專(zhuān)利名稱(chēng)：用于再現(xiàn)雙聲道虛擬聲音的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立體聲系統(tǒng)，具體地涉及一種立體聲產(chǎn)生裝置和方法，其用于在調(diào)整剩余聲道音頻輸入信號(hào)的輸出增益和時(shí)延的同時(shí)產(chǎn)生雙聲道音頻信號(hào)的虛擬聲源，使得能夠提供自然的立體聲感覺(jué)。
背景技術(shù)：
通常，音頻再現(xiàn)系統(tǒng)通過(guò)僅僅使用兩個(gè)揚(yáng)聲器而提供環(huán)繞聲效果，諸如5.1聲道系統(tǒng)。
在WO 99/49574(1999年1月6日申請(qǐng)的、題目為“音頻信號(hào)處理方法和裝置”的PCT/AU99/00002)中描述了用于通過(guò)2聲道揚(yáng)聲器而再現(xiàn)5.1聲道音頻的傳統(tǒng)的立體聲產(chǎn)生系統(tǒng)。
圖1是表示傳統(tǒng)的立體聲產(chǎn)生系統(tǒng)1的方框圖。參見(jiàn)圖1，所述傳統(tǒng)的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)包括與輸入信號(hào)和脈沖響應(yīng)的卷積相關(guān)的部分，它通過(guò)將頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)用作為下混合技術(shù)而通過(guò)雙聲道揚(yáng)聲器產(chǎn)生5.1聲道立體聲感覺(jué)；以及用于向雙聲道加上卷積信號(hào)的部分。
參見(jiàn)圖1，輸入5.1聲道音頻信號(hào)。所述5.1聲道包括左前聲道2、右前聲道、中央前聲道、左環(huán)繞聲道、右環(huán)繞聲道和低頻效果(LFE)聲道。因此，與左前聲道2相關(guān)聯(lián)，對(duì)應(yīng)的左前脈沖響應(yīng)函數(shù)4與左前信號(hào)3卷積。左前脈沖響應(yīng)函數(shù)4是要由收聽(tīng)者的左耳作為從位于理想位置的左前聲道揚(yáng)聲器輸出的理想尖峰信號(hào)而接收的脈沖響應(yīng)，并且使用HRTF。輸出信號(hào)7被加到用于耳機(jī)的左聲道信號(hào)10。類(lèi)似地，用于右聲道揚(yáng)聲器的對(duì)應(yīng)于收聽(tīng)者右耳的脈沖響應(yīng)函數(shù)5與左前信號(hào)3卷積，以便產(chǎn)生要加到右聲道信號(hào)11的輸出信號(hào)9。
因此，左前聲道2、右前聲道、中央前聲道、左環(huán)繞聲道、右環(huán)繞聲道和LFE聲道的音頻信號(hào)分別與對(duì)應(yīng)的脈沖響應(yīng)卷積，以便為每個(gè)聲道產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)，即左信號(hào)和右信號(hào)。然后，將所述6個(gè)聲道的左信號(hào)彼此相加，將所述6個(gè)聲道的右信號(hào)彼此相加，以便最后獲得雙聲道輸出信號(hào)。
如果再現(xiàn)雙聲道輸出信號(hào)，則通過(guò)兩個(gè)實(shí)際的揚(yáng)聲器來(lái)產(chǎn)生立體聲感覺(jué)，就像虛擬揚(yáng)聲器即左前、右前、中央、左環(huán)繞和右環(huán)繞揚(yáng)聲器被布置在收聽(tīng)者周?chē)?br> 但是，按照?qǐng)D1中所示的傳統(tǒng)立體聲聲音產(chǎn)生系統(tǒng)1，如果在左環(huán)繞聲道和右環(huán)繞聲道之間的關(guān)聯(lián)性高，則難于在收聽(tīng)者的后部產(chǎn)生聲音圖像。
這里，高關(guān)聯(lián)性表示聲音特征幾乎是相同的，下面解釋如果關(guān)聯(lián)性高則為什么在收聽(tīng)者的后部難以產(chǎn)生聲音圖像的原因。
使用HRTF來(lái)形成虛擬聲源，所述HRTF是在收聽(tīng)者耳朵(即人耳)處的聽(tīng)覺(jué)信號(hào)的特征，其依賴(lài)于收聽(tīng)者的頭部和耳朵的形狀。借助HRTF，能夠通過(guò)從復(fù)雜路徑的特征產(chǎn)生的現(xiàn)象感知三維音頻，所述復(fù)雜路徑的特征例如為在收聽(tīng)者頭部的皮膚上的衍射和通過(guò)耳廓引起的反射，除了諸如聽(tīng)覺(jué)間等級(jí)差別(ILD)和聽(tīng)覺(jué)間時(shí)間差別(ITD)的簡(jiǎn)單路徑差別之外，三維音頻還相對(duì)于聲音的入射方向而改變。
但是，雖然HRTF使得能夠容易地區(qū)分在水平表面上的左右聲音圖像，但是由于標(biāo)準(zhǔn)HRTF誤差，使得難以區(qū)別前后聲音圖像。為了區(qū)別前后聲音圖像的位置，應(yīng)當(dāng)測(cè)量實(shí)際使用者的精確頻率。因?yàn)橥ǔＪ褂脴?biāo)準(zhǔn)的仿真頭(dummy head)，因此，由于在仿真頭和實(shí)際使用者的頻率特性之間的差而導(dǎo)致發(fā)生前/后混淆。
當(dāng)使用環(huán)繞聲道時(shí)，僅僅當(dāng)聲音圖像位于收聽(tīng)者的左后部和右后部時(shí)才能夠獲得環(huán)繞聲道的效果。當(dāng)左右環(huán)繞聲道的音頻輸入信號(hào)的關(guān)聯(lián)性高時(shí)，所述聲音圖像位于收聽(tīng)者后部的中央。而且，由于使用標(biāo)準(zhǔn)仿真頭，因此也導(dǎo)致發(fā)生前/后混淆，并且難以獲得環(huán)繞聲道的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種立體聲產(chǎn)生裝置和方法，由此，通過(guò)使用雙聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生由多聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)提供的立體聲感覺(jué)。另外，在多聲道音頻信號(hào)中，產(chǎn)生用于雙聲道音頻信號(hào)的虛擬聲源，并且調(diào)整用于剩余聲道音頻信號(hào)(即除了所述雙聲道音頻信號(hào)之外)的輸出增益和時(shí)延，使得能夠提供自然的立體聲感覺(jué)。
本發(fā)明的其他方面將部分地在后面的說(shuō)明中給出，并且部分地從所述說(shuō)明顯而易見(jiàn)，或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐來(lái)認(rèn)知。
本發(fā)明的上述和/或其他方面可以通過(guò)提供一種立體聲產(chǎn)生裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述立體聲產(chǎn)生裝置用于將多聲道音頻輸入信號(hào)再現(xiàn)作為雙聲道輸出，所述裝置包括預(yù)處理濾波器單元，用于降低在來(lái)自多聲道音頻輸入信號(hào)的雙聲道音頻信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性，并且產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的感覺(jué)；虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元，用于將從所述預(yù)處理濾波器單元輸出的雙聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源；信號(hào)校正濾波器單元，用于校正在除了所述雙聲道音頻輸入信號(hào)之外的剩余的多聲道音頻輸入信號(hào)與從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元輸出的所述雙聲道音頻信號(hào)之間的信號(hào)特性；以及，相加單元，用于相加在從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第一聲道的信號(hào)，以及相加在從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第二聲道的信號(hào)。
本發(fā)明的上述和/或其他方面還可以通過(guò)提供一種立體聲產(chǎn)生裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述立體聲產(chǎn)生裝置用于將多聲道音頻輸入信號(hào)再現(xiàn)作為雙聲道音頻信號(hào)輸出，所述裝置包括預(yù)處理濾波器單元，用于成組地延遲(group-delay)在所述多聲道音頻輸入信號(hào)中選擇的雙聲道音頻信號(hào)的預(yù)定頻率分量；虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元，用于將所選擇的從所述預(yù)處理濾波器單元輸出的雙聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源；信號(hào)校正濾波器單元，用于校正在除了所選擇的雙聲道音頻信號(hào)之外的剩余多聲道音頻信號(hào)和從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元輸出的所選擇的雙聲道音頻信號(hào)之間的輸出電平和時(shí)延；以及，相加單元，用于相加在從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第一聲道的信號(hào)，以及相加在從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第二聲道的信號(hào)。
本發(fā)明的上述和/或其他方面也可以通過(guò)提供一種立體聲產(chǎn)生裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述立體聲產(chǎn)生裝置用于通過(guò)預(yù)先計(jì)算與雙聲道信號(hào)相關(guān)的雙耳合成器和串音消除器來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)具有預(yù)定大小的矩陣結(jié)構(gòu)的卷積，所述裝置包括延遲單元，用于用各自預(yù)定的延遲值來(lái)延遲第一和第二聲道輸入信號(hào)；增益單元，用于調(diào)整在所述延遲單元中延遲的第一和第二聲道輸入信號(hào)的每一個(gè)的輸出電平；第一相加單元，用于相加所述第一聲道輸入信號(hào)和所述增益和延遲被調(diào)整的第二聲道信號(hào)；第一濾波器單元，用于調(diào)整從所述第一相加單元輸出的信號(hào)的頻率特性；第二相加單元，用于相加所述第二聲道輸入信號(hào)和所述增益和延遲被調(diào)整的第一聲道信號(hào)；以及，第二濾波器單元，用于調(diào)整從所述第二相加單元輸出的信號(hào)的頻率特性。
本發(fā)明的上述和/或其他方面還可以通過(guò)提供一種立體聲產(chǎn)生裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述立體聲產(chǎn)生裝置用于將多聲道音頻輸入信號(hào)再現(xiàn)作為雙聲道輸出信號(hào)，所述裝置包括虛擬環(huán)繞濾波器單元，用于降低在來(lái)自所述多聲道音頻輸入信號(hào)的兩個(gè)環(huán)繞聲道音頻信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性，并且將所述兩個(gè)環(huán)繞聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源；寬立體聲產(chǎn)生單元，用于通過(guò)卷積雙耳合成和串音消除器來(lái)將在所述多聲道音頻輸入信號(hào)中的兩個(gè)前聲道音頻信號(hào)產(chǎn)生作為加寬的立體聲信號(hào)；以及，信號(hào)校正濾波器單元，用于校正在除了兩個(gè)環(huán)繞聲道信號(hào)和所述兩個(gè)前聲道音頻信號(hào)之外的剩余的多聲道音頻輸入信號(hào)和從所述虛擬環(huán)繞濾波器單元和所述寬立體聲產(chǎn)生單元輸出的聲道音頻信號(hào)之間的輸出電平和時(shí)延。
