專利名稱：一種合唱特效處理方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲音信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種合唱特效處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
合唱特效是一種音頻特效技術(shù)，目的是使單個(gè)語音，經(jīng)過算法處理，增加和聲，從而聽起來有合唱的效果。傳統(tǒng)的合唱特效處理方法的原理如圖1所示，是對(duì)信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單的延時(shí)混合處理，通常，對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行多個(gè)35-50ms之間的延時(shí)，并將原始信號(hào)與各被延時(shí)的信號(hào)結(jié)合起來，使一個(gè)聲音聽起來像兩個(gè)或更多的聲音，其傳輸函數(shù)為y[n]＝x[n]+x[n-d1]+x[n-d2]+…+x[n-dm]，其中，y[n]為合唱信號(hào)，x[n]為原始信號(hào)，x[n-di]，di＝d1，d2，...，dm為對(duì)原始信號(hào)延遲di時(shí)間后得到的延時(shí)信號(hào)。這樣雖然也能產(chǎn)生多個(gè)聲音合唱的效果，但由于只是對(duì)原始聲音的簡(jiǎn)單復(fù)制，各個(gè)聲音基本相同，因此合唱的效果并不明顯。


發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明中一方面提供一種合唱特效處理方法，另一方面提供一種合唱特效處理系統(tǒng)，以便提高合唱的效果。
本發(fā)明所提供的合唱特效處理方法，包括 采用延遲時(shí)間函數(shù)對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理，得到構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)。
其中，所述采用延遲時(shí)間函數(shù)對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理為 設(shè)置自變量為時(shí)間、因變量為隨時(shí)間變化而隨機(jī)變化的低頻信號(hào)的延遲時(shí)間函數(shù)； 將所述延遲時(shí)間函數(shù)的當(dāng)前函數(shù)值作為延遲因子，利用所述延遲因子對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理。
其中，所述延遲時(shí)間函數(shù)為Δd＝[Asin(n/FREQ)]，其中，n為所述自變量，Δd為所述因變量，F(xiàn)REQ為預(yù)設(shè)的延遲變化周期，A為預(yù)設(shè)的延遲幅度，[]為取整符號(hào)； 若作為延遲因子的當(dāng)前函數(shù)值為Δdn，且為整數(shù)，則所述利用延遲因子對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理為對(duì)原始信號(hào)x[n]進(jìn)行延遲處理為x[n-Δdn]； 若作為延遲因子的當(dāng)前函數(shù)值為Δdn，且為非整數(shù)，則所述利用延遲因子對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理為對(duì)原始信號(hào)x[n]進(jìn)行延遲處理為其中，Δd1和Δd2為與

相鄰的兩個(gè)整數(shù)。
此外，該方法進(jìn)一步包括對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理，得到構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)。
其中，所述對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理為根據(jù)變速比例，計(jì)算互相關(guān)搜索范圍內(nèi)的各搜索點(diǎn)對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的互相關(guān)值，確定各階段內(nèi)的最大互相關(guān)值，結(jié)合各階段的互相關(guān)權(quán)值，確定最終的最大互相關(guān)值，將最終確定的最大互相關(guān)值對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)疊加，得到變速后的信號(hào)； 根據(jù)變調(diào)比例，對(duì)變速后的信號(hào)進(jìn)行變采樣率處理，得到變調(diào)后的信號(hào)。
此外，該方法進(jìn)一步包括對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變聲處理，得到構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)。
其中，所述對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變聲處理為對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理，得到第一信號(hào)；對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行音色處理，得到第二信號(hào)；對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行頻譜均衡處理，得到變聲后的信號(hào)。
