專利名稱：環(huán)繞聲矩陣編解碼系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種多媒體處理技術(shù)，特別是涉及一種用音頻水印來改進(jìn)環(huán)繞聲矩陣解碼器對(duì)雙通道原始音源的后向兼容性的方法和裝置。
背景技術(shù)：
立體聲是指具有立體感的聲音。自然界發(fā)出的聲音是立體聲，人們希望把這些立體聲信息經(jīng)記錄、傳輸、重發(fā)(回放)后，仍能準(zhǔn)確感知原始的立體聲。一種現(xiàn)有的的立體聲處理方式是雙通道立體聲系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為雙通道、雙聲道。2.0系統(tǒng)是典型的雙通道回放系統(tǒng)，僅由左前置揚(yáng)聲器L和右前置揚(yáng)聲器R組成。2.1系統(tǒng)在
2.O系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了低音單元LFE。另一種現(xiàn)有的立體聲處理方式是環(huán)繞聲立體聲系統(tǒng),簡(jiǎn)稱為環(huán)繞聲。5.1系統(tǒng)是典型的環(huán)繞聲回放系統(tǒng)，由左前置揚(yáng)聲器L、右前置揚(yáng)聲器R、中前置揚(yáng)聲器C、低音單兀LFE、左后環(huán)繞揚(yáng)聲器Ls、右后環(huán)繞揚(yáng)聲器Rs組成。7.1系統(tǒng)在5.1系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了左側(cè)揚(yáng)聲器和右側(cè)揚(yáng)聲器。環(huán)繞聲系統(tǒng)作為比雙通道系統(tǒng)更好的立體聲再現(xiàn)方式，在家庭影院、電子競(jìng)技游戲、實(shí)況再現(xiàn)、虛擬現(xiàn)實(shí)等場(chǎng)合得到了快速推廣和廣泛應(yīng)用。然而，雙通道系統(tǒng)具有超過半個(gè)世紀(jì)的應(yīng)用歷史，硬件設(shè)備和音頻資源的數(shù)量都遠(yuǎn)大于環(huán)繞聲系統(tǒng)。如何充分利用已有的雙通道信號(hào)的制作、存儲(chǔ)、傳輸?shù)仍O(shè)備，實(shí)現(xiàn)大部分環(huán)繞聲系統(tǒng)的性能，便有著巨大的市場(chǎng)價(jià)值。一個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景是，將現(xiàn)有的調(diào)頻立體聲廣播方便地升級(jí)為準(zhǔn)環(huán)繞聲廣播。由于環(huán)繞聲系統(tǒng)所包含的立體聲信息遠(yuǎn)多于雙通道系統(tǒng)，一旦雙通道系統(tǒng)按其原始設(shè)計(jì)無法存儲(chǔ)額外的環(huán)繞聲信息時(shí)，從雙通道信號(hào)到環(huán)繞聲信號(hào)的轉(zhuǎn)換(稱為環(huán)繞聲矩陣編碼、盲解碼)就面臨部分環(huán)繞聲信息無法恢復(fù)的難題。有別于主要承擔(dān)數(shù)據(jù)壓縮功能的純環(huán)繞聲編解碼器，業(yè)界習(xí)慣上將從雙通道信號(hào)向上混音到環(huán)繞聲信號(hào)的系統(tǒng)稱為環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)，也稱環(huán)繞聲盲解碼系統(tǒng)。請(qǐng)參閱圖1，這是一種現(xiàn)有的環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)，僅包括環(huán)繞聲矩陣編碼器11。所述環(huán)繞聲矩陣編碼器11將任意聲道的環(huán)繞聲信號(hào)(圖1中以5.1聲道為例)轉(zhuǎn)換為雙通道信號(hào)，以便于在目前大量存在的雙通道信號(hào)的制作、存儲(chǔ)和傳輸設(shè)備中使用。請(qǐng)參閱圖2，這是一種現(xiàn)有的環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)，包括環(huán)繞聲矩陣解碼器21、環(huán)繞聲放大器22等。所述環(huán)繞聲矩陣解碼器21將雙通道信號(hào)轉(zhuǎn)換為環(huán)繞聲信號(hào)(圖2中以5.1聲道為例)。所述環(huán)繞聲放大器22將環(huán)繞聲信號(hào)經(jīng)過放大、處理后輸出給環(huán)繞聲回放系統(tǒng)(圖2中以5.1環(huán)繞聲回放系統(tǒng)為例)播放。由于原始音源類型的信息在存儲(chǔ)、傳輸、編碼環(huán)節(jié)已經(jīng)丟失，環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)無法得知原始音源類型是雙通道還是環(huán)繞聲，因此環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)的重發(fā)方式可能就與原始音源類型的最佳重發(fā)方式相悖。