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1．概述
隨著數(shù)字化技術(shù)的快速、深入發(fā)展,人們對數(shù)字化電子產(chǎn)品所產(chǎn)生的圖像、圖形以及聲音等質(zhì)量的要求越來越高。在實時數(shù)字處理過程中，與D/A和A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)的模擬信號重構(gòu)過程是決定數(shù)字系統(tǒng)輸出質(zhì)量的關(guān)鍵[1]。在聲音的拾取過程及通過音響設(shè)備的傳送過程中，由于設(shè)備或器件的原因，其幅度對頻率的響應(yīng)往往不一致，這樣就達(dá)不到原來的聽覺效果，而均衡器就是一個改變放大器頻率響應(yīng)的設(shè)備。一個好的均衡器能起到以下幾個方面的作用： (1) 能校正音頻設(shè)備所產(chǎn)生的頻率失真；
(2) 校正由于建筑學(xué)共振性的不均勻所帶來的傳輸增益的頻率失真；
(3) 調(diào)整某些易反饋的頻率成分，抑制聲反饋，提高會場增益；
(4) 在藝術(shù)創(chuàng)作中，利用它來刻畫演員和樂器的音色修改，提高藝術(shù)效果。
現(xiàn)有的許多播放器都具有均衡器的功能，如Winamp(如圖 1所示)等。
 圖 1 Winamp的均衡器
MATLAB是一個數(shù)據(jù)分析和處理功能十分強(qiáng)大的工程實用軟件，他的濾波器設(shè)計工具箱為實現(xiàn)聲音信號的數(shù)字濾波提供了十分方便的函數(shù)和命令，但MATLAB的計算速度慢。Visual C++是Windows平臺下主要的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境之一，它能方便實現(xiàn)軟件開發(fā)，開發(fā)的系統(tǒng)具有執(zhí)行速度快等優(yōu)點，故MATLAB與VC的混合編程正好結(jié)合了MATLAB強(qiáng)大的工具箱與VC很快的執(zhí)行速度。本文將給出基于MATLAB與VC混合編程的數(shù)字均衡器的設(shè)計方法，功能包括：
(1)．WAV聲音信號獲取，即從文件(*.wav，*.au等)讀取音頻信息；
(2)．八段數(shù)字均衡器設(shè)定，具體按照表 1中的頻段，其中前兩個頻段合并在一起；
(3)．濾波，包括生成低通、高通、帶通、帶阻的巴特沃斯、切比雪夫濾波器，并顯示濾波器的頻率特征曲線；
(4)．保存，保存濾波后的音頻信息到文件；
(5)．播放，播放濾后音頻信號并實時顯示波形及頻譜特性。
表 1頻率的音感特征
30~60Hz
沉悶 如沒有相當(dāng)大的響度，人耳很難感覺。 60~100Hz 沉重 80Hz附近能產(chǎn)生極強(qiáng)的“重感”效果，響度很高也不會給人舒服的感覺，可給人以強(qiáng)烈的刺激作用。 100~200Hz 豐滿 200~500Hz 力度 易引起嗡嗡聲的煩悶心理。 500~1KHz 明朗 800Hz附近如提升10dB，會明顯產(chǎn)生一種嘈雜感，狹窄感。 1K~2KHz 透亮 2800Kz附近明亮感關(guān)系最大。 2K~4Kz 尖銳 6800Hz形成尖嘯，銳利的感覺。 4K~8Kz 清脆 3400Hz易引起聽覺疲勞。 8K~16Kz 纖細(xì) ＞7.5KHz音感清徹纖細(xì)。 30~60Hz 沉悶 如沒有相當(dāng)大的響度，人耳很難感覺。 2．設(shè)計原理 2.1數(shù)字濾波器 2.1.1 數(shù)字濾波器的原理簡介 數(shù)字濾波器的功能是把輸入序列通過一定的運(yùn)算，變換成輸出序列。數(shù)字濾波器一般可用兩種方法實現(xiàn)：一種是根據(jù)描述數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)模型或信號流程圖，用數(shù)字硬件構(gòu)成專用的數(shù)字信號處理機(jī)，即硬件方式；另一種是編寫濾波器運(yùn)算程序，在計算機(jī)上運(yùn)行，即軟件方式。考慮到軟件的靈活性及易于實現(xiàn)，本文采用軟件方式實現(xiàn)數(shù)字濾波器。 數(shù)字濾波器有無限沖激響應(yīng)(IIR)和有限沖激響應(yīng)(FIR)兩種。下面分別介紹：
