sosfilt

二阶（双二次）IIR 数字滤波

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语法

y = sosfilt(sos,x)

y = sosfilt(sos,x,dim)

说明

y = sosfilt(sos,x) 将二阶节数字滤波器 sos 应用于输入信号 x。

如果 x 是矩阵，则函数沿第一个维度进行运算并返回每列的滤波后数据。
如果 x 是多维数组，则该函数沿大于 1 的第一个数组维度进行运算。

示例

y = sosfilt(sos,x,dim) 沿维度 dim 进行运算。

示例

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二阶节滤波

打开实时脚本

加载 chirp.mat。该文件包含信号 y，其大部分功率高于 Fs/4（即奈奎斯特频率的一半）。采样率为 8192 Hz。

load chirp

t = (0:length(y)-1)/Fs;

设计一个七阶巴特沃斯高通滤波器，以衰减低于 Fs/4 的信号的分量。使用 0.48π 弧度/采样点的归一化截止频率。用二阶节表示滤波器系数。

[zhi,phi,khi] = butter(7,0.48,'high');
soshi = zp2sos(zhi,phi,khi);

freqz(soshi)

$Figure contains 2 axes objects. Axes object 1 with title Phase, xlabel Normalized Frequency (\times\pi rad/sample), ylabel Phase (degrees) contains an object of type line. Axes object 2 with title Magnitude, xlabel Normalized Frequency (\times\pi rad/sample), ylabel Magnitude (dB) contains an object of type line.$

对信号进行滤波。显示原始信号和高通滤波后的信号。两个图使用相同的 y 轴刻度。

outhi = sosfilt(soshi,y);

figure
subplot(2,1,1)
plot(t,y)
title('Original Signal')
ys = ylim;

subplot(2,1,2)
plot(t,outhi)
title('Highpass-Filtered Signal')
xlabel('Time (s)')
ylim(ys)

Figure contains 2 axes objects. Axes object 1 with title Original Signal contains an object of type line. Axes object 2 with title Highpass-Filtered Signal, xlabel Time (s) contains an object of type line.

设计一个具有相同设定的低通滤波器。对信号进行滤波，并将结果与原始结果进行比较。两个图使用相同的 y 轴刻度。结果大多是噪声。

[zlo,plo,klo] = butter(7,0.48);
soslo = zp2sos(zlo,plo,klo);

outlo = sosfilt(soslo,y);

subplot(2,1,1)
plot(t,y)
title('Original Signal')
ys = ylim;

subplot(2,1,2)
plot(t,outlo)
title('Lowpass-Filtered Signal')
xlabel('Time (s)')
ylim(ys)

Figure contains 2 axes objects. Axes object 1 with title Original Signal contains an object of type line. Axes object 2 with title Lowpass-Filtered Signal, xlabel Time (s) contains an object of type line.

输入参数

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`sos` — 二阶节数字滤波器
L×6 矩阵

二阶节数字滤波器，指定为 L×6 矩阵，其中 L 是二阶节的数量。矩阵

$sos = [\begin{matrix} b_{01} & b_{11} & b_{21} & 1 & a_{11} & a_{21} \\ b_{02} & b_{12} & b_{22} & 1 & a_{12} & a_{22} \\ ⋮ & ⋮ & ⋮ & ⋮ & ⋮ & ⋮ \\ b_{0 L} & b_{1 L} & b_{2 L} & 1 & a_{1 L} & a_{2 L} \end{matrix}]$

表示二阶节数字滤波器

$H (z) = \prod_{k = 1}^{L} H_{k} (z) = \prod_{k = 1}^{L} \frac{b_{0 k} + b_{1 k} z^{- 1} + b_{2 k} z^{- 2}}{1 + a_{1 k} z^{- 1} + a_{2 k} z^{- 2}} .$

示例: [b,a] = butter(3,1/32); sos = tf2sos(b,a) 用于指定一个归一化 3 dB 频率为 π/32 弧度/采样点的三阶巴特沃斯滤波器。

数据类型: single | double

`x` — 输入信号
向量 | 矩阵 | N 维数组

输入信号，指定为向量、矩阵或 N 维数组。

示例: x = [2 1].*sin(2*pi*(0:127)'./[16 64]) 指定一个双通道正弦波。

数据类型: single | double
复数支持: 是

`dim` — 沿其运算的维度
正整数标量

沿其运算的维度，指定为正整数标量。默认情况下，该函数沿 x 的大于 1 的第一个数组维度进行运算。

数据类型: single | double

输出参量

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`y` — 滤波后的信号
向量 | 矩阵 | N 维数组

滤波后的信号，以向量、矩阵或 N 维数组形式返回。y 具有与 x 相同的大小。

参考

[1] Bank, Balázs. "Converting Infinite Impulse Response Filters to Parallel Form". IEEE Signal Processing Magazine. Vol. 35, Number 3, May 2018, pp. 124-130.

[2] Orfanidis, Sophocles J. Introduction to Signal Processing. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1996.

扩展功能

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C/C++ 代码生成
使用 MATLAB® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

GPU 数组
通过使用 Parallel Computing Toolbox™ 在图形处理单元 (GPU) 上运行来加快代码执行。

sosfilt 函数支持 GPU 数组输入，但存在以下用法说明和限制：

如果输入二阶节滤波器有一个或多个 IIR 子节，则它必须稳定。使用 isstable 检查滤波器稳定性。
gpuArray 版本的 sosfilt 使用并行算法 [1]，这与 MATLAB^® 版本不同。对于具有 NaN 或 Inf 值的复数值输入，算法会给出不同结果。如果输入二阶节滤波器有一个或多个 IIR 子节，则
- 在 MATLAB 版本中，NaN 和 Inf 仅在实部中传播。
- 在 gpuArray 版本中，NaN 和 Inf 在实部和虚部中都传播。

有关详细信息，请参阅在 GPU 上运行 MATLAB 函数 (Parallel Computing Toolbox)。

版本历史记录

在 R2006a 之前推出

另请参阅

filter | medfilt1 | sgolayfilt

sosfilt

语法

说明

示例

二阶节滤波

输入参数

sos — 二阶节数字滤波器 L×6 矩阵

x — 输入信号 向量 | 矩阵 | N 维数组

dim — 沿其运算的维度 正整数标量

输出参量

y — 滤波后的信号 向量 | 矩阵 | N 维数组

参考

扩展功能

C/C++ 代码生成 使用 MATLAB® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

GPU 数组 通过使用 Parallel Computing Toolbox™ 在图形处理单元 (GPU) 上运行来加快代码执行。

版本历史记录

另请参阅

`sos` — 二阶节数字滤波器
L×6 矩阵

`x` — 输入信号
向量 | 矩阵 | N 维数组

`dim` — 沿其运算的维度
正整数标量

`y` — 滤波后的信号
向量 | 矩阵 | N 维数组

C/C++ 代码生成
使用 MATLAB® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

GPU 数组
通过使用 Parallel Computing Toolbox™ 在图形处理单元 (GPU) 上运行来加快代码执行。