模擬混音音頻處理方法及系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術提供一種模擬混音音頻處理方法，其包括：分別對所輸入的第一聲道初始音頻信號和第二聲道初始音頻信號進行低通濾波，并延遲預定時間段之后，形成第一和第二聲道模擬早期反射音頻信號；將第一聲道和第二聲道模擬早期反射音頻信號進行疊加后經(jīng)過多個串聯(lián)的FIR濾波器組，形成模擬障礙物對模擬的早期反射音頻信號進行影響后的第一和第二聲道模擬早期混響音頻信號；將第一和第二聲道模擬早期反射音頻信號分別通過多個級聯(lián)的IIR全通濾波器組，形成第一和第二聲道模擬后期混響音頻信號；將第一和第二聲道初始音頻信號對應地分別與第一和第二聲道模擬早期混響音頻信號、第一和第二聲道模擬后期混響音頻信號按比例混合，形成最終的模擬混響音頻信號。

Analog mixing audio processing method and system

The invention provides an analog mixing audio processing method includes: respectively low-pass filtering of the input of the first channel original audio signals and second channel audio signal after the initial, and the delayed time, the first and second channel analog audio signals in the form of early reflections; the first channel and second channel analog audio signal of early reflections stack after a series of FIR filters, the first and second channel effects after the early analog audio signal reflected the formation of early reverberation audio signal simulated obstacle on the simulation; the first and second channel analog audio signal early reflected respectively by IIR multiple cascaded allpass filter group, the first and second channel analog late reverberation audio signal formation; the first and second channel audio signal corresponding to the initial and first and second respectively The audio channel simulates early reverberation audio signals, the first and second channel analog, and the late reverberation audio signals are mixed in proportion to form the final analog reverberant audio signal.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
模擬混音音頻處理方法及系統(tǒng)
本專利技術涉及數(shù)字信號處理
，具體地說，涉及一種模擬混音音頻處理方法及系統(tǒng)。
技術介紹
聲波在特定空間內(nèi)傳播，被墻壁、天花板等障礙物來回反射，即便當聲源停止之后，聲音信號仍會在空間中殘留一段時間消失的現(xiàn)象叫做混響。自然的物理混響依賴于空間的大小、空間的形狀、障礙物反射面的形狀和材質(zhì)、空氣的濕度等非常多的條件。所以要取得一種特定的混響效果，就需要特別設計的建筑，往往還是規(guī)模特別大的建筑，比如音樂廳、歌劇院等場所。混響產(chǎn)生的聲場體驗能給人一種置身某種環(huán)境現(xiàn)場的效果，不論在各種游戲還是各種K歌秀場，用戶都非常追求完全的沉浸式體驗，所以符合畫面環(huán)境的混響效果能很大程度上加強用戶的體驗。但是，在普通的商業(yè)KTV包廂、家庭的卡拉ok唱機、乘用轎車、個人的手機和戶外的拉桿音響等場合和設備上是不具備自然物理混響所要求的空間條件。因此，便有了使用計算設備模擬聲音混響現(xiàn)象的需求，特別是在聲音的數(shù)字化處理的理論基礎完善之后，專用的混響算法是必不可少的。
技術實現(xiàn)思路
