一种数字可变混响音频系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种数字可变混响音频系统及其实现方法，特点是系统包括15个传声器、模数转换器、输入处理器、3个第一加法器、核心卷积器、14个第二加法器、输出处理器、第三加法器、低通滤波器、控制终端、数模转换器、电平转换器和功放，功放上连接有至少一个全频无源音箱和至少一个超低无源音箱；电平转换器上连接有至少一个全频有源音箱和至少一个超低有源音箱。优点是上述系统及实现方法对音箱品牌和型号无特定要求、可拾取舞台多个声区、通道数量、可根据厅堂容积灵活扩展和压缩、安装和调试成本较低。

Digital variable reverberation audio system and implementation method thereof

The invention discloses a digital variable reverberation audio system and its realization method, features of the system are including 15 microphones, analog-to-digital converter, input processor, 3 core convolution and a first adder, adder and output 14 second processor, third adder, low-pass filter, control terminal, digital to analog converter, voltage converter and power amplifier and the power amplifier is connected with at least one full frequency passive speakers and at least one ultra low passive speaker; voltage converter is connected with at least one full frequency active speaker and at least one ultra low active speaker. The utility model has the advantages that the above system and the realization method have no specific requirements for the sound box brand and the model, can pick up a plurality of sound areas and passages of the stage, can flexibly expand and compress according to the volume of the hall, and have lower cost for installation and debugging.

【技术实现步骤摘要】
一种数字可变混响音频系统及其实现方法
本专利技术涉及一种数字音频系统，尤其是涉及一种数字可变混响音频系统及其实现方法。
技术介绍
通过电声手段改变厅堂声场环境的方法已经使用了几十年了，早在1965年就有AR系统利用赫姆霍兹共振方法改变了一座厅堂的混响时间，之后各电声公司或声学研究机构根据不同的声学原理开发了数种电子可变混响系统，并一直改进优化至今。目前数字可变混响系统主要有Meyersound在1993年推出的Constellation/VRAS（可变室内声学系统），其主要的技术方法和特点是：利用电声耦合，以一个专门设计制作的具有单一性质的“数字式电子混响器”代替“真实的物理耦合空间”信号处理器，输入交叉耦合矩阵、多通道混响器、反馈交叉耦合矩阵、输出交差耦合矩阵、传声器信号馈送给输入交叉耦合矩阵，输出一路直接连输出（输出耦合矩阵），另一路接入混响器网络（延迟、增益调节和阻尼滤波等），经过环路增益调节反馈到输入，产生输入信号的再生混响，最后送回室内扬声器。上述数字可变混响音频系统存在以下缺陷：（1）上述系统中，一只音箱只能配一只话筒，对于多通道系统来说，话筒数量太庞大，增加了系统连接的复杂性和调试难度；（2）上述系统只能安装规定品牌和型号的有源音箱，与无源音箱相比，有源音箱价格昂贵，增加了工程的造价成本和电源管理维护成本；（3）上述系统需要将舞台作为一个声源进行混响调节，这与实际情况不符，且容易造成声像定位不准确；（4）系统硬件过于昂贵，且对通道数量有限制；（5）由于技术壁垒，造价昂贵，安装和调试费成本高，不适合在中小型剧场和成本较低的三四线城市中推广。专利
