Digital Signal Processing Filtering Algorithm : Audio Equalization Using Matlab

Abstract

The contemporary domain of Digital Signal Processing is in constant influx and trying to find new applications that will benefit the everyday life of ordinary people. In modern technology, most of the electronic processes use DSP algorithms in order to collect analogue information that is continually present all around us and convert it into a digital form. The need of understanding the basics of how these processes occur, has inspired to implement a DSP application for educational and testing purposes.

The purpose of this thesis is to analyse the different filtering algorithms for DSP and how are they implemented using Matlab. Furthermore, the study attempts to apply one of these algorithms in a convenient way to implement a basic, user friendly, graphic equalizer. At the same time, the study attempts to focus on comprehensive and practical ways of learning and understanding the use of the DSP Filtering.

The equalizer is implemented using Matlab and the tools that this software brings in concerning the DSP area. The use of Matlab on DSP has become a standard method for students due to its relative easiness to use and understand.

The equalizer designed consists of a set of filters working together in its different own domain of frequencies to create the effect equivalent of an analogue equalizer. This application allows processing input audio data, control the parameters of the filters and displaying the graphical representation of the filter channels on the screen of a computer running Matlab.

The students are now able to introduce an audio signal to the application. They are also able to manipulate this audio signal using the equalizer functions, as well as change the output result of this signal audible. This will help to understand the practical way to use the filters and their particular behaviour.

Nykyaikainen digitaalisen signaalinkäsittelyn ala laajenee jatkuvasti ja pyrkii löytämään uusia sovelluksia, jotka hyödyttävät tavallisten ihmisten arkea. Suurin osa modernin teknologian sähköisistä prosesseista käyttää DSP-algoritmeja saadakseen analogista tietoa, joka on jatkuvasti läsnä kaikkialla, muuntaen sen digitaaliseen muotoon. Tarve ymmärtää miten nämä prosessit esiintyvät, on innoittanut kehittämään DSP-sovelluksen opetus- ja testitarkoituksiin.

Tämän työn tarkoituksena oli analysoida eri DSP:n suodatus-algoritmeja sekä sitä, miten ne on toteutettu käyttäen Matlabia. Lisäksi tutkimus pyrki käyttämään yhtä näistä algoritmeista käytännöllisellä tavalla, jotta voitaisiin toteuttaa käyttäjäystävällinen ja graafinen taajuuskorjain. Tutkimuksessa keskityttiin kattavasti ja käytännöllisesti tapoihin oppia ja ymmärtää DSP-suodatuksen käyttöä.

Taajuuskorjain toteutettiin Matlabin ja sen ohjelmiston DSP-työkalujen avulla. Matlabin käytöstä DSP:ssa on tullut vakiomenetelmä opiskelijoille johtuen sen suhteellisen helposta käytettävyydestä ja ymmärtävyydestä.

Suunniteltu taajuuskorjain koostuu suodatinvalikoimasta, jotka työskentelevät yhdessä niiden eri taajuuksien toimialueilla, tarkoituksenaan luoda vaikutus vastaavaan analogiseen taajuuskorjaimeen.

Tämä sovellus mahdollistaa sisään tulevien äänisignaalien käsittelyn, suodattimien parametrien hallinnan ja vastaavien graafisten suodatinkanavien esittämisen Matlab-tietokoneen näytöllä.

Opiskelijat voivat nyt ladata äänisignaalin sovellukseen. Käyttäjät pystyvät myös käsittelemään äänisignaalia taajuuskorjaimen toiminnoilla sekä muuttamaan signaalien ulostuloa. Tämä auttaa ymmärtämään käytännöllistä tapaa suodattimien käytössä sekä niiden yksityiskohtaista käyttäytymistä.