CN1719512B - 数字音频混响模拟系统以及数字音频混响模拟方法 - Google Patents

Abstract

一种数字音频混响模拟系统包括：一个或级联的多个全通滤波器，其中至少一个是嵌套全通滤波器；一个低通滤波器，用于将所述滤波器中最后一个滤波器输出的信号反馈到该音频混响模拟系统的输入端；输入加法器，用于相加输入信号和通过该低通滤波器反馈的信号；输出加法器，用于相加滤波器输出的信号和输出音频混响信号。本发明针对不同的房间提出不同的滤波器组成方案，有效地模拟不同面积房间的音频混响效果。由于使用全通滤波器的嵌套和级联，从不同滤波器的端点输出并进行相加，可具有多种混响模式，这些滤波器有较高的混响密度，较好的模拟真实声场中的混响。

Description

数字音频混响模拟系统以及数字音频混响模拟方法

技术领域

本发明涉及音频模拟技术，特别是涉及数字音频模拟技术。

背景技术

混响在人们生活中是一种常见的声学现象。无论是在大教室里听课，还是在音乐厅里欣赏音乐，我们都会明显感觉到混响声音的存在。在某一声学环境下一个声源除了直接到达人耳外，还有一部分要通过人体周围的障碍物反射到人耳，直达声和反射声叠加在一起就形成了混响。因此只要在人体周围有障碍物存在，比如办公室的墙壁，街道上建筑物的墙壁等，就会发生混响。

在发射声中存在混响和回响两种。混响和回响虽然都与声波的反射有关，但是回响的距离比较长，延迟时间一般在1/10秒到2/10秒之间，因此反射声往往是离散的到达人耳，人耳可以明显分辨出哪个是直达声，哪个是回声；但是混响的反射距离比较短，延迟时间一般小于1/10秒，我们无法分辨出具体的反射声波，但是可是听到反射声和直达声叠加在一起的效果。

通过测量房间的冲击响应可以得到这个房间的混响特性。该冲击响应可以简化为直达声，前期反射和混响三个部分，如图1所示。直达声是声波不经过任何障碍物直接到达人耳的那部分，因为其能量损失较少，所以能量很强；前期反射是由经一次或较少次反射的声波所组成，此时的谱线离散，能量由于声波与物体碰撞有所减少；混响是指声波经过了多次反射，能量成指数递减，此时的谱线不再是离散的，而是连续谱。

混响中一个重要的概念就是混响时间。混响时间T是指当声源在房间停止发声后，残余声能在房间内往复反射，经吸声材料吸收，其声能密度下降为原有数值的百万分之一所需的时间，或者说房间内声能密度衰变60dB所需的时间。混响时间以如下赛宾公式进行计算：

$T=\frac{0.163v}{\mathrm{\αS}}---\left(1\right)$

式中T为混响时间，S为房间内总表面积，V为房间的总容量，α为房间内表面的平均吸声系数。

从上面公式可以看出房间的大小和房间墙壁所使用的材料都直接影响着混响时间。同时房间对声波的吸收与频率有关，因此混响时间也与频率有关。一般来说高频容易被吸收，混响时间会随着频率的升高而降低。

图2是现有技术的模拟混响原理图。混响合成是用模拟的方法来实现的。这种方法叫做录音机磁头反馈法。在早期的录音机中擦写磁头E，录音磁头R和播放磁头P分别用三个磁头担当的，摆放顺序如图中所示。在播放磁头P和录音磁头R之间构成了一个反馈回路，反馈因子为g。这样就播放的声音不断的进行了延时，在延时的过程中声音被不断的削弱，这就形成了简单的混响。

根据以上原理贝尔实验室提出的早期的混响算法，此算法包括了梳状滤波器和全通滤波器两个IIR(无限冲击响应)数字滤波器，这两个滤波器也是现在混响算法的基础。图3是梳状滤波器的结构示意图。梳状滤波器的冲击响应中的幅度的衰减呈指数性分布，这是与实际的房屋冲击响应特性一致的。但是其回声密度比较低而且它不随时间的增长而增长，这是与实际不相符的。另外频谱特性呈现周期状或者梳状会使处理后的声音有明显的染色现象，即不同频率成分削减不相同，这很容易产生金属声，听起来非常不自然。上述梳状滤波器的不足可以使用全通滤波器来克服。