其中，所述對(duì)第一信號(hào)進(jìn)行音色處理，得到第二信號(hào)包括 對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行加窗處理，得到信號(hào)z(n)； 將所述信號(hào)z(n)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，得到信號(hào)Z(k)； 從所述信號(hào)Z(k)中提取譜包絡(luò)U(k)； 擴(kuò)展或壓縮所述譜包絡(luò)U(k)，得到新的譜包絡(luò)U′(k)； 根據(jù)所述譜包絡(luò)U(k)和U′(k)確定所述信號(hào)Z(k)的加權(quán)系數(shù)Uo(k)，并對(duì)所述信號(hào)Z(k)進(jìn)行加權(quán)，得到信號(hào)Z′(k)； 將所述信號(hào)Z′(k)從頻域轉(zhuǎn)換到時(shí)域，得到信號(hào)z′(n)； 對(duì)所述信號(hào)z′(n)做加窗處理，得到所述第二信號(hào)。
較佳地，構(gòu)成合唱信號(hào)之前，進(jìn)一步包括對(duì)各路信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理。
本發(fā)明所提供的合唱特效處理系統(tǒng)，包括 合成模塊，用于將所接收的各路信號(hào)進(jìn)行疊加后，合成合唱信號(hào)； 至少一個(gè)函數(shù)延時(shí)模塊，其中，每個(gè)函數(shù)延時(shí)模塊用于對(duì)原始信號(hào)采用延遲時(shí)間函數(shù)進(jìn)行延時(shí)處理后得到一路信號(hào)，將所得到的一路信號(hào)向合成模塊輸出。
其中，所述函數(shù)延時(shí)模塊包括 延遲因子計(jì)算模塊，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的自變量為時(shí)間，因變量為隨時(shí)間變化而隨機(jī)變化的低頻信號(hào)的延遲時(shí)間函數(shù)，計(jì)算當(dāng)前函數(shù)值，將所計(jì)算的作為延遲因子； 延時(shí)處理模塊，用于利用延遲因子計(jì)算模塊得到的延遲因子，對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理后得到一路信號(hào)向合成模塊輸出。
此外，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)變調(diào)模塊，其中， 每個(gè)變調(diào)模塊用于對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理后得到一路信號(hào)，將所得到的一路信號(hào)向合成模塊輸出。
其中，所述變調(diào)模塊包括 變速處理模塊，用于根據(jù)變速比例，計(jì)算互相關(guān)搜索范圍內(nèi)的各搜索點(diǎn)對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的互相關(guān)值，確定各階段內(nèi)的最大互相關(guān)值，結(jié)合各階段的互相關(guān)權(quán)值，確定最終的最大互相關(guān)值，將最終確定的最大互相關(guān)值對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)疊加，得到變速后的信號(hào)； 變調(diào)處理模塊，用于根據(jù)變調(diào)比例，對(duì)變速處理模塊得到的變速后的信號(hào)進(jìn)行變采樣率處理，得到變調(diào)后的一路信號(hào)，并向合成模塊輸出。
此外，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)變聲模塊，其中， 每個(gè)變聲模塊用于對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變聲處理后得到一路信號(hào)，并將所得到的一路信號(hào)向合成模塊輸出。
其中，所述變聲模塊包括 變調(diào)處理模塊，用于對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理，得到第一信號(hào)； 音色處理模塊，用于對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行音色處理，得到第二信號(hào)； 頻譜均衡處理模塊，用于對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行頻譜均衡處理，得到變聲后的一路信號(hào)，并向合成模塊輸出。
較佳地，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括系數(shù)加權(quán)模塊，用于對(duì)輸入合成模塊之前的各路信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理后，輸出給合成模塊。
從上述方案可以看出，本發(fā)明中通過對(duì)原始信號(hào)采用延遲時(shí)間函數(shù)進(jìn)行延時(shí)處理得到構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)，使得在時(shí)域上進(jìn)行了改進(jìn)的延時(shí)混合處理，使聲音的同步顯得更加自然，有效提高了合唱的效果。
此外，本發(fā)明中還可以通過對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理得到構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)，使得不僅在時(shí)域上進(jìn)行了改進(jìn)的延時(shí)混合處理，同時(shí)在頻域上進(jìn)行變調(diào)處理，使得處理后的信號(hào)在時(shí)域和頻域都有豐富的層次感，大大提高了合唱特效的效果。
