CN109640243A - 基于dsp音效增强的虚拟三维声效处理方法及系统 - Google Patents

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曾庆法
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    • H04S5/005—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation  of the pseudo five- or more-channel type, e.g. virtual surround
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
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    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field

Abstract

本发明公开了一种基于DSP音效增强的虚拟声效处理方法及系统，其中，所述方法包括：接收输入的音频信号，判断接收到的音频信号的音效是否在预设音效阈值范围内；若是，将音频信号转化为第一待输出信号和第二待输出信号；对第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号，将第一叠加信号输出至音响设备；若否，基于DSP对音频信号进行声效增强，将声效增强后的音频信号转化为第三待输出信号和第四待输出信号；对第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号，将第二叠加信号输出至音响设备。在本发明实施例中，可以在单个音源下实现三维模拟音效，以使用户得到更好的体验效果。

Description

基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理方法及系统
技术领域
本发明涉及声效处理技术领域，尤其涉及一种基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理方法及系统。
背景技术
虚拟环绕声(Virtual Surround，也有叫Simulated Surround)，是能够把多声道的信号经过处理，在两个平行放置的音箱中回放出来，并且能够让人感觉到环绕声的效果的声音；在环绕声的实现上，无论是杜比AC3还是DTS，都有一个特点，就是回放时需要多个音箱，但由于价格及空间方面的原因，有的使用者，如多媒体电脑的用户，并没有足够的音箱。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理方法及系统，可以在单个音源下实现三维模拟音效，以使用户得到更好的体验效果。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理方法，所述方法包括：
接收输入的音频信号，判断接收到的音频信号的音效是否在预设音效阈值范围内；
若是，将所述音频信号转化为第一待输出信号；对所述音频信号进行反相操作，基于反相操作后的音频信号，生成第二待输出信号；对所述第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号，将所述第一叠加信号输出至音响设备；
若否，基于DSP对所述音频信号进行声效增强，将声效增强后的音频信号转化为第三待输出信号，对声效增强后的音频信号继续反相操作，基于反相操作后的声效增强后的音频信号，生成第四待输出信号；对所述第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号，将所述第二叠加信号输出至音响设备。
可选的，所述将所述音频信号转化为第一待输出信号，包括：
将所述音频信号分别输入不同带通滤波器进行滤波，获取不同频段音频信号；
对不同频段音频信号进行延时和加权处理，获取第一待输出信号；
其中，所述不同带通滤波器包括低频带通滤波器、中频带通滤波器和高频带通滤波器；不同频段音频信号包括低频音频信号、中频音频信号和高频音频信号。
可选的，所述对不同频段音频信号进行延时和加权处理，获取第一待输出信号，包括：
确定不同频段音频信号的延时时间和加权系数；
根据所述延时时间在不同频段音频信号中增加对应的信号延时时间；
将延时之后的不同频段音频信号与所述加权系数相乘，获取第一待输出信号。
可选的，所述对所述音频信号进行反相操作，包括：
将所述音频信号通过反相器进行反向操作，获取反相操作后的音频信号。
可选的，所述基于反相操作后的音频信号，生成第二待输出信号，包括：
将反相操作后的音频信号分别输入不同带通滤波器进行滤波，获取不同频段反相操作后的音频信号；
对不同频段反相操作后的音频信号进行延时和加权处理，获取第二待输出信号；
其中，所述不同带通滤波器包括低频带通滤波器、中频带通滤波器和高频带通滤波器；不同频段反相操作后的音频信号包括低频反相操作后的音频信号、中频反相操作后的音频信号和反相操作后的音频信号。
