参数均衡器设计

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这个例子展示了如何设计参数均衡器滤波器。参数均衡器是音频中用于调整声音信号频率内容的数字滤波器。参数均衡器通过允许调整每个滤波器的增益、中心频率和带宽，提供了超出图形均衡器的功能。相比之下，图形均衡器只允许调整每个滤波器的增益。

通常，参数均衡器被设计为二阶IIR滤波器。这些滤波器的缺点是由于它们的阶数较低，当几个滤波器级联连接时，它们会出现较大的纹波或过渡区域，并且可能相互重叠。音频工具箱™提供了设计高阶IIR参数均衡器的能力。这种高阶设计对每个滤波器的形状提供了更多的控制。此外，当滤波器阶数为2时，对传统的二阶参数均衡器进行了特殊设计。

这个例子使用了designParamEQ。它是一个简单的函数，为最常见的设计提供支持。金宝app它还支持C代码生金宝app成，如果希望在运行时使用生成的代码对过滤器进行调优，则需要C代码生成。

一些基本设计

考虑下面两种参数均衡器的设计。设计规范是相同的，除了过滤器的订单。第一个设计是一个典型的二阶参数均衡器，将信号提高约10 kHz 5 dB。第二种设计使用六阶滤波器进行同样的设计。请注意，与二阶设计相比，六阶滤波器更接近于理想的砖墙滤波器。显然，可以通过进一步增加滤波器阶数来改进近似。这种改进的近似值的代价是由于需要更多的乘数而增加的实现成本。

Fs = 48e3;N1 = 2;N2 = 6;G = 5;% 5 dBWo = 10000/(Fs/2);BW = 4000/(Fs/2);[B1,A1] = designparamq (N1,G,Wo,BW，“定位”，“行”);[B2,A2] = designparamq (N2,G,Wo,BW，“定位”，“行”);BQ1 = dsp。SOSFilter (“分子”B1,“分母”, A1);BQ2 = dsp。SOSFilter (“分子”B2,“分母”A2);hfvt = fvtool(BQ1,BQ2，“Fs”Fs,“颜色”，“白色”);传奇(hfvt的二阶设计，“六阶设计”);

其中一个设计参数是滤波器带宽BW。在前面的示例中，带宽指定为4 kHz。4 kHz带宽发生在增益的一半(2.5 dB)。

基于质量因子的设计

另一个常见的设计参数是质量因子Q。滤波器的Q定义为Wo/BW(中心频率/带宽)。它提供了滤波器锐度的度量，即滤波器在参考值(0 dB)和增益G之间转换的急剧程度。考虑两种具有相同G和Wo，但Q值不同的设计。

Fs = 48e3;N = 2;Q1 = 1.5;Q2 = 10;G = 15;% 15 dBWo = 6000/(Fs/2);BW1 = Wo/Q1;BW2 = Wo/Q2;[B1,A1] = designparamq (N,G,Wo,BW1，“定位”，“行”);[B2,A2] = designparamq (N,G,Wo,BW2，“定位”，“行”);BQ1 = dsp。SOSFilter (“分子”B1,“分母”, A1);BQ2 = dsp。SOSFilter (“分子”B2,“分母”A2);hfvt = fvtool(BQ1,BQ2，“Fs”Fs,“颜色”，“白色”);传奇(hfvt' q = 1.5'，' q = 10');

虽然更高的Q因子对应更清晰的滤波器，但也必须注意到，对于给定的带宽，Q因子仅通过增加中心频率来增加。这似乎不太直观。例如，下面两个滤波器具有相同的Q因子，但其中一个明显比另一个占用更大的带宽。

Fs = 48e3;N = 2;Q = 10;G = 9;% 9 dBWo1 = 2000/(Fs/2);Wo2 = 12000/(Fs/2);BW1 = Wo1/Q;BW2 = Wo2/Q;[B1,A1] = designparamq (N,G,Wo1,BW1，“定位”，“行”);[B2,A2] = designparamq (N,G,Wo2,BW2，“定位”，“行”);BQ1 = dsp。SOSFilter (“分子”B1,“分母”, A1);BQ2 = dsp。SOSFilter (“分子”B2,“分母”A2);hfvt = fvtool(BQ1,BQ2，“Fs”Fs,“颜色”，“白色”);传奇(hfvt'BW1 = 200 Hz;Q = 10'，'BW2 = 1200 Hz;Q = 10');

当从对数频率尺度上看，两个滤波器的“倍频带宽”是相同的。

hfvt = fvtool(BQ1,BQ2，“FrequencyScale”，“日志”，“Fs”Fs,“颜色”，“白色”);传奇(hfvt“Fo1 = 2 kHz”，“Fo2 = 12 kHz”);

