Hallo, meine Frage: Wie realisiert man beim digitalem Filtern, zum Beispiel von Audio, das man keine Stufen in der Frequenz wahrnimmt? Also angenommen, ich würde einen Filter für Ton von 100Hz bis 2,6 kHz programmieren. Wie kann die CPU "merken", das ein Ton zwischen 2 digitalen Filtern sitzt, bzw. eine Nennfrequenz genau dazwischen ist und das Resultat keine schräge Klaviermusik wird? MfG Matthias
Moin, Matthias K. schrieb: > Also angenommen, ich würde einen Filter für Ton von 100Hz bis 2,6 kHz > programmieren. Wie kann die CPU "merken", das ein Ton zwischen 2 > digitalen Filtern sitzt, bzw. eine Nennfrequenz genau dazwischen ist Hm - ich vermag' da nicht zu folgen. Was fuer und wieviele Filter hast du da jetzt im Kopf? Meinst du evtl. eine Filterbank zur Analyse? oder ein einzelnes Bandfilter? Gruss WK
Dergute W. schrieb: > Hm - ich vermag' da nicht zu folgen. Was fuer und wieviele Filter hast > du da jetzt im Kopf? Meinst du evtl. eine Filterbank zur Analyse? oder > ein einzelnes Bandfilter? Eigentlich habe ich genau beschrieben, was ich meine. Meine Frequenzangaben bezeichnen eine Art Equalizer, Bandpassfilter wenn Du willst, für Audio. Zur Ergänzung: Mir ist bekannt, das man einzelne Frequenzen kleiner Amplitude im Gemisch digital feststellen kann. Ein solcher Ton ist jedoch etwas anderes als eine wandernde Tonfrequenz.
Moin, Ich hab immernoch keine genaue Vorstellung, auf was du rauswillst. OK, ein Audio-Equalizer besteht aus ein paar Bandpaessen/Bandsperren. Wenn das eine (Band)filter jetzt von 1..2kHz Durchlassbereich hat und das Nachbarfilter von 2..4kHz und du gibst auf diese Konstruktion einen Ton mit genau 2 kHz, dann sollten beide Bandfilter diesen Ton jeweils mit 6dB Daempfung (und der gleichen Phasenlage) durchlassen (eben damit keine Beulen im Gesamtfrequenzgang entstehen). Ist aber voellig wurscht, ob analog oder digital. Oder meinst du was anderes? Gruss WK
Matthias K. schrieb: > Eigentlich habe ich genau beschrieben, was ich meine. Aber irgendwie so, dass man dir nicht folgen kann. So geht's mir zumindest. Matthias K. schrieb: > Also angenommen, ich würde einen Filter für Ton von 100Hz bis 2,6 kHz > programmieren. Also 1 Bandpass...? > Wie kann die CPU "merken", das ein Ton zwischen 2 digitalen Filtern sitzt Welche 2 Filter? Und was soll die CPU "merken"?
Gast
#5535229
Matthias K. schrieb: > Wie realisiert man beim digitalem Filtern, zum Beispiel von Audio, das > man keine Stufen in der Frequenz wahrnimmt? Es gibt keine Stufen in der Frequenz. Warum sollte man da irgendetwas wahrnehmen? Die CPU tastet das Signal in regelmäßigen Zeitabständen ab - sonst nichts.
Gast
#5535238
Mir ist auch nicht klar was Du meinst. Willst Du eine Filterbank bauen mit je einem Filter für jeden "Klavierton"? Mich dünkt Du glaubst digitale Filter hätten eine unendlich steile Durchlass / Sperrkurve. Dem ist nicht so, wenngleich man gut digitale Filter hoher Ordnung bauen kann.
Gast
#5535245
Matthias K. schrieb: > Eigentlich habe ich genau beschrieben, was ich meine. Nein, hast Du nicht. Du hast Teile von dem was Du im Kopf hast, versucht zu beschreiben. Eine Aufgabenstellung ist das aber nicht.