图4是全通滤波器结构的示意图。如图所示，全通滤波器由前向路径，后向反馈以及m个延迟Z^-m组成，g为全通滤波器的反馈因子，一般来说g＜1.0。用X[n]表示滤波器延迟存储的值，n＝0，1，2，...，m，X[0]表示当前输入，X[m]表示m个样点以前的输入值。

那么全通存储器的操作为

1.X[0]＝新的滤波器输入样值

2.前向路径X[m]＝X[m]+X[0]*(-g)，Y[0]＝X[m]为当前点的滤波输出

3.X[0]＝X[0]+X[m]*g

4.X[m]＝X[m-1]，X[m-1]＝X[m-2]，...，X[1]＝X[0]

全通滤波器的频响是一个常数，这样就不会产生染色现象。但是单个全通滤波器回声密度仍然不高，如果将多个全通滤波器串联在一起就可以得到更高的回声密度。因为每一个滤波器频谱都是全通的，所以串联在一起后整体频响仍然是全通的。在对混响效果要求不高的情况下就可以使用这种串联的滤波器。

另一种实现人工混响模型的方法是把全通滤波器和梳状滤波器结合起来。梳状滤波和全通滤波结合的人工混响模型示于图5。如图5所示的，输入信号X分别通过具有35ms，40ms，45ms，50ms延迟的四个梳状滤波(comb)，它们的输出输入给加法电路，加法电路的输出通过串联的、具有5ms和1.7ms延时的两个全通滤波器，最后输出结果Y。

以上所述的各种现有的人工混响模型的共同缺点是混响效果不真实，不能使人有身临其境的感觉。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中人工混响模型方法的缺陷，提出一种使用嵌套全通滤波器的人工混响模型，用于实现数字音频混响模拟系统。

根据本发明，提出一种音频混响模拟系统，包括：级联的多个滤波器，其中至少一个是嵌套全通滤波器；一个低通滤波器，用于将所述滤波器中最后一个滤波器输出的信号反馈到该反馈到该音频混响模拟系统的输入端，所述低通滤波器的截止频率和反馈增益模拟墙壁的不同的反射系数；当墙壁的反射系数增大时，增加低通滤波器的截止频率以及反馈增益，当墙壁的反射系数减少时，减小低通滤波器的截止频率和反馈增益；输入加法器，用于相加输入信号和通过该低通滤波器反馈的信号；输出加法器，用于相加所述多个滤波器输出的信号，并输出音频混响信号。

所述嵌套全通滤波器和全通滤波器的反馈因子在0.1-0.7之间选择，延时在5-100ms之间选择。所述低通滤波器为一阶的无限冲击响应滤波器，其截止频率在2KHz-5KHz，其反馈增益为0.2-0.8之间。

本发明还提出一种数字音频混响模拟方法，包括：

步骤一，根据总体延迟时间和采样率，计算样值点数量，从而获得各个样值点位置值，该样值点包括输入点以及级联的多个滤波器的输入和输出端点，所述的滤波器中至少一个是嵌套全通滤波器；

步骤二，自输入端输入一个样值点的不带混响的音频信号；

步骤三，按照时间顺序，依次计算和存储各样值点位置上经过延迟或级联的一个或多个滤波器滤波处理后的中间值；

步骤四，上述滤波器中最后一个滤波器的输出通过低通滤波器反馈给输入端；

步骤五，将上述级联的滤波器中的不同滤波器的输出进行相加，得到音频混响输出；

步骤六，一个采样周期之后，将所存储的中间值按时间顺序进行移动操作，即以后一级延迟或滤波处理后的样值点位置上的中间值取代前一级延迟或滤波处理后样值点位置上的中间值；

步骤七，如果该样值点不是待输入的不带混响的音频信号的所有样值点中的最后一个，则返回步骤二，输入下一个样值点的不带混响的音频信号；否则结束整个数字音频混响模拟处理过程。

