Filtripank

Filtripank on signaalitöötluses kasutatav ribapääsfiltrite massiiv, mis eraldab sisendsignaali mitmeks komponendiks, millest igaüks kannab algsignaali ühte sagedusala. Seda on näha filtripanga struktuuri joonisel, kus sisendsignaal võetakse lahti erinevate sagedustega komponentideks. Filtripanga dekompositsiooniprotsessi nimetatakse analüüsiks (mis tähendab signaali komponentide uurimist igas alamribas). Analüüsi väljundeid nimetatakse alamribasignaalideks; alamribasignaale on sama palju kui on filtripangas filtreid. Rekonstrueerimisprotsessi nimetatakse sünteesiks, mis tähendab filtreermisprotsessi tulemusel saadud täieliku signaali taastamist alamribasignaalidest. Analüüsi filtripanga väljundeid saab töödelda eraldi ja siis panna kõik alambribasignaalid kokku üheks signaaliks kasutades sünteesi filtripanku, nagu seda on näha analüüsi ja sünteesi filtripankade joonisel. Digitaalses signaalitöötluses kasutatakse terminit "filtripank" ka vastuvõtjate panga kohta. Nende erinevus seisneb selles, et vastuvõtjad teisendavad alamribasid madalale kesksagedusele, mida saab diskreetida väiksema kiirusega. Sama tulemust saab mõnikord saavutada ka alamribasignaale aladiskreetides. Teine filtripankade rakendus on signaali pakkimine, kui mõned sagedused on tähtsamad kui teised. Pärast dekompositsiooni saab tähtsad sagedused pakkida peene eraldusvõimega. Väikesed erinevused nendel sagedustel on tähtsad ja tuleb kasutada pakkimisskeemi, mis säilitab need erinevused. Samas vähem oluliste sageduste puhul saab kasutada jämedamat pakkimisskeemi, kuna need ei pea olema nii täpsed ja väikeste detailide kaotamine on aktsepteeritav. Mõned filtripangad töötavad peaaegu täielikult aegruumis, kasutades signaali väiksemateks ribadeks jagamiseks mitmeid filtreid, näiteks kvadratuurpeegeldusfiltreid või Goertzeli algoritmi. Teised filtripangad kasutavad Fourier' kiirteisendust (FFT) signaali sagedusruumi viimiseks, ning seejärel töötlevad seda seal. Polüfaasiline esitus on digitaalses signaalitöötluses kasutatav meetod filtripankade tõhusaks rakendamiseks. Filtrid jagatakse eraldi alamfiltriteks ehk polüfaasilisteks komponentideks, millest igaüks töötleb osa sisendsignaalist. Polüfaasiline esitus hõlmab algsete filtrikoefitsentide võtmist ja nende ümberpaigutamist polüfaasiliste komponentide kogumiks. Iga polüfaasiline komponent vastab algse filtri eri faasile ja töötleb ainult osa sisendsignaalist. Polüfaasilisi komponente rakendatakse tavaliselt detsimeerimis- ja interpolatsioonioperatsioonide kombinatsiooni abil. Detsimeerimist kasutatakse sisendsignaali diskreetimissageduse vähendamiseks. Detsimeerimine täisarvuga M vastab iga M-nda andmepunkti säilitamisele ja ülejäänud andmepunktide kõrvalejätmisele. Interpolatsiooni kasutatakse sisendsignaali diskreetimissageduse suurendamiseks tuletades välja andmepunktide vahelised väärtused. Polüfaasilisi komponente saab seejärel töödelda sõltumatult, mis võimaldab oluliselt vähendada filtripanga rakendamiseks vajalike arvutuste arvu. Seejärel kombineeritakse iga mitmefaasilise komponendi väljund, et saada filtripanga lõplik väljund. Filtripanga polüfaasiline esitus on eriti kasulik rakendustes, kus filtrite arv on suur või kus on vaja töödelda infot reaalajas. See võimaldab filtripanga tõhusamat rakendamist, kuna selle arvutuslik keerukus ja mäluvajadus on väiksem. Sagedusruum Sagedusfilter Cassidy, Ryan J.; Smith, Julius O. III (05.06.2008). "What is a Filter Bank?". Center for Computer Research in Music and Acoustics. Vaadatud 26. märts 2023. Mertins, Alfred (1999). Signal analysis : wavelets, filter banks, time-frequency transforms, and applications. J. Wiley. ISBN 0-470-84183-4. OCLC 53925029. "Filter Bank: What is it? (DCT, Polyphase, Gabor, Mel And FBMC)". 19. aprill 2021. Vaadatud 26. märts 2023. Smith, Julius O. III (2011). Spectral Audio Signal Processing. Center for Computer Research in Music and Acoustics. Vaadatud 27. märts 2023.