音频均衡器设计.doc

数字信号处理
课程设计报告
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摘要
数字信号处理(Digital Signal Processing)技术,从20世纪60年代以来,随着计算机科学和信息科学发展,数字处理技术应运而生并得以快速发展。
均衡器(Equalizer),是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备,通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷,补偿和修饰各种声源及其它特殊作用,一般调音台上的均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节。
MATLAB语言具备高效、可及推理能力强等特点,是目前工程界流行最广泛的科学计算语言。MATLAB强大的运算和图形显示功能,可使信号与系统上机实验效率大大提高。特别是它的频谱分析和滤波器分析与设计功能很强,使数字信号处理工作变得十分简单,直观。本实验就是运用MATLAB设计均衡器。
关键词 MATLAB语言原型滤波器均匀滤波器组均衡器
目录
一设计目的 1
二设计要求 1
三设计原理及方案 1
1
2
四软件流程 2
3
4
五调试分析 4
4
6
六心得体会 7
设计目的
理解混音效果和均衡器的原理,综合运用数字信号处理的理论知识进行回声信号产生器设计,再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现。
设计要求
设计均衡器,使得得不同频率的混合音频信号,通过一个均衡器后,增强或削减某些频率区域,以便修正低频和高频信号之间的关系。
设计原理及方案
设计原理
均衡器本质上是一个滤波器组,即多个滤波器的叠加。通过改变每个滤波器的增益,可以增强或削弱某一特定的频率成分,从而达到均衡的目的。
本次设计采用一个均匀滤波器组的结构来实现均衡器,如下图所示:
H0(z)为原型滤波器,将它在频域上移动kw0可以派生出一系列频率响应形状相同但中心频率不同的滤波器,这些滤波器组合在一起就是一个均匀的滤波器组。所以任一滤波器的频率响应为
Hk(ejw) = H0(ej(w-k*w0))
总的频率响应为
H(ejw) = ∑Hk(ejw) = ∑H0(ej(w-kw0))
在时域上,频域的移动相当于时域的冲激响应乘以因子,即
hk(n) = h0(n)* ejkw0n
所以,整个滤波器组的冲激响应为
h(n) = ∑hk(n) = ∑h0(n)* ejkw0n
方案及函数调用
在matlab中实现均衡器的大致方案为:先设计出一个原型的低通滤波器,再根据此滤波器计算出其余派生滤波器,最后将每个滤波器的幅度增益乘以相应的系数在线性叠加起来,各个系数是均衡器程序的输入参数,有用户手动输入。
本设计用到的matlab函数有下面这些:
1、B=firpm(N,F,A,W):根据Parks-McClellan算法编写的FIR滤波器设计函数,只要输入相应的参数,包括阶数,通带频率和阻带频率等就可以产生一个最优化的FIR滤波器。本设计就是调用firpm函数产生原型低通滤波器。
2、Y = filter(B,A,X):filter函数通常用于计算滤