本發(fā)明的上述和/或其他方面也可以通過(guò)提供一種立體聲產(chǎn)生裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述立體聲產(chǎn)生裝置包括第一濾波器單元，用于接收在至少5個(gè)輸入音頻信號(hào)中的環(huán)繞音頻信號(hào)，并且產(chǎn)生相對(duì)于收聽(tīng)點(diǎn)在預(yù)定位置的虛擬聲源；第二濾波器單元，用于接收在所述至少5個(gè)輸入音頻信號(hào)中的剩余音頻信號(hào)，并且補(bǔ)償由所述虛擬環(huán)繞濾波器單元在所述環(huán)繞音頻信號(hào)中引發(fā)的延遲和增益差；以及，輸出單元，用于組合第一選擇的那些環(huán)繞音頻信號(hào)和剩余的音頻信號(hào)以產(chǎn)生左輸出信號(hào)，以及組合第二選擇的那些環(huán)繞音頻信號(hào)和剩余的音頻信號(hào)以產(chǎn)生右輸出信號(hào)。
本發(fā)明的上述和/或其他方面還可以通過(guò)提供一種立體聲產(chǎn)生裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述立體聲產(chǎn)生裝置用于將多聲道音頻輸入信號(hào)再現(xiàn)作為雙聲道輸出信號(hào)，所述裝置包括虛擬環(huán)繞濾波器單元，用于降低在所述多聲道音頻輸入信號(hào)中的雙聲道音頻信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性以產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的感覺(jué)，并且將所述雙聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源；信號(hào)校正濾波器單元，用于校正在除了所述雙聲道音頻輸入信號(hào)之外的剩余的多聲道音頻輸入信號(hào)和從虛擬環(huán)繞濾波器單元輸出的雙聲道音頻信號(hào)之間的信號(hào)特性；以及，相加單元，用于相加在從所述虛擬環(huán)繞濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第一聲道的信號(hào)，以及相加在從所述虛擬環(huán)繞濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第二聲道的信號(hào)。
本發(fā)明的上述和/或其他方面也可以通過(guò)提供一種立體聲產(chǎn)生方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述立體聲產(chǎn)生方法用于將虛擬效果施加到雙聲道信號(hào)，所述方法包括將第一和第二聲道信號(hào)的頻帶劃分為高頻帶和低頻帶；分樣(decimating)所述第一和第二聲道低頻帶信號(hào)的每一個(gè)；通過(guò)降低在各自的分樣信號(hào)(decimated signal)之間的關(guān)聯(lián)性而產(chǎn)生虛擬聲源并且在預(yù)定位置上輸出該虛擬聲源；相對(duì)于作為虛擬聲源而輸出的所述第一和第二聲道信號(hào)執(zhí)行內(nèi)插；低通濾波所述被內(nèi)插的第一和第二聲道信號(hào)；以及，相加所述被低通濾波的第一聲道信號(hào)和被延遲的高頻第一聲道信號(hào)，并且相加所述被低通濾波的第二聲道信號(hào)和所述被延遲的高頻第二聲道信號(hào)。
本發(fā)明的上述和/或其他方面也可以通過(guò)提供一種立體聲產(chǎn)生方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述立體聲產(chǎn)生方法用于將虛擬效果應(yīng)用到雙聲道信號(hào)，所述方法包括通過(guò)減低在第一和第二聲道信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性和產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的感覺(jué)來(lái)執(zhí)行預(yù)處理濾波；將所述被預(yù)處理濾波的第一和第二聲道信號(hào)的頻帶劃分為高頻帶和低頻帶；分樣所述第一和第二聲道低頻帶信號(hào)的每一個(gè)；通過(guò)將各個(gè)分樣信號(hào)輸出作為在預(yù)定位置的虛擬聲源來(lái)執(zhí)行虛擬揚(yáng)聲器濾波；相對(duì)于作為虛擬聲源而輸出的虛擬揚(yáng)聲器濾波的第一和第二聲道信號(hào)執(zhí)行內(nèi)插；低通濾波所述被內(nèi)插的第一和第二聲道信號(hào)；以及，相加所述低通濾波的第一聲道信號(hào)和被延遲的高頻第一聲道信號(hào)，并且相加所述低通濾波的第二聲道信號(hào)和所述被延遲的高頻第二聲道信號(hào)。
本發(fā)明的上述和/或其他方面還可以通過(guò)提供一種立體聲產(chǎn)生方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述立體聲產(chǎn)生方法用于將多聲道音頻輸入信號(hào)再現(xiàn)作為雙聲道輸出，所述方法包括降低在所述多聲道音頻輸入信號(hào)中的雙聲道音頻信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性，并且產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的感覺(jué)；將所述雙聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源；以及，按照所述雙聲道音頻信號(hào)的輸出電平和時(shí)延來(lái)調(diào)整除了所述雙聲道音頻信號(hào)之外的剩余的多聲道音頻信號(hào)，并且將所調(diào)整的信號(hào)輸出為雙聲道信號(hào)。
本發(fā)明的上述和/或其他方面還可以通過(guò)提供一種立體聲產(chǎn)生方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述立體聲產(chǎn)生方法用于在收聽(tīng)者的左后部和右后部產(chǎn)生虛擬揚(yáng)聲器，所述方法包括調(diào)整左聲道輸入信號(hào)的增益和延遲；調(diào)整右聲道輸入信號(hào)的增益和延遲；相加所述左聲道輸入信號(hào)和所述增益和延遲被調(diào)整的右聲道信號(hào)以獲得第一相加信號(hào)；調(diào)整第一相加信號(hào)的頻率特性并且將結(jié)果輸出到左揚(yáng)聲器；相加所述右聲道輸入信號(hào)和所述增益和延遲被調(diào)整的左聲道信號(hào)以獲得第二相加信號(hào)；以及，調(diào)整所述第二相加信號(hào)的頻率特性并且將結(jié)果輸出到右揚(yáng)聲器。


通過(guò)下面結(jié)合

實(shí)施例，本發(fā)明的這些和/或其他方面將會(huì)變得更加清楚和更容易理解，其中圖1是表示傳統(tǒng)的立體聲產(chǎn)生系統(tǒng)的方框圖；圖2是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的用于通過(guò)雙聲道來(lái)再現(xiàn)多聲道音頻信號(hào)的立體聲產(chǎn)生裝置的方框圖；圖3是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖2的立體聲產(chǎn)生裝置的虛擬環(huán)繞濾波器單元的示意圖；圖4是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖3的虛擬環(huán)繞濾波器單元的預(yù)處理濾波器單元的示意圖；圖5是表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖3的虛擬環(huán)繞濾波器單元的預(yù)處理濾波器單元的示意圖；圖6是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖3的虛擬環(huán)繞濾波器單元的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元的詳細(xì)示意圖；圖7是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖6的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元的設(shè)計(jì)方框圖；圖8是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖6的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元的近似設(shè)計(jì)方框圖；圖9是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖6的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元的方框圖；圖10是表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖6的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元的近似示意圖；圖11是表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖6的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元的方框圖；圖12是表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖2的立體聲產(chǎn)生裝置的虛擬環(huán)繞濾波器單元的方框圖；圖13是表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖2的立體聲產(chǎn)生裝置的虛擬環(huán)繞濾波器單元的方框圖；圖14是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖2的立體聲產(chǎn)生裝置的信號(hào)校正濾波器單元的詳細(xì)方框圖；圖15是表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的用于通過(guò)雙聲道來(lái)再現(xiàn)多聲道音頻信號(hào)的立體聲產(chǎn)生裝置的方框圖；以及圖16是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖15的立體聲產(chǎn)生裝置的信號(hào)校正濾波器單元的詳細(xì)方框圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明總的構(gòu)思的實(shí)施例，其例子被表示在附圖中。在全部附圖中，類(lèi)似的附圖標(biāo)號(hào)表示類(lèi)似的元件。通過(guò)參見(jiàn)附圖來(lái)說(shuō)明所述實(shí)施例，以便解釋本發(fā)明總的構(gòu)思。
圖2是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的用于通過(guò)雙聲道來(lái)再現(xiàn)多聲道音頻信號(hào)的立體聲產(chǎn)生裝置的方框圖。
圖2中表示的立體聲產(chǎn)生裝置包括多聲道音頻信號(hào)100、虛擬環(huán)繞濾波器單元200、信號(hào)校正濾波器單元300、第一相加單元401、第二相加單元402、左聲道揚(yáng)聲器500和右聲道揚(yáng)聲器600。
多聲道音頻信號(hào)100包括左聲道信號(hào)(L)、中央聲道信號(hào)(C)、低頻效果聲道信號(hào)(LFE)、右聲道信號(hào)(R)、左環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls)和右環(huán)繞聲道信號(hào)(Rs)。雖然在本實(shí)施例中將5.1聲道說(shuō)明為例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，本實(shí)施例可以被應(yīng)用到其它的多聲道信號(hào)，例如6.1聲道和7.1聲道。
虛擬環(huán)繞濾波器單元200具有用于在所述多聲道音頻信號(hào)中的左環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls)和右環(huán)繞聲道信號(hào)(Rs)的輸入。
虛擬環(huán)繞濾波器單元200在收聽(tīng)者的左后部和右后部產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)感覺(jué)和虛擬聲源的同時(shí)降低在輸入的左右環(huán)繞聲道信號(hào)Ls和Rs之間的關(guān)聯(lián)性?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖3～7來(lái)詳細(xì)說(shuō)明這個(gè)操作。