本发明使用嵌套的全通滤波器加上低通滤波反馈，能够得到很高的混响密度。另外，针对不同的房间提出不同的滤波器组成方案，有效地模拟不同面积房间的音频混响效果。由于使用了全通滤波器的嵌套和级联，并且从不同滤波器的端点输出并进行相加，可具有多种混响模式，这些滤波器有较高的混响密度，较好的模拟真实声场中的混响。对音质不会产生破坏，可以避免滤波器造成的“喀呖音”破坏效果，可以更好地模拟真实声场中的音频情况。

附图说明

图1是直达声，前期反射和混响示意图；

图2是现有技术的模拟混响原理图；

图3是梳状滤波器的结构示意图；

图4是全通滤波器的结构示意图；

图5是使用梳状滤波和全通滤波结合的人工混响模型示意图；

图6是使用嵌套滤波器的人工混响模型示意图；

图7是小房间使用的数字音频混响模拟系统的原理示意图；

图8是中房间使用的数字音频混响模拟系统的原理示意图；

图9是大房间使用的数字音频混响模拟系统的原理示意图。

具体实施方式

本发明的数字音频混响模拟系统采用嵌套全通滤波器实现。与串联滤波器的方法不同，嵌套全通滤波器是将多个全通滤波器由里向外嵌套在一起，如图6所示。

图6是说明嵌套全通滤波器的示意图，全体是一个嵌套全通滤波器H(z)，其外部反馈因子为g。中间的延迟部分是一个全通滤波器F(z)，全通滤波器F(z)本身也可能是嵌套的，故称为嵌套全通滤波器。当全通滤波器F(z)为单个全通滤波器时，H(z)称为嵌套全通滤波器。

F(Z)是普通的全通滤波器或者普通的全通滤波器加上一些延迟。

输入信号进入加法器∑1，加法器∑1的输出接到该全通滤波器F(z)，该全通滤波器F(z)的输出和该输入信号通过反馈因子(-g)的输出在加法器∑2相加，然后输出相加的结果。该输出同时还通过反馈因子g反馈给加法器∑1，再与当时的输入的信号相加，其结果作为全通滤波器F(z)的输入并重复执行随后的处理。

与串联全通滤波器相比，嵌套全通滤波器的冲击响应不再是一种混响模式的重复而包括多种混响模式。混响模式越多，回声密度也就越大，这和真实情况是相同的。

把上述滤波器有机的结合起来，在将空气对声波的吸收(主要是高频)，混响时间考虑进去就可以得到更加真实的混响算法。针对混响时间的不同，得到了三种相类似的算法。

下面结合图7，8和9的实施例详细地叙述三种音频混响模拟系统。在图中，全通滤波器用简化的

图形来表示。其中D表示的全通滤波器的延迟，单位是毫秒，g表示全通滤波器的反馈因子。带箭头的水平轴表示延迟样点。

图7表示小房间所用的音频混响模拟系统的一个实施例。

参见图7，该数字音频混响模拟系统包括：级联的第一和第二嵌套全通滤波器H1和H2，一个低通滤波器。第一嵌套全通滤波器H1内嵌套了前后两个全通滤波器H1-1和H1-2。第二嵌套全通滤波器H2内嵌套了一个全通滤波器H2-1。第二嵌套全通滤波器H2的输出通过该低通滤波器反馈到数字音频混响模拟系统的输入端。第一和第二嵌套全通滤波器H1和H2的输出分别通过0.5的增益接到输出加法器，即第二加法器Add2，输出加法器Add2输出音频混响信号。

P1，P2，...P9为数组X的位置。数组X用于存储音频信号经过滤波或延迟处理后的中间结果，在硬件结构上可以采用设置于全通滤波器内的寄存器来实现，在软件处理上可以采用开辟一组内存空间来实现。

PX为输入点的位置，初始值PX＝0。数组X的时间顺序为沿所述水平轴从左至右时间逐渐减小，即X[1]为X[0](本次输入)的一个采样周期以前的值，X[2]为X[1]的一个采样周期以前的值，以此类推。数组X的总延迟为D＝(24+35+66)＝125毫秒。数组X的实际长度XLEN和采样率SampleRate有关，XLEN＝D/1000*SampleRate。

