13、Web Audio API 滤波器与波形整形器详解

Web Audio API 滤波器与波形整形器详解

1. 滤波器的实现与特性

在音频处理中，不同滤波器的实现方式和特性各有不同。Web Audio API 的带通滤波器、PureData 的带通滤波器和标准巴特沃斯带通滤波器的幅度响应存在差异。Web Audio API 的带通滤波器实现与其他两者不同，它是一种快速近似，幅度在极端情况下不会降为零，且幅度在中心频率处未归一化为 1，指定的中心频率也并非精确的最大值。通过适当选择频率和 Q 值，并添加增益，可以使幅度响应更接近其他滤波器，但仍无法达到非常接近的匹配。

PureData 未实现峰值、陷波或带阻滤波器，而 Web Audio API 的这些滤波器版本与巴特沃斯设计相近。全通滤波器保持幅度不变，仅改变相位。PureData 没有全通滤波器，因此在比较中，我们将 Web Audio API 的全通滤波器与标准巴特沃斯滤波器方法进行对比。Web Audio API 使用二阶（双二阶）谐振滤波器，而标准方法使用一阶滤波器。一阶和二阶全通滤波器具有非常不同的特性，一阶滤波器的转折频率是相位响应达到 -π/2 的位置，而二阶滤波器在转折频率处达到 π，并且谐振滤波器会在转折频率处导致相位响应出现峰值。

2. IIRFilterNode

在许多应用中，可能需要一种无法轻易通过 BiquadFilter 节点中可用的二阶滤波器组合构建的滤波器。为此，Web Audio API 提供了 IIRFilterNode，它是一个实现通用 IIR 滤波器的音频节点。然而，IIRFilterNode 有一个巨大的缺点：滤波器参数不能自动化，甚至不能修改。也就是说，IIR 滤波器的系数在滤波器最初创建后不能更改。为了解决这个问