Страниц: [1]
  Печать  
Автор Тема: Реализации однородных цифровых фильтров (вопрос, помогите пожалуйста)  (Прочитано 12201 раз)
Roman_S
Гость
« : Марта 14, 2003, 10:56:00 pm »

Есть прямая реализация однородных КИХ-фильтров и рекурсивная реализация КИХ-фильтров. Чем рекурсивная реализация КИХ-фильтров (с интегратором, дифференциатором, т.е. введением обратной связи) лучше, чем хуже и где найти литературу по этому вопросу?
Ответьте пожалуйста и подскажите литературу.
Записан
olej
QOR.Team
****
Offline Offline

Сообщений: 42



Просмотр профиля
« Ответ #1 : Марта 15, 2003, 05:59:00 am »


Roman_S пишет:
Есть прямая реализация однородных КИХ-фильтров и рекурсивная реализация КИХ-фильтров. Чем рекурсивная реализация КИХ-фильтров (с интегратором, дифференциатором, т.е. введением обратной связи) лучше, чем хуже и где найти литературу по этому вопросу?

ЦФ - это целая отдельная наука, если совсем упрощённо, то, чаще всего - рекурсивный фильтр будет обладать лучшими характеристиками (выше крутизна скатов, больше точность АЧХ, меньше краевые эффекты - эффект Гибса и др.), но ... рекурсивный фильтр гораздо чаще может оказаться вычислительно неустойчевым, и более чувствительнм к погрешности вычислений (до катастрофических - той-же неустойчивости).

Литературы здесь - такое море, что ... и называть неудобно - но там, зачастую, нужно сильно глубоко копать: комплексный анализ, Z-преобразования и т.д.

Есть ещё 1 - неназванный - способ, он новый, начал активно развиваться только с 90-х годов: авто-регрессионные фильтры - их характеристики могут быть получены часто лучше, чем традиционные. Вот по нему - дам ссылку (здесь источников не так много):

С.Л.Марпл-мл. "Цифровой спектральный анализ и его приложения", М."Мир", 1990 - 584 стр., ISBN 5-03-001191-9.

Исчерпывающая книга - должна быть настольным справочником у каждого "цифровика"!
Записан
pmv
Участник
*
Offline Offline

Сообщений: 0


Просмотр профиля
« Ответ #2 : Марта 20, 2003, 09:17:00 pm »

И еще
Р.Блейхут "Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов"
          Москва<<Мир>> 1989г
(Richard E.Blahut "Fast Algorithmus for Digital Signal Processing")

Записан
ed1k
QOR.Moderator
*****
Offline Offline

Сообщений: 739


Просмотр профиля WWW
« Ответ #3 : Марта 21, 2003, 09:12:00 am »


Roman_S пишет:
Есть прямая реализация однородных КИХ-фильтров и рекурсивная реализация КИХ-фильтров. Чем рекурсивная реализация КИХ-фильтров (с интегратором, дифференциатором, т.е. введением обратной связи) лучше, чем хуже и где найти литературу по этому вопросу?
Ответьте пожалуйста и подскажите литературу.

Ух... А в вопросе ничего не напутано? Или я пропустил что новое в теории цифровой фильтрации. Книга, подсказанная Olej - это действительно очень ценный источник информации. Для азов я бы посоветовал очень старую книгу, переведенную на русский и изданную издательством "Мир" годах в 70-х. Рабинер, Гоулд "Цифровая обработка сигналов". Или как-то так.
А по вопросу, вот что могу рассказать. Рекурсивная реализация КИХ фильтров - это большое извращение (именно поэтому подозрение в корректности вопроса). Именно из-за рекурсивности (обратной связи) получается бесконечная импульсная характеристика (БИХ) в противоположность конечной импульсной характеристики (КИХ). И именно из-за БИХ получаются те плюшки (крутизна характеристики и пр. упомянутое Olej). К недостаткам рекурсивных фильтров еще следует отнести крайне нелинейную фазовую характеристику и большее время установления (то есть с момента включения - подачи входного сигнала, нерекурсивный фильтр выдаст достоверный выходной отсчет после N(порядок фильтра) тактов, у рекурсивного фильтра нет такой гарантии), иногда это важно. Но на рекурсивной структуре можно подобрать коэф-ты фильтра таким образом, что импульсная хар-ка получится конечной. При этом вы будете иметь частотную характеристику примерно такую же плохую, как у нерекурсивного фильтра того же порядка, и плюс все недостатки рекурсивных структур: шумы, неустойчивость, критичность к точности вычислений и т.д. Рекурсивные фильтры позволяют получить требуемые формы частотной характеристики при гораздо более низком порядке фильтра, чем нерекурсивные, а недостатки (кроме нелинейности ФЧХ) могут быть сведены к минимуму, например операциями с плавающей точкой (такие DSP давно не редкость).
А вот в противоположность прямой реализации нерекурсивного фильтра существует еще целый ряд реализаций, например каноническая форма. Все это направлено на уменьшение элементов памяти для хранения выборок сигналов, уменьшение колличества операций и т.д. (когда то давно это было крайне актуально). По результату, теоретически они ни чем не отличаются. С учетом арифметики и кол-ва операций могут быть различия в шумах и времени вычислений выборки выходного сигнала. Кроме того, еще популярна реализация фильтров на основе звеньев второго порядка. Делается такой программный объект как звено второго порядка, а потом включая их по всякому (ну или читайте про ООП или же не забывайте, что Си поддерживает рекурсию функций, но чаще это последовательное включение звеньев )можно получить фильтр любого большего порядка с нужной характеристикой. Все эти картинки с описаниями, методами рассчета есть в указанной выше литературе. Синтез ЦФ это очень большая наука, на пальцах даже и не расскажешь
Еще на затравку, если нужен именно нерекурсивный фильтр, по каким-то причинам, и жесткие требования к АЧХ, то есть получаются порядок фильтра около сотни, то может оказаться что быстрая свертка (БПФ, умножение на коэф-ты АЧХ, ОБПФ) окажется быстрее. Некоторые современные алгоритмы преобразования Фурье (более экономичные, чем классическое БЫСТРОЕ преобразование Фурье) дают существенный выигрыш по вычислительным затратам.
Интегратор и дифференциатор не есть введение обратной связи в структуру фильтра. В общем, для меня то что у вас в скобках лишено всякого смысла, поэтому комментировать я затрудняюсь. Но интеграторы и дифференциаторы в цифровой форме существуют наряду с фильтрами (но это немного другое, мне так кажется, по крайней мере). Иногда они просто необходимы в системах автоматического регулирования для отработки сложных законов изменения управляемого параметра. Системы АРУ это тоже целая наука. Но если серьезно возьметесь за изучение - это не так и страшно как по началу кажется
Да, книги раньше искались в библиотеке. Я надеюсь, что и сейчас в некоторых радиотехнических вузах страны можно их найти в читальном зале. Хотя могу ошибаться. Давно там не был (в вузах страны), может таковые (читальные залы) уже и упразднили (чего только не сделают на благо народа).
Надеюсь, это немного поможет разобраться в вопросе.
Записан
olej
QOR.Team
****
Offline Offline