進(jìn)一步地，還可以再通過對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變聲處理得到構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)，從而在通過變調(diào)實(shí)現(xiàn)語音變聲的基礎(chǔ)上，根據(jù)聲音的特質(zhì)，增加了對(duì)音色的調(diào)整和對(duì)頻譜的均衡處理，使經(jīng)過變聲處理的聲音更加自然，顯著提高了合唱的效果。
最后，本發(fā)明中通過對(duì)合成合唱信號(hào)之前的各路信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，使得合唱信號(hào)中各路信號(hào)的強(qiáng)度可調(diào)，合唱效果可根據(jù)需要靈活控制，并且使整體音量大小滿足需求，合唱效果最佳。



圖1為現(xiàn)有技術(shù)中合唱特效處理方法的原理圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中合唱特效處理方法的原理圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中音色處理方法的流程圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中合唱特效處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明實(shí)施例中，通過對(duì)原始信號(hào)采用延遲時(shí)間函數(shù)進(jìn)行延時(shí)處理得到合唱信號(hào)中的至少一路信號(hào)。
進(jìn)一步地，通過對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理得到合唱信號(hào)中的至少一路信號(hào)。
此外，進(jìn)一步地，通過對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變聲處理得到合唱信號(hào)中的至少一路信號(hào)。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中合唱特效處理方法的原理圖。如圖2中的實(shí)線部分所示，該方法中，對(duì)構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)，可通過對(duì)原始信號(hào)采用延遲時(shí)間函數(shù)進(jìn)行延時(shí)處理得到，記為x[n-Δd]。其中，Δd為延遲的時(shí)間。
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，對(duì)構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)，可分別設(shè)置不同的延遲時(shí)間函數(shù)，且延遲時(shí)間函數(shù)的種類可有多種，例如，其中一種可以為自變量為時(shí)間、因變量為隨時(shí)間變化而隨機(jī)變化的低頻信號(hào)的延遲時(shí)間函數(shù)，則采用延遲時(shí)間函數(shù)對(duì)每路信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理時(shí)，可將該延遲時(shí)間函數(shù)對(duì)應(yīng)當(dāng)前采樣點(diǎn)的當(dāng)前函數(shù)值作為當(dāng)前延遲因子，利用該延遲因子對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理。
例如，對(duì)其中的一路信號(hào)，可設(shè)置如下式所示的延遲時(shí)間函數(shù) Δd＝[Asin(n/FREQ)]，其中，n為自變量時(shí)間，Δd為因變量函數(shù)值，F(xiàn)REQ為預(yù)設(shè)的延遲變化周期，A為預(yù)設(shè)的延遲幅度，[]為取整符號(hào)。其中，F(xiàn)REQ和A的取值可根據(jù)需要而定。對(duì)不同路的信號(hào)，F(xiàn)REQ和A的取值可以不同。
對(duì)于上述時(shí)間延遲函數(shù)，若作為延遲因子的當(dāng)前函數(shù)值為Δdn，且為整數(shù)，則利用延遲因子對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理時(shí)，可直接將原始信號(hào)x[n]進(jìn)行延遲處理為x[n-Δdn]。
若作為延遲因子的當(dāng)前函數(shù)值為Δdn，且為非整數(shù)，則利用延遲因子對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理時(shí)，為避免由于Δn的時(shí)變性，造成直接根據(jù)Δdn進(jìn)行延時(shí)處理時(shí)x[n-Δdn]代表的信號(hào)的不連續(xù)，進(jìn)而產(chǎn)生噪音，可以采用一種平滑處理的方法，即利用與

相鄰的兩個(gè)整數(shù)Δd1和Δd2，及用這兩個(gè)整數(shù)Δd1和Δd2作為延遲因子時(shí)得到的延時(shí)信號(hào)，計(jì)算出x[n-Δdn]所代表的信號(hào)，具體計(jì)算過程可以如下式所示 即，利用延遲因子對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理時(shí)，對(duì)原始信號(hào)x[n]進(jìn)行延遲處理為 即可以為 此外，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，時(shí)間延遲函數(shù)除了可以為上述所示的函數(shù)，還可以為其它函數(shù)，具體可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。
