CN106558298A - 一种音效模拟方法和装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种音效模拟方法和装置及系统，以便用于模拟留声机的音效。在本发明一些可行的实施方式中，方法包括：利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理，得到中间信号；将一包络信号与所述中间信号相乘，生成输出信号。

Description

一种音效模拟方法和装置及系统

技术领域

本发明涉及K歌技术领域，具体涉及一种音效模拟方法和装置及系统。

背景技术

K歌是很多都市的人们喜欢的娱乐方式。而K歌软件中的音效是一项很重要的功能。

留声机作为一种经典的放音装置，其音效具有独特的魅力，深受很多用户的喜爱。但是，目前大多数的K歌系统或K个软件都不能模拟留声机的音效。

发明内容

本发明实施例提供一种音效模拟方法和装置及系统，以便用于模拟留声机的音效。

本发明第一方面提供一种音效模拟方法，包括：

利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理，得到中间信号；

将一包络信号与所述中间信号相乘，生成输出信号。

本发明第二方面提供一种音效模拟装置，包括：

滤波模块，用于利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理，得到中间信号；

处理模块，用于将一包络信号与所述中间信号相乘，生成输出信号。

本发明第三方面提供一种K歌系统，包括：

微处理计算机和麦克风及音响系统，所述微处理计算机包括处理器、存储器、总线和通信接口，所述存储器用于存储歌曲和计算机执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述微处理计算机运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述计算机执行指令，以使所述微处理计算机执行如下步骤：

利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理，得到中间信号；

将一包络信号与所述中间信号相乘，生成输出信号。

由上可见，本发明实施例一些可行的实施方式中，采用先对声音信号进行带通滤波处理，使声音信号仅保留留声机音效范围内的频段，再乘以一包络信号，产生忽大忽小的效果，从而可以模拟出留声机的音效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的音效模拟方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的音效模拟装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的K歌系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例技术方案，应用于K歌系统，所说的K歌系统包括但不限于KTV中使用的K歌系统，家庭用的K歌系统，以及，安装了K歌软件的微处理计算机，所述微处理计算机可以是通用计算机、客户定制机、手机终端或平板机等便携设备中的一种。K歌系统一般还包括有音响系统和麦克风。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

本发明第一实施例提供一种音效模拟方法，该方法可包括：利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理，得到中间信号，其中，所述带通滤波器的通带截止频率下限和上限分别为fl和fh，600Hz≤fl≤800Hz，1300Hz≤fh≤1500Hz；将一包络信号与所述中间信号相乘，生成输出信号。

请参考图1，本发明实施例提供的音效模拟方法的具体过程如下：

110、利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理，得到中间信号。

本发明实施例方法的执行主体可以为K歌系统中的微处理计算机，具体的，可以是微处理计算机的处理器，或者，微处理计算机的处理器中运行的K歌软件对应的装置或模块，例如音效模拟装置。

当用户对着K歌系统的麦克风进行演唱时，其歌声可以被麦克风转换为电信号输入到微处理计算机。微处理计算机或者说微处理计算机中的音效模拟装置，可以利用一带通滤波器(英文全称：Band-Pass Filter，英文简称：BPF)对输入的声音信号进行带通滤波处理，得到中间信号。

其中，带通滤波器的设计和实现是比较成熟的方法，现有技术中有很多种设计方法，例如可以利用MATLAB编程设计带通滤波器，本文不予详述。需要说明的是，带通滤波器可以采用硬件来实现，也可以采用软件来实现，本文对此不予限定。

带通滤波器是一种允许特定频段的信号通过的滤波器，其允许通过频率称为通带频率。通带频率范围由通带截止频率下限fl和通带截止频率上限fh决定。为了实现不同的音效模拟效果，可以设计带通滤波器时令其具有不同的fl和fh，也就是说，带通滤波器的fl和fh由需要模拟的音效决定。

本发明实施例中，为了模拟留声机的音效，需要提前获知留声机发出的声音一般所位于的频段范围，从而具体决定带通滤波器的fl和fh。经实践发现，一般的，令600Hz≤fl≤800Hz，1300Hz≤fh≤1500Hz，即可用于模拟留声机音效。优选的，可以令fl＝700Hz，fh＝1400Hz。

为便于说明，本文中将输入的、需要处理的声音信号记为x(n)，其中，n为对声音信号的采样次数，n为正整数，n例如可以等于1000。将经过带通滤波处理的中间信号记为y(n)。y(n)可以表示为：y(n)＝BPF(x(n))，其中BPF()表示进行带通滤波处理。

