專利名稱：用于將混響添加到輸入信號(hào)中的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將混響(reverberation)添加到信號(hào)中，特別是音頻信號(hào)中的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
眾所周知的將混響添加到音頻信號(hào)中來(lái)模擬房間或音樂(lè)廳的音響效果。混響可以用所謂的延遲線來(lái)以電子方式產(chǎn)生，延遲線是通過(guò)暫時(shí)在連續(xù)存儲(chǔ)元件中存儲(chǔ)信號(hào)樣本來(lái)將音頻信號(hào)延遲確定時(shí)間期間的元件。然而，為了獲得自然聲響效果，需要非常大的延遲線。通常2秒的混響時(shí)間需要50,000到100,000個(gè)樣本長(zhǎng)度的延遲元件，這個(gè)大小是難于實(shí)現(xiàn)的，而且是不經(jīng)濟(jì)的。
已經(jīng)做了各種嘗試來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題。例如，美國(guó)專利US5,917,917(Jenkins)提出在將信號(hào)施加到混響設(shè)備之前，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行十中抽一，隨后對(duì)所得到的信號(hào)進(jìn)行插值，以恢復(fù)采樣頻率。要明確的是，該方法很可能會(huì)在信號(hào)中引入噪聲，而同時(shí)仍需要大的延遲線。
可選的解決方法提出計(jì)算音頻信號(hào)和房間或音樂(lè)廳的脈沖響應(yīng)的卷積，以獲得混響。然而，這種脈沖響應(yīng)通常很長(zhǎng)，在這種解決方法中所涉及的計(jì)算工作量是非常大的，同時(shí)還仍然需要大存儲(chǔ)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的這些問(wèn)題及其它問(wèn)題，并提供用于將混響添加到信號(hào)中的設(shè)備和方法，其設(shè)備和方法大體上需要較小的存儲(chǔ)器和較小的計(jì)算工作量。
因此，本發(fā)明提供了一種設(shè)備，用于將混響添加到由相應(yīng)的經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)所表示的輸入信號(hào)中，該設(shè)備包括延遲裝置，用于對(duì)經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)進(jìn)行延遲，以便產(chǎn)生延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)，以及合并裝置，用于將所述經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)與延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)合并，以便產(chǎn)生當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)，其表示具有混響的輸出信號(hào)。
通過(guò)用經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)代替時(shí)間信號(hào)，可以獲得非常真實(shí)的混響效果，同時(shí)避免了在計(jì)算卷積時(shí)所涉及到的存儲(chǔ)器需求和計(jì)算成本。可以用標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化變換，例如快速傅立葉變換(FFT)，來(lái)進(jìn)行對(duì)輸入信號(hào)的變換。
在本發(fā)明中，所述經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)是基于所述經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)和先前輸出信號(hào)的延遲形式的。該先前輸出信號(hào)的延遲形式優(yōu)選地變更了振幅和/或相位，以便能夠提供期望的混響。
所述延遲裝置設(shè)置為用于暫時(shí)存儲(chǔ)輸出信號(hào)，以便產(chǎn)生所述先前輸出信號(hào)。通常，所述延遲裝置會(huì)將信號(hào)存儲(chǔ)一幀的持續(xù)時(shí)間，在此情況下術(shù)語(yǔ)“先前”理解為意味著“緊接著在前的”。然而，本發(fā)明并不局限于此，所述延遲裝置還可以將信號(hào)存儲(chǔ)兩個(gè)或多個(gè)幀的持續(xù)時(shí)間，在此情況下術(shù)語(yǔ)“先前”理解為意味著“在時(shí)間或次序上以前存在的”。所述延遲裝置可以用存儲(chǔ)器單元、適當(dāng)?shù)募拇嫫骰蛘咂渌舆t單元構(gòu)成。
應(yīng)該注意的是，幀通常理解為包括一組信號(hào)樣本，例如256，512或1024個(gè)樣本，對(duì)其一起進(jìn)行變換，例如快速傅立葉變換(FFT)。根據(jù)采樣頻率，幀可以表示特定的持續(xù)時(shí)間。例如，在44.1kHz的采樣速度下，1024個(gè)樣本的幀具有大約23.2ms的持續(xù)時(shí)間。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的設(shè)備包括變更裝置，用于變更延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)的振幅和/或相位，以便產(chǎn)生進(jìn)行變更并延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)。延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)用于產(chǎn)生新的輸出信號(hào)，所述延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)優(yōu)選地在與(新的)經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)合并之前被變更。所述變更可以包括通過(guò)施加增益(或衰減)實(shí)現(xiàn)的振幅變更，但更重要的是包括相位變更。