信號(hào)校正濾波器單元300具有用于在所述多聲道音頻信號(hào)中的左聲道信號(hào)(L)、中央聲道信號(hào)(C)、低頻效果聲道信號(hào)(LFE)、和右聲道信號(hào)(R)的輸入。
在通過(guò)虛擬環(huán)繞濾波器單元200輸出的左右環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls，Rs)的輸出中，輸出增益改變并且發(fā)生時(shí)延。信號(hào)校正濾波器單元300可以按照所述左右環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls，Rs)的輸出增益和時(shí)延來(lái)調(diào)整左聲道信號(hào)(L)、中央聲道信號(hào)(C)、低頻效果聲道信號(hào)(LFE)、右聲道信號(hào)(R)的增益和時(shí)延。
第一相加單元401相加從虛擬環(huán)繞濾波器單元200和信號(hào)校正濾波器單元300輸出的左側(cè)聲道信號(hào)，第二相加單元402相加從虛擬環(huán)繞濾波器單元200和信號(hào)校正濾波器單元300輸出的右側(cè)聲道信號(hào)。然后，向左聲道揚(yáng)聲器500輸出相加后的左側(cè)信號(hào)，向右聲道揚(yáng)聲器600輸出相加后的右側(cè)信號(hào)。
如上所述，如果輸入信號(hào)是6.1聲道音頻信號(hào)，則包括后環(huán)繞聲道，并且具有所述5.1聲道。在這種情況下，可以在所述立體聲產(chǎn)生裝置中包括與虛擬環(huán)繞濾波器單元200相同的另一個(gè)虛擬環(huán)繞濾波器，并且可以將后環(huán)繞聲道音頻信號(hào)劃分為兩個(gè)部分以及輸入到所述附加的虛擬環(huán)繞濾波器。
如果輸入信號(hào)是7.1聲道音頻信號(hào)，則包括兩個(gè)后環(huán)繞聲道，并且具有所述5.1聲道。在這種情況下，可以在所述裝置中包括與所述虛擬環(huán)繞濾波器單元200相同的另一個(gè)虛擬環(huán)繞濾波器，并且向所述附加的虛擬環(huán)繞濾波器輸入所述兩個(gè)后環(huán)繞聲道音頻信號(hào)。
圖3是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖2的立體聲產(chǎn)生裝置的虛擬環(huán)繞濾波器單元200(未在圖3中標(biāo)注)的示意圖。
虛擬環(huán)繞濾波器單元200包括預(yù)處理濾波器單元220和虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280。
預(yù)處理濾波器單元220降低在輸入的左環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls)和輸入的右環(huán)繞聲道信號(hào)(Rs)之間的關(guān)聯(lián)性，以便可以改善環(huán)繞聲道聲音的定位和實(shí)際感覺(jué)。
當(dāng)在左右環(huán)繞聲聲道信號(hào)Ls和Rs之間的關(guān)聯(lián)性高時(shí)，不在收聽(tīng)者的左右后部側(cè)產(chǎn)生聲音圖像，而是替代地在收聽(tīng)者的中央后部產(chǎn)生聲音圖像來(lái)作為幻像(phantom)聲音圖像。而且，由于前/后混淆，因此所述聲音圖像聽(tīng)起來(lái)好像始發(fā)自收聽(tīng)者的前側(cè)，由此使得難于感知環(huán)繞效果。
因此，預(yù)處理濾波器單元220降低在左右環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls，Rs)之間的關(guān)聯(lián)性，并且產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)感覺(jué)，以便可以產(chǎn)生自然的環(huán)繞聲道效果。將參見(jiàn)圖4和5來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明預(yù)處理濾波器單元220。
虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280接收來(lái)自預(yù)處理濾波器單元220輸出的信號(hào)，并且將虛擬聲源布置在收聽(tīng)者的左后部和右后部，以便可以產(chǎn)生立體聲感覺(jué)。將參見(jiàn)圖6和7來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280。
圖4是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖3的虛擬環(huán)繞濾波器單元(即圖2中的附圖標(biāo)號(hào)200)的預(yù)處理濾波器單元220(在圖4中沒(méi)有標(biāo)記)的示意圖。
通過(guò)使用彼此非對(duì)稱(chēng)的多個(gè)延遲單元、多個(gè)增益單元和多個(gè)相加單元來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)處理濾波器單元220。
即，預(yù)處理濾波器單元220包括第一延遲單元221、第二延遲單元222、第三延遲單元223、第四延遲單元224、第一增益單元225、第二增益單元226、第一相加單元227、第二相加單元228、第一濾波器229、第二濾波器230、第三濾波器231、第四濾波器232、第五延遲單元233、第六延遲單元234、第三增益單元235、第四增益單元236、第三相加單元237、和第四相加單元238。預(yù)處理濾波器單元220也可以包括第五增益單元239和第六增益單元240。
第一延遲單元221將左環(huán)繞聲道信號(hào)Ls延遲預(yù)定的時(shí)間(即第一預(yù)定時(shí)間)。在本實(shí)施例中，第一延遲單元221可以由具有為Z-mLL的傳遞函數(shù)的延遲濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
第二延遲單元222將右環(huán)繞聲道信號(hào)Rs延遲預(yù)定的時(shí)間(即第二預(yù)定時(shí)間)。在本實(shí)施例中，第二延遲單元222可以由具有為Z-mRR的傳遞函數(shù)的延遲濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
第一延遲單元221和第二延遲單元222彼此非對(duì)稱(chēng)，即所述預(yù)定延遲時(shí)間彼此不同。換句話說(shuō)，第一預(yù)定時(shí)間與第二預(yù)定時(shí)間不同。
第三延遲單元223將左環(huán)繞聲道信號(hào)Ls延遲預(yù)定時(shí)間(即第三預(yù)定時(shí)間)。在本實(shí)施例中，第三延遲單元223可以由具有為Z-mLR的傳遞函數(shù)的延遲濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
第四延遲單元224將右環(huán)繞聲道信號(hào)Rs延遲預(yù)定時(shí)間(即第四預(yù)定時(shí)間)。在本實(shí)施例中，第四延遲單元224可以由具有Z-mRL傳遞函數(shù)的延遲濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
第三延遲單元223和第四延遲單元224彼此非對(duì)稱(chēng)，即所述預(yù)定延遲時(shí)間彼此不同。換句話說(shuō)，第三預(yù)定時(shí)間與第四預(yù)定時(shí)間不同。
第一增益單元225改變第三延遲單元223的輸出增益，第二增益單元226改變第四延遲單元224的輸出增益。
第二相加單元228相加第一延遲單元221和第二增益單元226的輸出。第一相加單元227相加第二延遲單元222和第一增益單元225的輸出。
這里，第一增益單元225和第二增益單元226分別將被延遲的左環(huán)繞聲道信號(hào)Ls和被延遲的右環(huán)繞聲道信號(hào)Rs的輸出增益減少預(yù)定的幅度。這些第一和第二增益單元225和226防止所述兩個(gè)聲道的音頻信號(hào)的混合。
第一濾波器229濾波第二相加單元228的輸出信號(hào)，第二濾波器230濾波第一相加單元227的輸出信號(hào)。第一和第二濾波器229和230的輸出信號(hào)被輸入到虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280(參見(jiàn)圖3)。如上所述，第五和第六增益單元239和240可以分別增益調(diào)整第一和第二濾波器229和230的輸出信號(hào)。但是，第五和第六增益單元239和240不需要必需被包括在預(yù)處理濾波器單元220中。第一和第二濾波器229和230或第五和第六增益單元239和240的輸出信號(hào)在其間具有降低的關(guān)聯(lián)性。
第五延遲單元233將第一和第三濾波器229和231的輸出信號(hào)延遲預(yù)定時(shí)間(即第五預(yù)定時(shí)間)。在本實(shí)施例中，第五延遲單元233可以由具有Z-mLLs傳遞函數(shù)的延遲濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
第六延遲單元234將第二和第四濾波器230和232的輸出信號(hào)延遲預(yù)定時(shí)間(即第六預(yù)定時(shí)間)。在本實(shí)施例中，第六延遲單元234可以由具有為Z-mRRs的傳遞函數(shù)的延遲濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。第五延遲單元233和第六延遲單元234彼處非對(duì)稱(chēng)，即所述預(yù)定延遲時(shí)間彼此不同。換句話說(shuō)，第五預(yù)定時(shí)間與第六預(yù)定時(shí)間彼此不同。
按照本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例，第一到第四濾波器229到232可以是低通濾波器。
第三增益單元235改變第五延遲單元233的輸出增益，第四增益單元236改變第六延遲單元234的輸出增益。
第三相加單元237相加第三增益單元235的輸出信號(hào)和左環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls)，第四相加單元238相加第四增益單元236的輸出信號(hào)和右環(huán)繞聲道信號(hào)(Rs)。
圖5是表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖3的虛擬環(huán)繞濾波器單元(即圖2中的附圖標(biāo)號(hào)200)的預(yù)處理濾波器單元220的示意圖。
圖5的預(yù)處理濾波器單元220具有與圖4的預(yù)處理濾波器單元220的那些類(lèi)似的特征。但是，圖5的預(yù)處理濾波器單元220可以通過(guò)使用被應(yīng)用到人工混響器(artificial reverberator)的全頻帶濾波器以便人工地再現(xiàn)空間的混響(reverberation)特性而產(chǎn)生更自然的寬立體聲效果。而且，所述全頻帶濾波器具有延遲預(yù)定頻率分量的特性，并且通過(guò)應(yīng)用這個(gè)特性，使得能夠相對(duì)于單聲道信號(hào)產(chǎn)生立體聲效果。
在圖5中所示的預(yù)處理濾波器單元220中，左環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls)和右環(huán)繞聲道信號(hào)(Rs)的每一個(gè)被應(yīng)用到兩個(gè)全頻帶濾波器。即，左環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls)通過(guò)串聯(lián)的兩個(gè)左全頻帶濾波器而被轉(zhuǎn)換為多個(gè)混響聲音。而且，右環(huán)繞聲道信號(hào)(Rs)通過(guò)串聯(lián)的兩個(gè)右全頻帶濾波器而被轉(zhuǎn)換為多個(gè)混響聲音。因此，可以使用混響聲音來(lái)減低在左環(huán)繞聲道信號(hào)Ls和右環(huán)繞聲道信號(hào)Rs之間的關(guān)聯(lián)性。
首先，現(xiàn)在說(shuō)明用于全頻帶濾波左環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls)的處理。在左全頻帶濾波器中，第一到第四加法器255、253、260和258分別連接到第一和第二延遲單元251和256的輸入端和輸出端。輸入信號(hào)分別通過(guò)第一和第三乘法器262和267被前饋到使用衰減系數(shù)(GL)而形成的第二和第四加法器253和258。第二和第四加法器253和258的相加輸出分別通過(guò)使用衰減系數(shù)(-GL)而形成的第二和第四乘法器254和259被反饋到第一和第三加法器255和260。
