什么是EQ？泰凌微電子音頻產(chǎn)品 SDK EQ方案介紹

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什么是EQ

EQ（Equalizer）中文名稱均衡器，一種可以調節(jié)各種頻率成分下電信號增益的設備或軟件。常被用來進行音效調節(jié)，可以對音色、音調、音強等方面產(chǎn)生影響。在語音合成領域中，可以消除語音的底噪，提升語音的亮度，使得合成語音更加清亮。

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EQ的實體

EQ以多種形式充斥在我們的日常生活中，設備如DJ使用的打碟機（如圖1所示），通過調節(jié)不同頻段的聲音，達到活躍氣氛的效果，如低頻段主要是底鼓、貝斯的聲音，相較其他頻段更具有能量，易使人興奮；軟件如網(wǎng)易云音樂等音樂APP，均帶有均衡器功能，可通過拖動各按鈕調節(jié)各頻點上的增益，實現(xiàn)自定義音效的功能（如圖2所示）。

圖1 EQ實體設備實例

圖2 用戶EQ設置界面實例

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EQ的分類

按信號形式，音頻均衡器可以分為模擬均衡器和數(shù)字均衡器。模擬均衡器靠硬件實現(xiàn)，利用電容器的“容抗”現(xiàn)象來調整音色，即不同規(guī)格的電容對不同頻率交流電信號有減弱或提升的現(xiàn)象。數(shù)字均衡器可以利用軟件實現(xiàn)，其原理是為輸入信號“X”建立對應的輸出信號“Y”，Y=f (x)，其中函數(shù)f ( )又包含了一個與“x”對應頻率“k”的函數(shù)，將對應“x”的函數(shù)表達式展開也就是：Y=g (k)*X，其中g ( )通過數(shù)字濾波器實現(xiàn)，并隨EQ參數(shù)的調節(jié)而變化。數(shù)字均衡器主要包括圖形均衡器和參數(shù)均衡器，圖形均衡器僅可調整音頻信號中固定頻率點的增益，上述打碟機和APP中的均衡器均屬于圖形均衡器；參數(shù)均衡器是音頻均衡器類型中最強大和最靈活的，可調整參數(shù)包括：增益、中心頻率和帶寬。泰凌微電子 EQ方案屬于參數(shù)均衡器類型。

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EQ可調整的參數(shù)（濾波器參數(shù)）

• 采樣率：數(shù)字音頻信號的采樣頻率；

• 中心頻率：進行濾波的中心點，即提升或衰減頻段的峰點或谷點對應的頻率；

• 增益：中心頻率處的增益；

• Q值：定義濾波器影響的頻率范圍，描述了某一頻率點提升或衰減的頻帶帶寬。Q值越大影響的頻帶帶寬越窄、影響范圍越小，反之Q值越小，影響的頻帶帶寬越大。

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泰凌微電子EQ方案介紹

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上位機配置工具

泰凌微電子提供如下圖所示的圖形化操作工具，可在工具中對各參數(shù)進行設置。方案支持多階濾波器疊加，可選濾波器類型包括：尖峰濾波器(peaking filter)、陷波濾波器(notch filter)、高通濾波器(high pass filter)、低通濾波器(low pass filter)、帶通濾波器(band pass filter)、低切濾波器(low shelf filter)、高切濾波器(high shelf filter)。工具分區(qū)域詳細介紹如下：

區(qū)域1：顯示當前參數(shù)對應的理想頻響曲線；

區(qū)域2：用于設置采樣率、濾波器階數(shù)、參數(shù)應用類型等整體參數(shù)，其中總增益由內嵌算法自動計算出來，不支持手動更改；

區(qū)域3：用于設置各階濾波器的具體參數(shù)：濾波器類型、頻點、Q值、增益；

區(qū)域4：顯示區(qū)域2、3所設置參數(shù)對應的SDK內可識別的參數(shù)，可直接放置到SDK內使用，顯示在線加載EQ參數(shù)時的log，在線調試支持有線和無線兩種方式，通過區(qū)域5進行選擇；

區(qū)域5：各操作按鈕，保存當前配置、開始在線加載參數(shù)等；

圖3 TELINK EQ工具

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設備端功能實現(xiàn)

設備端支持三種EQ模式：

• BT / LE語音通話MIC上行EQ

• BT / LE語音通話SPK下行EQ

• BT / LE音樂下行EQ

設備端EQ功能整體執(zhí)行邏輯如下圖所示，設備上電時從指定Flash區(qū)域加載EQ參數(shù)并計算出上述三種模式下的算法系數(shù)，各模式均有獨立開關，根據(jù)設計要求開啟相應模式的系數(shù)計算及數(shù)據(jù)處理功能。計算出的算法系數(shù)緩存在全局變量中，當音頻通路中開始進行EQ處理時，調用各相關系數(shù)對音頻數(shù)據(jù)進行計算。泰凌微電子方案支持多EQ類型實時切換，為減小EQ類型切換時的數(shù)據(jù)通信壓力，算法系數(shù)計算流程放置在設備端進行，切換時僅需傳輸頻點、增益等參數(shù)即可。新設置的EQ參數(shù)在設備掉電前會加載進指定flash區(qū)域，實現(xiàn)類型切換的記憶功能。

如已量產(chǎn)某項目，客戶自主開發(fā)的私有APP，實現(xiàn)了固定類型（如爵士、電子、嘻哈...）EQ切換功能及自定義EQ（用戶可任意調整固定頻點下的增益，類似圖2所示功能）的功能，通過無線協(xié)議將調整的參數(shù)發(fā)送到設備端，設備端接收完成后進行系數(shù)計算，有音頻數(shù)據(jù)傳輸時新系數(shù)生效，實現(xiàn)EQ類型切換。在耳機關機時，將最后傳入的參數(shù)存入到flash區(qū)域，另設備端以全局數(shù)組的形式存有一組默認參數(shù)，當手機端傳入的參數(shù)或從Flash區(qū)域讀取的參數(shù)有誤時，使用默認參數(shù)。

圖4 設備端功能實現(xiàn)邏輯框圖

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EQ驗證

為檢驗EQ方案的實際效果，可使用AP(Audio Precision)進行掃頻驗證，通過頻響曲線在各頻點的幅值及整體趨勢判斷EQ的處理結果，處理無問題時，AP掃描的頻響曲線應與參數(shù)設置工具中的仿真曲線一致。

圖5 AP掃頻界面

關 于 泰 凌

泰凌微電子致力于為客戶提供一站式的低功耗高性能無線連接SoC芯片解決方案，包括經(jīng)典藍牙，藍牙低功耗，藍牙Mesh，Zigbee，Thread，Matter，Apple HomeKit，Apple“查找（Find My）”，和私有協(xié)議等低功耗2.4GHz多協(xié)議無線連接系統(tǒng)級芯片和豐富的固件協(xié)議棧。公司產(chǎn)品廣泛應用于智能照明，智能家居/樓宇，智能遙控，無線外設，智能零售，穿戴設備，無線音頻，智能玩具，物流追蹤，智慧城市等各類消費和商業(yè)應用場景中。