频程及滤波器的Q值计算

人耳听音的频率范围为20 Hz~20 kHz。在声学测量中不可能测量这个范围中的每一个频率，而总是在某一频率区间取特定值进行测量，这个频率区间称为频带。频带由上限频率f 2 和下限频率f 1 确定，f 2，f 1又称为截止频率。f 2、f 1 的间隔可以用频率比或以2为底的对数表示，称为频程。若一个频带中上限频率为下限频率的2 倍，则称其频带宽为倍频带或倍频程。 频程和滤波器在音频处理领域中扮演着至关重要的角色。频程是声学测量中用于划分频率范围的一种方式，它将20 Hz至20 kHz的人耳听音范围分成若干个频率区间，每个区间由上限频率f2和下限频率f1定义，这两个频率也被称为截止频率。如果f2是f1的两倍，那么这个频带就被称作倍频带或倍频程。频带宽可以使用频率比或对数表示，其中n为倍频程的系数，可能是分数或整数。 中心频率fc是上下截止频率的几何平均，即fc = (f2 * f1)^(1/2)，这对于计算特定频带的范围非常有用。例如，如果知道中心频率和倍频程系数，就可以计算出上下截止频率。在中国，1/1和1/3倍频程滤波器的中心频率和带宽已经标准化，1/3倍频程滤波器在1/1倍频程的基础上增加了两个频率，使得相邻频率的比例为1:2^(1/3):2^(2/3):2。 滤波器的Q值是衡量其频率选择性的参数，它是中心频率除以滤波器带宽。Q值越大，滤波器越尖锐，即频率响应越集中，带宽越窄；反之，Q值越小，带宽越宽，频率响应分布得更广。在实际应用中，如音频处理的参量均衡器，Q值的适当设置至关重要，因为它直接影响声音的清晰度和音质。调节Q值、中心频率F和增益量GAIN是均衡器的核心操作。通过调整这些参数，可以改善声场的听感，例如在演播厅或户外扩声系统中。 在没有具体频率参考时，可以采用试错法，首先设定一个频率，然后调整增益和Q值，直至达到满意的效果。另一种方法是使用扫频，先设定一个广泛的带宽或Q值，通过增益的提升或衰减找到问题频率点，再精细调整Q值和频率。此外，现代音频处理器如coda分频处理器允许对中高频和低频段分别处理，通过设置多个中心频率和调节Q值，可以优化整个声场的声音表现。 理解和掌握频程、滤波器的Q值以及它们的计算方法对于音频处理的专业人士来说至关重要。通过精确的参数设置，可以有效地平衡和优化声音系统，创造出更佳的听觉体验。在实践中，耳朵的听感仍然是决定Q值和中心频率选取的最重要依据，因为音乐和声音的艺术性往往超越了纯技术的界限。