例如，圖1中的環(huán)繞聲的原始音源類型如果為雙通道信號(hào)。聆聽者在典型的雙通道回放系統(tǒng)上感知到的是位于左前置揚(yáng)聲器L和右前置揚(yáng)聲器R之間的虛擬的中置聲像M’。而經(jīng)過環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)后，聆聽者在5.1環(huán)繞聲回放系統(tǒng)上聽到的是由中前置揚(yáng)聲器C發(fā)出的實(shí)中置聲像M，這可能會(huì)因?yàn)榉仍龃笤斐蛇^幅失真。從高保真的角度講，當(dāng)原始音源為雙通道信號(hào)時(shí)，聆聽者更傾向于由L、R揚(yáng)聲器構(gòu)成的雙通道系統(tǒng)回放。若圖1中的5.1環(huán)繞聲回放系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地知道原始音源類型是雙通道信號(hào)，便可以將5.1環(huán)繞聲回放系統(tǒng)降級(jí)切換為2. O或2.1的雙通道回放系統(tǒng)，以完美兼容雙通道立體聲內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)，可以在雙通道信號(hào)中嵌入原始音源類型信息。為此，本申請(qǐng)還要提供所述環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。相應(yīng)地，本申請(qǐng)還要提供一種環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)，可以根據(jù)雙通道信號(hào)中所攜帶的不同的原始音源類型信息進(jìn)行不同的處理。為此，本申請(qǐng)還要提供所述環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)包括——環(huán)繞聲矩陣編碼器，將環(huán)繞聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為雙通道信號(hào)；——水印嵌入器，在雙通道信號(hào)中以音頻水印方式嵌入原始音源類型信息，輸出具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)。所述環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法為環(huán)繞聲信號(hào)經(jīng)過環(huán)繞聲矩陣編碼器，被轉(zhuǎn)換為雙通道信號(hào)；所述雙通道信號(hào)再經(jīng)過水印嵌入器，被嵌入表示原始音源類型信息的音頻水印后輸出。相應(yīng)地，本申請(qǐng)環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)包括——環(huán)繞聲矩陣解碼器，將具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)轉(zhuǎn)換為環(huán)繞聲信號(hào)，輸出給混音器；——水印提取器，從具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)中識(shí)別并提取出原始音源類型信息，控制混音器的工作模式；——混音器，直接采集具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)；當(dāng)原始音源類型為雙通道時(shí)，水印提取器設(shè)定混音器的工作模式為將所采集的具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)輸出給環(huán)繞聲放大器；當(dāng)原始音源類型為環(huán)繞聲時(shí)，水印提取器設(shè)定混音器的工作模式為將環(huán)繞聲矩陣解碼器輸出的環(huán)繞聲信號(hào)輸出給環(huán)繞聲放大器；——環(huán)繞聲放大器，將具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)、或者環(huán)繞聲信號(hào)經(jīng)過放大、處理后輸出給環(huán)繞聲回放系統(tǒng)播放。所述環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法為具有原始音源類型類型的雙通道信號(hào)同時(shí)進(jìn)入環(huán)繞聲矩陣解碼器、水印提取器和混音器；所述環(huán)繞聲矩陣解碼器將其轉(zhuǎn)換為環(huán)繞聲信號(hào)并輸出給混音器；所述水印提取器從其中提取出原始音源類型信息，并生成混音器的工作模式信號(hào)輸出給混音器；所述混音器根據(jù)工作模式信號(hào)，或者將環(huán)繞聲信號(hào)輸出給環(huán)繞聲放大器，或者將具有原始音源類型類型的雙通道信號(hào)輸出給環(huán)繞聲放大器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)環(huán)繞聲矩陣編解碼系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)完全兼容原始雙通道音源，使得環(huán)繞聲回放系統(tǒng)能更好地表現(xiàn)原始的雙通道音源。