專利名稱：數(shù)字式回聲電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字式回聲電路，后者利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)產(chǎn)生樂(lè)聲信號(hào)的回聲，以便重放模擬回聲信號(hào)。
本申請(qǐng)基于包括于此作參考的日本專利申請(qǐng)No.平10-286083。
當(dāng)前卡拉OK裝置具有利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)給歌聲增加各種音響效果和回聲的功能。圖2表示一種把回聲加在樂(lè)聲信號(hào)，諸如歌聲上的相關(guān)的數(shù)字式回聲電路。輸入樂(lè)聲信號(hào)由A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換器10轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。放大器12把輸入增益加在該數(shù)字信號(hào)上。所得數(shù)字信號(hào)通過(guò)加法器14提供給數(shù)字延遲電路16，以便以此延遲一段預(yù)定的時(shí)間。數(shù)字延遲電路16的輸出數(shù)據(jù)特性由均衡器18作適當(dāng)修正。反饋增益由放大器20加在修正后的輸出數(shù)據(jù)上。然后將修正后的輸出數(shù)據(jù)反饋到加法器14，加到輸入數(shù)據(jù)上。在反饋回路22中產(chǎn)生的回聲信號(hào)數(shù)據(jù)由D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換器24變回模擬信號(hào)。在混聲電路26中，模擬信號(hào)與原樂(lè)聲信號(hào)(干聲信號(hào))混合，然后輸出。回聲的混響時(shí)間由通過(guò)放大器12加上的輸入增益和由放大器20加上的反饋增益調(diào)整。
在圖2的數(shù)字式回聲電路中，利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)產(chǎn)生回聲。因此，所產(chǎn)生的回聲是沒(méi)有畸變和波動(dòng)的，產(chǎn)生一種過(guò)分規(guī)則的回聲。與模擬回聲相比，以數(shù)字方式產(chǎn)生的回聲產(chǎn)生簡(jiǎn)單的效果，聽(tīng)起來(lái)像是冷聲(cold sound)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可以解決相關(guān)先有技術(shù)的問(wèn)題，并能重現(xiàn)模擬回聲的聲音的數(shù)字式回聲電路。
在本發(fā)明中，在數(shù)字式回聲電路中，由數(shù)字信號(hào)構(gòu)成的樂(lè)聲信號(hào)數(shù)據(jù)提供給具有數(shù)字延遲電路的反饋回路，以此產(chǎn)生回聲。數(shù)字信號(hào)處理電路配置在反饋回路中，并在該反饋回路中把與模擬信號(hào)的畸變分量對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)加在樂(lè)聲信號(hào)數(shù)據(jù)上。按照本發(fā)明，波形畸變分量加在所產(chǎn)生的回聲信號(hào)上，使得能夠重現(xiàn)由磁帶錄音機(jī)型模擬回聲的記錄和重放操作造成的畸變分量等，從而能夠獲得類似于模擬回聲的暖回聲。
例如，在反饋回路中把與模擬信號(hào)的波形畸變分量對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)加在樂(lè)聲信號(hào)上的數(shù)字信號(hào)處理電路包括平方電路，它在反饋回路中對(duì)樂(lè)聲信號(hào)求平方；或者電平轉(zhuǎn)換電路，它按照預(yù)定的電平轉(zhuǎn)換特性的函數(shù)在反饋回路中對(duì)樂(lè)聲信號(hào)進(jìn)行與模擬信號(hào)電平轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的處理。在這種情況下，例如，電平轉(zhuǎn)換電路可以采用一個(gè)增益表，其中儲(chǔ)存電平轉(zhuǎn)換特性的函數(shù)的數(shù)據(jù)值，并從該增益表中讀出與輸入數(shù)據(jù)值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后將讀出的數(shù)據(jù)輸出?；蛘?，電平轉(zhuǎn)換電路可以這樣配置，使之本身具有電平轉(zhuǎn)換特性函數(shù)的程序，按照輸入數(shù)據(jù)從該函數(shù)計(jì)算輸出數(shù)據(jù)，并將算出的數(shù)據(jù)輸出。
