语音混响及音色变化方法

专利名称：语音混响及音色变化方法
技术领域：
本发明涉及一种语音混响及音色变化方法。
本发明主要是利用参数档案设定多组延迟时间、与该延迟时间相应的增益及总增益数值，通过读取参数档案的各项参数，形成多个回波路径;各回波路径(EchoPath)对应于输入信号经延迟线路(DelayLine)延迟的每一时段所输出的信号做各相应的延迟、增益乘积处理，作各回波路径的输出信号，并与原输入信号相加及与总增益乘积处理，作为混响处理后的输出信号，本发明即利用改变这种参数档案数据的方法而使输入信号产生各种不同混响效果或音色变化处理效果。
混响的含义是声音在一定大小的空间传播时，由于空间的边界面或障碍物的反射，使声音产生延续的现象;此等现象可配合参看图4所示，于一矩形空间内，声源S向外辐射声波，因声波经不同路径传播至各壁面，由壁面反射，致使人耳T至少可接收到图中所示的直达声波A、一次反射波C及二次反射波B，人耳所感受到的是这三种声波的迭加结果，而一次反射波C及二次反射波B即具有所谓“延迟”现象，由于反射波经历距离不同，即呈现不同的延迟时间，且受到反射面吸声量的影响，致使反射至T位置的人耳的信号强度不同，亦即呈现不同的衰减量;所以，一般人所谓“临场感”，即在现场听到的音乐与录音机播放的音乐的音质有一定差异，其原因即在于缺乏这种混响效果，为了加强音乐的临场效果，现今即有所谓可模拟临场效果的处理器应市，该种处理器主要即运用声音的延迟及衰减的原理制成，其实际结构上，均采用类比延迟线路，亦即以类比输入信号经过一个或数个不同延迟时间的类比延迟电路处理，可将输入信号经一适当时间的延迟作用，而由不同延迟时间的信号相加，以模拟“音乐厅”、“广场”或其他具自然混响作用的声音，但此种习见的混响处理器，由於其受固定参量的电子回路的限制，充其量仅有二种至三种音效选择，对于欲达成其他不同音效修饰或因个人喜爱而需特种混响效果时，即无法实现，因此，基于现今混响处理器不具使用弹性的缺陷下，当有予以改善的必要。
且上述传统混响处理器仅适于处理模拟信号用，对于数字化语音信号即无法沿用，也不利于电脑化的发展，有适当加以改进的必要。
本发明的主要目的在於提供一种语音混响及音色变化方法，此处理方法可通过一可改变参数的参数档案予以设定多个回波路径的延迟时间、相应增益及总增益的参数资料，利用电脑分别读取该参数档案，以使电脑可依照各个参数所设定的延迟时间、相应增益建立不同的回波路径，而依照时段，依次将各个回波路径所产生的信号量分别乘以本身的增益再与原输入信号相加并乘以总增益，再行输出，如此周而复始地循环计算处理，以输出相对于参数档案型式的相应回波数据，利用前述处理方法，即可依使用者的喜爱改变参数档案的各项参数，达到适时变化输出信号的混响效果，以得灵活改变其音响效果的实际效益。
本发明的次一目的在于提供一种语音混响及音色变化方法，其可藉由改变参数档案的参数内容，可模拟下述情况的音响效果1.广阔似大峡谷的混响声;
2.马匹奔跑于空旷的大草原的声音;
3.大空间，如剧院般雄伟的临场声音;
4.鬼屋中巫婆令人颤栗的恐怖笑声;
5.在浴室中唱歌异于日常的混音效果;
6.由正常人声转换成不自然的外星人声;
7.古老教堂中的老钟荡气回肠声;
8.如卡拉OK般强烈的回音声。
本发明的另一目的在于提供一种语音混响及音色变化方法，其是适用于数字化语音的处理，无需经模拟量至数字量转换的步骤，达到电脑化处理的程度。
本发明的语音混响及音色变化方法，是以相应于直达声的输入信号及相应于多个反射(回波)路径的多个经延迟及衰减的信号相加处理及最后作总增益放大的方式，形成模拟混响效果的输出信号，其中各延迟时间、衰减量及总增益的数值由一参数档案予以依照格式设定;处理时，经过读入参数档案及欲处理的输入档案，并依照参数档案建立各个延迟路径，并以不同时段计算出各延迟路径的信号量，将各信号与相应衰减量相乘结果与输入信号现行值相加再与总增益相乘取得输出信号;
所述参数档案格式(按15个回波路径)DELAY1GAIN1
DELAY2GAIN2DELAY3GAIN3DELAY4GAIN4DELAY5GAIN5.
