分享下不同数字滤波的截止频率和脉冲响应

晓栀mote · 发表于 2021-8-17 12:48

本帖最后由晓栀mote 于 2021-8-17 17:22 编辑

我看网上很多人都搞不清楚数字滤波器的区别，基本都靠脑放。但其实数字滤波是Delta-Sigma型DAC里的核心技术，很多人可能因为搞不清楚数字滤波，就有很多误解和偏见。

一、线性相位
按HQPlayer开发者Miska的说法，线性相位滤波器等量地考虑信号的过去和未来。优点是相位一致，声场自然；缺点是前振铃会先于音乐信号产生，不符合现实生活中的音响，有人会觉得听感不自然。

线性相位陡降：截止频率低，噪声少，性能高；前后振铃（Ring）现象（即吉布斯效应）明显。

线性相位缓降：截止频率高，噪声多，性能低；前后振铃现象较少。

二、最小相位

等效于现实物理层面的滤波器。按HQPlayer开发者Miska的说法，最小相位滤波器只考虑信号的过去。优点是没有前振铃，听感顺滑自然；缺点是存在相位误差，声场会有点问题。

最小相位陡降：截止频率低，噪声少，性能高；没有前振铃，后振铃现象明显，且比线性滤波陡降更严重。

最小相位缓降：截止频率高，噪声多，性能低；没有前振铃，后振铃现象较少。

三、混合相位

按HQPlayer开发者Miska的说法，混合相位滤波器考虑信号的些许未来和较多过去。最中庸的滤波器，缺点都有，但不明显。相位问题有，但不大。前振铃现象有，但不多。

混合相位陡降：截止频率低，噪声少，性能高；存在轻微的前振铃，以及比最小相位滤波器更少的后振铃。

另外，由于AKM和ESS都没有做混合相位缓降，我就不列出来了。

总结一下，在信号处理里，完美的频域和完美的时域，二者就像鱼和熊掌，是不可兼得的。

我特别想指出的是，有些拥护NOS的用家，总是喜欢拿振铃现象来指责数字滤波器，这其实是一种误解。

因为完美的方波信号和脉冲信号存在无限频率分量，而吉布斯现象只有存在无限频率分量的情况下，才不会出现。所以并不是数字滤波器造成了振铃效应，而是因为频率被截止才造成了振铃效应。

如果不滤波的话，那么指标必然会很难看。

玩HiFi就是这样，总是没有十全十美的答案。

Kao · 发表于 2021-8-17 13:12

就这三？？？？

coolbaobao · 发表于 2021-8-17 13:31

睁着眼睛我听不出区别

然后闭着眼睛瞎按一气，按到自己觉得好的停下，试了多次，大概有百分之八十的概率停在hybrid档

晓栀mote · 发表于 2021-8-17 13:49

Kao 发表于 2021-8-17 13:12
就这三？？？？

原理上就这三种，其余都是在此基础上的调整。
比如AKM多了个Super slow，其实就是不滤波。ESS多了个Brickwall，本质上就是滤波器过渡带更窄的线性相位陡降。
超出AKM和ESS范围的，我就没了解了

晓栀mote · 发表于 2021-8-17 13:50

coolbaobao 发表于 2021-8-17 13:31
睁着眼睛我听不出区别

然后闭着眼睛瞎按一气，按到自己觉得好的停下，试了多次，大概有百分之八十的概率 ...

我跟你听感一样，我也是最喜欢Hybrid，即是混合相位滤波器

clark8888 · 发表于 2021-8-17 14:10

楼主再分析一下apodizing切趾滤波，ess和英国之宝都有

晓栀mote · 发表于 2021-8-17 14:24

本帖最后由晓栀mote 于 2021-8-17 14:43 编辑

clark8888 发表于 2021-8-17 14:10
楼主再分析一下apodizing切趾滤波，ess和英国之宝都有

我还刚想着是不是要讲下Apodizing滤波器，没想到就有人问了，哈哈
ESS上的Apodizing数字滤波器，本质上就是截止频率更低的线性相位陡降，它的截止频率比奈奎斯特频率更低。
优点是能滤掉更多的噪声，指标更高；缺点就是把邻近奈奎斯特频率的音乐信号也给过滤掉了。
下图就很直观了：

clark8888 · 发表于 2021-8-17 14:38

晓栀mote 发表于 2021-8-17 14:24
我还刚想着是不是要讲下Apodizing滤波器，没想到就有人问了，哈哈
ESS上的Apodizing数字滤波器，本质上 ...

