专利名称：一种声音采集、处理和再现方法
技术领域：
本发明属于声音系统领域，具体涉及ー种声音采集、处理和再现方法。
背景技术：
在声音采集领域，现有的声音系统从贝尔发明电话到爱迪生发明留声机以来，都采用的是ー轨记录载体来记录声音和传输声音(同一个声电换能器的声音)，即使有些录音装置可以通过一定的设把ー个信号来记录成两轨，但是也不存在判断装置，需要人工手动选择最終需要的信号，更没有形成多级动态的音频流。
在声音处理和再现领域，现在的杜比5. I是把声音編入了多个通道，可是这个通道指的是5个不同方向的通道，每个方向仍然是只有ー个信号，不能实现在单声道、两声道立体声和环绕声立体声系统里把每ー个方向的声音做成不同的多个放大级别，更不能在每个方向上形成多级动态信号。而且杜比在进行声音回放的过程，是把环绕通道里面的低频切掉，然后把所有通道的低频做叠加，然后回放时通过ー个低音通道来回放，回放时增加IOdB放大，但是它不是全频带的，也不是多声道的。传统的录音系统不存在声音判断过程。传统的录音系统将声音从话筒信号放大器放大成线路电平以后，往往直接记录在模拟媒介上或经过AD以后直接记录在数字媒介上。传统的录音系统为了不失真采取的方法是在声音从话筒信号放大器放大成线路电平以后，直接加一个压缩器或者限制器，这样可以控制声音不超过记录媒介的动态范围，但是实际上声音的原始动态已经被非线性的改变了。而且现有声音再现方法对于ー个声道而言，总是使用将所有声音元素合一的方式进行混音后，形成ー个信号，再进行扩声。对于音源来说，由于已经按照上述方法进行了混合，所以所有音源会按照同一个放大比例进行再现。传统系统中在环绕声的领域，虽然引入低频通道比其它通道高IOdb的増益，但是其操作办法是直接将所有通道高频切除后混合在一起，由一组再现装置一起实现。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了ー种声音采集、处理和再现方法，能够真正记录声首的原始动态，降低首频失真的风险；提闻声系统的细节和动态再现能力；提闻声系统丰旲拟人在非自然声场中听音体验的逼真性。为实现上述目的，本发明提供ー种声音采集、处理和再现方法，其改进之处在干，所述方法包括如下步骤(I).声音信号经过所述换能器后，通过所述话筒信号分配器将声音信号分配到各个输入通道(ICH1，ICH2, ICH3......ICHN)；(2).将各个输入通道(ICH1，ICH2，ICH3……ICHN)中的声音信号进行不同级别放大处理；(3).将经过放大处理后的声音信号进行模数转换，井分别传输到各个信号分配器(1,2,3……η)中；(4).所述信号分配器(1，2，3……η)将各个声音信号分别传输到所述寄存式判断装置、所述流信号实时判断装置和所述信号流选择器中；(5).所述寄存式判断装置、所述流信号实时判断装置和所述信号流选择器分别对接收到的各个声音信号进行处理；在所述步骤2中，不同级别是指对多级放大单元对声音信号在Odb至IOOdb之间进行不同级别的放大。每ー级放大时存在放大级别上的差异。本发明提供的优选技术方案中，在所述步骤2中，在所述输入通道I (ICHl)中的声音信号由所述PAD衰减效果器进行信号衰减，再由 相应的多级放大单元进行放大处理。本发明提供的第二优选技术方案中，在所述步骤5中，所述寄存式判断装置对声音信号的处理步骤如下(A).缓存所述信号分配器(1,2,3......η)发出的声音信号；(B).对存储在所述缓存器中的声音信号依次进行失真判断，将失真的声音信号从所述缓存器中删除；(C).从各个不失真的声音信号中选择一路离Odbfs最近的信号,将该路信号传输到所述存储器。本发明提供的第三优选技术方案中，在进行声音信号的失真判断时，若只剩一路声音信号，则将该路声音信号传输到所述存储器。本发明提供的第四优选技术方案中，在所述步骤5中，所述流信号实时判断装置对声音信号的处理步骤如下(a).依次对每一路输入通道(ICH1，ICH2，ICH3……ICHN)中的声音信号的电平是否低于切分值进行判断；(b).若声音信号的电平低于切分值，则所述数字处理器将该声音信号输出到相应的输出通道(OCHn)；(c).若信号高于切分值，则对该路信号进行抑制，寄存器开始判断ICHn+1路信号，直到某一路信号低于切分值，则返回步骤b ;其中，在以上b、c步骤中，其它输入通路的声音信号均处于抑制状态；切分值是临界值。