Equalizzatori e Filtri - Filtri

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I filtri vengono utilizzati per eliminare delle bande di frequenze dal segnale originario. Generalmente vengono realizzati con una circuiteria passiva e sono identificati da una frequenza di taglio fc (sempre calcolata nel punto in cui il guadagno subisce una perdita pari a 3dB).

5.3.1. Filtri Passa-Basso e Passa-Alto

I due tipi di filtro più importanti sono il filtro passa-basso (LPF - Low Pass Filter) e il filtro passa-alto (HPF - High Pass Filter). Il primo permette il passaggio delle sole frequenze minori della frequenza di taglio o meglio le frequenze maggiori della frequenza di taglio vengono attenuate in maniera sempre maggiore fino a diventare trascurabili. Il secondo compie le stesse operazioni del primo consentendo il passaggio delle sole alte frequenze:

Equalizzatori e Filtri - Filtri passa-basso e passa-alto

Filtri passa-basso e passa-alto

Tipiche utilizzazioni di filtri passa-alto sono l'eliminazione di vibrazioni a bassa frequenza come quelle generate da musicisti che camminano su un palco su cui sono poggiati i microfoni o come il rumore di fondo generato da un condizionatore d'aria. Filtri passa-basso vengono invece usati per esempio per eliminare fruscii o rumori ad alta frequenza.

Riportiamo di seguito una figura di confronto tra un filtro passa-basso e un equalizzatore a scaffale:

Equalizzatori e Filtri - Confronto tra filtro passa basso ed equalizzatore a scaffale

Confronto tra filtro passa basso ed equalizzatore a scaffale

Possiamo vedere come l'equalizzatore a scaffale amplifichi una banda di frequenze lasciando inalterato il resto dello spettro mentre il filtro passa-basso lascia inalterate le basse frequenze e attenua le frequenze maggiori della frequenza di taglio. Vediamo nel filtro che dopo qualche ottava il guadagno è diminuito di qualche decina di dB e questo significa che quelle frequenze sono ormai trascurabili essendo la loro ampiezza molto minore in confronto a quella delle frequenze minori della frequenza di taglio.

5.3.1.1. Pendenza

Slope Rate

La pendenza di un filtro stabilisce quanto rapidamente l'ampiezza decada. Abbiamo visto in precedenza come in diverse situazioni (anche se non in tutte) si renda necessaria una pendenza quasi verticale. Nella realtà ciò non è realizzabile ma ci si può solo avvicinare a tale risultato. La pendenza si misura in dB/ottava cioè fornisce la misura di quanti dB diminuisce il guadagno in un'ottava (sappiamo già che a tale termine corrisponde un raddoppio della frequenza). Facciamo un esempio numerico per fissare le idee riferito alla figura seguente:

Equalizzatori e Filtri - Pendenze dei filtri

Pendenze dei filtri

Si vede che il guadagno del primo filtro, passando da fc a 2fc diminuisce di 12dB mentre il secondo, passando da 2fc a 4fc (è ancora un'ottava) diminuisce di 6dB dunque il primo filtro avrà una pendenza di 12dB/ottava, il secondo di 6dB/ottava.

Nei filtri analogici abbiamo 4 pendenze standard, sono le seguenti:

Tabella 5.2. Valori delle pendenze dei filtri 

Pendenza (dB/ottava)Ordine del filtroNumero di poli
6Primo1
12Secondo2
18Terzo3
24Quarto4

Il numero di poli si riferisce all'equazione del circuito che realizza il filtro, in questa sede basti notare che ogni volta che il numero dei poli aumenta di uno, la pendenza aumenta di 6dB/ottava. Esistono anche filtri digitali realizzati mediante degli algoritmi software; alcuni di questi vengono utilizzati per realizzare suoni mediante la sintesi sottrattiva e simulano filtri a 6 poli (36 dB/ottava).




5.3.2. Filtro Passa-Banda

Sovrapponendo un filtro passa basso e uno passa alto otteniamo due altri tipi di filtri: il filtro passa banda e il filtro a reiezione di banda. Il primo consente il passaggio di una certa banda di frequenze e impedisce il passaggio del resto del segnale (ancora valgono le considerazioni del confronto precedente fra equalizzatore a campana e filtro passa-banda). Il secondo impedisce il passaggio di una certa banda e consente il passaggio del resto delle frequenze del segnale.