所述兩個(gè)右全頻帶濾波器的結(jié)構(gòu)可以與左環(huán)繞聲道信號(hào)Ls的所述兩個(gè)左全頻帶濾波器的相同。為了說(shuō)明的目的，在圖5中，所述兩個(gè)右全頻帶濾波器被布置在所述兩個(gè)左全頻帶濾波器之下。所述兩個(gè)右全頻帶濾波器可以包括第五到第八加法器265、263、270和268、第三和第四延遲單元261和266、第四到第八乘法器272、264、267和269。
這里，當(dāng)輸入信號(hào)是單聲道信號(hào)時(shí)，為了使得所述單聲道信號(hào)成為立體聲信號(hào)，分別將第四延遲單元251、256、261和266的延遲值不同地設(shè)置為L(zhǎng)0、L1、R0和R1。在每個(gè)聲道中串聯(lián)的兩個(gè)延遲單元的延遲值具有關(guān)系L0＞L1、R0＞R1或L0＜L1、R0＜R1。這是通過(guò)非對(duì)稱(chēng)來(lái)最大化降低關(guān)聯(lián)性，如同在上述的圖4的預(yù)處理濾波器單元220中。
而且，濾波器的乘法器的增益值可以具有相同的值，并且當(dāng)必要時(shí)，可以被不同地設(shè)置。例如，如圖5中所示，第一乘法器262和第二乘法器254可以分別具有值GL和-GL。而且，為了防止異相(out-of-phase)現(xiàn)象，所述衰減系數(shù)(GL和GR)可以具有相同的符號(hào)或相反的符號(hào)(sign)，但是，相關(guān)聯(lián)地連接的兩個(gè)濾波器的增益被做成具有相同的符號(hào)。
圖6是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖3的虛擬環(huán)繞濾波器單元(即圖2中的附圖標(biāo)號(hào)200)的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280的詳細(xì)示意圖。
在圖6中所示的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280將如上參見(jiàn)圖4和5所述的從預(yù)處理濾波器單元220輸出的左右環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls，Rs)轉(zhuǎn)換為分別在收聽(tīng)者左后部和右后部的虛擬聲源。
虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，從預(yù)處理濾波器單元220輸出的左右環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls，Rs)被四個(gè)有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器K11、K12、K21、K22卷積和相加。
使用FIR濾波器K11來(lái)卷積左環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls)，使用FIR濾波器K12來(lái)卷積右環(huán)繞聲道信號(hào)(Rs)。所述兩個(gè)被卷積的信號(hào)然后被相加和產(chǎn)生為左聲道輸出信號(hào)。也使用FIR濾波器K21來(lái)卷積左環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls)，并且也使用FIR濾波器K22來(lái)卷積右環(huán)繞聲道信號(hào)(Rs)。則兩個(gè)被卷積的信號(hào)被相加和產(chǎn)生作為右聲道輸出信號(hào)。這些左右聲道輸出信號(hào)被分別加到后述的信號(hào)校正濾波器單元300(參見(jiàn)圖1)的輸出信號(hào)，并且產(chǎn)生雙聲道的最后的輸出信號(hào)。
圖7是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖6的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280的設(shè)計(jì)方框圖。
首先，虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280包括雙耳合成濾波器B11、B12、B21、B22，它們被實(shí)現(xiàn)為在虛擬聲源和虛擬收聽(tīng)者之間的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)矩陣；以及串音消除濾波器C11、C12、C21、C22，它們被實(shí)現(xiàn)為在虛擬收聽(tīng)者和雙聲道輸出位置之間的HRTF矩陣的逆矩陣。
所述雙耳合成濾波器B11、B12、B21、B22被設(shè)計(jì)如下。通過(guò)使用作為在聲源和虛擬收聽(tīng)者(或者實(shí)際收聽(tīng)者)的耳鼓之間的聲音傳遞函數(shù)的HRTF來(lái)實(shí)現(xiàn)所述雙耳合成濾波器B11、B12、B21、B22。
所述HRTF包含用于指示聲音傳輸?shù)目臻g的特性的信息，包括聽(tīng)覺(jué)間等級(jí)差別(ILD)、聽(tīng)覺(jué)間時(shí)間差別(ITD)和收聽(tīng)者的耳廓的形狀。具體地，所述HRTF包括關(guān)于耳廓的信息，其對(duì)上下聲音定位具有關(guān)鍵影響。因?yàn)榫哂袕?fù)雜形狀的耳廓的建模是不容易的，因此通常通過(guò)使用仿真頭的測(cè)量來(lái)獲得所述HRTF。通常，相對(duì)于仿真頭的前中心，在90度和110度之間布置環(huán)繞揚(yáng)聲器。因此，為了將虛擬揚(yáng)聲器定位在90度和110度之間，在所述仿真頭的前中心的左和右的90度和110度之間測(cè)量HRTF。
假定對(duì)應(yīng)于在位于所述仿真頭的左側(cè)90度和110度之間的聲源與所述仿真頭的左耳和右耳之間的路徑的HRTF分別是B11和B21，并且對(duì)應(yīng)于在位于所述仿真頭的右側(cè)90度和110度之間的聲源與所述仿真頭的左耳和右耳之間的路徑的HRTF分別是B12和B22。
如果通過(guò)耳機(jī)來(lái)輸出所述雙耳合成的輸出信號(hào)，則收聽(tīng)者感覺(jué)到在前中心的左側(cè)和右側(cè)的90度和110度之間產(chǎn)生的聲音圖像。當(dāng)通過(guò)耳機(jī)再現(xiàn)信號(hào)時(shí)，所述雙耳合成展示最佳的性能。
但是，如果通過(guò)兩個(gè)揚(yáng)聲器來(lái)再現(xiàn)信號(hào)，則在兩個(gè)揚(yáng)聲器和兩耳之間發(fā)生串音，使得定位性能變差。即，雖然僅僅在左耳聽(tīng)到所述左聲道聲音并且僅僅在右耳聽(tīng)到所述右聲道聲音，但是發(fā)生在雙聲道之間的串音現(xiàn)象。結(jié)果，也在右耳中聽(tīng)到所述左聲道聲音，并且也在左耳中聽(tīng)到所述右聲道聲音。因此，定位的感覺(jué)變差，以至于未將聲音圖像定位在精確的點(diǎn)上。
因此，串音取消濾波器單元C11、C12、C21和C22被設(shè)計(jì)來(lái)消除串音。對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)測(cè)量在收聽(tīng)者(其對(duì)應(yīng)于虛擬收聽(tīng)者)和兩個(gè)揚(yáng)聲器之間的HRTF。
假定在位于收聽(tīng)者左側(cè)的預(yù)定位置(其可以通過(guò)仿真頭測(cè)量)的揚(yáng)聲器與所述仿真頭的左耳和右耳之間的HRTF分別是H11和H21，并且在位于所述仿真頭的右側(cè)的預(yù)定位置的揚(yáng)聲器與所述仿真頭的左耳和右耳之間的HRTF分別是H12和H22，則將串音消除濾波器矩陣(C(z))設(shè)計(jì)為HRTF的逆矩陣，如在下面的方程1C11(z)C12(z)C21(z)C22(z)=H11(z)H12(z)H21(z)H22(z)-1---(1)]]>所述雙耳合成濾波器矩陣將虛擬揚(yáng)聲器定位在左右環(huán)繞揚(yáng)聲器的位置。所述串音消除濾波器矩陣消除在所述兩個(gè)揚(yáng)聲器(即虛擬揚(yáng)聲器)和收聽(tīng)者兩耳之間的串音。因此，通過(guò)如在下面的方程2中相乘兩個(gè)濾波器矩陣而計(jì)算虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280的矩陣K(z)K11(z)K12(z)K21(z)K22(z)=C11(z)C12(z)C21(z)C22(z)B11(z)B12(z)B21(z)B22(z)---(2)]]>正如可以在圖6中看出，虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280包括四個(gè)濾波器，并且執(zhí)行四次卷積操作。因此，虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280在濾波器的階高時(shí)需要大量的計(jì)算。
數(shù)字媒體產(chǎn)品的當(dāng)前趨勢(shì)是包括被安裝的立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)。在諸如便攜媒體播放器(PMP)和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)以及電視機(jī)之類(lèi)的便攜設(shè)備中，將兩個(gè)揚(yáng)聲器彼此靠近地布置。
因此，當(dāng)兩個(gè)揚(yáng)聲器被彼此布置得比到收聽(tīng)者的距離更近時(shí)，K11(z)和K12(z)由于串音消除特性而具有高的關(guān)聯(lián)性，而K21(z)和K22(z)也具有高的關(guān)聯(lián)性。
因此，當(dāng)兩個(gè)揚(yáng)聲器相對(duì)于收聽(tīng)者非對(duì)稱(chēng)地布置時(shí)，可以如下面的表達(dá)式3那樣來(lái)假設(shè)虛擬揚(yáng)聲器濾波器系數(shù)K12(z)≅α1z-β1K11(z),]]>K21(z)≅α2z-β2K22(z)---(3)]]>這里，增益值(α)是在兩個(gè)HRTF之間的級(jí)差，延遲值(β)是在兩個(gè)HRTF之間的延遲差。從在揚(yáng)聲器和收聽(tīng)者的雙耳之間的兩個(gè)HRTF的脈沖響應(yīng)的最大值之間的差或在均方根(RMS)值之間的差獲得在兩個(gè)HRTF之間的級(jí)差(α)。當(dāng)在揚(yáng)聲器和雙耳之間的兩個(gè)HRTF的脈沖響應(yīng)的互相關(guān)(cross-correlation)函數(shù)變?yōu)樽畲笾禃r(shí)，從該時(shí)間獲得在兩個(gè)HRTF之間的延遲差(β)。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)在相對(duì)于預(yù)先設(shè)計(jì)的格形(lattice)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)濾波器的脈沖響應(yīng)的最大值之間的差來(lái)確定所述增益值(α)，并且可以將延遲值(β)確定為當(dāng)相對(duì)于預(yù)先設(shè)計(jì)的格形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)濾波器的脈沖響應(yīng)的互相關(guān)函數(shù)變?yōu)樽畲笾禃r(shí)的時(shí)間。
當(dāng)使用方程3時(shí)，虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280(見(jiàn)圖3)可以被表達(dá)為圖8的方框圖。另外，可以再次將圖8的方框圖表達(dá)為圖9的方框圖。
圖9是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖6的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280(見(jiàn)圖3)的方框圖。參見(jiàn)圖9，第一增益單元412使用第一預(yù)定增益值調(diào)整被輸入的左聲道信號(hào)(YL)的增益。
第二增益單元416使用第二預(yù)定增益值調(diào)整被輸入的右聲道信號(hào)(YR)的增益。
