V audiotechnice a při zpracování signálu jsou hornopropustné filtry klíčovým nástrojem. Tlumí nebo blokují nízkofrekvenční přenosy a zároveň propouštějí vysokofrekvenční impulsy. Tento článek se bude zabývat fungováním filtrů horních propustí a filtrů dolních propustí, které jsou protikladem filtrů horních propustí. Dotkneme se také myšlenky propustných filtrů obecně a probereme, jak Photoshop používá vysokofrekvenční filtry. Nakonec se podíváme na dva nejrozšířenější typy vysokoprůchodových filtrů.
Pochopení protikladu dolnopropustného filtru je klíčové pro pochopení fungování hornopropustného filtru. Dolnopropustný filtr tlumí vyšší frekvence a zároveň propouští signály pod danou mezní frekvencí. Hornopropustný filtr naopak dosahuje přesného opaku – tlumí nižší frekvence a propouští vysokofrekvenční signály. Tyto filtry mají frekvenčně závislou odezvu a používají kombinaci kondenzátorů, rezistorů a cívek.
Základem fungování vysokofrekvenčního filtru je impedanční teorie. Impedance je zjednodušeně řečeno odpor, který obvod vykazuje vůči průtoku střídavého proudu. Vysokofrekvenční signály mohou procházet obvodem vysokofrekvenčního filtru s relativně malými úpravami, protože má pro ně nízkou impedanci díky použití kondenzátorů a rezistorů. Nízkofrekvenční signály jsou současně účinně blokovány nebo tlumeny jeho vysokou impedancí.
Slovo „vysokofrekvenční filtr“ má jiný význam v oblasti manipulace s obrázky, zejména v aplikacích, jako je Photoshop. Zde se hornopropustný filtr používá ke zlepšení ostrosti a detailů snímků. Pomocí vysokofrekvenčního filtru ve Photoshopu můžete účinně zvýraznit hrany a drobné detaily a zároveň snížit dopad na oblasti s nižšími frekvencemi, jako jsou hladké přechody. Toho je dosaženo extrakcí vysokofrekvenčních prvků obrazu pomocí řady matematických operací.
Aktivní a pasivní vysokofrekvenční filtry jsou dvě základní varianty, které se často používají. Aktivní vysokofrekvenční filtry často používají operační zesilovače a zdroj napájení, aby dosáhly potřebné frekvenční odezvy. Jsou ideální pro audio aplikace, protože poskytují větší flexibilitu a přesnost. U pasivních vysokofrekvenčních filtrů, které jsou běžně konstruovány pomocí rezistorů, kondenzátorů a cívek, není zdroj napájení nutný. Díky své zjednodušené konstrukci se často používají v aplikacích, kde se klade důraz na úsporu energie.
Vysokofrekvenční filtry jsou základními nástroji pro úpravu obrazu, zpracování signálu a zvukovou techniku. Tyto filtry dávají inženýrům a umělcům možnost přizpůsobit požadovanou frekvenční odezvu a vylepšit určité aspekty signálu nebo obrazu tím, že propouštějí vysokofrekvenční signály a tlumí nižší frekvence. Vysokofrekvenční filtry mají zásadní význam pro dosažení požadovaného výsledku v audio systémech, elektronických obvodech a softwaru pro úpravu obrazu.
Ano, za určitých okolností mohou hornopropustné filtry pomoci snížit šum. Hornopropustný filtr tlumí nebo blokuje nízkofrekvenční signály, zatímco vysokofrekvenční signály nechává procházet. V aplikacích pro zpracování zvuku nebo signálu může horní propust účinně snížit šum odfiltrováním nízkofrekvenčních složek, jako je šum na pozadí nebo dunění. Je důležité mít na paměti, že vysokofrekvenční filtry se častěji používají ke zvýraznění vyšších frekvencí nebo k odstranění nežádoucích nízkofrekvenčních zvuků než k redukci šumu. Pro optimální redukci šumu mohou lépe fungovat jiné metody, například šumové brány nebo specifické algoritmy redukce šumu.
Hlavním rozdílem mezi hornopropustným filtrem (HPF) a dolnopropustným filtrem (LPF) jsou frekvence, které tlumí a které nechávají projít.
HPF tlumí nízkofrekvenční signály a zároveň propouští vysokofrekvenční impulsy. Aby nechal projít jen vyšší frekvence, je vyroben tak, aby ze signálu eliminoval nebo minimalizoval nežádoucí nízkofrekvenční složky. HPF se často používají v audio systémech, aby se zbavily dunění nebo nízkofrekvenčního šumu.
LPF naproti tomu tlumí vysokofrekvenční signály a zároveň propouští nízkofrekvenční signály. Pouze nižší frekvence jsou propouštěny jeho použitím ke snížení nebo odstranění vysokofrekvenčního šumu nebo nežádoucích vysokofrekvenčních složek ze signálu. LPF se často používají v audio systémech k odstranění křečovitého šumu nebo ke zjemnění tónu.
Závěrem lze říci, že ačkoli oba filtry fungují jako frekvenční diskriminátory, HPF propouští vysokofrekvenční signály a zároveň tlumí nízkofrekvenční signály a LPF propouští nízkofrekvenční signály a zároveň tlumí vysokofrekvenční i nízkofrekvenční signály.
Dolnopropustný filtr (LPF) a vysokopropustný filtr (HPF) se liší především tím, jak propouštějí nebo blokují určité frekvence.
Dolnopropustný filtr tlumí nebo blokuje frekvence nad daným mezním bodem, zatímco frekvence pod tímto bodem propouští. Jinými slovy, propouští nižší frekvence a zároveň snižuje energii vyšších frekvencí.
Hornopropustný filtr naopak tlumí nebo blokuje frekvence pod určitým mezním bodem, zatímco frekvence za tímto bodem propouští. Snižuje energii nižších frekvencí a zároveň propouští vyšší frekvence.
Závěrem lze říci, že LPF blokuje vysoké frekvence a zároveň propouští nízké frekvence, zatímco HPF blokuje nízké frekvence a zároveň blokuje vysoké frekvence. Kde filtr začíná oslabovat nebo blokovat určité frekvence, závisí na mezní frekvenci.