在本發(fā)明中，在一個(gè)電路中，把由數(shù)字信號(hào)構(gòu)成的樂(lè)聲信號(hào)數(shù)據(jù)提供給具有數(shù)字延遲電路的反饋回路，以此產(chǎn)生回聲，數(shù)字延遲電路的延遲時(shí)間由10赫或更低的頻率調(diào)制。按照本發(fā)明，把波動(dòng)成分加在回聲信號(hào)上，以便能夠重現(xiàn)磁帶錄音機(jī)類型的模擬回聲的抖晃分量，并能獲得類似于模擬回聲的暖回聲。
另外，在本發(fā)明中，數(shù)字信號(hào)處理電路最好具有低截止濾波器，以便從已求平方的樂(lè)聲信號(hào)數(shù)據(jù)中除去直流分量。
再者，在本發(fā)明中，數(shù)字信號(hào)處理電路最好具有這樣配置的立方(cubing)電路，以便產(chǎn)生三重(triple)分量組。
另外，在本發(fā)明中，數(shù)字信號(hào)處理電路最好具有串聯(lián)的X倍(X-fold)放大器和1/X倍放大器，樂(lè)聲信號(hào)被X-倍放大器削波，而削波后的信號(hào)由1/X倍放大器復(fù)原。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例的方框圖；圖2是表示相關(guān)數(shù)字式回聲電路的方框圖；圖3是表示圖1的附加畸變塊28具體例子的方框圖4A和4B表示圖3的電平轉(zhuǎn)換電路32的電平轉(zhuǎn)換特性的例子；圖5是表示圖1數(shù)字延遲電路16中延遲時(shí)間調(diào)制操作的示意圖；圖6是在100赫信號(hào)提供給圖2電路的情況下輸出信號(hào)的特性曲線圖；圖7是在100赫信號(hào)提供給圖1電路的情況下輸出信號(hào)的特性曲線圖；圖8是表示圖1附加畸變塊的另一個(gè)具體例子的方框圖；圖9是表示圖1附加畸變塊的再一個(gè)具體例子的方框圖；而圖10是表示圖1附加畸變塊的再一個(gè)具體例子的方框圖。
圖1表示本發(fā)明的實(shí)施例。與圖2相同的部分用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)示。輸入樂(lè)聲信號(hào)，諸如歌聲由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。放大器12把輸入增益加在該數(shù)字信號(hào)上。所得數(shù)字信號(hào)通過(guò)加法器14提供給附加畸變塊28，在該附加畸變塊中，模擬由磁帶錄音機(jī)型模擬回聲的記錄和重放過(guò)程造成的波形畸變等的畸變分量加在數(shù)字樂(lè)聲信號(hào)上。加上畸變分量的樂(lè)聲信號(hào)由數(shù)字延遲電路16延遲預(yù)定的時(shí)間。數(shù)字延遲電路16的延遲時(shí)間由適當(dāng)?shù)念l率(例如，10赫或更低)調(diào)制，以便把模擬磁帶錄音機(jī)型模擬回聲等的抖晃分量的波動(dòng)分量加在該信號(hào)上。數(shù)字延遲電路16的輸出數(shù)據(jù)的特性用均衡器18作適當(dāng)?shù)男拚?。放大?0把反饋增益加在修正后的輸出數(shù)據(jù)上。然后將修正后的數(shù)據(jù)反饋到加法器14上，以便加到輸入數(shù)據(jù)上。在該反饋回路22中產(chǎn)生的回聲信號(hào)數(shù)據(jù)由D/A轉(zhuǎn)換器24恢復(fù)成模擬信號(hào)。在混聲電路26中，模擬信號(hào)與原樂(lè)聲信號(hào)(干聲信號(hào))混合，然后輸出?；芈暤幕祉憰r(shí)間由通過(guò)放大器12加上的輸入增益以及通過(guò)放大器20加上的反饋增益調(diào)整。
