均衡器 EQ

复制import numpy as np
from scipy.signal import butter, sosfilt

# 设计一个 10 段图示均衡器（ISO 中心频率：31.5, 63, 125, 250, 500, 1k, 2k, 4k, 8k, 16k Hz）
# 用户调节各频段增益（dB），生成对应的 IIR 滤波器并应用到音频信号

SAMPLE_RATE = 44100  # Hz

# 用户设置的 10 段增益（dB），正数提升，负数衰减
band_gains_db = [3.0, -2.0, 0.0, 1.5, -1.0, 2.0, 0.5, -3.0, 4.0, 0.0]

# ISO 1/3 倍频程中心频率
center_freqs = [31.5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 16000]

# 生成每个频段的二阶带通滤波器（Q=1.41，即 1 倍频程带宽）
sos_list = []
for gain_db, fc in zip(band_gains_db, center_freqs):
    if abs(gain_db) < 0.5:  # 接近 0dB 的频段跳过，节省计算
        continue
    # 将 dB 增益转为线性幅度
    gain_linear = 10 ** (gain_db / 20.0)
    # 峰值滤波器（peaking EQ）系数
    Q = 1.41
    w0 = 2 * np.pi * fc / SAMPLE_RATE
    alpha = np.sin(w0) / (2 * Q)
    A = np.sqrt(gain_linear)
    b0 = 1 + alpha * A
    b1 = -2 * np.cos(w0)
    b2 = 1 - alpha * A
    a0 = 1 + alpha / A
    a1 = -2 * np.cos(w0)
    a2 = 1 - alpha / A
    # 归一化系数
    sos = [b0/a0, b1/a0, b2/a0, 1.0, a1/a0, a2/a0]
    sos_list.append(sos)

# 示例：生成 1 秒白噪声并应用均衡
np.random.seed(42)
audio = np.random.randn(SAMPLE_RATE) * 0.1  # 白噪声

if sos_list:
    # 级联所有频段滤波器
    for sos in sos_list:
        audio = sosfilt(sos, audio)

print(f"均衡后音频长度: {len(audio)} 采样点")
print(f"峰值幅度: {np.max(np.abs(audio)):.4f}")

复制package main

import (
	"fmt"
	"math"
)

// 简易 3 段均衡器（低音/中音/高音）实现
// 使用双二阶滤波器（biquad filter）级联

type Biquad struct {
	b0, b1, b2 float64
	a0, a1, a2 float64
	x1, x2     float64
	y1, y2     float64
}

// 创建峰值滤波器（peaking EQ）
func NewPeakingEQ(fc, gainDB, Q, sampleRate float64) Biquad {
	w0 := 2 * math.Pi * fc / sampleRate
	alpha := math.Sin(w0) / (2 * Q)
	A := math.Pow(10, gainDB/40.0) // 幅度平方根

	b0 := 1 + alpha*A
	b1 := -2 * math.Cos(w0)
	b2 := 1 - alpha*A
	a0 := 1 + alpha/A
	a1 := -2 * math.Cos(w0)
	a2 := 1 - alpha/A

	return Biquad{
		b0: b0 / a0, b1: b1 / a0, b2: b2 / a0,
		a0: 1.0, a1: a1 / a0, a2: a2 / a0,
	}
}

func (b *Biquad) Process(input float64) float64 {
	output := b.b0*input + b.b1*b.x1 + b.b2*b.x2 - b.a1*b.y1 - b.a2*b.y2
	b.x2, b.x1 = b.x1, input
	b.y2, b.y1 = b.y1, output
	return output
}

func main() {
	sampleRate := 44100.0

	// 三段 EQ 参数：低音 80Hz / 中音 1kHz / 高音 8kHz
	eqBands := []struct {
		fc     float64
		gainDB float64
		Q      float64
	}{
		{80, 3.0, 0.7},    // 低音 +3dB
		{1000, -1.5, 0.7}, // 中音 -1.5dB
		{8000, 2.0, 0.7},  // 高音 +2dB
	}

	// 初始化滤波器链
	filters := make([]Biquad, len(eqBands))
	for i, band := range eqBands {
		filters[i] = NewPeakingEQ(band.fc, band.gainDB, band.Q, sampleRate)
	}

	// 模拟处理 10 个采样点
	inputSignal := []float64{0.1, -0.2, 0.3, -0.1, 0.05, -0.05, 0.15, -0.25, 0.2, -0.1}
	outputSignal := make([]float64, len(inputSignal))

	for i, sample := range inputSignal {
		x := sample
		for _, f := range filters {
			x = f.Process(x)
		}
		outputSignal[i] = x
	}

	fmt.Printf("输入前 3 个采样: %.4f\n", inputSignal[:3])
	fmt.Printf("均衡后前 3 个采样: %.4f\n", outputSignal[:3])
}

复制// 浏览器端 Web Audio API 实现 10 段图示均衡器
// 可直接在浏览器控制台运行（需用户交互触发 AudioContext）

function createGraphicEQ(audioContext, bands) {
  // bands: [{freq: number, gain: number (dB)}]
  // 返回 {input: GainNode, output: GainNode, filters: BiquadFilterNode[]}
  
  const input = audioContext.createGain();
  const output = audioContext.createGain();
  const filters = [];
  
  let prevNode = input;
  
  for (const band of bands) {
    const filter = audioContext.createBiquadFilter();
    filter.type = 'peaking';
    filter.frequency.value = band.freq;
    filter.Q.value = 1.41;  // 1 倍频程带宽
    filter.gain.value = band.gain;
    
    prevNode.connect(filter);
    prevNode = filter;
    filters.push(filter);
  }
  
  prevNode.connect(output);
  
  return { input, output, filters };
}

// 使用示例（需在用户交互事件中调用）
// const ctx = new AudioContext();
// const eq = createGraphicEQ(ctx, [
//   { freq: 31.5, gain: 3 },
//   { freq: 63, gain: -2 },
//   { freq: 125, gain: 0 },
//   { freq: 250, gain: 1.5 },
//   { freq: 500, gain: -1 },
//   { freq: 1000, gain: 2 },
//   { freq: 2000, gain: 0.5 },
//   { freq: 4000, gain: -3 },
//   { freq: 8000, gain: 4 },
//   { freq: 16000, gain: 0 }
// ]);
// 
// // 连接音频源
// const source = ctx.createMediaElementSource(audioElement);
// source.connect(eq.input);
// eq.output.connect(ctx.destination);

console.log('Web Audio API 均衡器模块已定义');
console.log('支持的频段: 31.5, 63, 125, 250, 500, 1k, 2k, 4k, 8k, 16k Hz');
console.log('增益范围: -40dB ~ +40dB');