Gast
#5535265
Ich vermute, es geht hier nicht um eine Aufgabenstellung - oder jedenfalls nicht in erster Linie. Vielmehr oder zuerst um ein Verständnisproblem. Allerdings ist die Frage, wie mir scheint, auf Grundlage eigener Begriffsbildung über Übertragungen, formuliert. Ein Kenner der Materie hat Schwierigkeiten das wieder in die üblichen Begriffe zurück zu übertragen - falls das überhaupt möglich ist. Meine Intuition sagt mir ungefähr: Matthias nimmt an, ein digitales Filter würde ein Eingangssignal analytisch in seine Frequenzanteile zerlegen - etwa wie eine Fourier Transformation. Dann würden, je nach Filtercharakteristik bestimmte Frequenzen rechnerisch gedämpft. Und zum Schluss würde die CPU alle Frequenzen, mit ihren neuen Amplituden wieder erzeugen - als eine Synthese vornehmen. Nur so könnte ich mir vorstellen, wie hier das Wort "Stufe" ins Spiel kommt, oder der Fall, dass eine Frequenz zwischen zwei anderen liegt.
Theor schrieb: > Matthias nimmt an, ein digitales Filter würde ein Eingangssignal > analytisch in seine Frequenzanteile zerlegen - etwa wie eine Fourier > Transformation. Achso, ja dann wird ein Schuh daraus. In erster Linie nimmt man natürlich an, es handelt sich um ein Filter in der Zeitdomäne, und da so ein Filter i.d.R. eine recht simple mathematische Funktion ist, ist die Zusammensetzung des Eingangssignals egal. Anders sieht es aus, wenn man im Frequenzbereich (z.B. nach Fouriertransformation) filtert. Da ist es in der Tat so, dass das Eingangssignal paketweise in diskrete Frequenzen zerlegt wird. Wenn nun das Eingangssignal ein reiner Sinus mit genau der Frequenz einer der Bins ist, dann ist das Signal auch nur in diesem Bin vorhanden und hat in jedem der aufeinanderfolgenden Pakete eine konstante Phase. Eingangsfrequenzen, die zwischen den Bins liegen, sind in beiden benachbarten Bins anzutreffen. Und dort verschiebt sich die Phase von Paket zu Paket. Bei der Rücktransformation in den Zeitbereich ergibt sich dann wieder die ursprüngliche Frequenz. Dadurch entstehen theoretisch natürlich kleine Artefakte an den Paketgrenzen, die durch Überlappung und Windowing eliminiert werden.
Gast
#5535295
Falls das was Joe beschrieben ist was Du suchst, dann sind FFT und gegebenenfalls inverse FFT die Suchworte.
Gast
#5535319
Theor schrieb: > Matthias nimmt an, ein digitales Filter würde ein Eingangssignal > analytisch in seine Frequenzanteile zerlegen Das tut es genau genommen auch, weil digitale Filter mit zeitdiskreten Operationen arbeiten, welche auf dem Prozessieren von verzögerten Werten beruhen. Diese Verzögerungen wirken wie ein zeitliches Filter, weil sie eine endliche Abtastrate haben. Dieser Effekt verschwindtet nur für Abtastrate mit Freuqnenze weit oberhalb der prozessierten Frequenz.
Ihr meint also (die von euch, die auf meine Frage eingegangen sind), wenn ich zwei digitale Filter habe, Fourier Transformation müsste das dann sein denk ich mal, mit geringem Frequenzabstand und sagen wir mindestens doppelter(?) Abtastfrequenz und zwei A/D Wandler für I/Q Mischung, dann müssten bei der D/A Wandlung des digital gefilterten Ergebnisses und der anschließenden Addierung der I und Q Signale ausreichend Zwischentöne produziert werden. In etwa so: Es gibt 2 digitale Filter für jeweils I/Q und 2 Frequenzen, also 4 Filter. Es gibt gleichzeitig 2 Werte im digitalem Spektrum mit 2 Phasen Länge 1,1 kHz und 2 Phasen 1,2 kHz. Beide Phasen haben die Amplitude 0,5 und das wird dann bei der I/Q Addierung zu einer Frequenz von 1,15 kHz phasenrichtig zusammengesetzt. Ist das richtig? NfG Matthias
Matthias K. schrieb: > Ist das richtig? Nein. Gruss WK
> OK, ein Audio-Equalizer besteht aus ein paar Bandpaessen/Bandsperren. > Wenn das eine (Band)filter jetzt von 1..2kHz Durchlassbereich hat und > das Nachbarfilter von 2..4kHz und du gibst auf diese Konstruktion einen > Ton mit genau 2 kHz, dann sollten beide Bandfilter diesen Ton jeweils > mit 6dB Daempfung (und der gleichen Phasenlage) durchlassen (eben damit > keine Beulen im Gesamtfrequenzgang entstehen). > Ist aber voellig wurscht, ob analog oder digital. > Oder meinst du was anderes? Das meinte ich. Bei einem analogen Filter ist mir das klar, aber wenn ich zwischendurch zwei digitale Frequenzen zweier Frequenzen habe, ist es mir nicht automatisch klar.