(1) IIR濾波器
IIR濾波器的特點是：單位沖激響應(yīng)h(n)是無限長的；系統(tǒng)函數(shù)H(z)在有限長Z平面（0<|Z|<∞)有極點存在；結(jié)構(gòu)上存在輸出到輸入的反饋，也即結(jié)構(gòu)上是遞歸型的；因果穩(wěn)定的IIR濾波器其全部極點一定在單位圓內(nèi)。其系統(tǒng)函數(shù)為
(1)
計算機(jī)上實現(xiàn)時則需要用到差分方程的形式，如下
(2)
IIR濾波器有四種基本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(具體參看文獻(xiàn)[3])，直接I型、直接II型、級聯(lián)型與并聯(lián)型。其中直接I型需要2N個延遲單元，而直接II型只需要N個延遲單元。因此，用軟件實現(xiàn)時，直接II型少占用存儲單元。級聯(lián)型則是將N階IIR系統(tǒng)函數(shù)分解成二階因式連乘積，并聯(lián)型則是將系統(tǒng)函數(shù)化成部分分式之和，則可得到IIR數(shù)字濾波器的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
(2) FIR濾波器
IIR濾波器的特點是：系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)h(n)是個有限長序列；系統(tǒng)函數(shù)|H(z)|在|z|>0處收斂，極點全部在z=0處(即FIR一定為穩(wěn)定系統(tǒng))；結(jié)構(gòu)上主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，沒有輸出到輸入反饋。但有些結(jié)構(gòu)中（例如頻率抽樣結(jié)構(gòu)）也包含有反饋的遞歸部分。其系統(tǒng)函數(shù)的一般形式為
(3)
對應(yīng)的差分方程為
(4)
FIR系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)有直接型、級聯(lián)型、快速卷積型、頻率取樣型等。
2.1.2 FIR與IIR濾波器的比較與選擇
IIR濾波器可以用比FIR濾波器少的階數(shù)來滿足相同的技術(shù)指標(biāo)，這樣，IIR濾波器所用的存儲單元和所用的運(yùn)算次數(shù)都比FIR濾波器少。FIR濾波器可得到嚴(yán)格的相位，而IIR濾波器不能得到。事實上，IIR濾波器的選頻特性越好，它的相位的非線性就越嚴(yán)重。因此在需要嚴(yán)格線性相位的情況下應(yīng)該選擇FIR濾波器。IIR濾波器可利用模擬濾波器現(xiàn)成的設(shè)計公式、數(shù)據(jù)和表格，因而計算工作量較小，對計算工具要求不高。FIR濾波器沒有現(xiàn)在的設(shè)計公式，對計算工具要求較高，需要借助計算機(jī)來設(shè)計。另外，IIR濾波器主要是設(shè)計規(guī)格化的、頻率特性為分段常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)低通、高通、帶通、帶阻和全通濾波器，而FIR濾波器可設(shè)計出理想正交變換器、理想微分器、線性調(diào)頻器等各種網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)性較廣。 總之，IIR和FIR這兩種濾波器各有特點，在實際應(yīng)用中空間選擇中哪種濾波器，就從多方面的因素來考慮。例如用于語音通信的濾波器，對相位要求不是主要的，因此選用IIR濾波器較為合適，可以充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)和高效的特點。而圖像信號處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫圆ㄐ螖y帶信息的系統(tǒng)，對相位的線性要求較高，因此采用FIR濾波器較好。
