CN201622838U

CN201622838U - 一种产生自然混响的装置

Info

Publication number: CN201622838U
Application number: CN2009202622672U
Authority: CN
Inventors: 秦正科; 何志强; 杨云
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2010-11-03
Anticipated expiration: 2019-12-30

Abstract

本实用新型提供了一种产生自然混响的装置，包括：混响产生模块、用于模拟原声信号的干声产生模块、用于模拟环境反射声的早期反射声产生模块、第一加权混合模块，所述混响产生模块、干声产生模块和早期反射声产生模块并联，三个模块的输入端连接音频输入信号，三个模块的输出端连接第一加权混合模块的输入端，第一加权混合模块对混响产生模块、干声产生模块和早期反射声产生模块进行加权混合后输出得到自然混响声。采用了用于模拟原声信号的干声产生模块和用于模拟环境反射声的早期反射声产生模块，使得混响过程中加入了原声信号并且能够模拟环境的影响，这样得到的混响声更加逼真自然。

Description

一种产生自然混响的装置

技术领域

本实用新型涉及音频信号领域，尤其涉及音频混响领域。

背景技术

声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些。这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就感觉到声源停止发声后声音还继续一段时间.这种现象叫做混响。

混响在人们生活中是一种常见的声学现象。无论是在大学教室里听课，还是在音乐厅里欣赏音乐，我们都会明显感觉到混响声音的存在。在某一声学环境下一个声源除了直接到达人耳外，还有一部分要通过人体周围的障碍物反射到人耳。直达声和反射声叠加在一起就形成了混响。因此只要人体周围有障碍物存在，不如办公室的墙壁，街道上建筑物的墙壁等，就会发生混响。

在反射声中存在混响和回响两种。混响和回响虽然都与声波的反射有关，但是回响的距离比较长，延迟时间一般在1/10秒到2/10秒之间，因此反射声往往是离散的到达人耳，人耳可以明显分辨出哪个是直达声，哪个是回声；但是混响的反射距离比较短，延迟时间一般小于1/10秒，我们无法分辨出具体的反射声波，但是可以听到反射声和直达声叠加在一起的效果。

早期人们获得人工混响的方法是采用混响室，即建一个具有长混响时间的房间，其墙面、天花板等处都采用反射能力强的建筑材料。为了增强反射效果，有些还装置一些弧形的扩散板。

目前电子混响器，都是产生一系列时间延迟而输出电平不同的信号，然后将其叠加而产生混响效果；没有增加原声信号，并且不能模拟周围环境产生的混响；由于缺少对环境影响的考虑，声音缺乏真实感。

实用新型内容

本实用新型解决的现有技术问题是现有的混响器没有考虑原声信号和周围环境的影响。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种产生自然混响的装置，包括：混响产生模块、用于模拟原声信号的干声产生模块、用于模拟环境反射声的早期反射声产生模块、第一加权混合模块，所述混响产生模块、干声产生模块和早期反射声产生模块并联，三个模块的输入端连接音频输入信号，三个模块的输出端连接第一加权混合模块的输入端，一加权混合模块对混响产生模块、干声产生模块和早期反射声产生模块进行加权混合后输出得到自然混响声。

本实用新型实施例中采用了用于模拟原声信号的干声产生模块和用于模拟环境反射声的早期反射声产生模块，使得混响过程中加入了原声信号并且能够模拟环境的影响，这样得到的混响声更加逼真自然。

附图说明

图1是本实用新型实施例的原理框图；

图2是本实用新型实施例混响产生模块的原理框图；

图3是本实用新型实施例全通滤波单元的原理框图；

图4是本实用新型实施例嵌入式低通梳状滤波单元的原理框图；

图5是本实用新型实施例早期反射声产生模块的原理框图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1是本实用新型实施例的原理框图；一种产生自然混响的装置，包括：混响产生模块1、用于模拟原声信号的干声产生模块2、用于模拟环境反射声的早期反射声产生模块3、第一加权混合模块4，所述混响产生模块4、干声产生模块2和早期反射声产生模块3并联，三个模块的输入端连接音频输入信号，三个模块的输出端连接第一加权混合模块4的输入端，第一加权混合模块4对混响产生模块1、干声产生模块2和早期反射声产生模块3进行加权混合后输出得到自然混响声。

图2是本实用新型实施例混响产生模块的原理框图；混响产生模块1进一步包括至少两个并联的嵌入式低通梳状滤波单元、第二加权混合单元13、全通滤波单元14，所述至少两个并联的嵌入式低通梳状滤波单元的输入端连接音频输入信号，其输出端连接第二加权混合单元13的输入端，所述第二加权混合单元13的输出端连接全通滤波单元14的输入端，全通滤波单元14的输出端作为混响产生模块1的输出端。

