11 Signaux et Systèmes concepts utilisés pour concevoir un égaliseur graphique audio
Suite sont des signaux et systèmes onze concepts applicables à la conception d'un système de traitement de signal connu comme un égaliseur graphique audio
Sommaire
- Établir des exigences fondamentales d'un égaliseur
- Sélectionnez le taux d'échantillonnage du système
- Choisissez un filtre prototype
- Décidez du nombre de filtres sont nécessaires
- Remarque l'architecture du système de l'égaliseur
- Caractériser le filtre de pointe
- Choisissez le filtre de pointe q-valeur
- Considérez le gain plage de réglage
- Travailler le calcul de l'algorithme
- Exercer l'égaliseur avec des considérations de banc d'essai
- La performance du test
Établir des exigences fondamentales d'un égaliseur
Comme les signaux et les systèmes ingénieur, vous avez besoin d'une meilleure compréhension de la réponse en fréquence des salles d'écoute ciblées pour la liste des préréglages. La forme de la réponse en fréquence que l'égaliseur doit représenter dicte les exigences de base de l'architecture de l'égaliseur.
Par exemple, les extrêmes de réponse en fréquence sont d'un intérêt particulier, car ils aideront à établir la forme de la réponse en fréquence des filtres individuels, les extrêmes de gain nécessaires par filtre, et peut-être le taux d'échantillonnage.
Sélectionnez le taux d'échantillonnage du système
La recherche acoustique révèle des informations sur les formes de réponse en fréquence que le système doit modèle. Pour une mise en œuvre en temps discret, vous devez choisir la fréquence d'échantillonnage pour capturer les bandes de fréquences concernées d'intérêt pour les signaux audio. Le taux d'échantillonnage est plus probable dictée par le taux d'échantillonnage de lecture audio.
Pour l'équipement de studio de qualité, un taux de 48 d'échantillonnage, 96, ou 128 kSPS est approprié. Pour Compact Disc (CD) un son de qualité, la norme est de 44,1 kHz. Taux d'échantillonnage excès pousse les exigences de traitement du signal que la somme totale des échantillons par seconde et de filtrage exigences du multiplie et ajoute par filtre venir en appui sur les besoins de la conception de mise en œuvre.
Choisissez un filtre prototype
Vous devez regarder le type de filtre de base pour la conception de contenu de nombreux filtres agissant plus ou moins indépendants les uns des autres. Avec chaque curseur, vous voulez la capacité de lever et baisser le volume d'une seule bande de fréquences indépendantes des autres groupes, que vous pouvez organiser fixe, sans aucun changement de niveau.
Vous voulez que le filtre soit relativement simple, car vous aurez besoin de beaucoup de bandes de filtres, mais le filtre doit être facilement réglé pour les différentes applications de la bande. Le filtre idéal est celui qui passe encore toutes les bandes de fréquences adjacentes avec un gain unitaire peut soulever et abaisser le gain sur une étroite bande de fréquences. Le choix de filtre est connu sous le filtre pic.
Décidez du nombre de filtres sont nécessaires
Les parcelles de réponse en fréquence que vous obtenez dans le cadre de la recherche acoustique fournit des informations sur le nombre de bandes de filtres sont nécessaires. Praticité entre également en jeu ici comme le fait la tradition. Tradition montre que des filtres à bande interligne dix octave font une assez bonne conception de l'égaliseur audio. En particulier, la bande d'octave fréquences centrales réparties de 31,25 Hz à 16 000 Hz, couvrant raisonnablement le spectre audio 20 Hz à 20 kHz.
Remarque l'architecture du système de l'égaliseur
Une approche de l'architecture de candidat pour l'égaliseur à dix bandes est d'insérer une cascade de dix filtres peaking numériques ayant la fonction du système Hje(z), je = 0, 1,. . . , 9, entre la source de signal et le convertisseur numérique-analogique (DAC).
Idéalement, chaque filtre a une amplitude de réponse en fréquence qui fournit un gain unitaire (0 dB, car 20 log10[1] = 0) partout sauf dans une bande étroite de fréquences autour de la fréquence centrale donnée sous les curseurs. Les bandes passantes des filtres sont contigus de sorte que les dix bandes ensemble couvrent environ le spectre audio à partir de 20 Hz à 20 kHz.