切趾滤波器可以设计为几乎完全去除与传统线性相位滤波器链相关的振铃前和振铃后尾部。仅适用于采样率明显高于所需音频带宽的情况（即，对于 96kHz 采样率及以上）是提高传统数字系统时域性能的一种非常聪明的方法

图 5：这比较了使用传统线性相位砖墙滤波器（红色）与使用切趾滤波器（蓝色）校正的相同链的数字音频链的典型脉冲响应。请注意，几乎完全去除了振铃前和振铃后的尾部，并大大减少了时间拖尾。（注意线性幅度刻度。）

晓栀mote · 发表于 2021-8-17 14:55

clark8888 发表于 2021-8-17 14:38
切趾滤波器可以设计为几乎完全去除与传统线性相位滤波器链相关的振铃前和振铃后尾部。仅适用于采样率明显 ...

我把传统线性相位滤波和切趾滤波的频域图和时域图放一起，就一目了然了

传统：

切趾：

2b青年爱发烧 · 发表于 2021-8-17 15:15

两年多之前折腾UD505（2xAK4497）的滤波器设置的帖子 http://www.erji.net/forum.php?mod=viewthread&tid=2143196

ttyyhhllyy · 发表于 2021-8-17 15:18

我平时都用super slow

原来是不滤波

cbib · 发表于 2021-8-17 16:51

coolbaobao 发表于 2021-8-17 13:31
睁着眼睛我听不出区别

然后闭着眼睛瞎按一气，按到自己觉得好的停下，试了多次，大概有百分之八十的概率 ...

那你是喜欢大厅的声音

cbib · 发表于 2021-8-17 16:52

晓栀mote 发表于 2021-8-17 13:49
原理上就这三种，其余都是在此基础上的调整。
比如AKM多了个Super slow，其实就是不滤波。ESS多了个Bric ...

brick 听感一般
ess 还有apod 这个解析会增加

爱科技扇子 · 发表于 2021-8-17 17:15

2b青年爱发烧发表于 2021-8-17 15:15
两年多之前折腾UD505（2xAK4497）的滤波器设置的帖子 http://www.erji.net/forum.php?mod=viewthread&tid= ...

不是只有巴特沃斯、贝塞尔和切比雪夫三种么？其中切比雪夫因为带宽内有波动，大家不用。
巴特沃斯曲线陡峭，但是有前振，听感数码声；

贝塞尔衰减慢，听感更饱满、自然（有没有人说hufi？）。

典型例子，就是原来那个“小黑条”，本来采用的是巴特沃斯滤波，大家反映声音冷，后来通过固件升级改成了贝塞尔，大家就反映声音更饱满了。

2b青年爱发烧 · 发表于 2021-8-17 17:39

爱科技扇子发表于 2021-8-17 17:15
不是只有巴特沃斯、贝塞尔和切比雪夫三种么？其中切比雪夫因为带宽内有波动，大家不用。
巴特沃斯曲线陡 ...

这些是根据滤波器传输函数零极点在复平面的位置分布不同而分类的，并不是说只有这几种滤波器。

吉大宝 · 发表于 2021-8-18 13:19

好帖学习

prodomo · 发表于 2021-8-18 13:55

本帖最后由 prodomo 于 2021-8-18 13:59 编辑

了解了，不过没啥用

guoshixu · 发表于 2021-8-18 14:17

楼主能讲讲HQplayer里的ploy sinc xtr 滤波器么？确实比其他线性相位的好听，就是耗费资源太多

晓栀mote · 发表于 2021-8-18 16:04

本帖最后由晓栀mote 于 2021-8-18 18:37 编辑

guoshixu 发表于 2021-8-18 14:17
楼主能讲讲HQplayer里的ploy sinc xtr 滤波器么？确实比其他线性相位的好听，就是耗费资源太多

首先，Sinc就是插值函数，在时域上进行Sinc插值，在频域上插零，理论上（只是理论）能完美还原原来的波形。

其次，xtr滤波是坡度陡峭、taps数极多的切趾滤波器。这算是Miska对Chord的一种回应。因为Chord一直宣传，自家数字滤波器的taps很多，多达一百万个，一直把这个作为自家产品的一大卖点。
Taps越多，意味着滤波器有着更多的阻带衰退，更窄的过渡带。但也不是没有缺点，一是要求更多的算力，二是时域上吉布斯效应也会更为显著。

虽然Miska表示taps数量并不是越多越好，但为了展示下自己能力，就做了个taps数量比Chord更多的算法。

我模拟了下，大概就是这种情况：

clark8888 · 发表于 2021-8-19 12:29

晓栀mote 发表于 2021-8-18 16:04
首先，Sinc就是插值函数，在时域上进行Sinc插值，在频域上插零，理论上（只是理论）能完美还原原来的波形 ...

大佬用什么工具模拟Sinc-L?

帐号		自动登录	找回密码
密码			-注册-

分享下不同数字滤波的截止频率和脉冲响应

浏览过的版块