本发明提供的第五优选技术方案中，在所述步骤5后，存在以下步骤(aa).所述处理単元接收所述输出通道(OCHn)输出的各个声音信号，利用效果器、衰减模块、増益模块、音色调整模块和声响定位模块对各个声音信号进行处理，并将处理后的声音信号合并输出给所述再现单元；(bb).所述再现単元利用不同的功率放大器对各路声音信号进行放大，将放大后的各路声音信号传输到所述扬声単元或者所述多级动态扬声単元中。本发明提供的第六优选技术方案中，在所述步骤aa中，所述处理単元对各路声音信号的处理步骤如下(aa-Ι).对各路声音信号进行衰减/増益；(aa-2).利用效果器对各路声音信号进行处理，并进行声像分配；(aa-3).进行各路声音信号的多级动态分配；
(aa-4).对每ー级别的声音信号进行衰減/増益，利用效果器对衰減/増益的声音信号进行处理；(aa-5).将各路声音信号合并，利用效果器对合并后的声音信号进行处理；(aa-6).对声音信号进行衰減/増益，输出进行衰減/増益后的声音信号；其中，效果器是实时多级动态信号流处理装置的内部效果器或者外部效果器。本发明提供的第七优选技术方案中，在所述步骤aa-3中，(aa-3a).用户将ー组单动态的信号分配 到某一组多动态输出(OCHn)的某ー级输出上;(aa-3b).用户将输入处理器的ー组多动态信号分配到输出的某一组多动态输出(OCHn)上；(aa-3c).用户将ー组单动态信号根据信号大小重新采集为ー组多动态信号(OCHn)；(aa-3d).用户在ー组多动态信号合并成ー组单动态信号，并且分配到某一组多动态输出(OCHn)的某一级输出上。与现有技术比，本发明提供的ー种声音采集、处理和再现方法，能够真正的记录声音的原始动态，大大降低音频失真的风险，可在专业录音过程中大大降低人的工作量，而且本系统在自动拾音和录音过程中可大大增加动态范围；还可为声处理系统和扩声系统提供相应多级动态声音信号，本系统可兼容于传统录音和拾音过程，本系统若用于通信系统，配合声音处理和再现系统使用，可在低码率状态下实现大动态高保真传输声音；再者，本系统可以接收处理传统信号，又可以接收、处理按照本拾音系统方法拾取的多级动态信号流；即可以输出单动态的传统信号，又可以输出多级动态信号，可以将不同的声音元素，全频带(20hz-20khz)編入到不同级别的音频输出通道，这些通道又可以组合成单通道组、双通道组以及环绕声还音组还音等多种方式。
图I为声音米集、处理、再现方法的声音信号传输不意图I。图2为声音米集、处理、再现方法的声音信号传输不意图2。
具体实施例方式本发明提供ー种声音采集、处理、再现系统，其包括声音信号拾取、判断及采集装置和方法。将自然声场中的声音经过声电换能器后，通过话筒信号分配器将信号分配为相同的多路，对每一路信号进行不同的放大级别。每一路的放大级别，以及他们之间的级差可由用户自定义。用户可以将其中一路或多路使用PAD[4]衰减后再进行放大。放大后的姆一路信号分别送入一台信号分配器，再做一次分配，将姆一条信号分成三路，下文称a组、b组、c组。若用户使用的是数字音频系统则在信号放大后，分别对每一级进行模拟到数字转换(AD转换)后，再将信号送入信号分配器。附图中含有AD转换环节，模拟系统不包含此环节。
将a组信号送入流信号实时判断装置，该判断装置根据电平的高低，对信号进行判断并做出取舎。以数字音频系统举例，其具体的取舍检测算法是状态A :系统先对放大级别最大ー级的通路(ICHl) [2]信号进行判断，若信号离不失真还大于6db时(即满刻度电平表低于切分值时即-6dbfs。这个数字可根据用户设置的变量，在此只是推荐值)，数字处理器将此信号输出到第一轨(OCHl) [3];此时所有其它放大级别的通路，均处于抑制阶段。状态B :当ICHl信号达到切分值时，流信号实时判断装置将输出信号开始进行数字电平压缩处理，使其输出信号为0，这样OCHl就会 关闭信号。其进行压缩的启动时间和释放时间是可调的；在这同吋，系统对ICH2关闭抑制，使信号输出到0CH2 ;其释放时间和处理第一通道的压缩时间是经过准确调校的，这样OCHl和0CH2信号就可以进行无缝的叠化拼接，形成相位完全一致的准确信号；若ICH2的状态到达切分值时，其轨道又将执行状态B在ICHl进行的相同操作，故输出信号又将从0CH2向0CH3转移；因此，总结这个过程，我们得出流信号实时判断装置，最终实际上是在选择信号是在OCHN上还是输出在OCH(N+1)上。