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음향:signal_processor:filter
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필터

필터주파수 영역에서 신호를 변형하거나 선택하는 기능을 가진 전기 또는 신호 처리 장치입니다. 필터는 일정 주파수 이상 또는 이하의 신호를 통과시키거나 차단함으로써 원하는 주파수 대역의 신호만을 추출하거나 제거합니다. 이를 통해 원하는 신호주파수 성분을 강조하거나 원하지 않는 잡음이나 주파수 성분을 억제할 수 있습니다.

Filter

A filter is an electrical or signal processing device that alters or selects signals in the frequency domain. Filters function by allowing or blocking signals above or below a certain frequency, extracting or eliminating signals within the desired frequency range. This enables the emphasis of specific frequency components in the desired signal or the suppression of unwanted noise or frequency components.

파라미터

  • Pass Band(통과 대역) : 원신호 그대로 왜곡없이 통과시키는 대역
  • Transition Band(전이 대역)11) : 통과대역과 저지대역 사이에서 변하는 경계 대역
  • Stop Band(차단 대역)12) : 원신호를 차단시키는 대역

Filter Type

Shelving type

셸빙 필터는 특정 주파수 이상 또는 이하의 영역에 대한 게인 조절을 수행합니다. 이것은 주로 저음 또는 고음을 부각하거나 억제하는 데 사용됩니다. 저음 셸빙 필터는 저음을 부각하거나 감소시킬 때 사용되며, 고음 셸빙 필터는 고음을 부각하거나 감소시킬 때 사용됩니다.



Peaking type

Peaking 필터는 특정 주파수 대역을 선택하여 해당 주파수에서 음량을 증가 또는 감소시키는 필터입니다. 이것은 특정 주파수를 강조하거나 억제하는 데 사용됩니다. 일반적으로 중점 주파수, 퀄리티 팩터(Q), 그리고 게인(Gain)을 조절하여 사용합니다.



Bandpass type

밴드패스 필터는 특정 주파수 대역을 선택하여 해당 주파수 대역을 강조하고 나머지 주파수를 억제하는 필터입니다. 주로 특정 주파수 영역을 강조하기 위해 사용됩니다.

Lowpass type

로우패스 필터는 선택한 주파수 이상의 모든 주파수를 통과시키고 선택한 주파수 이하의 주파수를 억제합니다. 고음을 제거하거나 저음을 강조하는 데 사용됩니다.


HightPass type

하이패스 필터는 선택한 주파수 이하의 모든 주파수를 통과시키고 선택한 주파수 이상의 주파수를 억제합니다. 저음을 제거하거나 고음을 강조하는 데 사용됩니다.



디지털 필터

디지털 필터의 일반적인 내용인 파라미터나 Type은 아날로그 필터와 동일하다. 하지만 디지털 필터는 동작 방식에 따라 크게 두가지로 나뉘게 된다.

FIR filter

Finite Impulse Response Filter

필터의 설계상 각 주파수의 탭에 대하여 각기 따로 연산해야 하므로 레이턴시가 필연적으로 발생하며, 탭의 갯수가 늘어날 수록 레이턴시가 점점 늘어난다. 위상 왜곡이 발생하지 않기 때문에 Linear 필터 설계가 가능하다.

FIR 필터에 임펄스 신호를 입력하였을 때 출력 반응이 유한하다.(그래서 Finite Impulse Response라는 이름이 붙었다.)

IIR filter

Infiite Impulse Response Filter

아날로그 필터의 설계를 그대로 디지털로 적용하는 방식의 필터이다. 아래에 있는 그림들처럼 Butterworth 나 Elliptic 등의 아날로그 소자 설계를 바탕으로 디지털 알고리즘으로 적용하여 사용하게 된다.

필터의 설계 자체는 각 주파수 탭에 따른 기반이 아니고 모든 주파수 데이터에 대해 동일한 함수를 거치게 되므로 레이턴시 측면에서 매우 유리하고, 빠르게 동작한다.

FIR 필터에 임펄스 신호를 입력하였을 때, 결과로 나오는 출력 반응이 무한하게 반복된다. 피드백이 있기 때문이다. (그래서 Infinite impulse Response라는 이름이 붙었다.)

일반적인 디지털 이퀄라이저필터 설계에 많이 사용된다.

Butterworth 의 IIR 알고리즘

2Pole filter의 IIR 알고리즘

2Pole filter의 아날로그 회로

11)
또는, 천이 대역
12)
또는, 저지 대역
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음향/signal_processor/filter.txt · 마지막으로 수정됨: 2024/03/13 저자 127.0.0.1