一种实时泛音编辑电路的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型涉及一种实时泛音编辑电路，该电路由级联的幂生成电路和泛音综合电路两部分组成，音频信号输入幂生成电路，幂生成电路的输出端连接泛音综合电路的输入端，泛音综合电路输出处理完成的泛音信号。本实用新型采用模拟电路实现倍频功能，利用了模拟电路速度快的特点，能够对任意音频输入信号进行运算，得到包含高次谐波的信号。
【专利说明】
一种实时泛音编辑电路
技术领域
[0001] 本实用新型属于音频信号编辑领域，尤其是一种实时泛音编辑电路。
【背景技术】
[0002] 音频信号频率为(20~20000)Hz，跨度达到3个数量级。如果考虑到泛音，则频率上 限至少达到100kHz。音频信号频谱细微的变化都会引起不同的听感。因此音频信号的处理 早已成为电子音频制作和表演汇总中不可或缺的手段。
[0003] 泛音是基频与倍频信号的叠加。基频决定音调，而倍频决定音色，因此泛音是带有 音色的。电子音乐制作或现场表演经常需要得到特定的音色，各种效果器能够实现丰富的 音色。但是效果器得到的音色都是固定的。例如电吉他常用的效果器包括延时、调频、限幅、 滤波等。可以从时域或者频域看出对频谱的修饰作用。但是这些效果器无一例外，都不能从 谐波层面编辑泛音。这一技术上的欠缺就好比画家作画时没有三原色，是很难调制出理想 的色调的。他所调制出的只能是"能够"调制出的色调而非"想要"的色调。
[0004] 可以将音频信号分为两类，即确定性的和随机性的。前者指在处理之前已经知道 其全部信息的音频信号。这类信号可以使用数字技术编辑泛音。例如将一首乐曲的数据读 入计算机，就可以对其频谱进行整体编辑。但是很多的时候，例如演出现场，无法预先获取 整首乐曲的信息，这就需要一种实时的泛音编辑方法。
[0005] 还应注意到用于音频信号实时处理的倍频电路不同于一般倍频电路。根本原因在 于音频信号对于电路来说是随机的宽频信号，而一般倍频电路是为确定频率信号而设计 的，其选频滤波器无法跟随信号频率实时变换。借助于数字采样存储技术能够实现宽频信 号的倍频，但却无法满足苛刻的实时性要求。因为采样后存储实质上是将随机信号延时，使 之成为对电路来说确定的信号。
[0006] 经过检索，未发现相近的已公开专利。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种实时泛音编辑方法及 编辑电路。
[0008] 本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0009] -种实时泛音编辑电路，其特征在于：该电路由级联的幂生成电路和泛音综合电 路两部分组成，音频信号输入幂生成电路，幂生成电路的输出端连接泛音综合电路的输入 端，泛音综合电路输出处理完成的泛音信号。
[0010] 而且，所述幂生成电路的输入端与输出端之间的母线上连接有多级幂运算电路， 第一级模拟乘法器的两个输入端均连接在母线上，之后每一级的模拟乘法器的两个输入端 分别连接母线和上一级模拟乘法器的输出端，以此类推，分别对输入的音频信号进行处理， 每个模拟乘法器的输出端得到一个输出信号。
[0011] 而且，泛音综合电路包括运算放大器、电阻器和电位器，以幂生成电路的输出为输 入，幂生成电路的每一级的输出均对应泛音综合电路的一级输入，在输入端与输出端之间 的母线上串联有电位器，与电位器并联有多级运算放大器，且每一级运算放大器的输出端 线路上均串联有一电位器独立控制，多级运算放大器的泛音信号运算结果经输出端的运算 放大器后输出，该输出端的运算放大器并联有一电阻器。
[0012] 而且，电路整体准确度可达到0.1%。
[0013] 本实用新型的优点和积极效果是：
[0014] 本实用新型采用模拟电路实现倍频功能，利用了模拟电路速度快的特点，能够对 任意音频输入信号进行运算，得到包含高次谐波的信号。
【附图说明】
[0015] 图1为实时音频信号编辑电路示意图；
[0016]图2为舉生成电路图；
[0017] 图3为泛音综合电路图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描 述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
[0019] -种实时泛音编辑电路，该电路由级联的幂生成电路和泛音综合电路两部分组 成，音频信号输入幂生成电路，幂生成电路的输出端连接泛音综合电路的输入端，泛音综合 电路输出处理完成的泛音信号。两部分电路具体为：
[0020] 幂生成电路参见附图2所示，幂生成电路的输入端与输出端之间的母线上连接有 多级幂运算电路，本实施例所示的幂运算电路采用三级模拟乘法器，第一级模拟乘法器的 两个输入端均连接在母线上，之后每一级的模拟乘法器的两个输入端分别连接母线和上一 级模拟乘法器的输出端，以此类推，分别对输入的音频信号c 〇S(23ift)进行处理，每个模拟 乘法器的输出端得到一个输出信号，本实施例可得到1至4次幂；