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DELAY15GAIN15总之，本发明以其通过参数档案输入所需的各项延迟路径的延迟时间、增益及总增益参数，配合由读入参数档案，再行计算出对应于输入参数各时段的输出语音而加以合成为最终输出语音信号。
本发明的效果本发明通过建立参数档案的方法，利用电脑，配合由读入参数档案及输入当案，再行计算出对应于输入信号各时段的输出信号而加以合成最终的输出信号，并可通过更改参数档案的参数达到快速、灵活、弹性地模拟各种混响效果的目的。
以下结合附图进一步说明本实用新型的结构特征及目的。
附图简要说明

图1为本发明的混响处理电路方框图;
图2为本发明的参数档案格式;
图3为本发明的处理流程图;
图4为混响原理平面示意图。
本发明主要是藉由一直达声及相应于不同反射路经的十五组延迟与衰减量的参数，以模拟声音在空间传播的情形，故本发明的语音混响及音色变化方法流程，即以类似于图1的模式完成，由图1中，输入信号I/P以一条直接路径及十五条分别通过延迟线路(DelayLine)11及放大器12分别输入至加法器13内，而再由加法器13的输出信号再经过一总放大器14放大后予以输出O/P，其中十五个延迟线路11及放大器12可依照需要予以设定为不同延迟时间及增益值，且该总放大器14的增益亦可加以设定;如上述设计，通过十五个延迟路径与原输入信号经加法器13合成后，即形成具有模拟音响效果的输出信号，上述即为本发明实现语音混响的主要精神所在。
上述各个延迟时间、增益及总增益的数值，是通过一参数档案予以设定，而实际使用时可随时予以改变，以达到模拟出多种不同声效，该参数档案的格式如图2所示，前十五行代表十五个回波路径的延迟时间DELAY及增益GAIN的数值，其延迟时间的范围由0至50000，其中0代表没有延迟，50000表示延迟50000个点(时间单位)，而增益大小范围由1至8表示，1表示没有衰减，8表示衰减至最低程度，最后一行的TOTAL-GAIN表示总增益，其范围由0至255，代表其输出的放大率。
而本案处理的方式，是读取前述参数档案的参数后，再依照参数档案的参数分配出不同回波路径，输入数据后，各时段所对应于各相应回波参数所产生的信号大小，通过与各回波相应的增益参数数值相乘取得输出信号，使各回波数据的输出与原输入数据相加，再经一总放大器放大-将计算结果乘以最后增益，即产生依照参数档案设定的混响输出，而前述输入当案数据未完毕时，即重复前述步骤依序产生输出直到结束。
上述处理方式的流程图即如图3所示，由于流程图过长故分成图3A及图3B两部分，其中图3A开始时，即先读入参数档案(存放15个回波路径的延迟时间、衰减量与最后增益值)，再读入欲处理的输入档案(要作混响处理的语音信号的脉冲码)、并检查输入档案规格是否正确，，即设定一时间变数I为O，然后进入图3B的循环回路，于循环回路中主要计算各回波路径的数据及合成输出信号的数据，即于时间变数所表示的时间内，计算参数档案所设定的各个回波路径所应呈现的输出信号，各回波的输出信号通过参数档案内各相应的增益数值予以相乘，并将十五个乘积数据与输入信号数据相加，相加后的结果乘以参数档案内部设定的总增益数值，而后再行判断输入档案的资料是否处理完毕，若未完成，则将前述时间变数加一，而循环上述步骤，取得第二时间的回波数据及经相加、相乘处理步骤，当输入档案的资料均处理完毕后，则将处理后的资料结果写入指定的输出档案内，以备语音电路读取使用或做其他应用，如此，即完成整个音效处理。
权利要求
1.一种语音混响及音色变化方法，其特征在于以相应于直达波的输入信号及多个由输入信号经时间延迟及衰减处理的相应于反射波的信号相加，最后作总放大处理；其中各信号的延迟时间、衰减量以及总增益的数值依照一参数档案格式设定；处理时，用计算机读入参数档案及欲作混响处理的输入档案，按参数档案计算出各相应时段的信号量，并将各不同时间段的信号与相应衰减量相乘，并将各乘积相加的结果与输入信号现行值相加再与总增益相乘取得输出信号；所述参数档案格式(按15个回波路径)DELAY1 GAIN1DELAY2 GAIN2DELAY3 GAIN3DELAY4 GAIN4DELAY5 GAIN5…DELAY15 GAIN15TOTAL--GAIN
全文摘要
本发明涉及一种语音混响及音色变化方法，尤指一种通过参数档案内部设定十五组，相应于各回波路径的延迟时间、延迟增益及一总增益的参数；经由读取参数档案各相应参数，并依时间的长短对输入信号做延迟增益乘积处理后，再与原输入信号相加，最后与参数档案的总增益相乘，即取得混响处理后的数据，藉改变参数档案中十五组相应回波路径的延迟时间、延迟增益及总增益的参数的方法，致使输入信号获得各种不同的混响效果及音色变化的效果。
文档编号G10K15/08GK1080759SQ9210520
公开日1994年1月12日 申请日期1992年7月2日 优先权日1992年7月2日
发明者萧捷胜 申请人:联华电子股份有限公司