在讨论均衡的应用之前，我们不妨先来了解一下为什么会有均衡这么个东西，又跟我们日常的音频应用有什么关系呢?
均 衡 为 何 而 生 ……
首先，我们先把讨论的范围缩减到电声的范畴。如果不限制讨论的范围，我们的话题估计能出一本到两本的专业书籍，并且还不能够完全说清楚，即使现在我们已经讲范围划定，也会有很多地方我们不能完全涉足。
在限定了范围之后，我们需要描述一下电声系统的工作过程。简单来说，就是机械能转换成为电能，电能再还原成机械能的过程。
接下来我们了解一下，在不进行电声系统处理的时候，自然界的声音是如何传播的。在自然环境中，声音传播是从声源发出，通过介质传播到我们人耳，这是一个完全的机械能传播的过程。在传播的过程，由于不同频率在传播过程中衰减的程度不同，导致声波传播到不同距离的时候成分是不一样的。但不管怎么说，在整个传播过程中仅仅是机械能的一个传播。
下面我们把情况更加地具体化、理想化，来进行进一步的讨论。假设，在A点到B点之间，机械能的传播是无损的。A所发出的音频信号，完全被B接收。同样的我们在A点到B点之间，架设一个电子扩声系统，A点发出的信号经过拾音器的处理变为了电信号，电信号在传送期间也没有任何损失，到达B点前转化成机械能通过音箱传播。
说到这里，我们发现了一个问题，就是在进行电子扩声时，我们比自然界中的传播多了一个机械能转换电能，以及电能还原成机械能的步骤。那么在转换的时候，就会出现一个问题，即这种转换的步骤，是否真的能够将信号100%的转换?答案是否定的。
在A点机械能变为电能期间会出现什么样的信号变化呢?我们都知道，一个拾音器，由于其物理特性，对于不同频段的信号会有不太一样的反应。其中有一种情况就是会对某些频率更敏感，或者更迟钝。这就导致了在转换成电信号的时候，不是所有的机械能都转换成为电能从而进行传播。
那么在输入端，我们就出现了失真的现象。那再看看输出端在电能转换成为机械能的时候，由于我们的音箱材料，以及尺寸的限制，对于音频的还原比输入端更容易出现失真的现象。一个非常普遍的现象就是由于低频过大的尺寸，而材料本身的硬度又不够，很容易出现振膜本身的不规则运动，导致失真。反过来，即使材料的本身硬度足够高，那么带来的问题，很可能就是所需要驱动其震动的能量成倍的增加，成本也随之升高。
综上所述，我们不难看出，在使用电子扩声手段的时候，产生了不可避免的失真。举个例子来说，就是A对B说：双黄连口服液可以对新冠病毒起到一定作用，但是B跟C说的时候就变成了双黄连口服液可以杀灭新冠病毒。这样一来，失真的信息就导致了混乱，所以插播一句，关键时候不信谣不传谣，用脑子思考，就如均衡一样，还原原始的信息，做出正确决定。
均 衡 的 另 一 个 作 用 ……
说了这么多，只是为了说明均衡存在的一个意义，即对失真的信号进行修正，使之尽量贴近于原始信号。
如何使用均衡对信号还原我们后面再聊，先来看看均衡存在的另外一个意义。
如果说均衡对于信号的还原，是一个完美主义者理性的追求，那么均衡对于信号的修改，则是一个浪漫主义者对于感性的追求。
既然均衡可以对于信号的成分进行改变，自然就可以根据艺术创作的需求，对于某些需要的成分进行增强，不需要的成分进行衰减。最终达到一个为大众所认可和喜爱的一个状态。