為解決上述問題，本專利技術提供了一種可模擬各種環(huán)境的混響效果的模擬混音音頻處理方法。所述音頻處理方法包括：分別對所輸入的第一聲道初始音頻信號和第二聲道初始音頻信號進行低通濾波，并延遲預定時間段之后，形成模擬通過空氣媒介傳播后的第一聲道模擬早期反射音頻信號和第二聲道模擬早期反射音頻信號；將所述第一聲道模擬早期反射音頻信號和第二聲道模擬早期反射音頻信號進行疊加后經(jīng)過多個串聯(lián)的FIR濾波器組，形成模擬障礙物對模擬的早期反射音頻信號進行影響后的第一聲道模擬早期混響音頻信號和第二聲道模擬早期混響音頻信號；將所述第一聲道模擬早期反射音頻信號和第二聲道模擬早期反射音頻信號分別通過多個級聯(lián)的IIR全通濾波器組，形成第一聲道模擬后期混響音頻信號和第二聲道模擬后期混響音頻信號；將第一聲道初始音頻信號和第二聲道初始音頻信號對應地分別與第一聲道模擬早期混響音頻信號、第二聲道模擬早期混響音頻信號、第一聲道模擬后期混響音頻信號和第二聲道模擬后期混響音頻信號按比例混合，形成最終的模擬混響音頻信號。在一個實施例中，根據(jù)本專利技術的模擬混音音頻處理方法，優(yōu)選的是，所述FIR濾波器組包括多個串聯(lián)連接的單極點低通濾波器，單極點低通濾波器的傳輸函數(shù)如下：其中，系數(shù)band的值為可調(diào)節(jié)的，且其絕對值小于1。在一個實施例中，根據(jù)本專利技術的模擬混音音頻處理方法，優(yōu)選的是，所述系數(shù)band的值通過以下公式來確定：其中fc＝e[-0.595435*log(d)+10.5189]fs為系統(tǒng)的采樣率，d為給定的傳播距離。在一個實施例中，根據(jù)本專利技術的模擬混音音頻處理方法，優(yōu)選的是，所述IIR全通濾波器組包括至少四個IIR全通濾波器。在一個實施例中，根據(jù)本專利技術的模擬混音音頻處理方法，優(yōu)選的是，所述全通濾波器的傳輸函數(shù)為：在一個實施例中，根據(jù)本專利技術的模擬混音音頻處理方法，優(yōu)選的是，經(jīng)過級聯(lián)的全通濾波器組后的信號進一步疊加到模擬早期反射音頻信號上來作為產(chǎn)生模擬后期混響音頻信號的一部分輸入信號。在一個實施例中，根據(jù)本專利技術的模擬混音音頻處理方法，優(yōu)選的是，在所述全通濾波器組中，將經(jīng)過單個濾波器濾波后的各個音頻信號再次通過增益放大器進行比例輸出，其中，增益因子是可調(diào)節(jié)的。在一個實施例中，根據(jù)本專利技術的模擬混音音頻處理方法，優(yōu)選的是，在所述FIR濾波器組中，將經(jīng)過各個延時器后的各個音頻信號再次通過增益放大器進行比例輸出，其中，增益因子和延時參數(shù)是可調(diào)節(jié)的。根據(jù)本專利技術的另一個方面，還提供了一種模擬混音音頻處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：音頻裝置，其用以產(chǎn)生并提供初始音頻信號，并根據(jù)到達聆聽對象的左右耳分成第一聲道音頻信號和第二聲道音頻信號；模擬混響音頻處理裝置，其用以將接收的初始的第一聲道音頻信號和第二聲道音頻信號通過早期反射模擬路徑、后期散射模擬路徑以及后期混響模擬單元進行音頻混音處理形成模擬混響音頻信號；以及音頻輸出裝置，其用以將所形成的模擬混響音頻信號輸出；在一個實施例中，根據(jù)本專利技術的模擬混音音頻處理系統(tǒng)，優(yōu)選的是，所述模擬混響音頻處理裝置還包括環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)接口，其用以根據(jù)所選擇的需要模擬的環(huán)境來調(diào)節(jié)所述模擬混響音頻處理裝置中的各個參數(shù)。本專利技術的有益之處在于，本專利技術所提供的模擬混音音頻處理方法及系統(tǒng)可以實現(xiàn)對模擬混響空間大小進行調(diào)節(jié)，對所模擬的障礙物參數(shù)進行調(diào)節(jié)。此外，混響密度和時長以及混響音色均可調(diào)。更重要的是，本專利技術的方法的實現(xiàn)既可以用在附加操作系統(tǒng)的設備中作為應用程序使用，也適合在嵌入式設備中使用DSP實現(xiàn)，以實現(xiàn)高實時性，比如各種卡拉OK設備、聲卡等。本專利技術的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本專利技術而了解。本專利技術的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要的附圖做簡單的介紹：圖1是現(xiàn)有技術中常用的混響算法實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2顯示了采用現(xiàn)有技術進行混響后的脈沖響應圖；圖3顯示了根據(jù)本專利技術原理設計的混響算法實現(xiàn)的流程圖；圖4顯示了根據(jù)本專利技術一個實施例的單極點低通濾波器的結(jié)構(gòu)框圖；圖5和圖6分別顯示了不同參數(shù)下低通濾波器的頻率響應圖；圖7顯示了根據(jù)本專利技術一個實施例的可調(diào)節(jié)的早期反射音色的FIR濾波器結(jié)構(gòu)框圖；圖8顯示了一種簡單的全通濾波器的結(jié)構(gòu)框圖；圖9顯示了如圖8所示的全通濾波器的單位脈沖響應圖；圖10顯示了一種在全通濾波器中嵌套其他系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖11顯示了一種實用的全通濾波器中嵌套其他系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖12顯示了如圖11所示的全通濾波器的單位脈沖響應圖；圖13顯示了根據(jù)本專利技術的一個實施例的全通濾波器的級聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；圖14顯示了如圖13所示的級聯(lián)的全通濾波器的單位脈沖響應圖；圖15顯示了根據(jù)本專利技術的一個實施例進行混響模擬音頻算法的結(jié)構(gòu)框圖；圖16顯示了如圖15所示的混響模擬算法的單位脈沖響應圖，以及圖17顯示了本專利技術所提供的用以調(diào)節(jié)算法結(jié)構(gòu)參數(shù)以模擬不同環(huán)境混響效果的界面示意圖。