Matthias K. schrieb: > aber wenn > ich zwischendurch zwei digitale Frequenzen zweier Frequenzen habe, ist > es mir nicht automatisch klar. Mir auch nicht. Da faellt mir nur das alte Zitat von Oliver Kalkofe ein: "Mein Name ist Barbara Eligmann und ich rede wirr." Gruss WK
Dergute W. schrieb: > Matthias K. schrieb: >> aber wenn >> ich zwischendurch zwei digitale Frequenzen zweier Frequenzen habe, ist >> es mir nicht automatisch klar. > > Mir auch nicht. > > Da faellt mir nur das alte Zitat von Oliver Kalkofe ein: > "Mein Name ist Barbara Eligmann und ich rede wirr." > > > Gruss > WK Bei Dir ist mir eins klar: Du möchtest eine Fragestellung mit etwas komplizierter Thematik in genau festgelegter Terminologie vorliegen haben, sonst kann es nicht beantworten werden, auch weil noch nirgendwo eine Antwort steht, es kann deshalb nur Unsinn sein und von Dir kommen auch die ganzen Troll Minuspunkte.
Moin, Matthias K. schrieb: > Bei Dir ist mir eins klar: > Du möchtest eine Fragestellung mit etwas komplizierter Thematik in genau > festgelegter Terminologie vorliegen haben, sonst kann es nicht > beantworten werden, auch weil noch nirgendwo eine Antwort steht, es kann > deshalb nur Unsinn sein und von Dir kommen auch die ganzen Troll > Minuspunkte. Da liegst du ziemlich falsch. Aber: Geh' doch mal davon aus, dass hier - einschliesslich mir - nur komplette Volltrottel unterwegs sind. Nur du bist genial. Und jetzt erklaer' du als Genius den Volltrotteln nochmal ganz langsam und ausfuehrlich und komplett, was du fuer ein Problem mit digitalen Filtern hast. Gerne auch mit konkreten Beispielen und Bildern. Vielleicht klappts dann. Gruss WK
Gast
#5535892
Matthias K. schrieb: > wenn > ich zwischendurch zwei digitale Frequenzen zweier Frequenzen habe, ist > es mir nicht automatisch klar. Wenn das Abtasttheorem eingehalten wird, gibt es keinen Unterschied zwischen analogen und digitalen Signalen. Somit ist das Verhalten genau gleich.
Wieso soll ich davon ausgehen, das ich ein Genie sei und alle anderen Volltrottel? Du hast eine Vorliebe für ungeeignete Standpunkte, Dein Problem. Probleme mit digitalen Filtern habe ich eigentlich auch nicht, jedoch hast Du ganz richtig erkannt, das meine Fragestellung damit zusammenhängt. Du hast bisher nicht erkannt, das das menschliche Gehör sehr frequenzempfindlich ist, und das mir bisher eine Beschreibung fehlt, was in der konkreten Anwendung digitaler Filter dazu führt, das nach einer digitalen Filterung von Audio und nach der anschließenden D/A Wandlung keine Art Stufenton wie KLaviermusik entsteht. Das ich jetzt nicht phantasiere, weiß ich nicht nur aus meiner inneren Vorstellung heraus, sondern es gibt auch mp3 Dateien zu schlechter Qualität und schlechte Telefonverbindungen über Satelliten, bei denen genau das genannte Problem entsteht. Ein Bild gibt es heute nicht.
