SHARC音频DSP的算法详解（八）Parameter EQ （PEQ）的实现及代码详解_dsp音效算法

作者的话

PEQ，常见的滤波器，在SHARC上怎么去做，请看下面的详解。

硬件准备

ADSP-21489EVB：ADI 21489 DSP的开发板

AD-HP530ICE：ADI DSP通用仿真器

软件准备

Visual DSP++

PEQ的算法功能

实现参量均衡器（PEQ）的功能，包含两个部分：
1、计算 PEQ 的滤波器系数；
2、利用计算得到的滤波器系数对输入数据进行滤波处理。

原理简介

参量均衡器一般用于补偿声音信号中不足的频率成分，衰减过多的频率成
分。使用过程中有三个参数可以调：中心频率 fC、Q 值、增益值 Gain。下图为参量均衡器的示意图。

图A

图B

由图(b)可以计算出 Q 值：

数字参量均衡器可通过一个二阶的 IIR 滤波器来实现，其网络结构为：

其中滤波系数 a0 = 1, 其它 5 个系数有各种计算方法，下面是其中一种。

然后用 a0 对其它系数做归一化处理。

上述各式中，g 表示用户设置好的增益值（dB）;Fc 为中心频率，Fs 为系
统的采样率; Q 即为参量均衡的 Q 值，由前面（1）式确定。

资源占用(MIPS, Memory requirement).

Memory: dm 数据段（段名 PEQVar_dmda）， 5* NSECTIONS+1words (字长 32bits)

pm 数据段（段名 PEQCoef_pmda），5*NSECTIONS words (字长 32bits)

代码段（段名 PEQ_pmco），0x 113words (字长 48bits)

MFLOPS（1 个 PEQ 处理 1 个数据）: EQFilter 函数，0.0002

相关函数

函数一：int CalulateEQParam(float pm *coeffs, int sections, int Fs,
float *fcPtr, float *QPtr, float *GainPtr);

1．函数说明：根据 PEQ 的 3 个参数（中心频率、Q 值、增益）计算
滤波器系数

2．输入参数：
fcPtr, 中心频率指针,中心频率范围：20~20000Hz
QPtr， Q 值指针, Q 值范围：0.5~32
GainPtr，增益值指针,以 dB 表示,增益值范围：-20~20
sections, PEQ 个数
Fs，采样频率

3．输出参数：
coeffs, 计算出来的滤波器系数

4．返回值：
0 正常
1 fc 超出范围
2 Q 超范围
3 增益超范围

函数二：InitEQFilter(float dm *state, int nstate);

1．函数说明：初始化 EQ 滤波器的中间延时缓冲区数据
2．输入参数：
state：滤波过程中的数据延时缓冲区
nstate：滤波过程中的延时缓冲大小
3．输出参数：无
4．返回值：无

函数三： EQFilter(float *in, float *out, float pm *coeffs, float dm *state,
int samples, int sections);

1．函数说明：根据 PEQ 滤波器系数对输入数据进行滤波
2．输入参数：
in 输入数据指针
state，滤波过程中的数据延时缓冲区
coeffs,PEQ 滤波器系数
samples，输入数据长度
sections，PEQ 个数
3．输出参数：
out 输出数据指针。
4．返回值：无

应用举例

首先将 PEQfilter.dlb, PEQfilter.h 两个文件拷贝到自己的工程目录下，然后将它们添加到工程中；然后在 LDF 文件中给数据段 PEQVar_dmda、PEQCoef_pmda，程序段PEQ_pmco 分配空间，接下来再写相关代码。

#include “PEQfilter.h”

/******************************************************************************

• 调用 PEQfilter.dlb 库函数需定义的参数
  ****************************************************************************/
  #define NSECTIONS 2 // PEQ 个数
  #define NSAMPLES 512 // 需处理的数据个数
  #define NSTATE ((2NSECTIONS)+1) // 滤波过程中的延时缓冲大小
  #define FS 48000 // 采样率
  #pragma section (“PEQVar_dmda”)
  float state[NSTATE]; // PEQ 滤波的中间延时缓冲数据
  // 预设的滤波器系数. 如果是用 MALAB 直接算出来的滤波系数，则按以下方法排列系数。
  #pragma section (“PEQCoef_pmda”)
  // -a2, -a1, b2, b1, b0
  float pm coeffs[5NSECTIONS]={-0.7474,1.7259,0.8143, -1.6285,0.8143};
  // PEQ 的 3 个参数
  #pragma section (“PEQVar_dmda”)
  float CenterFc[NSECTIONS]; // 中心频率
  #pragma section (“PEQVar_dmda”)
  float QValue[NSECTIONS]; // Q 值
  #pragma section (“PEQVar_dmda”)
  float Gain_dBValue[NSECTIONS]; // 以 dB 表示的增益值
  // 输入输出数组
  float InputData[NSAMPLES]={0};
  float OutputData[NSAMPLES]={0};
  // 如果 PEQ 的参数需更新，则重新计算滤波器系数
  if (New_Parameter_Flag)
  {
  CenterFc[0] = 1000; // 设置 PEQ 的中心频率
  CenterFc[1] = 2000; // 设置 PEQ 的中心频率
  QValue[0] = 10; // 设置 Q 值
  QValue[1] = 32; // 设置 Q 值
  Gain_dBValue[0] = -22; // 设置增益值, 单位为 dB
  Gain_dBValue[1] = -10; // 设置增益值, 单位为 dB
  // 计算 PEQ 的滤波器系数,存储到全局变量 coeffs 数组。
  ErrFlag = CalulateEQParam(coeffs, NSECTIONS, FS, CenterFc, QValue,
  Gain_dBValue);
  New_Parameter_Flag = 0;
  }
  // 第一次调用 PEQ 滤波之前先做初始化工作
  if (FirstPEQ_Flag)
  {
  InitEQFilter(state, NSTATE);
  FirstPEQ_Flag = 0;
  } //对输入数据进行 PEQ 滤波处理
  EQFilter(InputData,OutputData,coeffs, state, NSAMPLES, NSECTIONS);