CN110189740A - 混响电路及其控制方法、芯片及装置 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种混响电路及其控制方法、采用该电路的芯片及采用该芯片的装置，其中该电路为一种更简单的混响电路，能够实现混响阶数和混响深度可调的高质量混响效果。

Description

混响电路及其控制方法、芯片及装置

技术领域

本发明涉及声音合成领域，尤其涉及一种混响电路及其控制方法、采用该电路的芯片及采用该芯片的装置，其中特别涉及声音合成装置中的混响发生电路。

背景技术

产生混响音效的主要技术方案，是采用延时叠加的原理。通过各种技术手段，先对音源进行处理，然后对处理后的信号做延时叠加，于是可以实现混响效果。现有的混响器有弹簧混响器、DSP数字混响芯片等。弹簧混响器是机械混响器，其体积大，且无法小型化；而DSP混响芯片，成本高，使用复杂。对于现有的混响电路而言，如果需要实现多阶混响，需要多次处理输入信号，多次延时和叠加，电路实现比较复杂。

图1是采用现有技术方案的多阶混响方案图，此处以2阶混响为例。其中，叠加电路100和叠加电路101为相同的叠加电路；量化处理电路110和量化处理电路111为相同的量化处理电路；延时电路T1(标号为130)和延时电路T2(标号131)采用相同的技术方案，实现不同的延时时间；放大电路141和放大电路142采用相同的技术方案，对相应的延时信号做放大处理，产生响应的混响深度；叠加电路100和量化处理电路110形成闭环负反馈，使得量化后的数字信号可以正确并完整的反应叠加电路100的输出信号的真实状态；同理，叠加电路101和量化处理电路111形成闭环负反馈，使得量化后的数字信号可以正确并完整的反应叠加电路101的输出信号的真实状态；叠加电路100和叠加电路101将各自的输出信号同时送入低通滤波120，经过低通滤波120最终得到两阶不同混响延时时间和混响深度的信号。由此可见，当混响电路为更多阶时，例如四阶、五阶、甚至更多，则该混响电路的需要多次处理输入信号、多次延时叠加、电路实现也非常复杂，以至于电路面积较大、产品体积较大且成本较高。

有鉴于此，如何简化多阶的混响方案，且能够高效地实现高质量混响效果成为相关研发者重点研究的课题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种混响电路及其控制方法、采用该电路的芯片及采用该芯片的装置，其中该电路为一种更简单的混响电路，能够实现混响阶数和混响深度可调的高质量混响效果。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种混响电路，其包括：一叠加电路、一量化处理电路、一低通滤波电路、一延时电路和多个放大电路，其中，所述叠加电路分别与所述低通滤波电路、所述量化处理电路、所述多个放大电路电性相连，所述叠加电路用于叠加从一输入端口、所述量化处理电路及所述多个放大电路所产生的信号，并且产生一第一模拟输出信号，分别传送至所述低通滤波电路和所述量化处理电路；所述低通滤波电路电性连接至一输出端口；所述量化处理电路分别电性连接至所述叠加电路和所述延时电路；所述延时电路电性连接至所述多个放大电路，用于产生多个延时信号；所述多个放大电路用于根据所述多个延时信号产生多个混响深度信号，并传送至所述叠加电路。

在本发明的一实施例中，所述多个放大电路的数量为n，所述多个放大电路所产生的混响深度信号数量为s，则设置s小于等于n。

在本发明的一实施例中，所述延时电路所产生的延时信号数量为m，则设置m大于等于n，在m种延时信号中选取其中n种，作为n个混响阶数。

在本发明的一实施例中，所述叠加电路和所述量化处理电路之间形成一闭环负反馈。

在本发明的一实施例中，所述叠加电路包括一积分器，所述量化处理电路包括一比较器；所述低通滤波电路包括一低通滤波器。

在本发明的一实施例中，所述延时电路包括m个级联的数字延时单元。

在本发明的一实施例中，每一所述放大电路包括一可调电阻。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种芯片，所述芯片包括上述的混响电路。

