數位訊號處理

數位濾波器設計(digital filter design)

數位濾波器設計是一門選擇 FIR 或 IIR 濾波器係數的工藝,好讓它放行某些頻率、阻擋其他頻率,以符合你以目標形狀畫出的規格:通帶要多平、阻帶要多深、過渡帶要多陡、容許多少相位失真。這是目標導向的工程——你先勾勒出想讓聲音或資料撞上的那道牆,再由某種方法算出建起這道牆所需的數字。

幾種歷久彌新的配方各有所長。窗法取理想的「磚牆」濾波器(它需要無限多個抽頭),用一個平滑的窗將其截斷,得到可實作的 FIR。Parks–McClellan(Remez)演算法則為給定長度產生最佳的等漣波 FIR。至於 IIR,設計者常從已知的類比原型(Butterworth、Chebyshev)出發,再以雙線性轉換把它扭入數位域。每種選擇都在銳利度、漣波、延遲與運算成本之間取捨。

雙線性轉換把整條類比頻率軸映射到有限的數位頻率軸上,這會非線性地「扭曲」頻率;設計者會預先對關鍵截止頻率做反扭曲,使其在映射後恰好落在預定位置。

又称
filter synthesiswindowed-sinc methodParks–McClellanbilinear transform濾波器設計