對于數(shù)字均衡器，一方面是用于處理語言信號，另一方面需要用到頻率特性分段的帶通濾波器，因此應(yīng)該IIR濾波器。下面介紹IIR濾波器的設(shè)計方法。
2.1.3 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法
實際中的數(shù)字濾波器都是用有限精度算法實現(xiàn)的線性非移變離散系統(tǒng)，設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的方法主要有兩種：一種是利用模擬濾波器的理論來設(shè)計，另一種是計算機(jī)輔助設(shè)計，即使用最優(yōu)化技術(shù)設(shè)計。利用模擬濾波器的設(shè)計理論來設(shè)計IIR濾波器，就是首先根據(jù)實際要求設(shè)計一個模擬濾波器，然后再將這個模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器。由于模擬網(wǎng)絡(luò)綜合理論已經(jīng)發(fā)展得很成熟，故許多常用的模擬濾波器不僅有了簡單而嚴(yán)格的設(shè)計分式，而且設(shè)計參數(shù)已經(jīng)表格化，所以設(shè)計起來很方便。因此本文采用第一種方法。 設(shè)計步驟大致分以下三步：
(1) 設(shè)計模擬濾波器。根據(jù)實際需要確定濾波器的參數(shù)，利用的濾波器的設(shè)計公式設(shè)計出模擬濾波器并得到其傳遞函數(shù)H(s)，常用的濾波器有巴特沃斯濾波器、橢圓濾波器和切比雪夫濾波器；
(2) 將模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器。利用沖激響應(yīng)不變法或雙線性變法將H(s)轉(zhuǎn)換成H(z)，不同的設(shè)計方法對應(yīng)于不同的s平面到z平面的映射公式；
(3) 頻率變換。上述方法得到的是低通濾波器，為了得到高通、帶通、帶阻濾波器，還需要用利用變換公式作頻率變換。
以上各步驟都有成熟的理論與公式，具體可參看文獻(xiàn)[3]。
2.2均衡器的原理
2.2.1 均衡器總體設(shè)計 均衡器的基本功能是調(diào)節(jié)各頻段的信號強(qiáng)弱，為了滿足該功能，本文采用如下的方法： Step1：設(shè)計出對應(yīng)八個頻段的八個帶通濾波器；
Step2：對原始信號分八路用八個帶通濾波器進(jìn)行濾波；
Step3：將八個濾波器的濾波結(jié)果加權(quán)求和，權(quán)值的設(shè)計與均衡器的調(diào)節(jié)要求一致。
這樣最終得到的結(jié)果便是所需要的均衡結(jié)果。其中第2步中各帶通濾波器的輸入信號均為原始信號，而不是“串聯(lián)”地濾波。設(shè)原始輸入信號為x(n)，第i路的輸出信號為，第i路的權(quán)值為，均衡器的輸出信號為y(n)，則有
(5)
(6)
式中，、為濾波器的參數(shù)，可由2.1.3節(jié)的方法得到，N為濾波器的階數(shù)。
具體應(yīng)用中，式(6)有兩個問題，下節(jié)將介紹這兩個問題并給出解決方法。
2.2.2 濾波計算的兩個問題
(1) 數(shù)組越界問題 即當(dāng)n<N時，如5階濾波器處理第一個x時(n=1，N=5)，則式(6)中的與會出現(xiàn)數(shù)組下標(biāo)小于0。
