[發(fā)明專(zhuān)利]基于長(zhǎng)脈沖響應(yīng)的實(shí)時(shí)快速卷積系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210101883.6
• 申請(qǐng)日: 2012-04-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102708870A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G10L19/02
• 分類(lèi)號(hào): G10L19/02;G10L21/02
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)海心聯(lián)合專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 44295
• 代理人: 馬麗麗

1.一種基于長(zhǎng)脈沖響應(yīng)的實(shí)時(shí)快速卷積系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)卷積器(1)、音頻輸出裝置(2)，所述實(shí)時(shí)卷積器(1)連接輸入信號(hào)(4)，并與音頻輸出裝置(2)相連，其特征在于，該系統(tǒng)還包括房間脈沖響應(yīng)預(yù)備模塊(3)，所述房間脈沖響應(yīng)預(yù)備模塊(3)包括：房間脈沖響應(yīng)存儲(chǔ)模塊(5)、房間脈沖響應(yīng)低階近似模塊(6)、房間脈沖響應(yīng)截?cái)嗄K(7)；

所述房間脈沖響應(yīng)存儲(chǔ)模塊(5)，用于存儲(chǔ)完整的房間脈沖響應(yīng)，可存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)房間脈沖響應(yīng)，房間脈沖響應(yīng)可通過(guò)實(shí)際測(cè)量或聲場(chǎng)模擬軟件獲得。根據(jù)需要和使用場(chǎng)合，其有選擇性的輸出給房間脈沖響應(yīng)低階近似模塊(6)、房間脈沖響應(yīng)截?cái)嗄K(7)和實(shí)時(shí)卷積器(1)三個(gè)中的其中一個(gè)，實(shí)際使用中主要根據(jù)音效模擬要求、運(yùn)算開(kāi)銷(xiāo)預(yù)算來(lái)選取；

所述房間脈沖響應(yīng)低階近似模塊(6)，用于在音效模擬要求較高、運(yùn)算開(kāi)銷(xiāo)中等時(shí)，此時(shí)對(duì)房間脈沖響應(yīng)進(jìn)行最小相位近似，得到的脈沖響應(yīng)在時(shí)域的有效階數(shù)將縮短，而幅頻響應(yīng)不變，其輸出送入到實(shí)時(shí)卷積器(1)中；

所述房間脈沖響應(yīng)截?cái)嗄K(7)，用于在音效模擬要求適中、運(yùn)算開(kāi)銷(xiāo)較低時(shí)，對(duì)房間脈沖響應(yīng)保留直達(dá)聲到達(dá)后的Lms內(nèi)的采樣信息，根據(jù)建筑聲學(xué)理論，L在80-100之間取值，截?cái)嗪蟮拿}沖響應(yīng)在時(shí)域的有效階數(shù)會(huì)大大縮短，其輸出送入到實(shí)時(shí)卷積器(1)中；

所述實(shí)時(shí)卷積器(1)，用于在精確模擬房間音效、運(yùn)算開(kāi)銷(xiāo)較高時(shí)，對(duì)房間脈沖響應(yīng)存儲(chǔ)模塊(5)中的原有房間脈沖響應(yīng)與輸入信號(hào)(4)進(jìn)行實(shí)時(shí)卷積計(jì)算；或用于接收進(jìn)行了低階近似的房間脈沖響應(yīng)，并與輸入信號(hào)(4)進(jìn)行實(shí)時(shí)卷積計(jì)算；或用于接收進(jìn)行了截?cái)嗖蓸拥姆块g脈沖響應(yīng)，并與輸入信號(hào)(4)進(jìn)行實(shí)時(shí)卷積計(jì)算，最后輸入給音頻輸出裝置(2)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于長(zhǎng)脈沖響應(yīng)的實(shí)時(shí)快速卷積系統(tǒng)，其特征在于，所述房間脈沖響應(yīng)低階近似模塊(6)包含傅立葉變換模塊(8)、希爾伯特變換模塊(9)和反傅立葉變換模塊(10)，且傅立葉變換模塊(8)、希爾伯特變換模塊(9)和反傅立葉變換模塊(10)依次相連，對(duì)房間脈沖響應(yīng)進(jìn)行希爾伯特變換。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于長(zhǎng)脈沖響應(yīng)的實(shí)時(shí)快速卷積系統(tǒng)，其特征在于，所述房間脈沖響應(yīng)截?cái)嗄K(7)包含直達(dá)聲時(shí)刻檢測(cè)模塊(11)和延時(shí)模塊(12)，所述直達(dá)聲時(shí)刻檢測(cè)模塊(11)用于檢測(cè)脈沖最大值所在時(shí)刻，延時(shí)模塊(12)用于從最大值所在時(shí)刻延時(shí)Lms；所述房間脈沖響應(yīng)存儲(chǔ)模塊(5)輸出端并聯(lián)連接直達(dá)聲時(shí)刻檢測(cè)模塊(11)和延時(shí)模塊(12)，直達(dá)聲時(shí)刻檢測(cè)模塊(11)的輸出端與延時(shí)模塊(12)輸入端相連，從延時(shí)模塊(12)出來(lái)的輸出端同實(shí)時(shí)卷積器相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于長(zhǎng)脈沖響應(yīng)的實(shí)時(shí)快速卷積系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)時(shí)卷積器(1)包括：

分割模塊(13)，用于在時(shí)域中將房間脈沖響應(yīng)的第一塊分割出來(lái)，第一塊的塊長(zhǎng)取決于房間脈沖響應(yīng)的長(zhǎng)度、剩下分割部分中分塊的塊長(zhǎng)與運(yùn)算開(kāi)銷(xiāo)的預(yù)算，一般與剩下分割部分中分塊的塊長(zhǎng)N相同，其輸入端與房間脈沖響應(yīng)預(yù)備模塊(3)相連，通過(guò)并行輸出端分別與時(shí)域卷積模塊(18)以及房間脈沖響應(yīng)塊處理模塊(15)相連；

時(shí)域卷積模塊(18)，用于將房間脈沖響應(yīng)的第一塊分割部分與輸入信號(hào)(4)進(jìn)行時(shí)域的逐點(diǎn)卷積，其輸入端與輸入信號(hào)(4)和分割模塊(13)的相連，輸出端與加法器(19)相連；

房間脈沖響應(yīng)塊處理模塊(15)，用于將房間脈沖響應(yīng)剩下的分割部分進(jìn)行分塊、塊的倒序、每一塊的補(bǔ)零、新塊的傅立葉變換，輸出端與乘加器(16)相連；

信號(hào)塊處理模塊(14)，用于輸入信號(hào)(4)的分塊、塊的重疊保留、新塊的傅立葉變換，其輸入端與輸入信號(hào)(4)相連，輸出端與乘加器(16)相連；

乘加器(16)，用于將信號(hào)塊處理模塊(14)和房間脈沖響應(yīng)塊處理模塊(15)的輸出進(jìn)行相乘，然后將對(duì)應(yīng)位相加，輸出端與反傅立葉變換模塊(10)相連；

反傅立葉變換模塊(10)，用于將乘加器(16)的輸出進(jìn)行反傅立葉變換，與加法器(19)相連；

加法器(19)，用于計(jì)算時(shí)域卷積模塊(18)的輸出和反傅立葉變換模塊(10)的輸出的總和，其輸出端與音頻輸出裝置(2)相連。