[发明专利]生成和控制用于音频信号的数字混响的方法和系统

说明书

本申请是申请日为2007年2月14日、申请号为200710085235.5、发明名称为“生成和控制用于音频信号的数字混响的方法和系统”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及数字音频信号处理技术，更具体地，涉及数字音频信号处理方法和具有用于生成和控制音频信号的人工混响的混响设备的系统，其中，该混响设备具有统一结构，并生成具有从真实环境提取出来的特性的人工混响。

背景技术

人工混响技术常用于单调的音频内容，以模拟在真实环境中的效果。在许多应用(如头戴式受话器和扬声器回放)中，添加人工混响来使听众产生置身于真实环境之中的感觉。

本质上，混响是源于真实环境中(如在房间内)的各种反射的回声。产生混响的理想方法是将音频信号与期望环境的脉冲响应进行卷积。在实际中，这种方法的计算量很大。在数字信号处理应用中，需要占用巨大的计算和存储资源来实施该方法。为降低成本，美国专利5317104公开了一种电子声音处理器，该处理器通过将随机的白噪声与单调音频信号进行卷积来模拟混响的后期部分而创建混响。

已提出一些方法来模拟精确的混响效果，或仅创建显著的信号。大多数算法使用具有延迟线的反馈回路，有时还结合了全通滤波器。美国专利4181820公开了一种电子混响装置，该装置包括多个具有不同延迟时间的回路，并适于形成强度逐渐减弱的声音重复，其中，这些回路设有抽头，且各抽头均具有与之相关的特定的延迟时间。美国专利5621801公开了一种混响效果提供系统，该系统包括多个具有信号延迟线和反馈回路的梳状滤波器，其中，上述反馈回路用于对来自延迟线的经过延迟的信号进行滤波，并将滤波后的信号以可变的回路增益反馈至输入侧。这种反馈系统的缺点在于，它们将形成共振，从而造成声染色。在某些算法中，通过相移或时变延迟线克服了这些问题，但这些算法又引入了某些不希望的变调效果。参见美国专利4955057、5740716。某些方法仅使用延迟线和前馈回路，并在延迟线的不同位置处设置抽头。参见美国专利5555306。某些其他算法将混响分成前期部分和后期部分，并分别独立地生成这些部分。参见美国专利5040219、5146507。这将导致边界处回声密度的突然增加，而在自然环境中不是这样的。

发明内容

因此，本发明的一个方面提供了一种混响发生器，该发生器用于在数字音频信号处理系统中生成数字音频信号输入的混响，以模拟真实环境。在一个实施例中，该混响发生器包括用于接收所述数字音频信号输入的输入装置；用于生成包含所述数字音频信号输入和混响的数字音频信号输出的求和装置；电子地连接到所述输入装置和求和装置的数字音频信号直接路径，用于直接发送所述数字音频信号输入；多个以级联方式配置的用于产生混响的前馈回路；其中，所有前馈回路的输出均电子地连接到所述求和装置；其中，第一前馈回路电子地连接到所述输入装置，以接收所述输入；且所述第一前馈回路的输出馈入所述求和装置，同时作为输入馈入第二前馈回路；且其中所述第二前馈回路的输出馈入所述求和装置和第三前馈回路，依此类推；从而，所述多个前馈回路生成了与所述数字音频信号输入结合来产生模拟真实环境的所述数字音频信号输出的所述混响。

本发明的另一个方面提供了一种用于为数字音频信号输入生成和控制模拟真实环境的混响的数字音频信号处理系统。在一个实施例中，该数字音频信号处理系统包括：数字I/O接口，用于输入和输出数字音频信号；电子地连接到该数字I/O接口的控制单元，用于接收数字音频输入信号；以及如上所述的电子地连接到控制单元的混响发生器；其中，控制单元提取真实环境中的数字音频信号的混响特性；其中，该提取的混响特性将控制混响发生器的配置，以生成数字音频输入信号的混响来模拟真实环境。在另一个实施例中，控制单元提取以下混响特性：最终回声密度、建立回声密度的速率、回声的总能级的衰减速率以及高频信号和低频信号的差动衰减速率。

本发明的又一个方面提供了一种产品，该产品能生成数字音频信号的混响来模拟真实环境。该产品包括：计算机可读介质，该介质具有用于存储文件和程序的存储域，以及使得所述产品能执行所述计算机程序的计算机可执行域；如上所述的数字音频信号处理系统，用于为数字音频信号输入生成和控制模拟真实环境的混响，其中，该数字音频信号处理系统包含在上述计算机可读介质中。在另一个实施例中，该产品包括MP3播放器、手机、便携式播放器、TV、DVD播放器，等等。