具體實施方式以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本專利技術的實施方式，借此對本專利技術如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本專利技術中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術方案均在本專利技術的保護范圍之內(nèi)。同時，在以下說明中，出于解釋的目的而闡述了許多具體細節(jié)，以提供對本專利技術實施例的徹底理解。然而，對本領域的技術人員來說顯而易見的是，本專利技術可以不用這里的具體細節(jié)或者所描述的特定方式來實施。另外，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執(zhí)行指令的計算機系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。圖1顯示了現(xiàn)有技術中常用的混響算法實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，左右聲道的初始音頻信號分別輸入到第一延遲濾波器101和第二延遲濾波器102中進行處理。同時將已經(jīng)過延遲輸出的左聲道音頻信號反饋給第一延遲濾波器的輸入以及第二延遲濾波器的輸入。一般會根據(jù)調(diào)試的結(jié)果，將這些反饋信號進行比例放大或縮小，從而確定它們對本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種模擬混音音頻處理方法，其特征在于，所述方法包括：分別對所輸入的第一聲道初始音頻信號和第二聲道初始音頻信號進行低通濾波，并延遲預定時間段之后，形成模擬通過空氣媒介傳播后的第一聲道模擬早期反射音頻信號和第二聲道模擬早期反射音頻信號；將所述第一聲道模擬早期反射音頻信號和第二聲道模擬早期反射音頻信號進行疊加后經(jīng)過多個串聯(lián)的FIR濾波器組，形成模擬障礙物對模擬的早期反射音頻信號進行影響后的第一聲道模擬早期混響音頻信號和第二聲道模擬早期混響音頻信號；將所述第一聲道模擬早期反射音頻信號和第二聲道模擬早期反射音頻信號分別通過多個級聯(lián)的IIR全通濾波器組，形成第一聲道模擬后期混響音頻信號和第二聲道模擬后期混響音頻信號；將第一聲道初始音頻信號和第二聲道初始音頻信號對應地分別與第一聲道模擬早期混響音頻信號、第二聲道模擬早期混響音頻信號、第一聲道模擬后期混響音頻信號和第二聲道模擬后期混響音頻信號按比例混合，形成最終的模擬混響音頻信號。

【技術特征摘要】
1.一種模擬混音音頻處理方法，其特征在于，所述方法包括：分別對所輸入的第一聲道初始音頻信號和第二聲道初始音頻信號進行低通濾波，并延遲預定時間段之后，形成模擬通過空氣媒介傳播后的第一聲道模擬早期反射音頻信號和第二聲道模擬早期反射音頻信號；將所述第一聲道模擬早期反射音頻信號和第二聲道模擬早期反射音頻信號進行疊加后經(jīng)過多個串聯(lián)的FIR濾波器組，形成模擬障礙物對模擬的早期反射音頻信號進行影響后的第一聲道模擬早期混響音頻信號和第二聲道模擬早期混響音頻信號；將所述第一聲道模擬早期反射音頻信號和第二聲道模擬早期反射音頻信號分別通過多個級聯(lián)的IIR全通濾波器組，形成第一聲道模擬后期混響音頻信號和第二聲道模擬后期混響音頻信號；將第一聲道初始音頻信號和第二聲道初始音頻信號對應地分別與第一聲道模擬早期混響音頻信號、第二聲道模擬早期混響音頻信號、第一聲道模擬后期混響音頻信號和第二聲道模擬后期混響音頻信號按比例混合，形成最終的模擬混響音頻信號。2.如權利要求1所述的模擬混音音頻處理方法，其特征在于，所述FIR濾波器組包括多個串聯(lián)連接的單極點低通濾波器，單極點低通濾波器的傳輸函數(shù)如下：其中，系數(shù)band的值為可調(diào)節(jié)的，且其絕對值小于1。3.如權利要求2所述的模擬混音音頻處理方法，其特征在于，所述系數(shù)band的值通過以下公式來確定：其中fc＝e[-0.595435*log(d)+10.5189]fs為系統(tǒng)的采樣率，d為給定的傳播距離。4.如權利要求1所述的模擬混音音頻處理方法，其特...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：蘇少爽，王自振，梁小江，
申請(專利權)人：深圳市創(chuàng)成微電子有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44