eq均衡器

eq均衡器

eq均衡器定義EQ是Equalizer的縮寫,中國大陸地區稱呼為均衡器,港台地區稱呼為等化器。它的作用就是調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,當年的高檔錄放機都帶有N段均衡調節,那個調節器就是均衡器。EQ通過將聲音中各頻率的組成泛音等級加以修改,專為某一類音樂進行最佳化,增強人們的感覺。常見包括:正常、搖滾、流行、舞曲、古典、柔和、爵士、金屬、重低音和自定義。自定義就是自己調節,沒有套用固定的模式,按個人喜好而定的真正EQ能夠滿足了不同的個人聽音喜好。

定義

EQ通過將聲音中各頻率的組成泛音等級加以修改,專為某一類音樂進行最佳化,增強人們的感覺。常見包括:正常、搖滾、流行、舞曲、古典、柔和、爵士、金屬、重低音和自定義。自定義就是自己調節,沒有套用固定的模式,按個人喜好而定的真正EQ能夠滿足了不同的個人聽音喜好。

分類

現在市面上的EQ有分為兩種,一種是主機內置的,例如先鋒的旗艦主機ODR和P9系列主機就是內置31段的EQ,31段EQ是目前汽車上擁有最多段數的EQ,歌樂的D2內置了5段,阿爾派的9887內置了5段等等,另外一種是外置的獨立均衡器,例如美國K牌的KQ30, 美國的AudioControl(奧迪歐)等,EQ一般分為3段,5段,7段,13段,16段,27段,30段,31段等等,段數越高價格也就越貴!

eq均衡器解析

其中paragraphiceq是參數圖形均衡器,graphiceq是圖示均衡器。用滑動控制器作為參數調整的多段可變均衡器。滑動控制器下的標識與其頻率回響所對應。每一頻段的中心頻率與頻寬是固定的。

做音樂最離不開的效果器是什麼?

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等於2更要知道1加1為什麼等於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,是因為以當今的數學算法,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,可以有無數諧波組合。所以說,效果器根本不能分清楚這些諧波的個數與振幅類型。不過均衡的發明者很聰明,他並不讓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”一章可知頻率等於周期的倒數。而所謂周期,就是指物體完成某種運動,回到初始狀態所經歷的時間。

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秒後回到了初始狀態(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。所以不能當作返回)。我們知道這個波形的頻率是440Hz(1/440的倒數),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)看上去呈現的頻率稱為“樂音頻率”,把從縱軸不同位置看上去的分波統稱“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”)當作音高,把其他頻率轉化為音色。

模擬EQ,數字EQ

最原始的EQ,是利用電容器的所謂“容抗”現象來調整聲音的音色,所謂“容抗”,既是說電容器有這樣一種物理現象。對於不同規格的電容,其對不同頻率交流電信號有減弱或提升的現象。聲音從mic轉化後會變成交流電信號,電流I會正比於聲音振幅(其實只能近似正比)。I通過 導線進入EQ,我們用一個3段EQ的理論電路來舉例:

3個不同規格的電容器分別負責調整高頻,中頻和低頻。由於三個電容分別對高,中,低頻率的敏感程度不一樣,人們便可以通過調整各個電容的電流傳輸效率來產生EQ效果。這種利用物理現象的方法是明智又省力的,而且相當精確!但是隨著數碼錄音技術的發展,錄音師們開始喜歡在後期加入EQ,傳統EQ便不能滿足需要了。於是越來越多的數字EQ出現在了人們眼前。在聲音信號已經量化的數位訊號中調整EQ,就必須利用數學算法來解決。大家一定都聽說過“採樣率”這個概念。在數字音頻信號中,波形的變化不能是連續的,而是由一個一個採樣點串起來的。

這種設計產生了一個麻煩——我們在分析採樣點頻率時很難找到另一個採樣點剛好與這個點振幅狀態一致:

所以,數碼EQ必須像穿線一樣將各個採樣點連起來,才能近似找到兩個狀態一致的點。說起來容易作起來難,電腦不是人腦,只能以數學方法來“穿線”。最古老的方法,我稱作“直線路徑”即用直線連線各個採樣點。這種做法很簡單,但是誰都知道採樣點與採樣點之間不可能是直線連線,這樣會產生很大誤差!後來人們根據高數中的傅立葉級數,用最接近原始波形的 曲線連線了採樣點,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。但是已經與原始波形相差很少很少了。現今流行的數字EQ,大都採用這種設計。

數字EQ的原理

數字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”對應頻率“k”的函式。將對應“X”的函式表達式展開也就是:Y=g(k)*X。其中g()隨EQ參數調節而變化。

舉例:古老數字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,函式的作用式就變成了:

Y=1*X(k屬於0hz到400hz)

Y=2*X(k屬於400hz到2500hz)

Y=3*X(k屬於2500hz到無窮)

