FR2720539A1

FR2720539A1 - Audio signal processor e.g. for multimedia system

Info

Publication number: FR2720539A1
Application number: FR9506154A
Authority: FR
Inventors: Henry Ronald Jones Jr; Bruce D Jobse
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1995-12-01
Anticipated expiration: 2015-05-19
Also published as: FR2720539B1

Abstract

The processor includes first and second delay units (28,30) which receive input binary words to generate first and second delayed words corresponding to audio samples delayed by first and second time intervals respectively. A first binary adder generates first output sum words. A third delay unit (38) produces feedback words corresponding to the sum words delayed by a third time interval. An output device outputs the first sum output words in a flow of echoed binary words. The delays are produced using a FIFO buffer memory with the number of stages selected according to the length of delay required.

Description

SYSTEME DE REVERBERATION AUDIO
NUMERIQUE EN TEMPS REEL
CHAMP D'APPLICATION DE L'INVENTION
La présente invention traite, d'un point de vue général, de signaux audio numériques et, plus particulièrement de l'addition de réverbération à des signaux audio numériques.AUDIO REVERBERATION SYSTEM
REAL TIME DIGITAL
SCOPE OF THE INVENTION
The present invention deals, from a general point of view, with digital audio signals and, more particularly with the addition of reverberation to digital audio signals.

CONTEXTE DE L'INVENTION
La dernière décennie a été le témoin d'une véritable révolution dans le domaine de l'informatique. L'avènement et la prolifération des ordinateurs individuels a transformé l'environnement informatique, qui est passé des salles d'ordinateurs à contrôle climatique gérées par des techniciens d'expérience aux ordinateurs bloc-notes et aux communicateurs individuels à stylet que les utilisateurs peuvent transporter où bon leur semble. Cette évolution du monde de l'informatique s'est accompagnée d'une expansion importante des applications informatiques. Auparavant, les ordinateurs géraient essentiellement des applications du type comptabilité, dépouillement de résultats et gestion de banques de données. Ils permettent, désormais, d'exploiter un large éventail d'applications en messagerie vocale et en multimédia.BACKGROUND OF THE INVENTION
The last decade has witnessed a real revolution in the field of IT. The advent and proliferation of personal computers has transformed the IT environment from climate-controlled computer rooms run by experienced technicians to notebook computers and personal pen communicators that users can carry wherever they want. This evolution of the computer world has been accompanied by a significant expansion of computer applications. Previously, computers mainly managed applications such as accounting, results analysis and database management. They now make it possible to use a wide range of voice messaging and multimedia applications.

Les applications multimédia sont, en général, des applications qui produisent des sorties vidéo et audio combinées. Elles regroupent les applications du type présentations commerciales, ensembles de communications et divertissement. Ces applications, particulièrement dans le domaine du divertissement (jeux, musique, vidéos, etc...) requièrent une sortie vidéo d'assez haute qualité. Que ce soit le rugissement d'un Tyrannosaurus Rex émanant du jeu
Jurassic Parka sur CD-ROM ou les intonations subtiles d'une aria de Verdi reproduites pour une visite de "La Scalp sur encyclopédie-CD-ROM multimédia, la reproduction sonore joue un rôle essentiel dans l'efficacité de la présentation multimédia.Mais, même si l'on parvient à assurer une reproduction sonore parfaite, il existe des "effets sonores", créés par l'environnement d'écoute, qui impriment un caractère distinctif au son perçu par l'auditeur, et ces effets, ou l'absence de ceux-ci, peuvent avoir un impact subtil, mais non négligeable, sur la perception du son reproduit par un auditeur.Multimedia applications are, in general, applications that produce combined video and audio output. They include applications such as commercial presentations, communications and entertainment packages. These applications, particularly in the entertainment field (games, music, videos, etc.) require fairly high quality video output. Whether it's the roar of a Tyrannosaurus Rex emanating from the game
Jurassic Parka on CD-ROM or the subtle intonations of a Verdi aria reproduced for a visit to "La Scalp on multimedia encyclopedia-CD-ROM, sound reproduction plays an essential role in the effectiveness of multimedia presentation. even if we manage to ensure perfect sound reproduction, there are "sound effects", created by the listening environment, which give a distinctive character to the sound perceived by the listener, and these effects, or the absence of these, can have a subtle, but not negligible, impact on the perception of the sound reproduced by a listener.

L'un des effets sonores les plus connus est celui de la réverbération. Le réverbération est le résultat de la diversité des trajectoires suivis par le son avant d'atteindre l'oreille de l'auditeur. Le son qui suit une trajectoire direct atteindra l'oreille en premier, celui qui est réfléchi une fois avant d'atteindre l'oreille peut llatteindre ensuite, celui qui est réfléchi deux fois peut l'atteindre encore ensuite, etc... Les caractéristiques de réverbération d'une jungle grouillante de dinosaures différeront considérablement de celles d'une salle de concert, et il serait donc souhaitable, pour enrichir les expériences auditives de l'utilisateur, de prévoir une capacité de réverbération pour les système multimédia.La réverbération, si elle est soumise au contrôle de l'auditeur, pourrait être personnalisée sur commande, pour émuler le son "plein" d'une salle de concert, ou le son "amorti" d'un champ de neige fraîchement tombée.One of the best known sound effects is that of reverberation. Reverberation is the result of the diversity of trajectories followed by sound before reaching the listener's ear. The sound which follows a direct trajectory will reach the ear first, the one which is reflected once before reaching the ear can reach it then, the one which is reflected twice can reach it again then, etc. Characteristics reverberation of a jungle teeming with dinosaurs will differ considerably from those of a concert hall, and it would therefore be desirable, to enrich the hearing experiences of the user, to provide a reverberation capacity for multimedia systems. if subject to the auditor's control, could be customized to order, to emulate the "full" sound of a concert hall, or the "damped" sound of a field of freshly fallen snow.

