專利名稱：回響音效處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)于一種回響音效處理器，特別是有關(guān)于一種模擬虛擬環(huán)境中的虛擬音效的回響音效處理器。
在虛擬音效中，回響音效(reverberation)為一重要的環(huán)境因素，其反映出聲音于此環(huán)境中被物體反射的效果。回響音效的特性具有可測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)，例如回響時(shí)間，其代表聲音從被反射至衰減至聽(tīng)不見(jiàn)所需的時(shí)間。


圖1系顯示聲音歷經(jīng)反射以及回響后的強(qiáng)度變化圖。如圖1所示，首先到達(dá)聽(tīng)者的信號(hào)為主音(direct)，其并未受到周圍物體的反射。接著，一連串分離的反射信號(hào)(reflections) 陸續(xù)傳到聽(tīng)者耳中。最后，此一連串的反射信號(hào)經(jīng)過(guò)多次的反射之后，逐漸結(jié)合以及重疊而形成回響音效，而上述回響音效的強(qiáng)度系取決于模擬區(qū)域的大小以及聽(tīng)者所在的位置。
目前有許多有關(guān)產(chǎn)生回響音效的研究，然而，其相關(guān)電路皆相當(dāng)復(fù)雜，不符合成本要求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明主要目的在于提供一種回響音效處理器，能夠模擬出與圖1所示的音量分布接近的回響音效。
為獲致上述的目的，本發(fā)明提出一種回響音效處理器適用于根據(jù)特定虛擬場(chǎng)景而產(chǎn)生特定音效，虛擬場(chǎng)景系具有特定空間大小、聲音反射效果以及衰減程度的場(chǎng)景特性，包括下列元件自然序列產(chǎn)生器系用以根據(jù)場(chǎng)景特性而提供對(duì)應(yīng)項(xiàng)數(shù)的自然數(shù)列；數(shù)列調(diào)整裝置系根據(jù)場(chǎng)景特性而調(diào)整自然數(shù)列各項(xiàng)的增益以及間隔，并輸出音頻信號(hào)；濾波處理器根據(jù)場(chǎng)景特性而過(guò)波上述音頻信號(hào)特定頻帶的信號(hào)，并將處理過(guò)的信號(hào)區(qū)分為高音頻信號(hào)以及低音頻信號(hào)；高頻回響音效產(chǎn)生器以及低頻回響音效產(chǎn)生器則分別將高音頻信號(hào)及低音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻回響信號(hào)以及低頻回響信號(hào)；輸出裝置結(jié)合高頻回響信號(hào)以及低頻回響信號(hào)并輸出上述特定音效。
圖2系顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的回響音效處理器的方塊圖。
圖3系顯示高頻回響音效產(chǎn)生器以及低頻回響音效產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)圖。
參閱圖2，圖2系顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的回響音效處理器的方塊圖。自然序列產(chǎn)生器20系根據(jù)場(chǎng)景特性而提供對(duì)應(yīng)項(xiàng)數(shù)的自然數(shù)列(Fibonacci sequence)。自然數(shù)列的值為[1，1，2，3，5，8，13......]，其公式為Fn+2＝Fn+Fn+1且F0＝1 F1＝1由于自然數(shù)列符合自然界中聲音結(jié)合的趨勢(shì)，因此利用自然數(shù)列表示于自然界中反射聲音的音量強(qiáng)弱，相當(dāng)符合實(shí)際的情形。一般而言，若聲音越強(qiáng)者，則自然序列產(chǎn)生器20提供較多項(xiàng)的自然數(shù)列，若聲音越弱者，則提供較少項(xiàng)的自然數(shù)列。另外，自然數(shù)列的項(xiàng)數(shù)也受到模擬場(chǎng)景的大小影響，例如越狹窄的空間，由于反射后的音效較強(qiáng)，因此必須提供較多的項(xiàng)數(shù)；而在較廣大的空間中，由于反射的音響較不明顯，因此較少的項(xiàng)數(shù)才能表現(xiàn)廣大空間的特性。而所提供的自然數(shù)列將繼續(xù)衍生其他音響，其動(dòng)作將在以下說(shuō)明。
由于不同場(chǎng)景將會(huì)產(chǎn)生不同音質(zhì)的回響音效，因此數(shù)列調(diào)整裝置22根據(jù)每個(gè)模擬場(chǎng)景特性而調(diào)整上述自然數(shù)列各項(xiàng)的增益(gain)以及間隔(time scale)。舉例來(lái)說(shuō)，自然數(shù)列各項(xiàng)的增益系取泱于模擬場(chǎng)景聲音反射物的材質(zhì)。若為堅(jiān)硬光滑的物體，代表聲音反射的效果較佳，則數(shù)列調(diào)整裝置22加強(qiáng)此項(xiàng)的音量，亦即將原項(xiàng)的值乘上較大的增益值以提高音量；若為柔軟粗糙的物體，代表聲音反射的效果較差，則數(shù)列調(diào)整裝置22降低此項(xiàng)的音量，亦即將原項(xiàng)的值乘上較小的增益值以降低音量。