特別是，本發(fā)明提出對(duì)經(jīng)過(guò)變換的延遲的輸出信號(hào)的相位進(jìn)行變更，以使其相位隨機(jī)地或偽隨機(jī)地變化。這個(gè)基本隨機(jī)的相位變更避免了在混響中的重復(fù)模式。這種模式會(huì)引起不希望有的可聽(tīng)見(jiàn)的噪聲。
在更進(jìn)一步的有利的實(shí)施例中，所述隨機(jī)相位變更受到最大相位差的約束，所述最大相位差基本上小于低頻的p，并基本上等于高頻的p。即，將依賴于頻率的限制施加到所述變更裝置所進(jìn)行的相位變更上，以便避免不希望有的效果。盡管對(duì)于高頻(在典型但非限制性的實(shí)例中，是指高于約300Hz的頻率)，隨機(jī)相位會(huì)在-p和p拉德之間波動(dòng)，而對(duì)于低頻(在典型但非限制性的實(shí)例中，是指低于約100Hz的頻率)，則可以添加到原始相位中的隨機(jī)相位非常小，以便不會(huì)使得低頻信號(hào)分量失真。
如上所述，所述變更單元還可以將增益(或者，如果增益小于1就為衰減)施加到延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)上，以便控制混響的振幅，從而控制混響時(shí)間。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述變更裝置設(shè)置為用于振幅變更，其對(duì)于低頻包含相對(duì)較小的衰減，而對(duì)于較高頻率則包含相對(duì)較大的衰減。依賴于頻率的衰減允許混響時(shí)間在較低頻率上較長(zhǎng)，并且對(duì)于較高頻率則逐漸減小。這與通常房間的混響行為相對(duì)應(yīng)。
進(jìn)一步優(yōu)選的是，在“低”頻和“高”頻之間的差別與用于相位的相類(lèi)似。使用上述實(shí)例，對(duì)于直到大約100Hz的頻率，衰減可以相對(duì)較小，對(duì)于從大約300Hz起的頻率，衰減可以相對(duì)較高。要理解的是，這些值僅是示例性的，而不會(huì)脫離本發(fā)明的情況下，也可以使用其它值，例如1000和3000Hz。
在上面的討論中，假設(shè)本發(fā)明的設(shè)備接收單一輸入信號(hào)。然而，本發(fā)明并不限于此，還提供了一種設(shè)備，其能夠接收多個(gè)輸入信號(hào)。在特別有利的實(shí)施例中，本發(fā)明的設(shè)備包括多個(gè)并行分支，每個(gè)分支都具有處理裝置，用于將部分經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)與變更并延遲的經(jīng)過(guò)變換的部分輸出信號(hào)進(jìn)行合并，以便產(chǎn)生當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的部分輸出信號(hào)，該設(shè)備還包括至少一個(gè)進(jìn)一步合并單元，用于將所述經(jīng)過(guò)變換的部分輸出信號(hào)合并到經(jīng)過(guò)變換的合并輸出信號(hào)中。例如，所述部分經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)可以表示在音樂(lè)設(shè)備數(shù)字接口(MIDI)音色庫(kù)(sound bank)中的單個(gè)樂(lè)器，或者可以每個(gè)都表示在MIDI音色庫(kù)中的各種樂(lè)器的總和。所述部分經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)可以直接存儲(chǔ)在MIDI音色庫(kù)中，或者可以在頻域中從MIDI音色庫(kù)中音頻信號(hào)的參數(shù)表示中合成。
有利的是，至少一個(gè)分支可以包括至少一個(gè)縮放(scaling)單元。所述縮放單元允許控制來(lái)自所述分支的貢獻(xiàn)。在一些實(shí)施例中，一個(gè)分支可以包含兩個(gè)縮放單元，一個(gè)用于縮放延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)，一個(gè)用于縮放所述經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)本身。有利的是，將所述縮放單元并入到每個(gè)分支的變更裝置中。
優(yōu)選地，所述處理裝置設(shè)置為用于處理每幀的經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)。這允許所述處理裝置基本上同時(shí)地處理多個(gè)樣本，從而提高處理速度。另外，任何變換單元通常同時(shí)對(duì)一組樣本進(jìn)行操作，因此使用幀有利于所述處理。要理解的是，所采用的實(shí)際的幀大小是不相關(guān)的，盡管在數(shù)字信號(hào)處理中，2的冪的(例如512和1024)大小當(dāng)然是方便的。
