Jump to content

    

Цифровой аудио эквалайзер

Добрый день!

Ищу инфу по реализации аудио эквалайзера, если у кого то есть что то интересное скиньте пожалуйста

Видел как их делают через БИХ фильтр, но там коэфициенты фильтра нужно пересчитывать в зависимости

от частоты дискретизации(если файл 48кГц или 44,1кГц и т.д.), а также необходимого усиления или ослабления

 

Может у кого есть инфа как это делать через Фурье

 

Буду благодарен за любую инфу

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ничего не понял. Я делаю IFFT от АЧХ нужной, и получаю тут же коэффициенты КИХ такого. Или вопрос как сменить Fds ? Так это отдельный совершенно вопрос и не очень простой

Share this post


Link to post
Share on other sites

Сам задавался этим вопросом, правда, чисто из любопытства.

У меня есть MP3 плеер Philips GoGear. В нем есть пятиполосный эквалайзер. Работает от батарейки 1,5 В. Плееру лет 10 уже.

Как он на лету фильтрует аудиопоток два канала по 44100 выб/с, для меня загадка. При чем, разделение по полосам очень хорошее. Сам считаю по работе коэффициенты БИХ фильтров. Ну там цифры очень подогнаны одна к другой, как их можно на лету менять, не понятно. Интересно, какая формула расчета фильтрации работает в MP3 плеерах ?

Edited by MSP430F

Share this post


Link to post
Share on other sites
Сам задавался этим вопросом, правда, чисто из любопытства.

У меня есть MP3 плеер Philips GoGear. В нем есть пятиполосный эквалайзер. Работает от батарейки 1,5 В. Плееру лет 10 уже.

Как он на лету фильтрует аудиопоток два канала по 44100 выб/с, для меня загадка. При чем, разделение по полосам очень хорошее. Сам считаю по работе коэффициенты БИХ фильтров. Ну там цифры очень подогнаны одна к другой, как их можно на лету менять, не понятно. Интересно, какая формула расчета фильтрации работает в MP3 плеерах ?

Да сдались вам эти БИХ. Это прошлое. Онри нужны были потому что производительность никакая была, в итоге чуть шаг разрядность - привет возбуд. Вот не припомню чтобы в цифре звуке БИХ использовали, кроме разве что упертых аудиофилов, которые любят искажения. Например ламповые

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ничего не понял. Я делаю IFFT от АЧХ нужной, и получаю тут же коэффициенты КИХ такого. Или вопрос как сменить Fds ? Так это отдельный совершенно вопрос и не очень простой

 

Простейший вариант реализации эквалайзера (вычисление коэффициентов КИХ фильтра для заданной АЧХ):

Предположим, у Вас частота дискретизации 48 кГц, длина линии задержки фильтра 128 отсчетов. Для расчета фильтра нужно:

1. требуемую АЧХ зеркалировать (т.е. относительно нулевой частоты АЧХ должна быть зеркально идентична, преобразование Фурье работает с комплексными числами, зеркальная идентичность даст нулевые значения мнимой составляющей после обратного преобразования Фурье, поэтому фильтр будет иметь только вещественные коэффициенты и позволит обработать звуковые отсчеты, которые тоже чисто вещественные).

2. максимальное значение АЧХ по частоте - половина частоты дискретизации, т.е. в нашем примере от -24 кГц до +24 кГц.

3. полученную АЧХ дискретизируете по частоте на 128 точек, все точки должны быть равноудалены от соседей справа и слева

4. в полученных по частоте точках берете амплитуду, при необходимости квантуете, т.е. выставляете по разрядной сетке.

Теперь имеете набор из 128 комплексных значений, где вещественная часть - частота (в нашем примере от -64 до +63, но не кГц, это индексы позиций бинов ПФ!), мнимая - амплитуда (кстати, обычно амплитуду в аудиоэквалайзерах рисуют на логарифмической шкале, потребуется пересчитать децибелы в разы).