avr schrieb: > Wenn das Abtasttheorem eingehalten wird, gibt es keinen Unterschied > zwischen analogen und digitalen Signalen. Somit ist das Verhalten genau > gleich. Endlich, Abtasttheorem, das hört sich brauchbar an. Danke
Gast
#5535907
Matthias K. schrieb: > Das meinte ich. Bei einem analogen Filter ist mir das klar, aber wenn > ich zwischendurch zwei digitale Frequenzen zweier Frequenzen habe, ist > es mir nicht automatisch klar. Bei Hoch-, Tief- und Bandpassfilter sind die Eingangsfrequenzen, um einen Gain verringert (Frequenzgang) und um eine Phase verschoben (Phasengang) im Ausgangssignal vorhanden. Ein einfaches Beispiel waere ein RC-Glied als Tiefpass. Ein RC-Glied ist als digitales Filter sehr leicht nachzubilden und hat dann eine zum analogen Filter identische Charakteristik. Schau dir die Implementierung dazu mal an, der Filter "weiss" von den Frequenzen nichts, die Frequenzen werden darin nicht analysiert.
Matthias K. schrieb: > es gibt auch mp3 Dateien zu schlechter > Qualität und schlechte Telefonverbindungen über Satelliten, bei denen > genau das genannte Problem entsteht. Das hängt nicht mit den Filtern zusammen, sondern mit dem verwendeten Kompressionsalgorithmus, der Informationen aus dem Audiomaterial entfernt. Mal mehr mal weniger hörbar, je nach Algorithmus und Qualitätseinstellung. Was jetzt das Thema I/Q mit dem Filter zu tun hat verstehe ich nicht. Vielleicht könntest du ja mal etwas ausführlicher beschreiben, was du genau vor hast, also - wie sieht das Eingangssignal (die Eingangssignale) aus? - was für eine Art von Filterung willst du vornehmen? - was für ein Ausgangssignal möchtest du erzielen Im Moment lassen deine Beschreibungen Spekulationen in alle Richtungen zu. Geht es um das Detektieren zweier Tonfrequenzen? Geht es um Demodulation eines AM Signals? Geht es um Audio-Filterung (= Anheben/Abschwächen einzelner Frequenzbereiche)? ...
Gast
#5535912
>keine Art Stufenton wie KLaviermusik entsteht.
Es entstehen keine Stufen in der Frequenz, wenn man ein Audiosignal
digitalisiert.
Es entstehen lediglich durch Antialiasing ein zusätzliches Zirpen, wenn
man es falsch macht.
Und schreib bitte DASS mit Doppelt-S!
Gast
#5535915
Mir ist immer noch nicht klar worauf Du hinaus willst. Deshalb nur als Hinweis: "Normale" digitale Filter nutzen nicht FFT, sondern haben IIR oder FIR Verhalten, gebaut aus MAC Strukturen. Die Artefakte bei MP3 & Co entstehen durch die Kompression. Die Idee dahinter ist zur Datenreduzierung maskierte Informationen zu entfernen (der Wecker tickt auch wenn er klingelt, aber niemand hört das Ticken). Wenn man die Reduzierung übertreibt entsteht hörbarer Flurschaden. FFT = Fast Fourier Transformation IIR = Infinite Impulse Response FIR = Finite Impulse Response MAC = Multiply Add Cycle Vielleicht hilft das ja.
Ich bin über das Thema I/Q Mischung zum Thema digitale Filterung
gekommen.
Radiogeräte, die keine analogen Filter mehr haben, haben zuerst eine I/Q
Mischung und dann eine digitale Filterung, zumindest glaub ich das.
Ich werde mir das noch einmal genauer anschauen.
> Vielleicht könntest du ja mal etwas ausführlicher beschreiben, was du
Digitale Filterung ist für Zwischenfrequenz, Rausch- und Störentfernung
und Audiofilterung interessant.
Ja.
