如何使用FIRDesigner软件来创建滤波器

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如何使用FIRDesigner软件来创建滤波器，以匹配不同音箱的幅度响应和相位响应。

" O$ R! z  l# P" p) u为什么要匹配音箱?

在搭建一个扩声系统时，经常会用到不同品牌或不同型号的音箱，以完整覆盖不同的听众区域。音箱之间的响应差异可能会导致大面积的听音区域频率响应不均匀，不均匀是由不同频率的正干涉和负干涉引起的。这种情况并不只存在于音箱覆盖范围相交或重叠的地方。
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音箱厂家对音箱的分频设置或声音调试，通常只针对特定型号产品。因此，不同型号产品的特性会存在差异，特别是音箱的相位响应。一款音箱的幅度响应可以很容易地与另一个匹配，但是相位匹配则比较困难。

) d" Q: _, {6 i6 f/ K: L: u$ H7 hFIR滤波器支持独立的幅度和相位控制，且相比IIR滤波器具有更细致的响应塑形(shaping)能力。当在同一个安装项目中使用了不同类型的音箱，需要对它们的幅度和相位进行匹配时，FIR滤波器的优势便能得以发挥。
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关于IIR和FIR滤波的基本概念

6 Z# a  j6 O. z! }; h. U. j9 ?时间对齐(Time Alignment)

扩声系统调试的一个重要步骤是时间对齐，本教程假设时间对齐已经完成或将在稍后进行，因此我们主要关注音箱本身的特性差异，即音箱出厂预设的频率响应差异。
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测量(Measurements)
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我们将使用两只音箱的测量结果——音箱A和音箱B——它们将被导入到FIRDesigner中（参考软件支持的测量文件格式和导入说明）。

限于篇幅，本教程不讨论如何进行测量及测量位置的选择。需了解系统测量的实操知识，建议学习Bob McCarthy、Merlijn van Veen和Jamie Anderson的文章、视频和培训课程。
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4 |2 W: R& J+ R3 ~- `" x) ?此处，我们假设测量值能反映音箱在典型的听音位置上的响应，比如说是在两个音箱覆盖交叠区的某个听众位置测量得到的。

本教程将音箱B作为优化对象，目的是要演示如何为音箱B创建一个FIR滤波器，改变其响应以匹配目标音箱A。

# {' j% l- Y9 ~. [" I/ \) m我们将按照大约70Hz-19 kHz的频率范围对音箱做匹配。在实践中，匹配的频率范围应根据所使用的音箱及其覆盖模式来决定。例如，对于加载高频号筒的音箱，要匹配频率可能达到数千Hz即可，因为更高频率的覆盖角度受高音号角的控制较强，基本不会出现多只音箱之间的交叠覆盖。

# m  L# {+ m+ L* I工具 — FIRDesigner
! }# R0 M) x8 L3 X/ ]' G- M( a
: j2 g. m4 Y' ]  k4 }, R后文的演示中，我们使用了FIRDesigner软件，同样的步骤也适用于FIRDesigner M， FIRCreator EX和FIR Creator。

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IR滤波器的实际延时(Effective Delay)为滤波器延时(Filter delay)中设置的值，本例中为200个样本，在48 kHz采样率时相当于4.17ms。
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如果将FIR滤波器应用于音箱B，则需要给音箱A也加入200个样本的延时。由于本例中使用的音箱测量数据在创建FIR滤波器过程中做过细微的延时时间调整，也就是在目标(Target)和导入(Import)选项卡中做过的相关设置，因此确切的延时值需要通过更多的测量来确认。