工程数字信号处理与实践
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摘要
本文的数字均衡器以 MATLAB 为设计平台,有.wav 文件的获取、滤波、保存和播放功
能。在对声音文件进行基本波形分析和频率分析的基础上,增加了高通、低通、带通和带阻
滤波的功能,并有 8 段均衡器可对声音信号进行调节后保存播放。
关键词:滤波器、数字均衡器、傅立叶反变换
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第一章 概述
1.1 均衡器简介
均衡器是一种用来对频响曲线进行调节的音频设备,换名话说,均衡器能对不同频率的
声音信号中过多的频率成分。因此,它能补偿由于各种原因造成的信号欠缺的频率成分,也
能抑制信号中过多的频率成分。例如,均衡器可以抑制频率为 60~250Hz 的低频交流声,也
可以抑制频率为 6~12kHz 的高频噪声;利用均衡器还可以进行音调调节和音色加工。均衡
器的原意是将传输系统中不平衡的频率特性用相反的特性曲线进行频率均衡,在此基础上增
加了音色加工和美化的功能。均衡器的作用主要如下。
①校正各种音频设备产生的频率失真,以获得平坦响应。
②改善室内声场,改善由于房间共振特性或吸声特性不均匀而造成的传输增益(频率)失真,
确保其频率特性平直。
③抑制声反馈,提高系统传声增益,改善扩声音质。
④提高语言清晰度和自然度。
⑤在音响艺术创作中,用于刻画乐器和演员的音色个性,提高音响艺术的表现效果。
均衡器的种类很多,但基本上工作原理都是相同的。它们都是将音频信号的全频带
(20Hz~20kHz)或全频带的主要部分,按一定的规律分成几个甚至几十个频点(也称频
段),再利用 LC 串联谐振的选频特性,分别进行提升或衰减,从而获得所希望的频率校正
曲线。
运用数字滤波器组成的均衡器称为数字均衡器,数字均衡器即可作成图示 EQ,有可做
成参量 EQ,还可以做成两者兼有的 EQ,它不仅各项性能指标优异,操作方便,而且还可
同时储存多种用途的频响均衡特性,供不同节目要求选用,可多至储存 99 种频响特性曲线。
SONY 的 SRP-E300 是一款多功能 2 通道的数字均衡器具有 10 段参量均衡和 29 段图示均
衡,可同时或独立工作,带有限制器和噪声门功能,高精度的 48kHz 取样,20 比特线性模
数/数模转换;带有模拟和数字输入/输出;RS-232C C 接口,可用于外部遥控,它的出现会
逐步淘汰普通的模拟均衡器,是一款专业音频扩声领域具有极高性价比的产品。
另在网上搜得多款数字均衡器,比较典型的有一款型号为 xb-66012 的数字均衡器,如
图 1-1 所示。它的性能特点如下:
微电脑控制,轻触式操作;14 段数控图示均衡;5 种均衡模式记忆;内置噪声门及压限
器;电平指示,一目了然。
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图 1-1 xb-66012 数字均衡器
另外,我们经常用的还有 wimap 播放器,以及千千静听等常用音乐播放软件都有均衡
器的功能,界面如图 1-2 所示。
图 1-2 千千静听播放器中的均衡器
1.2 数字均衡器的设计要求
本设计是以 MATLAB 为开发平台,要实现的目的是:
1、 WAV 声音信号获取;
2、 八段数字均衡器的设定;
3、 对声音信号进行滤波;
4、 对声音信号进行保存;
5、 播放声音信号。
八段滤波器能够对以下几个频率段进行滤波,的音感特征如下所示:30~100Hz(沉
重);100~200Hz(丰满);200~500Hz(力度);500~1KHz(明朗);1K~2KHz(透亮);
2K~4Kz(尖锐);4K~8Kz(清脆);8K~16Kz(纤细)。可以调出不同的音效,有很广泛的
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应用。