其实从某个角度来说，现代人对于某些声音的喜爱或追求。实际上，在大多数的情况下并不是追求的这个声音100%的原始状态。而是喜欢这个声音经过了一系列的失真最终出来的状态。因为不仅仅是电声，前文图上的很多因素，如建筑声学(空间)，材料(能量相关)等等，都会对原始声音做出改变，也就是说，在绝大多数情况下，人所听到的声音，都是经过了失真的处理。只不过有些失真，是我们所喜欢的，而有些则是我们不需要的。
到此我们对于均衡的有了最初的认识。均衡的存在原因主要就是为了对信号进行还原或者修饰。从而让我们可以对音频信号进行所需要的处理，满足我们的听音需求。
二
上回说到均衡的两个作用，这回我们来聊一下均衡的种类以及一些基本应用。
先来说说最常见的两种均衡分类：
01图示均衡
图示为SD7 Quantum
02参量均衡
图示为SD5
图示均衡：顾名思义，可以在面板(或虚拟面板上)通过对于某一点的推拉，直接的反映出对于频率的衰减曲线。
一般来说，现代专业音频应用的图示均衡器均为31段图示均衡。也就意味着从20Hz到20kHz一共有31个均衡点可作为中心频率调整。每一段的倍频程关系为1/3倍频程。
这里需要插播一下什么是倍频程，我们知道倍频程的英文是Octave，在音乐当中的原意是指一个八度。而我们又知道每升高或降低一个八度，从频率上来说，是一倍或1/2的基础频率。
具体计算公式如下：
f0为基准频率，n为倍频程数，f则为所求倍频程。
以20Hz为例，20Hz为f0基准频率，则1/3倍频程为25Hz。25Hz的1/3倍频程则为31.5Hz，以此类推直到20kHz。这样一来我们就将人耳听觉范围以1/3倍频程为中心频率取了31个点。
但是我们要注意的是，上文中还是比较严谨的表示了，这是取的31个点而不是段，这31个频率点叫做中心频率，也就是说31段均衡器的31个中心频率是我们的上图中的取点。而每一个中心频率所可以调整的带宽则根据均衡器品牌或种类区别，可能略有不同。而这里所提到的带宽(Bandwidth)有时也会用一个字母Q(Quality Factor)来表示。
Q值与带宽的关系可以简化的公式如下：
fc为中心频率，BW为带宽，Q为Q值
看到这里，可能我们会简单的把带宽和Q值直接作为反比关系，但实际上来说是不对的。带宽或Q值的计算，是以中心频率为基准，取中心频率两侧增加或衰减3dB的两个点做为带宽计算值。
而Q值与BW之间的换算公式实际上并不复杂，N为倍频程数。
举例来说，2个倍频程的带宽所得到的Q值约为0.6667，而1个倍频程则约为1.414。为了方便大家，可以查阅下面Q值与带宽对照表，进行粗略的估算。
在一般的调音台上，图示均衡一般用来对输出通道进行调整，最直白的解释就是为了调整听音区域的频率平衡。由于听音环境并不是理想环境，在室内，会产生驻波，建筑材料的吸声，频率反射折射等现象。图示均衡的一大作用，就是将听音区域会产生的这些多的频率或缺少的频率在电路里面先期进行补偿，从音箱放出后，尽管房间有“缺陷”但最终在听感上尽可能达到全频段的平直的频率响应曲线。因此有人也将图示均衡叫做房间均衡。但是建议大家尽量避免使用这样的说法，因为均衡器的调整完全是对于电路来说的，与房间本身的建声环境没有任何关系，也并不是一个房间内只能有一种房间均衡的调整方式。因为不同的音箱，不同的摆放位置，不同的测量位置，都会让均衡器的调整出现变化。
那么对于DiGiCo S系列调音台来说，进入调音台图示均衡界面的路径是：主屏幕左上角DiGiCo logo→进入主菜单→点击选择GEQ选项。
