FIR技术的先行者

chaochao · 发表于 2019-8-13

FIR技术的先行者

1995年，KS Audio在音频领域推出世界上第一款FIR控制器技术应用，至今已经过去24年。
FIR(Finite Impulse Response)滤波器：有限脉冲响应滤波器，又称为非递归型滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。
KS Audio基于多年来对FIR技术在音频方面的研究，也推出了获得技术专利的FIR技术，简称FIRTEC，即有限脉冲响应技术(Finite Impulse Reponse Technology)。
下面我们来分析一下FIR滤波器和IIR滤波器对音频信号的影响。
首先输入一个平坦没有经过处理的音频信号，通过Smaart测出的相位和频率响应曲线下图所示：

640.webp (2).jpg

1、我们给这个原始信号加载一个IIR巴特沃斯高通滤波器，并且通过Smaart测得相位和频率响应曲线如图一所示。由图一可以看出加载了IIR滤波器后，通带和过渡带的相位响应产生了扭曲，而且越接近分频点，相位响应扭曲的幅度越大。
640.webp (3).jpg

图一

2、同样，我们给这个原始信号加载一个FIR滤波器，并且通过Smaart测得的相位和频率响应曲线如图二所示。由图二可以看出加载了FIR滤波器后，通带和过渡带的相位响应完全没有改变，而且频率响应在过渡带的位置，斜率十分接近90°。
640.webp (4).jpg

图二

正如我们上面分析的一样，FIR滤波器可以在改变频率响应的情况下，不会影响到相位响应。而IIR滤波器则会在改变频率响应的情况下，必定改变相位响应，并且滤波器的斜率越大，改变的幅度越大，也就意味着不同频带的延时变化越大，而且增加IIR滤波的使用，也会导致相位响应的变化叠加。使用了IIR分频、EQ的滤波器就不可避免对相位造成扭曲。而使用FIR滤波器，不仅可以获得线性的相位响应，并且滤波器具有大于90 dB /倍频程的斜率，让分频更加干净。

640.webp (5).jpg

另外KS Audio的FIRTEC技术可以单独针对最终扬声器回放结果的相位进行修正；可以修正LC电路等电子元器件对频率响应产生的谐振，同时也会修正处理音源过程中导致的相位响应偏移，确保线性的平坦的频率响应和相位响应（如图三、图四所示）。这也正是体现了KS不断研发新技术的初衷-还原声音的本质。

640.webp (6).jpg

除了这些，KS Audio的FIRTEC技术能做的事情还有很多。FIRTEC滤波器系数也会应用于完整的扬声器系统校正上，包括扬声器系统各级元器件对扬声器辐射的声波造成的相位扭曲。
已校准的FIRTEC预设程序都存储在功放的控制器模块中，可根据扬声器系统情况进行调用。有源系统的FIRTEC滤波器工厂默认设置是基于每个单个扬声器单元测量决定的。通过这种方式，所有的制造公差都可以通过校准补偿。
使用了FIR滤波器，会导致DSP的运算量十分庞大；这就要求DSP需要很高的精度，并且要求在大运算量下，DSP也能运行稳定。因此很多厂家，暂未把FIR技术应用于他们的产品。为此,2013年KS升级推出了世界上最高精度的数字功放处理控制器-F MOD，F MOD可以让FIRTEC技术运算在更宽的频率范围，并且DSP处理延时更低。
KS作为最早提出线阵列理论的厂家之一，在过去的二十几年，也将他们对线阵列的研究和FIRTEC技术相结合，推出了针对于线阵列扬声器系统运算在FIRTEC下的高级数量&角度校准补偿算法。比如在线阵列扬声器数量增减、长度变化，或是线阵列箱体之间角度变化时，FIRTEC DSP会自动对这组的线阵列进行高、低频做相应的EQ调整以修复实际应用中的线阵列理论，并且完全不造成任何的相位扭曲。
640.webp (7).jpg

线阵列长度变化高频EQ调整
640.webp (8).jpg

线阵列长度变化低频EQ调整

帐号		自动登录	找回密码
密码			快速注册

[技术] FIR技术的先行者