可选的，所述对不同频段反相操作后的音频信号进行延时和加权处理，获取第二待输出信号，包括：
确定不同频段反相操作后的音频信号的延时时间和加权系数；
根据所述延时时间在不同频段反相操作后的音频信号中增加对应的信号延时时间；
将延时之后的不同频段反相操作后的音频信号与所述加权系数相乘，获取第二待输出信号。
可选的，所述对所述第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号，包括：
基于脉冲响应函数对所述第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号；
所述对所述第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号，包括：
基于脉冲响应函数对所述第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号。
另外，本发明实施例还提供了一种基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理系统，所述系统包括：
接收模块：用于接收输入的音频信号；
判断模块：用于判断接收到的音频信号的音效是否在预设音效阈值范围内；
声效增强模块：用于但判断为否时，基于DSP对所述音频信号进行声效增强；
信号处理模块：用于当判断为是时，将所述音频信号转化为第一待输出信号；对所述音频信号进行反相操作，基于反相操作后的音频信号，生成第二待输出信号；还用于将声效增强后的音频信号转化为第三待输出信号，对声效增强后的音频信号继续反相操作，基于反相操作后的声效增强后的音频信号，生成第四待输出信号；
叠加模块：用于对所述第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号；还用于对所述第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号；
输出模块：用于将所述第一叠加信号输出至音响设备；还用于将所述第二叠加信号输出至音响设备。
在本发明实施例中，通过判断输入的音频信号是否在预设音效阈值范围内，若不在，需要基于DSP进行声效增强；这样可以有效的保障输入的音频信号的稳定性；通过后续对音频信号转化、叠加等一系列操作之后，可以实现单个音源的虚拟三维音效的效果，适合广大的人群使用，特别是仅仅依靠听觉的残疾人士，可以提高用户的使用体验感。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，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是本发明实施例中的基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中的基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理系统的结构组成示意图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1，图1是本发明实施例中的基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理方法的流程示意图。
一种基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理方法，所述方法包括：
S11：接收输入的音频信号；
在本发明具体实施过程中，通过麦克风或者其他的接收设备接收输入的音频信号，其中音频信号可以为数字语音信号，将数字语音信号经过编码、解码以及一系列的其他处理之后，转化为音频信号。
S12：判断接收到的音频信号的音效是否在预设音效阈值范围内；
在本发明具体实施过程中，在接收到音频信号之后，首先判断该音频信号是否在预设音效阈值范围内，预设音效范围包括音效质量范围和音效频率范围；音效质量范围即噪声是否小于预设的阈值；音效频率强度范围即音响频率是否在预设范围内，该音效频率强度大于预设频率或者小于均要进行相应的处理。
S13：若是，将所述音频信号转化为第一待输出信号；
在本发明具体实施过程中，所述将所述音频信号转化为第一待输出信号，包括：将所述音频信号分别输入不同带通滤波器进行滤波，获取不同频段音频信号；对不同频段音频信号进行延时和加权处理，获取第一待输出信号；其中，所述不同带通滤波器包括低频带通滤波器、中频带通滤波器和高频带通滤波器；不同频段音频信号包括低频音频信号、中频音频信号和高频音频信号。
进一步的，所述对不同频段音频信号进行延时和加权处理，获取第一待输出信号，包括：确定不同频段音频信号的延时时间和加权系数；根据所述延时时间在不同频段音频信号中增加对应的信号延时时间；将延时之后的不同频段音频信号与所述加权系数相乘，获取第一待输出信号。