SD系列的路径是：进入DiGiCo主界面→选择GEQ选项，以SD7 Quantum为例，可以在主输出通道，辅助输出通道，矩阵等位置插入图示均衡器用来调整。
而Calrec的Artemis在台面上有专属的按键，Summa、Brio、Type R调音台的路径则是在主界面的EQ选项。
讲了这么多图示均衡器，我们现在来看一下另外一种均衡的类别，即参量均衡。
实际上在上文中，我们已经接触了对于均衡器的最重要的3个参数：中心频率，带宽或Q值以及增益或衰减幅度。图示均衡有这样几个特点：1.直接固定了中心频率，2.固定的调整带宽，3.有限的调整幅度(一般为±6-9dB)。这样一来，我们在调整的时候偶尔会发现这三个固定的数值不能达到我们预期的效果。而相比于图示均衡，参量均衡的中心频率可调，带宽可调，幅度范围可大可小。所以常见于调音台的输入通道。
但是在本质上，两者没有区别。都是对于复合音频信号某个频段进行调整。在音频发展的早期，由于参量均衡相比于图示均衡更加复杂，所以图示均衡的应用比较多。而随着音频数字化，核心计算能力的不断增强，参量均衡的应用越来越多，现在很多音频处理器的调整，已经是多点选择，随意调整的参量均衡。甚至现在多阶均衡已经非常的普及，可以进行不对称的带宽选择。
高阶均衡，非对称斜率图
所以在均衡的应用上，并没有固定的限制，使用者完全可以用图示均衡对某一个输入通道进行调整，或使用参量均衡对输出通道进行调整。只不过由于习惯问题，我们在调音台输入通道的调整往往是参量均衡，而输出通道的调整往往是图示均衡。
不管使用何种均衡，建议大家可以尽量做减法。尤其使对于系统的调整。我们应该尽量少选取调整的点，在调整时尽量做衰减而不是提升。这样做有两个好处，在如今的数字时代，可以少使用处理器的资源，同时系统可以达到最自然的状态。此外，过多的提升均衡，有可能使系统过载，而且在提升的过程当中，有可能降低信噪比，使得最终输出的音频质量有所降低。
本来想在这篇文章当中，可以讲更多的均衡分类以及应用。但没想到仅仅简单的阐述参量均衡和图示均衡就写了这么多的篇幅。那么下一篇文章，我们将会讲另外一种非常常见的均衡分类以及相关的应用。
三
在上一篇文章当中，我们简单地说了一下最常见的均衡分类。今天的这一篇，我们来了解一下另外一种均衡的分类以及应用。
在目前的音频系统当中，越来越多设备走向数字化，也就是说很多系统都会采用DSP或者CPU运算，而DiGiCo的调音台就采用了FPGA多线程处理技术，让整个数字处理系统变得快捷高效，解决了数字系统所带来的延时问题。
我们今天的分类，就和系统的数字化有关。
我们在之前所讲的分类当中，不管是参量均衡，还是图示均衡，实际上我们默认了一件事：在没有特殊说明的情况下，我们普遍所谈论的均衡种类是IIR均衡，即Infinite Impulse Response(无限脉冲响应均衡)。相对于IIR均衡，还有一类均衡叫做Finite Impulse Response(有限脉冲响应均衡)。
那么两种均衡有什么不同呢?我们可以通过一个实验来向大家解释。
我们先来模拟一下经常会出现的一个现象。
有时候，我们用Smaart或者其它软件所测得左右立体声音箱在某个声场当中的频率响应几乎完全一样。单独听其中任意一只音箱，没有什么问题，但是两只音箱同时打开后听起来却有一些不同，这是为什么呢?