根据本发明的又一方面，本发明提供一种装置，所述装置包括上述芯片，所述装置用于声音合成。

根据本发明的又一方面，本发明提供一种采用上述混响电路的控制方法，其包括以下步骤：(1)叠加电路接收一输入端口所发送的一模拟输入信号，并且进行积分滤波处理，以产生一第一模拟输出信号至量化处理电路；(2)所述量化处理电路接收所述第一模拟输出信号，并且将其与一预设量化参考信号进行比较，以获得一量化数字信号，以及将所述量化数字信号分别传送至所述叠加电路和所述延时电路；(3)所述延时电路根据所述量化数字信号产生多个不同的延时信号，并且根据设定从所述多个延时信号中选取一部分信号传送至对应的放大电路；(4)每一所述放大电路根据对应的延时信号产生对应的混响深度信号，并且将其传送至所述叠加电路；(5)所述叠加电路将所述混响深度信号、所述模拟输入信号和所述量化数字信号进行共同叠加，以产生一叠加输出信号，并且分别传送至所述量化处理电路和所述低通滤波电路；(6)所述量化处理电路在接收所述叠加输出信号之后，重复循环步骤(2)至步骤(4)；(7)所述低通滤波电路对所述叠加输出信号进行滤波处理，以获得一低频信号，并传送至一输出端口。

本发明的优点在于，本发明所述混响电路为一种更简单的混响电路，能够实现混响阶数和混响深度可调的高质量混响效果。且采用该电路的芯片和装置能够极大地简化电路，减小电路面积、降低技术实现难度，以及降低产品成本。且具有使用更简洁高效方法实现高质量的混响效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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他的附图。

图1是现有技术的2阶混响电路的连接示意图。

图2是本发明一实施例中的混响电路的连接示意图。

图3是本发明实施例中的混响电路的连接示意图，其中混响阶数为2。

图4是本发明一优选实施例中的混响电路的电路连接示意图。

图5是本发明一实施例中的芯片示意图。

图6是本发明一实施例中的装置示意图。

图7是本发明一实施例中的一种采用所述混响电路的控制方法的步骤流程图。

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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本专利文档中，下文论述的附图以及用来描述本发明公开的原理的各实施例仅用于说明，而不应解释为限制本发明公开的范围。所属领域的技术人员将理解，本发明的原理可在任何适当布置的系统中实施。将详细说明示例性实施方式，在附图中示出了这些实施方式的实例。此外，将参考附图详细描述根据示例性实施例的终端。附图中的相同附图标号指代相同的元件。

本发明说明书中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本发明的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本发明说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本发明说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。附图中的相同参考标号指代相同部分。

本发明实施例提供一种混响电路及其控制方法、采用该混响电路的芯片、采用该芯片的装置。以下将分别进行详细说明。

图2是本发明一实施例中的混响电路的连接示意图。图3是本发明实施例中的混响电路的连接示意图，其中混响阶数为2。

参阅图2所示，根据本发明的一方面，本发明提供了一种混响电路200，其包括：一叠加电路210、一量化处理电路220、一低通滤波电路230、一延时电路240和多个放大电路250。

其中，所述叠加电路210分别与所述低通滤波电路230、所述量化处理电路220、所述多个放大电路250电性相连。在本实施中，所述叠加电路210和所述量化处理电路之间形成一闭环负反馈，具体可参见图4所示。所述叠加电路210用于叠加从一输入端口、所述量化处理电路及所述多个放大电路250所产生的信号，并且产生一第一模拟输出信号，分别传送至所述低通滤波电路230和所述量化处理电路。所述叠加电路210可以直接处理所述输入端口所输入的音频信号，也可以处理所述量化处理电路所输出的量化数字信号，同时还可以处理所述延时电路240所传递的不同延时信号。

