基于頻域?yàn)V波數(shù)字均衡器的設(shè)計(jì)

在音頻處理中，均衡器可以改變音頻信號(hào)的頻響特性，從而彌補(bǔ)信號(hào)在傳輸過(guò)程中的缺陷或是達(dá)到特定的聲音處理效果。通常情況下，均衡器將音頻處理信號(hào)(20～20 K)按一定的規(guī)律分為10段，15段，25段或31段來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
常采用的均衡器算法是使用IIR或者FIR濾波器濾波的設(shè)計(jì)方法。這種方法有幾個(gè)不足之處：IIR濾波器具有反饋回路，會(huì)出現(xiàn)相位偏差；FIR濾波器會(huì)造成很大的時(shí)間延遲，這對(duì)于實(shí)時(shí)濾波是非常不利的。另外，如果使用IIR或者FIR濾波器，所調(diào)節(jié)的頻段越多，增加的濾波器的個(gè)數(shù)也越多，運(yùn)算量也明顯增大。而通過(guò)傅里葉變換設(shè)計(jì)均衡器，不但在濾波的過(guò)程中具有很大的優(yōu)越性，不存在相位誤差、時(shí)間延遲這些問(wèn)題，對(duì)調(diào)節(jié)多段均衡程序運(yùn)算量上也有明顯的減少。另外，這段程序是在TMS320DM642上進(jìn)行的，該芯片的特點(diǎn)就是可以進(jìn)行快速的乘法運(yùn)算，因此，卷積等運(yùn)算可以在芯片上高速的運(yùn)行。

1 設(shè)計(jì)原理
均衡器的基本功能就是調(diào)節(jié)信號(hào)各段頻率的強(qiáng)弱，從而彌補(bǔ)信號(hào)在傳輸過(guò)程中的缺陷或是達(dá)到特定的聲音處理效果。因此為了達(dá)到這個(gè)目的，調(diào)節(jié)信號(hào)的各段頻率可以將輸入的信號(hào)進(jìn)行以下處理：
1)對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，使得各個(gè)頻段的信號(hào)分開(kāi)；
2)對(duì)需要變化的頻點(diǎn)及其周圍的頻點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的處理；
3)將處理后的信號(hào)進(jìn)行傅里葉反變換，得到最后需要的信號(hào)。

2 傅里葉變換
快速傅里葉變換的時(shí)域抽取方法是將輸入的信號(hào)按奇偶分開(kāi)，打亂原來(lái)的順序，之后進(jìn)行蝶形運(yùn)算，以保證輸出的序列是按著時(shí)間順序排列的。分解過(guò)程遵循兩條規(guī)則：1)對(duì)時(shí)間進(jìn)行偶奇分解，即碼位倒置；2)對(duì)頻率進(jìn)行前后分解，即蝶形運(yùn)算。
2．1 碼位倒置
將長(zhǎng)度為Ⅳ的時(shí)域序列x(n)按n的奇偶分為兩組，變成兩個(gè)N／2序列

碼位倒置可以將輸入數(shù)據(jù)依照奇偶分開(kāi)，如表1所示。

2．2 蝶形運(yùn)算
2．2．1 蝶形運(yùn)算的原理
蝶形變換是將處理的信號(hào)進(jìn)行分級(jí)處理，逐次進(jìn)行DFT變換，以減少?gòu)?fù)數(shù)的乘法減少運(yùn)算次數(shù)。對(duì)于輸入x(n)序列奇偶按分開(kāi)的兩個(gè)序列的DFT運(yùn)算分別是