如圖2中的虛線部分所示，該方法中還可以進(jìn)一步包括對(duì)構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)，通過對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理得到，記為w(n)。
變調(diào)的目的是在不改變聲音的總長(zhǎng)度的情況下，改變聲音的音調(diào)，將音調(diào)升高或者降低。變調(diào)的過程實(shí)際上是將聲音的頻譜進(jìn)行擴(kuò)展，同時(shí)原先各諧波成分之間的關(guān)系仍然保留。
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，變調(diào)處理的方法可有多種，主要分為時(shí)域算法和頻域算法兩大類。頻域算法一般采用相位聲碼器(Phase Vocoder)實(shí)現(xiàn)；時(shí)域算法一般采用變速加變采樣率的方法實(shí)現(xiàn)，此外還可以采用改進(jìn)后的變速加變采樣率的方法實(shí)現(xiàn)。
其中，改進(jìn)后的變速加變采樣率的方法主要包括根據(jù)變速比例，計(jì)算互相關(guān)搜索范圍內(nèi)的各搜索點(diǎn)對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的互相關(guān)值，確定各階段內(nèi)的最大互相關(guān)值，結(jié)合各階段的互相關(guān)權(quán)值，確定最終的最大互相關(guān)值，將最終確定的最大互相關(guān)值對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)疊加，得到變速后的信號(hào)；根據(jù)變調(diào)比例，對(duì)變速后的信號(hào)進(jìn)行變采樣率處理，得到變調(diào)后的信號(hào)。
其中，根據(jù)變調(diào)比例，對(duì)變速后的信號(hào)進(jìn)行變采樣率處理包括根據(jù)變調(diào)比例確定增采樣系數(shù)和降采樣系數(shù)，將增采樣系數(shù)分割成一個(gè)以上的子增采樣系數(shù)，根據(jù)各子增采樣系數(shù)對(duì)變速后的信號(hào)進(jìn)行分級(jí)增采樣和低通濾波處理，然后根據(jù)降采樣系數(shù)，對(duì)低通濾波處理后的信號(hào)進(jìn)行降采樣處理。
此外，有關(guān)改進(jìn)后的變速加變采樣率的方法的更加詳細(xì)的描述，請(qǐng)參考已公開的中國申請(qǐng)?zhí)枮椤?00610152083.1”的發(fā)明專利。
又如圖2中的虛線部分所示，該方法中還可以進(jìn)一步包括對(duì)構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)，通過對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變聲處理得到，記為v(n)。
其中，對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變聲處理主要包括對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理，得到第一信號(hào)；對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行音色處理，得到第二信號(hào)；對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行頻譜均衡處理，得到變聲后的信號(hào)v(n)。
其中，變調(diào)處理的方法可同上述描述的變調(diào)方法一致，即可采用上述描述的時(shí)域算法或頻域算法。
對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行頻譜均衡處理的具體方法可以是將整個(gè)頻譜分成M塊，對(duì)每個(gè)頻譜塊內(nèi)的譜線在幅度軸方向上用預(yù)設(shè)的系數(shù)進(jìn)行加權(quán)，加權(quán)所得的頻譜就是經(jīng)過均衡處理的語音頻譜。
其中，將整個(gè)頻譜分成M塊，并不是對(duì)譜線進(jìn)行平均分配，而是在低頻區(qū)域內(nèi)分得的頻譜塊所包含的譜線間隔密度較低，在高頻區(qū)域的譜線間隔密度較高。比如，可以將0HZ～10HZ分為一塊，而將500HZ～1000HZ分為一塊。
由于頻譜均衡處理改變了語音頻譜中某個(gè)區(qū)域內(nèi)的幅度值，所以也會(huì)達(dá)到改變音色的效果。
以上對(duì)信號(hào)進(jìn)行的頻譜均衡處理的方法是常見的頻譜均衡處理方法，已被本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，因此，在這里就不在贅述了。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)第一信號(hào)進(jìn)行音色處理的流程圖，如圖3所示，其具體步驟為 步驟301，將經(jīng)過變調(diào)處理的第一信號(hào)進(jìn)行加窗處理。
在對(duì)信號(hào)做頻譜分析時(shí)，要對(duì)無限長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行分析。這在實(shí)際上是不能的，只能進(jìn)行有限長(zhǎng)度的信號(hào)分析。截取的過程就是將無限長(zhǎng)的信號(hào)乘以一個(gè)有限寬度的窗函數(shù)，對(duì)截取的信號(hào)進(jìn)行功率譜分析得到近似譜。這個(gè)過程就是對(duì)信號(hào)的加窗處理。在本實(shí)施例中，窗函數(shù)選擇正弦窗。
在對(duì)信號(hào)進(jìn)行加窗處理之前需要將長(zhǎng)度為N的信號(hào)w(n)與上一幀信號(hào)中最后輸入的長(zhǎng)度為N的信號(hào)w_old(n)合成為一個(gè)長(zhǎng)度為2N的大幀其中n表示時(shí)間，n＞0。