在取舍后，将得到的每一路OCH分别同时记录到多条记录媒介上，或将信号传递给本发明在后文中提供的多级别声音处理再现装置或直接在记录媒介上进行记录。在数字音频系统中，根据3所做的处理后，将b组信号传递给寄存式判断装置，由判断装置做出判断，选择离峰值失真点最近且不失真的一条信号，存储于一条记录媒介上，这一条兼容于传统的数字音频声系统采集、处理、再现方法。[5]寄存式判断装置工作原理状态A:所有信号均不失真，这时将所有信号均被保留在缓存内。状态B:若某一路信号失真，其它路信号不失真，这时将失真一路信号村缓存内删除。状态C :若B过程发生后，只剩一路信号也失真，此时将这一路信号保留。 状态D :信号流完成进入后，若有多路可选择信号，选择一路离Odbfs最近的信号。记录到最終储存器内状态E :信号流完成进入后，若状态C发生，则将信号记录到最終储存器内，并加以特别信号标签告知用户。说明A :若信号流进入时间过大，导致缓存占满，寄存式判断器可以将数据暂存在最終的储存器内，信号流完成进入后完成判断，选择好数据，再将不需要的数据进行删除。说明B :对于突发性非自然声场脉冲，本系统有解决办法。将c组信号传递到信号流选择器，选择出兼容于传统拾音过程产生的实时信号流。在设备实际制造中，本系统可以在信号流中加一个干扰排除装置，以免换能器在实际使用中的磕碰、风感噪音、线路插拔、虚焊或突发性系统原发性噪声等信号对以后环节的记录和判断过程产生影响。流信号实时判断装置既可以由数字电路和程序实现也可以用压扩模拟电路直接实现。脚标说明[I] 一种用于声音处理的设备和算法，其作用是将低于某个电平的声音抑制。[2] ICHl即为No. Iinput channel的缩写，ICH即为在判断器前的输入通道的描述，其数字为从高到低放大级数的排列次序。下文不再累述。[3]OCHl即为No. Ioutput chiann el的缩写，OCH即为在判断器后的输出通道描述其数字为从高到低放大级数的排列次序。下文不再累述。[4] ー种信号衰减器，通常用在信号进入话筒放大器之前，对信号进行衰減，这样做的作用是，若没有放大的的信号已经超出了话筒信号放大器的最大输入值设置，使用此Pad电路可以让信号工作在正常范围内。[5]在模拟声音系统中，这个流程不存在，这个流程仅在数字系统中成立。本系统优势真正的记录声音的原始动态。大大降低音频失真的风险。因为以上两点，这套系统可以在专业录音过程过大大降低人的工作量。本套系统在自动拾音和录音过程中大大增加动态范围。可以为本专利后面的声处理系统和扩声系统提供相应多级动态声音信号。本系统可兼容于传统录音和拾音过程。本系统若用于通信系统，配合后文中的声音处理和再现系统，可以在低码率状态下实现大动态高保真传输声音。声音处理和再现装置和方法原理将所有在自然声场中拾取到的元素，分别按照不同的放大级别再现，在其混音时不将元素混合在一起。将所有在自然声场中拾取到的元素，进行归类混合成为几组，把每ー组分别按照不同的放大级别再现，在其混音时将声音元素按照创作者的要求混合成几组。将前文中提到的声音信号拾取、判断装置产生的实时多级信号流，用多级别放大进行再现。对于传统的单级别信号，可以使用本发明前文所说的声音信号拾取、判断装置，把单级别信号进行预放大以后，形成多级信号流，用多级别放大进行再现。对于传统的单级别信号，用户也可以指定该信号直接使用某ー级或同时使用N级，对信号进行再现。这种方法兼容于声系统再现方法。6、对于多级动态音箱和多级动态功率放大器也属本发明范围。声音记录、处理和再现方法的应用领域电影院，家庭以及多媒体高保真音箱领域，耳机(个人音箱)领域，计算机音频领域，演出、公共广播领域，车载以及其它交通工具内音箱领域以及电视台、电台音频领域，通信领域。如图1、2所示，ー种声音记录、处理和再现方法，包括如下步骤(I).声音信号经过所述换能器后，通过所述话筒信号分配器将声音信号分配到各个输入通道(ICH1，ICH2, ICH3......ICHN)；
