centro federal de educacao tecnologica de ?· 2014-02-17 · ... filtro passa-baixa ... filtro...

Download CENTRO FEDERAL DE EDUCACAO TECNOLOGICA DE ?· 2014-02-17 · ... Filtro passa-baixa ... Filtro passa-faixa.…

Post on 10-Dec-2018

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

CENTRO FEDERAL DE EDUCACAO TECNOLOGICA DE

SANTA CATARINA (CEFET)

JOO PAULO BODANESE

IMPLEMENTAO DE UM EQUALIZADOR

DE UDIO EM DSP

Florianpolis, SC

2008

DEDICATRIA

Aos meus pais e meu irmo, pelo constante

apoio e incentivo s minhas idias.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Curva de resposta dos filtros ...............................................................................6Figura 2: Diagrama de blocos representando um banco de filtro em paralelo ...................7Figura 3: Interface grfica em um PC interagindo com o DSP...........................................7Figura 4: Exemplo de um sinal amostrado.........................................................................10Figura 5: Sinal reconstrudo com a taxa de amostragem abaixo da taxa de Nyquist.........11Figura 6: Erro de quantizao no sinal reconstrudo.........................................................11Figura 7: Clipagem num instante do sinal.........................................................................12Figura 8: Aplicaes dos conversores A/D e D/A.............................................................13Figura 9: Filtragem de um sinal.........................................................................................14Figura 10: Filtro passa-baixa.............................................................................................15Figura 11: Filtro passa-alta................................................................................................16Figura 12: Filtro passa-faixa. ............................................................................................16Figura 13: Filtro rejeita faixa.............................................................................................17 Figura 14: Estrutura de um filtro FIR. ..............................................................................19Figura 15: Estrutura para implementao de um filtro IIR................................................20Figura 16: Onda senoidal...................................................................................................22Figura 17: Sinal sonoro qualquer. .....................................................................................22Figura 18: Oscilao secundria numa corda de violo.....................................................24Figura 19: Diagrama de bloco de um DSP convencional. ................................................27Figura 20: Distino entre as arquiteturas Von Neumann, Harvard e Super Harvard.......30Figura 21: Relao entre a faixa dinmica, SNR e headroom. .........................................35Figura 22: Comparao da variao da faixa dinmica entre DSPs de ponto fixo............36Figura 23: Filtro Shelf........................................................................................................36Figura 24: Filtro Low Shelf com vrios nveis de ganho...................................................36Figura 25: Filtro High Shelf com vrios nveis de ganho..................................................36 Figura 26: Filtro Peak........................................................................................................37Figura 27: Filtro Peak com vrios nveis de ganho...........................................................37Figura 28: Filtro Notch......................................................................................................37Figura 29: Filtros peak cobrindo todo o espectro de udio.............................................. 37Figura 30: Equalizador grfico da empresa Ciclotron...................................................... 38Figura 31: Ilustrao do equalizador paramtrico da empresa Behringher...................... 39Figura 32: Circuito RLC passivo ......................................................................................40Figura 33: Diagrama de blocos da equao 7....................................................................42Figura 34: Diagrama de blocos representando um banco de filtro em paralelo................43Figura 35: Curva de resposta e a resposta de fase para o filtro de 16 Khz........................45Figura 36: Curva de resposta e a resposta de fase para o filtro de 16 Khz........................45Figura 37: Curva de resposta de todos os filtros................................................................46Figura 38: Interface grfica para teste individual dos filtros.............................................47Figura 39: Interface grfica para controle de ganho dos filtros.........................................48Figura 40: Sinal de entrada de 4 Khz e sada amplificada em 4 dB................................. 49Figura 41: Espectro de freqncia do sinal de entrada e sada..........................................50Figura 42: Espectro de freqncia do sinal de entrada e sada..........................................51Figura 43: Problema relativo a sobreposio de freqncias............................................51Figura 44: Espectro de freqncia do sinal de entrada e sada no simulador....................52Figura 45: Comparao da sada entre o Matlab e o simulador para o filtro de 62 Hz.....53Figura 46: Plos e zeros do filtro de 62 Hz.......................................................................55Figura 47: Plos e zeros do filtro de 8 KHz......................................................................55Figura 48: Transmisso serial (SPORT)............................................................................61

Figura 49: Modelo de transmisso SPI ..................................................................................61Figura 50: Transmisso SPI...............................................................................................62Figura 51: Estgios do programa equalizador...................................................................65Figura 52: Interface grfica do equalizador.......................................................................67Figura 53: Resultados com o Kit.......................................................................................68Figura 54: Sinal de voz original.........................................................................................68Figura 55: Sinal de voz com freqncias altas amplificadas e baixas atenuadas..............69Figura 56: Sinal de voz com freqncias altas atenuadas e baixas amplificadas..............69

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Comparativo entre um filtro IIR e FIR.....................................................................21Tabela 2: Algoritmo FIR....................................................................................................32Tabela 3: Algumas comparaes entre faixas dinmicas...................................................34Tabela 4: Tabela de ganho para o exemplo da figura 41...................................................49Tabela 5: Comparativo dos valores de sadas do Matlab e do simulador..........................54

SUMRIO

RESUMO ...........................................................................................................................1

ABSTRACT .......................................................................................................................2

1 INTRODUO ..............................................................................................................41.1 PROBLEMA .................................................................................................................51.2 OBJETIVOS .................................................................................................................8 1.2.1 Objetivo Geral .......................................................................................................8 1.2.2 Objetivos Especficos ............................................................................................8 1.2.3 Escopo e delimitao do trabalho .........................................................................81.3 JUSTIFICATIVA .........................................................................................................81.4 ASPECTOS METODOLGICOS ...............................................................................9

2 FUNDAMENTAO TERICA ................................................................................92.1 SINAIS ANALGICOS E SINAIS DIGITAIS ...........................................................9 2.1.1 Processo de amostragem .......................................................................................9 2.1.2 Processo de quantizao ......................................................................................112.2 CONVERSORES A/D E D/A ....................................................................................132.3 FILTROS ....................................................................................................................14 2.3.1 Filtros Seletivos de Freqncia ...........................................................................14 2.3.2 Filtros analgicos ................................................................................................17 2.3.3 Filtros digitais .....................................................................................................17 2.3.4 Comparao entre filtros IIR e FIR .....................................................................202.4 SOM ............................................................................................................................21 2.4.1 Componentes de um som ....................................................................................232.4.2 Decibel .....................................................................................................................242.5 PROCESSAMENTO DIGITAL DE SINAL ..............................................................25 2.5.1 Histrico