所述低通滤波电路230电性连接至一输出端口。所述低通滤波对所述叠加电路210所输出的第一模拟输出信号或叠加输出信号进行低通滤波，最终获得实现混响效果的低频信号，以完成混响处理流程。

所述量化处理电路分别电性连接至所述叠加电路210和所述延时电路240。所述量化处理电路对所述叠加电路210所输出的第一模拟输出信号进行量化处理，得到量化数字信号。所述量化数字信号包括所述第一模拟输出信号的所有信息。所述量化数字信号一部分反馈至所述叠加电路210，从而所述叠加电路210和所述量化数字信号之间形成一闭环负反馈，大大地改善电路性能。上述量化数字信号的另一部分传送至延时电路240。

所述延时电路240电性连接至所述多个放大电路250，用于产生多个延时信号(例如T1、T2、T3、T4…Tn)。所述延时电路240所产生的延时信号数量为m，即所述延时电路240可以产生m种延时时间。在本实施例中，设置m大于等于n，在m种延时信号中选取其中n种，作为n个混响阶数。也就是说，所述延时电路240为n阶延时。

所述多个放大电路250用于根据所述多个延时信号产生多个混响深度信号，并传送至所述叠加电路210。所述多个放大电路250的放大倍数可以是相同的，也可以是不同的。在本实施例中，所述多个放大电路250的数量为n，所述多个放大电路250所产生的混响深度信号数量为s，即所述多个放大电路250可以产生s种混响深度。在本实施例中，设置s小于等于n。

本发明所述混响电路200可以通过n(n大于等于1)阶延时配合s种(s小于等于n)混响深度，可以实现高质量的混响效果。另外，所述混响电路200复用一延时电路240，实现n阶延时，从而大大地节约延时电路240的面积，并且降低成本。另外，所述延时电路240是对量化数字信号(即量化处理的数据)进行延迟，并且从整个延时链路的抽头中，选取延时时间不同的m种延时信号，分别为T1、T2、T3直至Tm(m>＝n，整数)，如图2所示。T1、T2、T3、Tm等表示不同的延时时间。A1、A2、A3直至An(n>＝1且n<＝m，整数)是放大电路，其负责对T1、T2、T3直至Tm的不同延时信号进行放大处理，然后传送至叠加电路210。A1、A2、An之间的放大倍数可以分别设置为不同的放大倍数值，也可以设置为相同的放大倍数值，以满足不同阶数和不同混响深度的要求，以实现丰富的混响效果。

参阅图3所示，以2阶混响深度的混响电路200为例。在该实施例中，混响电路200包括：一叠加电路210、一量化处理电路220、一低通滤波电路230、一延时电路240和两个放大电路(251、252)。所述叠加电路210分别与所述低通滤波电路230、所述量化处理电路220、所述两个放大电路(251、252)电性相连。在本实施中，所述叠加电路210和所述量化处理电路220之间形成一闭环负反馈。所述叠加电路210用于叠加从一输入端口、所述量化处理电路220及所述两个放大电路(251、252)所产生的信号，并且产生一第一模拟输出信号，分别传送至所述低通滤波电路230和所述量化处理电路220。所述低通滤波电路230电性连接至一输出端口。所述量化处理电路220分别电性连接至所述叠加电路210和所述延时电路240。所述延时电路240电性连接至所述两个放大电路(251、252)。所述两个放大电路(251、252)用于根据所述两个延时信号产生两个混响深度信号，并传送至所述叠加电路210。

所述延时电路240产生两种延时信号，包括第一延时信号T1和第二延时信号T2，每一延时信号分别经过对应放大电路250的放大处理后，分别产生两种混响深度信号，包括第一混响深度信号和第二混响深度信号。所述放大电路250分别将第一混响深度信号和第二混响深度信号传送至所述叠加电路210。所述叠加电路210将从所述放大电路250所传送的第一混响深度信号和第二混响深度信号、从所述输入端口所传送的一模拟输入信号、从所述量化处理电路220所反馈的一量化数字信号进行共同叠加，以产生一模拟的叠加输出信号，并且分别传送至所述低通滤波电路230和所述量化处理电路220。

