doc/filter.txt

   1 [[filters]]
   2 Filters
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   4 :Author: Mark McCurry
   5 :Date: June 24, 2012
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   7 ZynAddSubFX offers several different types of filters, which can be used to
   8 shape the spectrum of a signal.
   9 The primary parameters that affect the characteristics of the filter are the
  10 cutoff, resonance, filter stages, and the filter type.
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  12 * *Cutoff*: This value determines which frequency marks the changing point for
  13             the filter. In a low pass filter, this value marks the point where
  14             higher frequencies are attenuated.
  15 * *Resonance*: The resonance of a filter determines how much excess energy is
  16                present at the cutoff frequency. In ZynAddSubFX, this is
  17                represented by the Q-factor, which is defined to be the cutoff
  18                frequency divided by the bandwidth. In other words higher Q
  19                values result in a much more narrow resonant spike.
  20 * *Stages*: The number of stages in a given filter describes how sharply it is
  21             able to make changes in the frequency response.
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  23 The basic 'analog' filters that ZynAddSubFX offers are shown below, with the
  24 center frequency being marked by the red line.
  25 The 'state variable' filters should look quite similar.
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  27 image:images/filter0.png[]
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  29 As previously mentioned, the Q value of a filter affects how concentrated the
  30 signal's energy is at the cutoff frequency; The result of differing Q values are
  31 below.
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  33 TIP: For many classical analog sounds, high Q values were used on sweeping
  34 filters. A simple high Q low pass filter modulated by a strong envelope is
  35 usually sufficient to get a good sound.
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  37 image:images/filter1.png[]
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  39 Lastly, the affect of the order of the filter can be seen below.
  40 This is roughly synonymous with the number of stages of the filter.
  41 For more complex patches it is important to realize that the extra sharpness in
  42 the filter does not come for free as it requires many more calculations being
  43 performed; This phenomena is the most visible in subsynth, where it is easy to
  44 need several hundred filter stages to produce a given note.
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  46 image:images/filter2.png[]
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  50 There are different types of filters. The number of poles define what will
  51 happen at a given frequency. Mathematically, the filters are functions which
  52 have poles that correspond to that frequency. Usually, two poles mean that the
  53 function has more "steepness", and that you can set the exact value of the
  54 function at the poles by defining the "resonance value". Filters with two poles
  55 are also often referenced
  56 as https://de.wikipedia.org/wiki/Butterworth-Filter[Butterworth Filters].
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  59 For the interested, functions having poles means that we are given a quotient of
  60 polynomials. The denominator has degree 1 or 2, depending on the filter having
  61 one or two poles. In the file _DSP/AnalogFilter.cpp_,
  62 _AnalogFilter::computefiltercoefs()_ sets the coefficients (depending on the
  63 filter type), and _AnalogFilter::singlefilterout()_ shows the whole polynomial
  64 (in a formula where no quotient is needed).
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  67 User Interface
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  70 image:images/uifilter.png[]
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  72 * *C.freq*: Cutoff frequency
  73 * *Q*: Level of resonance for the filter
  74 * *V.SnsA.*: Velocity sensing amount for filter cutoff
  75 * *V.Sns.*: Velocity sensing function
  76 * *freq.tr*: Frequency tracking amount. When this parameter is positive, higher
  77              note frequencies shift the filter's cutoff frequency higher.
  78 * *gain*: Additional gain/attenuation for filter
  79 * *St*: Filter stages
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  81 NOTE: TODO add a lengthy section on the formant filter setup