11 Signale und Systeme Konzepte verwendet, um einen Audio Graphic Equalizer zum Design

Nachfolgend sind elf Signale und Systemkonzepte, die an der Konstruktion eines Signalverarbeitungssystems gelten als bekannt Audio-Grafik-Equalizer

. mit einem Satz von zehn Klangregler Wenn Sie Musik auf einem tragbaren Musik-Player oder einem Computer hören möchten, können Sie in der Regel anpassen die Klang- können Sie das Frequenzspektrum des zugrunde liegenden Musiksignal wieder Form nach Ihrem Geschmack.

Stellen Sie Kernanforderungen eines Equalizers

Da die Signale und Systeme Ingenieur, benötigen Sie ein besseres Verständnis der Frequenzgang der Hör- Hallen für die Presets Liste gezielt. Die Form der Frequenzantwort, dass der Ausgleich darstellen muss diktiert die Kernanforderungen des Equalizers Architektur.

Zum Beispiel sind die Frequenzgang Extremen von besonderem Interesse, da sie die Frequenzantwort Form der einzelnen Filter etablieren helfen, den Gewinn pro Extremen Filter benötigt, und vielleicht auf die Abtastrate.

Wählen Sie die Systemabtastrate

Die Akustik Forschung zeigt Informationen über die Frequenzantwortformen, die das System modellieren müssen. Für eine diskrete Zeitimplementierung, müssen Sie die Abtastrate wählen die entsprechenden Frequenzbänder von Interesse für Audiosignale zu erfassen. Die Abtastrate wird höchstwahrscheinlich durch die Audiowiedergabeabtastrate bestimmt.

Für Studio hochwertige Ausstattung, einer Abtastrate von 48, 96 oder 128 kSPS angemessen ist. Für Compact Disc (CD) Klangqualität, ist der Standard von 44,1 kHz. Überschüssiges Abtastrate treibt die Signalverarbeitungsanforderungen als die Summe der Samples pro Sekunde und Filteranforderungen von vervielfacht und fügt pro Filter kommen auf die Umsetzung Bedürfnisse des Designs zu tragen.

Wählen Sie einen Prototyp-Filter

Sie haben auf der Grundstufe Filtertyp für die Gestaltung in Inhalt vieler Filter aussehen grob unabhängig voneinander wirken. Mit jedem Schieber, möchten Sie die Möglichkeit, das Volumen von nur einem Frequenzband zu heben und zu senken, unabhängig von den anderen Bands, die Sie möchten, können fest zu halten, ohne Pegeländerungen.

Sie wollen, dass der Filter relativ einfach zu sein, weil Sie viele Filterbänder müssen, aber der Filter muss einfach für die verschiedenen Bandanwendungen abgestimmt werden. Der ideale Filter ist eine, die noch alle benachbarten Frequenzbändern mit Unity-Gain geht die Verstärkung über ein schmales Frequenzband heben und zu senken. Der Filter der Wahl ist bekannt als Peaking Filter.

Entscheiden Sie, wie viele Filter benötigt werden

Die Frequenzgang Plots Sie erhalten im Rahmen der Forschung Akustik liefert Informationen darüber, wie viele Filterbänder benötigt. Praktikabilität auch ins Spiel kommt hier ebenso wie Tradition. Tradition zeigt, dass zehn Oktavband-Abstand Filter eine einigermaßen gute Audio-Equalizer Design machen. Insbesondere Oktavband-Mittenfrequenzen von 31,25 Hz bis 16.000 Hz verteilt, angemessen für den 20 Hz bis 20 kHz Audiospektrum.

Beachten Sie die Systemarchitektur des Equalizers

Ein Kandidat Architekturansatz für die Zehn-Band-Equalizer ist eine Kaskade von zehn digitalen Peaking Filter mit Systemfunktion einfügen H_ich(z), ich = 0, 1,. . . , 9, zwischen der Signalquelle und dem Digital-zu-Analog-Wandler (DAC).

Idealerweise hat jeder Filter einen Frequenzgang Größe, die Unity-Gain (0 dB, weil 20 log liefert₁₀[1] = 0) überall außer in einem schmalen Band von Frequenzen um die Mittenfrequenz unter den Schiebern gegeben. Die Durchlassbänder der Filter benachbart sind, so daß die zehn Bänder zusammen etwa das Audiospektrum von 20 Hz bis 20 kHz abdecken.

Die idealisierte Frequenzgang Größe der Kaskade wird für eine bestimmte Equalizer gezeigt Einstellung und Sampling-Rate f_s.