可以將所述至少一個(gè)輸入信號(hào)作為由外部變換單元或者其上存儲(chǔ)有經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)的存儲(chǔ)設(shè)備所產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)來(lái)進(jìn)行接收。然而，當(dāng)將所述輸入信號(hào)作為時(shí)間信號(hào)來(lái)接收時(shí)，本發(fā)明的設(shè)備還便利地包括變換單元，用于將輸入信號(hào)變換為經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)。在接收多個(gè)時(shí)間信號(hào)的情況下，可以提供多個(gè)變換單元。另外，在所述輸入信號(hào)是模擬信號(hào)的情況下，可以提供至少一個(gè)A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明的設(shè)備還可以有利地包括逆變換單元，用于將當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)變換為時(shí)間信號(hào)。
盡管本發(fā)明的設(shè)備可以由截然不同的單元構(gòu)成，例如合并單元和延遲(存儲(chǔ)器)單元，所述設(shè)備還可以由執(zhí)行適當(dāng)軟件指令的微處理器或微型計(jì)算機(jī)組成。
本發(fā)明還能夠被表達(dá)為提供一種設(shè)備，用于將混響添加到由其頻譜所表示的音頻信號(hào)中，所述設(shè)備包括延遲裝置，用于對(duì)所述頻譜進(jìn)行延遲，以便產(chǎn)生延遲的頻譜，變更裝置，用于變更所述延遲的頻譜的相位，以便產(chǎn)生經(jīng)過(guò)相位調(diào)整的頻譜，合并裝置，用于將所述經(jīng)過(guò)相位調(diào)整的頻譜與所述原始頻譜合并，以便產(chǎn)生合并頻譜，以及逆變換裝置，用于對(duì)所述合并頻譜進(jìn)行逆變換，以便產(chǎn)生具有混響的音頻信號(hào)，其中，所述變更裝置設(shè)置為用于提供基本上隨機(jī)的相位。所述變更裝置還可以設(shè)置為用于變更所述延遲的頻譜的幅度。
本發(fā)明還提供了一種包括如上定義的設(shè)備的音頻系統(tǒng)。所述音頻系統(tǒng)可以是包含如上定義的設(shè)備的電子樂(lè)器，例如電子風(fēng)琴，鍵盤(pán)樂(lè)器或音響合成器，以及包括根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的鈴音合成器，特別是用于移動(dòng)電話或博奕設(shè)備中。
本發(fā)明另外提供了一種將混響添加到由相應(yīng)的經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)所表示的輸入信號(hào)中的方法，所述方法包括以下步驟對(duì)所述經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)進(jìn)行延遲，以便產(chǎn)生延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)，以及將所述經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)與延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)合并，以便產(chǎn)生當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)，其表示具有混響的輸出信號(hào)。
通過(guò)以下將要描述的實(shí)施例的例子，本發(fā)明上述定義的方面及其他方面變得顯而易見(jiàn)，并且參考這些實(shí)施例的例子來(lái)加以解釋。


下面參考在附圖中示出的示例性實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步解釋本發(fā)明，本發(fā)明并不限于此。
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第一實(shí)施例；圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第二實(shí)施例；圖3示意性地示出了一種音頻系統(tǒng)，其包含有根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備；圖4示意性地示出了在本發(fā)明中所使用的示例性的增益調(diào)節(jié)；以及圖5示意性地示出了在本發(fā)明中所使用的示例性的最大相位調(diào)節(jié)。
具體實(shí)施例方式
在圖1中僅作為非限制性實(shí)例示出的混響設(shè)備1，包括變換單元2，合并單元3，逆變換單元4，存儲(chǔ)器單元5，和增益/相位變更單元6。
在本實(shí)例中，變換單元2接收時(shí)間信號(hào)s(n)。該時(shí)間信號(hào)s(n)是數(shù)字的(或數(shù)字化的)，n表示幀號(hào)，每幀包含多個(gè)樣本。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，在接收模擬輸入信號(hào)的情況下，應(yīng)提供A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換器。時(shí)間信號(hào)s(n)通常是要添加混響的音頻信號(hào)。
變換單元2接收時(shí)間信號(hào)s(n)，并輸出經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)S(n)。通常，變換單元2進(jìn)行快速傅立葉變換(FFT)，該情況下，經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)S(n)是時(shí)間信號(hào)s(n)的頻譜，n還表示幀號(hào)，幀現(xiàn)在包含多個(gè)頻率分量。
代替(快速)傅立葉變換，也可以使用其它變換，例如(修正的)余弦變換。設(shè)備1還可以接收頻譜S(n)而不是時(shí)間信號(hào)s(n)，或者直接在頻域中，從信號(hào)s(n)的參數(shù)表示中合成頻譜S(n)，在此情況下，可以省去變換單元2。將經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)S(n)輸入到合并單元3中，在該實(shí)施例中示出，其由信號(hào)加法電路構(gòu)成。