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种对音箱品牌和型号无特定要求、可拾取舞台多个声区、通道数量、可根据厅堂容积灵活扩展和压缩、安装和调试成本较低的数字可变混响音频系统及其实现方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种数字可变混响音频系统，包括三个传声器组、模数转换器、输入处理器、第一加法器组、核心卷积器、第二加法器组、输出处理器、第三加法器、低通滤波器、控制终端、数模转换器、电平转换器和功放；每个所述的传声器组包括5个传声器，所述的第一加法器组包括3个第一加法器，所述的第二加法器组包括14个第二加法器；每个所述的传声器均与所述的模数转换器相连接，所述的模数转换器与所述的输入处理器相连接，所述的输入处理器分别与3个所述的第一加法器相连接，每个所述的第一加法器分别与所述的核心卷积器和所述的第三加法器相连接；所述的核心卷积器分别与14个所述的第二加法器相连接，每个所述的第二加法器均与所述的输出处理器相连接，所述的输出处理器分别与所述的数模转换器和所述的电平转换器相连接；所述的第三加法器与所述的低通滤波器相连接，所述的低通滤波器分别与所述的数模转换器和所述的电平转换器相连接；所述的数模转换器与所述的功放相连接，所述的功放上连接有至少一个全频无源音箱和至少一个超低无源音箱；所述的电平转换器上连接有至少一个全频有源音箱和至少一个超低有源音箱；所述的控制终端分别与所述的核心卷积器、3个所述的第一加法器、14个所述的第二加法器、所述的第三加法器和所述的输出处理器相连接。一种数字可变混响音频系统的实现方法，包括如下步骤：（1）将舞台上空分为左中右三个区域，将3个传声器组分别阵列吊挂在上述左中右三个区域中分别拾取舞台上的声源，得到15路模拟信号，输入到模数转换器中；（2）通过模数转换器将15路模拟信号转换为15路数字信号，输入到输入处理器中；（3）通过输入处理器对15路数字信号进行电平调节处理，处理完成后得到15路数字音频信号，将这15路数字音频信号中的每5路分为一组，形成三个数字音频信号组，将每个数字音频信号组输入到一个第一加法器中；（4）每个第一加法器将输入到其内的5路数字音频信号相加，处理完成后，每个数字音频信号组中的5路数字音频信号合并为1路第一声源数字信号，共得到3路第一声源数字信号，每路第一声源数字信号传输给第三加法器或核心卷积器；对传输给第三加法器的3路第一声源数字信号进行处理跳转至步骤（5）；对传输给核心卷积器的第一声源数字信号进行处理跳转至步骤（9）；（5）通过第三加法器对传输到其内的3路第一声源数字信号相加，处理完成后得到1路第二声源数字信号，将该第二声源数字信号输入到低通滤波器中；（6）通过低通滤波器对输入到其内的第二声源数字信号进行低通滤波处理，处理完成后得到一路延时数字信号，将该延时数字信号输入到数模转换器或电平转换器中；对输入到数模转换器中的延时数字信号进行处理跳转至步骤（7）；对输入到电平转换器中的延时数字信号进行处理跳转至步骤（8）；（7）通过数模转换器将延时数字信号转换为第一输出模拟信号，将该第一输出模拟信号输入到功放中，通过功放传输给超低无源音箱；（8）通过电平转换器将延时数字信号直接传输给全频有源音箱或超低有源音箱；（9）每路第一声源数字信号在传输到核心卷积器之前拆分为14路第三声源数字信号并组成一个声源数字信号组，形成三个声源数字信号组，对这三个声源数字信号组内的第三声源数字信号进行编号，其中第一组声源数字信号组内的14个第三声源数字信号分别编号为1,2,3……14，第二组声源数字信号组内的14个第三声源数字信号分别编号为15,16,17……28，第三组声源数字信号组内的14个第三声源数字信号分别编号为29,30,31……42，然后将这42路第三声源数字信号输入到核心卷积器中；（10）通过控制终端将用户的房间大小、混响时间、混响时间频率特性以及音箱组的编号预设到核心卷积器中，核心卷积器对42路第三声源数字信号进行卷积运算，得到42路实时卷积信号，然后将n、n+14和n+28这三路实时卷积信号分为一个输出信号组，共14个输出信号组分别输入到第二加法器中，其中n=1,2,3……14；（11）通过第二加法器将输入到其内的3路实时卷积信号相加，得到14路输出卷积信号，每路输出卷积信号拆分为3路实时数字卷积信号，得到42路实时数字卷积信号，输入到输出处理器中；（12）通过控制终端向输出处理器输入增益和EQ均衡控制，并对输入到输出处理器中的实时数字卷积信号进行随机相位去相关处理，得到42路输出数字信号，输入到数模转换器或电平转换器中；对输入到数模转换器中的42路输出数字信号进行处理跳转至步骤（13）；对输入到电平转换器中的42路输出数字信号进行处理跳转至步骤（14）；（13）通过数模转换器将42路输出数字信号转换为第二输出模拟信号，将该第二输出模拟信号输入到功放中，通过功放传输给全频无源音箱或超低无源音箱；（14）通过电平转换器将42路输出数字信号直接传输给全频有源音箱或超低有源音箱。