專利名稱：一種音效仿真裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種音效仿真裝置及方法，特別是一種同時使用回音、殘響以及主聲道架構的音效仿真裝置及方法。
背景技術：
當聲音信號碰觸到障礙物時，聲音信號會因障礙物反射，而造成許多所謂的“音效效果”。舉例來說，當一發(fā)聲者在山谷中發(fā)出聲響時，由于此聲音信號會在路程中損耗能量，因此在此聲音信號經過剛性的山壁反射后，發(fā)聲者即可在山谷中聽見較發(fā)聲時聲音信號弱的回音。
若發(fā)聲者在山谷中持續(xù)發(fā)出聲響，其連續(xù)的聲音信號除了會在山谷內反射外，且在短時間(約幾秒鐘)內即達到穩(wěn)態(tài)，也就是說發(fā)聲者將在山谷中聽到穩(wěn)定的聲音。且當發(fā)聲者在山谷中所發(fā)出的連續(xù)聲響變弱或是停止，其聲音信號在連續(xù)聲響變弱或停止后，之前的聲音信號仍將在山谷內反射且延伸一段時間，而此發(fā)聲者在山谷中此延伸時間內所聽到的聲音即為殘響。
而這些聲音信號于山谷中的回音、殘響即為此聲音信號于山谷內反射后所造成的“音效效果”。
隨著數字時代的來臨，這些聲音信號于一環(huán)境里的音效效果很容易通過簡單的電子組件即可仿真出來。習知仿真聲音回音的裝置可參考圖1，圖1是習知回音仿真裝置的示意圖。
在圖1中，回音仿真裝置100主要由延遲裝置110以及加法器120組成。其中，在t1時間點出現的音源信號105分別直接以及經延遲裝置110延遲(delay)Δt時間后，同時以加法器120合成輸出一回音信號130。因此，此回音信號130將帶有于t1時間點出現的音源信號105以及延遲Δt時間(即t2時間點)出現的音源信號105。
至于習知仿真聲音殘響的裝置可參考圖2，圖2是習知的殘響仿真裝置的示意圖。在圖2中，殘響仿真裝置200改由延遲裝置110、加法器120以及新增的增益裝置205所組成。在t1時間點出現的音源信號105為先經由加法器120輸出，加法器120再同時合成音源信號105以及由加法器120輸出且由延遲裝置110延遲Δt時間以及贈益裝置205衰減的音源信號105。
也因此，此殘響仿真裝置200最后所輸出的殘響信號210將為帶有于t1時間點出現的音源信號105以及依序延遲Δt時間(即t2、t2、t3…時間點)并衰減出現的音源信號105。
然而，使用電子組件仿真聲音于一環(huán)境里的音效效果不僅只有回音以及殘響，更可通過電子組件間的不同組合架構而形成更多音效效果。
但，如何在有限的電子組件組合數量以及有限的電子組件成本(延遲裝置中，若音源信號所需延遲時間越大其所使用的存儲器即越大，其價格亦越高)下，達成最佳且多元的音效效果，才是值得去思考的。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種音效仿真裝置及方法，將藉由在有效的電子組件組合數量以及有限的電子組件成本下，達成最佳且多元的音效效果。
本發(fā)明的主要目的是提供一種音效仿真裝置，接收音源信號以仿真輸出此音源信號于不同環(huán)境下的效果，此裝置包括回音裝置、殘響裝置、音源裝置以及第一信號合成裝置。其中，回音裝置，接收音源信號以產生回音信號以及回授信號。殘響裝置接收此音源信號并根據此回授信號輸出殘響信號。音源裝置接收音源信號以輸出主音源信號。至于第一信號合成裝置則接收此回音信號、此殘響信號以及此主要音源信號以輸出第一合成信號，而第一合成信號為一音效仿真信號。
在本發(fā)明較佳實施例中，回音裝置還包括第一延遲裝置、第二延遲裝置、第二信號合成裝置、第三增益裝置、第一延遲裝置，接收音源信號以輸出一第一延遲信號。且其中，第一增益裝置接收第一延遲信號以輸出第一增益信號。第二延遲裝置接收音源信號以輸出第二延遲信號。第二增益裝置接收第二延遲信號以輸出第二增益信號。第二信號合成裝置接收第一增益信號以及第二增益信號以輸出第二合成信號，而第二合成信號即為回授信號。至于第三增益裝置則接收第二合成信號以輸出一第三增益信號，且第三增益信號即為回音信號。