Bien que des effets de réverbération sous contrôle de l'auditeur soient déjà disponibles dans le commerce sur certains systèmes sonores haute-fidélité et appareils professionnels de traitement des signaux audio, ces systèmes utilisent généralement un équipement spécialisé, comme des lignes à retard, des multiplicateurs et des additionneurs ou des puces microprocesseurs de traitement numérique des signaux (DSP) pour produire et combiner les versions à retards multiples d'un signal audio nécessaires pour produire l'effet de réverbération voulu. Même sil est possible d'appliquer lune ou l'autre de ces approches pour produire des effets de réverbération sur un système multimédia, les applications multimédia, spécialement celles basées sur ordinateur individuel et destinées au grand public, sont extrêmement sensibles aux coûts.La dépense supplémentaire que représenterait l'utilisation d'un matériel spécialisé, qu'il soit à base de DSP ou de lignes à retard discrètes, peut s'avérer prohibitive pour un système bon marché basé sur un ordinateur individuel. De plus, les emplacements pour cartes d'extension sont généralement en nombre limité sur les ordinateurs individuels, et il se peut qu'il n'en reste aucun pour recevoir le matériel de traitement du son. Pour l'ensemble de ces raisons, il serait donc très intéressant de pouvoir produire des effets sonores de type réverbération pour des systèmes multimédia basés sur ordinateur individuel sans nécessiter d'équipement supplémentaire.Although listener-controlled reverb effects are already commercially available on some high-fidelity sound systems and professional audio signal processing devices, these systems generally use specialized equipment, such as delay lines, multipliers and digital signal processing (DSP) adders or microprocessor chips to produce and combine the multiple delay versions of an audio signal necessary to produce the desired reverberation effect. Even if either of these approaches can be applied to produce reverberation effects on a multimedia system, multimedia applications, especially those based on personal computers and intended for the general public, are extremely cost sensitive. The additional cost of using specialized hardware, whether based on DSP or discrete delay lines, can be prohibitive for an inexpensive system based on a personal computer. In addition, expansion card slots are generally limited on individual computers, and there may not be any left to accommodate sound processing equipment. For all of these reasons, it would therefore be very interesting to be able to produce reverb-type sound effects for multimedia systems based on personal computers without requiring additional equipment.

RESUME DE L'INVENTION
Les problèmes ci-dessus sont traités dans un mode de réalisation explicatif de la présente invention dans lequel un système basé sur ordinateur individuel produit une séquence d'échantillons "réverbérés" à partir d'une séquence d'échantillons audio numériques. L'invention extrait chaque échantillon d'entrée et produit un échantillon de sortie correspondant, chaque échantillon de sortie étant constitué de la somme de plusieurs échantillons d'entrée reçus à des instants différents et d'un échantillon de sortie dérivé à un instant antérieur.SUMMARY OF THE INVENTION
The above problems are addressed in an explanatory embodiment of the present invention in which a personal computer-based system produces a sequence of "reverberant" samples from a sequence of digital audio samples. The invention extracts each input sample and produces a corresponding output sample, each output sample consisting of the sum of several input samples received at different times and an output sample derived at an earlier time.

Plus spécifiquement, la présente invention utilise le microprocesseur et la mémoire à accès direct (RAM) our retarder chaque échantillon d'entrée dtun premier et d'un deuxième intervalle ou temps de retard, et pour inverser (changer le signe de) l'échantillon. De plus, le système de la présente invention retarde, d'un troisième temps de retard, un échantillon réverbéré précédemment produit en sortie. Au cours de chaque période d'échantillonnage, le système multiplie l'échantillon d'entrée, un échantillon d'entrée retardé et l'échantillon de sortie retardé par des coefficients prédéterminés. Ensuite, le système fait la somme de ces produits avec un autre échantillon d'entrée retardé pour produire un échantillon de sortie réverbéré courant.More specifically, the present invention uses the microprocessor and direct access memory (RAM) to delay each input sample by a first and second delay interval or time, and to reverse (change the sign of) the sample . In addition, the system of the present invention delays, by a third delay time, a reverberant sample previously produced at the output. During each sampling period, the system multiplies the input sample, a delayed input sample and the delayed output sample by predetermined coefficients. The system then sums these products with another delayed input sample to produce a current reverberated output sample.

Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, le système additionne un échantillon d'entrée multiplié retardé à la sortie du réverbérateur pour produire la sortie système.In another embodiment of the present invention, the system adds a delayed multiplied input sample to the output of the reverberator to produce the system output.

Ainsi aucune carte d'extension, puce DSP ou équipement supplémentaire n'est nécessaire. Les coefficients des signaux retardés et les temps de retard peuvent être configurés par l'utilisateur pour produire différents degrés de réverbération. L'utilisateur peut, de plus, contrôler le degré de réverbération perçue en ajoutant une quantité contrôlée du signal initial non retardé au signal réverbéré.So no expansion card, DSP chip or additional equipment is required. The coefficients of the delayed signals and the delay times can be configured by the user to produce different degrees of reverberation. The user can, in addition, control the degree of reverberation perceived by adding a controlled amount of the initial non-delayed signal to the reverberant signal.

La réverbération peut être ajoutée ne temps réel, lorsque le signal est reçu par l'ordinateur individuel, ou en différé, dans une application de mise en forme du signal.Reverb can be added in real time, when the signal is received by the personal computer, or delayed, in a signal shaping application.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les avantages ci-dessus, comme d'autres, de la présente invention pourront être mieux appréciés en référence à la description qui suit à la lumière des figures annexées dans lesquelles
La Fig.l est un schéma fonctionnel d'un ordinateur individuel appliquant la présente invention.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
The above advantages, like others, of the present invention will be better appreciated with reference to the description which follows in the light of the appended figures in which
Fig.l is a block diagram of a personal computer applying the present invention.

La Fig. 2 est un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation de la présente invention.Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

La Fig. 3 est un schéma fonctionnel d'un autre mode de réalisation de la présente invention. Fig. 3 is a block diagram of another embodiment of the present invention.

Les Figs. 4A et 4B, en conjonction, forment un ordinogramme du processus de réverbération utilisé par la présente invention.Figs. 4A and 4B, in conjunction, form a flow chart of the reverberation process used by the present invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION EXPLICATIFS
Le système d'ordinateur individuel 10 de la Fig. 1 représente un mode de réalisation explicatif de la présente invention.DETAILED DESCRIPTION OF EXPLANATORY EMBODIMENTS
The personal computer system 10 of FIG. 1 shows an explanatory embodiment of the present invention.