音频输入信号是以麦克风或传感器接受音频信号的移动通讯终端，例如手机的话筒与听筒、对讲机的接收端与发射端、录音笔，麦克风等设备终端通过ADC(Analog Digital Converter，模数转换器)连接于输入端口，或者直接存在数字信号接入输入端口；数字音频信号连接于混响产生模块1、干声产生模块2、早期反射声产生模块3。数字音频输入信号，分三个支路进入装置。一支路经混响产生模块1产生不同密度的混响声，经加权叠加后通过全通滤波器处理，产生的信号即为普通的混响声，此路称为混响器，产生信号为湿声；二支路干声产生模块：此路为声音信号的直达，由于声音在传输过程中会有一定的衰减，干声产生模块2是将音频输入信号乘以一衰减因子得到的，这样便引入了原声信号的信息；三支路早期反射声产生模块：模拟各种环境下的反射声，如在房间，根据房间的大小尺寸来模拟反射效果。三条支路输出最后经过加权相加产生最后的混响声输出。

图中嵌入式低通梳状滤波单元11和12可增加混响信号密度、产生混响声，其输入信号为数字音频信号；嵌入式低通梳状滤波单元至少是两个，可以是多个并联结构；每个嵌入式低通梳状滤波单元分别含有三个不同参数：低通衰减参数、吸声系数、梳状延迟参数，以及一个采样率设置参数。

第一加权混合模块4内部参数为预设并可调，其内部三个参数分别用于决定干声、湿声与早期反射声的混合比例；一般来说湿声比例越大，混响的效果越明显，听者的主观空间感越强。

图3是本实用新型实施例全通滤波单元的原理框图；全通滤波单元14进一步包括：第四加法器141、第二可调延迟单元142、第五加法器143、第六加法器144、第五乘法器145、反相器146；所述第四加法器141的第一输入端和第五加法器143的第一输入端连接在一起作为全通滤波单元14的输入端，第四加法器141的第二输入端连接反相器146的输出端，第四加法器141的输出端连接第二可调延迟单元142的输入端；第二可调延迟单元142的输出端连接第五加法器的第二输入端和第六加法器的第一输入端；第五加法器的输出端连接第五乘法器145的输入端；第五乘法器145的输出端连接反相器146的输入端和第六加法器144的第二输入端，所述第五乘法器145内置有第五乘积因子；第六加法器144的输出端作为全通滤波单元14的输出端。

全通滤波单元14用于改变输入信号的相位特性，全通滤波单元14的输入信号为第二中间加权混合单元13的输出信号D；全通滤波单元进一步包括级联的多个全通滤波单元，这样可以根据需要改变不同的相位特性。

图4是本实用新型实施例嵌入式低通梳状滤波单元的原理框图；嵌入式低通梳状滤波单元进一步包括：低阶低通滤波器112、第一加法器111、第一乘法器113、第一可调延迟单元114；第一加法器111的第一输入端为嵌入式低通梳状滤波单元的输入端，第一加法器111的第二输入端连接第一乘法器113的输出端，第一加法器111的输出端连接低阶低通滤波器112的输入端；低阶低通滤波器112的输出端作为嵌入式低通梳状滤波单元的输出端；低阶低通滤波器112的输出端连接第一可调延迟单元114的输入端，第一可调延迟单元114的输出端连接第一乘法器113的输入端，所述乘法器内置有第一乘积因子。

嵌入式低通梳状滤波器，通过在反馈回路上引入低通滤波器，从而改变了整个梳状滤波器的脉冲响应和幅频响应，主要作用是衰减输入信号中的高频成分，模拟声音在传输过程中空气对高频成分的吸收作用。

低阶低通滤波器112进一步包括：第二加法器1121、一阶全通IIR滤波器1122、第二乘法器1123、第一延迟单元1124；所述第二加法器1121的第一输入端作为低阶低通滤波器的输入端，第二加法器1121的第二输入端连接第一延迟单元1124的输出端，第二加法器1121的输出端连接一阶全通IIR滤波器1122的输入端；一阶全通滤波器1122的输出端作为低阶低通滤波器的输出端并连接第二乘法器1123的输入端；第二乘法器1123的输出端连接第一延迟单元1124的输入端，所述第二乘法器1123内置有第二乘积因子。

低通滤波器112可为一阶也可以为二阶，可为IIR(Infinite Impulse Response无限长脉冲响应)结构或FIR(Finite Impulse Response有限长脉冲响应)结构，两种结构实现效果一样，只是实现的方法不一样；其中二阶低通滤波器可为IIR结构的低通与IIR结构的全通的组合，或为其他满足低通且稳定特性的组合。

