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filtfilt

El filtrado digital de fase cero

Sintaxis

y = filtfilt(b,a,x)

y = filtfilt(sos,g,x)

y = filtfilt(d,x)

Descripción

y = filtfilt(b,a,x) realiza el filtrado digital de fase cero procesando los datos de entrada, tanto en las direcciones hacia delante como hacia atrás.x Después de filtrar los datos en la dirección de avance, invierte la secuencia filtrada y la vuelve a ejecutar a través del filtro.filtfilt El resultado tiene las siguientes características:

• Distorsión de fase cero.

• Una función de transferencia de filtro igual a la magnitud cuadrada de la función de transferencia de filtro original.

• Un orden de filtro que es el doble del orden del filtro especificado por y.ba

minimiza la puesta en marcha y la finalización de los transitorios haciendo coincidir las condiciones iniciales.filtfilt No utilizar con el diferenciador y los filtros FIR de Hilbert, porque el funcionamiento de estos filtros depende en gran medida de su respuesta de fase.filtfilt

y = filtfilt(sos,g,x) la fase cero filtra los datos de entrada, utilizando el filtro de sección de segundo orden (Biquad) representado por la matriz y los valores de escala.xsosg

y = filtfilt(d,x) la fase cero filtra los datos de entrada, utilizando un filtro digital.xd Se utiliza para generar según las especificaciones de frecuencia-respuesta.designfiltd

Ejemplos

El filtrado de fase cero de una forma de onda de electrocardiograma

El filtrado de fase cero ayuda a conservar las entidades en una forma de onda de tiempo filtrada exactamente donde se producen en la señal sin filtrar.

Para ilustrar el uso del filtrado de fase cero, considere la posibilidad de una forma de onda de electrocardiograma.filtfilt

wform = ecg(500);  plot(wform) axis([0 500 -1.25 1.25]) text(155,-0.4,'Q') text(180,1.1,'R') text(205,-1,'S')

El complejo QRS es una característica importante en el ECG. Aquí comienza alrededor del punto de tiempo 160.

Corrompe el ECG con ruido aditivo. Restablezca el generador de números aleatorios para obtener resultados reproducibles. Construya un filtro de equiripple FIR de paso bajo y filtre la forma de onda ruidosa utilizando tanto la fase cero como el filtrado convencional.

rng default  x = wform' + 0.25*randn(500,1); d = designfilt('lowpassfir', ...     'PassbandFrequency',0.15,'StopbandFrequency',0.2, ...     'PassbandRipple',1,'StopbandAttenuation',60, ...     'DesignMethod','equiripple'); y = filtfilt(d,x); y1 = filter(d,x);  subplot(2,1,1) plot([y y1]) title('Filtered Waveforms') legend('Zero-phase Filtering','Conventional Filtering')  subplot(2,1,2) plot(wform) title('Original Waveform')

El filtrado de fase cero reduce el ruido en la señal y preserva el complejo QRS al mismo tiempo que ocurre en el original. El filtrado convencional reduce el ruido en la señal, pero retrasa el complejo QRS.

Repite lo anterior usando un filtro de sección de segundo orden de Butterworth.

d1 = designfilt('lowpassiir','FilterOrder',12, ...     'HalfPowerFrequency',0.15,'DesignMethod','butter'); y = filtfilt(d1,x);  subplot(1,1,1) plot(x) hold on plot(y,'LineWidth',3) legend('Noisy ECG','Zero-Phase Filtering')

Argumentos de entrada

b, a — Los coeficientes de función de transferencia

Vectores

Coeficientes de función de transferencia, especificados como vectores. Si utiliza un filtro All-Pole, introduzca for.1b Si utiliza un filtro All-Zero (FIR), escriba for.1a

Ejemplo: y especifique un filtro Butterworth de tercer orden con una frecuencia normalizada de 3 dB de 0,5 π Rad/sample.b = [1 3 3 1]/6a = [3 0 1 0]/3

Tipos de datos: double

x — Señal de entrada

Vector | Matriz | La matriz N-D

Señal de entrada, especificada como un vector, matriz o matriz N-D con valores reales o con valores complejos. opera a lo largo de la primera dimensión de matriz con un tamaño mayor que 1.filtfiltx

Ejemplo: es una señal de vector de fila de un solo canal.cos(pi/4*(0:159))+randn(1,160)

Ejemplo: es una señal de dos canales.cos(pi./[4;2]*(0:159))'+randn(160,2)

Tipos de datos: double
Soporte de números complejos: Sí

sos — Los coeficientes de sección de segundo orden

Matriz

Coeficientes de sección de segundo orden, especificados como una matriz. es una matriz de-por-6, donde el número de secciones,, debe ser mayor o igual que 2.sosKK Si el número de secciones es menor que 2, a continuación, trata la entrada como un vector de numerador.filtfilt Cada fila de corresponde a los coeficientes de un filtro de segundo orden (Biquad).sos La fila TH corresponde a.isos[bi(1) bi(2) bi(3) ai(1) ai(2) ai(3)]

Ejemplo: especifica un filtro Butterworth de tercer orden con una frecuencia normalizada de 3 dB de 0,5 π Rad/sample.s = [2 4 2 6 0 2;3 3 0 6 0 0]

Tipos de datos: double

g — Los factores de escala

Vector

Factores de escala, especificados como vector.

Tipos de datos: double

d — Filtro digital

ObjetodigitalFilter

Filtro digital, especificado como objeto.digitalFilter Se utiliza para generar un filtro digital basado en las especificaciones de respuesta de frecuencia.designfilt

Ejemplo: especifica un filtro Butterworth de tercer orden con una frecuencia normalizada de 3 dB de 0,5 π Rad/sample.d = designfilt('lowpassiir','FilterOrder',3,'HalfPowerFrequency',0.5)

Tipos de datos: double

Argumentos de salida

y — Señal filtrada

Vector | Matriz | La matriz N-D

Señal filtrada, devuelta como vector, matriz o matriz N-D.

Referencias

[1] Oppenheim, Alan V., Ronald W. Schafer, and John R. Buck. Discrete-Time Signal Processing. 2nd Ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1999.

[2] Mitra, Sanjit K. Digital Signal Processing. 2nd Ed. New York: McGraw-Hill, 2001.

[3] Gustafsson, F. “Determining the initial states in forward-backward filtering.” IEEE^® Transactions on Signal Processing. Vol. 44, April 1996, pp. 988–992.

Capacidades ampliadas

Generación de código C/C++

Genere código C y C++ mediante MATLAB® Coder™.

Usage notes and limitations:

Todas las entradas deben ser constantes. Se permiten expresiones o variables si sus valores no cambian.

Consulte también

designfilt | digitalFilter | fftfilt | filter | filter2

Temas

• Quite el zumbido de 60 Hz de una señal
• Introducción práctica al filtrado digital
• Aplicación de filtro anticausal, de fase cero

Introducido antes de R2006a

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