然后對(duì)合成得到的大幀w′(n)進(jìn)行正弦窗處理，得到信號(hào)幀z(n) z(n)＝w′(n)sin(πn/2N)，n＝0，1，2...2N-1，n表示時(shí)間。
步驟302，對(duì)信號(hào)z(n)進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)，將其從時(shí)域變換到頻域，得到信號(hào)Z(k)Z(k)＝FFT[z(n)]，k表示頻率，k＞0。
步驟303，從信號(hào)Z(k)對(duì)應(yīng)的頻譜圖中提取譜包絡(luò)。
譜包絡(luò)是在二維頻譜圖中，用來表示頻譜大體趨勢(shì)的曲線。從頻譜圖中提取譜包絡(luò)的方法有很多中，其中比較常見的方法是加窗平滑法和中值平滑法。
其中，利用加窗平滑法時(shí)，采用一個(gè)窗長(zhǎng)為2L+1的窗函數(shù)W(k)，對(duì)窗內(nèi)的譜線幅度值取平均值，將平均值作為縱坐標(biāo)的取值，窗的橫向中心點(diǎn)的值作為橫坐標(biāo)的取值，把這樣所得的每個(gè)點(diǎn)用平滑曲線連接起來，得到譜包絡(luò)U(k) 利用中值平滑法時(shí)，采用一個(gè)窗長(zhǎng)為2L+1的窗函數(shù)W(k)，取每個(gè)窗內(nèi)位于中間位置的頻譜所對(duì)應(yīng)的幅度值作為縱坐標(biāo)的取值，窗的橫向中心點(diǎn)的值作為橫坐標(biāo)的取值，這樣所得的每個(gè)點(diǎn)用平滑曲線連接起來，得到譜包絡(luò)U(k) U(k)＝Mid{|Z(k+i)|}，i＝-L～L。
本實(shí)施例中，以上兩種方法中的窗函數(shù)可都采用矩形窗。
對(duì)于L的取值，如果L取0則窗函數(shù)的表達(dá)式為1，相當(dāng)于對(duì)每條譜線都進(jìn)行處理，則會(huì)失去分段處理的意義；如果L取的值太大則可能導(dǎo)致包絡(luò)曲線過于平滑，與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)。因此，本實(shí)施例中，L可取2。
步驟304，對(duì)譜包絡(luò)進(jìn)行調(diào)整。
所述對(duì)譜包絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，主要是對(duì)譜包絡(luò)進(jìn)行橫向擴(kuò)展或壓縮，從而達(dá)到改變共振峰位置的效果。對(duì)譜包絡(luò)的擴(kuò)展或壓縮是通過給頻率值乘以一個(gè)系數(shù)β，得到調(diào)整后的譜包絡(luò)表達(dá)式為U′(k)＝U(βk)。從表達(dá)式中可以看出，當(dāng)β大于1時(shí)，譜包絡(luò)被壓縮；當(dāng)β小于1時(shí)，譜包絡(luò)被擴(kuò)展；β等于1，則譜包絡(luò)不變。
步驟305，對(duì)信號(hào)進(jìn)行譜包絡(luò)整形處理。
首先，通過將調(diào)整前后的譜包絡(luò)函數(shù)相除，得到最終的譜包絡(luò)加權(quán)系數(shù)Uo(k)， 然后，對(duì)信號(hào)Z(k)進(jìn)行Uo(k)加權(quán)，得到信號(hào)Z′(k)，實(shí)現(xiàn)對(duì)語音信號(hào)的譜包絡(luò)整形。
整形后的語音信號(hào)表達(dá)式為Z′(k)＝Z(k)Uo(k)。
步驟306，對(duì)信號(hào)Z′(k)做快速傅里葉逆變換(IFFT)，將其從頻域轉(zhuǎn)換到時(shí)域，得到信號(hào)z′(n)z′(n)＝IFFT[Z′(K)]。
步驟307，對(duì)信號(hào)z′(n)做加窗處理，完成音色調(diào)整。
在這里對(duì)信號(hào)進(jìn)行加窗處理的目的與步驟301中的相同，也是為了對(duì)無限長(zhǎng)度的信號(hào)進(jìn)行截取，對(duì)截取的信號(hào)進(jìn)行功率譜分析得到近似譜。在本實(shí)施例中，窗函數(shù)仍然選擇正弦窗。
加窗處理后，得到信號(hào)zω(n)zω(n)＝z′(n)sin(πn/2N)，n＝0，1，2，...2N-1。
考慮到對(duì)信號(hào)進(jìn)行逐幀處理時(shí)，有可能在經(jīng)過變聲處理后，出現(xiàn)信號(hào)輸出不連續(xù)的現(xiàn)象。因此，可將當(dāng)前窗的前一半信號(hào)與上一窗保存的結(jié)果疊加，得到最終的第二信號(hào)c(n) c(n)＝zω(n)+zω′(n)，n＝0，1，2，...N-1，其中zω′(n)表示上一幀保存的結(jié)果。
在將加窗后的前一半信號(hào)與上一窗保存的結(jié)果疊加的同時(shí)，保存加窗后的后一半結(jié)果，用以與下一窗的前一半信號(hào)疊加，這樣就能保證連續(xù)輸出變聲后的語音信號(hào)。
上述流程中的變聲方法是在通過變調(diào)實(shí)現(xiàn)語音變聲的基礎(chǔ)上，根據(jù)聲音的特質(zhì)，增加了對(duì)音色的調(diào)整和對(duì)頻譜的均衡處理，使經(jīng)過變聲處理的聲音更加自然。
最后，如圖2所示，將各路信號(hào)進(jìn)行疊加后，構(gòu)成合唱信號(hào)，為了對(duì)合唱信號(hào)的聲音大小進(jìn)行調(diào)整，以及滿足對(duì)各路信號(hào)的采集需求，可進(jìn)一步對(duì)構(gòu)成合唱信號(hào)之前的各路信號(hào)利用預(yù)設(shè)的加權(quán)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)處理，之后再合成最終的合唱信號(hào)。如圖2中的α、β以及γ等加權(quán)系數(shù)。
上述方法中，除了上述描述的利用延遲時(shí)間函數(shù)進(jìn)行延遲處理后的信號(hào)、變調(diào)后的信號(hào)以及變聲后的信號(hào)等幾路信號(hào)外，還可以有其它的信號(hào)，如原始信號(hào)，又如按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行延時(shí)的信號(hào)，或者其它方式的處理信號(hào)等。
