Allgemeines zu Filtern

Ein Filter ist eigentlich ein unvollkommener Verstärker. Während ein Verstärker möglichst alle Frequenzbereiche des Eingangssignals mit der gleichen Verstärkung an den Ausgang leitet, sorgt ein Filter dafür, dass bestimmte Teile verschieden stark verstärkt bzw. abgeschwächt werden. Filter wirken auf einen eingegrenzten Bereich des Schallsignals, man spricht dabei von der Wirkung auf ein bestimmtes Frequenzband. Kann ein Filter mehrere Frequenzbänder bearbeiten, handelt es sich eigentlich um mehrere zusammengeschaltete einzelne Filter. Man spricht dabei von Mehrbereichs-Filtern.

Man unterscheidet grundsätzlich zwei Filtertypen:

1. Shelving Filter (Kuhschwanz-Filter) - Sie fangen ab einem bestimmten Frequenzbereich leicht zu wirken an und entfalten ihre maximale Wirkung am Rande des hörbaren Bereichs. Beispiele sind Hochpass- und Tiefpassfilter.

2. Peak Filter (Glockenfilter) - Ihre Wirkung erstreckt sich rund um einen maximalen Arbeitspunkt. Dazu gehören Bandpass- und Kerb Filter.

Filtercharakteristiken

Hochpass Filter
Mit Hilfe eines Hochpass Filters lassen sich tieffrequente Teile aus einem Signal ausfiltern. Es lässt alle Signalteile oberhalb der Kennfrequenz unverändert durch, Anteile unterhalb der Kennfrequenz werden abgeschwächt. Je nach Flankensteilheit des Filters ist der Übergang mehr oder weniger hart.


Abb.: Schema Hochpass Filter


Tiefpass Filter
Umgekehrt lässt ein Tiefpass Filter alle Frequenzen unterhalb einer Kennfrequenz durch.


Abb.: Schema Tiefpass Filter


Bandpass Filter
Eine Kombination aus den beiden oben erwähnten Filter ergibt das Bandpass Filter, bei dem genauso genommen nur die Kennfrequenz selbst unverändert durchgelassen wird, während Frequenzen oberhalb und unterhalb mit zunehmendem Abstand von der Kennfrequenz immer leiser weitergeleitet werden.


Abb.: Schema Bandpass Filter


Kerb Filter (Notch Filter)

Das Gegenteil des Bandpassfilters ist das Kerb Filter, das sämtliche Frequenzen durchlässt; nur die Kennfrequenz und eng darum liegende Bereiche werden unterdrückt.

Filterparameter

Kennfrequenz (Kenn-, Arbeitsfrequenz oder Cutoff frequency)

Ein Filter lässt alle Signalanteile bis zur Kennfrequenz ungehindert passieren, ab dieser werden die Töne abgeschwächt, das Filter fängt also an zu arbeiten - deshalb auch der Name Arbeitsfrequenz.

Flankensteilheit (Filter-Güte oder edge)

Filter, als Verschaltungen von analogen Bauteilen (analoge Filter) gesehen, arbeiten nie so, dass sie radikal und unmittelbar Signalteile über- bzw. unterhalb der Kennfrequenz ausfiltern. Wie die Abbildungen oben zeigen zeichnen sie mehr oder weniger steile Kurven, d.h. die Wirkung setzt umso stärker ein, je weiter die Töne von der Eckfrequenz weg sind. Die Filter-Güte hat einen wesentlichen Einfluss auf den Klangcharakter des Filters.
Die Flankensteilheit beschreibt den Abfall des Signalpegels im Arbeitsbereich eines Filters in Dezibel (dB) pro Oktave. Diese Steilheit ist von der Filterordnung (Güte) abhängig.
Ein einfaches Analog-Filter hat eine Güte von 6db pro Oktave. Man spricht dabei auch von einem 1-Pol-Filter.

Im Audiobereich sind folgende Filterschaltungen üblich:

6 db/Oktave - 1-Pol-Filter oder 6db-Filter
12 db/Oktave - 2-Pol-Filter oder 12db-Filter
18 db/Oktave - 3-Pol-Filter oder 18db-Filter
24 db/Oktave - 4-Pol-Filter oder 24db-Filter

Module, die für die Durchführung vorausgesetzt werden