滤波器类效果器 (Filter)

改变信号相频/幅频响应的效果器。其dsp原理解析详见数字滤波器。

基本滤波器类型

全通滤波器 (All-Pass Filter) 及其原理

全通滤波器的传递函数在频域上的幅度响应是一个常数，这意味着它不会对信号的幅度进行衰减或放大，所有频率成分都能以相同的幅度通过滤波器。
然而，其相位响应是频率的函数，会随着频率的变化而改变，从而使不同频率的信号在通过滤波器后产生不同的相位延迟，达到改变信号相位的目的。

数字全通滤波器

递归型全通滤波器
在数字信号处理中，全通滤波器可以用递归型数字滤波器来实现。其差分方程通常具有以下形式：

$y (n) = x (n) − a x (n − 1) + b y (n − 1)$

其中 $x (n)$ 是输入信号, $y (n)$ 是输出信号， $a$ 和 $b$ 是滤波器的系数。通过合理设计这些系数，可以使滤波器在不同频率下具有不同的相位响应，同时保持幅度响应为常数。
这种结构在数字音频处理、通信等领域应用广泛，因为它可以方便地通过数字信号处理器（DSP）或软件来实现。
FIR 全通滤波器
利用有限脉冲响应，将输入信号延迟一定时间后，与一系列系数相乘，再将乘积相加得到输出信号。
通过精心设计滤波器系数，使滤波器在所有频率上幅度响应为常数，同时实现所需的相位特性。
例如，对于频率为 $f$ 的正弦信号，经过延时时间为 $T$ 的延时线后，其相位会延迟 $2\pi f T$ 。
当延时时间和混合比例设置适当时，就可以使所有频率的信号在幅度上保持不变，而相位按照特定的规律变化。

模拟全通滤波器

无源模拟全通滤波器
- 原理
由电阻、电容和电感等无源元件组成。通过合理设计这些元件的参数和连接方式，使滤波器对所有频率信号的幅度传输特性相同，同时产生不同的相移。
例如，常见的 LC 无源全通滤波器，利用电感和电容在不同频率下的电抗特性，实现对信号相位的调整，而不改变信号幅度。
- 特点
无需外部电源供电，具有较好的线性度和较低的失真度。
适用于高频信号处理，在一些对信号纯度要求较高的射频电路中有应用。
但无源元件的参数会受到温度、湿度等环境因素的影响，导致滤波性能的稳定性相对较差，且难以实现复杂的相位特性。
有源模拟全通滤波器
- 原理
包含有源元件，如运算放大器。以基于运算放大器的一阶有源全通滤波器为例，通过在运算放大器的非反相输入端设置低通滤波器，利用运算放大器的高增益和负反馈特性，实现对信号的相位调整和幅度保持。
在不同频率下，电容的容抗变化导致输入信号的相位改变，而运算放大器确保输出信号幅度与输入信号幅度相等。
- 特点
可以提供增益，能有效放大微弱信号，便于与其他电路级联。
通过调整有源元件的参数和电路结构，能够方便地实现各种不同的相位特性，灵活性较高，但有源元件会引入噪声，且需要稳定的电源供电，电路的复杂度和成本相对较高。

全通滤波器的应用

在音频信号处理中，可以利用全通滤波器来实现一些特殊的相位效果，如移相器就是利用多个全通滤波器对音频信号进行处理，产生独特的声音效果。
也可以用来补偿EQ，多段压缩等效果在不同频率下的相位差异，改善声音的相位一致性。
也可以用其由原信号生成相关信号，以制造立体声效果等。

Disperser及其原理

Disperser的本质就是全通滤波器组。
调整的参数是中心频率 (Frequency)，共振强度 (Resonance/Pinch)和滤波器数量 (Amount)。

低通/高切滤波器 (Low-Pass/High-Cut Filter)

使低于截止频率的信号通过，高于截止频率的信号不通过。

高通/低切滤波器 (High-Pass/Low-Cut Filter)

使高于截止频率的信号通过，低于截止频率的信号不通过。

低搁架式滤波器 (Low-Shelf Filter)

使低于截止频率的信号受衰减或增益，高于截止频率的信号不变。

高搁架式滤波器 (High-Shelf Filter)

使高于截止频率的信号受衰减或增益，低于截止频率的信号不变。

带通滤波器 (Band-Pass Filter)

使截止频率附近的信号通过，其余信号不通过。

带阻滤波器 (Notch Filter)

使截止频率附近的信号不通过，其余信号通过。

钟状滤波器 (Bell-Shaped Filter)

使截止频率附近的信号受衰减或增益，其余信号不变。

均衡器 (EQ/Equalizer)

对信号进行频域塑形的效果器，是上述多种滤波器的组合。

线性相位 (Linear Phase) EQ

通过特殊的全通滤波器设计，使得不同频率的信号在经过处理后，其相位变化与频率呈线性关系。
这样，信号的各个频率成分在时间上的相对位置不会发生改变，从而保持信号的原始波形和相位关系。
缺点是会引入延迟与Pre-Ring失真。

梳状滤波器 (Comb Filter)

梳状滤波效应
当两个或多个相同或具有相似频率成分的音频信号相互叠加时，如果它们之间存在相位差，就会发生干涉现象。在某些频率点上，信号的相位差导致它们相互加强，形成峰；而在另一些频率点上，信号则相互抵消，形成谷。
峰峰之间呈等差关系，谷谷之间亦呈等差关系。
这种频率响应的起伏变化就像梳子的齿一样，有规律地间隔出现，因此被称为梳状滤波效应。
加法梳状滤波器会滤除某频率 f 的所有奇次谐波（含基频 f），加强 f 的所有偶次谐波（即 2f 的所有谐波）。
减法梳状滤波器则恰恰相反。
梳状滤波器原理
梳状滤波器的基本结构包含一个延迟单元和一个加法器（或减法器）。当输入信号进入滤波器后，一部分信号直接通过加法器（或减法器），另一部分信号则经过延迟单元延迟一段时间后再与直接通过的信号进行叠加（或相减）。
通过改变延迟时间，可以调整梳状滤波器的频率/周期，从而控制滤波器的通带和阻带位置，具体而言，延迟时间 t 对应着频率 f 的半个周期，即 2f 的周期。增大延迟时间，会使周期变小，通带和阻带的间隔变密；减小延迟时间，则会使周期变大，通带和阻带的间隔变疏。
Au5超级梳状滤波器原理
与常规梳状滤波器结构有所不同，超级梳状滤波器中输入信号分为两路平行信号后，分别通过不同的延迟单元。
其中一路信号（湿延迟信号）通过延迟单元后还相继通过全通滤波器组与移频器，之后与另一路仅通过延迟单元的信号（干延迟信号）汇合。
宏控制参数包括：湿延迟时间、干延迟时间、全通滤波器数量、全通滤波器组截止频率、全通滤波器组共振强度、正/负反馈信号强度、频率升/降幅度、湿延迟信号反转极性开关。

哇音踏板 (Wah-Wah）

通过改变带通滤波器的中心频率来产生独特的 “哇音” 效果。

声码器 (Vocoder)

通过分析一个声音信号（通常称为载波信号，Carrier Signal）的频谱特性，并使用另一个声音信号（通常称为调制信号，Modulating Signal）的某些特征来调制载波信号的参数，从而产生具有独特音频效果的合成声音。

滤波类效果器