Comme il est bien connu de l'art, l'ordinateur 10 peut être connecté à, et interagir avec une variété de périphériques comme des lecteurs de CD-ROM, des réseaux informatiques locaux (LAN), des instruments MIDI et des équipements audio: n'importe lequel de ces périphériques peut fonctionner comme une source audio 7 ou un périphérique de sortie audio 9.As is well known in the art, computer 10 can be connected to, and interact with a variety of peripherals such as CD-ROM drives, local computer networks (LAN), MIDI instruments and audio equipment: any of these devices can function as an audio source 7 or an audio output device 9.

L'ordinateur 10 comprend une unité centrale de traitement (CPU) 12; un bus CPU 14; une mémoire RAM 15 qui contient, entre autres, un tampon d'entrée 16 et un tampon de sortie 18; une interface audio 20; et un programme réverbérateur 22 situé dans la RAM 15. Dans le mode de réalisation explicatif, l'unité centrale 12 est réalisée, de préférence, avec un microprocesseur tel que le microprocesseur 80386 20MHz commercialisé par Intel Corporation, Santa Clara, Californie, ou par un microprocesseur équivalent. Bien que d'autres éléments du type mémoire morte (ROM), unités de disques, etc... soient indispensables à l'exploitation de l'ordinateur 10, ceux-ci sont bien connus de l'art, jouent un rôle périphérique à l'application de la présente invention, et ne sont donc pas représentés sur la Fig. 1.The computer 10 includes a central processing unit (CPU) 12; a CPU 14 bus; a RAM memory 15 which contains, inter alia, an input buffer 16 and an output buffer 18; an audio interface 20; and a reverberator program 22 located in the RAM 15. In the explanatory embodiment, the central unit 12 is preferably produced with a microprocessor such as the 80386 20MHz microprocessor marketed by Intel Corporation, Santa Clara, California, or by an equivalent microprocessor. Although other elements of the type read only memory (ROM), disk drives, etc. are essential for the operation of the computer 10, these are well known in the art, play a peripheral role in application of the present invention, and are therefore not shown in FIG. 1.

En exploitation, des signaux audio sont reçus par l'interface audio 20 et convertis en échantillons numériques qui sont placés par l'unité centrale 12, sous le contrôle du réverbérateur 22, dans le tampon d'entrée 16. Il se peut que les signaux audio soient déjà sous forme numérique, leur numérisation à ce stade étant donc superflue. Chaque échantillon du signal d'entrée, des échantillons retardés (c'est-à-dire, antérieurs) du signal d'entrée contenus dans le tampon d'entrée 16, et un échantillon de sortie retardé extrait du tampon de sortie 18 sont combinés pour produire un nouvel échantillon de sortie qui est transmis au tampon de sortie 18 et à l'interface audio 20.Les échantillons de sortie, lorsqu'ils sont convertis sous forme analogique en série à la cadence d'échantillonnage du système (44.100 échantillons/sec. pour ce mode de réalisation), sous une version réverbérés du signal audio d'entrée.In operation, audio signals are received by the audio interface 20 and converted into digital samples which are placed by the central unit 12, under the control of the reverberator 22, in the input buffer 16. The signals may be audio are already in digital form, their digitization at this stage being therefore superfluous. Each sample of the input signal, delayed (i.e., earlier) samples of the input signal contained in the input buffer 16, and a delayed output sample extracted from the output buffer 18 are combined to produce a new output sample which is transmitted to the output buffer 18 and to the audio interface 20. The output samples, when converted into analog form in series at the sampling rate of the system (44,100 samples / sec. for this embodiment), in a reverberated version of the input audio signal.

La conversion des échantillons de sortie audio numériques en un signal de sortie audio analogique peut être accomplie dans l'interface audio 20 ou sur un emplacement distant. De plus, cette conversion peut avoir lieu en temps réel, pour reproduction immédiat, ou bien en différé à l'issue d'une période de mémorisation. La conversion de signaux numériques en signaux analogiques est bien connue de l'art, et la présente invention ne limite en rien le procédé de conversion particulier choisi ou le moment de ladite conversion.The conversion of digital audio output samples to an analog audio output signal can be accomplished in the audio interface 20 or at a remote location. In addition, this conversion can take place in real time, for immediate reproduction, or later after a storage period. The conversion of digital signals to analog signals is well known in the art, and the present invention in no way limits the particular conversion method chosen or the time of said conversion.

Les emplacements en mémoire RAM utilisés pour le tampon de sortie 18 et le tampon d'entrée 16 sont, dans ce mode de réalisation, gardés en réserve par l'unité centrale 12 sous le contrôle du réverbérateur 22 expressément pour la mémorisation des échantillons audio. Comme on le verra plus loin dans le détail, ces tampons sont des tampons circulaires. Ils nécessitent autant d'emplacements que le plus grand nombre de retards voulu. Les emplacements dans les tampons sont accessibles par le biais de pointeurs PEn,
PEn+N, PEn+M et PSor.The RAM memory locations used for the output buffer 18 and the input buffer 16 are, in this embodiment, kept in reserve by the central unit 12 under the control of the reverberator 22 expressly for storing audio samples. As will be seen later in detail, these pads are circular pads. They require as many locations as the greatest number of delays. The locations in the buffers are accessible using PEn pointers,
PEn + N, PEn + M and PSor.

La Fig. 2 illustre de façon détaillée les opérations de temporisation (retard), de multiplication et d'addition qui font partie intégrante du mode d'exploitation du réverbérateur 22. En exploitation, la valeur de chaque échantillon dentrée audio X, est, de préférence, divisée par 4 dans le bloc diviseur 26. Cette division est facultative et est exécutée pour éviter tout dépassement de capacité et troncation résultante de l'échantillon audio qui pourraient, autrement, se produire au cours des opérations ultérieures. Fig. 2 illustrates in detail the operations of timing (delay), multiplication and addition which are an integral part of the operating mode of the reverberator 22. In operation, the value of each audio input sample X, is preferably divided by 4 in the divider block 26. This division is optional and is performed to avoid any overflow and resulting truncation of the audio sample which could otherwise occur during subsequent operations.