P1的位置距离X[0]为24毫秒，P1＝SampleRate*24/1000。在P1处有一个嵌套全通滤波器H1，作为一个例子，图中表示优选的延迟为35ms，反馈因子为0.3。此嵌套全通滤波器内嵌前、后两个全通滤波器H1-1和H1-2。其中前全通滤波器H1-1的位置在P2，作为一个例子，图中表示优选的延迟为22毫秒，反馈因子为0.4。后全通滤波器H1-2的位置在P4，作为一个例子，图中表示优选的延迟为8.3毫秒，反馈因子为0.6。P2，P4的具体位置只要求前、后全通滤波器H1-1和H1-2嵌在双嵌套滤波器H1之内，而且这两个全通滤波器H1-1和H1-2之间没有重叠部分，因此，全通滤波器H1-1和H1-2的延迟之和应该小于嵌套全通滤波器H1的延迟。

P6处比P1处延迟了35毫秒，在P6处有一个嵌套全通滤波器H2，作为一个例子，图中表示优选的延迟为66毫秒，反馈因子为0.1。嵌套全通滤波器H2嵌套了一个全通滤波器H2-1，作为一个例子，图中表示优选的延迟为30毫秒，反馈因子为0.4。全通滤波器H2-1的位置在P7处，P7的选择只要求在嵌套全通滤波器H2之内。

在比P6延迟66毫秒的P9处、嵌套全通滤波器H2的输出，信号通过一个低通滤波器LPF反馈到PX处的输入加法器，即第一加法器Add1，在该反馈路径中信号通过对应于该房间的反射系数的反馈增益。

所述的低通滤波器LPF是一阶低通IIR滤波器，其截止频率为4200Hz。低通滤波器的输出可选择为计算如下：

Y[n]＝(X[n]+X[n-1]+2.2423*Y[n-1])*0.2357

式中，X[n]为低通滤波器的当前输入，X[n-1]为低通滤波器的前一次输入，Y[n]为低通滤波器当前输出，Y[n-1]为低通滤波器的前一次输出，数值2.2423和0.2357是与低通滤波器的截止频率有关的滤波系数。

数字音频混响模拟系统的输出是P6处的输出和P9处的输出分别通过增益0.5后在加法器中相加的结果，即

Y＝0.5*X[P6]+0.5*X[P9]

一个采样周期之后进行数组X的移动操作，每个数组X前移1，得到：

X[1]＝X[0]

X[2]＝X[1]

X[P9]＝X[P9-1]

此移动操作的具体实现方法是改变PX，P1，P2，...P9的位置，从起始点PX开始到终止点P9分别前移1，即以后一级延迟或滤波处理后的样值点位置上的中间值取代前一级延迟或滤波处理后的样值点位置上的中间值，然后判断PX值是否＜0，如果PX＜0，则该PX加上数组X的实际长度XLEN，因此得到输入数组X的新的位置：

PX＝(PX-1)，如果PX＜0，PX＝PX+XLEN

P1＝(P1-1)，如果P1＜0，P1＝P1+XLEN

P9＝(P9-1)，如果P9＜0，P9＝P9+XLEN

下面以44100Hz采样的音频的例子具体叙述处理过程。

首先，根据总的延迟时间和采样率计算样值点的数量：

混响模拟系统总的样值点的数量为(24+35+66)*44100/1000≈5512个样点。式中的(24+35+66)是使用的嵌套全通滤波器的延时之和。

因此整个数组X包含5513个样点值。

低通滤波器有两个样值的缓冲器，分别保存低通滤波器的上一次输出OLDY和上一次输入OLDX

初始值P1，P2，...，P9为指向数组X中的各位置的整数。

P1＝24*44100/1000＝1058

P2＝P1+1＝1059

P3＝P2+22*44100/1000＝2029

P4＝P3+1＝2030

P5＝P4+8.3*44100/1000＝2396

P6＝P1+35*44100/1000＝2602

P7＝P6+1＝2603

P8＝P7+30*44100/1000＝3826

P9＝P6+66*44100/1000＝5512

PX为0-5512之间的整数值，指向当前输入的位置，初始值为0。

混响模拟系统的输入为一个不带混响的音频信号V，输出为带混响的音频信号RV。具体的处理步骤如下：

1.在PX处输入不带混响的音频信号V，v＝X[PX]