第一延遲單元414使用第一預(yù)定延遲值來(lái)延遲在第一增益單元412中被增益調(diào)整的左聲道信號(hào)(YL)。
第二延遲單元418使用第二預(yù)定延遲值來(lái)延遲在第二增益單元416中被增益調(diào)整的右聲道信號(hào)(YR)。
第一相加單元419-1相加被輸入的左聲道信號(hào)(YL)和通過(guò)第二增益單元416和第二延遲單元418而被增益和延遲調(diào)整的右聲道信號(hào)(YR)。
第二相加單元419-2相加被輸入的右聲道信號(hào)(YR)和通過(guò)第一增益單元412和第一延遲單元414而被增益和延遲調(diào)整的左聲道信號(hào)(YL)。
第一濾波器單元422具有作為在揚(yáng)聲器和收聽(tīng)者的雙耳之間的聲音傳遞函數(shù)的HRTF的逆HRTF形式，并且調(diào)整在第一相加單元419-1中混合的信號(hào)的頻率特性。第一濾波器單元422的輸出信號(hào)(SL)被輸出到左揚(yáng)聲器。
第二濾波器單元424具有作為在揚(yáng)聲器和收聽(tīng)者的雙耳之間的聲音傳遞函數(shù)的HRTF的逆HRTF形式，并且調(diào)整在第二相加單元419-2中混合的信號(hào)的頻率特性。第二濾波器單元424的輸出信號(hào)(SR)被輸出到右揚(yáng)聲器。
因此，圖9的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280包括兩個(gè)增益單元412和416、兩個(gè)延遲單元414和418以及兩個(gè)濾波器422和424。
結(jié)果，當(dāng)相對(duì)于在圖6和7的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280的結(jié)構(gòu)中的四個(gè)濾波器執(zhí)行四次卷積時(shí)，相對(duì)于在圖8和9的本實(shí)施例的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280中的兩個(gè)濾波器僅僅執(zhí)行兩次卷積，使得可以降低計(jì)算量和存儲(chǔ)器的大小。
另外，當(dāng)兩個(gè)揚(yáng)聲器相對(duì)于收聽(tīng)者對(duì)稱(chēng)地布置時(shí)，虛擬揚(yáng)聲器濾波器矩陣變?yōu)镵11(z)=K22(z)和K21(z)=K12(z)。因此，可以將虛擬揚(yáng)聲器濾波器矩陣表達(dá)為下面的表達(dá)式4K2(z)≅αz-βK1(z)---(4)]]>通過(guò)使用表達(dá)式4，可以將虛擬揚(yáng)聲器矩陣表達(dá)為在圖10中表示的方框圖。圖10是按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖6的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280(見(jiàn)圖3)的近似示意圖。以與在圖9的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280中相同的方式來(lái)計(jì)算增益值(α)和延遲值(β)?？梢詫D10的方框圖再一次表達(dá)為圖11的方框圖。圖11是表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖6的虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280(見(jiàn)圖3)的方框圖。
參見(jiàn)圖11，第一和第二濾波器單元512和514分別調(diào)整輸入的左右聲道信號(hào)的頻率特性。
第一和第二增益單元522和526使用預(yù)定的增益值來(lái)分別調(diào)整第一和第二濾波器單元512和514的輸出信號(hào)的增益。
第一和第二延遲單元524和528使用預(yù)定的延遲值來(lái)分別延遲在第一和第二增益單元522和526中被增益調(diào)整的信號(hào)。
第一相加單元529-1相加第一濾波器單元512的輸出信號(hào)和第二延遲單元528的被增益和延遲調(diào)整的輸出信號(hào)。
第二相加單元529-2相加第二濾波器單元514的輸出信號(hào)和第一延遲單元524的被增益和延遲調(diào)整的輸出信號(hào)。
圖12和圖13表示圖2的虛擬環(huán)繞濾波器單元200的其他實(shí)施例。
通常，對(duì)于虛擬聲源的定位有影響的頻帶是低頻帶。而且，在具有很短波長(zhǎng)的高頻帶中，串音消除濾波器的性能變差，并且不能去除串音分量。因此，在圖2的虛擬環(huán)繞濾波器單元200中，僅僅執(zhí)行低頻帶的信號(hào)處理如下。即，通過(guò)使用低通濾波器和高通濾波器來(lái)將輸入信號(hào)劃分為兩個(gè)頻帶。通過(guò)高通濾波器的高頻信號(hào)不被信號(hào)處理，而通過(guò)低通濾波器的信號(hào)被分樣。所分樣(decimated)的信號(hào)的采樣頻率被降低。因此，預(yù)處理濾波器單元220的延遲濾波器系數(shù)被降低，并且虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280的FIR階數(shù)被降低，使得可以大大地降低虛擬環(huán)繞濾波器200的計(jì)算量和存儲(chǔ)器量。
圖12是表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖2的虛擬環(huán)繞濾波器單元200的方框圖。參見(jiàn)圖12，第一和第二聲道信號(hào)(Ls，Rs)通過(guò)預(yù)處理濾波器單元220以降低關(guān)聯(lián)性和產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的感覺(jué)。被預(yù)處理濾波的第一和第二聲道信號(hào)的每一個(gè)通過(guò)高通濾波器(HPF)512和518與低通濾波器(LPF)514和516被劃分為高頻帶和低頻帶。此時(shí)，分別通過(guò)分樣單元524和526來(lái)分樣通過(guò)兩個(gè)LPF 514和516而輸出的低頻帶信號(hào)，以便降低采樣頻率。而且，通過(guò)延遲單元522和528，將通過(guò)兩個(gè)HPF 512和518輸出的高頻帶信號(hào)延遲預(yù)定的時(shí)間，以便將高頻帶信號(hào)與低頻帶信號(hào)的路徑同步。因此，每個(gè)被分樣的信號(hào)通過(guò)虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280被輸出作為在預(yù)定位置的雙聲道虛擬聲源。這里，所分樣的信號(hào)由于低采樣頻率而降低虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280的FIR濾波器階數(shù)。從虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280輸出的雙聲道信號(hào)用于通過(guò)內(nèi)插器542和544的內(nèi)插。在此，內(nèi)插器542和544將通過(guò)分樣而降低的采樣頻率調(diào)整為原始的采樣頻率。被內(nèi)插的信號(hào)然后通過(guò)LPF 552和554而被低通濾波。
最后，第一和第二加法器562和564相加分別從LPF 552和554輸出的被低通濾波的第一和第二聲道信號(hào)與分別從HPF 512和518輸出的并且在延遲單元522和528中延遲的高頻第一和第二聲道信號(hào)。
在此，預(yù)處理濾波器單元220執(zhí)行全頻帶信號(hào)的濾波。
因此，對(duì)于全頻帶信號(hào)產(chǎn)生空間感覺(jué)。而且，因?yàn)閮H僅相對(duì)于低頻帶信號(hào)來(lái)定位虛擬聲源，因此可以將僅僅處理低頻帶信號(hào)的多速率(multi-rate)處理應(yīng)用到虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280。
可以使用圖4和5的實(shí)施例的任何一個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)處理濾波器單元220，并且可以使用圖6、9和11的實(shí)施例的任何一個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280。
圖13是表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖2的虛擬環(huán)繞濾波器單元200的方框圖。參見(jiàn)圖13，分別通過(guò)HPF 612和618與LPF 614和616來(lái)將第一和第二聲道信號(hào)劃分為高頻帶信號(hào)和低頻帶信號(hào)。分別通過(guò)分樣單元624和626來(lái)分樣通過(guò)兩個(gè)LPF 614和616而輸出的低頻帶信號(hào)的每一個(gè)。而且，由兩個(gè)HPF 612和618輸出的高頻帶信號(hào)被延遲預(yù)定時(shí)間，以便將高頻帶信號(hào)與低頻帶信號(hào)的路徑同步。在所分樣的信號(hào)中，通過(guò)預(yù)處理濾波器單元220和虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280來(lái)降低關(guān)聯(lián)性，并且將低頻帶信號(hào)輸出作為被轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定位置的虛擬聲源的雙聲道信號(hào)。
從虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280輸出的雙聲道信號(hào)通過(guò)內(nèi)插器642和644內(nèi)插。所述內(nèi)插信號(hào)被LPF 652和654低通濾波。
最后，第一和第二加法器662和664相加被低通濾波的第一和第二聲道信號(hào)與從HPF 612和618輸出的并且在延遲單元622和628中延遲的高頻第一和第二聲道信號(hào)。
可以使用圖4和5的實(shí)施例的任何一個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)處理濾波器單元220，并且可以使用圖6、9和11的實(shí)施例的任何一個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元280。
圖14是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖2的信號(hào)校正濾波器單元300的詳細(xì)方框圖。
圖14的信號(hào)校正濾波器單元300包括具有預(yù)定增益值(Ga，Gb，Gc，Gd)的增益單元710、720、730和740和具有預(yù)定延遲值(Z-Δ)的延遲單元715、725、735和745。
通過(guò)增益單元710來(lái)改變左聲道信號(hào)(L)的輸出增益，并且通過(guò)延遲單元715來(lái)延遲左聲道信號(hào)(L)。
通過(guò)增益單元720來(lái)改變中央聲道信號(hào)(C)的輸出增益，并且通過(guò)延遲單元725來(lái)延遲中央聲道信號(hào)(C)。
通過(guò)增益單元730來(lái)改變LFE聲道信號(hào)(LFE)的輸出增益，并且通過(guò)延遲單元735來(lái)延遲LFE聲道信號(hào)(LFE)。
通過(guò)增益單元740來(lái)改變右聲道信號(hào)(R)的輸出增益，并且通過(guò)延遲單元745來(lái)延遲右聲道信號(hào)(R)。
第一相加單元700-1相加從延遲單元715、725和735輸出的信號(hào)。
第二相加單元700-2相加從延遲單元725、735和745輸出的信號(hào)。
如果左右環(huán)繞聲道信號(hào)通過(guò)虛擬環(huán)繞濾波器單元200，則左右環(huán)繞聲道信號(hào)的輸出增益和時(shí)延從被輸入到圖2的立體聲產(chǎn)生裝置的原始信號(hào)的那些改變。因此，根據(jù)虛擬環(huán)繞濾波器單元200的特性，調(diào)整左聲道(L)、中央聲道(C)、LFE聲道(LFE)和右聲道(R)信號(hào)的輸出增益和時(shí)延。在此，“根據(jù)虛擬環(huán)繞濾波器的特性”不表示通過(guò)在輸入信號(hào)中的改變來(lái)確定在左右環(huán)繞聲道信號(hào)的輸出增益和時(shí)延中的改變。相反，這表示通過(guò)虛擬環(huán)繞濾波器單元200的元件來(lái)確定在由信號(hào)校正濾波器單元300引發(fā)的輸出增益和時(shí)延中的改變。
