什么是EQ?泰凌微电子音频产品 SDK EQ方案介绍

描述

1

什么是EQ

 

 

EQ(Equalizer)中文名称均衡器,一种可以调节各种频率成分下电信号增益的设备或软件。常被用来进行音效调节,可以对音色、音调、音强等方面产生影响。在语音合成领域中,可以消除语音的底噪,提升语音的亮度,使得合成语音更加清亮。

 

2

EQ的实体

 

 

EQ以多种形式充斥在我们的日常生活中,设备如DJ使用的打碟机(如图1所示),通过调节不同频段的声音,达到活跃气氛的效果,如低频段主要是底鼓、贝斯的声音,相较其他频段更具有能量,易使人兴奋;软件如网易云音乐等音乐APP,均带有均衡器功能,可通过拖动各按钮调节各频点上的增益,实现自定义音效的功能(如图2所示)。

 

 

图1 EQ实体设备实例

 

泰凌微

图2 用户EQ设置界面实例

 

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EQ的分类

 

 

按信号形式,音频均衡器可以分为模拟均衡器和数字均衡器。模拟均衡器靠硬件实现,利用电容器的“容抗”现象来调整音色,即不同规格的电容对不同频率交流电信号有减弱或提升的现象。数字均衡器可以利用软件实现,其原理是为输入信号“X”建立对应的输出信号“Y”,Y=f (x),其中函数f ( )又包含了一个与“x”对应频率“k”的函数,将对应“x”的函数表达式展开也就是:Y=g (k)*X,其中g ( )通过数字滤波器实现,并随EQ参数的调节而变化。数字均衡器主要包括图形均衡器和参数均衡器,图形均衡器仅可调整音频信号中固定频率点的增益,上述打碟机和APP中的均衡器均属于图形均衡器;参数均衡器是音频均衡器类型中最强大和最灵活的,可调整参数包括:增益、中心频率和带宽。泰凌微电子 EQ方案属于参数均衡器类型。

 

4

EQ可调整的参数(滤波器参数)

 

 

  • 采样率:数字音频信号的采样频率;

  • 中心频率:进行滤波的中心点,即提升或衰减频段的峰点或谷点对应的频率;

  • 增益:中心频率处的增益;

  • Q值:定义滤波器影响的频率范围,描述了某一频率点提升或衰减的频带带宽。Q值越大影响的频带带宽越窄、影响范围越小,反之Q值越小,影响的频带带宽越大。

 

5

泰凌微电子EQ方案介绍

 

 

 

 

01

上位机配置工具

泰凌微电子提供如下图所示的图形化操作工具,可在工具中对各参数进行设置。方案支持多阶滤波器叠加,可选滤波器类型包括:尖峰滤波器(peaking filter)、陷波滤波器(notch filter)、高通滤波器(high pass filter)、低通滤波器(low pass filter)、带通滤波器(band pass filter)、低切滤波器(low shelf filter)、高切滤波器(high shelf filter)。工具分区域详细介绍如下:

 

区域1:显示当前参数对应的理想频响曲线;

区域2:用于设置采样率、滤波器阶数、参数应用类型等整体参数,其中总增益由内嵌算法自动计算出来,不支持手动更改;

区域3:用于设置各阶滤波器的具体参数:滤波器类型、频点、Q值、增益;

区域4:显示区域2、3所设置参数对应的SDK内可识别的参数,可直接放置到SDK内使用,显示在线加载EQ参数时的log,在线调试支持有线和无线两种方式,通过区域5进行选择;

区域5:各操作按钮,保存当前配置、开始在线加载参数等;

 

泰凌微

图3 TELINK EQ工具

 

 

 

02

设备端功能实现

设备端支持三种EQ模式:

  • BT / LE语音通话MIC上行EQ

  • BT / LE语音通话SPK下行EQ

  • BT / LE音乐下行EQ

 

设备端EQ功能整体执行逻辑如下图所示,设备上电时从指定Flash区域加载EQ参数并计算出上述三种模式下的算法系数,各模式均有独立开关,根据设计要求开启相应模式的系数计算及数据处理功能。计算出的算法系数缓存在全局变量中,当音频通路中开始进行EQ处理时,调用各相关系数对音频数据进行计算。泰凌微电子方案支持多EQ类型实时切换,为减小EQ类型切换时的数据通信压力,算法系数计算流程放置在设备端进行,切换时仅需传输频点、增益等参数即可。新设置的EQ参数在设备掉电前会加载进指定flash区域,实现类型切换的记忆功能。

 

如已量产某项目,客户自主开发的私有APP,实现了固定类型(如爵士、电子、嘻哈...)EQ切换功能及自定义EQ(用户可任意调整固定频点下的增益,类似图2所示功能)的功能,通过无线协议将调整的参数发送到设备端,设备端接收完成后进行系数计算,有音频数据传输时新系数生效,实现EQ类型切换。在耳机关机时,将最后传入的参数存入到flash区域,另设备端以全局数组的形式存有一组默认参数,当手机端传入的参数或从Flash区域读取的参数有误时,使用默认参数。

 

泰凌微

图4 设备端功能实现逻辑框图

 

6

EQ验证

 

 

为检验EQ方案的实际效果,可使用AP(Audio Precision)进行扫频验证,通过频响曲线在各频点的幅值及整体趋势判断EQ的处理结果,处理无问题时,AP扫描的频响曲线应与参数设置工具中的仿真曲线一致。

 

泰凌微

图5 AP扫频界面

 

 

关 于 泰 凌

泰凌微电子致力于为客户提供一站式的低功耗高性能无线连接SoC芯片解决方案,包括经典蓝牙,蓝牙低功耗,蓝牙Mesh,Zigbee,Thread,Matter,Apple HomeKit,Apple“查找(Find My)”,和私有协议等低功耗2.4GHz多协议无线连接系统级芯片和丰富的固件协议栈。公司产品广泛应用于智能照明,智能家居/楼宇,智能遥控,无线外设,智能零售,穿戴设备,无线音频,智能玩具,物流追踪,智慧城市等各类消费和商业应用场景中。


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