本发明所述实施例的以2阶混响深度的混响电路200相较于现有技术中如图1所示的混响电路，本发明所述实施例中的混响电路200只需使用一个叠加电路210、一个量化处理电路220和一个延时电路240。而现有技术中的混响电路需要两个叠加电路、两个量化处理电路和两个延时电路。如图2和图3所示，对于4阶混响深度、5阶混响深度甚至更高阶数混响深度的混响电路，当采用本发明所述的混响电路200时，可以极大地简化电路，降低技术实现难度以及产品成本。考虑到高质量的混响效果依赖于高阶数(即高阶数混响深度)的混响电路，而现有技术方案受限于产品成本、电路面积、产品体积等因素，因此为了实现高阶数多混响深度的要求则需要很高的成本。但是采用更加简洁高效的本发明所述混响电路200，以至于能够实现高质量的混响效果。

图4是本发明一优选实施例中的混响电路的电路连接示意图。

参阅图4所示，在本发明的一优选实施例中，所述叠加电路210包括一积分器211。所述积分器211的一输入端(例如正极输入端)接收一基准信号REF2，以获得内部基准电压，所述积分器211的另一输入端(例如负极输入端)连接至所述输入端口。所述积分器211对所述输入端口所输入的模拟输入信号进行积分滤波处理，并且获得与所述输入端口几乎相同的第一模拟输出信号，传送至量化处理电路220。

所述量化处理电路220包括一比较器221，当然在其他实施中也可以采用其他起到比较功能的元器件。所述比较器221的一输入端(例如负极输入端)接收一量化参考信号REF1，另一输入端(例如正极输入端)连接至所述叠加电路210的积分器211的输出端。所述比较器221将所述积分器所输出的第一模拟输出信号与所述量化参考信号REF1进行比较，以获得量化数字信号。所述量化数字信号的一部分反馈至所述积分器211的所述负极输入端，并且和所述输入端口的模拟输入信号相叠加，形成一深度负反馈，从而保证量化精度。所述量化数字信号的另一部分传送至所述延时电路240的m个级联的数字延时单元(例如标号为241、242、243…24m的数字延时单元)。

所述延时电路240包括m个级联的数字延时单元(例如标号为241、242、243…24m的数字延时单元)，可以产生m种不同的延时信号(即不同的延时时间)。其中，最大延时时间的长短是由级联的数字延时单元个数和数字延时单元的工作时钟CLK共同决定。当工作时钟CLK的频率不变，则数字延时单元级联数量越多，则最大延时时间越长。当数字延时单元级联数量固定的情况下，工作时钟CLK频率的频率越低，则最大延时时间越长。根据设定，从m个级联的数字延时单元中选取n个延时信号，分别传送至n个放大电路250。

所述多个放大电路250均为衰减式的放大电路，即例如放大电路A1、A2、A3、A4…An为衰减量相同或不同的放大电路。每一所述放大电路(例如A1、A2、A3、A4…An)包括一可调电阻。每一所述放大电路对应着相应阶数的混响延时时间，所述混响延时时间由数字延时单元决定。通过调节每一所述放大电路的可调电阻阻值，实现相应阶数混响深度的调节。所述多个放大电路250将对应阶数的延时信号调整幅度大小之后，传送至所述积分器。此时积分器将不同延时长度和混响深度的数字信号(即经过延时电路240和放大电路250后产生的信号)、输入端口所输入的模拟输入信号以及比较器所输出的量化处理信号，共计n+2个信号共同叠加，以产生叠加输出信号。所述叠加输出信号的一部分继续传送至所述量化处理电路220的比较器221，另一部分传送至所述低通滤波电路230的低通滤波器231。