在合并電路3中，將經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)S(n)與經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)的延遲并變更后的形式Sr(n)進(jìn)行合并(即相加)，以產(chǎn)生新的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)Sr(n)＝S(n)+G(Sr(n-i))(1)在此i表示由存儲(chǔ)器(M)5引入的延遲量，G表示由變更單元6提供的增益和/或相位調(diào)節(jié)。在本實(shí)例中，延遲量以幀來(lái)表示。典型的延遲等于1幀(i＝1)，盡管兩個(gè)，三個(gè)或更多的幀的延遲也是可能的，這取決于每幀的持續(xù)時(shí)間和所希望的混響或混響時(shí)間。如果增益和相位調(diào)節(jié)存在的話，則其可以在時(shí)間上變化。
充當(dāng)延遲單元的存儲(chǔ)器單元5暫時(shí)存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)Sr(n)的一個(gè)或多個(gè)幀，以產(chǎn)生信號(hào)Sr(n-i)。將延遲的幀輸出到變更單元6，其變更經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)Sr(n-i)的相位，也許還有增益，以提供經(jīng)過(guò)相位和/或增益調(diào)節(jié)的經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)G(Sr(n-i))，如上所述，其輸入到合并單元3。
應(yīng)指出，本發(fā)明無(wú)需使用脈沖響應(yīng)或者其傅立葉變換來(lái)產(chǎn)生混響。作為替代，本發(fā)明用信號(hào)自身的延遲的變換(例如傅立葉變換)來(lái)產(chǎn)生混響。
在優(yōu)選實(shí)施例中，變更單元6使用相對(duì)于原始相位的隨機(jī)或偽隨機(jī)相移。這具有對(duì)在合并單元3中所合并的信號(hào)G(Sr(n-i))和S(n)進(jìn)行去相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。如果這些信號(hào)是相關(guān)的，在混響中會(huì)出現(xiàn)重復(fù)模式。
逆變換單元4執(zhí)行逆變換，通常為快速傅里葉逆變換(IFFT)，以產(chǎn)生包含混響的輸出時(shí)間信號(hào)sr(n)。
因此能夠看出，設(shè)備1以非常簡(jiǎn)單和有效的方式產(chǎn)生混響。通過(guò)在變換后的(通常為頻率)域而不是時(shí)域中產(chǎn)生混響，避免了使用長(zhǎng)延遲線。
圖1的設(shè)備1為整個(gè)信號(hào)s(n)提供了統(tǒng)一的混響。還可以為獨(dú)立的頻帶或樂(lè)器提供單獨(dú)的混響。使用MIDI技術(shù)，可以對(duì)單獨(dú)的樂(lè)器分別進(jìn)行處理。在圖2中示意性地示出了允許這種獨(dú)立處理的本發(fā)明的設(shè)備1的示例性實(shí)施例。
在圖2的實(shí)施例中，接收單獨(dú)的經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)(例如頻譜)S1(n)，S2(n)，…Sm(n)并將其輸入到各自的合并單元3。這些經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)可以源于MIDI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，或源于原始的(復(fù)合的)經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)S(n)或時(shí)間信號(hào)s(n)被輸入到其中的濾波器庫(kù)。這些經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)可以來(lái)自MIDI音色庫(kù)，或者可以在頻域中從MIDI音色庫(kù)中音頻信號(hào)的參數(shù)表示中合成。
圖2的設(shè)備具有m個(gè)并行分支，其每個(gè)都包括合并單元3，存儲(chǔ)器單元5，增益/相位變更單元6，和縮放單元7。每個(gè)分支(除了第m個(gè)之外)還包括進(jìn)一步合并單元9，用于將所關(guān)注的分支的輸出信號(hào)與其它分支的輸出信號(hào)合并。如同圖1的實(shí)施例中，逆變換單元4產(chǎn)生包含混響的時(shí)間(輸出)信號(hào)sr(n)。
圖2的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是能夠控制每個(gè)樂(lè)器或每個(gè)聲道的混響。更具體而言，可以借助于變更單元6提供縮放，變更單元6優(yōu)選地配置為用于變更所述延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)的相位和振幅。每個(gè)變更單元6可以具有獨(dú)立的增益G1，G2，…，Gm，所述獨(dú)立增益用作縮放因子并控制在各個(gè)分支中的混響。獨(dú)立增益G1，G2，…，Gm可以是預(yù)置的、用戶控制的、或從MIDI內(nèi)容中提取的。
可以借助于縮放單元7來(lái)提供更進(jìn)一步的縮放?？梢栽诿總€(gè)分支中或在(m-1)個(gè)分支中提供所述縮放單元7。每個(gè)縮放單元7都接收縮放因子aj(j=1…m)，并將信號(hào)Sr(n)乘以該縮放因子，以便產(chǎn)生縮放后的信號(hào)aj.Sr(n)，其被輸入到各個(gè)進(jìn)一步合并單元9中?？s放因子aj確定了每個(gè)分支對(duì)合并后的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)Sr(n)的相對(duì)貢獻(xiàn)。