對于聲音信號，人的聽覺不會感覺出很短時間的異常。因此，可以簡單地將數(shù)組越界的情況用0代替，即n<N時，規(guī)定。這樣只有前N個數(shù)字信號不準(zhǔn)確，從而前N/Fs秒聲音信號不準(zhǔn)確，N一般不超過10，而Fs一般為44100，從而N/Fs很小，人的聽覺根本不會感覺到。
(2) 溢出問題
定點加法運(yùn)算有可能發(fā)生溢出。但是，在采用補(bǔ)碼進(jìn)行運(yùn)算時，即使中間計算結(jié)果發(fā)生了溢出，但只要最終累加值的絕對值小于1，就能保證最后得到的總和是正確數(shù)值。因此，為防止數(shù)字濾波器定點運(yùn)算產(chǎn)生溢出， y(n)絕對值小于1就夠了。
一種解決方式是針對輸入x。對于IIR濾波器，有
(7)
由不溢出的條件得
(8)
即，當(dāng)(8)式不滿足時，需要對輸入信號x(n)乘以一個小于1的比例因子，使得(8)式恰好滿足。比例因子的計算式易由(8)式推出。
為簡單起見，本文采用針對輸出的解決方式，即如果y(n)絕對值超過1，則對其賦值為1或，符號選擇取決于原值的符號。
2.3 軟件設(shè)計
2.3.1 數(shù)據(jù)流圖 數(shù)據(jù)流圖(DFD)是一種圖形化技術(shù)，它描繪信息流和數(shù)據(jù)從輸入移動到輸出的過程中所經(jīng)受的變換。在數(shù)據(jù)流圖中沒有任何具體的物理元素，它只是描繪信息在軟件中流動和被處理的情況。設(shè)計數(shù)據(jù)流圖時只需考慮系統(tǒng)必須完成的基本邏輯功能，而不用考慮具體實現(xiàn)，因而它是進(jìn)行軟件設(shè)計很好的出發(fā)點。 面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法的目標(biāo)是給出設(shè)計軟件結(jié)構(gòu)的一個系統(tǒng)化的途徑。結(jié)合上一節(jié)的內(nèi)容，可以得出軟件的數(shù)據(jù)流圖如圖 2所示。
圖 2 均衡器的數(shù)據(jù)流圖
2.3.2 模塊劃分
模塊化就是把程序劃分成獨立命名且可獨立訪問的模塊，每個模塊完成一個子功能，把這些模塊集成起來構(gòu)成一個整體，可以完成指定的功能滿足用戶需求。根據(jù)人類解決一般問題的經(jīng)驗，如果一個問題由兩個問題組合而成，那么它的復(fù)雜程度大于分別考慮每個問題時的復(fù)雜程度之和，也就是說把復(fù)雜的問題分解成許多容易解決的小問題，原來的問題也就容易解決了。這就是模塊化的根據(jù)。 在模塊劃分時應(yīng)遵循如下規(guī)則[4]：改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)提高模塊獨立性；模塊規(guī)模應(yīng)該適中；深度、寬度、扇出和扇入都應(yīng)適當(dāng)；模塊的作用域應(yīng)該在控制域之內(nèi)；力爭降低模塊接口的復(fù)雜程度；設(shè)計單入口單出口的模塊；模塊功能應(yīng)該可以預(yù)測。
本著上述的啟發(fā)式規(guī)則，對軟件進(jìn)行如圖 3所示的模塊劃分。
圖 3數(shù)字均衡器的模塊劃分
3．軟件實現(xiàn) 3.1界面設(shè)計 MATLAB是Mathworks公司推出的數(shù)學(xué)軟件，它將數(shù)值分析、矩陣計算、信號處理和圖形顯示結(jié)合在一起，為眾多學(xué)科領(lǐng)域提供了一種簡潔、高效的編程工具。它提供的GUIDE工具為可視化編程工具，使得軟件的界面設(shè)計像VB一樣方便。故本文采用MATLAB作為主要編程語言實現(xiàn)數(shù)字均衡器。 為了實現(xiàn)預(yù)期的功能，設(shè)計如圖 4所示的界面。
圖 4 頻譜分析儀的界面設(shè)計
左邊最上面的部分為標(biāo)題區(qū)，用于顯示軟件標(biāo)題等信息，不具人機(jī)交互功能。