所述的低通滤波器的中心频率为80Hz、100Hz、120Hz、150Hz、180Hz和200Hz六档可选。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本系统采用15只传声器阵列吊挂在舞台上方的左中右三个区域，拾取舞台上的音源，减少了话筒的数量，降低了系统的成本和调试难度；本系统对音箱的品牌和型号没有特殊要求，可根据需要使用有源或无源的音箱；本系统对舞台上的声源进行分区拾取，将舞台分为左中右三个区域，通过设置在三个区域当中的15个传声器拾取舞台上的音本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字可变混响音频系统，其特征在于包括三个传声器组、模数转换器、输入处理器、第一加法器组、核心卷积器、第二加法器组、输出处理器、第三加法器、低通滤波器、控制终端、数模转换器、电平转换器和功放；每个所述的传声器组包括5个传声器，所述的第一加法器组包括3个第一加法器，所述的第二加法器组包括14个第二加法器；每个所述的传声器均与所述的模数转换器相连接，所述的模数转换器与所述的输入处理器相连接，所述的输入处理器分别与3个所述的第一加法器相连接，每个所述的第一加法器分别与所述的核心卷积器和所述的第三加法器相连接；所述的核心卷积器分别与14个所述的第二加法器相连接，每个所述的第二加法器均与所述的输出处理器相连接，所述的输出处理器分别与所述的数模转换器和所述的电平转换器相连接；所述的第三加法器与所述的低通滤波器相连接，所述的低通滤波器分别与所述的数模转换器和所述的电平转换器相连接；所述的数模转换器与所述的功放相连接，所述的功放上连接有至少一个全频无源音箱和至少一个超低无源音箱；所述的电平转换器上连接有至少一个全频有源音箱和至少一个超低有源音箱；所述的控制终端分别与所述的核心卷积器、3个所述的第一加法器、14个所述的第二加法器、所述的第三加法器和所述的输出处理器相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种数字可变混响音频系统，其特征在于包括三个传声器组、模数转换器、输入处理器、第一加法器组、核心卷积器、第二加法器组、输出处理器、第三加法器、低通滤波器、控制终端、数模转换器、电平转换器和功放；每个所述的传声器组包括5个传声器，所述的第一加法器组包括3个第一加法器，所述的第二加法器组包括14个第二加法器；每个所述的传声器均与所述的模数转换器相连接，所述的模数转换器与所述的输入处理器相连接，所述的输入处理器分别与3个所述的第一加法器相连接，每个所述的第一加法器分别与所述的核心卷积器和所述的第三加法器相连接；所述的核心卷积器分别与14个所述的第二加法器相连接，每个所述的第二加法器均与所述的输出处理器相连接，所述的输出处理器分别与所述的数模转换器和所述的电平转换器相连接；所述的第三加法器与所述的低通滤波器相连接，所述的低通滤波器分别与所述的数模转换器和所述的电平转换器相连接；所述的数模转换器与所述的功放相连接，所述的功放上连接有至少一个全频无源音箱和至少一个超低无源音箱；所述的电平转换器上连接有至少一个全频有源音箱和至少一个超低有源音箱；所述的控制终端分别与所述的核心卷积器、3个所述的第一加法器、14个所述的第二加法器、所述的第三加法器和所述的输出处理器相连接。2.一种根据权利要求1所述的数字可变混响音频系统的实现方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将舞台上空分为左中右三个区域，将3个传声器组分别阵列吊挂在上述左中右三个区域中分别拾取舞台上的声源，得到15路模拟信号，输入到模数转换器中；（2）通过模数转换器将15路模拟信号转换为15路数字信号，输入到输入处理器中；（3）通过输入处理器对15路数字信号进行电平调节处理，处理完成后得到15路数字音频信号，将这15路数字音频信号中的每5路分为一组，形成三个数字音频信号组，将每个数字音频信号组输入到一个第一加法器中；（4）每个第一加法器将输入到其内的5路数字音频信号相加，处理完成后，每个数字音频信号组中的5路数字音频信号合并为1路第一声源数字信号，共得到3路第一声源数字信号，每路第一声源数字信号传输给第三加法器或核心卷积器；对传输给第三加法器的3路第一声源数字信号进行处理跳转至步骤（5）；对传输给核心卷积器的第一声源数字信号进行处理跳转至步骤（9）；（5）通过第三加法器对传输到其内的3路第一声源数字信号相加，处理完成后得到1路第二声源数字信号，将该第二声源数字信号输入到低通滤波器中；（6）通过低通滤波器对输入到其内...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴璐，黄永谦，
申请(专利权)人：宁波音王电声股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33