python成形滤波器

‘壹’ 滤波方法及python实现

对滤波的 总结 ： 对特定频率进行有效提取，并对提取部分进行特定的处理（增益，衰减，滤除）的动作被叫做滤波。

最常用的滤波器类型有三种： 通过式（Pass），搁架式（Shelving）和参量式（Parametric）。 滤波器都有一个叫 参考频率（Reference Frequency）的东西 ，在不同类型的滤波器中，具体的叫法会有所不同。

通过式滤波器可以让参考频率一余卜侧的频率成分完全通过该滤波器，同时对另一侧的频率成分做线性的衰减，就是，一边让通过，一边逐渐被滤除。在信号学中，通过的区域被称为通带，滤除的区域被叫做阻带，在通过式滤波器中，参考频率通常被称为截止频率。

高通滤波器（high-pass filters）：让截止频率后的高频区域通过，另一侧滤除，低通滤波器（low-pass filters）：让截止频率前的低频区域通过，另一侧滤除，通

以下是高通滤波器与低通滤波器的核心参数：

截止频率（Cut-off frequency） ：决定了通带（通过的频率部分）与阻带（阻止的频率部分）的分界曲线，截止频率的位置并非是在曲线开始弯曲的那个点，而是在-3dB的位置。以图2左侧的高通滤波器为例，截止频率点之上的部分频率并没有全部被通过，而是有个曲线，在曲线回归平直后其频率才被完全通过。至于为什么要将-3dB的位置设为截止频率，是因为-3dB对氏慧于滤波器的设计而言是个非常重要的位置，如果设为其他位置，则会让通过式滤波器的设计变得尤为复杂。

斜率（Slope） ：表示的是通带与阻带的分界曲线的倾斜程度，也就是说斜率决定了分界曲线是偏向平缓的，还是偏向垂直的，斜率越大（更陡峭），人工处理的痕迹就越明显。斜率的单位为dB/oct，中文称为分贝每倍频程。虽然绕口，但其实很简单，如6dB/oct，意思为一个倍频程的距离会产生6dB的衰减，数字滤波器常见的斜率选择有6dB/oct，12dB/oct，18dB/oct，24dB/oct，30dB/oct等等（图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')

这里假设采样频率为1000hz,信号本身最大的频率为500hz，歼毁答要滤除10hz以下和400hz以上频率成分，即截至频率为10hz和400hz,则wn1=2*10/1000=0.02,wn2=2*400/1000=0.8。Wn=[0.02,0.8]

‘贰’ python涓镐庝箞鐢熸垚锘轰簬绐楀嚱鏁扮殑fir婊ゆ尝鍣

SciPy鎻愪緵浜唂irwin鐢ㄧ獥鍑芥暟璁捐′绠阃氭护娉㈠櫒锛宖irwin镄勮皟鐢ㄥ舰寮忓备笅锛

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

鍏朵腑N涓烘护娉㈠櫒镄勯暱搴︼绂cutoff涓轰互姝ｈ勫寲镄勯戠巼锛泈indow涓烘墍浣跨敤镄勭獥鍑芥暟銆

‘叁’ 音频fir滤波器调整方法

音频FIR滤波器的调整方法可按以下步骤进行：

先确定滤波目标，比如是要滤除噪声、增强特定频段，还是保留信号形状等。同时选择合适的滤波器类型，如低通、高通、带通或带阻等。由于FIR滤波器具有线性相位特性，若对相位特性要求较高可优先选择。

• 截止频率：通过滤波器设计工具（如MATLAB、Python的SciPy库）重新计算滤波器系数来调整截止频率。
• 带宽和Q值：对于带通/带阻滤波器，改变Q值会影响带宽和频响曲线形状。增大Q值（减小带宽）会使频响曲线更尖锐。
• 阶数：高阶滤波器滚降更陡峭，但可能引入相位失真。可根据实际情况调整阶数。

利用专业的滤波器设计软件或编程语言库计算新的滤波器抽头系数，然后将计算得到的新系数更新到音频FIR滤波器的算法中。

• 实时试听：在音频处理场景中，可以通过拖动均衡器滑块实时试听调整后的效果。
• 使用工具检查：使用频谱分析仪、示波器或软件（如Audacity、MATLAB）检查输出频响。观察是否出现失真、相位偏移或过度衰减等问题。若出现信号失真，可降低滤波器阶数；若调节无效，需确认代码中的系数是否正确加载。