圖3標(biāo)示附加畸變塊28的具體例子。來(lái)自反饋回路22的加法器14(圖1)的樂(lè)聲信號(hào)通過(guò)平方電路30求平方，以便產(chǎn)生雙倍頻分量。與此過(guò)程平行，從加法器14輸出的樂(lè)聲信號(hào)提供給電平轉(zhuǎn)換電路32。例如，電平轉(zhuǎn)換電路32包括一個(gè)增益表(存儲(chǔ)器，諸如ROM)，后者儲(chǔ)存預(yù)定的輸入/輸出特性(亦即，電平轉(zhuǎn)換特性)的函數(shù)的數(shù)據(jù)值，用來(lái)把畸變分量加在輸入信號(hào)上，然后將該信號(hào)輸出。電平轉(zhuǎn)換電路按照該增益表轉(zhuǎn)換反饋回路22中樂(lè)聲信號(hào)的電平(即，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的值)。例如，把增益表的特性設(shè)置為奇階函數(shù)(奇函數(shù))，以便把奇倍頻分量作為畸變分量加在輸入樂(lè)聲信號(hào)上，然后將所得的信號(hào)輸出。
增益表中所述特性的例子用圖4A的實(shí)線表示。當(dāng)對(duì)與圖4B虛線表示的正弦模擬信號(hào)波形對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換時(shí)，便獲得與圖4B實(shí)線所示的模擬信號(hào)波形對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)。圖4A的特性是相對(duì)于原點(diǎn)點(diǎn)對(duì)稱的。因此，準(zhǔn)備儲(chǔ)存在增益表中的數(shù)據(jù)可以只限于正值側(cè)和負(fù)值側(cè)中的一個(gè)的數(shù)值，并按照輸入數(shù)據(jù)的極性，可以在讀出的輸出數(shù)據(jù)上加上所述極性，從而能夠減少儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的數(shù)量。
電平轉(zhuǎn)換電路32不限于增益表，而可以用計(jì)算電路構(gòu)成，后者本身具有電平轉(zhuǎn)換特性函數(shù)的程序，并按照輸入數(shù)據(jù)從該函數(shù)計(jì)算輸出數(shù)據(jù)。
參見(jiàn)圖3，用雙倍頻分量附加增益加法放大器34把適當(dāng)?shù)脑鲆婕釉谄椒诫娐?0的輸出數(shù)據(jù)上，然后把該數(shù)據(jù)提供給加法器36。用奇倍頻分量附加增益加法放大器38把適當(dāng)?shù)脑鲆婕釉陔娖睫D(zhuǎn)換電路32的輸出數(shù)據(jù)上，并把所得數(shù)據(jù)提供給加法器36。為了消除直接聲分量，未經(jīng)求平方處理和電平轉(zhuǎn)換處理的數(shù)據(jù)在反相放大器40中乘以-1，然后提供給加法器36。加法器36把三個(gè)數(shù)據(jù)加到一起，把相加的結(jié)果作為畸變分量數(shù)據(jù)輸出。
把畸變分量數(shù)據(jù)提供給均衡器42，其中串聯(lián)連接有低截止濾波器(截止頻率為，例如10赫)和高截止濾波器(截止頻率為，例如，5千赫，10千赫…，可以按照用戶選擇的回聲方式有選擇地切換)。對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行去除直流分量的處理和減少高階畸變分量的處理。
從均衡器42輸出的畸變分量數(shù)據(jù)的增益由可變放大器44調(diào)整。然后將該數(shù)據(jù)提供給加法器46。而原樂(lè)聲信號(hào)數(shù)據(jù)的增益由可變放大器48調(diào)整，然后提供給加法器46。加法器46把這兩種輸入信號(hào)彼此混合，然后把加上了畸變分量的樂(lè)聲信號(hào)數(shù)據(jù)輸出?？梢杂煽勺兎糯笃?4和48來(lái)設(shè)定兩種輸入信號(hào)的混合比率?？勺兎糯笃?4和48可以由彼此聯(lián)鎖的平滑轉(zhuǎn)換器(crossfader)構(gòu)成。