再往下是信號輸入/輸出區(qū)，包含3種輸入方式。界面應(yīng)該具有：只有當(dāng)每個單選框被選中時才允許使用對應(yīng)的輸入框、按鈕等。支持WAV和AU兩種格式的音頻文件。“原聲播放”用于播放輸入的原信頻信號，區(qū)別于濾波后的信號，用于對比濾波前后的信號。
再往下是均衡器區(qū)。八個滾動條對應(yīng)八個帶通濾波器的權(quán)值，在中間時為1，最下為0，最上為10。“類型”單選框用于選擇巴特沃斯、切比雪夫等各種類型IIR濾波器。“重置”用于將各輸入恢復(fù)默認(rèn)。
“濾波”后才能“播放”，這是考慮到MATLAB對多線程機(jī)制支持得不好，不宜使用一邊濾波一邊播放的方法。由于濾波時間較長，故添加了進(jìn)度顯示的功能。條形圖是許多音頻軟件使用的頻譜輸出方式。
右邊的上面是濾波器，可以指定各種類型與參數(shù)。“生成濾波器”可以產(chǎn)生一個符合條件的濾波器，并在下面的圖中顯示濾波器的頻率特征曲線。“濾波”用于對輸入的音頻信號用生成的濾波器濾波。
再往下則分別是時域波形與頻譜分析的圖形顯示，均為實時顯示。
在界面設(shè)計時為避免錯誤的操作，在某些按鈕不能使用時必須將其設(shè)置為不可用，而它們能夠使用時立即設(shè)置為可用。例如，沒有打開音頻文件時“濾波”按鈕不可用，打開后“濾波”按鈕可用；點擊“濾波”前，“播放”不可用，點擊“濾波”并完成濾波后，“播放”則變?yōu)榭捎谩?/div>
3.2均衡器模塊的實現(xiàn)
均衡器模塊功能是生成帶通濾波器并對原信號濾波。為了便于程序的擴(kuò)充與修改，將表 1中的頻段數(shù)據(jù)獨立出來，如下 handles.fband=[20 100 200 500 1000 2000 4000 8000 16000];
均衡器的功能主要在“濾波”按鈕的回調(diào)函數(shù)中實現(xiàn)，下面具體介紹
開始需要得到濾波器的參數(shù)：頻帶與階數(shù)，如下
order=str2double(get(handles.order,'String'));
num=8;%8 filters totally
fband=handles.fband;
接著就是產(chǎn)生濾波器并濾波了，每次濾波后產(chǎn)生的yi(n)如果都存到一個變量中，則需要8個這樣的變量，對于輸入信號量很大時將需要大量的內(nèi)存空間，為此，本文采用累加的方式，這樣只用一個變量去存儲濾波結(jié)果。
nn=length(handles.y);
handles.yy=zeros(size(handles.y));
for i=1:num
if get(handles.butterworth,'Value')==1
[b a]=butter(order,2*fband(i:i+1)/handles.Fs);
elseif get(handles.cheby1,'Value')==1
[b a]=cheby1(order,0.5,2*fband(i:i+1)/handles.Fs);
elseif get(handles.cheby2,'Value')==1
[b a]=cheby2(order,20,2*fband(i:i+1)/handles.Fs);
elseif get(handles.ellip,'Value')==1
[b a]=ellip(order,0.5,20,2*fband(i:i+1)/handles.Fs);
else
errordlg('No filter type chosen or filter type error!');
end
eval(sprintf('k=get(handles.band%d,''Value'');',i));
y=(9^k-1)/8*qfilter(b,a,handles.y);
handles.yy=handles.yy+y;
end
guidata(hObject,handles);
在程序中有一句y=(9^k-1)/8*qfilter(b,a,handles.y)，作用是加權(quán)以便下一句的求和，其中k是從滾動條中得到的參數(shù)，從0到2，但需要的權(quán)值是從0到10，令w為需要的權(quán)，即，由于實際需要w為指數(shù)變化，故設(shè)