A la sortie du bloc diviseur 26, chaque échantillon X1 est transmis un bloc à retard 28 qui applique un retard de M périodes d'échantillonnage à chacune de ses entrées, et à un bloc à retard 30 qui applique un retard de N périodes d'échantillonnage à chacune de ses entrées. La sortie du bloc à retard 28 est donc l'échantillon antérieur Xt et la sortie du bloc à retard 30 l'échantillon antérieur X(iN)
L'échantillon d'entrée X(; est également inversé et multiplié par un coefficient A1 dans le bloc multiplicateur 32. On notera, ici, que, dans le cadre de la présente description, inverser un échantillon signifie changer le signe de l'échantillon. La version inversée d'un échantillon ayant la valeur 250 aura donc la valeur -250.De la même manière, la sortie du bloc à retard 30 est multipliée par le coefficient
A2 dans le bloc multiplicateur 34. Un échantillon de sortie, provenant du tampon de sortie 18 de la Fig. 1, est, facultativement, divisé par 4 dans le bloc 36 et retardé de "L" périodes d'échantillonnage dans la bloc à retard 38 pour produire YÇiLX, et multiplié par le coefficient A3 dans le bloc multiplicateur 40. Les échantillons retardés, multipliés et inversés sont additionnés dans le bloc 42 pour produire une valeur d'échantillon de sortie de réverbérateur Y,,,. At the output of the divider block 26, each sample X1 is transmitted a delay block 28 which applies a delay of M sampling periods to each of its inputs, and to a delay block 30 which applies a delay of N periods of sampling at each of its inputs. The output of delay block 28 is therefore the anterior sample Xt and the output of delay block 30 the anterior sample X (iN)
The input sample X (; is also inverted and multiplied by a coefficient A1 in the multiplier block 32. It will be noted here that, in the context of the present description, inverting a sample means changing the sign of the sample The inverted version of a sample with the value 250 will therefore have the value -250. Similarly, the output of delay block 30 is multiplied by the coefficient
A2 in the multiplier block 34. An output sample, coming from the output buffer 18 of FIG. 1, is optionally divided by 4 in block 36 and delayed by "L" sampling periods in delay block 38 to produce YÇiLX, and multiplied by the coefficient A3 in multiplier block 40. Delayed samples, multiplied and inverted are added to block 42 to produce a reverberator output sample value Y ,,,.

Comme on le verra plus loin dans le détail, les valeurs de "L", "M", "N", A1, A2 et A3 peuvent être sélectionnables par l'utilisateur et sont généralement comprises entre 30 et 60 millisecondes.As will be seen later in detail, the values of "L", "M", "N", A1, A2 and A3 can be user selectable and are generally between 30 and 60 milliseconds.

Plus spécifiquement, en référence à la Fig. 1, chaque échantillon d'entrée est mémorisé dans un emplacement du tampon 16 identifié par un pointeur PEn. L'adresse pour la mémorisation de chaque échantillon d'entrée suivant est obtenue en décrémentant le pointeur PEn par un. Ainsi, les pointeurs PEn+M et PEn+N désignent des emplacements contenant des échantillons enregistrés, respectivement, M et N périodes d'échantillonnage avant l'échantillon identifié par PEn. Ces derniers pointeurs produisent ainsi les retards indiqués par les blocs 28 et 30 de la Fig. 2. De même, chaque échantillon de sortie est mémorisé dans un emplacement dans le tampon 18 identifié par le pointeur PSor, et l'adresse de chaque échantillon de sortie suivant est obtenue en décrémentant le pointeur PSor par un.Le tampon 18 ayant L emplacements, dans ce mode de réalisation exemplaire, le pointeur PSor désigne un emplacement contenant, avant le calcul d'un nouvel échantillon de sortie, un échantillon enregistré L périodes d'échantillonnage avant la nouvelle sortie qui sera placée à cet emplacement une fois qu'elle aura été calculée.More specifically, with reference to FIG. 1, each input sample is stored in a location of the buffer 16 identified by a pointer PEn. The address for storing each subsequent input sample is obtained by decreasing the PEn pointer by one. Thus, the pointers PEn + M and PEn + N designate locations containing recorded samples, respectively, M and N sampling periods before the sample identified by PEn. These latter pointers thus produce the delays indicated by blocks 28 and 30 of FIG. 2. Likewise, each output sample is stored in a location in the buffer 18 identified by the pointer PSor, and the address of each subsequent output sample is obtained by decreasing the pointer PSor by one. The buffer 18 having L locations , in this exemplary embodiment, the pointer PSor designates a location containing, before the calculation of a new output sample, a recorded sample L sampling periods before the new output which will be placed at this location once it will have been calculated.

Le bloc multiplicateur 32 simule l'absorption du signal audio non-réfléchi. Dans un environnement acoustique, comme une salle de concert, cette absorption peut être due à la présence de matériaux atténuateurs (absorbeurs) acoustiques, du type sièges, tentures, etc..., et elle représente une composante importante du son caractéristique d'un environnement donné. L'expérience a démontré que l'inversion de cet échantillon donnait un son plus plein; l'échantillon inversé est donc aussi une composante importante du signal réverbéré produite par la présente invention. Les échantillons retardés provenant des blocs 30 et 28 seront perçus par un auditeur comme des échos du signal d'entrée
X(i).La sortie retardée provenant du bloc 40, qui est une version retardée d'un son qui a été précédemment "réverbéré", sera perçue encore plus comme un écho, comme si elle avait été renvoyée à l'oreille de l'auditeur après l'avoir atteinte une première fois.The multiplier block 32 simulates the absorption of the non-reflected audio signal. In an acoustic environment, such as a concert hall, this absorption can be due to the presence of acoustic attenuating materials (absorbers), such as seats, drapes, etc., and it represents an important component of the sound characteristic of a given environment. Experience has shown that inverting this sample gives a fuller sound; the inverted sample is therefore also an important component of the reverberant signal produced by the present invention. Delayed samples from blocks 30 and 28 will be perceived by an auditor as echoes of the input signal
X (i). The delayed output from block 40, which is a delayed version of a sound that was previously "reverberated", will be perceived even more as an echo, as if it had been returned to the ear of the listener after reaching it for the first time.