縮放單元7可以集成在進(jìn)一步合并單元9中，以便形成加權(quán)合并單元。另外或者替換地，在圖2中所示的各個(gè)進(jìn)一步合并單元9可以合并到單個(gè)的具有多個(gè)輸入端的進(jìn)一步合并單元中。
縮放因子aj也可以是預(yù)置的、用戶控制的、或從MIDI內(nèi)容中提取的。能夠設(shè)想這樣的實(shí)施例其中縮放單元設(shè)置在合并單元3之前，以便縮放經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)。
在圖2的實(shí)施例中，假設(shè)了輸入信號(hào)sj(n)可用作經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)Sj(n)。如果不是這種情況，可以提供適當(dāng)?shù)淖儞Q單元(圖1中為2)。
將參照?qǐng)D4和5進(jìn)一步解釋增益/相位變更單元6的操作。在圖4中示出了示例性的增益A(G)。在該特定實(shí)例中，增益A(G)小于1，因此構(gòu)成了衰減(Att)，以分貝每秒(dB/s)來(lái)度量，作為以赫茲(Hz)度量的頻率(f)的函數(shù)。在圖4的實(shí)例中，對(duì)于從0到大約200Hz的頻率范圍，衰減顯示為大約60dB/s，對(duì)于高于約300Hz的頻率，大約為120dB/s。從而提供了依賴于頻率的增益(即衰減)，其控制作為頻率的函數(shù)的混響時(shí)間。
圖5的曲線圖示出了示例性的用拉德表示的最大相位差(最大不同相位，MDP)，其作為以赫茲(Hz)度量的頻率(f)的函數(shù)。如上所述，增益/相位變更單元6產(chǎn)生基本上隨機(jī)的相位。然而，為了避免信號(hào)失真，優(yōu)選地對(duì)相位進(jìn)行約束。即，由增益/相位變更單元6所引入的相位差優(yōu)選地被限制到圖5中所示的值Φ(G)。在所示實(shí)例中，對(duì)于直到約100Hz的頻率，該值接近于0，然后陡峭地升到p拉德級(jí)別，并隨后保持該級(jí)別。對(duì)由增益/相位變更單元6所引入的相位差進(jìn)行限制避免了信號(hào)失真。
在圖3中示意性的示出了一種至少包括本發(fā)明的一個(gè)設(shè)備1，1’的音頻系統(tǒng)10。音頻系統(tǒng)10還包括開(kāi)窗單元(W)11，用于將時(shí)間窗應(yīng)用到數(shù)字(或數(shù)字化的)信號(hào)s(k)，在此k表示樣本號(hào)，以便獲得由幀組成的信號(hào)s(n)，在此n表示幀號(hào)。類(lèi)似的，提供了進(jìn)一步開(kāi)窗(W)單元12，以將幀轉(zhuǎn)換為規(guī)則的數(shù)字信號(hào)。開(kāi)窗單元11和12可以包括重疊/加法電路，用于提供部分重疊的幀。
該音頻系統(tǒng)還可以包括一個(gè)或多個(gè)放大器、濾波器和/或信號(hào)處理裝置(未示出)。可以提供合適的D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換器，用于將數(shù)字輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬輸出信號(hào)。類(lèi)似的，可以在輸入端提供A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換器，用于將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換(即數(shù)字化)為數(shù)字輸入信號(hào)。音頻系統(tǒng)10還可以包括一個(gè)或多個(gè)變換器(transducer)，例如揚(yáng)聲器，用于產(chǎn)生聲音。另外或者替換地，音頻系統(tǒng)10可以包括一個(gè)或多個(gè)聲音信號(hào)源，例如DVD播放器，CD播放器，MIDI存儲(chǔ)器，和/或因特網(wǎng)終端。
本發(fā)明基于可以采用延遲的經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)代替延遲的時(shí)間信號(hào)來(lái)有效的產(chǎn)生混響的理解。本發(fā)明得益于延遲的經(jīng)過(guò)變換的信號(hào)應(yīng)具有基本上隨機(jī)的相位的更深入理解。
應(yīng)指出，在本文檔中所用的任何術(shù)語(yǔ)不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。尤其是，詞語(yǔ)“包括”不意味著排除任何沒(méi)有特別說(shuō)明的元件。單個(gè)(電路)元件可以用多個(gè)(電路)元件或其等價(jià)物來(lái)代替。
權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)1、一種用于將混響添加到輸入信號(hào)中的設(shè)備(1)，所述設(shè)備包括變換裝置(2)，用于將當(dāng)前輸入信號(hào)(s(n))從時(shí)域變換到頻域，得到當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(S(n))，延遲裝置(5)，用于將當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n))進(jìn)行延遲，以便產(chǎn)生延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n-i))，合并裝置(3)，用于將所述當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(S(n))與所述延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n-i))合并，以便產(chǎn)生所述當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n))，以及逆變換裝置(4)，用于從所述當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n))中產(chǎn)生具有混響的當(dāng)前輸出信號(hào)(sr(n))。