以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的合唱特效處理方法進(jìn)行了詳細(xì)描述，下面再對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的合唱特效處理系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中合唱特效處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4中的實(shí)線部分所示，該系統(tǒng)至少包括合成模塊和至少一個(gè)延時(shí)模塊。此外，還可以有其它的處理模塊，如現(xiàn)有技術(shù)中的延時(shí)處理模塊，或采用其它方式的處理模塊等。
其中，合成模塊，用于將所接收的各路信號(hào)進(jìn)行疊加后，合成合唱信號(hào)。
每個(gè)延時(shí)模塊用于對(duì)原始信號(hào)采用延遲時(shí)間函數(shù)進(jìn)行延時(shí)處理后得到一路信號(hào)，將得到的一路信號(hào)向合成模塊輸出。
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，延時(shí)模塊可有多種實(shí)現(xiàn)形式，其中一種可具體包括延遲因子計(jì)算模決和延時(shí)處理模塊。
其中，延遲因子計(jì)算模塊用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的自變量為時(shí)間，因變量為隨時(shí)間變化而隨機(jī)變化的低頻信號(hào)的延遲時(shí)間函數(shù)，計(jì)算當(dāng)前函數(shù)值，將所計(jì)算的作為延遲因子。
延時(shí)處理模塊用于利用延遲因子計(jì)算模塊得到的延遲因子，對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理后向合成模塊輸出。
其中，延時(shí)模塊及其內(nèi)部各模塊的具體操作過程可以與圖2所示方法中描述的具體操作過程一致。其中，延遲時(shí)間函數(shù)也可與圖2所示方法中描述的延遲時(shí)間函數(shù)一致。
如圖4中的虛線部分所示，該系統(tǒng)可進(jìn)一步包括至少一個(gè)變調(diào)模塊。
其中，每個(gè)變調(diào)模塊用于對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理后得到一路信號(hào)，將所得到的一路信號(hào)向合成模塊輸出。
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，變調(diào)模塊的實(shí)現(xiàn)方式可有多種，其具體操作過程可與圖2所示方法中描述的具體操作過程一致。其中，與改進(jìn)后的變速加變采樣率的方法相對(duì)應(yīng)，變調(diào)模塊可具體包括變速處理模塊和變調(diào)處理模塊。
其中，變速處理模塊用于根據(jù)變速比例，計(jì)算互相關(guān)搜索范圍內(nèi)的各搜索點(diǎn)對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的互相關(guān)值，確定各階段內(nèi)的最大互相關(guān)值，結(jié)合各階段的互相關(guān)權(quán)值，確定最終的最大互相關(guān)值，將最終確定的最大互相關(guān)值對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)疊加，得到變速后的信號(hào)； 變調(diào)處理模塊用于根據(jù)變調(diào)比例，對(duì)變速處理模塊得到的變速后的信號(hào)進(jìn)行變采樣率處理，得到變調(diào)后的一路信號(hào)后向合成模塊輸出。
各模塊的具體操作過程及實(shí)現(xiàn)可與圖2所示方法中描述的具體操作過程一致，也可參考已公開的中國申請(qǐng)?zhí)枮椤?00610152083.1”的發(fā)明專利。
此外，該系統(tǒng)還可進(jìn)一步包括至少一個(gè)變聲模塊。
其中，每個(gè)變聲模塊用于對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變聲處理后得到一路信號(hào)，將所得到的一路信號(hào)向合成模塊輸出。
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，變聲模塊可有多種實(shí)現(xiàn)形式，其中一種可包括變調(diào)處理模塊、音色處理模塊和頻譜均衡處理模塊。
其中，變調(diào)處理模塊用于對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理，得到第一信號(hào)。
該變調(diào)處理模塊的具體操作過程可與上述變調(diào)模塊的具體操作過程一致。
音色處理模塊用于對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行音色處理，得到第二信號(hào)。
頻譜均衡處理模塊用于對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行頻譜均衡處理，得到變聲后的一路信號(hào)后向合成模塊輸出。
其中，音色處理模塊具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可包括第一加窗處理模塊、第一轉(zhuǎn)換模塊、包絡(luò)提取模塊、新包絡(luò)獲取模塊、加權(quán)模塊、第二轉(zhuǎn)換模塊及第二加窗處理模塊。
其中第一加窗處理模塊用于對(duì)上述第一信號(hào)進(jìn)行加窗處理，得到信號(hào)z(n)。