其二，不改變現(xiàn)有雙通道信號(hào)的制作、存儲(chǔ)、傳輸系統(tǒng)，僅在環(huán)繞聲矩陣編碼器端加入水印嵌入器，在環(huán)繞聲矩陣解碼器端加入水印提取器和混音器。所增加的模塊更可以分別整合到環(huán)繞聲編碼器和環(huán)繞聲解碼器之中，以節(jié)約成本。其三，嵌入音頻水印可以采用矩陣變換技術(shù)，使得有、無水印信號(hào)可作為雙通道節(jié)目源與環(huán)繞聲節(jié)目源的指示；或者，也可使得水印信號(hào)中的不同信息作為雙通道節(jié)目源與環(huán)繞聲節(jié)目源的指示。這可以更好地兼容立體聲調(diào)頻廣播中最為廣泛使用的和差制、導(dǎo)頻制。


圖1是現(xiàn)有的環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有的環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本申請(qǐng)環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本申請(qǐng)環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖3中水印嵌入器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5中水印嵌入單元的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖5中水印嵌入單元的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖4中水印提取器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖8中去抖動(dòng)處理模塊對(duì)信號(hào)處理前、后的波形圖、以及交叉混音切換器對(duì)信號(hào)C淡入、信號(hào)D淡出的波形圖；圖10是圖4中混音器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中附圖標(biāo)記為11為環(huán)繞聲矩陣編碼器；21為環(huán)繞聲矩陣解碼器；22為環(huán)繞聲放大器；23為5.1聲道環(huán)繞聲回放系統(tǒng)；31為水印嵌入器；311為矩陣M ；312為水印嵌入單元；313為矩陣M-1 ；41為水印提取器；411為差分器；412為水印檢測(cè)單元；413為冗余糾錯(cuò)解碼模塊；414為去抖動(dòng)處理模塊；415為水印判別模塊；42為混音器；421為交叉混音切換器；422為延時(shí)、增益調(diào)整模塊；51為冗余糾錯(cuò)編碼模塊；52為載波信號(hào)發(fā)生器；53為調(diào)制器；54為混合器；55為濾波器；56為卷積器。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖3，這是本申請(qǐng)環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括環(huán)繞聲矩陣編碼器11和水印嵌入器31。所述環(huán)繞聲矩陣編碼器11將環(huán)繞聲信號(hào)(圖3中以5.1聲道為例)轉(zhuǎn)換為雙通道信號(hào)，以便適用于目前大量存在的雙通道信號(hào)的制作、傳輸和存儲(chǔ)設(shè)備。而水印嵌入器31則在雙通道信號(hào)中嵌入原始音源類型信息(與采樣頻率不相關(guān))，這種嵌入采用音頻水印的方式。所述音頻水印是指在音頻信號(hào)中隱藏一個(gè)新增的信號(hào)，該新增信號(hào)不會(huì)被人耳感知到，只有專門設(shè)備才可以從音頻信號(hào)中發(fā)現(xiàn)并提取該新增信號(hào)。所述原始音源類型包括單通道、2. O雙通道、2.1雙通道、5.1環(huán)繞聲、7.1環(huán)繞聲、9. 2環(huán)繞聲等。水印嵌入器31輸出具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)。上述環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法為環(huán)繞聲信號(hào)經(jīng)過環(huán)繞聲矩陣編碼器11，被轉(zhuǎn)換為雙通道信號(hào)。所述雙通道信號(hào)再經(jīng)過水印嵌入器31，被嵌入表示原始音源類型信息的音頻水印后輸出。