另外，各項(xiàng)所間隔的時(shí)間同樣受到各模擬場(chǎng)景的大小影響，若較廣闊的空間，聲音反射至收聽(tīng)者需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此各項(xiàng)的間隔較大；若較窄小的空間，聲音馬上反射至收聽(tīng)者，因此各項(xiàng)的間隔較小也較密集。經(jīng)過(guò)數(shù)列調(diào)整裝置22調(diào)整之后，即產(chǎn)生具有虛擬回響音效雛形的音頻信號(hào)。
再者，在聲音由空氣介質(zhì)傳遞的過(guò)程中，會(huì)受到空氣介質(zhì)狀態(tài)的影響而有不同的衰減特性。因此濾波處理器24根據(jù)特定的場(chǎng)景而過(guò)濾上述音頻信號(hào)特定頻帶的信號(hào)。舉例而言，若為潮濕的環(huán)境下，屬于高頻的信號(hào)會(huì)較低頻信號(hào)衰減較多，故濾波處理器24利用其內(nèi)部的低通濾波器(lowpassfilter)濾除部分的高頻信號(hào)以模擬實(shí)際狀況。另外，由于接續(xù)要執(zhí)行的處理程序?yàn)閷⑻幚磉^(guò)的信號(hào)送至音效產(chǎn)生器以得到最后的模擬回響音效。然而，因?yàn)楦叩皖l信號(hào)具有不同的回響音效特性，因此濾波處理器24先行將處理過(guò)的信號(hào)區(qū)分為高音頻信號(hào)以及低音頻信號(hào)。
接著，濾波處理器24所輸出的高音頻信號(hào)以及低音頻信號(hào)分別輸入至高頻回響音效產(chǎn)生器26以及低頻回響音效產(chǎn)生器28。圖3系顯示高頻回響音效產(chǎn)生器26以及低頻回響音效產(chǎn)生器28的結(jié)構(gòu)圖。高頻回響音效產(chǎn)生器26以及低頻回響音效產(chǎn)生器28的結(jié)構(gòu)相同，由濾波處理器24所輸出的音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)延遲器(32A-32D)做適當(dāng)?shù)难舆t后即產(chǎn)生回響信號(hào)，并傳送至輸出裝置30，然而輸出的回響信號(hào)會(huì)再回授至矩陣乘法器35A及35B，再加入對(duì)角矩陣33(diagonal matrix)IX及常數(shù)矩陣34(constant matrix)所提供的參數(shù)，將使得輸出的回響信號(hào)更符合真實(shí)。而因?yàn)楦叩皖l的反射特性不同，因此矩陣乘法器35A及35B中有不同的參數(shù)，上述參數(shù)可利用欲模擬環(huán)境的空間大小，反射效果，以及反射衰減程度來(lái)設(shè)定。
最后，所產(chǎn)生高頻回響信號(hào)以及低頻回響信號(hào)輸入至輸出裝置30，輸出裝置30可為音效卡、喇叭，或音源器等可輸出根據(jù)本發(fā)明所述的回響音效處理器產(chǎn)生的回響音效至操作者耳中，以達(dá)到模擬實(shí)境的音效。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的回響音效處理器能夠籍由具有聲音疊加特性的自然數(shù)列形式的音頻信號(hào)并根據(jù)軟件所提供特定虛擬場(chǎng)景的空間大小、聲音反射效果以及衰減程度的場(chǎng)景特性，即可產(chǎn)生相當(dāng)逼真的模擬回響音效。由于本案的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能產(chǎn)生符合實(shí)際狀況的音效，故解決了傳統(tǒng)技術(shù)電路架構(gòu)過(guò)于繁復(fù)的問(wèn)題。
本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟習(xí)此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)權(quán)利要求書(shū)界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種回響音效處理器，適用于根據(jù)特定虛擬場(chǎng)景而產(chǎn)生特定音效，上述虛擬場(chǎng)景系具有特定空間大小、聲音反射效果以及衰減程度的場(chǎng)景特性，其特征在于包括一自然序列產(chǎn)生器，用以根據(jù)上述場(chǎng)景特性而提供對(duì)應(yīng)項(xiàng)數(shù)的自然數(shù)列；一數(shù)列調(diào)整裝置，用以根據(jù)上述場(chǎng)景特性而調(diào)整上述自然數(shù)列各項(xiàng)的增益以及間隔，而輸出一音頻信號(hào)；濾波處理器，用以根據(jù)上述場(chǎng)景特性而過(guò)濾上述音頻信號(hào)特定頻帶的信號(hào)，并將處理過(guò)的信號(hào)區(qū)分為高音頻信號(hào)以及低音頻信號(hào)；一高頻回響音效產(chǎn)生器，用以將上述高音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻回響信號(hào)；一低頻回響音效產(chǎn)生器，用以將上述低音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻回響信號(hào)；及一輸出裝置，用以結(jié)合上述高頻回響信號(hào)以及低頻回響信號(hào)而輸出上述特定音效。
