声音频谱均衡是处理音频信号中一种最重要的手段，均衡器以各种不同的形式应用于在 广播中心与用户之间传输音频信号。越来越复杂的滤波器功能被用于声音工作室，但是几乎 每一个消费品比如汽车收音机、高保真放大器，都是使用简单的滤波器功能来实现声音均衡。 均衡器（Equalizer），是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备，通过对 各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，补偿和修饰各种声源及其它特殊 作用，一般调音台上的均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节。

尽管现有的均衡器种类繁多，但是基本原理都是在全频段（20Hz~20KHz）内，通过滤波 器对各个频段的音频进行提升和衰减，因此滤波器的选择对均衡器的设计至关重要。一个完 全可控的滤波器分为两种类型：一种是有限长单位冲激响应滤波器（FIR），又称为非递归型 滤波器，其特点是具有严格的线性相位，可保证音频不出现相位失真。同时由于其单位抽样 响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统，缺点是实现相同滤波效果所需的计算量大，对 于硬件平台速度要求较高，处理的实时效果不佳；第二种是无限长单位冲激响应滤波器（FIR）， 又称递归滤波器[6]。相位特性不好控制，对于相位要求较高时，需加相位校准网络。相比于 FIR 滤波器计算量小，计算时延小。综合考虑以上情况，本课题采用 IIR 滤波器来实现参数均 衡。

2。2 参数均衡滤波器设计

参数均衡滤波器设计要点是对某段频率的音频分量进行提升和衰减而不影响其他的频率 分量，下面介绍两种实现方案：

（1）利用传统的低通、带通和高通滤波器并联来实现对不同频率分量的提升和衰减[7]。 具体的结构框图如图 2。1 所示。

（2）传统的低通、高通、带通、带阻滤波器虽然能提升或衰减高于或低于截止频率的音 频，但均衡器可以通过提高特定频带增益改变声音频谱，同时保持其他频带不受影响。这种 均衡器是由一阶、二阶搁置滤波器（shelving filters)和峰值滤波器(peak filters)级联而成，其中 每一个滤波器都可以独立控制。搁置滤波器和峰值滤波器是以低通、高通、带通和全通滤波文献综述

器为基础设计的特殊权值滤波器，与低通、高通和带通滤波器相比，它们的幅度特性曲线没 有阻带，通常将一系列的搁置滤波器和峰值滤波器级联（见图 2。2），其中低通搁置滤波器均 衡低频范围，高通搁置滤波器均衡高频范围，中间频率范围由一系列的峰值滤波器级联调节

[8]。

图 2。1 传统参数均衡器结构框图

图 2。2 级联的搁置滤波器和峰值滤波器

搁置滤波器通过设置参数截止频率 fc 和增益 G 来提升或衰减低或高频带，峰值滤波器通 过设置参数中心频率 fc、带宽 fb 和增益 G 来提升或衰减中心频带。一个经常使用的滤波器类 型是常 Q 峰值滤波器，因子 Q 被定义为带宽 fb 和中心频率 fc 的比例，即 Q = fb/fc。当保持 Q 为常数时，通过调节峰值滤波器的中心频率即可改变滤波器特性。这意味着当中心频率升高 时带宽增大，反之则反。

2。1。1 搁置滤波器 除了想高通滤波器和低通滤波器一样作为纯粹的带限滤波器，搁置滤波器[9]还用于特定频

率的加权。一个一阶低通搁置滤波器由式(2。1)给出：来*自~优|尔^论:文+网www.youerw.com +QQ752018766*

从上式可以看出它由一个直流增益为 H0 的一阶低通搁置滤波器和一个全通系统并联而 成。公式（2。1）可以写为