Московский государственный технический университет им н. Э. Баумана

Факультет «Информатика и системы управления»

Кафедра «Информационные системы и телекоммуникации»

Методические указания

к домашнему заданию по курсу «Цифровая обработка сигналов»

Проектирование цифрового графического эквалайзера

2011 г.

Содержание

Задание 3

1. Описание работы эквалайзера 4

1.1. Типы эквалайзеров 4

1.2. Принцип работы с эквалайзером и его применение 5

2. Разработка эквалайзера 6

2.1. Схема эквалайзера 6

2.2. Проектирование фильтров эквалайзера 7

3. Моделирование эквалайзера в Simulink 12

3.1. Описание модели 12

3.2. Результаты моделирования 13

Выводы 17

Источники информации 18

Приложение 1. 19

Задание

1. Разработать цифровой графический эквалайзер звуковых частот со следующими характеристиками:

   1. Количество полос, N шт;

   2. Диапазон частот D Гц;

   3. Тип используемого фильтра, см. таблицу.

   4. Метод расчета фильтра, см. таблицу.

   5. Ослабление сигнала в полосе заграждения, A_sдБ;

   6. Диапазон регулирования коэффициента усиления Δ дБ;

   7. Шаг регулирования усиления 1 дБ;

При проектировании фильтров на фильтрах Чебышева и эллиптических фильтрах неравномерность сигнала в полосе пропускания принимать равной 0.001 дБ.

2. Смоделировать работу эквалайзера в приложении Simulink пакета MATLAB

Сравнить спектры входного и выходного сигналов, убедиться в корректности работы эквалайзера.

Для наглядного представления результатов моделирования необходимо подобрать/создать звуковой файл с частотой дискретизации более чем в два раза превосходящей верхнюю частоту регулируемого диапазона.

3. Разработать пользовательский графический интерфейс эквалайзера, позволяющий независимо регулировать коэффициент усиления каждого фильтра в заданном диапазоне.

4. Сделать выводы.

1. Описание работы эквалайзера

Эквалайзер (англ. Equalize— «выравнивать», общее сокращение — «EQ»), темброблок—устройство или компьютерная программа, позволяющая выравнивать амплитудно-частотную характеристику звукового сигнала, то есть корректировать его (сигнала) амплитуду избирательно, в зависимости от частоты. Прежде всего эквалайзеры характеризуются количеством регулируемых по уровню частотных фильтров (полос). Процесс обработки звукового сигнала посредством эквалайзера называется «эквализацией» (equalization).

Эквалайзеры можно встретить как в бытовой, так и в профессиональной аудиотехнике. Эквалайзеры включены во многие компьютерные программы, связанные с воспроизведением и/или обработкой звука— различные аудио- и видеопроигрыватели, редакторы и т.д. Многие электромузыкальные инструменты, инструментальные комбоусилители и педали эффектов также оснащаются эквалайзерами, хотя и менее функциональными.

1.1.Типы эквалайзеров

Существует два основных типа многополосных эквалайзеров :графический и параметрический. Графический эквалайзер имеет определённое количество регулируемых по уровню частотных полос, каждая из которых характеризуется постоянной рабочей частотой, фиксированной шириной полосы вокруг рабочей частоты, а также диапазоном регулировки уровня (одинаковый для всех полос). Как правило, крайние полосы (самая низкая и высокая) представляют собой фильтры «полочного» типа, а все остальные имеют «колоколообразную» характеристику. Графические эквалайзеры, применяемые в профессиональных областях, обычно имеют 15 или 31 полосу на канал, и нередко оснащаются анализаторами для удобства корректировки.

Параметрический эквалайзер дает большие возможности корректировки частотной характеристики сигнала. Каждая его полоса имеет три основных регулируемых параметра:

• центральная (или рабочая) частота вгерцах(Гц);

• добротность(ширина рабочей полосы вокруг центральной частоты, обозначается буквой «Q») — безразмерная величина;

• уровень усиления или ослабления выбранной полосы в децибелах(дБ).

Таким образом, пользователь может точнее подобрать и отрегулировать нужную частоту. Аналоговые параметрические эквалайзеры встречаются довольно редко и имеют малое количество регулируемых частотных полос. Однако достижения в цифровой обработке звукового сигнала способствовали появлению цифровых параметрических эквалайзеров с практически неограниченным количеством регулируемых частотных полос.

Существуют эквалайзеры смешанного типа, которые можно встретить в микшерских консолях, где, к примеру, низкие и высокие частоты регулируются по типу графического эквалайзера «полочного» типа, а между ними находятся две полупараметрические полосы (без регулировки добротности).

Также встречаются гибриды, называемые «параграфическими»— это эквалайзер графического типа с регулировкой добротности.