請(qǐng)參閱圖4，這是本申請(qǐng)環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，與圖2所示的環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)配合使用。其包括環(huán)繞聲矩陣解碼器21、水印提取器41、混音器42和環(huán)繞聲放大器22。所述環(huán)繞聲矩陣解碼器21將具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)轉(zhuǎn)換為環(huán)繞聲信號(hào)(圖4中以5.1聲道為例)，輸出給混音器42。所述水印提取器41從具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)中識(shí)別并提取出原始音源類型信息，控制混音器42的工作模式?；煲羝?2直接采集具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)。當(dāng)水印提取器41所提取出的原始音源類型為雙通道時(shí)，設(shè)定混音器42為雙通道工作模式，混音器42就直接將所采集的具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)輸出給環(huán)繞聲放大器22。當(dāng)水印提取器41所提取出的原始音源類型為環(huán)繞聲時(shí)，設(shè)定混音器42為環(huán)繞聲工作模式，混音器42就直接將環(huán)繞聲矩陣解碼器21輸出的環(huán)繞聲信號(hào)輸出給環(huán)繞聲放大器22。所述環(huán)繞聲放大器22將具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)、或者環(huán)繞聲信號(hào)經(jīng)過放大、處理后輸出給環(huán)繞聲回放系統(tǒng)播放。上述環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法為具有原始音源類型類型的雙通道信號(hào)同時(shí)進(jìn)入環(huán)繞聲矩陣解碼器21、水印提取器41和混音器42。所述環(huán)繞聲矩陣解碼器21將其轉(zhuǎn)換為環(huán)繞聲信號(hào)并輸出給混音器42。所述水印提取器41從中提取出原始音源類型信息，并生成混音器42的工作模式信號(hào)輸出給混音器42。所述混音器42根據(jù)工作模式信號(hào)，或者將環(huán)繞聲信號(hào)輸出給環(huán)繞聲放大器22，或者將具有原始音源類型類型的雙通道信號(hào)輸出給環(huán)繞聲放大器22。在第一種環(huán)繞聲矩陣編、解碼方案中，當(dāng)原始音源類型為雙通道時(shí)，水印嵌入器31不在雙通道信號(hào)中嵌入水印。當(dāng)原始音源類型為環(huán)繞聲時(shí)，水印嵌入器31在雙通道信號(hào)中嵌入表示原始音源類型信息的音頻水印。這樣便以水印嵌入器31所輸出的雙通道信號(hào)中是否具有水印，作為判別原始音源類型的依據(jù)。相應(yīng)地，當(dāng)水印提取器41從具有原始音源類型類型的雙通道信號(hào)中找不到水印時(shí)，表明原始音源類型為雙通道。此時(shí)水印提取器41向混音器42發(fā)出雙通道工作模式信號(hào)。當(dāng)水印提取器41從具有原始音源類型類型的雙通道信號(hào)中提取出水印，表明原始音源類型為水印中記載的環(huán)繞聲。此時(shí)水印提取器41就向混音器42發(fā)出環(huán)繞聲工作模式信號(hào)。在第二種環(huán)繞聲矩陣編、解碼方案中，無論原始音源類型為何種，水印嵌入器31都在雙通道信號(hào)中嵌入水印，水印中記載了具體的原始音源類型。相應(yīng)地，水印提取器41從具有原始音源類型類型的雙通道信號(hào)中找到水印，并根據(jù)水印中的信息得知原始音源類型，從而向混音器42發(fā)出相應(yīng)的工作模式信號(hào)。無論是上述哪一種方案，本申請(qǐng)都可以根據(jù)原始音源類型在環(huán)繞聲回放系統(tǒng)中讓音頻得到最優(yōu)的再現(xiàn)方式。所述水印嵌入器31、水印提取器41、混音器42可以用多種方式實(shí)現(xiàn)，例如分立元件電子設(shè)備、混合信號(hào)集成電路、通過對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器或通用型中央處理器進(jìn)行軟件編碼等方式，或者是這些實(shí)現(xiàn)方式的組合。下面僅示例性地舉出幾個(gè)實(shí)施例。請(qǐng)參閱圖5，這是水印嵌入器31的一個(gè)具體實(shí)施例，包括矩陣變換單元311、水印嵌入單元312、矩陣逆變換單元313。所述矩陣變換單元311將雙通道信號(hào)轉(zhuǎn)換為M信號(hào)(共模信號(hào))和S信號(hào)(差分信號(hào))。所述矩陣變換單元311例如為2X2的矩陣M :M =。所述矩陣變換例如