低货架和高货架过滤器

滤波器的带宽BW只有在中心频率Wo设置为0.5*pi(奈奎斯特速率的一半)时才完全集中在中心频率Wo周围。当Wo接近0或pi时，就会产生翘曲效应，使得更大一部分带宽发生在中心频率的一侧。在边缘情况下，如果将中心频率设置为0 (pi)，则滤波器的整个带宽都出现在中心频率的右侧(左侧)。结果就是所谓的搁置低(高)过滤器。

Fs = 48e3;N = 4;G = 10;% 10 dBWo1 = 0;Wo2 = 1;%对应于Fs/2 (Hz)或pi (rad/sample)BW = 1000/(Fs/2);%带宽发生在7.4 dB在这种情况下[B1,A1] = designparamq (N,G,Wo1,BW，“定位”，“行”);[B2,A2] = designparamq (N,G,Wo2,BW，“定位”，“行”);BQ1 = dsp。SOSFilter (“分子”B1,“分母”, A1);BQ2 = dsp。SOSFilter (“分子”B2,“分母”A2);hfvt = fvtool(BQ1,BQ2，“Fs”Fs,“颜色”，“白色”);传奇(hfvt“低架子过滤器”，“高架子过滤器”);

切割的参数均衡器

以前所有的设计都是参数均衡器的例子，它可以在特定的频带上增强信号。您还可以设计均衡器，在给定区域内切断(衰减)信号。

Fs = 48e3;N = 2;G = -5;% -5 dBWo = 6000/(Fs/2);BW = 2000/(Fs/2);[B,A] = designparamq (N,G,Wo,BW，“定位”，“行”);BQ = dsp。SOSFilter (“分子”B“分母”,);hfvt = fvtool(BQ，“Fs”Fs,“颜色”，“白色”);传奇(hfvt'G = -5 dB');

在限制下，滤波器可以设计为在指定频率下具有零增益(-Inf dB)。这允许设计二阶或更高阶陷波滤波器。

Fs = 44.11 e3;N = 8;G = -inf;Q = 1.8;Wo = 60/(Fs/2);% Notch在60 HzBW = Wo/Q;对于这种特殊情况，%带宽将出现在-3 dB[B1,A1] = designparamq (N,G,Wo,BW，“定位”，“行”);[NUM,DEN] = iirnotch(Wo,BW);% or [NUM,DEN] = designparamq (2,G,Wo,BW);BQ1 = dsp。SOSFilter (“分子”B1,“分母”, A1);BQ2 = dsp。SOSFilter (“分子”全国矿工工会,“分母”穴);hfvt = fvtool(BQ1,BQ2，“Fs”Fs,“FrequencyScale”，“日志”，“颜色”，“白色”);传奇(hfvt“八阶陷波滤波器”，“二阶陷波滤波器”);

级联参数均衡器

参数均衡器通常级联(串联)连接，以便同时使用几个参数均衡器来均衡音频信号。要以这种方式连接多个均衡器，请使用dsp。FilterCascade。

Fs = 48e3;N = 2;G1 = 3;% 3 dBG2 = -2;% -2 dBWo1 = 400/(Fs/2);Wo2 = 1000/(Fs/2);BW = 500/(Fs/2);%带宽发生在7.4 dB在这种情况下[B1,A1] = designparamq (N,G1,Wo1,BW，“定位”，“行”);[B2,A2] = designparamq (N,G2,Wo2,BW，“定位”，“行”);BQ1 = dsp。SOSFilter (“分子”B1,“分母”, A1);BQ2 = dsp。SOSFilter (“分子”B2,“分母”A2);FC = dsp.FilterCascade(BQ1,BQ2);hfvt = fvtool(FC，“Fs”Fs,“颜色”，“白色”，“FrequencyScale”，“日志”);传奇(hfvt“二级滤波器级联”);

低阶设计，如上面的二阶滤波器，如果它们的中心频率间隔很近，就会相互干扰。在上面的例子中，以1 kHz为中心的滤波器应该有-2 dB的增益。由于来自其他滤波器的干扰，实际增益更像是-1 dB。高阶设计不太容易受到这种干扰。

Fs = 48e3;N = 8;G1 = 3;% 3 dBG2 = -2;% -2 dBWo1 = 400/(Fs/2);Wo2 = 1000/(Fs/2);BW = 500/(Fs/2);%带宽发生在7.4 dB在这种情况下[B1,A1] = designparamq (N,G1,Wo1,BW，“定位”，“行”);[B2,A2] = designparamq (N,G2,Wo2,BW，“定位”，“行”);BQ1a = dsp。SOSFilter (“分子”B1,“分母”, A1);BQ2a = dsp。SOSFilter (“分子”B2,“分母”A2);FC2 = dsp.FilterCascade(BQ1a,BQ2a);hfvt = fvtool(FC,FC2，“Fs”Fs,“颜色”，“白色”，“FrequencyScale”，“日志”);传奇(hfvt“二级滤波器级联”，“八阶滤波器级联”);