L'ampleur de la réponse en fréquence idéalisée de la cascade est disponible pour la fixation d'un égaliseur et notamment le taux d'échantillonnage Fs.
Caractériser le filtre de pointe
Un filtre de pointe fournit gain ou la perte (atténuation) à une fréquence centrale spécifique Fc. Un filtre de pointe a une magnitude de fréquence de l'unité de réponse, ou 0 dB de gain, à des fréquences éloignées de la fréquence centrale. A la fréquence centrale Fc, l'amplitude de la réponse en fréquence est en dB gdB, qui est réglable en continu sur une plage de, disons, +/- 12 dB.
Avant de vous engager à une conception finale, vous avez besoin d'une caractérisation supplémentaire. Dans le même temps, la complexité de filtre est révélé, parce que l'étude de la réponse en fréquence signifie que vous aurez probablement besoin de travailler à partir de la fonction système. De la fonction système, vous pouvez également arriver à la représentation de l'équation de différence, qui est étroitement liée à un algorithme de mise en œuvre de filtre.
Choisissez le filtre de pointe Q-valeur
Le paramètre Q est inversement proportionnelle à la bande passante du filtre. Pour un fixe Q, 3,5 ondulations se produisent entre les bandes d'octave. La capacité à mettre en œuvre pics et des vallées dans la réponse de fréquence globale remonte à la recherche acoustique et aussi de la nécessité de couvrir dix octaves à partir de 31,25 Hz à 16 kHz.
Si Q est trop grande, les ondulations dans la réponse en fréquence en cascade signifie que certaines fréquences ne peuvent pas être contrôlés de gain du tout, mais si Q est trop petit, les bandes passantes individuelles saignent ensemble, ce qui rend plus difficile de représenter voir la réponse en fréquence. UN Q de 3,5 est choisi pour le reste de cette analyse de la conception.
Considérez le gain plage de réglage
La recherche de l'acoustique et l'égaliseur prédéfinies besoins dictent la gamme de valeur de gain nécessaire pour chaque curseur. En pratique, un trop grand nombre de valeurs de gain rendre les algorithmes de traitement plus complexe en raison de considérations de la plage dynamique. Un point de départ raisonnable est de +/- 12 dB.
Notez que CD audio est enregistré avec 16 bits de la gamme dynamique, ce qui correspond à environ 96 dB de gamme dynamique totale du signal. Permettre un égaliseur pour soulever et abaisser le gain des bandes de fréquences individuelles de +/- 12 dB ajoute une dynamique supplémentaire de 24 dB sur le système. Vous avez besoin de plus bits de précision dans le courant du signal de sortie pour faire de cette viable dans le système des CED.
Travailler le calcul de l'algorithme
Lorsque la mise en œuvre des systèmes en temps discret, vous avez le choix d'utiliser l'arithmétique flottante ou arithmétique en virgule fixe pour les équations de différence de filtre. Virgule fixe mathématiques est généralement plus efficace, en fonction de l'architecture du processeur. Si le processeur prend en charge les opérations en virgule flottante, virgule flottante est le chemin à parcourir. Mais dans les petits appareils électriques de la batterie, peut ne pas être disponible en virgule flottante.
Vous devez étudier les filtres peaking pour voir si toutes les dix octaves peuvent être facilement construits à l'aide de calculs en virgule fixe sans encourir de pénalités de performance. Lors de l'utilisation calculs en virgule fixe, la largeur de bit est généralement 16 bits numéros signé, tout en virgule flottante est généralement 32 bits.
Exercer l'égaliseur avec des considérations de banc d'essai
Vous devez procéder à une soi-disant peu vrai lit de test d'arithmétique d'exercer pleinement l'égaliseur avec des signaux de test réel à partir de sources de musique standard. L'idée avec le banc d'essai est d'être en mesure d'évaluer la performance du système complet avec des signaux réels et préréglages de l'égaliseur réels que le client a demandé. Avec le banc d'essai, vous devriez être en mesure d'exercer toutes les exigences essentielles de la conception.
La performance du test
La vraie affaire avec l'égaliseur à dix bandes est que vous pouvez visualiser graphiquement la mise en forme spectrale que vous fournissez au signal passant par l'égaliseur simplement en regardant les positions des contrôles de gain de curseur.