Le contrôle des variables M, N, L, Al, A2 et A3 peut être obtenu par l'intermédiaire de techniques d'interface bien connus de l'art, comme une interface utilisateur graphique qui fournit des commandes graphiques du type "potentiomètre graphique" dans un menu déroulant. En ajustant ces variables, l'utilisateur peut contrôler de manière précise les caractéristiques d'écho et de réverbération du son reproduit par le système.Il sera également possible de préconfigurer des combinaisons de ces variables simulant divers environnements d'audition, combinaisons qui pourront ensuite être sélectionnées par un auditeur à partir d'un menu dont les entrées pourront inclure des options du type "salle de concert", "club de jazz", etc..., ledit menu permettant ainsi de contrôler indirectement les caractéristiques de réverbération par le biais de combinaisons préconfigurées de ces variables.The control of variables M, N, L, Al, A2 and A3 can be obtained by means of interface techniques well known in the art, such as a graphical user interface which provides graphical commands of the "graph potentiometer" type. in a drop-down menu. By adjusting these variables, the user can precisely control the echo and reverberation characteristics of the sound reproduced by the system. It will also be possible to preconfigure combinations of these variables simulating various hearing environments, combinations which can then be be selected by a listener from a menu whose entries may include options such as "concert hall", "jazz club", etc., said menu thus making it possible to indirectly control the reverberation characteristics by the bias of preconfigured combinations of these variables.

La Fig. 3 est une illustration des opérations de temporisation (RETARD), de multiplication et d'inversion exécutées par un autre mode de réalisation de la présente invention. Dans ce mode de réalisation, l'échantillon d'entrée divisé produite en sortie du bloc 26 est, en plus des opérations mentionnées plus haut en référence à la Fig.Fig. 3 is an illustration of the delay, multiplication and inversion operations performed by another embodiment of the present invention. In this embodiment, the divided input sample produced at the output of block 26 is, in addition to the operations mentioned above with reference to FIG.

2, multiplié par le coefficient A4 dans le bloc 46.2, multiplied by the coefficient A4 in block 46.

L'échantillon résultant est additionné, dans le bloc 48, à Yj), l'échantillon de sortie du réverbérateur, pour produire la sortie Ut). Les préférences quant au niveau de réverbération varient d'un auditeur à l'autre et, pour le même auditeur, d'un moment à l'autre. En ajustant la valeur du coefficient A4, dans le bloc 46, il est possible de contrôler le niveau de sortie sonore non retardée par le système, ce qui permet de produire des degrés plus ou moins élevés de réverbération en fonction de ce que l'on désire.The resulting sample is added, in block 48, to Yj), the reverberator output sample, to produce the output Ut). Preferences for the reverb level vary from listener to speaker and, for the same listener, from time to time. By adjusting the value of the coefficient A4, in block 46, it is possible to control the level of sound output not delayed by the system, which makes it possible to produce higher or lower degrees of reverberation depending on what is longed for.

L'ordinogramme des Figs. 4A et 4B illustrent le mode d'exploitation séquentiel du réverbérateur 22. Le processus commence en 100, puis passe à l'étape 102 où les variables de retard "M", "N" et "L" sont lues par l'unité centrale 12.The flow diagram of Figs. 4A and 4B illustrate the sequential operating mode of the reverberator 22. The process begins at 100, then proceeds to step 102 where the delay variables "M", "N" and "L" are read by the central unit 12.

Ensuite, au cours de l'étape 104, les coefficients de niveau
A1 à A4 sont également lus par l'unité centrale 12. Comme abordé plus haut, les valeurs de retard et de niveau peuvent être configurables par l'utilisateur, soit par manipulation directe de ces valeurs, ou par manipulation indirecte par sélection de caractéristiques préconfigurées comme "salle de concert", "club de jazz", etc...Then, during step 104, the level coefficients
A1 to A4 are also read by the central processing unit 12. As discussed above, the delay and level values can be configurable by the user, either by direct manipulation of these values, or by indirect manipulation by selection of preconfigured characteristics. like "concert hall", "jazz club", etc ...

Le réverbérateur 22 passe à l'étape 106, où il crée un tampon d'entrée 16 d'au moins "M" emplacements et vide l'ensemble de ces emplacements. Ensuite, le réverbérateur 22 passe à l'étape 108 où il crée un tampon de sortie 18 d'au moins "L" emplacements et vide l'ensemble de ces emplacements. Les tampons d'entrée et de sortie peuvent être composés d'emplacements en mémoire RAM gardés en réserve expressément pour mémoriser les valeurs des échantillons d'entrée et de sortie. Les tampons 16 et 18 sont, de préférence, comme mentionné plus haut, organisés en tampons "circulaires" caractérisés en ce que, lorsqu'un pointeur désignant des emplacements dans le tampon est décrémenté au-delà de l'emplacement de l'adresse la plus basse, celui-ci retourne à l'adresse la plus haute du dit tampon.The reverberator 22 goes to step 106, where it creates an input buffer 16 of at least "M" locations and empties all of these locations. Then, the reverberator 22 goes to step 108 where it creates an output buffer 18 of at least "L" locations and empties all of these locations. The input and output buffers can be composed of RAM memory locations kept expressly for storing the values of the input and output samples. The buffers 16 and 18 are preferably, as mentioned above, organized into "circular" buffers characterized in that, when a pointer designating locations in the buffer is decremented beyond the location of the address la lower, it returns to the highest address of said buffer.

Le réverbérateur 22 passe alors à l'étape 110, où il positionne le pointeur d'entrée PEn sur le premier emplacement dans le tampon d'entrée 16 (Fig. 1); ensuite, au cours de l'étape 112, il positionne le pointeur à retard
PEn+M sur l'emplacement "PEn+M" du tampon d'entrée; enfin, au cours de l'étape 114, il positionne le pointeur à retard "PEn+N" sur l'emplacement "PEn+M" du tampon d'entrée. Au cours de l'étape 116, le réverbérateur 22 positionne le pointeur de sortie sur un emplacement dans le tampon de sortie.The reverberator 22 then goes to step 110, where it positions the input pointer PEn on the first location in the input buffer 16 (FIG. 1); then, in step 112, it positions the delay pointer
PEn + M at the location "PEn + M" of the input buffer; finally, during step 114, it positions the delay pointer "PEn + N" on the location "PEn + M" of the input buffer. During step 116, the reverberator 22 positions the output pointer at a location in the output buffer.