2.全通滤波操作，本混响模拟系统共有5个全通滤波器H1-H5。按照时间顺序计算并存储各样值点上经过延迟或滤波处理后的中间值，得到各处的输入为：

在P6处，X[P6]＝X[P6]+X[P1]*(-0.3)

在P1处，X[P1]＝X[P1]+X[P6]*0.3

在P3处，X[P3]＝X[P3]+X[P2]*(-0.4)

在P2处，X[P2]＝X[P2]+X[P3]*0.4

在P5处，X[P5]＝X[P5]+X[P4]*(-0.6)

在P4处，X[P4]＝X[P4]+X[P5]*0.6

在P9处，X[P9]＝X[P9]+X[P6]*(-0.1)

3.低通反馈操作，将最后一个滤波器的输出通过低通滤波器反馈到输入端，即将在P9处的输出Y＝[X[P9]+OLDX+2.2423*OLDY]*0.2357通过低通滤波器反馈到PX处的加法器，式中

OLDX＝X[P9]

OLDY＝Y

因此，在PX处的输入为：

X[PX]＝X[PX]+Y

4.输出混响的音频信号。混响的音频输出RV为第一和第二嵌套全通滤波器H1和H2的输出相加得到：

RV＝0.5*X[P6]+0.5*X[P9]

式中的数值0.5分别为第一和第二嵌套全通滤波器H1和H2的反馈因子。第一和第二嵌套全通滤波器的输出为：

X[P6]＝X[P6]+X[P9]*0.1

X[P8]＝X[P8]+X[P7]*(-0.4)

X[P7]＝X[P7]+X[P8]*(0.4)

5.计算新的端点位置，并判断新的位置值是否小于0。如果小于0，则该值加上样值点的数量5513作为新的位置值，计算结果如下：

P1＝P1-1，如果P1＜0，P1＝P1+5513

P2＝P2-1，如果P2＜0，P2＝P2+5513

P3＝P3-1，如果P3＜0，P3＝P3+5513

P4＝P4-1，如果P4＜0，P4＝P4+5513

P5＝P5-1，如果P5＜0，P5＝P5+5513

P6＝P6-1，如果P6＜0，P6＝P6+5513

P7＝P7-1，如果P7＜0，P7＝P7+5513

P8＝P8-1，如果P8＜0，P8＝P8+5513

P9＝P9-1，如果P9＜0，P9＝P9+5513

如果判断该样值点不是输入的不带混响的音频信号的最后一个样值点，则返回到上述步骤1，并重复随后的各个步骤。

图8表示中房间所用的数字音频混响模拟系统的结构的一个实施例的示意图。该数字音频混响模拟系统包括：顺序级联的一个嵌套全通滤波器H3，全通滤波器H4和全通滤波器H5，全通滤波器H5的输出信号通过一个低通滤波器LFP反馈到该数字音频混响模拟系统的输入端的输入加法器Add1。嵌套全通滤波器H3的输出和全通滤波器H4的输出延迟67毫秒后通过第三加法器Add3相加，相加的结果再与全通滤波器H5的输出在输出加法器Add2中相加，得到音频混响信号并输出。该延迟后的全通滤波器H4的输出又延迟15毫秒后在第四加法器Add4中与输入信号相加并进入全通滤波器H5。从图中可看到，全通滤波器H5的输出延迟108毫秒后通过一个低通滤波器LFP反馈到数字音频混响模拟系统的输入端，该反馈信号与输入信号在输入加法器Add1中混合，随后通过嵌套全通滤波器和全通滤波器的处理。

作为一个例子，图中表示嵌套全通滤波器H3的优选的延迟为35毫秒，反馈因子为0.3。此嵌套全通滤波器内嵌了前后两个全通滤波器。作为一个例子，其中第一全通滤波器在图中表示优选的延迟为8.3毫秒，反馈因子为0.7。第二全通滤波器的优选的延迟为22毫秒，反馈因子为0.5。要求这两个全通滤波器嵌在该嵌套全通滤波器之内，而且这两个全通滤波器之间没有重叠部分，因此，这两个全通滤波器的延迟之和应该小于外部全通滤波器的延迟。在延迟了5毫秒处是全通滤波器H4，作为一个例子，图中表示其优选的延迟为30毫秒，反馈因子为0.5。该全通滤波器的输出延迟了67毫秒后和该嵌套全通滤波器的输出在第一加法器中相加。该输出又延迟15毫秒，然后通过全通滤波器H5，作为一个例子，图中表示其优选的延迟为39毫秒，反馈因子为0.3。全通滤波器H5的输出与第三加法器Add3的输出在输出加法器Add2中相加，输出音频混响信号。每个滤波器的输出加到相应的加法器之前可经过0.5的增益。