將2X2的矩陣M乘以2X1的矩陣H，其中L、R表示雙通道信號(hào)。所述水印嵌入單元312在S信號(hào)中調(diào)制上表示原始音源類型信息的水印并輸出為S’信號(hào)(具有原始音源類型信息的差分信號(hào))。如果是以有、無水印來分別表示原始音源類型為環(huán)繞聲、雙通道，那么當(dāng)原始音源類型為雙通道時(shí)，水印嵌入單元312不在S信號(hào)中調(diào)制水印，直接將S信號(hào)作為S’信號(hào)輸出。所述矩陣逆變換單元313將M信號(hào)和S’信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)。所述矩陣逆變換單元例如為2X2的矩陣M—1 M-1 = [I J1P所述矩陣逆變換
例如將2X2的矩陣M—1乘以2X I的矩陣。圖6給出了水印嵌入單元312的一個(gè)實(shí)施例，包括冗余糾錯(cuò)編碼模塊51、載波信號(hào)發(fā)生器52、調(diào)制器53、混合器54。原始音源類型信息經(jīng)冗余糾錯(cuò)編碼模塊51后，成為冗余糾錯(cuò)碼字。在大部分時(shí)候，水印嵌入器31和水印提取器41為非同步工作狀態(tài)，因此冗余糾錯(cuò)碼字中還會(huì)嵌入必要的同步碼字。載波信號(hào)發(fā)生器52生成載波信號(hào)，載波信號(hào)通常為寬帶白噪聲、單頻信號(hào)或多頻信號(hào)。調(diào)制器53在載波信號(hào)中調(diào)制上冗余糾錯(cuò)碼字，常用的調(diào)制方法為BPSK (Binary Phase Shift Keying，二相相移鍵控)等。調(diào)制信號(hào)和S信號(hào)一起進(jìn)入混合器54后變換為S’信號(hào)?；旌掀?4還需完成輸出信號(hào)衰減或頻率響應(yīng)整形功能，使調(diào)制信號(hào)能被S信號(hào)掩蔽而不會(huì)被人耳感知到。圖7給出了水印嵌入單元45的另一個(gè)實(shí)施例，包括冗余糾錯(cuò)編碼模塊51、濾波器55、卷積器56等。原始音源類型信息經(jīng)冗余糾錯(cuò)編碼模塊51后，成為冗余糾錯(cuò)碼字。在大部分時(shí)候，水印嵌入器31和水印提取器41為非同步工作狀態(tài)，因此冗余糾錯(cuò)碼字中還會(huì)嵌入必要的同步碼字。濾波器55將冗余糾錯(cuò)碼字構(gòu)造為脈沖序列，常用的構(gòu)造方法是回聲隱藏序列，如單回聲、正負(fù)回聲、時(shí)間軸擴(kuò)展的正負(fù)回聲序列等。脈沖序列和S信號(hào)一起進(jìn)入卷積器56變換為S’信號(hào)。請(qǐng)參閱圖8，這是水印提取器41的一個(gè)具體實(shí)施例，包括差分器411、水印檢測(cè)單元412、冗余糾錯(cuò)解碼模塊413、去抖動(dòng)處理模塊414、水印判決模塊415等。所述差分器411從具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)中提取出S’信號(hào)。所述水印檢測(cè)單元412在本地生成與S’信號(hào)中一致的同步碼字，以該同步碼字與S’信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，從而檢測(cè)出S’信號(hào)的同步位置。當(dāng)相關(guān)值最大時(shí)，表示檢測(cè)到了同步位置。所述冗余糾錯(cuò)解碼模塊413對(duì)獲取同步位置后的S’信號(hào)中的碼字進(jìn)行冗余糾錯(cuò)解碼，獲得S’信號(hào)中嵌入的表示原始音源類型信息的水印。所述去抖動(dòng)處理模塊414對(duì)所獲得的原始音源類型信息進(jìn)行干擾修正，降低因各種干擾導(dǎo)致的誤判決造成的水印信息錯(cuò)誤?；蛘?，所述去抖動(dòng)處理模塊414對(duì)未檢測(cè)到同步位置的S’信號(hào)進(jìn)行干擾修正，降低因各種干擾導(dǎo)致的誤判決造成的信息錯(cuò)誤。圖9中的信號(hào)A、B分別示出了去抖動(dòng)處理模塊414處理前、后的信號(hào)波形。所述水印判決模塊415在一種情況下，當(dāng)S’信號(hào)中具有水印則向混音器輸出環(huán)繞聲工作模式信號(hào)，當(dāng)S’信號(hào)中沒有水印則向混音器輸出雙通道工作模式信號(hào)。所述水印判決模塊415在另一種情況下，當(dāng)S’信號(hào)中的水印記載了原始音源類型為雙通道則向混音器輸出雙通道工作模式信號(hào)，當(dāng)S’信號(hào)中的水印記載了原始音源類型為環(huán)繞聲則向混音器輸出環(huán)繞聲工作模式信號(hào)。如果是以有、無水印分別表示原始音源類型為環(huán)繞聲、雙通道，那么當(dāng)水印檢測(cè)單元412未檢測(cè)到同步時(shí)，就直接將S’信號(hào)送往去抖動(dòng)處理模塊414，再由水印判別模塊415按雙通道處理。