什么是EQ？泰凌微电子音频产品 SDK EQ方案介绍

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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。

 

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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

 

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。

 

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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。

 

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泰凌微电子EQ方案介绍

 

 

 

 

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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；

 

图3 TELINK EQ工具

 

 

 

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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。

 

图4 设备端功能实现逻辑框图

 

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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。

 

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。