一阶全通IIR滤波器的结构与图3中全通滤波单元的结构相似，把全通滤波单元中的第二可调延迟单元替换成单位延迟单元，其他结构相同，这样便形成一阶全通IIR滤波器。

图6是本实用新型实施例早期反射声产生模块的原理框图；早期反射声产生模块3进一步包括至少一个早期反射声产生单元所述早期反射声产生单元为并联结构，并联后的早期反射声产生单元经加权混合后输出。早期反射声产生单元进一步包括：第七加法器31、第八加法器32、第六乘法器34、第七乘法器36、第三可调延迟单元33、第四可调延迟单元35；所述第七加法器31的第一输入端作为早期反射声产生单元的输入端，第七加法器31的第二输入端连接第六乘法器34的输出端，第七乘法器36的输出端连接第八加法器32的第一输入端和第三可调延迟单元33的输入端；第三可调延迟单元33的输出端连接第四可调延迟单元35的输入端和第六乘法器34的输入端，所述第六乘法器34内置有第六乘积因子；第四可调延迟单元35的输出端第七乘法器36的输入端，第七乘法器36的输出端的连接第八加法器32的第二输入端，所述第七乘法器31内置有第七乘积因子；第八加法器32的输出端作为早期反射声产生单元的输出端。

早期反射声产生单元代表一次反射，多个早期反射声产生单元并联后进入一加法器得到输出信号，这样多个早期反射声产生单元可以模拟出不同的反射路径，从而比较逼真的模拟房间或其他不同环境的反射。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种产生自然混响的装置，包括：混响产生模块；其特征在于：进一步包括：用于模拟原声信号的干声产生模块、用于模拟环境反射声的早期反射声产生模块、第一加权混合模块，所述混响产生模块、干声产生模块和早期反射声产生模块并联，三个模块的输入端连接音频输入信号，三个模块的输出端连接第一加权混合模块的输入端，第一加权混合模块对混响产生模块、干声产生模块和早期反射声产生模块进行加权混合后输出得到自然混响声。

2.根据权利要求1所述的产生自然混响的装置，其特征在于：所述混响产生模块进一步包括至少两个并联的嵌入式低通梳状滤波单元、第二加权混合单元、全通滤波单元，所述至少两个并联的嵌入式低通梳状滤波单元的输入端连接音频输入信号，其输出端连接第二加权混合单元的输入端，所述第二加权混合单元的输出端连接全通滤波单元的输入端，全通滤波单元的输出端作为混响产生模块的输出端。

3.根据权利要求2所述的产生自然混响的装置，其特征在于：所述全通滤波单元进一步包括：第四加法器、第二可调延迟单元、第五加法器、第六加法器、第五乘法器、反相器；所述第四加法器的第一输入端和第五加法器的第一输入端连接在一起作为全通滤波单元的输入端，第四加法器的第二输入端连接反相器的输出端，第四加法器的输出端连接第二可调延迟单元的输入端；第二可调延迟单元的输出端连接第五加法器的第二输入端和第六加法器的第一输入端；第五加法器的输出端连接第五乘法器的输入端；第五乘法器的输出端连接反相器的输入端和第六加法器的第二输入端，所述第五乘法器内置有第五乘积因子；第六加法器的输出端作为全通滤波单元的输出端。

4.根据权利要求2所述的产生自然混响的装置，其特征在于：所述嵌入式低通梳状滤波单元进一步包括：低阶低通滤波器、第一加法器、第一乘法器、第一可调延迟单元；第一加法器的第一输入端为嵌入式低通梳状滤波单元的输入端，第一加法器的第二输入端连接第一乘法器的输出端，第一加法器的输出端连接低阶低通滤波器的输入端；低阶低通滤波器的输出端作为嵌入式低通梳状滤波单元的输出端；低阶低通滤波器的输出端连接第一可调延迟单元的输入端，第一可调延迟单元的输出端连接第一乘法器的输入端，所述乘法器内置有第一乘积因子。

5.根据权利要求4所述的产生自然混响的装置，其特征在于：所述低阶低通滤波器进一步包括：第二加法器、一阶全通IIR滤波器、第二乘法器、第一延迟单元；所述第二加法器的第一输入端作为低阶低通滤波器的输入端，第二加法器的第二输入端连接第一延迟单元的输出端，第二加法器的输出端连接一阶全通IIR滤波器的输入端；一阶全通滤波器的输出端作为低阶低通滤波器的输出端并连接第二乘法器的输入端；第二乘法器的输出端连接第一延迟单元的输入端，所述第二乘法器内置有第二乘积因子。

6.根据权利要求1所述的产生自然混响的装置，其特征在于：所述早期反射声产生模块进一步包括至少一个早期反射声产生单元，所述早期反射声产生单元为并联结构，并联后的早期反射声产生单元经加法器相加后输出。

7.根据权利要求1所述的产生自然混响的装置，其特征在于：所述早期反射声产生单元进一步包括：第七加法器、第八加法器、第六乘法器、第七乘法器、第三可调延迟单元、第四可调延迟单元；所述第七加法器的第一输入端作为干声产生单元的输入端，第七加法器的第二输入端连接第六乘法器的输出端，第七乘法器的输出端连接第八加法器的第一输入端和第三可调延迟单元的输入端；第三可调延迟单元的输出端连接第四可调延迟单元的输入端和第六乘法器的输入端，所述第六乘法器内置有第六乘积因子；第四可调延迟单元的输出端第七乘法器的输入端，第七乘法器的输出端的连接第八加法器的第二输入端，所述第七乘法器内置有第七乘积因子；第八加法器的输出端作为干声产生单元的输出端。