Au cours de l'étape 118, le réverbérateur 22 mémorise l'échantillon d'entrée suivent disponible (dans ce cas la premier échantillon d'entrée) dans l'emplacement du tampon d'entrée identifié par PEn. Au cours de l'étape 120, le réverbérateur 22 calcule l'échantillon de signal de sortie de réverbérateur et place la valeur dans l'emplacement identifié par PSor. La valeur de l'échantillon de sortie, Yj), est ensuite calculée selon l'équation suivante, qui reflète le schéma fonctionnel de la Fig. 2
Y!tr = X(t-M) X(i, A1 + X(j) * A3 + X(iN) * A2
En plus de transférer la valeur de l'échantillon de sortie dans l'emplacement "PSor" du tampon de sortie, le réverbérateur 22 peut transmettre la valeur de l'échantillon de sortie à l'interface audio 20 et/ou à un dispositif de mémorisation, du type unité de disque, bande magnétique, etc... (non représenté).During step 118, the reverberator 22 stores the following input sample available (in this case the first input sample) in the location of the input buffer identified by PEn. During step 120, the reverberator 22 calculates the reverberator output signal sample and places the value in the location identified by PSor. The value of the output sample, Yj), is then calculated according to the following equation, which reflects the block diagram of FIG. 2
Y! Tr = X (tM) X (i, A1 + X (j) * A3 + X (iN) * A2
In addition to transferring the value of the output sample to the location "PSor" of the output buffer, the reverberator 22 can transmit the value of the output sample to the audio interface 20 and / or to a device for storage, type of disk drive, magnetic tape, etc ... (not shown).

Au cours de l'étape 124, le réverbérateur décrémente tous les pointeurs. Comme mentionné plus haut, si les tampons 16 et 18 sont organisés en tampons circulaires, les pointeurs peuvent être décrémentés à ce stade et, si une valeur de pointeur est inférieure à l'adresse de tampon la plus basse, celui-ci sera alors positionné sur la valeur de l'adresse la plus haute du tampon.During step 124, the reverberator decrements all the pointers. As mentioned above, if buffers 16 and 18 are organized in circular buffers, the pointers can be decremented at this stage and, if a pointer value is less than the lowest buffer address, this will then be positioned on the value of the highest address of the buffer.

Au cours de l'étape 126, le réverbérateur 22 détermine s'il y a encore d'autres échantillons d'entrée à traiter. S'il y a d'autres échantillons d'entrée, le réverbérateur 22 retourne à l'étape 118 où il mémorise l'échantillon d'entrée suivant dans l'emplacement identifié par le pointeur d'entrée (mis à jour) PEn et continue la procédure précédemment décrite. S'il n'y a plus d'échantillons d'entrée, le réverbérateur 22,- après avoir employé le contenu restant du -tampon pour produire les sorties réverbérées finales, passe à l'étape 128, Fin.During step 126, the reverberator 22 determines whether there are still other input samples to be processed. If there are other input samples, the reverberator 22 returns to step 118 where it stores the next input sample in the location identified by the input pointer (updated) PEn and continues the procedure previously described. If there are no more input samples, the reverberator 22, - after using the remaining contents of the buffer to produce the final reverberant outputs, proceeds to step 128, End.

La description qui précède est limitée à un mode de réalisation spécifique de la présente invention. Les personnes compétentes dans l'art noteront, toutefois, que plusieurs variations et modifications peuvent être apportées à la présente invention pour en dégager tout ou partie des avantages. Par exemple, bien que le mode de réalisation explicatif soit réalisé en logiciel, les principes de la présente invention peuvent également s'appliquer en utilisant des éléments discrets ou intégrés dans un circuit matériel.The foregoing description is limited to a specific embodiment of the present invention. Those skilled in the art will note, however, that several variations and modifications can be made to the present invention to provide some or all of the benefits. For example, although the explanatory embodiment is implemented in software, the principles of the present invention can also be applied by using discrete elements or integrated in a hardware circuit.

En conséquence, les revendications annexées ont pour objet de couvrir l'ensemble de ces variations et modifications en ce qu'elles ne sortent ni de l'esprit, ni du champ d'application de la présente invention. Consequently, the purpose of the appended claims is to cover all of these variations and modifications in that they do not depart from the spirit or the scope of the present invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Processeur de signaux audio pour générer un flux de mots1. Audio signal processor to generate a stream of words

binaires réverbérés sur une sortie à partir d'un flux de binaries reverberated on an output from a stream of

mots binaires d'entrée, chacun des mots binaires input binary words, each of the binary words

d'entrée consistant en un échantillon audio numérisé, input consisting of a digital audio sample,

ledit processeur audio comprenant said audio processor comprising

une première unité à retard sensible aux mots binaires a first delay unit sensitive to binary words

d'entrée pour produire des premiers mots retardés input to produce delayed first words

correspondant à des échantillons audio retardés d'un corresponding to audio samples delayed by one

premier intervalle de temps; first time interval;

une deuxième unité à retard sensible aux mots binaires a second delay unit sensitive to binary words

d'entrée pour produire des deuxièmes mots retardés input to produce second delayed words

deuxième intervalle de temps; second time interval;

une premier additionneur binaire sensible aux mots a first binary adder sensitive to words

binaires d'entrée, aux premiers mots retardés, aux input binaries, first delayed words,

deuxièmes mots retardés et à des mots de rétroaction second delayed words and feedback words

pour générer des premiers mots de sortie de somme;; to generate first sum output words ;;

une troisième unité à retard sensible aux premiers mots a third delay unit sensitive to the first words

de sortie de somme pour produire les mots de rétroaction sum output to generate the feedback words

correspondant aux premiers mots de sortie de somme corresponding to the first sum output words

retardés d'un troisième intervalle de temps; et delayed by a third time interval; and

un appareil de sortie pour transmettre les premiers mots an output device to transmit the first words

de sortie de somme à la sortie sous la forme du flux de from sum output to output as the flow of

mots binaires réverbérés. reverberated binary words.

