设计IIR滤波器

设计IIR滤波器
使用Matlab的FDAtool工具可以很方便地IIR设计滤波器。

使用File菜单中的export 选项可以把滤波器的参数输出到Matlab的工作空间中。

若滤波器为IIR型，则输出的变量名为G和SOS。

它把高阶的IIR滤波器转换为一系列二阶IIR滤波器的级联。

SOS为二阶IIR滤波器的参数，G为缩放系数。

计算IIR滤波器的输出的时候，先将输入数据乘以G,然后一一通过SOS中的每个IIR滤波器，就得到最终的结果了。

但是如果二阶IIR滤波器的程序只支持定点小数运算的话，那么就需要调整一下系数了。

因为设计出来的G有时候很小（不知道会不会很大），这样一旦把输入数据乘以G后，就会使得二阶IIR滤波器的输入过小，造成很大的误差。

我们需要把G分配到每个二阶IIR滤波器的系数中，使得每次得到的中间结果都刚好不会溢出。

若以IIRi表示第I个二阶IIR 滤波器的话，则我们需要保证IIR1, IIR1 * IIR2, IIR1 * IIR2 * IIR3, … 的频率响应都不超过0dB，*号表示级联。

为了使得输出的精度最好，我们还需要让上面这些滤波器的频率响应中的最大值最接近0dB。

我用Python写了个小程序来实现这样的计算，其中最重要的部分就是计算二阶IIR滤波器的频率响应，还好在网上找到了直接计算的公式，省去了不少麻烦。

【作者: 红岩若愚】【访问统计: 1562】【2006年01月6日星期五12:45】【加入博采】【打
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请问一下应该怎么乘呀？
- 评论人：Jimmeny 2006-04-30 12:35:37
问题解决了,在调它的库的时候,IIR的系数一定要做到双精度字对齐
- 评论人：Jimmeny 2006-04-26 15:12:24
我用的是-O2的优化级别,146条指令是经过C编译器优化之后的结果的了,
之前我也用过DSPF_sp_biquad,2阶的时候是可以的,但记得级联之后的结果就完全不一样了,不知不是我的操作有误,我的系数也是用tf2sos转出来的,不过我会再试一下的,谢谢你啦:)到时我把结果你
另外我试了移频的算法,对抑制啸叫的效果确实不明显,我试过6HZ,12hz和24hz,基本上都不能避免一个问题就是有声音的时候难免有一种波浪声,好象是被调制过一样
,.
- 评论人：红岩若愚 2006-04-26 14:19:32
我曾做过6713的C语言程序的优化，按照TMS320C6000 Optimizing Compiler User&s Guid 介绍的办法优化一下速度能快不少。

不知道你设置的编译优化级别多少。

另外我看了一下6713的DS 其中单精度二次IIR, DSPF_sp_biquad，计算一个取样数据只需要4个时钟，因此减少到80条指应该没有问题。

另外，利用matlab的tf2sos函数可以把6阶的IIR转换为3个2阶的IIR级联，这样就可以直接DSPlib的函数了。

- 评论人：Jimmeny 2006-04-26 13:36:43
刚才写错了,是15万条,而不是15条啊.
我想了一下;我是48K采样的,两通道,数据量1S就是96K,,问题是我现在处理1个6阶的IIR需要条指令,另外每一短还要乘因子和搬数据,就是附加大概36条指令,96000*(110+36)*10=140M,而220M的DSP就已经超过一半的了.我现在是想办法把146条指令那里减少到80条左右,这个可能到优化汇编和多级流水线,这个我就感觉比较棘手的了
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- 评论人：红岩若愚 2006-04-26 12:26:08
可能是我理解有误，不过按照你的数据，10个6阶IIR处理一个取样数据需要150个指令周期，不取样频率是多少，如果是44100的话，那么一秒钟就是：44100*150 = 6.615M个指令，这好像在资源不够的问题啊。

我现在做的是10个6阶的IIR滤波器，左右声道同时处理，用的是1300MIPS的6713，我是这样算的，一个DMA中断可以处理1024点的32位数据，共可以执行230万条单周期指令，做一段的阶EQ一共耗费了我15条指令的资源（左右声道同时处理时），10段下来就接近160万了，加上的资源开支，我的程序就有点提襟见肘的感觉了，我的IIR是用C来写的，优化得不好，我一直在寻一个做多阶IIR的浮点处理的汇编程序，也看了一下54X和55X里面的LIB SRC文件，不适合用在6上，现在还在头痛着，我想减少阶数，用2阶来做，这样就可以调6000LIB库的IIR了，但2阶的不陡，做好的EQ很难,所以我现在还在犹豫中。

- 评论人：红岩若愚 2006-04-24 14:54:35
你的意思是说10个二次IIR滤波器级联所需要的MIPS么，不知道你的程序具体用了多少MIPS，在做的一个项目芯片是5509A，32位的IIR滤波器，一个（左有声道一共）大概是3.3MIPS左右序是在DSPLIB的源程序基础上修改的。

不太清楚“多级流水线“ 是什么意思。

- 评论人：Jimmeny 2006-04-24 10:37:04
我在SPtool里面做的IIR滤波器,再导出到工作区,然后用tf2sos转换得出系数,这样得出来的系数在联直接2型的每级之间不需要做scale,省了不少运算量. 我将它用在Graphic EQ上,做个10段的都觉资源不够,多级流水线还不大会做,只用了DSP自己的优化,若愚能给我提点建议吗?。