(2).将各个输入通道(ICH1，ICH2，ICH3……ICHN)中的声音信号进行不同级别放大处理；(3).将经过放大处理后的声音信号进行模数转换，井分别传输到各个信号分配器(1,2,3……η)中；(4).所述信号分配器(1，2，3……η)将各个声音信号分别传输到所述寄存式判断装置、所述流信号实时判断装置和所述信号流选择器中；(5).所述寄存式判断装置、所述流信号实时判断装置和所述信号流选择器分别对接收到的各个声音信号进行处理；
在所述步骤2中，不同级别是指对多级放大单元对声音信号在Odb至IOOdb之间进行不同级别的放大。本在所述步骤2中，在所述输入通道I(ICHl)中的声音信号由所述PAD衰减效果器进行信号衰减，再由相应的多级放大单元进行放大处理。在所述步骤5中，所述寄存式判断装置对声音信号的处理步骤如下(A).缓存所述信号分配器(1，2，3……η)发出的声音信号；(B).对存储在所述缓存器中的声音信号依次进行失真判断，将失真的声音信号从所述缓存器中删除；(C).从各个不失真的声音信号中选择一路离Odbfs最近的信号,将该路信号传输到所述存储器。在进行声音信号的失真判断时，若只剩一路声音信号，则将该路声音信号传输到所述存储器。在所述步骤5中，所述流信号实时判断装置对声音信号的处理步骤如下(a).依次对每一路输入通道(ICH1，ICH2，ICH3……ICHN)中的声音信号的电平是否低于切分值进行判断；(b).若声音信号的电平低于切分值,贝U所述数字处理器将该声音信号输出到相应的输出通道(OCHn)；(c).若信号高于切分值，则对该路信号进行抑制，寄存器开始判断ICHn+1路信号，直到某一路信号低于切分值，则返回步骤b ;其中，在以上b、c步骤中，其它输入通路的声音信号均处于抑制状态；切分值是临界值。在所述步骤5后，存在以下步骤(aa).所述处理単元接收所述输出通道(OCHn)输出的各个声音信号，利用效果器、衰减模块、増益模块、音色调整模块和声响定位模块对各个声音信号进行处理，并将处理后的声音信号合并输出给所述再现单元；(bb).所述再现单元利用不同的功率放大器对各路声音信号进行放大，将放大后的各路声音信号传输到所述扬声単元或者所述多级动态扬声単元中。在所述步骤aa中，所述处理単元对各路声音信号的处理步骤如下(aa-D .对各路声音信号进行衰减/増益；(aa-2).利用效果器对各路声音信号进行处理，并进行声像分配；(aa-3).进行各路声音信号的多级动态分配；
(aa-4).对每ー级别的声音信号进行衰减/増益，利用效果器对衰减/増益的声音信号进行处理；(aa-5).将各路声音信号合并，利用效果器对合并后的声音信号进行处理；(aa-6).对声音信号进行衰減/増益，输出进行衰減/増益后的声音信号；其中，效果器是实时多级动态信号流处理装置的内部效果器或者外部效果器。在所述步骤aa-3中，(aa-3a).用户将ー组单动态的信号分配到某一组多动态输出(OCHn)的某ー级输出上;
(aa-3b).用户将输入处理器的ー组多动态信号分配到输出的某一组多动态输出(OCHn)上；(aa-3c).用户将ー组单动态信号根据信号大小重新采集为ー组多动态信号(OCHn)；(aa-3d).用户在ー组多动态信号合并成ー组单动态信号，并且分配到某一组多动态输出(OCHn)的某一级输出上。需要声明的是，本发明内容及具体实施方式
意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。
权利要求
1.ー种声音采集、处理和再现方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (1).声音信号经过所述换能器后，通过所述话筒信号分配器将声音信号分配到各个输入通道(ICH1，ICH2, ICH3......ICHN)； (2).将各个输入通道(ICH1，ICH2，ICH3……ICHN)中的声音信号进行不同级别放大处理； (3).将经过放大处理后的声音信号进行模数转换，井分别传输到各个信号分配器(1，2,3......η)中； (4).所述信号分配器(1，2，3……η)将各个声音信号分别传输到所述寄存式判断装置、所述流信号实时判断装置和所述信号流选择器中； (5).所述寄存式判断装置、所述流信号实时判断装置和所述信号流选择器分别对接收到的各个声音信号进行处理； 在所述步骤2中，不同级别是指对多级放大单元对声音信号在Odb至IOOdb之间进行不同级别的放大，每ー级放大时存在放大级别上的差异。