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dsp.HighpassFilter
FIR または IIR ハイパス フィルター
説明
dsp.HighpassFilter System object™ は、指定された設計仕様を使用して、経時的に入力の各チャネルを個別にフィルター処理します。dsp.HighpassFilter の FilterType プロパティを 'FIR' または 'IIR' に設定することで、このオブジェクトを FIR または IIR ハイパス フィルターとして実装できます。
FilterType プロパティが 'FIR' に設定されている場合、このオブジェクトは、dsp.FIRFilter と関数 firceqrip および関数 firgr を使用するための代替として使用できます。dsp.HighpassFilter オブジェクトは 2 つの手順からなるプロセスを 1 つに凝縮します。measure を使用して、設計が指定の仕様を満たすことを確認できます。
入力の各チャネルをフィルター処理するには、次を行います。
dsp.HighpassFilterオブジェクトを作成し、そのプロパティを設定します。関数と同様に、引数を指定してオブジェクトを呼び出します。
System object の機能の詳細については、System object とはを参照してください。
このオブジェクトは、特定の条件下で C/C++ コード生成と SIMD コード生成をサポートします。このオブジェクトは、ARM® Cortex®-M プロセッサおよび ARM Cortex-A プロセッサ用のコード生成もサポートします。詳細については、コード生成を参照してください。
作成
説明
HPF = dsp.HighpassFilterHPF を返します。このオブジェクトを既定のプロパティ設定で呼び出すと、阻止帯域周波数 8 kHz、通過周波数帯域 12 kHz、阻止帯域の減衰量 80 dB、通過帯域リップル 0.1 dB を基準に入力データがフィルター処理されます。
HPF = dsp.HighpassFilter(Name=Value)Name-Value ペアの引数で指定された追加のプロパティをもつハイパス フィルターを返します。Name はプロパティ名で、Value は対応する値です。たとえば、StopbandFrequency=8000 は、フィルターの阻止帯域の周波数仕様を 8000 Hz に設定します。
プロパティ
オブジェクト関数
オブジェクト関数を使用するには、System object を最初の入力引数として指定します。たとえば、obj という名前の System object のシステム リソースを解放するには、次の構文を使用します。
release(obj)
例
44.1 kHz でサンプリングされるデータに対する、最小次数の FIR ハイパス フィルターを作成します。12 kHz の通過帯域周波数、8 kHz の阻止帯域周波数、0.1 dB の通過帯域リップル、80 dB の阻止帯域の減衰量を指定します。
Fs = 44.1e3; filtertype = 'FIR'; Fpass = 12e3; Fstop = 8e3; Rp = 0.1; Astop = 80; FIRHPF = dsp.HighpassFilter(SampleRate=Fs,... FilterType=filtertype,... PassbandFrequency=Fpass,... StopbandFrequency=Fstop,... PassbandRipple=Rp,... StopbandAttenuation=Astop);
FIR ハイパス フィルターと同じプロパティを設定した、最小次数の IIR ハイパス フィルター設計します。clone を使用して、FIR ハイパス フィルターと同じプロパティをもつ System object を作成します。クローンしたフィルターの FilterType プロパティを IIR に変更します。
IIRHPF = clone(FIRHPF);
IIRHPF.FilterType = 'IIR';FIR ハイパス フィルターのインパルス応答をプロットします。ゼロ次係数は、19 サンプル分遅延されます。これは、フィルターの群遅延と等価です。FIR ハイパス フィルターは因果性 FIR フィルターです。
impz(FIRHPF)
IIR ハイパス フィルターのインパルス応答をプロットします。
impz(IIRHPF)
FIR ハイパス フィルターの振幅および位相応答をプロットします。
freqz(FIRHPF)
IIR ハイパス フィルターの振幅および位相応答をプロットします。
freqz(IIRHPF)
FIR ハイパス フィルターの実装コストを計算します。
cost(FIRHPF)
ans = struct with fields:
NumCoefficients: 39
NumStates: 38
MultiplicationsPerInputSample: 39
AdditionsPerInputSample: 38
IIR ハイパス フィルターの実装コストを計算します。IIR フィルターのほうが FIR の場合よりも効率的な実装になります。
cost(IIRHPF)
ans = struct with fields:
NumCoefficients: 18
NumStates: 14
MultiplicationsPerInputSample: 18
AdditionsPerInputSample: 14
FIR ハイパス フィルターの群遅延を計算します。
grpdelay(FIRHPF)
IIR ハイパス フィルターの群遅延を計算します。FIR フィルターの群遅延は一定 (線形位相) である一方、IIR の群遅延は一定ではありません。
grpdelay(IIRHPF)
dsp.HighpassFilter オブジェクトを使用してハイパス フィルターを作成します。NormalizedFrequency プロパティを true に設定すると、正規化周波数単位の周波数仕様をもつフィルターが設計されます。