Charakterisieren Sie die Peaking-Filter

Ein Peaking-Filter sorgt für Gewinn oder Verlust (Dämpfung) bei einer bestimmten Mittenfrequenz f_c. Ein Peaking-Filter hat Antwort Größe Einheit Frequenz oder 0 dB Verstärkung bei Frequenzen weit von der Mittenfrequenz entfernt. Bei der Mittenfrequenz f_c, der Frequenzgang in Betrag dB ist G_dB, welches stufenlos einstellbar über einen Bereich von etwa +/- 12 dB.

Vor einer endgültigen Entwurf zu begehen, müssen Sie zusätzliche Charakterisierung. Zur gleichen Zeit wird der Filteraufwand ergab, weil die Untersuchung der Frequenzgang bedeutet, werden Sie wahrscheinlich von der Systemfunktion arbeiten müssen. Von der Systemfunktion können Sie auch bei der Differenzgleichung Darstellung kommen, die eng mit einem Filter Implementierung Algorithmus verwandt ist.

Wählen Sie die Peaking-Filter Q-Wert

der Parameter Q ist umgekehrt zu der Filterbandbreite proportional. Für einen festen Q, 3.5 Wellen treten zwischen den Oktavbändern. Die Fähigkeit, Spitzen und Täler in der Gesamtfrequenzgang zu implementieren geht zurück auf die Akustik der Forschung und auch auf die Notwendigkeit, zehn Oktaven abzudecken von 31,25 Hz bis 16 kHz.

Ob Q zu groß ist, bedeuten die Wellen in der Kaskade Frequenzgang, dass einige Frequenzen nicht Gewinn überhaupt kontrolliert werden, aber wenn Q zu klein ist, bluten die einzelnen Passbändern zusammen, was es schwieriger macht Frequenzgang Detail darzustellen. EIN Q von 3,5 wird für den Rest dieses Konstruktionsanalyse ausgewählt.

Betrachten wir Verstärkung Einstellbereich

Die Akustik Forschung und Equalizer-Voreinstellung Bedürfnisse bestimmen den Bereich der Verstärkungswert für jeden Schieber benötigt. Als eine praktische Sache machen, ein zu weites Spektrum von Verstärkungswerte die Verarbeitungsalgorithmen komplexer, weil der Dynamikbereich Überlegungen. Eine vernünftige Ausgangspunkt liegt bei +/- 12 dB.

Beachten Sie, dass CD-Audio mit 16 Bit Dynamikbereich aufgezeichnet, die auf etwa 96 dB Gesamtsignaldynamikbereich entspricht. einen Equalizer Zulassen von +/- 12 dB, die Verstärkung der einzelnen Frequenzbänder zu heben und zu senken fügt einen zusätzlichen 24-dB Dynamikbereich auf das System. Sie brauchen mehr Bits für die Genauigkeit der Ausgangssignalstrom zu dieser im System DAC lebensfähig zu machen.

Die Arbeit der Algorithmus Mathe

Wenn diskrete Zeitsysteme Implementierung haben Sie die Wahl der Verwendung von Gleitkomma-Arithmetik oder Festkommaarithmetik für die Filterdifferenzengleichungen. Festkommaarithmetik ist in der Regel effizienter, je nach Prozessorarchitektur. Wenn der Prozessor Gleitkommaoperationen unterstützt, Floating-Point ist der Weg zu gehen. Aber in kleinen Batterie Power-Geräte, Floating-Point möglicherweise nicht zur Verfügung.

Sie müssen die Peaking-Filter zu studieren, um zu sehen, ob alle zehn Oktaven kann ohne weiteres ohne daraus entstehende Leistungseinbußen durch die Verwendung von Festkommaarithmetik gebaut werden. Bei Festkommaarithmetik verwendet wird, ist die Bit-Breite im allgemeinen 16-Bit-Zahlen mit Vorzeichen, während Floating-Point im allgemeinen 32 Bits.

Üben Sie den Equalizer mit Prüfstands Überlegungen

Sie benötigen einen sogenannten zu führen Bit True Arithmetik Prüfstand vollständig den Equalizer mit realen Testsignalen von Standard-Musikquellen ausüben. Die Idee mit dem Prüfstand ist die komplette Systemleistung mit realen Signalen und echten Equalizer-Voreinstellungen in der Lage sein zu beurteilen, dass der Kunde für gebeten hat. Mit dem Prüfstand, sollten Sie in der Lage sein, alle kritischen Anforderungen der Konstruktion zu trainieren.

Die Leistungsfähigkeit des Tests

Die wirkliche Deal mit dem Zehn-Band-Equalizer ist, dass Sie grafisch die spektrale visualisieren formen, das Sie auf das Signal liefern, durch den Ausgleich bei einem Blick auf die Positionen der Schieber Gain-Regler vorbei.