Practica Filtros FIR

Written by Yesid Torres & Holguer A. Becerra.

En esta practica aprenderemos a diseñar un Filtro FIR(Finite Impulse Response) para poder hacer discriminacion de frecuencia de señales que necesiten filtran a lo largo del curso y en otras materias (Comuniaciones, entre otras).

Guía de referencia:

Pasos:

  • Leer el archivo de referencia y leer hasta el punto 2.2.2 y sus dos ejemplos.

  • Una vez ha leido hasta el punto 2.2.2 se topara con la siguiente tabla, la cual representa la formula del filtros ideales Hd[n] de diferentes tipos, pasa bajos, pasa altos, pasa bandas y filtro de rechazo de banda.

    • Cada una de las formulas anteriores se debe tener en cuenta para calcular H[n], el cual esta compuesto de W[n]*Hd[n], en donde W[n] es el tipo de ventana que se quiere usar para crear en base al filtro ideal Hd[n] un filtro real FIR, de diferente tipo de atenuacion y pendiente de rechazo, dependiendo del orden y el tipo de W[n]. se obtendra un tipo diferente de atenuacion y pendiente de rechazo.

    • Despues de leer, tambian sabra que la estructura basica de un FIR es un delay o cadena de registros que se multiplican con respectivos coeficientes(H[n]).

    • Como se habia dicho anteriormente, el tipo de filtro depende directamente de la ecuacion Hd[n], pero la atenuacion depende de el tipo de ventana que se tome para hacer la discriminacion de frecuencias W[n]

    • Para W[n] ya hay estipuladas formulas, las cuales son las siguientes:

    • Para la ventana Triangular Bartlett:

        • Para la ventana Hann

          • Para la ventana Bartlett Hanning

            • Para la ventana Hamming

              • Para la ventana Bohman

                • Para la ventana Blackman

                  • Para la ventana Blackman-Harris

    • Teniendo las formulas bases de filtros ideales Hd[n] y las diferentes ventanas W[n], debe saber lo siguiente:

    • Cuando este calculando W[n], N=Nf+1, donde Nf es el orden del filtro(El cual debe mantenerse PAR).

    • Cuando este calculado Hd[n], M=Nf*0.5, donde M define cual formula usar dependiendo de n.

    • Cuando calcule Wc= 2*pi*Fc/Fs, donde Fs es la frecuencia de muestreo a la cual viene muestreada la señal, y Fc e la frecuencia del corte.

    • Ahora vamos a diseñar un filtro de ejemplo en clase debe prestar mucha atencion para que sepa como hacer los calculos para diferentes tipos de filtros basandonos en la teoria y en las formulas dadas anteriormente.

    • Una vez entendido como se hacen los calculos, usted debe descargar el siguiente script en matlab y abrirlo, en el se hace el codigo para calcular los coeficientes de un filtro FIR con ventana Blackman-Harris, usted debe modificar este codigo para crear un filtro con ventana tipo Blackman para diseñar un filtro pasa bandas que filtre frecuencias entre el rango de la voz Humana(Cantando), si lo hace bien deberia quedar solo la componente de voz humana(recuerde que el WAV esta a Fs=44100Hz).

    • Nota: recuerde que entre mayor orden, el filtro llegara a ser mas ideal pero procesar la cancion requeriria mucho mas costo computacional, por lo que sugiero que encuentre un Orden de filtro en el cual la ventana con la funcion fvtool() de matlab se pueda determinar bien.

    • Calcule los coeficientes de un filtro FIR con ventana tipo Bartlett para diseñar un filtro pasa bandas que filtre frecuencias entre el rango de 7Khz y 9Khz, si lo hace bien deberia solo quedar el ruido de fondo ó pitido.

    • Calcule los coeficientes de un filtro FIR con ventana tipo Hamming para diseñar un filtro rechazabandas, que filtre frecuencias entre el rango de 7Khz y 9Khz, si lo hace bien deberia eliminar de la cancion el pitido molesto.

    • Ahora llega la parte complicada, diseñe una FSM(los coeficientes manejelos en IEEE 754) en Verilog para diseñar un filtro pasa bandas(Bartlett) que filtre frecuencias entre el rango de 7Khz y 9Khz, si lo hace bien deberia solo quedar el ruido de fondo ó pitido, para esto puede ya sea grabar la cancion en la memoria FLASH, o usar el Audio input para capturar la señal desde un dispositivo con salida de audio.

    • Ahora llega la parte complicada, diseñe con el IP catalog un filtro pasa bandas FIR(Bartlett) que filtre frecuencias entre el rango de 7Khz y 9Khz, si lo hace bien deberia solo quedar el ruido de fondo ó pitido, para esto puede ya sea grabar la cancion en la memoria FLASH, o usar el Audio input para capturar la señal desde un dispositivo con salida de audio.