LPF = dsp.HighpassFilter(NormalizedFrequency=true)
LPF =
dsp.HighpassFilter with properties:
FilterType: 'FIR'
DesignForMinimumOrder: true
StopbandFrequency: 0.3628
PassbandFrequency: 0.5442
StopbandAttenuation: 80
PassbandRipple: 0.1000
NormalizedFrequency: true
Use get to show all properties
spectrumAnalyzer オブジェクトを作成して、入力信号と出力信号のスペクトルを可視化します。サンプル レートが 44.1e3 Hz の場合、フィルターの阻止帯域周波数と通過帯域周波数はそれぞれ 8000 Hz と 12000 Hz に変換されます。
SA = spectrumAnalyzer(SampleRate=44.1e3,... PlotAsTwoSidedSpectrum=false,ShowLegend=true,... YLimits=[-150 30],... Title='Input Signal and Output Signal of Lowpass Filter'); SA.ChannelNames = {'Input','Output'};
ハイパス フィルターのアルゴリズムを実行して、ホワイト ガウス ノイズ入力信号をフィルター処理します。スペクトル アナライザーを使用して、入力信号と出力信号を確認します。
for k = 1:100 Input = randn(1024,1); Output = LPF(Input); SA([Input,Output]); end
IIR ハイパス フィルターを設定します。ホワイト ガウス ノイズのサンプル レートは 44,100 Hz です。フィルターの通過帯域周波数は 12 kHz、阻止帯域周波数は 8 kHz、通過帯域リップルは 0.1 dB、阻止帯域の減衰量は 80 dB です。
Fs = 44.1e3; filtertype = 'IIR'; Fpass = 12e3; Fstop = 8e3; Rp = 0.1; Astop = 80; hpf = dsp.HighpassFilter(SampleRate=Fs,... FilterType=filtertype,... PassbandFrequency=Fpass,... StopbandFrequency=Fstop,... PassbandRipple=Rp,... StopbandAttenuation=Astop);
ハイパス フィルターの振幅応答を表示します。
filterAnalyzer(hpf)
スペクトル アナライザー オブジェクトを作成します。
sa = spectrumAnalyzer(SampleRate=44.1e3,... PlotAsTwoSidedSpectrum=false,ShowLegend=true,... YLimits=[-150 30],... Title='Input Signal and Output Signal of IIR Highpass Filter'); sa.ChannelNames = {'Input','Output'};
ホワイト ガウス ノイズ入力信号をフィルター処理します。スペクトル アナライザーを使用して、入力信号と出力信号を確認します。
for k = 1:100 Input = randn(1024,1); Output = hpf(Input); sa([Input,Output]); end
ハイパス フィルターの周波数応答特性を測定します。既定のプロパティを使用して dsp.HighpassFilter System object を作成します。フィルターの周波数応答特性を測定します。
HPF = dsp.HighpassFilter
HPF =
dsp.HighpassFilter with properties:
FilterType: 'FIR'
DesignForMinimumOrder: true
StopbandFrequency: 8000
PassbandFrequency: 12000
StopbandAttenuation: 80
PassbandRipple: 0.1000
NormalizedFrequency: false
SampleRate: 44100
Use get to show all properties
HPFMeas = measure(HPF)
HPFMeas = Sample Rate : 44.1 kHz Stopband Edge : 8 kHz 6-dB Point : 10.418 kHz 3-dB Point : 10.8594 kHz Passband Edge : 12 kHz Stopband Atten. : 81.8558 dB Passband Ripple : 0.08066 dB Transition Width : 4 kHz
アルゴリズム
参照
[1] Shpak, D.J., and A. Antoniou. "A generalized Remez method for the design of FIR digital filters." IEEE® Transactions on Circuits and Systems. Vol. 37, Issue 2, Feb. 1990, pp. 161–174.
[2] Selesnick, I.W., and C. S. Burrus. "Exchange algorithms that complement the Parks-McClellan algorithm for linear-phase FIR filter design." IEEE Transactions on Circuits and Systems. Vol. 44, Issue 2, Feb. 1997, pp. 137–143.
