Scientific Filter (process)

Эффект Scientific Filters использует БИХ фильтры высокого порядка для точного применения полосового, вырезающего, highpass и lowpass фильтров. Доступны наиболее распространенные типы фильтров высокого порядка: Бесселя, Баттерворта, Чебышева 1 и Чебышева 2. Каждый тип имеет различные характеристики для его ослабления и крутизны среза. Баттерворт как правило, дает лучший компромисс между качеством и точностью.

На графике плагина одна линия показывает частотную характеристику (измеряется в децибелах), другая показывает фазы (измеряется в градусах), третья — групповую задержку (измеряется в миллисекундах). Увеличьте диапазон отображения графика, выбрав опцию Extended Range.

1. В Scientific Filters собраны "теоретические" фильтры следующих классов:

Bessel (фильтр Бесселя) — обеспечивает точную фазочастотную характеристику без какого-либо звона или всплесков. Тем не менее, пропускаемая полоса скашивается на краях, а стоп-полоса является наихудшей из всех других типов фильтров. Эти качества делают фильтр Бесселя хорошим выбором для перкуссионных, пульсо-подобных сигналов. Для других задач используйте фильтр Баттерворта.

Butterworth (фильтр Баттеворта) — имеет плоскую полосу пропускания с минимальным сдвигом фазы, звоном и всплесками. Этот тип фильтра имеет более лучшую стоп-полосу, чем фильтр Бесселя, и лишь немного хуже Чебышева 1 и 2. Это делает фильтр Баттерворта лучшим выбор для большинства задач.

Chebychev 1 (фильтр Чебышева 1) — выдает лучший результат стоп-полосы, но худшую фазочастотную характеристику, много звона и всплески в полосе пропускания. Используйте этот фильтр только в том случае, если отклонения стоп-полосы являются более важными, чем сохранение точности полосы пропускания.

Chebychev 2 (фильтр Чебышева 2) — сочетает в себе фильтр Баттерворта в полосе пропускания с вырезающим фильтром в стоп-полосе. В промежутках между вырезами стоп-полосы, остается некоторые сдвинутые по фазе сигналы, но на сильно ослабленных уровнях.

2. Graph (график) — в окне плагина вы видите два графика:

Желтый — амплитудно-частотная характеристика фильтра.

Красный — фазочастотная характеристика (если выбран переключатель Phase (3), или зависимость задержки частот (если выбран переключатель Delay (3).

3. Phase, Delay — значение красной линии на графике (см. пункт 2).

4. Extended Range — переключатель отображаемого предела значений.

5. Для каждого из четырех классов фильтров (Bessel, Butterworth, Chebychev 1 и Chebychev 2) кнопками Low Pass, High Pass, Band Pass и Band Stop можно выбрать тип фильтра:

Low Pass — фильтр, пропускающий низкие частоты.

High Pass — фильтр, пропускающий высокие частоты.

Band Pass — полосовой пропускающий фильтр, сохраняет полосу срезая все частоты выше и ниже.

Band Stop — полосовой вырезающий фильтр, вырезает все частоты в пределах выбранного диапазона. Этот фильтр также известен как вырезающий (Notch).

6. Набор задаваемых параметров для фильтров:

Cutoff (частота среза) — определяет частоту, которая служит границей между пропускаемыми и удаляемыми частотами. В этой точке фильтр переключается из пропускающего в срезающий, или наоборот. В фильтрах, требующих указывания диапазона (Band Pass и Band Stop), параметр Cutoff определяет нижнюю частотную границу, в то время как другой параметр High Cutoff верхнюю.

High Cutoff — определяет верхнюю частотную границу в фильтрах, требующих указывания диапазона (Band Pass и Band Stop)

Order (порядок) — определяет точность фильтра. Чем больше порядок, тем точнее фильтр (более резкие срезы). Однако, очень высокие значения порядка также могут иметь высокий уровень фазовых искажений.

Transition Bandwidth (величина перехода) — параметр доступен только для фильтров Баттерворта и Чебышева. Он устанавливает резкость среза полосы. Низкие значения имеют более резкий срез. Если вы задаете Transition Bandwidth, значение Order заполняется автоматически, и наоборот. В фильтрах, требующих указывания диапазона (Band Pass и Band Stop), этот параметр определяет резкость среза нижней границы, для верхней существует параметр High Width.

High Width (ширина верхнего) — параметр доступен только для фильтров Баттерворта и Чебышева. В фильтрах, требующих указывания диапазона (Band Pass и Band Stop), этот параметр определяет резкость среза верхней границы, в то время как для нижней используется параметр Transition Bandwidth.

Pass Ripple/Actual Ripple (пропускаемая пульсация/фактическая пульсация) — параметр доступен только для фильтра Чебышева. Он определяет максимально допустимое количество пульсации. Пульсация — это эффект нежелательных всплесков частот возле заданной частоты среза (Cutoff Frequency).

Stop Attn — параметр доступен только для фильтров Баттерворта и Чебышева. Он определяет силу ослабления спектральных составляющих в полосе подавления.

7. Master Gain — изменение уровня громкости после прохождения фильтра (отдельно для левого и правого каналов).

За счет усложнения фильтра (увеличения порядка) удается реализовать почти идеально прямоугольную АЧХ, и амплитудных искажений сигнала в полосе пропускания такого фильтра не будет совсем. Однако фазы спектральных составляющих сигнала, попавших в полосу пропускания такого фильтра, оказываются практически непредсказуемыми. Это обязательно повлияет даже на тембр монофонического аудио файла, не говоря уж о стереофоническом аудио файле.