2. Processeur de signaux audio selon la revendication 12. Audio signal processor according to claim 1

comprenant, de plus, un premier élément exploité par further comprising a first element operated by

l'utilisateur pour ajuster le premier intervalle de user to adjust the first interval of

temps, le deuxième intervalle de temps et le troisième time, the second time interval and the third

intervalle de temps. time interval.

3. Processeur de signaux audio selon la revendication 1 ou3. Audio signal processor according to claim 1 or

2 comprenant, de plus 2 including, in addition

un premier multiplicateur binaire sensible aux mots a first binary multiplier sensitive to words

binaires d'entrée pour multiplier les mots binaires input binaries to multiply binary words

d'entrée par un premier coefficient ajustable; input by a first adjustable coefficient;

un deuxième multiplicateur binaire connecté à la a second binary multiplier connected to the

deuxième unité à retard pour multiplier les deuxièmes second delay unit to multiply the second

mots binaires par un deuxième coefficient ajustable; binary words by a second adjustable coefficient;

un troisième multiplicateur binaire connecté à la a third binary multiplier connected to the

troisième unité à retard pour multiplier les mots de third delay unit to multiply the words of

rétroaction par un troisième coefficient ajustable. feedback by a third adjustable coefficient.

4. Processeur de signaux audio selon l'une des4. Audio signal processor according to one of the

revendications 1 à 3 comprenant, de plus, un deuxième claims 1 to 3 further comprising a second

élément exploité par l'utilisateur pour ajuster les element operated by the user to adjust the

valeurs du premier coefficient ajustable, du deuxième values of the first adjustable coefficient, of the second

coefficient ajustable et du troisième coefficient adjustable coefficient and the third coefficient

ajustable. adjustable.

5. Processeur de signaux audio selon l'une des5. Audio signal processor according to one of the

revendications 1 à 4, dans lequel la première unité à claims 1 to 4, wherein the first unit to

retard, la deuxième unité à retard et le troisième à delay, the second delay unit and the third to

retard consistent chacune en une mémoire tampon de type delay each consist of a type buffer

FIFO ayant une pluralité d'étages et une longueur FIFO having a plurality of stages and a length

suffisante pour produire le premier intervalle de temps, sufficient to produce the first time interval,

le deuxième intervalle de temps et le troisième the second time interval and the third

intervalle de temps. time interval.

6. Processeur de signaux audio selon l'une des6. Audio signal processor according to one of

revendications 1 à 5 comprenant, de plus, un deuxième claims 1 to 5 further comprising a second

additionneur binaire sensible aux premiers mots de binary adder sensitive to the first words of

sortie de somme et aux mots binaires d'entrée pour sum output and input binary words for

produire des deuxièmes mots de sortie de somme, et où generate second sum output words, and where

l'appareil de transmission transmet les deuxièmes mots the transmitting device transmits the second words

mots binaires réverbérés. reverberated binary words.

7. Processeur de signaux audio selon l'une des7. Audio signal processor according to one of the

revendications 1 à 6 comprenant de plus claims 1 to 6 further comprising

une première mémoire tampon FIFO comprenant une entrée a first FIFO buffer comprising an entry

pour recevoir les mots binaires d'entrée, un premier to receive the input binary words, a first

nombre d'étages, où chaque étage mémorise l'un des mots number of floors, where each floor stores one of the words

binaires, un premier mécanisme de cadencement pour binaries, a first timing mechanism for

cadencer les mots binaires d'entrée à travers la clock the input binary words across the

première mémoire tampon FIFO à une fréquence constante, first FIFO buffer at a constant frequency,

et une sortie pour produire des premiers mots retardés and an output to produce delayed first words

intervalle de temps correspondant à l'intervalle de time interval corresponding to the interval of

temps nécessaire aux mots binaires d'entrée pour time required for input binary words to

traverser le premier nombre d'étages;; cross the first number of floors ;;

une deuxième mémoire tampon FIFO comprenant une entrée a second FIFO buffer comprising an entry

pour recevoir les mots binaires d'entrée, un deuxième to receive the input binary words, a second

binaires, un deuxième mécanisme de cadencement pour binaries, a second timing mechanism for

deuxième mémoire tampon FIFO à une fréquence constante, second FIFO buffer at a constant frequency,

et une sortie pour produire des deuxièmes mots retardés and an output to produce second delayed words

traverser le deuxième nombre d'étages; cross the second number of floors;

d'entrée par un premier coefficient ajustable;; input by a first adjustable coefficient ;;

deuxième mémoire tampon FIFO pour multiplier les second FIFO buffer to multiply the

deuxièmes mots binaires par un deuxième coefficient second binary words by a second coefficient

ajustable; adjustable;

un premier additionneur binaire sensible aux mots a first binary adder sensitive to words

deuxièmes mots retardés et aux mots de rétroaction pour second delayed words and to feedback words for

générer des premiers mots de sortie de somme;; generate first sum output words ;;

une troisième mémoire tampon FIFO comprenant une entrée a third FIFO buffer comprising an entry

pour recevoir les premiers mots de sortie de somme, un to receive the first sum output words, a

troisième nombre d'étages, où chaque étage mémorise l'un third number of floors, where each floor stores one

des premiers mots de sortie de somme, un troisième first sum output words, a third

mécanisme de cadencement pour cadencer les mots binaires timing mechanism for timing binary words

d'entrée à travers la troisième mémoire tampon FIFO a input through the third FIFO buffer has

une fréquence constante, et une sortie pour produire des a constant frequency, and an output to produce

mots intermédiaires correspondant aux premiers mots de intermediate words corresponding to the first words of

sortie de somme retardés d'un intervalle de temps sum output delayed by a time interval

correspondant à l'intervalle de temps nécessaire aux corresponding to the time interval required for

premiers mots de sortie de somme pour traverser le first sum output words to cross the

troisième nombre d'étages; et third number of floors; and

un troisième multiplicateur binaire sensible aux mots a third word-sensitive binary multiplier

intermédiaires pour multiplier les mots intermédiaires intermediaries to multiply intermediate words

par un troisième coefficient ajustable pour produire les by a third adjustable coefficient to produce the

mots de rétroaction; et feedback words; and

un appareil de sortie pour transmettre les mots an output device for transmitting words

intermédiaires à la sortie sous la forme du flux de mots output intermediaries in the form of word flow

binaires réverbérés. reverberated binaries.