Полученный массив подвергаете обратному преобразованию Фурье и получаете коэффициенты фильтра (если АЧХ построили симметрично, то мнимые составляющие будут равны нулю и их можно отбросить). При необходимости можно отнормировать коэффициенты фильтра так, чтобы в сумме они давали 1 (или иное требуемое значение согласно разрядной сетке, например, если разрядность аудиоотсчетов 16 бит (15 значащих, 1 знаковый), то коэффициенты фильтра в сумме должны давать 32767 (2 в 15 степени минус 1). Простейший эквалайзер готов!

 

Если меняется частота дискретизации, то меняются максимальные значения по частоте (для 44.1 кГц будет от -22.05 до 22.05), соответственно, расстояние между точками дискретизированной по частоте АЧХ будет меньше.

 

Длина фильтра в общем случае может быть не степенью двойки, это потребует только лишь отказаться от быстрого преобразования Фурье или использовать специальные версии БПФ для требуемого числа точек, дискретное преобразование Фурье, посчитанное "в лоб", позволит строить фильтры на любое количество точек.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Простейший вариант реализации эквалайзера (вычисление коэффициентов КИХ фильтра для заданной АЧХ):

Предположим, у Вас частота дискретизации 48 кГц, длина линии задержки фильтра 128 отсчетов. Для расчета фильтра нужно:

1. требуемую АЧХ зеркалировать (т.е. относительно нулевой частоты АЧХ должна быть зеркально идентична, преобразование Фурье работает с комплексными числами, зеркальная идентичность даст нулевые значения мнимой составляющей после обратного преобразования Фурье, поэтому фильтр будет иметь только вещественные коэффициенты и позволит обработать звуковые отсчеты, которые тоже чисто вещественные).

2. максимальное значение АЧХ по частоте - половина частоты дискретизации, т.е. в нашем примере от -24 кГц до +24 кГц.

3. полученную АЧХ дискретизируете по частоте на 128 точек, все точки должны быть равноудалены от соседей справа и слева

4. в полученных по частоте точках берете амплитуду, при необходимости квантуете, т.е. выставляете по разрядной сетке.

Теперь имеете набор из 128 комплексных значений, где вещественная часть - частота (в нашем примере от -64 до +63, но не кГц, это индексы позиций бинов ПФ!), мнимая - амплитуда (кстати, обычно амплитуду в аудиоэквалайзерах рисуют на логарифмической шкале, потребуется пересчитать децибелы в разы).

Полученный массив подвергаете обратному преобразованию Фурье и получаете коэффициенты фильтра (если АЧХ построили симметрично, то мнимые составляющие будут равны нулю и их можно отбросить). При необходимости можно отнормировать коэффициенты фильтра так, чтобы в сумме они давали 1 (или иное требуемое значение согласно разрядной сетке, например, если разрядность аудиоотсчетов 16 бит (15 значащих, 1 знаковый), то коэффициенты фильтра в сумме должны давать 32767 (2 в 15 степени минус 1). Простейший эквалайзер готов!

 

Если меняется частота дискретизации, то меняются максимальные значения по частоте (для 44.1 кГц будет от -22.05 до 22.05), соответственно, расстояние между точками дискретизированной по частоте АЧХ будет меньше.

 

Длина фильтра в общем случае может быть не степенью двойки, это потребует только лишь отказаться от быстрого преобразования Фурье или использовать специальные версии БПФ для требуемого числа точек, дискретное преобразование Фурье, посчитанное "в лоб", позволит строить фильтры на любое количество точек.

Ну как бы это не мне ответ наверное.. У меня немного сложнее оно, с фазовым эквалайзером, но суть точно такая же.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Да сдались вам эти БИХ. Это прошлое. Онри нужны были потому что производительность никакая была, в итоге чуть шаг разрядность - привет возбуд. Вот не припомню чтобы в цифре звуке БИХ использовали, кроме разве что упертых аудиофилов, которые любят искажения. Например ламповые

КИХ сформированные методом частотной выборки имеют неконтролируемую рябь и не годятся для эквалайзеров. - Айфичер. "Цифровая обработка сигналов" стр. 437

 

Классная книга. Добавляю в свой золотой фонд.

