模拟混音音频处理方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种模拟混音音频处理方法，其包括：分别对所输入的第一声道初始音频信号和第二声道初始音频信号进行低通滤波，并延迟预定时间段之后，形成第一和第二声道模拟早期反射音频信号；将第一声道和第二声道模拟早期反射音频信号进行叠加后经过多个串联的FIR滤波器组，形成模拟障碍物对模拟的早期反射音频信号进行影响后的第一和第二声道模拟早期混响音频信号；将第一和第二声道模拟早期反射音频信号分别通过多个级联的IIR全通滤波器组，形成第一和第二声道模拟后期混响音频信号；将第一和第二声道初始音频信号对应地分别与第一和第二声道模拟早期混响音频信号、第一和第二声道模拟后期混响音频信号按比例混合，形成最终的模拟混响音频信号。

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.

【技术实现步骤摘要】
模拟混音音频处理方法及系统
本专利技术涉及数字信号处理
，具体地说，涉及一种模拟混音音频处理方法及系统。
技术介绍
声波在特定空间内传播，被墙壁、天花板等障碍物来回反射，即便当声源停止之后，声音信号仍会在空间中残留一段时间消失的现象叫做混响。自然的物理混响依赖于空间的大小、空间的形状、障碍物反射面的形状和材质、空气的湿度等非常多的条件。所以要取得一种特定的混响效果，就需要特别设计的建筑，往往还是规模特别大的建筑，比如音乐厅、歌剧院等场所。混响产生的声场体验能给人一种置身某种环境现场的效果，不论在各种游戏还是各种K歌秀场，用户都非常追求完全的沉浸式体验，所以符合画面环境的混响效果能很大程度上加强用户的体验。但是，在普通的商业KTV包厢、家庭的卡拉ok唱机、乘用轿车、个人的手机和户外的拉杆音响等场合和设备上是不具备自然物理混响所要求的空间条件。因此，便有了使用计算设备模拟声音混响现象的需求，特别是在声音的数字化处理的理论基础完善之后，专用的混响算法是必不可少的。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种可模拟各种环境的混响效果的模拟混音音频处理方法。所述音频处理方法包括：分别对所输入的第一声道初始音频信号和第二声道初始音频信号进行低通滤波，并延迟预定时间段之后，形成模拟通过空气媒介传播后的第一声道模拟早期反射音频信号和第二声道模拟早期反射音频信号；将所述第一声道模拟早期反射音频信号和第二声道模拟早期反射音频信号进行叠加后经过多个串联的FIR滤波器组，形成模拟障碍物对模拟的早期反射音频信号进行影响后的第一声道模拟早期混响音频信号和第二声道模拟早期混响音频信号；将所述第一声道模拟早期反射音频信号和第二声道模拟早期反射音频信号分别通过多个级联的IIR全通滤波器组，形成第一声道模拟后期混响音频信号和第二声道模拟后期混响音频信号；将第一声道初始音频信号和第二声道初始音频信号对应地分别与第一声道模拟早期混响音频信号、第二声道模拟早期混响音频信号、第一声道模拟后期混响音频信号和第二声道模拟后期混响音频信号按比例混合，形成最终的模拟混响音频信号。在一个实施例中，根据本专利技术的模拟混音音频处理方法，优选的是，所述FIR滤波器组包括多个串联连接的单极点低通滤波器，单极点低通滤波器的传输函数如下：其中，系数band的值为可调节的，且其绝对值小于1。在一个实施例中，根据本专利技术的模拟混音音频处理方法，优选的是，所述系数band的值通过以下公式来确定：其中fc＝e[-0.595435*log(d)+10.5189]fs为系统的采样率，d为给定的传播距离。在一个实施例中，根据本专利技术的模拟混音音频处理方法，优选的是，所述IIR全通滤波器组包括至少四个IIR全通滤波器。在一个实施例中，根据本专利技术的模拟混音音频处理方法，优选的是，所述全通滤波器的传输函数为：在一个实施例中，根据本专利技术的模拟混音音频处理方法，优选的是，经过级联的全通滤波器组后的信号进一步叠加到模拟早期反射音频信号上来作为产生模拟后期混响音频信号的一部分输入信号。在一个实施例中，根据本专利技术的模拟混音音频处理方法，优选的是，在所述全通滤波器组中，将经过单个滤波器滤波后的各个音频信号再次通过增益放大器进行比例输出，其中，增益因子是可调节的。在一个实施例中，根据本专利技术的模拟混音音频处理方法，优选的是，在所述FIR滤波器组中，将经过各个延时器后的各个音频信号再次通过增益放大器进行比例输出，其中，增益因子和延时参数是可调节的。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种模拟混音音频处理系统。该系统包括：音频装置，其用以产生并提供初始音频信号，并根据到达聆听对象的左右耳分成第一声道音频信号和第二声道音频信号；模拟混响音频处理装置，其用以将接收的初始的第一声道音频信号和第二声道音频信号通过早期反射模拟路径、后期散射模拟路径以及后期混响模拟单元进行音频混音处理形成模拟混响音频信号；以及音频输出装置，其用以将所形成的模拟混响音频信号输出；在一个实施例中，根据本专利技术的模拟混音音频处理系统，优选的是，所述模拟混响音频处理装置还包括环境参数调节接口，其用以根据所选择的需要模拟的环境来调节所述模拟混响音频处理装置中的各个参数。本专利技术的有益之处在于，本专利技术所提供的模拟混音音频处理方法及系统可以实现对模拟混响空间大小进行调节，对所模拟的障碍物参数进行调节。此外，混响密度和时长以及混响音色均可调。更重要的是，本专利技术的方法的实现既可以用在附加操作系统的设备中作为应用程序使用，也适合在嵌入式设备中使用DSP实现，以实现高实时性，比如各种卡拉OK设备、声卡等。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：图1是现有技术中常用的混响算法实现的结构框图；图2显示了采用现有技术进行混响后的脉冲响应图；图3显示了根据本专利技术原理设计的混响算法实现的流程图；图4显示了根据本专利技术一个实施例的单极点低通滤波器的结构框图；图5和图6分别显示了不同参数下低通滤波器的频率响应图；图7显示了根据本专利技术一个实施例的可调节的早期反射音色的FIR滤波器结构框图；图8显示了一种简单的全通滤波器的结构框图；图9显示了如图8所示的全通滤波器的单位脉冲响应图；图10显示了一种在全通滤波器中嵌套其他系统的结构框图；图11显示了一种实用的全通滤波器中嵌套其他系统的结构框图；图12显示了如图11所示的全通滤波器的单位脉冲响应图；图13显示了根据本专利技术的一个实施例的全通滤波器的级联结构示意图；图14显示了如图13所示的级联的全通滤波器的单位脉冲响应图；图15显示了根据本专利技术的一个实施例进行混响模拟音频算法的结构框图；图16显示了如图15所示的混响模拟算法的单位脉冲响应图，以及图17显示了本专利技术所提供的用以调节算法结构参数以模拟不同环境混响效果的界面示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本专利技术实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。图1显示了现有技术中常用的混响算法实现的结构框图。如图1所示，左右声道的初始音频信号分别输入到第一延迟滤波器101和第二延迟滤波器102中进行处理。同时将已经过延迟输出的左声道音频信号反馈给第一延迟滤波器的输入以及第二延迟滤波器的输入。一般会根据调试的结果，将这些反馈信号进行比例放大或缩小，从而确定它们对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟混音音频处理方法，其特征在于，所述方法包括：分别对所输入的第一声道初始音频信号和第二声道初始音频信号进行低通滤波，并延迟预定时间段之后，形成模拟通过空气媒介传播后的第一声道模拟早期反射音频信号和第二声道模拟早期反射音频信号；将所述第一声道模拟早期反射音频信号和第二声道模拟早期反射音频信号进行叠加后经过多个串联的FIR滤波器组，形成模拟障碍物对模拟的早期反射音频信号进行影响后的第一声道模拟早期混响音频信号和第二声道模拟早期混响音频信号；将所述第一声道模拟早期反射音频信号和第二声道模拟早期反射音频信号分别通过多个级联的IIR全通滤波器组，形成第一声道模拟后期混响音频信号和第二声道模拟后期混响音频信号；将第一声道初始音频信号和第二声道初始音频信号对应地分别与第一声道模拟早期混响音频信号、第二声道模拟早期混响音频信号、第一声道模拟后期混响音频信号和第二声道模拟后期混响音频信号按比例混合，形成最终的模拟混响音频信号。

