均衡器
- 概述
- 均衡器實作
- 全通濾波器
- 擱架濾波器（斜坡濾波器）
- 峰值濾波器
概述
低通、高通濾波器、帶通、帶阻濾波器都是通過衰減了高于或低于截止頻率的頻譜，但均衡器是通過增強某些頻帶，而别的頻帶不受影響來得到想要的頻譜。
從應用角度了解，均衡器可以分為圖示均衡器和參量均衡器，圖示均衡器将20~20000Hz劃分為若幹個頻段，每個頻段對應一個對電平進行增益或衰減的調節器，根據使用者需要對特定頻段進行調節；參量均衡器不劃分頻段，可對任意一個頻率點以及帶寬内所有的點進行控制，通過調整帶寬使得控制可以精确也可以模糊
圖示均衡器：
參量均衡器：
那麼如何實作對特定頻率的調節呢？
最原始的EQ，是利用電容器的所謂“容抗”現象來調整聲音的音色，所謂“容抗”，既是說電容器有這樣一- 種實體現象。對于不同規格的電容，其對不同頻率交流電信号有減弱或提升的現象。聲音從mic轉化後會變成交流電信号，電流I會正比于聲音振幅(其實隻能近似正比)。|通過導線進入EQ，我們用一個3段EQ的理論電路來舉例如圖:
圖中3個不同規格的電容器分别負責調整高頻，中頻和低頻。由于三個電容分别對高，中，低頻率的敏感程度不一樣，人們便可以通過調整各個電容的電流傳輸效率來産生EQ效果。這種利用實體現象的方法是明智又省力的，而且相當精确!但是随着數位錄音技術的發展，錄音師們開始喜歡在後期加入EQ,傳統EQ便不能滿足需要了。于是越來越多的數字EQ出現在了人們眼前。
在聲音信号已經量化的數字信号中調整EQ,就必須利用數學算法來解決。大家定都聽說過”采樣率"這個概念。 在數字音頻信号中，波形的變化不能是連續的，而是由一個一個采樣點串起來的。
但不一定每個對應點都有值，是以我們通過傅裡葉級數展開，得到模拟路徑
有了數字波形，就可以提取各個頻率分量
有了各個頻率分量,就可以對各個頻率分量進行操作
均衡器實作
均衡器是通過一系列獨立的一階或二階擱架濾波器以及峰值濾波器組合成的
擱架濾波器通過截止頻率fc和增益G增強或削減低頻或高頻信号，峰值濾波器通過截止頻率fc，帶寬fb，增益G增強或削弱中頻波段
其中帶寬指最大增益下降3dB處兩頻率之差
一種常用的類型是定Q峰值濾波器，Q定義為帶寬與截止頻率的比值，Q=fc/fb，在保持Q不變的情況下，調諧截止頻率，當截止頻率增加時帶寬增加，反之亦然。
另一類是Q值可變，濾波器帶寬可變
均衡器對頻率的提升/衰減也有兩類，一類是斜坡式（高通/低通），一類是峰谷式（帶通/帶阻），這兩種均衡方式由頻響曲線形态得名
全通濾波器
全通濾波器，幅頻響應為0db，但相頻響應中，可以改變各個頻率成分之間的相位關系
設fc=2kHz時，幅頻響應與相頻響應如下圖
很明顯這裡已經不是線性相位了
擱架濾波器（斜坡濾波器）
一階低頻/高頻擱架濾波器系統函數：
其中A(z)是全通濾波器
通過我們輸入想要的G，就可以得到V0，有了V0可以計算出H0，有了H0、V0、頻率中心點、帶寬、采樣率，就可以計算出ab、ac，有了這些參數，就可以計算出擱架濾波器的差分方程，即可以程式設計實作了。
下面的峰值濾波器同理。
這是擱架濾波器的幅頻響應，可以看到一階濾波器可以對某一段頻率進行增益，二階同理。不同的增益對應不同的曲線
峰值濾波器
傳遞函數：
其中A2是一個二階全通濾波器
根據上式可以計算出峰值濾波器的差分方程
峰值濾波器的幅頻響應如圖：
左圖表示不同的增益G下的幅頻響應
右圖表示不同帶寬下的幅頻響應
通過使用以上幾種濾波器，就可以實作均衡器的效果。