Pontificia Universidad Católica de Chile

2. Filtro Comb

FIR, IIR y filtro comb combinado — peaks y notches periódicos

FIR Comb — alimentación directa (feedforward)

La versión FIR (Finite Impulse Response) mezcla la señal directa con una copia retrasada M₁ muestras y escalada por g₁. La ecuación y[n] = x[n] + g₁·x[n−M₁] produce solo notches en las frecuencias donde los dos caminos se cancelan (si g₁ negativo, también genera peaks). No hay feedback: el filtro es siempre estable.

x(n) y(n) z⁻ᴹ¹ g₁
FIR — M₁=5 ms · g₁=+1.00

IIR Comb — realimentación (feedback)

La versión IIR (Infinite Impulse Response) retroalimenta la salida a través de un retardo M₂ escalado por g₂: y[n] = x[n] + g₂·y[n−M₂]. A diferencia del FIR, produce tanto peaks pronunciados como notches. La ganancia en los peaks es 1/(1−|g₂|). Con g₂ cercano a 1, el filtro se vuelve inestable. Perceptualmente se escucha un efecto de resonancia o "metalización".

x(n) y(n) g₂ z⁻ᴹ²
IIR — M₂=5 ms · g₂=0.70 · ganancia peak: 3.3

Filtro Comb Combinado — feedforward + feedback

El filtro comb combinado integra ambas ramas: y[n] = x[n] + g₁·x[n−M₁] + g₂·y[n−M₂]. La rama feedforward (g₁, M₁) fija la posición de los notches; la rama feedback (g₂, M₂) añade peaks resonantes. Si M₁ = M₂, peaks y notches se alternan regularmente. Con M₁ ≠ M₂, la respuesta se vuelve más compleja. Este esquema es la base de los filtros comb de la reverberación de Schroeder y de los flangers con feedback.

feedforward feedback x(n) y(n) z⁻ᴹ¹ g₁ z⁻ᴹ² g₂
Combinado — M₁=5 ms · g₁=+0.80 · M₂=5 ms · g₂=0.60

Comparación y aplicaciones

Notación z⁻ᴹ — bloque de retardo

En los diagramas de bloques, z⁻ᴹ representa simplemente un retardo de M muestras: si la señal de entrada en el instante n es x[n], la salida del bloque es x[n−M] (la misma señal, pero M muestras antes en el tiempo). A 44 100 Hz de frecuencia de muestreo, un retardo de M = 220 muestras equivale a 5 ms. La letra z viene de la transformada Z, herramienta matemática para analizar sistemas digitales, pero no es necesario conocerla para entender estos filtros: z⁻ᴹ = "esperar M muestras".
FIR Comb — solo notches
y[n] = x[n] + g₁·x[n−M₁]

Siempre estable. Notches en f = (2k+1)/(2M₁) (con g₁>0). Con g₁<0: peaks en esos puntos, notches en los múltiplos de 1/M₁. Espaciado entre features: 1/D Hz.
IIR Comb — peaks resonantes
y[n] = x[n] + g₂·y[n−M₂]

Peaks en f = k/M₂ con ganancia 1/(1−g₂). Inestable si |g₂| ≥ 1. Perceptualmente: metalización y resonancias características.
Aplicaciones
Flanger: IIR comb, D muy corto (1–15 ms), modulado por LFO.
Chorus: FIR comb, D medio (10–50 ms), varias voces.
Reverb Schroeder: red de combs IIR + all-pass en serie.
Espaciado de peaks/notches
Con D=5 ms: peaks cada 200 Hz (en 200, 400, 600…). Con D=1 ms: peaks cada 1000 Hz.
Retardos cortos → "peines" amplios; retardos largos → peines muy densos.