您给出的第一个方程是低通 FIR 滤波器的差分方程,或具有持续时间有限的脉冲响应的线性滤波器。我会用不同的方式写它(以便它在时间和因果上明确离散):
fs[n]=0.1f[n−2]+0.8f[n−1]+0.1f[n]
fs[n] is the smoothed version of the discrete-time input sequence f[n], generated by passing f[n] through an FIR filter with the coefficients [0.1,0.8,0.1]. The frequency response of this filter is as follows:
事实证明,它不是一个非常好的低通滤波器。顾名思义,低通滤波器应该通过低频内容,同时去除高频内容。这提供了您正在寻找的“平滑”动作,因为“锯齿状”、非平滑特征与高频相关,因为它们随时间迅速变化。
您的第二个方程是低通IIR 滤波器的一个示例,它是一种线性滤波器,其脉冲响应的持续时间是无限的。滤波器的差分方程为:
y[n]=αy[n−1]+(1−α)x[n]
其中 $x[n]$ 是过滤器输入,$y[n]$ 是过滤器输出。这种类型的滤波器通常用作低复杂度的低通滤波器,通常称为泄漏积分器。它因其简单的实现、低计算复杂度和可调性而受到青睐:它的截止频率取决于 $\alpha$ 的值。$\alpha$ 可以在区间 $[0,1)$ 上取值。$\alpha = 0$ 根本不产生过滤(输出等于输入);随着$\alpha$ 的增加,滤波器的截止频率降低。您可以将 $\alpha = 1$ 视为截止频率无限低(滤波器输出始终为零)的边界情况。x[n] is the filter input and y[n] is the filter output. This type of filter is often used as a low-complexity lowpass filter and is often called a α. α can take on values on the interval [0,1). α=0 yields no filtering at all (the output is equal to the input); as α increases, the cutoff frequency of the filter decreases. You can think of α=1 as a boundary case where the cutoff frequency is infinitely low (the filter output is zero for all time).
例如,如果$\alpha = 0.8$,则滤波器的频率响应如下:α=0.8, the frequency response of the filter is as follows:
这是比您的 FIR 示例更好的过滤器;它在频带的上端产生了更好的频率衰减。尽管通过查看差分方程可能并不明显(因为从滤波器输出返回到其输入的反馈),但由于其低通特性,它有效地对输入进行了平滑处理。我不确定此描述是否对您的应用程序特别有意义,但这些是非常基本的信号处理概念;对介绍性 DSP 文本的一些研究可以帮助填补空白。
编辑:根据要求,这是一个在同一轴上显示两个响应的图,说明了 FIR 示例滤波器提供的相对较差的衰减: