Filters

In de klassieke zin is elke operatie die een verwijdering van ongewenste frequentiecomponenten teweeg brengt een filtering. In een algemene zin kan men echter stellen dat elke transformatie van het spectrum een filtering is zo bijvoorbeeld afvlakfilters ( smoothingfilters). Gezien de dualiteit tussen de tijdsruimte en de frequentieruimte, kunnen sommige filters beter gedefinieerd worden langs convoluties om in de tijdsruimte!

Stellen wij het spectrum voor door S={S1 S2.....         SN....    }en een filter door  V={....   ....}

  1. De klassieke filteroperaties zijn van de vorm  V*S en de meest gebruikten zijn
laagdoorlaat filters V={1 1 1 1 1               ...1 0 0 0 0 0 0}
hoogdoorlaatfilters V={0 0 0 0 0             ... 1 1 1 1 1 1 1}
bandpasfilters zoals de octaaf -en tertsfilters V={0 0 0 ...111111...0 0 0 0 }
stopbandfilters V={11111...0000....00000}

In ideale vorm hebben zij dus de volgende grafische vorm, bemerk de scherpe cutt-off frequenties:

laagdoorlaat

filter

lowpass.gif (2256 bytes)

 

hoogdoorlaat

highpas.gif (2283 bytes)

 

bandpas

bandpass.gif (2439 bytes)

 

stopbandfilter (notch)

notch.gif (2454 bytes)

figuur 1 : de verschillende typen van filters

Om het effect van filtering te ervaren passen wij de filters toe op een witte ruis. Dit is een geluid met een uniforme spectrale densiteit.Wij laten dit referentiegeluid even zien en horen.

venste2.gif (1486 bytes) witteruis.gif (8788 bytes) spwitte.gif (3861 bytes)
witte ruis het spectrum

 

figuur 2 hieronder : Passen wij nu de filters toe op dit referentiesignaal dan krijgen wij resp:

splowpas.gif (3404 bytes) venste2.gif (1486 bytes)
sphigh.gif (3043 bytes) venste2.gif (1486 bytes)
spbandf.gif (2726 bytes) venste2.gif (1486 bytes)
spnotch.gif (3567 bytes) venste2.gif (1486 bytes)
  1. In niet-ideale vorm (praktische vorm )  is er echter  een overgangsband met niet stijle flanken , is er een rimpel in de doorlaatzones en hebben de stopzones een zekere  attenuatie in decibels tenopzichte van de doorlaatzones.
  2.  
rbandpas.gif (5431 bytes) rimpels

doorlaatzone

stopzones

rlowpas.gif (4931 bytes) overgangszone

figuur 3 : de filters in de praktijk