120、将一包络信号与所述中间信号相乘，生成输出信号。

留声机音效除了具有位于特定频段范围内的特征，还具有声音忽大忽小的特征。本实施例中，通过在上一步骤得到的中间信号上乘以一包络信号，来使需要处理的声音信号具有忽大忽小的特征。因为，包络信号具有振幅随着时间随机变化的特征。

本步骤中，首先生成一包络信号。该包络信号可以表示为g(n)；其中，g(n)＝r(n)*sin(2*pi*n/T)，其中，T为信号周期，优选的，T的取值范围为[0.1,2]，r(n)为归一化的随机数，pi为圆周率。一些实施方式中，r(n)＝rand(t),t为系统时间，rand(t)代表设定范围内的随机数，例如1到1100范围内的随机数，并且，同时将r(n)归一化到[rmin,rmax]范围内，优选地rmin＝0.5，rmax＝1。也就是说，优选的，r(n)为归一化到[0.5,1]范围内的随机数。可见，包络信号g(n)是一个振幅在随机变化的信号。

本步骤中，进一步将生成的包络信号g(n)与上一步骤得到的中间信号y(n)相乘，即得到具有留声机音效模拟效果的输出信号Out(n)，Out(n)可以用下式表示：Out(n)＝y(n)*g(n)。输出信号Out(n)中，n表示采样次数，是一个正整数。

由上可见，Out(n)信号的频率范围在fl至fh之间，且振幅随着时间随机变化，当Out(n)信号被输出至K歌系统的音响系统转换为歌声时，所得的歌声即为具有留声机音效的歌声。

但是，需要说明的是，本发明实施例技术方案中，通过调整fl和fh的取值，以及改变通过改变包络信号，可以使Out(n)信号具有更多样的音效，并不局限于留声机音效，还可用于模拟多种其它音效。

由上可见，本发明实施例一些可行的实施方式中，采用先对声音信号进行带通滤波处理，使声音信号仅保留留声机音效范围内的频段，再乘以一包络信号，产生忽大忽小的效果，从而可以模拟出留声机的音效，由此为K歌系统增加了一种新的音效，可进一步改善用户体验。

为了更好的实施本发明实施例的上述方案，本发明第二实施例还提供用于配合实施上述方案的相关装置。

请参考图2，本发明第二实施例提供一种音效模拟装置200，可包括：

滤波模块210，用于利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理，得到中间信号；

处理模块220，用于将一包络信号与所述中间信号相乘，生成输出信号。

本发明一些实施例中，所述带通滤波器的通带截止频率下限和上限分别为fl和fh，其中，600Hz≤fl≤800Hz，1300Hz≤fh≤1500Hz。

本发明一些实施例中，所述输入的声音信号为x(n)，中间信号为y(n)，n为单位时间内的采样次数，n为正整数；所述处理模块220包括：

生成单元，用于生成一包络信号g(n)，g(n)＝r(n)*sin(2*pi*n/T)，其中，T为信号周期，T的取值范围为[0.1,2]，r(n)为归一化到[0.5,1]范围内的随机数，pi为圆周率；

处理单元，用于将所述包络信号g(n)与所述中间信号y(n)相乘，生成输出信号Out(n)，Out(n)＝y(n)*g(n)。

本发明一些实施例中，fl＝700Hz，fh＝1400Hz。

本发明一些实施例中，上述音效模拟装置还包括：获取模块；该获取模块用于获取输入的声音信号，所述输入的声音信号为K歌用户的歌声。

可以理解，本发明实施例的音效模拟装置的各个功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可参照上述方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。

由上可见，在本发明的一些可行的实施方式中，采用先对声音信号进行带通滤波处理，使声音信号仅保留留声机音效范围内的频段，再乘以一包络信号，产生忽大忽小的效果，从而可以模拟出留声机的音效，由此为K歌系统增加了一种新的音效，可进一步改善用户体验。

本发明第三实施例还提供一种K歌系统。

请参考图3，本发明实施例还提供一种K歌系统，包括：微处理计算机310和麦克风320及音响系统330；其中，微处理计算机310可以是通用计算机、客户定制机、手机终端或平板机等便携设备中的一种。

