專(zhuān)利名稱(chēng)：立體聲像加寬系統(tǒng)的制作方法
立體聲像加寬系統(tǒng)相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)基于35U.S.C.§ 119(e)要求2010年10月20日遞交的題為“Stereo ImageWidening System(立體聲像加寬系統(tǒng))”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/405, 115的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。
背景技術(shù)：
可以使用多個(gè)麥克風(fēng)分開(kāi)記錄左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)來(lái)產(chǎn)生立體聲。備選地，可以通過(guò)對(duì)單聲道信號(hào)施加雙耳合成濾波器來(lái)產(chǎn)生左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)，從而合成立體聲。在通過(guò)耳機(jī)再現(xiàn)立體聲信號(hào)時(shí)立體聲通常具有優(yōu)越性能。然而，如果通過(guò)兩個(gè)揚(yáng)聲器再現(xiàn)信號(hào)，會(huì)在兩個(gè)揚(yáng)聲器與收聽(tīng)者耳朵之間出現(xiàn)串?dāng)_，使得劣化立體聲感知。因此，通常采用串?dāng)_消除器來(lái)消除或減小兩個(gè)信號(hào)之間的串?dāng)_，使得收聽(tīng)者的右耳不會(huì)聽(tīng)到左揚(yáng)聲器信號(hào)，而收聽(tīng)者的左耳不會(huì)聽(tīng)到右揚(yáng)聲器信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
這里描述了一種立體聲加寬系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)的信號(hào)處理算法，在特定實(shí)施例中，利用比現(xiàn)有串?dāng)_消除系統(tǒng)少的處理資源來(lái)加寬立體聲像。有利地，這些系統(tǒng)和算法可以在手持設(shè)備或具有緊湊布置的揚(yáng)聲器的其他設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，從而以較低計(jì)算成本改進(jìn)利用這些設(shè)備產(chǎn)生的立體聲效果。然而，這里描述的系統(tǒng)和算法不限于手持設(shè)備，而是可以更一般地在具有多個(gè)揚(yáng)聲器的任何設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。為了概述本公開(kāi)，這里已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定方面、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征。應(yīng)當(dāng)理解并非根據(jù)這里公開(kāi)的本發(fā)明的任何特定實(shí)施例均實(shí)現(xiàn)所有這些優(yōu)點(diǎn)。因此，可以實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行這里公開(kāi)的本發(fā)明，使得實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化這里教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)，而不必實(shí)現(xiàn)如這里教導(dǎo)或建議的其他優(yōu)點(diǎn)。

在特定實(shí)施例中，一種虛擬加寬通過(guò)揚(yáng)聲器對(duì)播放的立體聲音頻信號(hào)的方法包括:接收立體聲音頻信號(hào)，其中，立體聲音頻信號(hào)包括左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)。該方法還可以包括:向左聲道提供左音頻信號(hào)并且向右聲道提供右音頻信號(hào)，并且在不采用任何計(jì)算密集型的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)或反HRTF來(lái)嘗試完全消除串?dāng)_的情況下，采用聲偶極子原理來(lái)減輕揚(yáng)聲器對(duì)與收聽(tīng)者兩側(cè)耳朵之間的串?dāng)_的影響。所述采用可以包括(通過(guò)一個(gè)或多個(gè)處理器):至少通過(guò)(a)使左音頻信號(hào)反相來(lái)產(chǎn)生反相的左音頻信號(hào)并且(b)將反相的左音頻信號(hào)與右音頻信號(hào)相組合來(lái)近似第一聲偶極子，并且至少通過(guò)(a)使右音頻信號(hào)反相來(lái)產(chǎn)生反相的右音頻信號(hào)并且(b)將反相的右音頻信號(hào)與左音頻信號(hào)相組合來(lái)近似第二聲偶極子；對(duì)第一聲偶極子應(yīng)用單個(gè)第一反HRTF，以產(chǎn)生左濾波信號(hào)。可以在左聲道的第一直接路徑而不是從左聲道到右聲道的第一串?dāng)_路徑中應(yīng)用第一反HRTF。該方法還可以包括:對(duì)第二聲偶極子應(yīng)用單個(gè)第二反HRTF函數(shù)，以產(chǎn)生右濾波信號(hào)，其中，可以在右聲道的第二直接路徑而不是從右聲道到左聲道的第二串?dāng)_路徑中應(yīng)用第二反HRTF，并且第一和第二反HRTF提供左濾波信號(hào)和右濾波信號(hào)之間的耳間強(qiáng)度差(IID)。