具体的，通过将音频信号分别通过低频带通滤波器、中频带通滤波器和高频带通滤波器进行滤波；每种带通滤波器所能通过的特定频段的波，通过三种带通滤波器，既可以得到低频音频信号、中频音频信号和高频音频信号；对低频音频信号、中频音频信号和高频音频信号分别进行延时和加权处理，其中延时区间在20-50ms之间，使得不同频段之间的音频信号相互之间有延时，且人的听力刚刚能分辨的延时。其中加权系数，为线性加权系数，加权系数的和为1，使得在加权之后，保障音量总和不变。
S14：对所述音频信号进行反相操作，基于反相操作后的音频信号，生成第二待输出信号；
在本发明具体实施过程中，所述对所述音频信号进行反相操作，包括：将所述音频信号通过反相器进行反向操作，获取反相操作后的音频信号。
进一步的，所述基于反相操作后的音频信号，生成第二待输出信号，包括：将反相操作后的音频信号分别输入不同带通滤波器进行滤波，获取不同频段反相操作后的音频信号；对不同频段反相操作后的音频信号进行延时和加权处理，获取第二待输出信号；其中，所述不同带通滤波器包括低频带通滤波器、中频带通滤波器和高频带通滤波器；不同频段反相操作后的音频信号包括低频反相操作后的音频信号、中频反相操作后的音频信号和反相操作后的音频信号。
进一步的，所述对不同频段反相操作后的音频信号进行延时和加权处理，获取第二待输出信号，包括：确定不同频段反相操作后的音频信号的延时时间和加权系数；根据所述延时时间在不同频段反相操作后的音频信号中增加对应的信号延时时间；将延时之后的不同频段反相操作后的音频信号与所述加权系数相乘，获取第二待输出信号。
具体的，在设定延时时间和加权系数的时候与S13相同，其实现方法也与S13一致，具体参考S13步骤，在此不再赘述。
S15：对所述第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号；
在本方具体实施过程中，所述对所述第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号，包括：基于脉冲响应函数对所述第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号。
具体的，通过脉冲响应函数进行叠加处理，从而获得叠加信号。
S16:将所述第一叠加信号输出至音响设备；
在本发明具体实施过程中，通过将第一叠加信号输出至音响设备，该音响设备可以为单个设备。
S17：若否，基于DSP对所述音频信号进行声效增强；
在本发明具体实施过程中，通过DSP芯片对输入的音频信号进行声效增强。
S18：将声效增强后的音频信号转化为第三待输出信号；
S19：对声效增强后的音频信号继续反相操作，基于反相操作后的声效增强后的音频信号，生成第四待输出信号；
S110：对所述第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号；
在发明具体实施过程中，所述对所述第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号，包括：基于脉冲响应函数对所述第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号。
S111：将所述第二叠加信号输出至音响设备。
上述的S18-S111步骤的具体实施方式可参详S13-S16，在此不再赘述
在本发明实施例中，通过判断输入的音频信号是否在预设音效阈值范围内，若不在，需要基于DSP进行声效增强；这样可以有效的保障输入的音频信号的稳定性；通过后续对音频信号转化、叠加等一系列操作之后，可以实现单个音源的虚拟三维音效的效果，适合广大的人群使用，特别是仅仅依靠听觉的残疾人士，可以提高用户的使用体验感。
实施例
请参阅图2，图2是本发明实施例中的基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理系统的结构组成示意图。
如图2所示，一种基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理系统，所述系统包括：
接收模块11：用于接收输入的音频信号；
判断模块12：用于判断接收到的音频信号的音效是否在预设音效阈值范围内；
声效增强模块13：用于但判断为否时，基于DSP对所述音频信号进行声效增强；
信号处理模块14：用于当判断为是时，将所述音频信号转化为第一待输出信号；对所述音频信号进行反相操作，基于反相操作后的音频信号，生成第二待输出信号；还用于将声效增强后的音频信号转化为第三待输出信号，对声效增强后的音频信号继续反相操作，基于反相操作后的声效增强后的音频信号，生成第四待输出信号；
叠加模块15：用于对所述第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号；还用于对所述第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号；
输出模块16：用于将所述第一叠加信号输出至音响设备；还用于将所述第二叠加信号输出至音响设备。
具体地，本发明实施例的系统相关功能模块的工作原理可参见方法实施例的相关描述，在此不再赘述。