所述微处理计算机310包括：处理器3101、存储器3102、总线3103和通信接口3104，所述存储器3102用于存储歌曲和计算机执行指令，所述处理器3101与所述存储器3102通过所述总线3103连接，当所述微处理计算机310运行时，所述处理器3101执行所述存储器3102存储的所述计算机执行指令，以使所述微处理计算机310执行如下步骤：利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理，得到中间信号；将一包络信号与所述中间信号相乘，生成输出信号。

在本发明的一些实施例中，处理器3101利用的带通滤波器的通带截止频率下限和上限分别为fl和fh，其中，600Hz≤fl≤800Hz，1300Hz≤fh≤1500Hz。进一步的，优选fl＝700Hz，fh＝1400Hz。

在本发明的一些实施例中，所述输入的声音信号为x(n)，中间信号为y(n)，n为单位时间内的采样次数，n为正整数；处理器3101还可以执行如下步骤：生成一包络信号g(n)，g(n)＝r(n)*sin(2*pi*n/T)，其中，T为信号周期，T的取值范围为[0.1,2]，r(n)为归一化到[0.5,1]范围内的随机数，pi为圆周率；将所述包络信号g(n)与所述中间信号y(n)相乘，生成输出信号Out(n)，Out(n)＝y(n)*g(n)。

在本发明的一些实施例中，所述利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理之前；处理器3101还可以执行如下步骤：获取输入的声音信号，所述输入的声音信号为K歌用户的歌声。

由上可见，在本发明的一些可行的实施方式中，采用先对声音信号进行带通滤波处理，使声音信号仅保留留声机音效范围内的频段，再乘以一包络信号，产生忽大忽小的效果，从而可以模拟出留声机的音效，由此为K歌系统增加了一种新的音效，可进一步改善用户体验。

本发明第四实施例还提供一种计算机存储介质，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时包括上述方法实施例中记载的音效模拟方法的部分或全部步骤。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本发明实施例所提供的音效模拟方法和装置及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种音效模拟方法，其特征在于，包括：

利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理，得到中间信号；

将一包络信号与所述中间信号相乘，生成输出信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述带通滤波器的通带截止频率下限和上限分别为fl和fh，其中，600Hz≤fl≤800Hz，1300Hz≤fh≤1500Hz。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述输入的声音信号为x(n)，中间信号为y(n)，n为单位时间内的采样次数，n为正整数；所述将一包络信号与所述中间信号相乘包括：

生成一包络信号g(n)，g(n)＝r(n)*sin(2*pi*n/T)，其中，T为信号周期，T的取值范围为[0.1,2]，r(n)为归一化到[0.5,1]范围内的随机数，pi为圆周率；

将所述包络信号g(n)与所述中间信号y(n)相乘，生成输出信号Out(n)，Out(n)＝y(n)*g(n)。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，

fl＝700Hz，fh＝1400Hz。

5.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理之前还包括：

获取输入的声音信号，所述输入的声音信号为K歌用户的歌声。

6.一种音效模拟装置，其特征在于，包括：

滤波模块，用于利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理，得到中间信号；

处理模块，用于将一包络信号与所述中间信号相乘，生成输出信号。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述带通滤波器的通带截止频率下限和上限分别为fl和fh，其中，600Hz≤fl≤800Hz，1300Hz≤fh≤1500Hz。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述输入的声音信号为x(n)，中间信号为y(n)，n为单位时间内的采样次数，n为正整数；所述处理模块包括：

生成单元，用于生成一包络信号g(n)，g(n)＝r(n)*sin(2*pi*n/T)，其中，T为信号周期，T的取值范围为[0.1,2]，r(n)为归一化到[0.5,1]范围内的随机数，pi为圆周率；

处理单元，用于将所述包络信号g(n)与所述中间信号y(n)相乘，生成输出信号Out(n)，Out(n)＝y(n)*g(n)。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，

fl＝700Hz，fh＝1400Hz。

10.根据权利要求6至8任一所述的装置，其特征在于，还包括：

获取模块，用于获取输入的声音信号，所述输入的声音信号为K歌用户的歌声。

11.一种K歌系统，其特征在于，包括：微处理计算机和麦克风及音响系统，所述微处理计算机包括处理器、存储器、总线和通信接口，所述存储器用于存储歌曲和计算机执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述微处理计算机运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述计算机执行指令，以使所述微处理计算机执行如下步骤：

利用一带通滤波器对输入的声音信号进行带通滤波处理，得到中间信号；

将一包络信号与所述中间信号相乘，生成输出信号。