例如，圖1的數(shù)字延遲電路16可以由RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)構(gòu)成。在這種情況下，延遲時(shí)間可以用寫地址和讀地址之間的差別來(lái)設(shè)置。當(dāng)寫地址以預(yù)定的時(shí)序順序向前進(jìn)時(shí)，可以這樣調(diào)制讀地址，使得寫地址和讀地址之間的差別發(fā)生變化，以此調(diào)制延遲時(shí)間。圖5示意地表示施加在讀地址上的調(diào)制的例子。圖5的橫坐標(biāo)表示讀地址相對(duì)于寫地址的相對(duì)時(shí)間。當(dāng)利用調(diào)制信號(hào)按時(shí)間序列改變讀地址時(shí)，寫地址和讀地址之間的差別隨著變化。作為調(diào)制信號(hào)可以使用正弦波、三角波等。例如，調(diào)制幅度是±2.65毫秒(在采樣頻率為48千赫的情況下相當(dāng)于±127個(gè)樣值)，而調(diào)制頻率為0.046至5.81赫。
在圖1的電路中，可以按照用戶對(duì)回聲方式等的選擇接通/關(guān)斷附加畸變和延遲時(shí)間的調(diào)制?？梢允謩?dòng)或自動(dòng)地將所述附加和調(diào)制設(shè)置為以下?tīng)顟B(tài)中的任一種兩個(gè)處理都接通的狀態(tài)、兩個(gè)處理中的一個(gè)接通的狀態(tài)、兩個(gè)處理都關(guān)斷的狀態(tài)。另外，準(zhǔn)備附加的畸變量以及延遲時(shí)間調(diào)制的幅度和頻率可以按照用戶對(duì)回聲方式等的選擇手動(dòng)或自動(dòng)地調(diào)整。
此后，將描述相關(guān)電路輸出信號(hào)和按照本發(fā)明的圖1電路的輸出信號(hào)之間特性的差別。圖6表示相關(guān)電路在輸入100赫信號(hào)情況下的輸出信號(hào)的特性。圖7表示按照本發(fā)明的圖1電路在輸入100赫信號(hào)(亦即，延遲時(shí)間不調(diào)制)情況下的輸出信號(hào)的特性。圖7表示加到信號(hào)上的雙倍頻分量(平方分量)和奇倍頻分量的畸變分量。
可以使用下列電路中的任何一個(gè)作為附加畸變塊28，來(lái)代替圖3所示的電路(或與此電路并聯(lián))。如圖8所示，這樣配置立方電路50，以便產(chǎn)生包括一倍頻分量的三重分量組。或者，如圖9所示，可以設(shè)置這樣的電路，其中X倍放大器52與1/X倍放大器54串聯(lián)，信號(hào)被X倍放大器52削波，然后該信號(hào)用1/X倍放大器54復(fù)原，以此產(chǎn)生削波后的信號(hào)，產(chǎn)生奇倍頻分量。
在圖3的電路中，只產(chǎn)生畸變分量，把畸變分量加在原數(shù)據(jù)上，把相加結(jié)果輸出?；蛘?，如圖10所示，可以這樣簡(jiǎn)單地構(gòu)成所述電路，使得從畸變分量產(chǎn)生電路56(平方電路、立方電路、電平轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)削波電路等)輸出的加上了畸變分量的數(shù)據(jù)原樣使用并用低截止濾波器58去除直流分量。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字式回聲電路，其中把由數(shù)字信號(hào)構(gòu)成的樂(lè)聲信號(hào)數(shù)據(jù)提供給具有數(shù)字延遲電路的反饋回路，從而產(chǎn)生回聲，其中，在所述反饋回路中設(shè)置數(shù)字信號(hào)處理電路，并且，在所述反饋回路中把與模擬信號(hào)的畸變分量對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)加在樂(lè)聲信號(hào)上。
2.按照權(quán)利要求1的數(shù)字式回聲電路，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理電路具有平方電路，后者在所述反饋回路中對(duì)所述樂(lè)聲信號(hào)數(shù)據(jù)求平方。
3.按照權(quán)利要求2的數(shù)字式回聲電路，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理電路具有低截止濾波器，用來(lái)從所述已求平方的樂(lè)聲信號(hào)數(shù)據(jù)中去除直流分量。
