第二十章音频音效

首先感谢吕X读者，他在看了我的系列文章之后，提出在整个音频处理这块，还缺少音效这个版图，并评审和修订本章相关内容。

音效算法主要作用是改变人听到的音乐的声学感受。除了算法层次对声音处理的，音腔，喇叭以及它们组成的声源阵列对音质的影响也非常大，对喇叭和和音腔的设计不容小觑，在制作一个喇叭时，单单制作纸盆材料和配比组合就可能设计出二三十种的样品出来，然后经过激光震动测试，频响测试以及成品的金耳朵等测试才会最终选定一款批量制作，这不是本章的重点，重点集中在算法上，在一些音效器件中可以看到这些处理算法。

去直流

线性相位去直流滤波，可以通过统计信号均值，减去均值的方式去除掉信号的直流偏置。

$H(z) = \frac{1}{D} \cdot \frac{1-z^{-D}}{1-z^{-1}} \tag{1}$

公式1中是一个由长度为D的梳妆滤波器和一个数字积分器组成的计算输入信号的递归合。

图1b中有两个延迟线，分别是MA中的梳状滤波器长度D和底下的延迟线(D-1)/2。图c中展示了 $\frac{f_s}{2}$ (0.5)时的频谱范围，当D=31时，幅频响应峰值波动2.9dB。

如果D是2的指数，则1/D的缩放可以使用右移 $log_2(D)$ 个比特实现，使得图1b中的乘法器可以去掉。但这会使得MA的群延迟非是采样的非整数值，这使得 $x[n]$ 和 $v[n]$ 两个序列的同步很困难。这样可以使用两个级联的D点MA模块解决2a。因为级联的MA的群延迟是D-1个采样点，这样可以将图1b中的底下的延迟线去掉。这样的话，我们仍然需要实现如图2a的两个延迟线，每个MA模块独有一个梳妆滤波器的延迟线。图2b给出了2a结构下D=32的幅频响应。

可以通过如下网络实现线性相位。

HPF

数字高通滤波

filtered_value = 0.996 × (last_filtered_value + sample - last_sample)

AVC/AGC

分为反馈和前馈两种形式的AGC。

Bass/treble

大致将低频分为四个频段，sub：20Hz以下，Low bass：20~60Hz，Mid bass：60~120Hz， Upper Bass： 120~250Hz，

类别	子类别	频率
sub bass	< 20~60Hz
bass	60~250Hz
Low Midrange	250~500Hz
Midrange	500~2kHz
Upper Midrange	2kHz~4kHz
Presence	4kHz~6kHz
Brilliance	6 to 20 kHz
bass	16 ~ 256 Hz
treble	2048 – 16384 Hz

增强或减小低频和高频成分。一般的音频软件和播放器都有这个音效调节。低频段的声音能给人带来震撼的冲击感。

基本不可能从便携式音响中听出人的呼吸声，这是由于喇叭的物理限制导致低音发不出来，虚拟低音技术被提出来，是用发出若干其它频率组合，人耳听到这些频率的组合后，心里声学上感觉到是实实在在的低音。

EQ

因为音频输出系统的frequency response不是平的，在特定频率会有放大或者抑制，均衡器（EQ）是一种可以分别调节各种频率成分电信号输出量进行调整，从而使得整个音频系统最终输出的频响曲线可以接近任意曲线，通过调节各种不同频率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。

其主要作用可归纳为：帮助频率之间的平衡、增加乐器的张力、帮助乐器的清晰度与分离、增加整体歌曲的深度与情绪、增加曲目的立体声效果、删除掉不需要的内容、对于动态处理能够搭配进行得到更好的结果、对于录音效果进行补偿

主要有GEQ和PEQ两种，一些厂家赋予的其它名称的EQ基本这两类的修正版本。Q指的是频率线弯曲的幅度，Q 越大所选的频率范围越集中，Q 越小所选的范围越广泛。

GEQ

GraphicEQ 通常会以 10-band 一整排的 EQ，将频率分之为十个不一样的频率点（也有 20-band，30-band，最多可到 31-band）它提供我们对于这十个频率点下去做各式各样的 dB 数咖减或增加，Graphic EQ 最有特色的地方，我认为是因为它提供了一个很直觉性的操作（因为你只需要去推高各个 Fader，然而即可听到指定频段的声音变化。）但是缺点也在这边，因为固定的频率点已经是无法改变了，因此频率与频率之间的分界点调整是比较没有弹性，因此相较于 ParametricEQ 来说，它的调整比较没那么平顺与变化多样化。

GraphicEQ 被广泛的应用在外场硬设备上，主要是拿来调整演出场地的因色，以防止声音串音 Feedback 的产生。（现今数位控台的流行与普及化，拥有各式各样的 EQPlug-ins 的数位控台也越来越多，外场的音控操作除了防止 Feedback，也可以越来越细致化与精致化了！）而在声音工程当中 Graphic EQ 通常都是用来在调整整个房间的声音残响职测试、补偿声音的声音反应与声音效果。

GEQ有很多滤波器均匀的分布在音频频谱范围上，每个滤波器的形状是一样的，它们的唯一控制参数是抑制和提升的量。

在于 Frequency training 频率训练当中，Graphic EQ 是一种标准设备，因为固定频段，还有操作限制上反而会变成一种训练优势，而测试的方式通常最简单被拿来测试与训练耳朵到底是哪一个频段被提升了；而一个常见的简单训练方式是使用机器的 Pink noise，然后只要改变一定的频率与 Gain 试着去听之间的变化量与差异。