2、如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括變更裝置(6)，用于變更所述延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n-i))的振幅和/或相位，以便產(chǎn)生變更并延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(G(Sr(n-i)))。
3、如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述變更裝置(6)設(shè)置為用于提供基本上隨機(jī)的相位。
4、如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述隨機(jī)相位受到最大相位差(Φ)約束，對(duì)于低頻而言，所述最大相位差基本上小于閾值，對(duì)于高頻而言，所述最大相位差基本上等于所述閾值。
5、如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述變更裝置(6)設(shè)置為用于振幅調(diào)節(jié)，所述振幅調(diào)節(jié)包括對(duì)低頻的相對(duì)較小的衰減和對(duì)較高頻率的相對(duì)較大的衰減。
6、如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括多個(gè)并行分支，每個(gè)分支都具有處理裝置(3，5，6)，用于將部分經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(sj(n))與變更并延遲的經(jīng)過(guò)變換的部分輸出信號(hào)合并，以便產(chǎn)生當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的部分輸出信號(hào)，所述設(shè)備還包括至少一個(gè)進(jìn)一步合并單元(9)，用于將所述經(jīng)過(guò)變換的部分輸出信號(hào)合并為經(jīng)過(guò)變換的合并輸出信號(hào)。
7、如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，至少一個(gè)分支包括至少一個(gè)縮放單元(7)，用于縮放至少一個(gè)部分輸出信號(hào)。
8、如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述處理裝置(3，5，6)設(shè)置為用于處理每幀的所述經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(S(n))。
9、一種音頻系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1到8中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)。
10、一種用于將混響添加到輸入信號(hào)中的方法，所述方法包括以下步驟將當(dāng)前輸入信號(hào)(s(n))從時(shí)域變換到頻域，得到當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(S(n))，對(duì)當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n))進(jìn)行延遲，以便產(chǎn)生延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n-i))，將所述當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(S(n))與所述延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n-i))合并，以便產(chǎn)生所述當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n))，以及使用逆變換從所述當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n))中產(chǎn)生具有混響的當(dāng)前輸出信號(hào)(sr(n))。
11、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于執(zhí)行如權(quán)利要求10所述的方法。
權(quán)利要求