【技术特征摘要】
1.一种模拟混音音频处理方法，其特征在于，所述方法包括：分别对所输入的第一声道初始音频信号和第二声道初始音频信号进行低通滤波，并延迟预定时间段之后，形成模拟通过空气媒介传播后的第一声道模拟早期反射音频信号和第二声道模拟早期反射音频信号；将所述第一声道模拟早期反射音频信号和第二声道模拟早期反射音频信号进行叠加后经过多个串联的FIR滤波器组，形成模拟障碍物对模拟的早期反射音频信号进行影响后的第一声道模拟早期混响音频信号和第二声道模拟早期混响音频信号；将所述第一声道模拟早期反射音频信号和第二声道模拟早期反射音频信号分别通过多个级联的IIR全通滤波器组，形成第一声道模拟后期混响音频信号和第二声道模拟后期混响音频信号；将第一声道初始音频信号和第二声道初始音频信号对应地分别与第一声道模拟早期混响音频信号、第二声道模拟早期混响音频信号、第一声道模拟后期混响音频信号和第二声道模拟后期混响音频信号按比例混合，形成最终的模拟混响音频信号。2.如权利要求1所述的模拟混音音频处理方法，其特征在于，所述FIR滤波器组包括多个串联连接的单极点低通滤波器，单极点低通滤波器的传输函数如下：其中，系数band的值为可调节的，且其绝对值小于1。3.如权利要求2所述的模拟混音音频处理方法，其特征在于，所述系数band的值通过以下公式来确定：其中fc＝e[-0.595435*log(d)+10.5189]fs为系统的采样率，d为给定的传播距离。4.如权利要求1所述的模拟混音音频处理方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏少爽，王自振，梁小江，
申请(专利权)人：深圳市创成微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44