[0021] 泛音综合电路参见附图3所示，包括运算放大器、电阻器和电位器，以幂生成电路 的输出为输入，幂生成电路的每一级的输出均对应泛音综合电路的一级输入，在输入端与 输出端之间的母线上串联有电位器，与电位器并联有多级运算放大器，本实施例中设置有 三级运算放大器，且每一级运算放大器的输出端线路上均串联有一电位器独立控制，4次泛 音信号运算结果最终经一运算放大器后输出，输出端的运算放大器并联有一电阻器分流提 高输出精度。
[0022] 输出
冲kd电位器SWm独立控制，在该电路中1=〇。
[0023]本实施例测试于不高于4次泛音的生成，更高次泛音的原理相同。
[0024]本实施例中，运算放大器使用0P07,乘法器使用AD539模拟乘法器芯片，该芯片具 有0.01 %的低失真。谐波综合电路中所有运放的反馈电阻准确度应达到0.01%，其余电阻 达到1 %。电路整体准确度可达到0.1 %。
[0025]上述实时泛音编辑电路的计算原理，音频信号可以看作余弦信号的线性叠加，因 此实时音频信号编辑的问题等价于对频率为f的余弦信号C〇S(23Tft)进行变换，得到形如 (1)式的输出信号：
[0026]
炉 i (1)
[0027]式（1)中km必须可以根据需要设置，由于人耳对音频信号的相位不敏感，因此对炉》 不作要求。
[0028] 为便于推导，令0 = 2Jift，根据欧拉公式ei<5 = C〇S0+i Sin0可以得到
[0029]
[0030]
[0031] 込. / )
[0032] 其中p是自然数，□的作用是向下取整。注意到（e10)n = cos ηθ+i sin ηθ因而Re {(e10)n}=C〇S ηθ，可以得到如下关系
[0033]
[0034]根据(2)式可以计算出
[0035] cos 2Θ = 2 cos20-l,
[0036] cos 3Θ = 4 cos39-3 cosB,
[0037] cos 4Θ = 8 cos49-8 cos29+1,
[0038] 倍角与幂的关系也可以表示为矩阵A = TB，其中
[0039] A=(cos9,cos 29,cos 39,cos 4Θ)Τ
[0040] B = (cosB , cos20 ,cos30, cos40)T
[0041]
[0042] 可见余弦函数的n次幂虽然包含n倍频，但是也包含其他频率;反之，n倍频则是不 高于η次幂的线性组合。矩阵T的作用是解除各次幂之间的耦合，得到纯净的倍频余弦函数。
[0043] 而最终所要得到的泛音信号，则是不高于η倍频余弦的线性组合。因此（1)式的矩 阵表达式为
[0044] C=KTA (3)
[0045] 其中1(=(1^1，1?，1?，1^4)1'，当然也可以将(3)式看作是与之等价的
[0046] C=(KTT)B (4)
[0047] 即任意泛音从不高于η倍频的线性组合得到。
[0048]但是相比（4)式，（3)式的物理意义更为明确:km决定第m次谐波的幅度，使得各次 谐波的调节相互独立，从而实现泛音的编辑。
[0049]尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以 理解:在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可 能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
【主权项】
1. 一种实时泛音编辑电路，其特征在于：该电路由级联的幂生成电路和泛音综合电路 两部分组成，音频信号输入幂生成电路，幂生成电路的输出端连接泛音综合电路的输入端， 泛音综合电路输出处理完成的泛音信号； 所述幂生成电路的输入端与输出端之间的母线上连接有多级幂运算电路，第一级模拟 乘法器的两个输入端均连接在母线上，之后每一级的模拟乘法器的两个输入端分别连接母 线和上一级模拟乘法器的输出端，以此类推，分别对输入的音频信号进行处理，每个模拟乘 法器的输出端得到一个输出信号； 泛音综合电路包括运算放大器、电阻器和电位器，以幂生成电路的输出为输入，幂生成 电路的每一级的输出均对应泛音综合电路的一级输入，在输入端与输出端之间的母线上串 联有电位器，与电位器并联有多级运算放大器，且每一级运算放大器的输出端线路上均串 联有一电位器独立控制，多级运算放大器的泛音信号运算结果经输出端的运算放大器后输 出，该输出端的运算放大器并联有一电阻器。
【文档编号】H04R3/00GK205622843SQ201620398241
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】郭景涛, 张萌, 张一萌, 王强
【申请人】天津市计量监督检测科学研究院