本数字音频混响模拟系统中的低通滤波器的截止频率为2500Hz。低通滤波器的输出可选择地计算如下：

Y[n]＝(X[n]+X[n-1]+4.5567*Y[n-1])*0.1525

本数字音频混响模拟系统对音频信号的处理、数组X的移动操作和输出计算与小房间所用的音频混响模拟系统基本上是相同的，因此，在此省略了。

图9表示大房间所用的数字音频混响模拟系统结构的一个实施例的示意图。

参见图9，该数字音频混响模拟系统包括：顺序级联的全通滤波器H6、全通滤波器H7、嵌套全通滤波器H8和嵌套全通滤波器H9，以及一个低通滤波器LPF。该低通滤波器将嵌套全通滤波器H9的输出反馈到数字音频混响模拟系统的输入端的输入加法器Add1。嵌套全通滤波器H8内嵌套一个全通滤波器H8-1，嵌套全通滤波器H9内嵌套一个全通滤波器H9-1。作为一个例子，图中表示全通滤波器H6的优选的延迟为6毫秒，反馈因子为0.3；全通滤波器H7的优选的延迟为12毫秒，反馈因子为0.3；嵌套全通滤波器H8的优选的延迟为87毫秒，反馈因子为0.5，全通滤波器H8-1的优选的延迟为52毫秒，反馈因子为0.25；嵌套全通滤波器H9的优选的延迟为120毫秒，反馈因子为0.5，全通滤波器H9-1的优选的延迟为30毫秒，反馈因子为0.25。全通滤波器H7的输出与嵌套全通滤波器H8的输出由第五加法器Add5相加，其结果与嵌套全通滤波器H9的输出在输出加法器Add2中相加，得到音频混响信号并输出。全通滤波器H7的输出加到第五加法器Add5之前可经过0.34的增益；嵌套全通滤波器H8和H9的输出加到第五加法器Add5、输出加法器Add2之前分别经过0.14的增益。

本数字音频混响模拟系统中使用的低通滤波器的可选择截止频率为2600Hz。低通滤波器的输出可选择地计算如下：

Y[n]＝(X[n]+X[n-1]+4.3371*Y[n-1])*0.1578

本数字音频混响模拟系统对音频信号的处理、数组X的移动操作和输出计算与小房间所用的音频混响模拟系统基本上是相同的，因此，在此省略了。

在本发明中，小房间指的是面积在8-15平米，中房间指的是面积在15-30平米，大房间指的是面积在30平米以上。

在本发明的具体实施方式和附图中所涉及的数值如延迟，反馈因子和增益等仅仅是一个例子，各个嵌套全通滤波器和全通滤波器的反馈因子g可以在0.1-0.7之间选择，增大反馈因子g可以增加混响时间，减小反馈因子g可以减小混响时间。全通滤波器的延时根据房间面积及反射等因素进行选择，一般在5-100ms之间。低通滤波器为一阶的IIR滤波器，截止频率在2KHz-5KHz，其增益为0.2-0.8之间。调整低通滤波器LPF的截止频率和的增益可以模拟不同的反射系数。当墙壁的反射系数增大时，可以增加低通滤波器LPF的截止频率以及反馈增益，反之，当反射系数减少时，可以减小LPF的截止频率和反馈增益。根据本发明，在具体实施例中使用的全通滤波器和嵌套全通滤波器及其内嵌套的全通滤波器的数量也是可以根据音频混响效果的要求进行增减。本发明的数字音频混响模拟系统使用了全通滤波器的嵌套和级联，可以从任一个全通滤波器或嵌套全通滤波器的端点输出并进行相加，这些滤波器可以有较高的混响密度，可以较好的模拟真实声场中的混响。这些滤波器可以用很小的计算量在DSP(数字信号处理器)中实现，与虚拟3D音频技术结合起来可以更好得模拟真实声场中的音频情况。

