Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (МГТУ им. Н.Э. Баумана)

Кафедра ИУ3, 3 курс, 5 семестр.

Отчет по домашнему заданию №1

Проектирование эквалайзера.

Выполнил:

Боев И.Д.

Группа:

ИУ3-51

Проверил:

Недашковский В.М.

Москва 2013

Содержание

1. Задание

2. Краткое описание разрабатываемого графического эквалайзера

и принципа его работы 8

3. Схема проектируемого эквалайзера 8

4. Проектирование фильтров эквалайзера 8

5. Модель эквалайзера в Simulink, графический интерфейс управления

моделью и их описание 8

6. Результаты моделирования 8

7. Выводы

Задание

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

   1. Количество полос, Nшт;

   2. Диапазон частот D Гц;

   3. Тип используемого фильтра, см. таблицу.

   4. Метод проектирования, 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 Simulink.

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

Для наглядного представления результатов моделирования необходимо подобрать или 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 в каждой полосе фильтра в заданном диапазоне.

4. Сделать выводы.

5. Защитить работу. Для защиты:

   1. Продемонстрировать работу эквалайзера преподавателю.

   2. Предоставить отчет.

   3. Ответить на контрольные вопросы преподавателя.

Исходные данные.

№ Вар.	N, шт.	D, Гц	Тип фильтра	Метод проектирования	As, дБ	Δ дБ
4	5	300 - 3 400	КИХ	Треугольное окно	100	10

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.

2. Разработка эквалайзера

2.1. Схема эквалайзера

В качестве схемы цифрового эквалайзера была выбрана схема, предложенная в [1] и показанная на рис. 1. Эквалайзер состоит из 3-х полосовых фильтров и двух фильтров «полочного» типа: фильтра низких и высоких частот.

Рисунок 1 Упрощенная схема цифрового эквалайзера.

Частоты, указанные на рис.1 соответствуют серединам полос пропускания соответствующих фильтров. Коэффициент усиления каждого фильтра регулируется независимо.

2.2. Проектирование фильтров эквалайзера

Во-первых, разобьем интервал частот, заданный вариантом, на промежутки, содержащие равное количество октав. Эти промежутки называются полосами, тогда:

1 полоса: 0 – 375 Гц

2 полоса: 375 – 750 Гц

3 полоса: 750 – 1500 Гц

4 полоса: 1500 – 3000 Гц

5 полоса 3000 и более Гц

Тогда центральные частоты соответственно:

• 180 Гц

• 375 Гц

• 1125 Гц

• 2000 Гц

• 3500 Гц

Для каждой из данных полос спроектируем ких фильтры методом треугольных окон (полосовые, ФВЧ, ФНЧ) с помощью fdatool. Поскольку во время работы каждое звено фильтра вносит некоторую вычислительную задержку, то для синхронной работы эквалайзера будем использовать фильтры одинакового порядка.

Проектирование 1 фильтра (ФНЧ):

Рисунок 2 первый фильтр

Проектирование 2 фильтра :

Рисунок 3 второй фильтр

Проектирование 3 фильтра :

Рисунок 4 третий фильтр

Проектирование 4 фильтра :

Рисунок 5 четвертый фильтр

Проектирование 5 фильтра :

Рисунок 6 пятый фильтр

Модель эквалайзера в Simulink, графический интерфейс управления моделью и их описание.

Из полученных фильтров, соберем схему в Simulink по примеру описанному выше.

Рисунок 7 модель Simulink эквалайзера

Управление эквалайзером должно осуществляется с помощью графического интерфейса, разработанного в программе MATLAB GUIDE. Интерфейс позволяет независимо изменять коэффициент усиления каждой полосы эквалайзера в интервале от -10 дБ до +10 дБ с шагом 1 дБ.

Рисунок 8 Интерфейс эквалайзера

Результаты моделирования

Проверим работоспособность эквалайзера. Запустим эквалайзер с неизменными ползунками и сравним спектры выхода и входа.

Рисунок 9 спектры сигналов входа и выхода

Как видно из спектров они идентичны на всей области частот. Теперь опустим все ползунки, за исключением одного, соответствующего средним частотам – его поднимем вверх, и сравним полученные спектры.

Рисунок 10 спектры сигналов входа и выхода

Заметим, что как и ожидалось, спектр в области средних частот увеличился, тогда как в остальной области он уменьшился.

Из проделанных выше операций мы можем судить, что выполненный нами эквалайзер работает корректно