Кстати там на пальцах показано как сделать эквалайзер на БИХ фильтрах, и фазовый эквалайзер тоже.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Может не в тему, но может интересно готовое решение: VS1053, VS1063 - доступен патч, загрузив который делает 5- полосный эквалайзер.

Это позволит вашему центральному процессору разгрузиться или пустить на другие не менее важные задачи.

Share this post


Link to post
Share on other sites
КИХ сформированные методом частотной выборки имеют неконтролируемую рябь и не годятся для эквалайзеров. - Айфичер. "Цифровая обработка сигналов" стр. 437

 

Никакой Айфичер не может запретить сформировать огибающую полосовых КИХ фильтров, сумма которых без неконтролируемой ряби, и использовать их для эквалайзеров, ограничение анализирующих фильтров синковой АЧХ не обязательно.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
КИХ сформированные методом частотной выборки имеют неконтролируемую рябь и не годятся для эквалайзеров. - Айфичер. "Цифровая обработка сигналов" стр. 437

 

 

Классная книга. Добавляю в свой золотой фонд.

Кстати там на пальцах показано как сделать эквалайзер на БИХ фильтрах, и фазовый эквалайзер тоже.

На стр. 437 обнаружил следующую фразу, уловить суть которой мне не позволяет , вероятно, низкий уровень IQ / Даже не фразу, а пару абзацев на мой взгляд бессвязного бреда. Не поясните? Мне только известно, что имульсная хар-ка любой линейной цепи полностью описывает ее АЧХ и ФЧХ, а эквалайзер - линейная система. Брать надо конечно на бесконечном интервале времени :) Стремиться. Мало точек - добиваем нулями. А какой "неконтролируемой ряби" идет речь, поясните пожалуйста.

 

Никакой Айфичер не может запретить сформировать огибающую полосовых КИХ фильтров, сумма которых без неконтролируемой ряби, и использовать их для эквалайзеров, ограничение анализирующих фильтров синковой АЧХ не обязательно.

Я не понимаю зачем вообще использовать несколько КИХ фильтров? Один фильтр используем, АЧХ-ФЧХ коротого синтезирована по всем заданным точкам, цеж студентечская 1-го курса, если я все понимаю верно. Во всяком случае это у меня работает =)

ЗЫ - а как на Инглише пишется автор - iFeature r? ;)

"Классная книга. Добавляю в свой золотой фонд. " - книга неплоха, но она скорее для интересующихся студентов, не более

Вот переживаю все никак 1ый том не могу найти Дженкинса

post-5493-1486367964_thumb.png

post-5493-1486371119_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
А какой "неконтролируемой ряби" идет речь, поясните пожалуйста.

 

Вот о такой -

post-2050-1486371962_thumb.png

 

Здесь рисуем произвольную АЧХ на 10-и точках, конвертирует в КИХ фильтр и получаем такую несуразицу.

Уж извините, эт что угодно, но не фильтр для эквалайзера.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Я не понимаю зачем вообще использовать несколько КИХ фильтров? Один фильтр используем, АЧХ-ФЧХ коротого синтезирована по всем заданным точкам, цеж студентечская 1-го курса, если я все понимаю верно.

 

Несколько полосовых КИХ фильтров у которых меняем усиление и есть эквалайзер. Ваш один фильтр эквивалентен скользщим FFT -> умножение на АЧХ в точках -> iFFT. FFT - это и есть банк плохих полосовых КИХ фильтров с прямоугольной огибающей и соответственно синковой АЧХ. Можно использовать полосовые КИХ фильтры получше и считать на лету блочным алгоритмом:

 

децимирующий полифазный фильтр -> FFT -> усиление -> iFFT -> интероплирующий полифазный фильтр.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this