在此，通過(guò)比較虛擬環(huán)繞濾波器單元200的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的RMS值來(lái)確定增益單元710、720、730和740的增益值(Ga，Gb，Gc，Gd)。通過(guò)使用虛擬環(huán)繞濾波器單元200的脈沖響應(yīng)或通過(guò)使用組延遲來(lái)獲得延遲單元715、725、735和745的延遲值(Z-Δ)。例如，可以根據(jù)先前實(shí)施例的FIR濾波器(K11)的組延遲來(lái)確定時(shí)延值。
圖15是表示按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的用于通過(guò)雙聲道來(lái)再現(xiàn)多聲道音頻信號(hào)的立體聲產(chǎn)生裝置的方框圖。
圖15所示的立體聲產(chǎn)生裝置包括多聲道音頻輸入信號(hào)800、信號(hào)校正濾波器單元810、寬立體聲產(chǎn)生單元820、虛擬環(huán)繞濾波器單元830、第一和第二相加單元850和860、左聲道揚(yáng)聲器890-1和右聲道揚(yáng)聲器890-2。
所述多聲道音頻信號(hào)800包括左聲道信號(hào)(L)、中央聲道信號(hào)(C)、低頻效果聲道信號(hào)(LFE)、右聲道信號(hào)(R)、左環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls)和右環(huán)繞聲道信號(hào)(Rs)。
虛擬環(huán)繞濾波器單元830可以類(lèi)似于圖2的虛擬環(huán)繞濾波器單元200。
寬立體聲產(chǎn)生單元820接收左右聲道信號(hào)(L，R)的輸入，并且產(chǎn)生加寬的立體聲信號(hào)。寬立體聲產(chǎn)生單元820包括加寬濾波器，用于執(zhí)行左/右雙耳合成和串音消除器的卷積；以及全景(panorama)濾波器，用于執(zhí)行所述加寬濾波器和左/右直接濾波器(direct filter)的卷積。所述加寬濾波器根據(jù)在預(yù)定位置測(cè)量的HRTF來(lái)產(chǎn)生作為在任意位置的虛擬聲源的左右聲道信號(hào)(L，R)，并且根據(jù)應(yīng)用了HRTF的濾波器系數(shù)來(lái)去除虛擬聲源的串音。左右直接濾波器調(diào)整在立體聲聲道的聲源信號(hào)和去除串音的虛擬聲源之間的諸如增益和延遲之類(lèi)的信號(hào)特性。
信號(hào)校正濾波器單元810接收在多聲道音頻輸入信號(hào)800中的中央聲道(C)和LFE聲道的信號(hào)。
由此改變通過(guò)虛擬環(huán)繞濾波器單元830而輸出的左右環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls，Rs)和通過(guò)寬立體聲產(chǎn)生單元820而輸出的左右聲道信號(hào)(L，R)的輸出增益和時(shí)延。信號(hào)校正濾波器單元810按照從虛擬環(huán)繞濾波器單元830輸出的左右環(huán)繞聲道信號(hào)(Ls，Rs)和從寬立體聲產(chǎn)生單元820輸出的左右聲道信號(hào)(L，R)的輸出增益和時(shí)延來(lái)調(diào)整中央聲道信號(hào)(C)和LFE聲道信號(hào)(LFE)的增益和時(shí)延。
第一相加單元850相加從虛擬環(huán)繞濾波器單元830、信號(hào)校正濾波器單元810和寬立體聲產(chǎn)生單元820輸出的左聲道信號(hào)。第二相加單元860相加從虛擬環(huán)繞濾波器單元830、信號(hào)校正濾波器單元810和寬立體聲產(chǎn)生單元820輸出的右聲道信號(hào)。然后，通過(guò)左聲道揚(yáng)聲器890-1輸出相加后的左信號(hào)，通過(guò)右聲道揚(yáng)聲器890-2輸出相加后的右信號(hào)。
圖16是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖15的信號(hào)校正濾波器單元810的詳細(xì)方框圖。
圖15的信號(hào)校正濾波器單元810包括具有預(yù)定增益值(Ga，Gb)的增益單元910和920以及具有預(yù)定延遲值(Z-Δ)的延遲單元915和925。
通過(guò)增益單元910來(lái)改變中央聲道信號(hào)(C)的輸出增益，并且在延遲單元915中延遲中央聲道信號(hào)(C)。
通過(guò)增益單元920來(lái)改變LFE聲道信號(hào)(LFE)的輸出增益，并且在延遲單元925中延遲LFE聲道信號(hào)(LFE)。
第一相加單元900-1相加從延遲單元915和925輸出的信號(hào)。第二相加單元900-2也相加從延遲單元915和925輸出的信號(hào)。
在此，通過(guò)比較虛擬環(huán)繞濾波器單元830的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的RMS值來(lái)確定增益單元910和920的增益值(Ga，Gb)。通過(guò)使用虛擬環(huán)繞濾波器單元830的脈沖響應(yīng)或通過(guò)使用組延遲來(lái)獲得延遲單元915和925的延遲值(Z-Δ)。
應(yīng)當(dāng)明白，雖然已經(jīng)參照收聽(tīng)者和收聽(tīng)者或虛擬收聽(tīng)者的雙耳說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，但是可以使用本發(fā)明實(shí)施例的裝置來(lái)產(chǎn)生在立體聲產(chǎn)生系統(tǒng)和/或虛擬環(huán)繞系統(tǒng)的收聽(tīng)點(diǎn)周?chē)牧Ⅲw聲。所述收聽(tīng)點(diǎn)可以指收聽(tīng)者感知最佳立體聲效果的位置，并且這可以使用例如上述的仿真頭來(lái)近似。因此，當(dāng)如在此所述各種實(shí)施例的裝置運(yùn)行時(shí)，收聽(tīng)者不必實(shí)際上位于收聽(tīng)點(diǎn)。
本發(fā)明總的構(gòu)思也可以被體現(xiàn)為在計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀代碼。所述計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)是可以存儲(chǔ)可以隨后由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取的數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。所述計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)的例子包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、CD-ROM、磁帶、軟盤(pán)、光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件和載波(carrier waver)(諸如通過(guò)因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸)。所述計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)也可以被分布在網(wǎng)絡(luò)耦接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上，以便以分布的方式來(lái)存儲(chǔ)和執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可讀代碼。而且，可以由本發(fā)明總的構(gòu)思所屬技術(shù)領(lǐng)域中的熟練的程序員來(lái)容易地解釋用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明總的構(gòu)思的功能程序、代碼和代碼段。
按照如上所述的本發(fā)明總的構(gòu)思的各個(gè)實(shí)施例，可以使用雙聲道輸出來(lái)再現(xiàn)多聲道音頻信號(hào)，并且通過(guò)僅僅使用雙聲道輸出，可以實(shí)現(xiàn)多聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)的立體聲感覺(jué)。
而且，與左右環(huán)繞聲道音頻輸入信號(hào)相關(guān)聯(lián)，通過(guò)在收聽(tīng)者的左后部和右后部產(chǎn)生虛擬揚(yáng)聲器，可以有效地向收聽(tīng)者提供立體聲感覺(jué)。
而且，即使當(dāng)在左右環(huán)繞聲道音頻輸入信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性高時(shí)，也可以改善所述聲音的定位，并且可以產(chǎn)生實(shí)際的聲音，以便可以向收聽(tīng)者提供更為改善的立體聲。
雖然已經(jīng)示出和說(shuō)明了本發(fā)明總的構(gòu)思的一些實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)明白，在不脫離本發(fā)明總的構(gòu)思的原理和精神的情況下，可以在這些實(shí)施例中進(jìn)行改變，本發(fā)明的范圍被限定在所附的權(quán)利要求和它們的等同內(nèi)容中。
涉及本申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)要求2005年12月13日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2005-0122433號(hào)和2005年9月22日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第60/719,191號(hào)的權(quán)益，其公開(kāi)通過(guò)引用被整體包括在此作為參考。
權(quán)利要求
1.一種立體聲產(chǎn)生裝置，用于將多聲道音頻輸入信號(hào)再現(xiàn)作為雙聲道輸出信號(hào)，所述裝置包括預(yù)處理濾波器單元，用于降低在來(lái)自多聲道音頻輸入信號(hào)的雙聲道音頻信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性，并且產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的感覺(jué)；虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元，用于將從所述預(yù)處理濾波器單元輸出的雙聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源；信號(hào)校正濾波器單元，用于校正在除了所述雙聲道音頻輸入信號(hào)之外的剩余的多聲道音頻輸入信號(hào)與從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元輸出的所述雙聲道音頻信號(hào)之間的信號(hào)特性；以及，相加單元，用于相加在從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第一聲道的信號(hào)，以及相加在從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第二聲道的信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其中，所述預(yù)處理濾波器單元包括第一延遲單元，用于將在所述雙聲道音頻輸入信號(hào)中的第一聲道音頻信號(hào)延遲第一時(shí)段；以及第二延遲單元，用于將在所述雙聲道音頻輸入信號(hào)中的第二聲道音頻信號(hào)延遲第二時(shí)段。
3.按照權(quán)利要求2的裝置，其中，所述預(yù)處理濾波器單元包括第三延遲單元，用于將在所述雙聲道音頻輸入信號(hào)中的第一聲道音頻信號(hào)延遲第三時(shí)段；第四延遲單元，用于將在所述雙聲道音頻輸入信號(hào)中的第二聲道音頻信號(hào)延遲第四時(shí)段；第一增益單元，用于調(diào)整第三延遲單元的輸出增益；第二增益單元，用于調(diào)整第四延遲單元的輸出增益；第一相加單元，用于相加第一延遲單元的輸出和第二增益單元的輸出；以及第二相加單元，用于相加第二延遲單元的輸出和第一增益單元的輸出。