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，在所述输入通道I(ICHl)中的声音信号由所述PAD衰减效果器进行信号衰减，再由相应的多级放大单元进行放大处理。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步骤5中，所述寄存式判断装置对声音信号的处理步骤如下 (A).缓存所述信号分配器(1，2，3……η)发出的声音信号； (B).对存储在所述缓存器中的声音信号依次进行失真判断，将失真的声音信号从所述缓存器中删除； (C).从各个不失真的声音信号中选择一路离Odbfs最近的信号，将该路信号传输到所述存储器。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在进行声音信号的失真判断时，若只剩ー路声音信号，则将该路声音信号传输到所述存储器。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步骤5中，所述流信号实时判断装置对声音信号的处理步骤如下 (a).依次对每一路输入通道(ICH1，ICH2，ICH3……ICHN)中的声音信号的电平是否低于切分值进行判断； (b).若声音信号的电平低于切分值,则所述数字处理器将该声音信号输出到相应的输出通道(OCHn)； (c).若信号高于切分值，则对该路信号进行抑制，寄存器开始判断ICHn+1路信号，直到某一路信号低于切分值，则返回步骤b ; 其中，在以上b、c步骤中，其它输入通路的声音信号均处于抑制状态；切分值是临界值。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步骤5后，存在以下步骤 (aa).所述处理単元接收所述输出通道(OCHn)输出的各个声音信号，利用效果器、衰减模块、増益模块、音色调整模块和声响定位模块对各个声音信号进行处理，并将处理后的声音信号合并输出给所述再现单兀；(bb).所述再现単元利用不同的功率放大器对各路声音信号进行放大，将放大后的各路声音信号传输到所述扬声単元或者所述多级动态扬声単元中。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤aa中，所述处理単元对各路声音信号的处理步骤如下 (aa-Ι).对各路声音信号进行衰减/増益； (aa-2).利用效果器对各路声音信号进行处理，并进行声像分配； (aa-3).进行各路声音信号的多级动态分配； (aa-4).对每ー级别的声音信号进行衰減/増益，利用效果器对衰減/増益的声音信号进行处理； (aa-5).将各路声音信号合并，利用效果器对合并后的声音信号进行处理； (aa-6).对声音信号进行衰減/増益，输出进行衰減/増益后的声音信号； 其中，效果器是实时多级动态信号流处理装置的内部效果器或者外部效果器。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤aa-3中， (aa-3a).用户将ー组单动态的信号分配到某一组多动态输出(OCHn)的某一级输出上； (aa-3b).用户将输入处理器的ー组多动态信号分配到输出的某一组多动态输出(OCHn)上； (aa-3c).用户将ー组单动态信号根据信号大小重新采集为ー组多动态信号(OCHn)；(aa-3d).用户在ー组多动态信号合并成ー组单动态信号,并且分配到某ー组多动态输出(OCHn)的某一级输出上。
全文摘要
本发明提供了一种声音采集、处理和再现方法，包括将声音信号经过所述换能器后，通过所述话筒信号分配器将声音信号分配到各个输入通道；将各个输入通道中的声音信号进行放大处理；将经过放大处理后的声音信号进行模数转换，并分别传输到各个信号分配器中；所述信号分配器将各个声音信号分别传输到所述寄存式判断装置、所述流信号实时判断装置和所述信号流选择器中；所述寄存式判断装置、所述流信号实时判断装置和所述信号流选择器分别对接收到的各个声音信号进行处理；本发明提供的声音采集、处理和再现方法，能够降低声系统失真，提高动态，增加听音中的逼真体验。
文档编号H04S3/00GK102695116SQ20121017350
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者蒋憧 申请人:蒋憧