本文為下篇，將對混響的具體參數(shù)調(diào)整以及選擇 ADI 的 DSP 設(shè)計合理算法進行深入解析。關(guān)于混響的類型、主要幾大類 DSP 混響的實現(xiàn)原理，可參考上篇《如何在 ADI DSP 中設(shè)計一個合理的混響 (上) 》。

混響的常見參數(shù)

在上篇文章中，我們提及了混響的類型和基本實現(xiàn)原理。目前做一個專業(yè)級混響需要設(shè)置許多參數(shù)，有些參數(shù)是必備的，而有些是在特定需求下慢慢增加起來的。專業(yè)的效果器一般包含了如下圖 (圖1) 所示的一些參數(shù)：

圖1 混響的相關(guān)參數(shù)

混響時間：能夠逼真地模擬自然混響的數(shù)碼混響器上都有一套復(fù)雜的程序，其中雖然有很多技術(shù)參數(shù)可調(diào)，然而對這些技術(shù)參數(shù)的調(diào)整都不會比原有的效果更為自然，尤其是混響時間 (取決于預(yù)延遲時間以及衰減速率和收斂的判定)。

預(yù)延遲時間：在混響效果器上的眾多參數(shù)中，預(yù)延遲時間 (Predelay) 是一個比較重要的點。所謂預(yù)延遲時間，指的是進入人耳的直達聲和第一次反射聲之間的時間間隔。在混音中，預(yù)延遲時間的選擇與我們的基準時間有著一定的關(guān)聯(lián)性。而基準時間的計算方式一般來說就是拿 60 秒除以音樂 BPM 的值 (取決于直達聲之后做的延遲時間以及 FIR 的時間)。

高頻滾降：此項參數(shù)用于模擬自然混響中，空氣對高頻的吸收效應(yīng)，以產(chǎn)生較為自然的混響效果。一般高頻混降的可調(diào)范圍為 0.1~1.0。此值較高時，混響效果也較接近自然混響；此值較低時，混響效果則較清澈 (取決于低通濾波器的階數(shù)以及截至頻率的設(shè)計)。

擴散度：此項參數(shù)可調(diào)整混響聲陣密度的增長速度，可調(diào)范圍為 0~10，其值較高時，混響效果比較豐厚、溫暖；其值較低時，混響效果則較空曠、冷僻 (取決于 Comb Filter 的 D 值選取以及回聲密度遞增數(shù)值)。

聲陣密度：此項參數(shù)可調(diào)整聲陣的密度，其值較高時，混響效果較為溫暖，但有明顯的聲染色；其值較低時，混響效果較深邃，器聲染色也較弱 (取決于 Comb Filter 的數(shù)量)。

頻率調(diào)制：這是一項技術(shù)性參數(shù)，因為電子混響的聲陣密度比自然混響稀疏，為了使混響的聲音比較平滑、連貫，需要對混響聲陣列的延時時間進行調(diào)制。此項技術(shù)可以有效消除延時聲陣列的段裂聲，可以增加混響聲的柔和感 (取決于 Comb Filter 的延時時間)。

混響類型：不同房間的自然混響聲陣列差別也較大，而這種差別并不是一兩項參數(shù)就能表現(xiàn)的。在數(shù)碼混響器當中，不同的自然混響需要不同的程序。它的可選項一般有小廳 (S-Hall)、大廳 (L-Hall)、房間 (Room)、隨機 (Random)、反混響 (Reverse)、鋼板 (Plate)、彈簧 (Spring) 等。其中小廳、大廳、房間混響屬自然混響效果；鋼板、彈簧混響則可以模擬早期機械式混響的處理效果。

干濕比：干聲信號和混響信號的比例，調(diào)節(jié)直達聲以及混響信號的分量比重。

從這些后續(xù)發(fā)展出來的參數(shù)不難看出，涉及的調(diào)節(jié)選擇變得越來越多，那么對于設(shè)計者來講，如何挑選合適的參數(shù)和類型去搭建自己想要的產(chǎn)品就變得非常重要。

DSP 和混響類型的選擇

在實際的生產(chǎn)應(yīng)用中，選擇混響的類型并不是直接去選一個最完善的類型就好了。實際上很多時候應(yīng)用達不到這個條件，越完善的混響類型意味著它對 DSP 的內(nèi)存空間以及算力大小都是有需求的。然而在很多成本預(yù)算不是那么充足，或者工作環(huán)境對功耗等方面都有需求的產(chǎn)品中，我們無法選擇那么一個較高復(fù)雜度的混響。

舉個很簡單的例子，比如 A 用戶需要做一個輕量級的吉他拾音器，拾音器主要的目的就是拾音，當然為了豐富一些效果，可能我們需要調(diào)節(jié)高中低頻的 EQ，加一個混響。在這個時候，選擇一個 ECHO 類的混響要比選擇 MOORER 類的混響好太多。