4.按照權(quán)利要求3的裝置，其中，所述預(yù)處理濾波器單元包括第一濾波器，用于低通濾波第一相加單元的輸出信號(hào)；第二濾波器，用于低通濾波第二相加單元的輸出信號(hào)；第五延遲單元，用于將第一濾波器的輸出信號(hào)延遲第五時(shí)段；第六延遲單元，用于將第二濾波器的輸出信號(hào)延遲第六時(shí)段；第三增益單元，用于調(diào)整第五延遲單元的輸出增益；第四增益單元，用于調(diào)整第六延遲單元的輸出增益；第三相加單元，用于相加第一聲道音頻信號(hào)和第三增益單元的輸出信號(hào)；以及第四相加單元，用于相加第二聲道音頻信號(hào)和第四增益單元的輸出信號(hào)。
5.按照權(quán)利要求4的裝置，其中，所述第一到第六時(shí)段彼此不同。
6.按照權(quán)利要求1的裝置，其中，所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元包括雙耳合成單元，用于將從所述預(yù)處理濾波器單元輸出的第一聲道音頻信號(hào)和第二聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源；以及串音消除器，用于消除從所述雙耳合成單元輸出的信號(hào)的串音現(xiàn)象。
7.按照權(quán)利要求1的裝置，其中，所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元包括延遲單元，用于用各自的預(yù)定延遲值來(lái)延遲第一和第二聲道音頻輸入信號(hào)；增益單元，用于調(diào)整在所述延遲單元中延遲的所述第一和第二聲道音頻輸入信號(hào)的每一個(gè)的輸出增益；第一相加單元，用于相加所述第一聲道音頻輸入信號(hào)和增益及延遲被調(diào)整的第二聲道信號(hào)；第一濾波器單元，用于調(diào)整從所述第一相加單元輸出的信號(hào)的頻率特性；第二相加單元，用于相加所述第二聲道音頻輸入信號(hào)和增益及延遲被調(diào)整的第一聲道信號(hào)；以及第二濾波器單元，用于調(diào)整從所述第二相加單元輸出的信號(hào)的頻率特性。
8.按照權(quán)利要求1的裝置，其中，所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元包括第一和第二濾波器單元，用于調(diào)整第一和第二聲道信號(hào)的頻率特性；延遲單元，用于用各自預(yù)定的延遲值來(lái)延遲所述第一和第二濾波器單元的輸出信號(hào)；增益單元，用于調(diào)整在所述延遲單元中延遲的信號(hào)的每一個(gè)的輸出電平；第一相加單元，用于相加第一濾波器單元的輸出信號(hào)和第二濾波器單元的增益和延遲被調(diào)整的輸出信號(hào)；以及第二相加單元，用于相加所述第二濾波器單元的輸出信號(hào)和所述第一濾波器單元的增益和延遲被調(diào)整的輸出信號(hào)。
9.按照權(quán)利要求8的裝置，其中，通過(guò)在與在揚(yáng)聲器和收聽(tīng)者雙耳之間的兩個(gè)頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)相關(guān)聯(lián)的各自的脈沖響應(yīng)之間的最大差來(lái)確定所述增益單元的增益。
10.按照權(quán)利要求8的裝置，其中，通過(guò)當(dāng)與在揚(yáng)聲器和收聽(tīng)者的雙耳之間的兩個(gè)HRTF相關(guān)聯(lián)的脈沖響應(yīng)的互相關(guān)函數(shù)變?yōu)樽畲笾禃r(shí)的時(shí)間來(lái)確定延遲單元的延遲。
11.按照權(quán)利要求8的裝置，其中，通過(guò)在與預(yù)先設(shè)計(jì)的格形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)濾波器相關(guān)聯(lián)的脈沖響應(yīng)的最大值之間的差來(lái)確定增益。
12.按照權(quán)利要求8的裝置，其中，通過(guò)當(dāng)與預(yù)先設(shè)計(jì)的格形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)濾波器相關(guān)聯(lián)的脈沖響應(yīng)的互相關(guān)函數(shù)變?yōu)樽畲笾禃r(shí)的時(shí)間來(lái)確定延遲。
13.按照權(quán)利要求1的裝置，其中，所述信號(hào)校正濾波器單元包括增益單元，用于調(diào)整除了所述雙聲道音頻輸入信號(hào)之外的多聲道音頻輸入信號(hào)的增益；以及延遲單元，用于將除了所述雙聲道音頻輸入信號(hào)之外的多聲道音頻輸入信號(hào)延遲預(yù)定時(shí)間。
14.按照權(quán)利要求13的裝置，其中，通過(guò)比較虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元的輸出信號(hào)和所述兩個(gè)聲道音頻輸入信號(hào)而確定所述增益單元的增益。
15.按照權(quán)利要求13的裝置，其中，通過(guò)比較所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元的輸出信號(hào)的均方根(RMS)值和所述兩個(gè)聲道音頻輸入信號(hào)的RMS值來(lái)確定所述增益單元的增益。
16.按照權(quán)利要求13的裝置，其中，根據(jù)串音消除器的組延遲來(lái)確定所述預(yù)定時(shí)間。
17.按照權(quán)利要求1的裝置，其中，所述相加單元包括第一相加單元，用于相加在從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻輸入信號(hào)中的要輸出到第一聲道的信號(hào)；以及第二相加單元，用于相加在從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻輸入信號(hào)中要輸出到第二聲道的信號(hào)。
18.一種立體聲產(chǎn)生裝置，用于將多聲道音頻輸入信號(hào)再現(xiàn)作為雙聲道音頻信號(hào)輸出，所述裝置包括預(yù)處理濾波器單元，用于成組地延遲在所述多聲道音頻輸入信號(hào)中選擇的雙聲道音頻信號(hào)的預(yù)定頻率分量；虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元，用于將所選擇的從所述預(yù)處理濾波器單元輸出的雙聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源；信號(hào)校正濾波器單元，用于校正在除了所選擇的雙聲道音頻信號(hào)之外的剩余多聲道音頻信號(hào)和所選擇的從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元輸出的雙聲道音頻信號(hào)之間的輸出電平和時(shí)延；以及，相加單元，用于相加在從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第一聲道的信號(hào)，并且相加在從所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第二聲道的信號(hào)。
19.按照權(quán)利要求18的裝置，其中，在所述預(yù)處理濾波器單元中，與所述第一和第二聲道的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)地串聯(lián)“n”個(gè)全帶通濾波器。
20.按照權(quán)利要求19的裝置，其中，所述全帶通濾波器的每一個(gè)包括延遲單元，用于將輸入的音頻信號(hào)延遲預(yù)定時(shí)間；第一增益單元，用于調(diào)整輸入音頻信號(hào)的增益；第一相加單元，用于相加所述第一增益單元的輸出和所述延遲單元的輸出；第二增益單元，用于調(diào)整所述第一相加單元的輸出增益；以及第二相加單元，用于相加所述第二增益單元的輸出信號(hào)和所述輸入音頻信號(hào)。
21.按照權(quán)利要求20的裝置，其中，所述第一增益單元和所述第二增益單元的增益是相等的，但是具有相反的符號(hào)。
22.一種立體聲產(chǎn)生裝置，用于通過(guò)預(yù)先計(jì)算與雙聲道信號(hào)相關(guān)聯(lián)的雙耳合成器和串音消除器而進(jìn)行兩個(gè)具有預(yù)定大小的矩陣結(jié)構(gòu)的卷積，所述裝置包括延遲單元，用于用各自預(yù)定的延遲值來(lái)延遲第一和第二聲道輸入信號(hào)；增益單元，用于調(diào)整在所述延遲單元中延遲的第一和第二聲道輸入信號(hào)的每一個(gè)的輸出電平；第一相加單元，用于相加所述第一聲道輸入信號(hào)和所述增益和延遲被調(diào)整的第二聲道信號(hào)；第一濾波器單元，用于調(diào)整從所述第一相加單元輸出的信號(hào)的頻率特性；第二相加單元，用于相加所述第二聲道輸入信號(hào)和所述增益和延遲被調(diào)整的第一聲道信號(hào)；以及，第二濾波器單元，用于調(diào)整從所述第二相加單元輸出的信號(hào)的頻率特性。
23.一種立體聲產(chǎn)生裝置，用于將多聲道音頻輸入信號(hào)再現(xiàn)作為雙聲道輸出信號(hào)，所述裝置包括虛擬環(huán)繞濾波器單元，用于降低在來(lái)自所述多聲道音頻輸入信號(hào)的兩個(gè)環(huán)繞聲道音頻信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性，并且將所述兩個(gè)環(huán)繞聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源；寬立體聲產(chǎn)生單元，用于通過(guò)卷積雙耳合成和串音消除器而產(chǎn)生在所述多聲道音頻輸入信號(hào)中的兩個(gè)前聲道音頻信號(hào)來(lái)作為加寬的立體聲信號(hào)；以及，信號(hào)校正濾波器單元，用于校正在除了兩個(gè)環(huán)繞聲道信號(hào)和所述兩個(gè)前聲道音頻信號(hào)之外的剩余的多聲道音頻輸入信號(hào)和從所述虛擬環(huán)繞濾波器單元和所述寬立體聲產(chǎn)生單元輸出的聲道音頻信號(hào)之間的輸出電平和時(shí)延。
24.按照權(quán)利要求23的裝置，還包括相加單元，用于相加在從虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元、所述信號(hào)校正濾波器單元和所述寬立體聲產(chǎn)生單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要通過(guò)第一聲道而輸出的信號(hào)，以及相加要通過(guò)第二聲道輸出的信號(hào)。
25.按照權(quán)利要求23的裝置，其中，所述信號(hào)校正濾波器單元包括增益單元，用于調(diào)整除了所述兩個(gè)環(huán)繞聲道音頻信號(hào)和所述兩個(gè)前聲道音頻信號(hào)之外的多聲道音頻信號(hào)的增益；以及延遲單元，用于將除了所述兩個(gè)環(huán)繞聲道音頻信號(hào)和所述兩個(gè)前聲道音頻信號(hào)之外的多聲道音頻信號(hào)延遲預(yù)定時(shí)間。
26.按照權(quán)利要求25的裝置，其中，通過(guò)將所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和所述寬立體聲產(chǎn)生單元的輸出信號(hào)與所述兩個(gè)環(huán)繞聲道音頻輸入信號(hào)和所述兩個(gè)前聲道信號(hào)相比較而確定增益單元的增益。
27.按照權(quán)利要求25的裝置，其中，通過(guò)將所述虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和所述寬立體聲產(chǎn)生單元的輸出信號(hào)的RMS值與剩余的聲道音頻信號(hào)的RMS值相比較而確定增益單元的增益。
28.一種立體聲產(chǎn)生裝置，包括第一濾波器單元，用于接收在至少5個(gè)輸入音頻信號(hào)中的環(huán)繞音頻信號(hào)，并且產(chǎn)生相對(duì)于收聽(tīng)點(diǎn)在預(yù)定位置的虛擬聲源；第二濾波器單元，用于接收在所述至少5個(gè)輸入音頻信號(hào)中的剩余音頻信號(hào)，并且補(bǔ)償由所述虛擬環(huán)繞濾波器單元在所述環(huán)繞音頻信號(hào)中引發(fā)的延遲和增益差；以及，輸出單元，用于組合第一選擇的那些環(huán)繞音頻信號(hào)和剩余的音頻信號(hào)以產(chǎn)生左輸出信號(hào)，并且組合第二選擇的那些環(huán)繞音頻信號(hào)和剩余的音頻信號(hào)以產(chǎn)生右輸出信號(hào)。
29.按照權(quán)利要求28的立體聲產(chǎn)生裝置，還包括左揚(yáng)聲器，用于輸出左輸出信號(hào)；以及右揚(yáng)聲器，用于輸出右輸出信號(hào)。