如果無論原始音源類型為何種均有水印，以水印中記載的信息具體判斷，那么水印檢測(cè)模塊412必須要檢測(cè)到同步位置后，才將S’信號(hào)送往冗余糾錯(cuò)解碼模塊413。未檢測(cè)到同步，則不繼續(xù)進(jìn)行下去。請(qǐng)參閱圖10，這是混音器42的一個(gè)具體實(shí)施例，包括交叉混音切換器421、延時(shí)和增益調(diào)整模塊422等。當(dāng)混音器42收到的是雙通道工作模式信號(hào)，所述交叉混音切換器421將具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)經(jīng)延時(shí)和增益調(diào)整模塊422處理后再做淡入處理，同時(shí)將環(huán)繞聲信號(hào)做淡出處理。當(dāng)混音器42收到是環(huán)繞聲工作模式信號(hào)，所述交叉混音切換器421將環(huán)繞聲信號(hào)做淡入處理，將具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)經(jīng)延時(shí)和增益調(diào)整模塊處理后再做淡出處理。圖9中的信號(hào)C表示出了 5.1聲道環(huán)繞聲信號(hào)的增益曲線，信號(hào)D表示出了雙通道信號(hào)的增益曲線。兩路信號(hào)疊加后(由于一路淡入、一路淡出，大致相當(dāng)于只輸出其中一路信號(hào))傳遞給環(huán)繞聲放大器22。由于具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)、環(huán)繞聲信號(hào)分別是環(huán)繞聲矩陣解碼器41的輸入、輸出信號(hào)，兩者不可避免地存在時(shí)間差、幅度差。所述延時(shí)和增益調(diào)整模塊412用來匹配具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)和環(huán)繞聲信號(hào)之間的時(shí)間差和幅度差，從而削弱混音器42的工作模式切換對(duì)人耳的感知程度。以上僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限定本申請(qǐng)。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)，其特征是，包括——環(huán)繞聲矩陣編碼器，將環(huán)繞聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為雙通道信號(hào)；——水印嵌入器，在雙通道信號(hào)中以音頻水印方式嵌入原始音源類型信息，輸出具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)，其特征是，所述水印嵌入器包括 ——矩陣變換單元，將雙通道信號(hào)轉(zhuǎn)換為M信號(hào)和S信號(hào)；——水印嵌入單元，在S信號(hào)中調(diào)制上表示原始音源類型信息的水印并輸出為S’信號(hào);——矩陣逆變換單元，將M信號(hào)和S’信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)，其特征是，所述水印嵌入單元包括冗余糾錯(cuò)編碼模塊、載波信號(hào)發(fā)生器、調(diào)制器和混合器；原始音源類型信息經(jīng)冗余糾錯(cuò)編碼模塊后成為冗余糾錯(cuò)碼字；調(diào)制器在載波信號(hào)發(fā)生器所生成的載波信號(hào)中調(diào)制上冗余糾錯(cuò)碼字；調(diào)制信號(hào)和S信號(hào)一起進(jìn)入混合器后變換為S’信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)，其特征是，所述水印嵌入單元包括冗余糾錯(cuò)編碼模塊、濾波器和卷積器；原始音源類型信息經(jīng)冗余糾錯(cuò)編碼模塊后成為冗余糾錯(cuò)碼字；濾波器將冗余糾錯(cuò)碼字構(gòu)造為脈沖序列；脈沖序列和S信號(hào)一起進(jìn)入卷積器變換為S’信號(hào)。
5.一種環(huán)繞聲矩陣編碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是環(huán)繞聲信號(hào)經(jīng)過環(huán)繞聲矩陣編碼器，被轉(zhuǎn)換為雙通道信號(hào)；所述雙通道信號(hào)再經(jīng)過水印嵌入器，被嵌入表示原始音源類型信息的音頻水印后輸出。