我们与之前一样，先要将讨论范围圈定，再来分析问题。
首先，我们将环境理想化，假设我们的测量点位或听音位置为两个相干声源完全叠加的位置，即两个声源距离测量点的距离完全一样。
这样一来，可以避免由于距离问题所产生的声干涉及延时所产生的听感不一。理论上，在这个点上，我们听一只音箱和一对音箱的区别，仅仅是声音大小，而声音的成分不应该有任何改变。但实际情况是我们听出了不同，是什么造成了这个现象?如果我们想了解这个问题，我们就不能单单看频率方面的问题，还要多了解一下相位对于系统的影响。
用过Smaart或类似测量软件的用户都知道，除了频率响应窗口，还有一个相位窗口，而相位窗口就是从一个侧面反映了各个频段到达测量点的时间差异。
通常来说相位曲线图例的中部是0°线，当相位曲线与0°线十分接近甚至完全重合的时候，我们可以说，参考信号和对比信号的相位是一致的。当频率曲线偏离0°线的时候，就意味着某个频率或频段发生了相位偏移，这个时候的参考信号和对比信号的成分，已经有所不同，可以说，产生了失真，而且不同频段的偏移量，也会有所不同。
在本文中，我们先不去讨论偏离所产生的原因以及表现。我们首先将问题聚焦在听感与相位之间的联系上。
实验中我们使用L-Acoustics X8作为测试音箱
由于L-Acoustics高品控的一致性，让两只音箱在相位上几乎表现一样，这会让我们所希望展示的现象非常的不明显。
为了能够让大家从视觉上显著地了解相位对于听感的影响，我们人为地将其中一只音箱反向，进行实验。
我们在Network Manager当中对B音箱做了反相，再出来的曲线，我们命名为B1。
可以看到，B1与B在频响上几乎是完全一样，不一样的，只是在相位上有了近乎180°的改变。
将A与B1放到一起对比，可以看到两者的频响几乎完全一样，但相位差距较大。
可以对比一下当同相位叠加时(A+B=C)与有相位差时(A+B1=C1)的曲线的区别。
从上图当中，我们可以清楚地证明，即使两只音箱频响曲线完全一样，单只听起来没有不同。但是由于相位的原因，在多只音箱叠加时，出现了很大的区别。
在证明了相位对于听感的影响之后，我们来看一下IIR和FIR对于相位的影响。
假设我们需要对音箱进行均衡的修正，我们先来使用IIR均衡，为了更明显的向大家演示，我们对均衡做了比较大改动。
这个时候，我们看到由于调整了某个频段的均衡，该频段内的相位曲线(A1)发生了变化。
也就是说我们在改变频率曲线的同时，也改变了相位曲线。
我们知道在IIR均衡的冲激响应在理论上应该是无限持续的，而由这种无限持续带来的后果就是其相位不线性。用通俗的语言来说，IIR均衡会改变相位。
FIR均衡的冲激响应是有限的，可控的，其相位是线性的。用一句话来翻译的话，就是FIR均衡在调整频率时不会产生相位的改变。
为了证明这一点，我们在同样频段，添加一个FIR均衡，并使其改变量与IIR均衡的改变量尽量相等。
在测量出的曲线中，我们可以看到，FIR均衡所调整的频段，并没有对相位产生影响。
为了从视觉上更加明确这一点，我们将三条曲线放在一起进行对比。
看到这里，我们也会有一个问题，既然FIR均衡对于相位没有影响，那为什么还在使用IIR均衡呢?这里面就要涉及到FIR均衡在设计上需要有更多的参数进行控制。相比于IIR均衡，FIR均衡在数字系统里面需要的储存单元及算力都比IIR均衡要大。对于现场演出系统来说，这会产生一个致命的问题–数字延时。高阶的FIR均衡可以导致系统以毫秒级别进行延时，这对于现场观众来说，就会产生音画不同步的感观。目前来说，FIR均衡在音频领域的应用暂时还不是全能的，还需要考虑应用场景以及算力的问题。当然，随着算力的提升，相同采样率及阶数的FIR所需的时间会越来越短，对系统的影响也会大大降低。这样一来就方便我们在不影响相位的情况下调整均衡，将两者独立调整，达到我们所需的理想状态。
通过两篇文章，我们简单地了解了一下均衡的两种常见分类方法，当然还有更多更细致的方面我们没有涉猎。希望能对各位读者学习音频有一定的帮助，也希望各位读者能够指出文中错误，及会产生误会的描述。
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