殘響裝置還包括第三信號合成裝置、第三延遲裝置、第四增益裝置以及第五增益裝置。其中，第三信號合成裝置接收音源信號以及回授信號并輸出第三合成信號。第三延遲裝置接收第三合成信號以輸出一第三延遲信號。第四增益裝置接收第三延遲信號以輸出一第四增益信號，而第三信號合成裝置即根據音源信號、回授信號、第四增益信號以輸出第三合成信號。至于第五增益裝置，則接收第三合成信號以輸出第五增益信號，而第五增益信號即為殘響信號。
此外，音源裝置裝置為第六增益裝置，其接收音源信號以輸出第六增益信號，而第六增益信號為主音源信號。
本發(fā)明另外提出一種音效仿真方法，包括下列步驟延遲以及衰減一音源信號，以仿真音源信號于一環(huán)境內的回音信號?；觳ㄒ粼葱盘?、以及延遲、衰減后的音源信號以仿真音源信號于環(huán)境內的一殘響信號，且根據回音信號控制音源信號與衰減后的音源信號的混波。合成音源信號、回音信號以及殘響信號以作為音源信號于環(huán)境內的音效。
在本發(fā)明較佳實施例中，為了仿真動態(tài)音效，除了先在合成的音源信號、回音信號以及殘響信號前，先分別衰減此三信號，且分別衰減此三信號的衰減量為隨時間變動。
此外，若要使仿真后的音效輸出更為明顯，此時，可考慮調整此三信號的均方根值，使此三信號在合成時，回音信號的均方根值大于兩倍音源信號的均方根值，殘響信號的均方根值大于兩倍音訊信號的均方根值。
綜合上述，本發(fā)明提出一種音效仿真裝置及方法，將藉由在有效的電子組件組合數量以及有限的電子組件成本下，達成最佳且多元的音效效果。
本發(fā)明基于如何在有限的電子組件組合數量以及有限的電子組件成本下，達成最佳且多元的音效效果。因此期望藉由同時合成音源信號、此音源信號的回音、此音源信號的殘響為架構，并使用較少的電子組件數量以達成最佳且最多元的音效效果。
為了便于理解本發(fā)明的特征、目的及功能，下面結合附圖以具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。


圖1是習知回音仿真裝置的示意圖；圖2是習知的殘響仿真裝置的示意圖；圖3是本發(fā)明較佳實施例的音效仿真器的示意圖；以及圖4是振幅參數隨時間變動而變動的示意圖。
附圖標記說明100回音仿真裝置；105音源信號；110信號延遲裝置；120加法器；130回音信號；200殘響仿真裝置；210殘響信號；300音效仿真裝置；310回音裝置；320殘響裝置；330音源裝置；325、327、335延遲裝置；329、331、332、337、338、330增益裝置；333、339、340信號合成裝置；351、353信號；355殘響信號；357主聲音信號；360回音信號。
具體實施例方式
由于本發(fā)明的概念為同時合成音源信號并以此音源信號的回音以及此音源信號的殘響為架構，因此，本發(fā)明打算延遲以及衰減此音源信號，以仿真此音源信號于環(huán)境內的回音效果。且混波此音源信號、以及延遲、衰減后的此音源信號以仿真此音源信號于環(huán)境內的殘響效果，并根據回音效果控制音源信號與衰減后的此音源信號的混波。最后，合成此音源信號與其回音效果以及其殘響效果以作為此音訊信號于環(huán)境內的音效。
圖3是本發(fā)明較佳實施例的音效仿真器的示意圖。在圖3中，音效仿真裝置300由回音裝置310、殘響裝置320、音源裝置330以及信號合成裝置340組成。而當音效仿真裝置300接收音源信號305后，此音源信號305將同時分別經由回音裝置310、殘響裝置320以及音源裝置330處理后，以信號合成裝置340合成后輸出，而成為一音效仿真信號350。