可以看出,這種EQ調節“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,產生了魔鬼的聲音…………現今的EQ不但擁有“模擬路徑”,還擁有漸變的函式作用式。同樣的3段EQ,把中頻提升到2倍,高頻提升3倍,函式圖像會變的很圓滑:

所示,這個“樓梯”很圓滑,在雖然中頻從400hz開始算起,但是從350hz左右就已經開始增加振幅產生漸變的效果。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。而且由於採用了“模擬路徑”,使頻率的分析更準確!更加容易調節。但這兩種最佳化算法比古老EQ更費 系統資源。

我們之所以要講到已經沒有用的古老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調的歌調完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屬於ahz到bhz)。前面已經說過,聲音的音高只與“樂音頻率”有關。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。

根據樂音頻率的定義,它必然是兩個同樣狀態的0點之間時間長度的倒數(第1零點,第3零點)。我們設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時刻不發生變化:對於任意一個輸入信號“x”有輸出信號Y=r*X(k屬於ahz到bhz)。在任意t時刻,經過EQ處理的信號可以改變為任意值。但是由於1,3點的X值為0,所以無論我們如何調整EQ參數,Y=r*0=0,所以在1,3點,X值永遠等於Y值為0。即所有振幅為0的時刻點經過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(尤其是初學者)大可放心地使用EQ。其實隨著技術的進步,數字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後兩點前後兩點計算斜率(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。

分段作用

EQ均衡器EQ均衡器

在音響器材中,均衡器是一種可以分別調節各種頻率成分電信號放大量的電子設備,通過對各種不同頻率的電信號的調節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,一般調音台上的均衡器僅能對高頻、中頻、低頻三段頻率電信號分別進行調節。

嚴格地說應先要根據音響的頻響曲線用均衡器來校正成平直的,就是說音響的頻率回響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節把原來的曲線變成直線。但大多數朋友都沒這個條件,不知道耳機或者耳塞的頻響曲線,所以我們只能根據自己的聽覺來進行調節。

首先來看看均衡器分段後的每個部分的作用:

1. 20Hz--60Hz部分

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,特別是低頻回響差和低頻過重的音響設備。

2. 60Hz--250Hz部分

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

3. 250Hz--2KHz部分

這段包含了大多數樂器的低頻諧波,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,並使唇音“mbv”難以分辨。如把1kHz和3kHz過分提升會使聲音具有金屬感。由於人耳對這一頻段比較敏感,通常不調節這一段,過分提升這一段會使聽覺疲勞。

4. 2KHz--4kHz部分

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。

5. 4kHz--5KHz部分

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;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。

6. 6kHz--16kHz部分

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

均衡器上也可以按照聽門極限的曲線圖來設定,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。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設定應該和該曲線圖吻合。 CD在錄製的時候是很好的記錄了經過編輯的音源信號的,在CD製作的時候就已經調整好了音效的,所以我們可以認為不需要補償。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。所以我採取的辦法是通過對CD和mp3檔案播放進行比較的方法調整。

參數調整

EQ均衡器EQ均衡器

無論人聲、歌聲還需要是樂器的聲音,它們都不是一個單音,而是個複合音,也就是由聲音的基音和。一系列的泛音所構成。下面例出幾個表格,僅供參考:

四段均衡對人聲特性的影響:

頻段 聽覺感受

過低 半滿 過高

6K-20KHz 韻味失落,失去個性 色彩鮮明,富有表現力 尖噪,嘶啞刺耳

600-6KHz 暗淡,朦朧 明亮,清晰 呆板,楞

200-600Hz 空虛,無力 圓潤,有力度 生硬,不自然

20-200Hz 蒼白,單薄 豐滿,混厚有空間 渾濁不清

人聲各段落不同頻率的聲音特性:

頻率 過低 豐滿 過高

16-20KHz 韻味失落,色彩失落缺乏音色表現力 靠人體顱骨傳導感受聲音的韻味,色彩富於音色表現力。 宇宙聲感和不穩定感

12-16 KHz 失掉光彩 金光四濺 刺耳

10-12 KHz 乏味失去光澤 金屬聲強烈 尖噪

8-10 KHz 平淡 S音明顯,通透 尖銳

6-8 KHz 暗淡 透明 齒音重

5-6 KHz 含糊 清晰度強 尖利

4-5 KHz 音源變遠 響度感強 聲音變近

4KHz 模糊 穿透力強 咳音量

2-3 KHz 朦朧 明亮度增強 呆板

1-2 KHz 鬆散,使音色脫節 通透感強 跳躍感

800 KHz 松馳感 強勁感 喉音重

500 KHz--1 KHz 收縮感 聲音的輪廓明朗 聲音向前凸出

300 KHz-500 KHz 空洞 語音有力度 電話聲音色

150 KHz-300 KHz 軟綿綿 聲音力度強 生硬

100 KHz-150 KHz 單薄 豐滿度增強 渾濁顯現"哼"聲

60Hz-100Hz 無力 混厚感強 低頻共振聲顯現"轟"的聲

20 Hz-60 Hz 空虛 空間感良好 低頻共振聲顯現"嗡"的聲

常用音源頻率對音色的影響:

音源 明顯影響音色的頻率

小提琴 200-440Hz影響音色的豐滿度;1-2KHz是撥弦聲頻帶;6-10 KHz影響音色明亮度

中提琴 150-300 Hz 影響音色的力度;3-6 KHz影響音色表現力

大提琴 100-25 Hz影響音色的豐滿度;3 KHz是影響音色明亮度頻率

貝斯提琴 50-150 Hz影響音色的豐滿度;1-2 KHz是響音色明亮度

長笛 250 Hz~1KHz影響音色的豐滿度;5-6 KHz是響音色明亮度

黑管 150-600 Hz音色的豐滿度;3 KHz是響音色明亮度

雙簧管 300 Hz-1 KHz音色的豐滿度;5-6 KHz影響音色明亮度;1-5 KHz提升使音色明亮華麗

大管 100-200 Hz音色豐滿、深沉感強,2-5KHz影響音色明亮度;

小號 150-250 Hz影響音色的豐滿度;5-7.5 KHz是明亮度清脆感受頻帶

圓號 60-600 Hz提升會使音色圓潤和諧自然;強吹音色輝煌,1-2 KHz明顯增強

長號 100-240 Hz提升音色的豐滿度;500 Hz-2 KHz提升使音色變得輝煌

大號 30-200 Hz影響音色的豐滿度;100-500 Hz提升使音色深沉、厚實

鋼琴 27.5Hz-4.86KHz是音域頻段.音色隨頻率增加而變得單薄;20-50 Hz是共振峰頻率

豎琴 32.7-3136 Hz是音域頻率,小力度撥彈音色柔和;大力度撥彈音色泛音豐滿

薩克斯管 600Hz-2KHz影響明亮度,提升此頻率可使音色華彩清透

薩克斯管bB 100-300Hz影響音色的淳厚感,提升此頻率可使音色的始振特性更加細膩,增強音色的表現力

吉它 100-300Hz提升增加音色的豐滿度;2-5KH z 提升增強音色的表現力

低音吉它 60-100Hz低音豐滿;60Hz-1KH z 影響音色的力度;2.5KHz 是撥弦聲頻

電吉它 240Hz是豐滿度頻率;2.5 KH z是明亮度頻率;3-4 KH z撥彈樂器的性格表現更充分

電貝司 80-240 Hz是豐滿度頻率;600 Hz-1 KH z影響音色的力度;2.5 KH z是撥弦聲頻

手鼓 200-240 Hz是影響飽滿度;2KHz 是響弦音頻

小軍鼓(響弦鼓 ) 240Hz影響飽滿度;2KHz影響力度(響度);5KHz是響弦音頻

通通鼓 360 Hz影響豐滿度;8 KHz為硬度頻率;泛音可達15KHz

低音鼓 60-100Hz為低音力度頻率;2.5 KHz是擊聲頻率;8KHz 是鼓皮泛音聲頻

地鼓(大鼓) 60-150Hz 是力度音頻,影響音色的豐滿度;5-6KHz 泛音頻率

鈸 200Hz鏗鏘有力度;7.5-10KHz音色的尖利

鑔 250Hz強勁鏗鏘銳利;7.5-10KHz 鑔邊泛音金光四濺

歌聲(女) 1.6-3.6 Hz影響音色的明亮度,提出升此段頻率可以使用權音色鮮明通透

歌聲(男) 150-600 Hz影響歌聲力度,提升此段頻率可以使歌聲共鳴感強,增強力度

語音 800 Hz是危險頻率,過於提升會使音色發硬,發楞

沙啞聲 提升64-261 Hz會使音色得到改善

女聲帶噪音 提升64-315 Hz衰減1-4KHz可以消除女聲帶雜音(聲帶窄的音質)

喉音重 衰減600-800 Hz會使音色得到改善

鼻音重 衰減60-260 Hz提升-2.4KHz可以改善音色

齒音重 6 KHz過高公產生嚴重齒音 4 KHz過高會產生咳音嚴重現象(電台頻率偏離時的音色)

發展

運用數字濾波器組成的均衡器稱為數字均衡器,數字均衡器即可作成圖示EQ,有可做成參量EQ,還可以做成兩者兼有的EQ,它不僅各項性能指標優異,操作方便,而且還可同時儲存多種用途的頻響均衡特性,供不同節目要求選用,可多至儲存99種頻響特性曲線。SONY的SRP-E300是一款多功能2通道的數字均衡器具有10段參量均衡和29段圖示均衡,可同時或獨立工作,帶有限制器和噪聲門功能,高精度的48kHz取樣,20比特線性模數/數模轉換;帶有模擬和數字輸入/輸出;RS-232C C接口,可用於外部遙控,,它的出現會逐步淘汰普通的模擬均衡器,是一款專業音頻擴聲領域具有極高性價比的產品。

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