(9)
代入w=0, k=0; w=1, k=1; w=10, k=2解得a=1/8，b=9，，從而有上述代碼。
3.3 混合編程實現(xiàn)filter函數(shù)
MATLAB中提供的filter函數(shù)，但有兩個問題，一個是運(yùn)行速度較慢，另一個是不能解決2.2.2節(jié)的溢出問題。由于filter函數(shù)的執(zhí)行速度是整個軟件速度的瓶頸，故需要提高其速度。故這里采用VC實現(xiàn)filter函數(shù)，具體通過MATLAB與VC的混合編程來實現(xiàn)。這樣能夠較好解決那兩個問題。 具體步驟為：
(1) MATLAB中運(yùn)行mex –setup將VC選作編譯器
(2) 在VC中新建一個DLL工程，添加如下代碼
#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{ double *a,*b,*x,*y;
int M,n,i,j;
b=mxGetPr(prhs[0]); //獲得指向矩陣的指針
a=mxGetPr(prhs[1]);
x=mxGetPr(prhs[2]);
M=mxGetM(prhs[2]); //獲得矩陣的行數(shù)
plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(M,1,mxREAL);
y=mxGetPr(plhs[0]);
n=mxGetN(prhs[0]);
for(i=0;i<n;i++)
{ y[i]=b[0]*x[i];
for(j=1;j<i+1;j++)
y[i]+=b[j]*x[i-j]-a[j]*y[i-j];
if(y[i]>1)y[i]=1;else if(y[i]<-1)y[i]=-1;
}
for(;i<M;i++)
{ y[i]=b[0]*x[i];
for(j=1;j<n;j++)
y[i]+=b[j]*x[i-j]-a[j]*y[i-j];
if(y[i]>1)y[i]=1;else if(y[i]<-1)y[i]=-1;
}
}
(3) 保存為qfilter.cpp，放在MATLAB工作目錄，在MATLAB中運(yùn)行mex qfilter.cpp生成qfilter.dll。
這樣，只需調(diào)用qfilter函數(shù)即能實現(xiàn)濾波。
3.4 實時顯示的實現(xiàn)
軟件的功能要求實時顯示波形與頻譜分析結(jié)果，這里采用分批處理的方法。即先取一批信號，將其播放出來，同時進(jìn)行FFT，并繪出時域波形與頻譜分析結(jié)果，然后取下一批信號……由于各批信號間的時間間隔很小，從而感覺像連續(xù)播放，而時域波形與頻譜則是實時地變化。 該功能主要在“播放”按鈕的回調(diào)函數(shù)中實現(xiàn)
N=length(handles.yy);
n=4096;
step=n/handles.Fs;
from=1;
to=n;
ymax=max(handles.y);
ymin=min(handles.y);
f=linspace(0,handles.Fs/2,n/2);
fband=handles.fband;
num=length(fband)-1;
tic
while to<=N;
y=handles.yy(from:to,:);
pause(step-toc*0.99);
wavplay(y,handles.Fs,'async');
tic
P=fft(y,n);
Pyy =2*abs(P)/n;
loglog(handles.axes1,f,Pyy(1:n/2));
axis(handles.axes1,[fband(1) fband(num+1) 1e-3 ymax]);
plot(handles.axes2,y);
ylim(handles.axes2,[ymin ymax]);
from=from+n;
to=to+n;
end