從控制成本和功耗的角度上來講，雖然 ECHO 類并不如 Moorer 類的好，但是在演奏中已經(jīng)夠用，復(fù)雜的可以通過拾取后送到效果器或者功放中去實現(xiàn)。在選擇時，建議都要根據(jù)自己的產(chǎn)品類型合理地從成本、封裝體積大小，以及功耗上選擇最為合適的產(chǎn)品。

ADI DSP 在 ECHO 類算法的基本實現(xiàn)

眾所周知，ADI 在音頻的 DSP 上相當有競爭力，從 Sigma 到 Sharc 類的 DSP 均運用于各類音頻電子產(chǎn)品中。如下圖 (圖2) 所示為 ADI SigmaDSP 產(chǎn)品選型對比表：

圖2 SigmaDSP 的產(chǎn)品選型對比表

下圖 (圖3) 為 ADI SharcDSP 產(chǎn)品選型對比表：

圖3 SharcDSP 的產(chǎn)品選型對比表

ADI SigmaDSP 的產(chǎn)品是定點的數(shù)字信號處理器，而 SharcDSP 即全浮點的數(shù)字信號處理器。全浮點的 DSP 可以處理復(fù)雜度比較高的混響，SigmaDSP 一般用于處理一些簡單一點的混響。

以下將展示一些 ECHO 類混響在 DSP 上的應(yīng)用實現(xiàn)，目前混響主要對內(nèi)存的空間需求是比較多的，存在著很多 Delay。ECHO 類混響在 ADAU1701 和 ADAU1761中 的實現(xiàn)如下圖 (圖4) 所示：

圖4 ECHO 類混響在 ADAU1761 中的實現(xiàn)

從圖中可以看出，直達聲直接作為干音傳到輸出端，將音源的左右通達合成一路用來減少內(nèi)存空間和算力的消耗，用三個延時線創(chuàng)造混響空間，傳到后端進行低通濾波，實現(xiàn)高頻滾降。這樣做能夠得到一定量的混響的效果，但是由于回聲密度不夠，增益調(diào)節(jié)以及擴散度和頻率調(diào)制是無法實現(xiàn)的，適合一些輕量化的產(chǎn)品應(yīng)用。我們在 SharcDSP 中一般直接通過代碼來實現(xiàn)，例如下方的 ECHO 類回聲的實現(xiàn)：

創(chuàng)建一個 DSP 混響的效果器。以下圖 (5) 是一個使用 Python 和 NumPy 庫實現(xiàn)簡單 DSP 混響效果的示例代碼：

圖5 Python 實現(xiàn) DSP 混響效果 (橫版)

如上圖 (圖5) 所示的代碼實現(xiàn)了一個基本的 DSP 混響效果，包括延遲線和低通濾波器。我們可以根據(jù)需要調(diào)整延遲時間和截止頻率來改變混響的效果。需要注意的是，這個示例使用了 Python 的 NumPy 庫來處理數(shù)字信號，并且需要在支持音頻播放的環(huán)境中運行 (例如 Jupyter notebook 或 Python 腳本)。

圖6 ECHO 類混響效果用 C 語言實現(xiàn) (橫版)

如上圖 (圖6) 所示的代碼是一個簡單的 DSP 混響效果實現(xiàn)，它使用了 C 語言進行編程。代碼主要有以下操作：

定義了一些常量，如采樣率、幀大小、通道數(shù)、延遲長度和衰減時間等；

定義了一個名為 DelayBuffer 的結(jié)構(gòu)體，用于實現(xiàn)延遲緩沖區(qū)；

創(chuàng)建了一個名為 create_delay_buffer 的函數(shù)，用于創(chuàng)建延遲緩沖區(qū)；

定義了一個名為 destroy_delay_buffer 的函數(shù)，用于銷毀延遲緩沖區(qū)。

在 main 函數(shù)中，首先創(chuàng)建了一個延遲緩沖區(qū)，然后進入了一個循環(huán)，模擬了信號的輸入、處理和輸出過程。在每次循環(huán)中，信號被輸入到混響效果處理中，處理后的信號被輸出，同時衰減時間也在不斷衰減。最后當延遲時間達到最大值時，循環(huán)結(jié)束，延遲緩沖區(qū)被銷毀。

在 ADI Sharc 平臺上，當我們跑通 Framework 之后，導(dǎo)入這一部分代碼，將音頻流導(dǎo)入進去就可以得到一個 ECHO 類的混響效果。如果需要更高級好用的 Schroeder & Moorer 類混響系統(tǒng)時，可以通過開源框架 Sox，F(xiàn)reeverb 和 Tonic 去獲取，完整的算法會比較長，需要大家在線下去參考。

總結(jié)

本文簡要概述了混響的相關(guān)類型和實現(xiàn)方式，通過對產(chǎn)品的需求分析，可以在 ADI DSP 中去實現(xiàn)合適的算法。ADI DSP 在各類混響的算法都能夠?qū)崿F(xiàn)，同時也支持大家進行相應(yīng)的產(chǎn)品選擇。

審核編輯：劉清