第一轉(zhuǎn)換模塊用于將信號(hào)z(n)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，得到信號(hào)Z(k)。
包絡(luò)提取模塊用于從信號(hào)Z(k)中提取譜包絡(luò)U(k)。
新包絡(luò)獲取模塊用于擴(kuò)展或壓縮所述譜包絡(luò)U(k)，得到新的譜包絡(luò)U′(k)。
加權(quán)模塊用于根據(jù)譜包絡(luò)U(k)和U′(k)確定信號(hào)Z(k)的加權(quán)系數(shù)Uo(k)，并對(duì)信號(hào)Z(k)進(jìn)行加權(quán)，得到信號(hào)Z′(k)。
第二轉(zhuǎn)換模塊用于將信號(hào)Z′(k)從頻域轉(zhuǎn)換到時(shí)域，得到信號(hào)z′(n)。
第二加窗處理模塊用于對(duì)信號(hào)z′(n)做加窗處理，得到前述第二信號(hào)。
最后，該系統(tǒng)還可進(jìn)一步包括系數(shù)加權(quán)模塊，用于對(duì)輸入合成模決之前的各路信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理后，輸出給合成模塊。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種合唱特效處理方法，其特征在于，該方法包括
采用延遲時(shí)間函數(shù)對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理，得到構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用延遲時(shí)間函數(shù)對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理為
設(shè)置自變量為時(shí)間、因變量為隨時(shí)間變化而隨機(jī)變化的低頻信號(hào)的延遲時(shí)間函數(shù)
將所述延遲時(shí)間函數(shù)的當(dāng)前函數(shù)值作為延遲因子，利用所述延遲因子對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述延遲時(shí)間函數(shù)為Δd＝[Asin(n/FREQ)]，其中，n為所述自變量，Δd為所述因變量，F(xiàn)REQ為預(yù)設(shè)的延遲變化周期，A為預(yù)設(shè)的延遲幅度，[]為取整符號(hào)；
若作為延遲因子的當(dāng)前函數(shù)值為Δdn，且為整數(shù)，則所述利用延遲因子對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理為將原始信號(hào)x[n]進(jìn)行延遲處理為x[n-Δdh]；
若作為延遲因子的當(dāng)前函數(shù)值為Δdn，且為非整數(shù)，則所述利用延遲因子對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理為對(duì)原始信號(hào)x[n]進(jìn)行延遲處理為其中，Ad1和Ad2為與
相鄰的兩個(gè)整數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理，得到構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理為根據(jù)變速比例，計(jì)算互相關(guān)搜索范圍內(nèi)的各搜索點(diǎn)對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的互相關(guān)值，確定各階段內(nèi)的最大互相關(guān)值，結(jié)合各階段的互相關(guān)權(quán)值，確定最終的最大互相關(guān)值，將最終確定的最大互相關(guān)值對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)疊加，得到變速后的信號(hào)；
根據(jù)變調(diào)比例，對(duì)變速后的信號(hào)進(jìn)行變采樣率處理，得到變調(diào)后的信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變聲處理，得到構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變聲處理為對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理，得到第一信號(hào)；對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行音色處理，得到第二信號(hào)；對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行頻譜均衡處理，得到變聲后的信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述對(duì)第一信號(hào)進(jìn)行音色處理，得到第二信號(hào)包括
對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行加窗處理，得到信號(hào)z(n)；
將所述信號(hào)z(n)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，得到信號(hào)Z(k)；
從所述信號(hào)Z(k)中提取譜包絡(luò)U(k)；
擴(kuò)展或壓縮所述譜包絡(luò)U(k)，得到新的譜包絡(luò)U′(k)；
根據(jù)所述譜包絡(luò)U(k)和U′(k)確定所述信號(hào)Z(k)的加權(quán)系數(shù)Uo(k)，并對(duì)所述信號(hào)Z(k)進(jìn)行加權(quán)，得到信號(hào)Z′(k)；
將所述信號(hào)Z′(k)從頻域轉(zhuǎn)換到時(shí)域，得到信號(hào)z′(n)；