2.如權(quán)利要求1所述的回響音效處理器，其特征在于所述自然數(shù)列為Fibonacci數(shù)列。
3.如權(quán)利要求1所述的回響音效處理器，其特征在于所述自然數(shù)列各項(xiàng)的間隔系受到上述虛擬場(chǎng)景的空間大小所影響。
4.如權(quán)利要求3所述的回響音效處理器，其特征在于所述虛擬場(chǎng)景的空間越大，則上述自然數(shù)列各項(xiàng)的間隔越大。
5.如權(quán)利要求3所述的回響音效處理器，其特征在于所述虛擬場(chǎng)景的空間越小，則上述自然數(shù)列各項(xiàng)的間隔越小。
6.如權(quán)利要求1所述的回響音效處理器，其特征在于所述自然數(shù)列各項(xiàng)的增益系受到上述虛擬場(chǎng)景的聲音反射效果所影響。
7.如權(quán)利要求6所述的回響音效處理器，其特征在于所述虛擬場(chǎng)景的聲音反射效果越好，則上述自然數(shù)列各項(xiàng)的增益越大。
8.如權(quán)利要求6所述的回響音效處理器，其特征在于所述虛擬場(chǎng)景的聲音反射效果越差，則上述自然數(shù)列各項(xiàng)的增益越小。
9.如權(quán)利要求1所述的回響音效處理器，其特征在于所述濾波處理器系根據(jù)所述虛擬場(chǎng)景的聲音衰減程度而過(guò)濾上述音頻信號(hào)特定頻帶的信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的回響音效處理器，其特征在于所述濾波處理器為低通濾波器，用以濾除特定頻率以上的高頻信號(hào)。
11.如權(quán)利要求9所述的回響音效處理器，其特征在于所述虛擬場(chǎng)景的高頻聲音衰減程度越大，則被所述濾波處理器所濾除的高頻成分越多。
12.如權(quán)利要求1所述的回響音效處理器，其特征在于所述高頻回響音效產(chǎn)生器系根據(jù)所述虛擬場(chǎng)景的預(yù)設(shè)參數(shù)而將所述高音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述高頻回響信號(hào)。
13.如權(quán)利要求1所述的回響音效處理器，其特征在于所述低頻回響音效產(chǎn)生器系根據(jù)所述虛擬場(chǎng)景的預(yù)設(shè)參數(shù)而將所述低音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述低頻回響信號(hào)。
14.如權(quán)利要求1所述的回響音效處理器，其特征在于所述輸出裝置為音效卡。
15.如權(quán)利要求1所述的回響音效處理器，其特征在于所述輸出裝置為喇叭。
16.如權(quán)利要求1所述的回響音效處理器，其特征在于所述輸出裝置為音源器。
全文摘要
一種回響音效處理器，適用于根據(jù)特定虛擬場(chǎng)景而產(chǎn)生特定音效，虛擬場(chǎng)景系具有特定空間大小、聲音反射效果以及衰減程度的場(chǎng)景特性，包括下列元件自然序列產(chǎn)生器系用以根據(jù)場(chǎng)景特性而提供對(duì)應(yīng)項(xiàng)數(shù)的自然數(shù)列；數(shù)列調(diào)整裝置系根據(jù)場(chǎng)景特性而調(diào)整自然數(shù)列各項(xiàng)的增益以及間隔，并輸出音頻信號(hào)；濾波處理器根據(jù)場(chǎng)景特性而過(guò)濾上述音頻信號(hào)特定頻帶的信號(hào)，并將處理過(guò)的信號(hào)區(qū)分為高音頻信號(hào)以及低音頻信號(hào)；高頻回響音效產(chǎn)生器以及低頻回響音效產(chǎn)生器則分別將高音頻信號(hào)及低音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻回響信號(hào)以及低頻回響信號(hào)；輸出裝置結(jié)合高頻回響信號(hào)以及低頻回響信號(hào)并輸出上述特定音效。
文檔編號(hào)H04R5/00GK1469682SQ0212623
公開(kāi)日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2002年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月17日
發(fā)明者鄒志賢, 蔡偉鵬 申請(qǐng)人:矽統(tǒng)科技股份有限公司