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1、音效算法需求分析报告1 需求规格综合考虑目前的调音台、效果器，搜集和整理目前所需在HiFi330内核需要 实现的各种软件算法情况：1. 延时(Delay)2. 镶边(Flanger)3. 合唱(Chorus)4. 回声(Echoes)5. 共振(Resonance)6. 混响(Reverb)7. 压缩(Compressor)8. 多段均衡( PEQ)最终通过以上功能，实现厅堂(HALL)、房间(ROOM)、版式(PLATE)、密室 (CHAMBER)、回声消除(VOCAL CANCEL)、环绕(ROTARY)2 调音台算法描述和实现1.延时效果(DELAY):将输入的音频信号经过一段时间的延迟
2、后与原始音频信号进行 叠加混合的音效处理过程，延时时间范围从几ms到几s；合理的应用延时可以非常有 效的改善音源的厚度和力度感，使声音甜润悦耳。它是组成合唱、镶边、混响音效的重 要模块，主要有两方面的运用: 解决扩声系统中不同距离音箱的方位感。 在较大场所扩声用的音箱往往很多, 其中 前后两只音箱发出的声音到达听者耳朵会产生强度差和时间差 , 这些不同时间到达的声音 破坏了现场的清晰度。扩声系统中的音箱放在听音的正前方或前上方为最好。假如需要对后 排也放音箱来弥补声音的不足, 就需要对其作延时处理。 单声信号模拟立体声。一单声信号分别加以不同量的延时后, 进入左、 右通道, 再 将原始信号调定
3、在中间方位, 就可以模拟出立体声声像。Input Delay MixDelay 八图4-P1基本的延吋数学模型上图是基本延时的数学模型，其中Delay Mix表示混合增益 软件设计上，延时的实现要将当前的音频采样值与延迟后的采样值相加，所以需要建议 一个环形缓存来存储和更新过去的采样值。设计时应考虑可设单个声道延时和双声道延时处理。2.镶边效果(FLANGER)当延时时间在125 ms之间时，人耳感觉不到滞后声音的 存在, 与原始信号混合后, 因其相位干涉而产生“ 梳状态滤波” 效应, 这就是镶边效果。3.合唱效果(CHORUS)延时时间在2550 ms之间时，不再会感到有滞后的声音存 在。将
4、原始信号与被延时的信号结合起来， 会使一个声音听起来像两个或更多的声音， 这就 是合唱效果(也称加倍效果)合唱和镶边是由同一个基本数学模型产生的两种截然不同的音效。下图中 Delay 表示基 础延时时间，LFO表示低频振荡效果器，Depth表示调制深度。LFODepth 八图4-H3合唱利镶边的基本模型OutputFeedback Gain?更罕住 Delay合唱可以增加单个音源的厚度，产生两个或者多个音源一同发声的幻觉效果，合唱利用 一个低频振荡效果器 LFO 调制固定的时间延时，使得总的延时时间在一个特定的波形，如 三角波、正弦波的调制下以一个很低的频率，例如3KHz或更小，在最大和最小值
5、之间震荡, 产生声音延时和音调的变化。如下图所示：图4-1T合唱模型的参数之间的关系根据上面描述可以看出，合唱和镶边的频谱模型与延时的频谱模型很相识，只是合唱和 镶边的频谱曲线会随低频振荡效果器波形的时间变化而向弹簧一样的伸缩，而产生特殊的音 响效果。4.回声效果(ECHOES) 一个声音从声源发出，在某一距离碰到坚硬的表面被弹回去， 然后经过足够长的一段时间返回听觉器官， 这时听到的是与原来声音分开的重复声(延时时 间大于 50 ms) ， 这就是回声效果。比如将输入信号的采样值放到内部存储器中然后经过一段短暂的时间之后再将其读出 将读出信号的振幅减半之后再反馈回输入端，使之再进入到延时的循