Moin, Matthias K. schrieb: > Wieso soll ich davon ausgehen, das ich ein Genie sei und alle anderen > Volltrottel? Ist das nicht offensichtlich? Nach 8 Posts alleine von dir in diesem Thread weiss doch immer noch keiner ausser dir sicher, was deine Frage, dein Problem ist; worauf du raus moechtest. Jeder der dir hier antwortet, mutmasst, was du evtl. gemeint haben koenntest.So richtig sicher ist sich keiner, hab' ich ganz stark den Eindruck. Davon ausgehend, war mein Vorschlag, dass du dein Problem, deine Ueberlegungen nochmal ausfuehrlich, einfach und vielleicht auch geordnet schildern solltest, um - so es dich tatsaechlich interessieren sollte - vielleicht aussagekraeftigere Antworten zu erhalten. Gruss WK
Gast
#5536682
@ Matthias K. Wie das zusammenhängt kannst Du hier mal nachlesen: http://www.dspguide.com/ch3/2.htm
Gast
#5536988
Matthias K. schrieb: > Ich bin über das Thema I/Q Mischung zum Thema digitale Filterung > gekommen. > Radiogeräte, die keine analogen Filter mehr haben, haben zuerst eine I/Q > Mischung und dann eine digitale Filterung, zumindest glaub ich das. > Ich werde mir das noch einmal genauer anschauen. Ah, jetzt versteh ichs. Das Suchwort hier ist SDR (Software Defined Radio). Das (Breitband)Wasserfalldiagramm wird da üblicherweise durch FFT erzeugt, für digitale Audiodemodulation gibt es verschiedene Wege, das hängt natürlich auch von der Modulationsart ab.
Vermutlich will er einfach erklärt haben wie ein digitaler Bandpass funktioniert weil er sich nicht im entferntesten vorstellen kann wie sowas überhaupt funktionieren kann. Und außerdem scheint er noch ein paar völlig falsche Vorstellungen im Kopf zu haben die ihn daran hindern überhaupt irgendwie einzusteigen. So lese ich die Frage. Ich würde mit IIR Tiefpass anfangen, das ist der anschaulichste. Dann FIR, dann Hochpässe, Bandpässe, bis dahin sollte es Klick gemacht haben.
Und vor allem, Matthias, vergiss die Idee mit der Fourier- Transformation. Diese erzeugt tatsächlich eine Anzahl von "Stufen", durch die Unterteilung in die verschiedenen Frequenzbänder.
DH1AKF K. schrieb: > Und vor allem, Matthias, vergiss die Idee mit der Fourier- > Transformation. > Diese erzeugt tatsächlich eine Anzahl von "Stufen", durch die > Unterteilung in die verschiedenen Frequenzbänder. D.h. aber nicht, dass die Frequenzen, die zwischen 2 Frequency "Bins" liegen, bei der Filterung anders behandelt werden als die, die genau auf einer Bin Frequenz liegen... Sie sind eben in den Nachbar-Bins mit sich ständig ändernder Phasenlage vorhanden. Daher gibt es auch bei Filtern, die im Frequenzbereich arbeiten, keine Stufen.
Gast
#5539338
Joe F. schrieb: > Daher gibt es auch bei Filtern, die im Frequenzbereich arbeiten, keine > Stufen. Wie verhält sich das in Verbindung mit den Fenstern? Die habe doch bekanntlich unterschiedliche Eigenschaften, was die Freuquenz- und Amplitudengenauigkeit angeht?
Martin K. schrieb: > Die habe doch > bekanntlich unterschiedliche Eigenschaften, was die Freuquenz- und > Amplitudengenauigkeit angeht? Ja. Trotzdem keine Stufen.
Gast
#5539475
aber möglicherweise nicht kontinuierlich? Wenn ich z.B. ein gesameltes Signal auf einem Spektrumanalystor ansehe und es durchfahre, dann bekomme ich eigentlich immer ein Auf-und-Ab der Frequenz-Amplituden. Wie wellenreiten.
> Ein RC-Glied ist als digitales Filter sehr > leicht nachzubilden und hat dann eine zum analogen Filter identische > Charakteristik. Schau dir die Implementierung dazu mal an, der Filter > "weiss" von den Frequenzen nichts, die Frequenzen werden darin nicht > analysiert. Vielen Dank, das ist einfach. MfG
Matthias K. schrieb: >> Ein RC-Glied ist als digitales Filter sehr >> leicht nachzubilden und hat dann eine zum analogen Filter identische >> Charakteristik. Schau dir die Implementierung dazu mal an, der Filter >> "weiss" von den Frequenzen nichts, die Frequenzen werden darin nicht >> analysiert. > > Vielen Dank, das ist einfach. > MfG Naja, so ganz identisch ist das nicht. Die digitale Domäne glänzt immerhin mit einer endlichen Auflösung in der Zeit und der Amplitude und beides macht so seine Probleme. Man muss ein bissl was unternehmen, damit eine einfache Nachbildung eines RCs wirklich tut, was die Realität tut, insbesondere bei kleinen Werten, wenn der Filter in die Sättigung oder gegen Null geht.
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