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Willkommen zurück! Letztes Mal haben wir uns die verschiedenen Typen von IIR-Filtern angesehen, wie sie sich unterscheiden und wie jeder Typ verwendet wird. In diesem Tutorial werden wir den Fokus von IIR auf FIR verlagern. Weiß nicht den Unterschied? Ärgern Sie sich nicht! Wir werden untersuchen, was ein FIR-Filter ist, wie er sich von IIR unterscheidet und wie er verwendet wird. Bereit? Weiter lesen!
Wenn Sie den vorherigen Artikel gelesen haben, haben Sie wahrscheinlich eine anständige Vermutung, wofür FIR überhaupt steht. Selbst wenn Sie neu in der Serie sind, nehmen Sie einen Versuch! Bereit?
Endliche Impulsantwort. Okay, das ist vielleicht nicht sehr aufregend, aber es sind sehr interessante Filter.
Während Infinite Impulse Response (IIR) -Filter auf der Idee eines unendlichen (analogen) Filters basieren, haben FIR tatsächlich ein Ende. Warum ist das wichtig? Weil sie in der analogen Domäne nicht existieren können! (Zumindest nicht leicht.) Dies macht FIR-Filter zum größten Teil vollständig digital.
Die Eigenschaften einer FIR lauten wie folgt:
Warten Sie, was war der letzte Teil? Lineare Phase?
Der größte Vorteil einer FIR für einen Tontechniker ist die Idee der linearen Phase. Je mehr wir einen IIR-Filter drücken, desto mehr Phasenverschiebung führen wir ein. Während kleine Mengen möglicherweise nicht wahrnehmbar sind, können große Mengen Transienten verwischen und die Klarheit einer Aufnahme verringern.
Ein lineares Phasenfilter verschmiert jedoch nicht die Transienten. Stattdessen erzeugt ein lineares Phasenfilter anstelle einer Phasenverschiebung einfach eine gleiche Verzögerung über alle Frequenzen. Nahezu jedes einzelne Linearphasenfilter, das Sie verwenden, ist ein FIR-Filter.
Wie bei allem anderen im Leben gibt es auch Nachteile bei der Verwendung eines FIR-Filters. Hier sind die Hauptprobleme:
Daher sollte die Entscheidung einer FIR über eine IIR (oder umgekehrt) von Fall zu Fall entschieden werden. So wie wir auch andere IIR-Filter hatten, können auch FIR-Filter variieren.
Nein, nicht das Betriebssystem! Fenster im FIR-Filterdesign sind die Art und Weise, in der wir bestimmen, wo genau der Endpunkt in einem FIR liegt. Oder sollten wir sagen, wo der Endpunkt sein soll.
Erinnern Sie sich oben, wo wir sagten, dass die FIR-Filter einen bestimmten Frequenzgang nicht sehr gut erreichen? Nun, IIR-Filter sind gut für diesen Job, aber wir möchten, dass sie endlich sind. Da sie sich nie wirklich bei Null festsetzen, müssen wir sie machen, indem wir den Impuls abschneiden. Voila Null! Dieses Abschneiden wird als Windowing bezeichnet.
Normalerweise basieren FIR-Filter auf dem Idealfilter (siehe vorheriger Artikel) und werden dann abgeschnitten, um eine endliche Impulsantwort zu erhalten. Es gibt jedoch mehr als einen Weg, um einen Impuls zu filtern.
Nun, da wir wissen, was Fenster sind, werfen wir einen Blick auf die verschiedenen verfügbaren Fenster, um zu sehen, wie sie den idealen Filter beeinflussen.
Das rechteckige Fenster (manchmal auch als Güterwagen bezeichnet) ist bei weitem der grundlegendste verfügbare Fensteransatz. Warum? Weil alle Werte innerhalb des Rechtecks (des Fensters) gleichmäßig gewichtet werden und alles, was sich außerhalb befindet, abgeschnitten wird.
Klingt großartig richtig? Leider ist die Dämpfung nicht sehr gut. Fügen Sie im Überschwingen und Klingeln hinzu und es kann einfach hässlich klingen.
Warum also verwenden? Weil sie das schärfste Übergangsband haben und für bestimmte Frequenzen hochselektiv sind.
Diese Fenster werden verwendet, wenn Sie eine gewisse Selektivität benötigen. Der Unterschied zwischen den beiden ist, dass der Hanning Null erreicht, während das Hamming nicht ganz geht. Der Hamming ist ein wenig selektiver als sein Gegenstück, während der Hanning weniger Leckagen aufweist. Der einzige große Nachteil ist, dass beide Fenster dazu neigen, Transienten zu verschmieren.
Wenn es ein allgemeines Fenster gab, wäre es wahrscheinlich der Blackman-Harris. Es bietet eine gute Dämpfung und gute Selektivität. Sicher, es ist nicht so chirurgisch wie ein Rechteck oder sogar ein Hanning, aber es kann sich trotzdem gut genug für Audio-Zwecke konzentrieren.
Wenn Sie bemerkt haben, hat eine FIR-Filter-Frequenzantwort diese sehr seltsamen und sehr hässlichen Lappen, die auftreten. Dies sind lediglich Artefakte des FIR-Filters und können nicht vermieden werden. Verschiedene Fenster erzeugen unterschiedliche Größen und Intensitäten der Lappen, sie bleiben jedoch bestehen.
Bei der Bestimmung, wie viel Dämpfung das Fenster erreichen kann, messen wir von der Oberseite der Lappen aus. Die meisten EQs zeichnen diese Linie und nicht die Lappen selbst, weshalb Sie sie nicht in Ihrem Plugin sehen!
Wie Sie sehen, werden FIR-Filter, die zu den gleichen Zwecken wie IIR verwendet werden, auf eine ganz andere Weise hergestellt. Während wir uns hier mit den Hauptfensterfunktionen befassten, gibt es eine Vielzahl von verfügbaren Optionen, um die Impulsantwort mit jeweils eigenen Vor- und Nachteilen zu gestalten. Es gibt sogar andere Methoden als die Fenster, um eine FIR zu erstellen, aber für Audio sind sie etwas zu esoterisch, um gesehen zu werden.
Der große Vorteil für uns als Toningenieure besteht darin, dass fast jede FIR, die wir verwenden, eine lineare Phase hat. Dies bringt natürlich den Nachteil der Verzögerung mit sich. Wenn Sie jedoch nicht live mischen, sollten Sie leicht mit Verzögerung leben können.
Stellen Sie einfach sicher, dass Sie ein Fenster auswählen, das Ihren Bedürfnissen entspricht. Benötigen Sie vor allem transiente Genauigkeit? Vielleicht für einen Custom De-Esser? Gehe zu Rechteck. Benötigen Sie eine Kerbfilterung? Hanning und Hamming sind gute Wetten. Nur allgemeine Tonsteuerung? Rollen Sie mit einem Blackman-Harris.
Gehen Sie also raus und wählen Sie die FIR aus, die für Sie richtig ist! Danke fürs Lesen.
Accentsconagua