在本发明实施例中，通过判断输入的音频信号是否在预设音效阈值范围内，若不在，需要基于DSP进行声效增强；这样可以有效的保障输入的音频信号的稳定性；通过后续对音频信号转化、叠加等一系列操作之后，可以实现单个音源的虚拟三维音效的效果，适合广大的人群使用，特别是仅仅依靠听觉的残疾人士，可以提高用户的使用体验感。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理方法及系统进行了详细介绍，本文中应采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 (8)

1.一种基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理方法，其特征在于，所述方法包括：
接收输入的音频信号，判断接收到的音频信号的音效是否在预设音效阈值范围内；
若是，将所述音频信号转化为第一待输出信号；对所述音频信号进行反相操作，基于反相操作后的音频信号，生成第二待输出信号；对所述第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号；将所述第一叠加信号输出至音响设备；
若否，基于DSP对所述音频信号进行声效增强；将声效增强后的音频信号转化为第三待输出信号；对声效增强后的音频信号继续反相操作，基于反相操作后的声效增强后的音频信号，生成第四待输出信号；对所述第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号；将所述第二叠加信号输出至音响设备。
2.根据权利要求1所述的虚拟三维声效处理方法，其特征在于，所述将所述音频信号转化为第一待输出信号，包括：
将所述音频信号分别输入不同带通滤波器进行滤波，获取不同频段音频信号；
对不同频段音频信号进行延时和加权处理，获取第一待输出信号；
其中，所述不同带通滤波器包括低频带通滤波器、中频带通滤波器和高频带通滤波器；不同频段音频信号包括低频音频信号、中频音频信号和高频音频信号。
3.根据权利要求2所述的虚拟三维声效处理方法，其特征在于，所述对不同频段音频信号进行延时和加权处理，获取第一待输出信号，包括：
确定不同频段音频信号的延时时间和加权系数；
根据所述延时时间在不同频段音频信号中增加对应的信号延时时间；
将延时之后的不同频段音频信号与所述加权系数相乘，获取第一待输出信号。
4.根据权利要求1所述的虚拟三维声效处理方法，其特征在于，所述对所述音频信号进行反相操作，包括：
将所述音频信号通过反相器进行反向操作，获取反相操作后的音频信号。
5.根据权利要求1所述的虚拟三维声效处理方法，其特征在于，所述基于反相操作后的音频信号，生成第二待输出信号，包括：
将反相操作后的音频信号分别输入不同带通滤波器进行滤波，获取不同频段反相操作后的音频信号；
对不同频段反相操作后的音频信号进行延时和加权处理，获取第二待输出信号；
其中，所述不同带通滤波器包括低频带通滤波器、中频带通滤波器和高频带通滤波器；不同频段反相操作后的音频信号包括低频反相操作后的音频信号、中频反相操作后的音频信号和反相操作后的音频信号。
6.根据权利要求5所述的虚拟三维声效处理方法，其特征在于，所述对不同频段反相操作后的音频信号进行延时和加权处理，获取第二待输出信号，包括：
确定不同频段反相操作后的音频信号的延时时间和加权系数；
根据所述延时时间在不同频段反相操作后的音频信号中增加对应的信号延时时间；
将延时之后的不同频段反相操作后的音频信号与所述加权系数相乘，获取第二待输出信号。
7.根据权利要求1所述的虚拟三维声效处理方法，其特征在于，所述对所述第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号，包括：
基于脉冲响应函数对所述第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号；
所述对所述第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号，包括：
基于脉冲响应函数对所述第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号。
8.一种基于DSP音效增强的虚拟三维声效处理系统，其特征在于，所述系统包括：
接收模块：用于接收输入的音频信号；
判断模块：用于判断接收到的音频信号的音效是否在预设音效阈值范围内；
声效增强模块：用于但判断为否时，基于DSP对所述音频信号进行声效增强；
信号处理模块：用于当判断为是时，将所述音频信号转化为第一待输出信号；对所述音频信号进行反相操作，基于反相操作后的音频信号，生成第二待输出信号；还用于将声效增强后的音频信号转化为第三待输出信号，对声效增强后的音频信号继续反相操作，基于反相操作后的声效增强后的音频信号，生成第四待输出信号；
叠加模块：用于对所述第一待输出信号和第二待输出信号进行叠加处理，获取第一叠加信号；还用于对所述第三待输出信号和第四待输出信号进行叠加处理，获取第二叠加信号；
输出模块：用于将所述第一叠加信号输出至音响设备；还用于将所述第二叠加信号输出至音响设备。
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