ嘗鍣

SciPy鎻愪緵浜唂irwin鐢ㄧ獥鍑芥暟璁捐′綆閫氭護娉㈠櫒錛宖irwin鐨勮皟鐢ㄥ艦寮忓備笅錛

firwin(N, cutoff, width=None, window='hamming')

鍏朵腑N涓烘護娉㈠櫒鐨勯暱搴︼紱cutoff涓轟互姝ｈ勫寲鐨勯戠巼錛泈indow涓烘墍浣跨敤鐨勭獥鍑芥暟銆

『叄』 音頻fir濾波器調整方法

音頻FIR濾波器的調整方法可按以下步驟進行：

先確定濾波目標，比如是要濾除雜訊、增強特定頻段，還是保留信號形狀等。同時選擇合適的濾波器類型，如低通、高通、帶通或帶阻等。由於FIR濾波器具有線性相位特性，若對相位特性要求較高可優先選擇。

• 截止頻率：通過濾波器設計工具（如MATLAB、Python的SciPy庫）重新計算濾波器系數來調整截止頻率。
• 帶寬和Q值：對於帶通/帶阻濾波器，改變Q值會影響帶寬和頻響曲線形狀。增大Q值（減小帶寬）會使頻響曲線更尖銳。
• 階數：高階濾波器滾降更陡峭，但可能引入相位失真。可根據實際情況調整階數。

利用專業的濾波器設計軟體或編程語言庫計算新的濾波器抽頭系數，然後將計算得到的新系數更新到音頻FIR濾波器的演算法中。

• 實時試聽：在音頻處理場景中，可以通過拖動均衡器滑塊實時試聽調整後的效果。
• 使用工具檢查：使用頻譜分析儀、示波器或軟體（如Audacity、MATLAB）檢查輸出頻響。觀察是否出現失真、相位偏移或過度衰減等問題。若出現信號失真，可降低濾波器階數；若調節無效，需確認代碼中的系數是否正確載入。