Сообщений: 42



Просмотр профиля
« Ответ #4 : Марта 21, 2003, 09:23:00 pm »


ed1k пишет:
Для азов я бы посоветовал очень старую книгу, переведенную на русский и изданную издательством "Мир" годах в 70-х. Рабинер, Гоулд "Цифровая обработка сигналов". Или как-то так.

ed1k, молодец, а я забыл - конечно: Рабинер, Гоулд - с этого все начинали, это классика, томина такой здоровенный ... а только потом уже - всё остальное.

Записан
chip
Участник
*
Offline Offline

Сообщений: 0


Просмотр профиля
« Ответ #5 : Марта 26, 2003, 01:56:00 pm »

Есть ещё одна книга.

По моей памяти у неё 3 автора:
Бондарев, Трёстер, ... "Цифровая обработка сигналов"
издана в Севастополе в 1999 году , авторы из Севастопальского ... университета и Технологического института в Цюрихе.

Свежее издание. Кроме теории приведены примеры реализации алгоритмов ЦОС на сигнальных процесорах фирм Texas Instruments и Analog Devices, подробно описана архитектура процессоров.

Я, правда, сам никак её не прочту Для начала там информации достаточно.
Да и после 10 лет "затишья" у нас в СНГ по теме ЦОС, это, пожалуй, первая хорошая книга на русском, хотя не все вопросы там освещены, а некоторые рассмотрены вскользь. Конечно, Рабинер и Гоулд вещь хорошая, нам в своё время в Харьковском Политехе 80% курса по ЦОС по ним читали.

Кстати, вчера нашёл очень интересную ссылку для тех, кто интересуется построением средств ЦОС на процессорах от Texas Instruments
www.dsp.sut.ru/book/index.html - это on-line обучалка.
Да и что такое www.dsp.sut.ru в целом, узнать не грех  
Рекомендую!      
Записан
bessonov
Участник
*
Offline Offline

Сообщений: 0


Просмотр профиля
« Ответ #6 : Марта 26, 2003, 02:58:00 pm »

http://algolist.manual.ru/
http://www.neuroproject.ru/

С уважением,
Бессонов Ян.


[ Это Сообщение было отредактировано: bessonov в 2003-03-26 12:02 ]
Записан
chip
Участник
*
Offline Offline

Сообщений: 0


Просмотр профиля
« Ответ #7 : Марта 27, 2003, 12:58:00 pm »

1. Бондарев В.Н., Трёстер Г., Чернега В.С.
Цифровая обработка сигналов: методы и средства: Учебн. пособие для вузов - Севастополь: Изд-во СевГТУ, 1999 -398с.: ил. тираж 600 экз.

2. Каппелини В., Константидес
Цифровые фильтры и их применение: где-то 1981-1982, кто издавал не знаю
Записан
4afc
Гость
« Ответ #8 : Марта 28, 2003, 02:37:00 pm »


ed1k пишет:
...А вот в противоположность прямой реализации нерекурсивного фильтра существует еще целый ряд реализаций, например каноническая форма. Все это направлено на уменьшение элементов памяти для хранения выборок сигналов, уменьшение колличества операций и т.д. (когда то давно это было крайне актуально). По результату, теоретически они ни чем не отличаются. С учетом арифметики и кол-ва операций могут быть различия в шумах и времени вычислений выборки выходного сигнала.


Если нарисовать подрят несколько звеньев прямой реализации и закрыть
первые пол звена, система чудом превратиться в каноническую, и наоборот.
Масло-масленное.
Записан
Страниц: [1]
  Печать  
 
Перейти в: