雅馬哈Q2031B 均衡器

EQ是Equalizer的縮寫，中國大陸地區(qū)稱呼為均衡器，港臺地區(qū)稱呼為等化器。它的作用就是調(diào)整各頻段信號的增益值。普通百姓最初接觸均衡器是在80年代的高級錄放機上，當(dāng)年的高檔錄放機都帶有N段均衡調(diào)節(jié)，那個調(diào)節(jié)器就是均衡器。這個均衡器是基于模擬信號的，后來在PC上逐漸發(fā)展出了數(shù)字均衡器。對于大部分電腦用戶，他們接觸得最多的數(shù)字均衡器來自播放軟件。

當(dāng)均衡曲線上有多少個可調(diào)節(jié)節(jié)點時，那么這個均衡器就被稱為多少段均衡器，10段均衡器表示有10個可調(diào)節(jié)節(jié)點。節(jié)點越多，便可以調(diào)節(jié)出更精確的曲線，而調(diào)節(jié)難度則更難。大家都只到人耳只能聽到模擬信號，而這些軟件的均衡器都是數(shù)字均衡器，什么是數(shù)字均衡器？就是處理數(shù)字信號增益調(diào)節(jié)的均衡器，它這個操作在數(shù)字轉(zhuǎn)模擬前進(jìn)行，而模擬均衡器則是數(shù)字信號轉(zhuǎn)為模擬信號后再處理。許多多媒體音箱上都帶有簡單的高低音增益調(diào)節(jié)，我們可以把這個看作是一個兩段的模擬均衡器。

任何頻率的增益或者衰減都會牽涉到信號的重（重新）量化，因此均衡器也有品質(zhì)上的差異，就像不同的SRC品質(zhì)有差異一樣。前面介紹的均衡器均是軟件方式實現(xiàn)的數(shù)字均衡器，它們的品質(zhì)各不相同。

Crystal CS46XX芯片內(nèi)置了硬件均衡器，在通常情況下，我們優(yōu)先使用硬件均衡器。很少有音箱能做到較為平直的頻響曲線，往往會在某個頻段衰減N dB，只要將均衡器的對應(yīng)頻段做N dB的增益，就會起到修復(fù)曲線的作用。

在音響器材中，均衡器是一種可以分別調(diào)節(jié)各種頻率成分電信號放大量的電子設(shè)備，通過對各種不同頻率的電信號的調(diào)節(jié)來補償揚聲器和聲場的缺陷，補償和修飾各種聲源及其它特殊作用，一般調(diào)音臺上的均衡器僅能對高頻、中頻、低頻三段頻率電信號分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。

嚴(yán)格地說應(yīng)先要根據(jù)音響的頻響曲線用均衡器來校正成平直的，就是說音響的頻率響應(yīng)曲線本來不是水平的直線，但是為了真實還原聲音，我們可以通過均衡器的調(diào)節(jié)把原來的曲線變成直線。但大多數(shù)朋友都沒這個條件，不知道耳機或者耳塞的頻響曲線，所以我們只能根據(jù)自己的聽覺來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

首先來看看均衡器分段后的每個部分的作用:

這一段提升能給音樂強有力的感覺，給人很響的感覺，如雷聲。是音樂中強勁有力的感覺。如果提升過高，則又會混濁不清，造成清晰度不佳，特別是低頻響應(yīng)差和低頻過重的音響設(shè)備。

這段是音樂的低頻結(jié)構(gòu)，它們包含了節(jié)奏部分的基礎(chǔ)音，包括基音、節(jié)奏音的主音。它和高中音的比例構(gòu)成了音色結(jié)構(gòu)的平衡特性。提升這一段可使聲音豐滿，過度提升會發(fā)出隆隆聲。衰減這兩段會使聲音單薄。

這段包含了大多數(shù)樂器的低頻諧波，如果提升過多會使聲音像電話里的聲音。如把600Hz和1kHz過度提升會使聲音像喇叭的聲音。如把3kHz提升過多會掩蔽說話的識別音，即口齒不清，并使唇音"mbv"難以分辨。如把1kHz和3kHz過分提升會使聲音具有金屬感。由于人耳對這一頻段比較敏感，通常不調(diào)節(jié)這一段，過分提升這一段會使聽覺疲勞。

這段頻率屬中頻，如果提升得過高會掩蓋說話的識別音，尤其是3kHz提升過高，會引起聽覺疲勞。

這是具有臨場感的頻段，它影響語言和樂器等聲音的清晰度。提升這一頻段，使人感覺聲源與聽者的距離顯得稍近了一些;衰減5kHz，就會使聲音的距離感變遠(yuǎn);如果在5kHz左右提出升6dB，則會使整個混合聲音的聲功率提升3dB。

這一頻段控制著音色的明亮度，洪亮度和清晰度。一般來說提升這幾段使聲音洪亮，但不清晰，不可能會引起齒音過重，衰減時聲音變得清晰，但聲音不洪亮。

均衡器上也可以按照聽門極限的曲線圖來設(shè)置,這樣讓耳朵能最容易的感覺到聲音,這樣最自然最好! 如下圖，我們提升低頻和高頻的DB數(shù)。

這樣讓低頻和高頻能夠很自然的被耳朵感受到，也就是說最佳的EQ設(shè)置應(yīng)該和該曲線圖吻合。

CD在錄制的時候是很好的記錄了經(jīng)過編輯的音源信號的，在CD制作的時候就已經(jīng)調(diào)整好了音效的，所以我們可以認(rèn)為不需要補償。mp3就不一樣，在壓縮的時候，高中低頻三個部分會有損失，一般來說損失的是高低兩端，而中頻部分很大程度上保留了下來。所以我采取的辦法是通過對CD和mp3文件播放進(jìn)行比較的方法調(diào)整。

預(yù)設(shè)了有pop，rock，jazz，classic，vocal等幾種模式，有什么用呢?

其實這些是根據(jù)不同的音樂風(fēng)格設(shè)置的，下面介紹下頻響曲線。

pop:流行樂。它要求兼顧人聲和器樂的結(jié)合都很平均，所以曲線的波動不是很大的。

rock:搖滾樂。它的高低兩端提升很大，低音讓音樂強勁有力，節(jié)奏感很強，高音部分清晰甚至刺耳

jazz:爵士樂。它提升了3-5kHz部分，增強臨場感。

classic:古典樂。它提升的也是高低兩部分，主要突出樂器的表現(xiàn)。

vocal:人聲。人的嗓子發(fā)出的聲音的頻率范圍比較窄，主要集中在中頻部分。

其中paragraphiceq是參數(shù)圖形均衡器，graphiceq是圖示均衡器。用滑動控制器作為參數(shù)調(diào)整的多段可變均衡器?；瑒涌刂破飨碌臉?biāo)識與其頻率響應(yīng)所對應(yīng)。每一頻段的中心頻率與帶寬是固定的。

做音樂最離不開的效果器是什么?

正是有了這個所謂"均衡"的效果器，我們的音樂才不會過載，樂器音色才會如此豐富。然而知道1加1等于2更要知道1加1為什么等于2。今天我把這個效果器扒光，從根本上來分析它的工作原理。

"EQ的原理?聲波是由不同諧波組成的!所謂均衡處理就是改變這些諧波的振幅。"這個說法也對也不對。說它對是因為均衡效果器的初衷是這樣的。說它不對，是因為以當(dāng)今的數(shù)學(xué)算法，還不能做到由答案推出確定的問題。比如一道題的答案是10，我的問題可以是2+8，也可以是1+3+6，甚至可以是5.5+4.4+0.1等等等等……波形也是一樣，同樣的合成波形，可以有無數(shù)諧波組合。所以說，效果器根本不能分清楚這些諧波的個數(shù)與振幅類型。不過均衡的發(fā)明者很聰明，他并不讓EQ處理不可琢磨的諧波去改變音色，而是通過一種巧妙的方法，間接的改變了音色。

從高中物理書上的"振動與波"一章可知頻率等于周期的倒數(shù)。而所謂周期，就是指物體完成某種運動，回到初始狀態(tài)所經(jīng)歷的時間。

由縱軸的零點來看，這個波形的從0時刻從0振幅開始跨越1/440秒后回到了初始狀態(tài)(第1/880點縱軸位置也是0點，但是運動方向與初始位置相反。所以不能當(dāng)作返回)。我們知道這個波形的頻率是440Hz(1/440的倒數(shù))，可是這個波形就只有440Hz的聲音么?不是的。如果我們從圖中縱軸的某個非零位置看上去。

正如大家看到的，這一段里，振動回到平衡位置經(jīng)歷的時間是1/1000秒，也就是說，綠色部分是頻率為1000Hz的波形。同樣的，從縱軸不同的非零位置看，可以得到各種頻率的波形。

這樣，我們就近似得到了波形的各個分波。下面EQ所要做的，就是調(diào)整各個近似分波的振幅(音量)大小。但在這之前，我們先要下一個定義:同樣的波形，在縱軸的不同位置看上去有不同的頻率，我們把從平衡位置(縱軸零點)看上去呈現(xiàn)的頻率稱為"樂音頻率"，把從縱軸不同位置看上去的分波統(tǒng)稱"聲音頻率"。人耳在接收聲音的時候，會自動把耳膜在平衡位置的振動頻率(也就是"樂音頻率")當(dāng)作音高，把其他頻率轉(zhuǎn)化為音色。

最原始的EQ，是利用電容器的所謂"容抗"現(xiàn)象來調(diào)整聲音的音色，所謂"容抗"，既是說電容器有這樣一種物理現(xiàn)象。對于不同規(guī)格的電容，其對不同頻率交流電信號有減弱或提升的現(xiàn)象。聲音從mic轉(zhuǎn)化后會變成交流電信號，電流I會正比于聲音振幅(其實只能近似正比)。I通過導(dǎo)線進(jìn)入EQ，我們用一個3段EQ的理論電路來舉例:

3個不同規(guī)格的電容器分別負(fù)責(zé)調(diào)整高頻，中頻和低頻。由于三個電容分別對高，中，低頻率的敏感程度不一樣，人們便可以通過調(diào)整各個電容的電流傳輸效率來產(chǎn)生EQ效果。這種利用物理現(xiàn)象的方法是明智又省力的，而且相當(dāng)精確!但是隨著數(shù)碼錄音技術(shù)的發(fā)展，錄音師們開始喜歡在后期加入EQ，傳統(tǒng)EQ便不能滿足需要了。于是越來越多的數(shù)字EQ出現(xiàn)在了人們眼前。在聲音信號已經(jīng)量化的數(shù)字信號中調(diào)整EQ，就必須利用數(shù)學(xué)算法來解決。大家一定都聽說過"采樣率"這個概念。在數(shù)字音頻信號中，波形的變化不能是連續(xù)的，而是由一個一個采樣點串起來的。

這種設(shè)計產(chǎn)生了一個麻煩--我們在分析采樣點頻率時很難找到另一個采樣點剛好與這個點振幅狀態(tài)一致:

所以，數(shù)碼EQ必須像穿線一樣將各個采樣點連起來，才能近似找到兩個狀態(tài)一致的點。說起來容易作起來難，電腦不是人腦，只能以數(shù)學(xué)方法來"穿線"。最古老的方法，我稱作"直線路徑"即用直線連接各個采樣點。這種做法很簡單，但是誰都知道采樣點與采樣點之間不可能是直線連接，這樣會產(chǎn)生很大誤差!后來人們根據(jù)高數(shù)中的傅里葉級數(shù)，用最接近原始波形的曲線連接了采樣點，我稱作"模擬路徑"。如圖:

這種方法誤差依然存在，畢竟那是理論算出來的不是真正的波形。但是已經(jīng)與原始波形相差很少很少了。現(xiàn)今流行的數(shù)字EQ，大都采用這種設(shè)計。