采用異步播放方式可以使得播放不占用主線程，從而使得播放效果不會很卡。為了使得播放流暢，需要與pause的使用結(jié)合，具體方法為用tic和toc計算出其它代碼運(yùn)行時間，然后用播放時間減去其它代碼運(yùn)行時間，從而得到需要暫停運(yùn)行的時間。
4．運(yùn)行實例與誤差分析
4.1運(yùn)行實例 圖 5是程序的運(yùn)行的一個實例，可以看到，基本上可以實現(xiàn)各個頻段的均衡與調(diào)結(jié)。但是并不能完全濾掉某個頻段的信號。 另外，為了比較MATLAB的filter函數(shù)與VC寫的qfilter的執(zhí)行速度，軟件中提供了選擇濾波程序的界面，圖 5中的運(yùn)行結(jié)果為qfilter的運(yùn)行時間，為0.031秒，而相同情況下，MATLAB的filter的運(yùn)行時間為0.157秒，如圖 6所示。從而混合編程的方式大大提高了軟件的運(yùn)行效率。所以在均衡器功能上直接采用qfilter。
4.2 誤差分析
理想的濾波器是不存在的，實際中只能盡量地接近理想濾波器，所以只能盡量地去接近理想的濾波器。對于IIR數(shù)字濾波器，階數(shù)越高，則濾波器的精度越高，即越接近于理想的情況，但計算機(jī)運(yùn)行速度就越慢了，所以實際中應(yīng)該權(quán)衡運(yùn)行速度與濾波器的精度。另外，計算機(jī)本身也有誤差(如截斷誤差)，但相對于濾波器的設(shè)計誤差，計算機(jī)的計算誤差可以怱略不計。故提高精度關(guān)鍵在于提高濾波器的設(shè)計精度。 圖 5 運(yùn)行結(jié)果實例
圖 6 MATLAB的filter的運(yùn)行時間
另外，每個帶通濾波器之間的過渡也有設(shè)計誤差，理論上帶通濾波器間的過濾應(yīng)該滿足各濾波器的頻率響應(yīng)曲線疊加起來為一條值為1的水平線，但實際中只能盡量去接近理論的情況。
5．總結(jié)與展望
5.1總結(jié) 本文首先對數(shù)字濾波器的原理進(jìn)行了分析，并選擇了一種實現(xiàn)數(shù)字均衡器的方案，在軟件的設(shè)計上采用軟件工程的理論，使用面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法進(jìn)行軟件設(shè)計，并且采用了模塊劃分的方法。在實現(xiàn)的時候采用MATLAB與VC混合編程的方式，這樣不僅利用了MATLAB的強(qiáng)大工具箱，而且使得開發(fā)的軟件有著運(yùn)行速度快的特點。界面上采用MATLAB提供的GUIDE工具進(jìn)行設(shè)計，使得軟件開發(fā)效率較高。對于均衡器所要求的功能，已經(jīng)全部實現(xiàn)，但限于篇幅，本文只給出了部分功能的實現(xiàn)方法。最后給出了軟件的運(yùn)行結(jié)果，并對軟件進(jìn)行了誤差分析。 5.2展望
該軟件在播放前需要點濾波按鈕，這使得操作變得麻煩，所以可以將濾波功能加到播放中，這就意味著需要加快程序的運(yùn)行速度可者采用多線程機(jī)制。帶通濾波器頻率交界處的誤差可以通過優(yōu)化設(shè)計的方法來將其減小，即各帶通濾波器不完全以給定的頻帶為自己的生成參數(shù)，而是以附近的某個頻率值作為其生成參數(shù)，這樣就需要用到優(yōu)化的理論。其實可以將軟件的主體用VC進(jìn)行開發(fā)，部分難以實現(xiàn)但運(yùn)行次數(shù)不多的函數(shù)則借用MATLAB，實現(xiàn)以VC的主體的混合編程，這樣可以實現(xiàn)多線程，并且運(yùn)行速度會進(jìn)一步加快，但這種開發(fā)方式的開發(fā)時間相對較長。 本文來自CSDN博客，轉(zhuǎn)載請標(biāo)明出處：http://blog.csdn.net/sbtdkj1017/archive/2008/03/21/2202003.aspx
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