4.按照權(quán)利要求2的數(shù)字式回聲電路，其特征在于所述信號(hào)處理電路具有電平轉(zhuǎn)換電路，后者按照預(yù)定的電平轉(zhuǎn)換特性的函數(shù)在所述反饋回路中對(duì)所述樂(lè)聲信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)于模擬信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換的處理。
5.按照權(quán)利要求4的數(shù)字式回聲電路，其特征在于所述電平轉(zhuǎn)換電路由增益表構(gòu)成，該增益表儲(chǔ)存電平轉(zhuǎn)換特性函數(shù)的數(shù)據(jù)值，而且，所述電平轉(zhuǎn)換電路從所述增益表中讀出與輸入數(shù)據(jù)值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后將讀出的數(shù)據(jù)輸出。
6.按照權(quán)利要求1的數(shù)字式回聲電路，其特征在于所述信號(hào)處理電路具有電平轉(zhuǎn)換電路，后者按照預(yù)定的電平轉(zhuǎn)換特性的函數(shù)在反饋回路中對(duì)所述樂(lè)聲信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)于模擬信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換的處理。
7.按照權(quán)利要求6的數(shù)字式回聲電路，其特征在于所述電平轉(zhuǎn)換電路由增益表構(gòu)成，該增益表儲(chǔ)存電平轉(zhuǎn)換特性函數(shù)的數(shù)據(jù)值，而且，所述電平轉(zhuǎn)換電路從所述增益表中讀出與輸入數(shù)據(jù)值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后將讀出的數(shù)據(jù)輸出。
8.按照權(quán)利要求1的數(shù)字式回聲電路，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理電路具有這樣配置的、以便產(chǎn)生三重分量組的立方電路。
9.按照權(quán)利要求1的數(shù)字式回聲電路，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理電路具有串聯(lián)連接的X倍放大器和1/X倍放大器，所述樂(lè)聲信號(hào)被所述X倍放大器削波，并且，削波后的信號(hào)被所述1/X倍放大器復(fù)原。
10.一種數(shù)字式回聲電路，其中把由數(shù)字信號(hào)構(gòu)成的樂(lè)聲信號(hào)數(shù)據(jù)提供給具有數(shù)字延遲電路的反饋回路，從而產(chǎn)生回聲，其中，用10赫或更低的頻率調(diào)制所述數(shù)字延遲電路的延遲時(shí)間。
全文摘要
A/D轉(zhuǎn)換器(10)將輸入樂(lè)聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后提供給具有數(shù)字延遲電路(16)的反饋回路(22),以產(chǎn)生回聲。在反饋回路(22)中設(shè)置附加畸變塊(28),以便把與由磁帶錄音機(jī)型模擬回聲的記錄和重放造成的畸變相當(dāng)?shù)幕兎至考釉诨芈曅盘?hào)上。調(diào)制數(shù)字延遲電路16的延遲時(shí)間,以把與模擬磁帶錄音機(jī)型模擬回聲的抖晃分量對(duì)應(yīng)的波動(dòng)分量加在該信號(hào)上。D/A轉(zhuǎn)換器(24)將反饋回路(22)中產(chǎn)生的回聲恢復(fù)到模擬信號(hào),并通過(guò)加法器(26)加在原聲上。然后輸出相加結(jié)果。
文檔編號(hào)G10K15/04GK1248761SQ9912026
公開日2000年3月29日 申請(qǐng)日期1999年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月22日
發(fā)明者鈴木智, 近藤高康 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社