數(shù)字EQ雖然種類繁多，其實原理都是一樣的，即:將輸入信號"x"建立對應(yīng)輸出信號"Y"，Y=f(X)，其中f()這個作用式中又包括了一個與"x"對應(yīng)頻率"k"的函數(shù)。將對應(yīng)"X"的函數(shù)表達(dá)式展開也就是:Y=g(k)*X。其中g(shù)()隨EQ參數(shù)調(diào)節(jié)而變化。

舉例:古老數(shù)字EQ的原理。

這是一個古老的3段EQ，使用"直線路徑"。我們把中頻提升到2倍，高頻提升3倍。這時，函數(shù)的作用式就變成了:

Y=1*X(k屬于0hz到400hz)

Y=2*X(k屬于400hz到2500hz)

Y=3*X(k屬于2500hz到無窮)

可以看出，這種EQ調(diào)節(jié)"有塄有角"，399.9hz振幅還一點不變，到401hz就突然增加2倍。我和朋友寫過一個小播放器，就加入了這EQ，產(chǎn)生了魔鬼的聲音…………現(xiàn)今的EQ不但擁有"模擬路徑"，還擁有漸變的函數(shù)作用式。同樣的3段EQ，把中頻提升到2倍，高頻提升3倍，函數(shù)圖像會變的很圓滑:

所示，這個"樓梯"很圓滑，在雖然中頻從400hz開始算起，但是從350hz左右就已經(jīng)開始增加振幅產(chǎn)生漸變的效果。大家可以試試，即便把EQ的高頻降低到0，我們依然可以聽到一點高頻。而且由于采用了"模擬路徑"，使頻率的分析更準(zhǔn)確!更加容易調(diào)節(jié)。但這兩種優(yōu)化算法比古老EQ更費系統(tǒng)資源。

我們之所以要講到已經(jīng)沒有用的古老EQ，是因為它更方便人們理解EQ。有些朋友總是問:EQ效果器既然能改變聲音的頻率，C調(diào)的歌調(diào)完EQ會不會變成降B?降低bass的低頻，bass聽起來會不會好像升了一個8度?大家還記得前文提到的"樂音頻率"和"聲音頻率"概念么?我們帶著這個概念從古老EQ入手來解釋這兩個問題。

我們來看古老EQ的公式:Y=r*X(k屬于ahz到bhz)。前面已經(jīng)說過，聲音的音高只與"樂音頻率"有關(guān)。也就是說，想證明EQ效果器能改變聲音的頻率而不改變音高，只需證明EQ效果器能改變聲音頻率而不改變樂音頻率。

根據(jù)樂音頻率的定義，它必然是兩個同樣狀態(tài)的0點之間時間長度的倒數(shù)(第1零點，第3零點)。我們設(shè)1點的時刻為t1，3點的時刻為t2。樂音頻率f=1/(t2-t1)。我們來證明t1時刻或者t2時刻不發(fā)生變化:對于任意一個輸入信號"x"有輸出信號Y=r*X(k屬于ahz到bhz)。在任意t時刻，經(jīng)過EQ處理的信號可以改變?yōu)槿我庵?。但是由?，3點的X值為0，所以無論我們?nèi)绾握{(diào)整EQ參數(shù)，Y=r*0=0，所以在1，3點，X值永遠(yuǎn)等于Y值為0。即所有振幅為0的時刻點經(jīng)過EQ處理，振幅依然為0，所以第1零點，第3零點之間的時間間隔不隨參數(shù)變化而變化。

這就是EQ效果器能改變聲音頻率而不改變音高的原因，所以大家(尤其是初學(xué)者)大可放心地使用EQ。其實隨著技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字EQ的算法也開始變得多種多樣。就在這篇稿子即將完成時，又聽說有通過任意頻點的前后兩點前后兩點計算斜率(就是該點的速度)來確定頻率的新奇高招，但EQ的宗旨不變--只改變千篇一律的音色。聲音頻率和音樂中440hz等等樂音頻率不是一個概念，調(diào)低高頻音樂不可能沒了高聲部，bass也不會因為降低低頻而消失。