如何使用 LTI 滤波器模拟振动弦中的频率色散?

信息处理 过滤器 声音的 线性系统 音乐
2022-02-18 12:26:45

根据JOS 关于硬弦合成的说法,硬弦(就像在钢琴上一样)由于波的不同频率分量以不同的速度传播,会引入不和谐(即音调的谐波并不完全一致)。这种不和谐被称为“分散”。

根据同一站点上关于建模这种效应的另一页,他说可以通过在延迟线的一端放置某种 LTI(线性,时不变)滤波器来完成(在波导建模中,延迟线是用于对物理字符串进行建模),然后再将输出反馈回延迟线。

不知何故,这个 LTI 滤波器引入了不和谐或频率失真。但根据定义,LTI 滤波器不会将任何新频率引入信号中(因此可以通过频率响应图准确表示)。

LTI 滤波器如何引入不谐音?我错过了一些明显的东西吗?我对我的 DSP 基础知识了解不够吗?

1个回答

从您的问题来看,听起来您认为全通滤波器是一个独立的后处理步骤,它将经典 Karplus-Strong 模型的输出(延迟线、LP 滤波器、闭环)作为其输入。如果是这样的话,是的,会出现新的谐波确实非常令人惊讶!但在这里,全通滤波器是闭环的一部分。您可以直观地从这些术语中考虑它的作用:它是一个短暂的延迟,其延迟值取决于频率(移相器)。这被添加到主要个样本延迟线提供的延迟中,并导致较低频率“看到”更长的循环。所以最高次谐波的周期接近NN,并且较低的谐波将具有较低的周期。环的整体传递函数不再是齿间距规则的梳子,而是齿间距逐渐增大的梳子。

您还忘记了作为 LTI 的整个系统(延迟线、全通滤波器与损耗 LP 滤波器、闭环)被一阵白噪声激发。所以输入信号包含所有频率,改变 LTI 的传递函数可以改变它的频率响应,从而改变它的谐振频率,或者出现新的凸起,这并不奇怪或矛盾。

如果您需要说服自己... System A 是一个频率为 1kHz 的带通滤波器。系统B是一个频率为1kHz的带通滤波器;与频率为 2kHz 的带通滤波器并联。两者都被白噪声所激发。在第二种情况下,您在系统中“添加”了一个 LTI 过滤器;并且出现了一个新的频率。这没有什么神奇之处——你只是以不同的方式塑造了系统的频率响应,以新的方式雕刻输入。