8. Système informatique comprenant8. Computer system including

une unité centrale de traitement pour coordonner a central processing unit to coordinate

l'exploitation de l'ordinateur; computer operation;

une mémoire ayant une pluralité d'emplacements de a memory having a plurality of locations of

mémoire pour mémoriser des données et des programmes memory for storing data and programs

pour contrôler l'unité centrale de traitement: to control the central processing unit:

une horloge pour générer des signaux de cadencement; une source de signaux audio sensible à un signal audio analogique pour générer un flux séquentiel de mots binaires d'entrée, chaque mot binaire d'entrée consistant en un échantillon audio numérisé; une première mémoire tampon FIFO comprenant une entrée pour recevoir les mots binaires d'entrée, un premier nombre d'étages, où chaque étage mémorise l'un des mots binaires, un premier mécanisme de cadencement pour cadencer les mots binaires d'entrée à travers la première mémoire tampon FIFO à une fréquence constante, et une sortie pour produire des premiers mots retardés correspondant à des échantillons audio retardés d'un intervalle de temps correspondant à l'intervalle de temps nécessaire aux mots binaires d'entrée pour traverser le premier nombre d'étages; une deuxième mémoire tampon FIFO comprenant une entrée pour recevoir les mots binaires d'entrée, un deuxième nombre d'étages, où chaque étage mémorise l'un des mots binaires, un deuxième mécanisme de cadencement pour cadencer les mots binaires d'entrée à travers la deuxième mémoire tampon FIFO à une fréquence constante, et une sortie pour produire des deuxièmes mots retardés correspondant à des échantillons audio retardés d'un intervalle de temps correspondant à l'intervalle de temps nécessaire aux mots binaires d'entrée pour traverser le deuxième nombre d'étages; un premier multiplicateur binaire sensible aux mots binaires d'entrée pour multiplier les mots binaires d'entrée par-un premier coefficient ajustable; un deuxième multiplicateur binaire connecté à la deuxième mémoire tampon FIFO pour multiplier les deuxièmes mots binaires par un deuxième coefficient ajustable; a clock for generating timing signals; an audio signal source responsive to an analog audio signal for generating a sequential stream of input binary words, each input binary word consisting of a digitized audio sample; a first FIFO buffer including an input for receiving the binary input words, a first number of stages, where each stage stores one of the binary words, a first timing mechanism for clocking the binary input words through the first FIFO buffer at a constant frequency, and an output for producing first delayed words corresponding to audio samples delayed by a time interval corresponding to the time interval necessary for the input binary words to pass through the first number floors; a second FIFO buffer including an input for receiving the binary input words, a second number of stages, where each stage stores one of the binary words, a second timing mechanism for clocking the binary input words through the second FIFO buffer at a constant frequency, and an output for producing second delayed words corresponding to audio samples delayed by a time interval corresponding to the time interval necessary for the input binary words to pass through the second number floors; a first binary multiplier responsive to the input binary words for multiplying the input binary words by a first adjustable coefficient; a second binary multiplier connected to the second FIFO buffer memory for multiplying the second binary words by a second adjustable coefficient;

d'entrée à travers la troisième mémoire tampon FIFO à input through the third FIFO buffer to

troisième nombre d'étages; third number of floors;

mots de rétroaction; et feedback words; and

binaires réverbérés. reverberated binaries.

9. Procédé pour générer un flux de mots binaires réverbérés9. Method for generating a stream of reverberated binary words

sur une sortie à partir d'un flux de mots binaires on an output from a stream of binary words

d'entrée, chaque mot binaire d'entrée consistant en un input, each input binary word consisting of

échantillon audio numérisé, ledit procédé comprenant les digitized audio sample, said method comprising

étapes consistant à steps of

A. retarder les mots binaires d'entrée d'un premier A. delay binary input words by a first

intervalle de temps pour produire des premiers time interval to produce prime

mots retardés correspondant à des échantillons delayed words corresponding to samples

audio retardés d'un premier intervalle de temps; audio delayed by a first time interval;

B. retarder les mots binaires d'entrée d'un deuxième B. delay the input binary words by a second

intervalle de temps pour produire des deuxièmes time interval to produce second

audio retardés d'un deuxième intervalle de temps; audio delayed by a second time interval;

C. additionner les mots binaires d'entrée, les C. add the binary input words, the

premiers mots retardés, les deuxièmes mots first words delayed, second words

retardés et des mots de rétroaction pour générer delayed and feedback words to generate

des premiers mots de sortie de somme;; first sum output words ;;

D. retarder les premiers mots de sortie de somme pour D. delay the first sum output words for

produire les mots de rétroaction correspondant aux produce the feedback words corresponding to

premiers mots de sortie de somme retardés d'un first sum output words delayed by one

troisième intervalle de temps; et third time interval; and

E. transmettre les premiers mots de sortie de somme à E. pass the first sum output words to

la sortie sous la forme du flux de mots binaires output as a stream of binary words

réverbérés. reverberated.

10. Procédé selon la revendication 9 comprenant, de plus, le10. The method of claim 9 further comprising

étapes consistant à steps of

F. multiplier les mots binaires d'entrée par un F. multiply the input binary words by one

premier coefficient ajustable avant l'addition de first adjustable coefficient before adding

l'étape C; step C;

G. multiplier les deuxièmes mots binaires par un G. multiply the second binary words by one

deuxième coefficient ajustable avant l'addition de second adjustable coefficient before adding

l'étape C; et step C; and

H. multiplier les mots de rétroaction par un H. multiply the feedback words by a

troisième coefficient ajustable avant l'addition third coefficient adjustable before addition

de l'étape C. from step C.

11. Procédé selon la revendication 9 ou 10 comprenant, de11. The method of claim 9 or 10 comprising, of

plus, les étapes consistant à plus, the steps of

I. additionner les premiers mots de sortie de somme I. add the first sum output words

aux mots binaires d'entrée pour produire des to the input binary words to produce

deuxièmes mots de sortie de somme; et second sum output words; and

J. transmettre les deuxièmes mots de sortie de sommeJ. transmit the second sum output words

à la sortie sous la forme du flux de mots binaires at the output as a stream of binary words

réverbérés. reverberated.