在本發(fā)明較佳實施例中，回音裝置310由延遲裝置325、327、增益裝置329、增益裝置332以及信號合成裝置333組成。
而殘響裝置320則由延遲裝置335、增益裝置337、338以及信號合成裝置339組成。至于音源裝置330則為一增益裝置。
在本發(fā)明較佳實施例中，延遲裝置325、327、335主要作為音源信號305的時間延遲，因此延遲裝置325、327、335可為存放字節(jié)的存儲器或緩存器(通常為44K)。各增益裝置329、330、331、332、337、338主要用以衰減音源信號305，因此增益裝置329、330、331、332、337、338可使用Z轉換(變換)方式的反向增益裝置。各信號合成裝置333、339、340則主要用以將延遲后不同時間點出現的音源信號305相加，因此信號合成裝置333、339、340可為加法器。
當音效仿真裝置300接收音源信號305后，音源信號305將分別經由回音裝置310、殘響裝置320以及音源輸出裝置330。且其中，進入回音裝置320的音源信號305將分別經由延遲裝置325時間延遲、增益裝置329振幅衰減以及經由延遲裝置327時間延遲、增益裝置331振幅衰減后，再經信號合成裝置333信號相加以輸出一信號351。此信號351一方面輸入至增益裝置332振幅衰減后以作為一回音信號360，此信號另一方面輸入至殘響裝置320中的信號合成裝置339以作為殘響裝置320輸出的控制。
進入殘響裝置320的音源信號305則輸入至信號合成裝置339，而信號合成裝置339將音源信號305以及由回音裝置310輸入的信號351相加以輸出信號353。且此信號合成裝置339還根據其輸出信號353經延遲裝置335時間延遲以及增益裝置337振幅衰減后的回授，以控制其輸出信號353。此信號353經增益裝置338振幅衰減后即為一殘響信號355。
而進入音源裝置330的音源信號305則經過音源裝置330振幅衰減后成為一主要音源信號357。
最后，音源信號305分別經音效仿真裝置300中回音裝置310、殘響裝置320以及音源裝置330處理后所輸出的回音信號360、殘響信號355以及主要音源信號357將經由音效仿真器300中的信號合成裝置340相加以輸出一音效仿真信號350。
至于此音效仿真裝置300于不同環(huán)境音效的仿真，則可通過調整延遲裝置325、327、335時間延遲的參數、以及調整增益裝置329、330、331、332、338振幅衰減的參數，以決定為仿真何種環(huán)境的音效。
且，若增益裝置330、332、338的振幅衰減參數為隨時間變動而變動時，可同時參考圖4，圖4是振幅參數隨時間變動而變動的示意圖，此時，增益裝置330、332、338的振幅參數衰減隨時間變動而在0.6與0.9間振蕩。因此，分別經由增益裝置330、332、338所輸出的主聲音信號357、回音信號360以及殘響信號355其振幅衰減亦將為時間變動而變動。而由主聲音信號357、回音信號360以及殘響信號355所合成的音效仿真信號350將形成動態(tài)，且效果更加豐富。
此外，根據實驗顯示，信號合成裝置340相加回音信號360、殘響信號355以及主要音源信號357時，若回音信號360的均方根值大于兩倍音源信號357的均方根值，且殘響信號355的均方根值大于兩倍音訊信號357的均方根值，信號合成裝置340所輸出的音效仿真信號350將為最佳化，音質也最優(yōu)美。
因此，本發(fā)明在使用電子組件數量不多的情況下，可達成最佳且最多元的音效效果。
綜合上述，本發(fā)明提出一種音效仿真裝置及方法，藉由同時合成音源信號、此音源信號的回音、此音源信號的殘響為架構，并使用較少的電子組件數量以達成最佳且最多元的音效效果。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能以此限制本發(fā)明的范圍。凡依本發(fā)明權利要求所做的均等變化及修飾，仍將不失本發(fā)明的要義所在，亦不脫離本發(fā)明的精神和范圍的，都應視為本發(fā)明的進一步實施。