所述低通滤波电路230包括一低通滤波器231。所述低通滤波器231将所述积分器所传送的叠加输出信号，做一次滤波处理，滤除叠加输出信号中的高频数字量化信号，以获得混响后的低频信号，并将所述低频信号作为混响信号传送至输出端口。

图5是本发明一实施例中的芯片示意图。图6是本发明一实施例中的装置示意图。

参阅图5和图6所示，本发明提供一种芯片，所述芯片500包括上述的混响电路200。所述混响电路200的具体结构如上文所述，在此不再赘述。所述混响电路200可以实现混响阶数和混响深度可调的高质量混响效果。

另外，本发明提供一种装置600，所述装置600包括上述芯片500，所述芯片500包括上述的混响电路200。所述混响电路200的具体结构如上文所述，在此不再赘述。所述混响电路200为一种更简单的混响电路，能够实现混响阶数和混响深度可调的高质量混响效果。且采用该电路的装置能够极大地简化电路，减小电路面积、降低技术实现难度，以及降低产品成本。所述装置用于声音合成。

图7是本发明一实施例中的一种采用所述混响电路的控制方法的步骤流程图。

参阅图7和图4，本发明提供一种采用上述混响电路的控制方法，其包括以下步骤：

步骤S710：叠加电路接收一输入端口所发送的一模拟输入信号，并且进行积分滤波处理，以产生一第一模拟输出信号至量化处理电路220。

在本实施例中，所述叠加电路包括一积分器。所述积分器的一输入端(例如正极输入端)接收一基准信号，以获得内部基准电压，所述积分器的另一输入端(例如负极输入端)连接至所述输入端口。所述积分器对所述输入端口所输入的模拟输入信号进行积分滤波处理，并且获得与所述输入端口几乎相同的第一模拟输出信号，传送至量化处理电路220。

步骤S720：所述量化处理电路接收所述第一模拟输出信号，并且将其与一预设量化参考信号进行比较，以获得一量化数字信号，以及将所述量化数字信号分别传送至所述叠加电路和所述延时电路。

在本实施例中，所述量化处理电路220包括一比较器。所述比较器的一输入端(例如负极输入端)接收一量化参考信号，另一输入端(例如正极输入端)连接至所述叠加电路的积分器的输出端。所述比较器将所述积分器所输出的第一模拟输出信号与所述量化参考信号进行比较，以获得量化数字信号。所述量化数字信号的一部分反馈至所述积分器的所述负极输入端，并且和所述输入端口的模拟输入信号相叠加，形成一深度负反馈，从而保证量化精度。所述量化数字信号的另一部分传送至所述延时电路240的m个级联的数字延时单元。

步骤S730：所述延时电路根据所述量化数字信号产生多个不同的延时信号，并且根据设定从所述多个延时信号中选取一部分信号传送至对应的放大电路。

在本实施例中，所述延时电路240包括m个级联的数字延时单元，可以产生m种不同的延时信号(即不同的延时时间)。根据设定，从m个级联的数字延时单元中选取n个延时信号，分别传送至n个放大电路250。

步骤S740：每一所述放大电路根据对应的延时信号产生对应的混响深度信号，并且将其传送至所述叠加电路。

在本实施例中，所述多个放大电路250为一衰减式放大电路。每一所述放大电路包括一可调电阻。每一所述放大电路对应着相应阶数的混响延时时间，其中混响延时时间由数字延时单元决定。通过调节每一所述放大电路的可调电阻阻值，实现相应阶数混响深度的调节。所述多个放大电路250将对应阶数的延时信号调整幅度大小之后，传送至所述积分器。

步骤S750：所述叠加电路将所述混响深度信号、所述模拟输入信号和所述量化数字信号进行共同叠加，以产生一叠加输出信号，并且分别传送至所述量化处理电路和所述低通滤波电路。