6、环中，重复同样的过程 可以产生3个依次减半的振幅值，最后将音频原采样值与3个依次减半的振幅值相加结果送 入 DAC 输出，即可实现 3 重回音的效果。程序设计时，注意延时、幅值衰减、重复次数三个参数要求可调节。5.共振效果(RESONANCE)是将一部分延时输出返回到输入端，形成一循环或反馈性 的滤波器。该滤波器与梳状滤波器相似, 但随返回增益的增加而接近了恒定值, 梳齿的峰变 得很尖锐， 其工作原理如下图所示：输入延时图9共捱效果产生原理图当声源的性质是敲击性和瞬态性时( 如小鼓、 军鼓、 木琴或响板等) ， 共振效果最佳。6.混响效果(REVERB)混响又叫残响，是指声源发出的声音经过许多
7、次反复的反射衰 减后传人人耳的声音。混响与延时既有联系又有区别: 混响是经过许多次反复的反射后传人 人耳的声音， 在时间上是经过延时的 ;区别在于混响是经过许多次的衰减传人人耳的声音 ， 声音信号的幅度是在递减的， 而延时(声)的信号幅度是保持不变的。在音响系统中， 为了弥 补室内自然混响的不足 ， 以改善和美化音色， 产生各种特殊的音响效果 ， 就必须加上混响 器。混响是数字效果器的主要功能。 利用效果器的参数可以对空间大小、 声音色彩、 早 期反射等声音因素进行调整， 从而改善和提高厅堂的音质， 增加音源的融和感。基本混响类型有:(1) 厅堂效果(HALL):模拟各种大、中、小型音乐厅的空
8、气吸声特性效果，具有相当 低的初始回声密度，密度随时间增加逐渐建立， 有心旷神怡的感觉。 适用于古典音乐及其他 需润色的音乐。(2) 房间效果(ROOM):模拟各种大、中、小型房间，木房及教室等效果，相当于厅 堂效果有较高的扩散和流畅明快的感觉。适用于需附加上密度或声学空间感的声音。( 3) 板式效果( PLATE) : 模拟各种金属板及木板的效果。 具有较高的初始扩散和明亮 度， 有染色的金属声和明亮清脆的感觉。 适用于人声、 铜管乐器及流行音乐中的打击乐。(4)密室效果(CHAMBER):模拟各类密闭室的声场效果。有较高的扩散和舒适感，适用 于各种弦乐。残响时间与房间大小和反射面属性的关系
9、如下公式：其中表示残响时间，V表示房间大小(立方米)，A表示房间反射面对声波总的吸收作用。下图是混响的一个简单模型和其脉冲响应。EN-卜8混响的 个简单模型(全通酒波器)图4-1-9简单混响模型的脉冲响应单个梳状滤波器和全通滤波器只能模拟声音一次反射的情形，且回声密度比实际混响 效果要小得多, 同时实际的混响音效产生的多次反射波到达人耳的时间间隔是逐渐减小的 , 而这种简单模型产生的多次反射波到达人耳的时间间隔是相同的、 周期性的。为了达到真实的混响效果， 笔者将多个梳状滤波器和全通滤波器通过串联、 并联的形 式组合起来， 逼近实际的混响效果， 其实现过程如下图所示6.压缩效果(COMPRES
10、SOR)压缩器是改变输入与输出信号电平大小比率的效果器， 使信号的输出动态范围变小, 使较微弱的信号变大而使较大的信号变小, 结果是使大信号 与小信号之间的差别变小。例如， 压缩器可用来使 snare 鼓的音轨变得平淡柔和， 允许整个鼓的声音在混音器上被提升到一个较高的电平, 而不会使母带过载。对于有些歌手来说, 他们在进行录音时总是不能够很好地保持嘴部与传声器之间的距离 , 这时候使用一些温和 的压缩效果就可以使得人声音轨的表现更佳。压缩器的工作原理为: 一旦输入的信号电平超过了用户设定的阈值, 则压缩器就将开始 工作, 把过高的输入电平降低。 这样得到的结果是, 在增大输入电平的同时, 不
11、会造成输出 电平产生同等幅度的增大。例如设置压缩率为2 : 1,则每增加2 dB的输入电平只会造成 输 出 电 平 有 1 dB 的 变 化 , 工 作 原 理 图 如 图 。入口值输入电平/HB13压缩的鬲理3 调音台效果实现（算法叠加）A. Stereo ChorusDRY SIGNALFEEDBACK*LEFTCH ORUSEDOUTPUTDELAYOUTPUTDETUNEDRYSIGNAL一I DEFUNERIGHTFEEDBACKDRY SIGNALB. Stereo FlangeC. LezileLezlleEReverb & Delay; Reverb & Flange 实现类似 D.