6.一種環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)，其特征是，包括——環(huán)繞聲矩陣解碼器，將具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)轉(zhuǎn)換為環(huán)繞聲信號(hào)， 輸出給混音器；——水印提取器，從具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)中識(shí)別并提取出原始音源類型信息，控制混音器的工作模式；——混音器，直接采集具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)；當(dāng)原始音源類型為雙通道時(shí)，水印提取器設(shè)定混音器的工作模式為將所采集的具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)輸出給環(huán)繞聲放大器；當(dāng)原始音源類型為環(huán)繞聲時(shí)，水印提取器設(shè)定混音器的工作模式為將環(huán)繞聲矩陣解碼器輸出的環(huán)繞聲信號(hào)輸出給環(huán)繞聲放大器；——環(huán)繞聲放大器，將具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)、或者環(huán)繞聲信號(hào)經(jīng)過放大、處理后輸出給環(huán)繞聲回放系統(tǒng)播放。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)，其特征是，所述水印提取器包括 ——差分器，從具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)中提取出S’信號(hào)；—水印檢測(cè)單元，在本地生成與S’信號(hào)中一致的同步碼字，以該同步碼字與s’信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，從而檢測(cè)出S’信號(hào)的同步位置；—冗余糾錯(cuò)解碼模塊，對(duì)獲取同步位置后的s’信號(hào)中的碼字進(jìn)行冗余糾錯(cuò)解碼，獲得S’信號(hào)中嵌入的表示原始音源類型信息的水??；——去抖動(dòng)處理模塊，對(duì)所獲得的原始音源類型信息進(jìn)行干擾修正；——水印判決模塊，一種情況下，當(dāng)S’信號(hào)中具有水印則向混音器輸出環(huán)繞聲工作模式信號(hào)，當(dāng)S’信號(hào)中沒有水印則向混音器輸出雙通道工作模式信號(hào)；另一種情況下，當(dāng)s’ 信號(hào)中的水印記載了原始音源類型為雙通道則向混音器輸出雙通道工作模式信號(hào)，當(dāng)S’信號(hào)中的水印記載了原始音源類型為環(huán)繞聲則向混音器輸出環(huán)繞聲工作模式信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)，其特征是，所述混音器包括——交叉混音切換器，當(dāng)混音器收到的是雙通道工作模式信號(hào)，則將具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)經(jīng)延時(shí)和增益調(diào)整模塊處理后再做淡入處理，同時(shí)將環(huán)繞聲信號(hào)做淡出處理；當(dāng)混音器收到是環(huán)繞聲工作模式信號(hào)，則將環(huán)繞聲信號(hào)做淡入處理，將具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)經(jīng)延時(shí)和增益調(diào)整模塊處理后再做淡出處理；一一延時(shí)和增益調(diào)整模塊，匹配具有原始音源類型信息的雙通道信號(hào)和環(huán)繞聲信號(hào)之間的時(shí)間差和幅度差。
9.一種環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是具有原始音源類型類型的雙通道信號(hào)同時(shí)進(jìn)入環(huán)繞聲矩陣解碼器、水印提取器和混音器；所述環(huán)繞聲矩陣解碼器將其轉(zhuǎn)換為環(huán)繞聲信號(hào)并輸出給混音器；所述水印提取器從其中提取出原始音源類型信息，并生成混音器的工作模式信號(hào)輸出給混音器；所述混音器根據(jù)工作模式信號(hào)，或者將環(huán)繞聲信號(hào)輸出給環(huán)繞聲放大器，或者將具有原始音源類型類型的雙通道信號(hào)輸出給環(huán)繞聲放大器。
全文摘要
本申請(qǐng)公開了一種環(huán)繞聲矩陣編、解碼系統(tǒng)及各自的實(shí)現(xiàn)方法，在編碼時(shí)通過音頻水印方式在環(huán)繞聲矩陣編碼后的雙通道信號(hào)中增加原始音源類型信息；在解碼時(shí)提取出該原始音源類型信息，并選擇與每種原始音源類型最佳的回放方式。本申請(qǐng)使得環(huán)繞聲回放系統(tǒng)可以完美地兼容原始音源類型為雙通道的音頻內(nèi)容，并且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G10L19/008GK103000180SQ20121047363
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者蔡志博, 李曉東 申請(qǐng)人:上海中科高等研究院