30.按照權(quán)利要求29的立體聲產(chǎn)生裝置，其中，所述左揚(yáng)聲器和所述右揚(yáng)聲器被布置為彼此相距第一預(yù)定距離，并且所述左右揚(yáng)聲器被布置為與所述收聽(tīng)點(diǎn)相距第二預(yù)定距離，使得所述第二預(yù)定距離大于所述第一預(yù)定距離。
31.按照權(quán)利要求28的立體聲產(chǎn)生裝置，其中，所述環(huán)繞音頻信號(hào)包括左右環(huán)繞信號(hào)，剩余音頻信號(hào)包括左信號(hào)、右信號(hào)、中央信號(hào)和低頻效果信號(hào)。
32.一種立體聲產(chǎn)生裝置，用于將多聲道音頻輸入信號(hào)再現(xiàn)作為雙聲道輸出信號(hào)，所述裝置包括虛擬環(huán)繞濾波器單元，用于降低在所述多聲道音頻輸入信號(hào)中的雙聲道音頻信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性以產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的感覺(jué)，并且將所述雙聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源；信號(hào)校正濾波器單元，用于校正在除了所述雙聲道音頻輸入信號(hào)之外的剩余的多聲道音頻輸入信號(hào)和從虛擬環(huán)繞濾波器單元輸出的雙聲道音頻信號(hào)之間的信號(hào)特性；以及，相加單元，用于相加在從所述虛擬環(huán)繞濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第一聲道的信號(hào)，并且相加在從所述虛擬環(huán)繞濾波器單元和所述信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第二聲道的信號(hào)。
33.按照權(quán)利要求32的立體聲產(chǎn)生裝置，其中，所述虛擬環(huán)繞濾波器單元包括延遲單元，用于用各自預(yù)定的延遲值來(lái)延遲第一和第二聲道輸入信號(hào)；增益單元，用于調(diào)整在所述延遲單元中延遲的第一和第二聲道輸入信號(hào)的每一個(gè)的輸出電平；第一相加單元，用于相加所述第一聲道輸入信號(hào)和所述增益和延遲被調(diào)整的第二聲道信號(hào)；第一濾波器單元，用于調(diào)整從所述第一相加單元輸出的信號(hào)的頻率特性；第二相加單元，用于相加所述第二聲道輸入信號(hào)和所述增益和延遲被調(diào)整的第一聲道信號(hào)；以及，第二濾波器單元，用于調(diào)整從所述第二相加單元輸出的信號(hào)的頻率特性。
34.一種立體聲產(chǎn)生方法，用于將虛擬效果應(yīng)用到雙聲道信號(hào)，所述方法包括將第一和第二聲道信號(hào)的頻帶劃分為高頻帶和低頻帶；分樣所述第一和第二聲道低頻帶信號(hào)的每一個(gè)；通過(guò)降低在各自分樣信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性而產(chǎn)生虛擬聲源并且在預(yù)定位置輸出虛擬聲源；相對(duì)于作為虛擬聲源而輸出的所述第一和第二聲道信號(hào)執(zhí)行內(nèi)插；低通濾波所述被內(nèi)插的第一和第二聲道信號(hào)；以及相加所述被低通濾波的第一聲道信號(hào)和被延遲的高頻第一聲道信號(hào)，并且相加所述被低通濾波的第二聲道信號(hào)和所述被延遲的高頻第二聲道信號(hào)。
35.按照權(quán)利要求34的方法，其中，所述虛擬聲源的產(chǎn)生包括通過(guò)降低在各自的分樣信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性并且產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)感覺(jué)來(lái)執(zhí)行預(yù)處理濾波；以及通過(guò)將各自的分樣信號(hào)輸出作為在預(yù)定位置的虛擬聲源來(lái)執(zhí)行虛擬揚(yáng)聲器濾波。
36.一種立體聲產(chǎn)生方法，用于將虛擬效果應(yīng)用到雙聲道信號(hào)，所述方法包括通過(guò)減低在第一和第二聲道信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性來(lái)執(zhí)行預(yù)處理濾波，并且產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的感覺(jué)；將所述被預(yù)處理濾波的第一和第二聲道信號(hào)的頻帶劃分為高頻帶和低頻帶；分樣所述第一和第二聲道低頻帶信號(hào)的每一個(gè)；通過(guò)輸出作為在預(yù)定位置的虛擬聲源的各自分樣信號(hào)來(lái)執(zhí)行虛擬揚(yáng)聲器濾波；相對(duì)于作為虛擬聲源而輸出的被虛擬揚(yáng)聲器濾波的第一和第二聲道信號(hào)執(zhí)行內(nèi)插；低通濾波所述被內(nèi)插的第一和第二聲道信號(hào)；以及相加所述被低通濾波的第一聲道信號(hào)和被延遲的高頻第一聲道信號(hào)，并且相加所述被低通濾波的第二聲道信號(hào)和所述被延遲的高頻第二聲道信號(hào)。
37.一種立體聲產(chǎn)生方法，用于將多聲道音頻輸入信號(hào)再現(xiàn)作為雙聲道輸出信號(hào)，所述方法包括降低在所述多聲道音頻輸入信號(hào)中的雙聲道音頻信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性，并且產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的感覺(jué)；將所述雙聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源；以及，按照所述轉(zhuǎn)換后的雙聲道音頻信號(hào)的輸出電平和時(shí)延來(lái)調(diào)整除了所述雙聲道音頻信號(hào)之外的剩余的多聲道音頻信號(hào)，并且，將所調(diào)整的信號(hào)輸出作為雙聲道信號(hào)。
38.按照權(quán)利要求37的方法，還包括在輸出被調(diào)整的信號(hào)后，相加要輸出到第一聲道的信號(hào)，并且相加要輸出到第二聲道的信號(hào)。
39.按照權(quán)利要求37的方法，其中，在所述多聲道音頻輸入信號(hào)中的所述雙聲道音頻信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性的降低和現(xiàn)實(shí)感覺(jué)的產(chǎn)生包括通過(guò)將第一聲道音頻信號(hào)延遲第一預(yù)定時(shí)間而執(zhí)行第一延遲操作；通過(guò)將第二聲道音頻信號(hào)延遲第二預(yù)定時(shí)間而執(zhí)行第二延遲操作；通過(guò)將第一聲道音頻信號(hào)延遲第三預(yù)定時(shí)間而執(zhí)行第三延遲操作；通過(guò)將第二聲道音頻信號(hào)延遲第四預(yù)定時(shí)間而執(zhí)行第四延遲操作；通過(guò)相加通過(guò)將第一預(yù)定增益乘以所述第一延遲操作的輸出和所述第二延遲操作的輸出的每一個(gè)而獲得的值來(lái)執(zhí)行第一相加；通過(guò)相加通過(guò)將第二預(yù)定增益乘以所述第二延遲操作的輸出和所述第三延遲操作的輸出的每一個(gè)而獲得的值來(lái)執(zhí)行第二相加；通過(guò)濾波第一信號(hào)并且將所述第一濾波信號(hào)延遲第五預(yù)定時(shí)間而執(zhí)行第五延遲操作，所述第一信號(hào)是通過(guò)相加第一延遲操作的輸出和第四延遲操作的輸出而獲得的；通過(guò)濾波第二信號(hào)并且將所述第二濾波信號(hào)延遲第六預(yù)定時(shí)間而執(zhí)行第六延遲操作，所述第二信號(hào)是通過(guò)相加第二延遲操作的輸出和第三延遲操作的輸出而獲得的；以及通過(guò)分別相加所述第五和第六延遲操作的輸出與第一和第二聲道的音頻信號(hào)來(lái)執(zhí)行第三和第四相加。
40.按照權(quán)利要求39的方法，其中，將所述第三和所述第四相加的輸出信號(hào)分別乘以不同的增益。
41.按照權(quán)利要求39的方法，其中，所述第一延遲操作和所述第六延遲操作彼此非對(duì)稱(chēng)。
42.按照權(quán)利要求37的方法，其中，通過(guò)相乘雙耳合成濾波器矩陣和串音消除濾波器矩陣來(lái)執(zhí)行所述將雙聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源。
43.一種立體聲產(chǎn)生方法，用于在收聽(tīng)者的左后部和右后部產(chǎn)生虛擬揚(yáng)聲器，所述方法包括調(diào)整左聲道輸入信號(hào)的增益和延遲；調(diào)整右聲道輸入信號(hào)的增益和延遲；相加所述左聲道輸入信號(hào)和所述增益和延遲被調(diào)整的右聲道信號(hào)以獲得第一相加信號(hào)；調(diào)整第一相加信號(hào)的頻率特性，并且將結(jié)果輸出到左揚(yáng)聲器；相加所述右聲道輸入信號(hào)和所述增益和延遲被調(diào)整的左聲道信號(hào)以獲得第二相加信號(hào)；以及，調(diào)整所述第二相加信號(hào)的頻率特性，并且將結(jié)果輸出到右揚(yáng)聲器。
44.按照權(quán)利要求43的方法，其中，通過(guò)在與在揚(yáng)聲器和收聽(tīng)者雙耳之間的兩個(gè)頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)相關(guān)聯(lián)的各自脈沖響應(yīng)之間的最大差來(lái)確定所述增益。
45.按照權(quán)利要求43的方法，其中，通過(guò)當(dāng)與在揚(yáng)聲器和收聽(tīng)者的雙耳之間的兩個(gè)HRTF相關(guān)聯(lián)的脈沖響應(yīng)的互相關(guān)函數(shù)變?yōu)樽畲笾禃r(shí)的時(shí)間來(lái)確定延遲。
46.按照權(quán)利要求43的方法，其中，通過(guò)在與預(yù)先設(shè)計(jì)的格形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)濾波器相關(guān)聯(lián)的脈沖響應(yīng)的最大值之間的差來(lái)確定增益。
47.按照權(quán)利要求43的方法，其中，通過(guò)當(dāng)與預(yù)先設(shè)計(jì)的格形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)濾波器相關(guān)聯(lián)的脈沖響應(yīng)的互相關(guān)函數(shù)變?yōu)樽畲笾禃r(shí)的時(shí)間來(lái)確定延遲。
全文摘要
一種通過(guò)雙聲道揚(yáng)聲器再現(xiàn)多聲道音頻輸入信號(hào)的立體聲產(chǎn)生裝置，包括預(yù)處理濾波器單元，用于降低在來(lái)自多聲道音頻信號(hào)的雙聲道音頻信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性和產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的感覺(jué)；虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元，用于將從預(yù)處理濾波器單元輸出的雙聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為在預(yù)定位置的虛擬聲源；信號(hào)校正濾波器單元，用于校正在除了雙聲道音頻信號(hào)之外的剩余多聲道音頻信號(hào)與從虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元輸出的雙聲道音頻信號(hào)之間的信號(hào)特性；相加單元，相加在從虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第一聲道的信號(hào)，以及相加在從虛擬揚(yáng)聲器濾波器單元和信號(hào)校正濾波器單元輸出的多聲道音頻信號(hào)中要輸出到第二聲道的信號(hào)。
文檔編號(hào)H04S1/00GK1937854SQ20061013890
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者金善民, 樸尚日 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社