權利要求
1.一種音效仿真裝置，接收一音源信號以仿真輸出所述音源信號于不同環(huán)境下的效果，包括一回音裝置，接收所述音源信號以產生一回音信號以及一回授信號；一殘響裝置，接收所述音源信號并根據所述回授信號輸出一殘響信號；一音源裝置，接收所述音源信號以輸出一主音源信號；以及一第一信號合成裝置，接收所述回音信號、所述殘響信號以及所述音源信號以輸出一第一合成信號，所述第一合成信號為一音效仿真信號。
2.如權利要求1所述的音效仿真裝置，其中所述回音裝置還包括一第一延遲裝置，接收所述音源信號以輸出一第一延遲信號；一第一增益裝置，接收所述第一延遲信號以輸出一第一增益信號；一第二延遲裝置，接收所述音源信號以輸出一第二延遲信號；一第二增益裝置，接收所述第二延遲信號以輸出一第二增益信號；一第二信號合成裝置，接收所述第一增益信號以及所述第二增益信號以輸出所述第二合成信號，所述第二合成信號為所述回授信號；以及一第三增益裝置，接收所述第二合成信號以輸出一第三增益信號，所述第三增益信號為所述回音信號。
3.如權利要求2所述的音效仿真裝置，其中所述殘響裝置還包括一第三信號合成裝置，接收所述音源信號以及所述回授信號并輸出所述第三合成信號；一第三延遲裝置，接收所述第三合成信號以輸出一第三延遲信號；一第四增益裝置，接收所述第三延遲信號以輸出一第四增益信號，而所述第三信號合成裝置根據所述音源信號、所述回授信號、所述第四增益信號輸出所述第三合成信號；以及一第五增益裝置，接收所述第三合成信號以輸出所述第五增益信號，而所述第五增益信號為所述殘響信號。
4.如權利要求3所述的音效仿真裝置，其中所述音源裝置為一第六增益裝置，所述第六增益裝置接收所述音源信號以輸出一第六增益信號，而所述第六增益信號為所述主音源信號。
5.如權利要求4所述的音效仿真裝置，其中所述第一至所述第六增益裝置皆為一反向增益裝置。
6.一種音效仿真方法，包括延遲以及衰減一音源信號，以仿真所述音源信號于一環(huán)境內的一回音信號；混波所述音源信號，以及延遲、衰減后的所述音源信號，以仿真所述音源信號于所述環(huán)境內的一殘響信號，并根據所述回音信號控制所述音源信號與衰減后的所述音源信號的混波；合成所述音源信號、所述回音信號以及所述殘響信號，以作為所述音源信號于所述環(huán)境內的音效。
7.如權利要求6所述的音效方法，其中還包括分別衰減欲合成的所述音源信號、所述回音信號以及所述殘響信號。
8.如權利要求7所述的音效方法，其中還包括分別隨時間變動而改變衰減欲合成的所述音源信號、所述回音信號以及所述殘響信號的衰減量。
9.如權利要求8所述的音效方法，其中使用一Z變換方式衰減所述音源信號。
10.如權利要求9所述的音效方法，其中合成所述音源信號、所述回音信號以及所述殘響信號時，所述回音信號的均方根值大于兩倍所述音源信號的均方根值，所述殘響信號的均方根值大于兩倍所述音訊信號的均方根值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種音效仿真裝置及方法，此裝置包括回音裝置、殘響裝置、音源裝置以及第一信號合成裝置，其中，回音裝置，接收音源信號以產生回音信號以及回授信號；殘響裝置接收此音源信號并根據此回授信號輸出殘響信號；音源裝置接收音源信號以輸出主音源信號；第一信號合成裝置則接收此回音信號、此殘響信號以及此主要音源信號以輸出第一合成信號，而第一合成信號為一音效仿真信號。
文檔編號G10L21/02GK1622199SQ20031011508
公開日2005年6月1日 申請日期2003年11月27日 優(yōu)先權日2003年11月27日
發(fā)明者吳俊德 申請人:揚智科技股份有限公司