以上结合附图对不同面积的房间所使用的数字音频混响模拟系统的具体实施例进行了详细的说明，但是，这些详细说明仅仅是说明性的，而不是用于限定本发明，本领域的普通技术人员可以根据这些实施例的教导，在不脱离本发明的精神和范围内进行修改、变化或替换。

Claims (11)

1.一种数字音频混响模拟系统，包括：

级联的多个滤波器，其中至少一个滤波器为嵌套全通滤波器；

一个低通滤波器，用于将所述滤波器中最后一个滤波器输出的信号反馈到该音频混响模拟系统的输入端，所述低通滤波器的截止频率和反馈增益模拟墙壁的不同的反射系数；当墙壁的反射系数增大时，增加低通滤波器的截止频率以及反馈增益，当墙壁的反射系数减少时，减小低通滤波器的截止频率和反馈增益；

输入加法器，用于相加输入信号和通过该低通滤波器反馈的信号；

输出加法器，用于相加所述多个滤波器输出的信号，并输出音频混响信号。

2.根据权利要求1的数字音频混响模拟系统，其特征在于：所述多个滤波器还包括多个全通滤波器，所述全通滤波器之间、全通滤波器与嵌套全通滤波器之间相互级联。

3.根据权利要求1的数字音频混响模拟系统，其特征在于：所述嵌套全通滤波器有多个，它们相互级联。

4.根据权利要求3的数字音频混响模拟系统，其特征在于：所述嵌套全通滤波器内嵌套多个全通滤波器。

5.根据权利要求4的数字音频混响模拟系统，其特征在于：所述全通滤波器或嵌套全通滤波器的输出端设置有增益。

6.根据权利要求5的数字音频混响模拟系统，其特征在于：

所述嵌套全通滤波器和全通滤波器的反馈因子在0.1-0.7之间选择，延时在5-100ms之间选择；所述低通滤波器为一阶的无限冲击响应滤波器，其截止频率在2KHz一5KHz，其反馈增益为0.2-0.8之间。

7.根据权利要求6的数字音频混响模拟系统，其特征在于：

所述嵌套全通滤波器内嵌套的全通滤波器的延时之和小于所述嵌套全通滤波器的延时。

8.根据权利要求2的数字音频混响模拟系统，其特征在于还包括：

第三加法器，用于相加所述嵌套全通滤波器的输出和所述全通滤波器的输出。

9.一种数字音频混响模拟方法，包括：

步骤一，根据总体延迟时间和采样率，计算样值点数量，从而获得各个样值点位置值，该样值点包括输入点以及级联的多个滤波器的输入和输出端点，所述的滤波器中至少一个是嵌套全通滤波器；

步骤二，自输入端输入一个样值点的不带混响的音频信号；

步骤三，按照时间顺序，依次计算和存储各样值点位置上经过延迟或级联的多个滤波器滤波处理后的中间值；

步骤四，上述滤波器中最后一个滤波器的输出通过低通滤波器反馈给输入端；

步骤五，将上述级联的滤波器中的不同滤波器的输出进行相加，得到音频混响输出；

步骤六，一个采样周期之后，将所存储的中间值按时间顺序进行移动操作，即以后一级延迟或滤波处理后的样值点位置上的中间值取代前一级延迟或滤波处理后样值点位置上的中间值；

步骤七，如果该样值点不是待输入的不带混响的音频信号的所有样值点中的最后一个，则返回步骤二，输入下一个样值点的不带混响的音频信号；否则结束整个数字音频混响模拟处理过程。

10.根据权利要求9的数字音频混响模拟方法，其特征在于：所述步骤六中的移动操作是移动样值点位置中的输入点位置以及各个滤波器的端点位置，即将当前输入点位置值或端点位置值减1作为该输入点或端点的新的位置值，当该新的位置值小于0时，以当前输入点位置值或端点位置值与样值点数量之和作为该输入点或端点的新的位置值。

11.根据权利要求9的数字音频混响模拟方法，其特征在于：上述步骤四还包括将低通滤波器的输出乘以一个预先设定的增益因子的步骤；上述步骤五包括不同的滤波器的输出分别与预先设定的增益因子相乘的步骤。

Images