對(duì)所述信號(hào)z′(n)做加窗處理，得到所述第二信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，構(gòu)成合唱信號(hào)之前，進(jìn)一步包括對(duì)各路信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理。
10.一種合唱特效處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括
合成模塊，用于將所接收的各路信號(hào)進(jìn)行疊加后，合成合唱信號(hào)；
其特征在于，該系統(tǒng)還包括
至少一個(gè)函數(shù)延時(shí)模塊，其中，每個(gè)函數(shù)延時(shí)模塊用于對(duì)原始信號(hào)采用延遲時(shí)間函數(shù)進(jìn)行延時(shí)處理后得到一路信號(hào)，將所得到的一路信號(hào)向合成模塊輸出。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述函數(shù)延時(shí)模塊包括
延遲因子計(jì)算模塊，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的自變量為時(shí)間，因變量為隨時(shí)間變化而隨機(jī)變化的低頻信號(hào)的延遲時(shí)間函數(shù)，計(jì)算當(dāng)前函數(shù)值，將所計(jì)算的作為延遲因子；
延時(shí)處理模塊，用于利用延遲因子計(jì)算模塊得到的延遲因子，對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理后得到一路信號(hào)向合成模塊輸出。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)變調(diào)模塊，其中，
每個(gè)變調(diào)模塊用于對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理后得到一路信號(hào)，將所得到的一路信號(hào)向合成模塊輸出。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變調(diào)模塊包括
變速處理模塊，用于根據(jù)變速比例，計(jì)算互相關(guān)搜索范圍內(nèi)的各搜索點(diǎn)對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的互相關(guān)值，確定各階段內(nèi)的最大互相關(guān)值，結(jié)合各階段的互相關(guān)權(quán)值，確定最終的最大互相關(guān)值，將最終確定的最大互相關(guān)值對(duì)應(yīng)的原始信號(hào)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)疊加，得到變速后的信號(hào)；
變調(diào)處理模塊，用于根據(jù)變調(diào)比例，對(duì)變速處理模塊得到的變速后的信號(hào)進(jìn)行變采樣率處理，得到變調(diào)后的一路信號(hào)，并向合成模塊輸出。
14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)變聲模塊，其中，
每個(gè)變聲模塊用于對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變聲處理后得到一路信號(hào)，并將所得到的一路信號(hào)向合成模塊輸出。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變聲模塊包括
變調(diào)處理模塊，用于對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行變調(diào)處理，得到第一信號(hào)；
音色處理模塊，用于對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行音色處理，得到第二信號(hào)；
頻譜均衡處理模塊，用于對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行頻譜均衡處理，得到變聲后的一路信號(hào)，并向合成模塊輸出。
16.如權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括系數(shù)加權(quán)模塊，用于對(duì)輸入合成模塊之前的各路信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理后，輸出給合成模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合唱特效處理方法，包括采用延遲時(shí)間函數(shù)對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理，得到構(gòu)成合唱信號(hào)的至少一路信號(hào)。此外，本發(fā)明還公開了一種合唱特效處理系統(tǒng)，至少包括合成模塊和至少一個(gè)函數(shù)延時(shí)模塊。其中，合成模塊，用于將所接收的各路信號(hào)進(jìn)行疊加后，合成合唱信號(hào)；每個(gè)函數(shù)延時(shí)模塊，用于采用延遲時(shí)間函數(shù)對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理后得到一路信號(hào)，并將所得到的一路信號(hào)向合成模塊輸出。本發(fā)明所公開的技術(shù)方案能夠提高合唱的效果。
文檔編號(hào)G10K15/08GK101123088SQ20071012130
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日
發(fā)明者磊 徐, 晨 張 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司