1.一種用于將混響添加到由相應(yīng)的經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(S(n))表示的輸入信號(hào)(s(n))中的設(shè)備(1)，所述設(shè)備包括延遲裝置(5)，用于將所述經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n))進(jìn)行延遲，以便產(chǎn)生延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n-i))，以及合并裝置(3)，用于將所述經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(S(n))與所述延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n-i))合并，以便產(chǎn)生當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n))，其表示具有混響的輸出信號(hào)(sr(n))。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括變更裝置(6)，用于變更所述延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n-i))的振幅和/或相位，以便產(chǎn)生變更并延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(G(Sr(n-i)))。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述變更裝置(6)設(shè)置為用于提供基本上隨機(jī)的相位。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述隨機(jī)相位受到最大相位差(Ф)約束，對(duì)于低頻而言，所述最大相位差基本上小于閾值，對(duì)于高頻而言，所述最大相位差基本上等于所述閾值。
5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述變更裝置(6)設(shè)置為用于振幅調(diào)節(jié)，所述振幅調(diào)節(jié)包括對(duì)低頻的相對(duì)較小的衰減和對(duì)較高頻率的相對(duì)較大的衰減。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括多個(gè)并行分支，每個(gè)分支都具有處理裝置(3，5，6)，用于將部分經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(Sj(n))與變更并延遲的經(jīng)過(guò)變換的部分輸出信號(hào)合并，以便產(chǎn)生當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的部分輸出信號(hào)，所述設(shè)備還包括至少一個(gè)進(jìn)一步合并單元(9)，用于將所述經(jīng)過(guò)變換的部分輸出信號(hào)合并為經(jīng)過(guò)變換的合并輸出信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，至少一個(gè)分支包括至少一個(gè)縮放單元(7)，用于縮放至少一個(gè)部分輸出信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述處理裝置(3，5，6)設(shè)置為用于處理每幀的所述經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(S(n))。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括變換單元(2)，用于將輸入信號(hào)(s(n))變換為經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(S(n))。
10.一種音頻系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1到9中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)。
11.一種用于將混響添加到由相應(yīng)的經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(S(n))表示的輸入信號(hào)(s(n))中的方法，所述方法包括以下步驟對(duì)所述經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n))進(jìn)行延遲，以便產(chǎn)生延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n-i))，以及將所述變換后的輸入信號(hào)(S(n))與延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n-i))合并，以便產(chǎn)生當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n))，其表示具有混響的輸出信號(hào)(sr(n))。
12.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于執(zhí)行如權(quán)利要求11所述的方法。
全文摘要
一種用于將混響添加到輸入信號(hào)(s(n))中的設(shè)備(1)，其使用相應(yīng)的經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(S(n))，例如信號(hào)的傅立葉變換，來(lái)產(chǎn)生混響。該設(shè)備包括電路(3，5，6)，用于將經(jīng)過(guò)變換的輸入信號(hào)(S(n))與變更并延遲的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(G(Sr(n－i)))合并，以便產(chǎn)生當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n))。對(duì)所述當(dāng)前的經(jīng)過(guò)變換的輸出信號(hào)(Sr(n))進(jìn)行逆變換，得到具有混響的輸出信號(hào)(sr(n))。
文檔編號(hào)G10K15/12GK101014995SQ200580029946
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者馬克·克萊因·米德林克, 萊昂·范德克爾克霍夫 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司