フィルタリング

信号処理におけるフィルタリングは、入力信号の周波数成分などを選択的に通過・減衰させ、雑音の抑制、平滑化、特定帯域の抽出、信号分離を行う処理です。

■ 試験で押さえるポイント

• 低域通過フィルタは低周波、高域通過は高周波、帯域通過は特定範囲、帯域阻止は特定範囲以外を通し、遮断周波数付近で通過特性が変わります。

• アナログフィルタは抵抗・コンデンサ等、デジタルフィルタは標本値への差分計算・畳込みで実現します。FIRとIIRでは応答・安定性・計算量が異なります。

• 不要成分と必要成分の周波数が重なると完全分離できず、強く平滑化すると急変や細部も失います。振幅・位相ひずみと遅延を考慮します。

• A/D変換前のアンチエイリアシングフィルタは標本化周波数の半分以上の成分を抑え、D/A変換後の再構成フィルタは階段状波形の高周波成分を除きます。

■ 選択肢での判断ポイント

通過させる帯域と除去する帯域を対応付けます。低域通過は低周波雑音を除くのでなく、高周波成分を減衰させます。

例: 3点移動平均$y[n]=\dfrac{x[n]+x[n-1]+x[n-2]}{3}$は急な高周波変動をならす低域通過型ですが、信号変化に遅れを生じます。