在本实施例中，将不同延时长度和混响深度的数字信号(即经过延时电路240和放大电路250后产生的信号)、输入端口所输入的模拟输入信号以及比较器所输出的量化处理信号，共计n+2个信号共同叠加，以产生叠加输出信号。所述叠加输出信号的一部分继续传送至所述量化处理电路220的比较器，另一部分传送至所述低通滤波电路230的低通滤波器。

步骤S760：所述量化处理电路在接收所述叠加输出信号之后，重复循环步骤S720至步骤S740。

在本实施例中，所述比较器将叠加输出信号与所述量化参考信号进行比较，以获得量化数字信号。

步骤S770：所述低通滤波电路对所述叠加输出信号进行滤波处理，以获得一低频信号，并传送至一输出端口。

在此实施例中，所述低通滤波电路230包括一低通滤波器。所述低通滤波器将所述积分器所传送的叠加输出信号，做一次滤波处理，滤除叠加输出信号中的高频数字量化信号，以获得混响后的低频信号，并将所述低频信号作为混响信号传送至输出端口。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种混响电路，其特征在于，包括：一叠加电路、一量化处理电路、一低通滤波电路、一延时电路和多个放大电路，其中，所述叠加电路分别与所述低通滤波电路、所述量化处理电路、所述多个放大电路电性相连，所述叠加电路用于叠加从一输入端口、所述量化处理电路及所述多个放大电路所产生的信号，并且产生一第一模拟输出信号，分别传送至所述低通滤波电路和所述量化处理电路；所述低通滤波电路电性连接至一输出端口；所述量化处理电路分别电性连接至所述叠加电路和所述延时电路；所述延时电路电性连接至所述多个放大电路，用于产生多个延时信号；所述多个放大电路用于根据所述多个延时信号产生多个混响深度信号，并传送至所述叠加电路。

2.根据权利要求1所述的混响电路，其特征在于，所述多个放大电路的数量为n，所述多个放大电路所产生的混响深度信号数量为s，则设置s小于等于n。

3.根据权利要求1所述的混响电路，其特征在于，所述延时电路所产生的延时信号数量为m，则设置m大于等于n，在m种延时信号中选取其中n种，作为n个混响阶数。

4.根据权利要求1所述的混响电路，其特征在于，所述叠加电路和所述量化处理电路之间形成一闭环负反馈。

5.根据权利要求1所述的混响电路，其特征在于，所述叠加电路包括一积分器，所述量化处理电路包括一比较器；所述低通滤波电路包括一低通滤波器。

6.根据权利要求3所述的混响电路，其特征在于，所述延时电路包括m个级联的数字延时单元。

7.根据权利要求1所述的混响电路，其特征在于，每一所述放大电路包括一可调电阻。

8.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括权利要求1所述的混响电路。

9.一种装置，其特征在于，所述装置包括权利要求8所述的芯片，所述装置用于声音合成。

10.一种采用权利要求1所述混响电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)叠加电路接收一输入端口所发送的一模拟输入信号，并且进行积分滤波处理，以产生一第一模拟输出信号至量化处理电路；

(2)所述量化处理电路接收所述第一模拟输出信号，并且将其与一预设量化参考信号进行比较，以获得一量化数字信号，以及将所述量化数字信号分别传送至所述叠加电路和所述延时电路；

(3)所述延时电路根据所述量化数字信号产生多个不同的延时信号，并且根据设定从所述多个延时信号中选取一部分信号传送至对应的放大电路；

(4)每一所述放大电路根据对应的延时信号产生对应的混响深度信号，并且将其传送至所述叠加电路；

(5)所述叠加电路将所述混响深度信号、所述模拟输入信号和所述量化数字信号进行共同叠加，以产生一叠加输出信号，并且分别传送至所述量化处理电路和所述低通滤波电路；

(6)所述量化处理电路在接收所述叠加输出信号之后，重复循环步骤(2)至步骤(4)；

(7)所述低通滤波电路对所述叠加输出信号进行滤波处理，以获得一低频信号，并传送至一输出端口。