此外，該方法可以包括提供左濾波信號(hào)和右濾波信號(hào)以在揚(yáng)聲器對(duì)上回放，從而提供配置為被收聽(tīng)者感知為比左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器之間的實(shí)際距離寬的立體聲像。在一些實(shí)施例中，一種虛擬加寬通過(guò)揚(yáng)聲器對(duì)播放的立體聲音頻信號(hào)的系統(tǒng)包括:聲偶極子部件，能夠接收左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)，至少通過(guò)(a)使左音頻信號(hào)反相來(lái)產(chǎn)生反相的左音頻信號(hào)并且(b)將反相的左音頻信號(hào)與右音頻信號(hào)相組合來(lái)近似第一聲偶極子，并且至少通過(guò)(a)使右音頻信號(hào)反相來(lái)產(chǎn)生反相的右音頻信號(hào)并且(b)將反相的右音頻信號(hào)與左音頻信號(hào)相組合來(lái)近似第二聲偶極子。該系統(tǒng)還可以包括:耳間強(qiáng)度差(IID)部件，對(duì)第一聲偶極子應(yīng)用單個(gè)第一聽(tīng)覺(jué)響應(yīng)函數(shù)，以產(chǎn)生左濾波信號(hào)；并且對(duì)第二聲偶極子應(yīng)用單個(gè)第二聽(tīng)覺(jué)響應(yīng)函數(shù)，以產(chǎn)生右濾波信號(hào)。該系統(tǒng)可以提供左濾波信號(hào)和右濾波信號(hào)以在揚(yáng)聲器對(duì)上回放，從而提供配置為被收聽(tīng)者感知為比左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器之間的實(shí)際距離寬的立體聲像。此外，聲偶極子部件和IID部件可以由一個(gè)或多個(gè)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，其上存儲(chǔ)有處理器可執(zhí)行指令的非暫時(shí)物理電子存儲(chǔ)裝置，處理器可執(zhí)行指令在由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)用于虛擬加寬通過(guò)揚(yáng)聲器對(duì)播放的立體聲音頻信號(hào)的部件。這些部件可以包括:聲偶極子部件，能夠接收左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)，至少通過(guò)(a)使左音頻信號(hào)反相來(lái)產(chǎn)生反相的左音頻信號(hào)并且(b)將反相的左音頻信號(hào)與右音頻信號(hào)相組合來(lái)形成第一仿真聲偶極子，并且至少通過(guò)(a)使右音頻信號(hào)反相來(lái)產(chǎn)生反相的右音頻信號(hào)并且(b)將反相的右音頻信號(hào)與左音頻信號(hào)相組合來(lái)形成第二仿真聲偶極子。還部件還可以包括:耳間強(qiáng)度差(IID)部件，配置為對(duì)第一仿真聲偶極子應(yīng)用單個(gè)第一反頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)，以產(chǎn)生左濾波信號(hào)；并且對(duì)第二仿真聲偶極子應(yīng)用單個(gè)第二反HRTF，以產(chǎn)生右濾波信號(hào)。


貫穿附圖，可以重復(fù)使用附圖標(biāo)記來(lái)指示所標(biāo)識(shí)的元件之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。提供附圖來(lái)示意這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例，但不限制本發(fā)明的范圍。圖1示出了串?dāng)_減小情形的實(shí)施例。圖2示出了可以用于加寬立體聲像的理想聲偶極子的原理。圖3示出了采用加寬的立體聲像來(lái)提高收聽(tīng)者的音頻體驗(yàn)的示例收聽(tīng)情形。圖4示出了立體聲加寬系統(tǒng)的實(shí)施例。圖5示出了圖4的立體聲加寬系統(tǒng)的更詳細(xì)實(shí)施例。圖6示出了示例頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)的時(shí)域曲線(xiàn)圖。圖7示出了圖6的示例HRTF的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)圖。圖8示出了通過(guò)對(duì)圖7的HRTF取反而獲得的反HRTF的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)圖。圖9示出了通過(guò)操控圖8的反HRTF而獲得的反HRTF的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)圖。圖10示出了圖9的反HRTF之一的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)圖。圖11示出了立體聲加寬系統(tǒng)的實(shí)施例的掃頻曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式1.介紹
典型地，便攜式電子設(shè)備包括緊湊布置的小揚(yáng)聲器。由于被緊湊布置，這些揚(yáng)聲器傾向于提供不良聲道分離，導(dǎo)致較窄聲像。因此，通過(guò)這樣的揚(yáng)聲器很難聽(tīng)到立體聲和3D聲效。當(dāng)前的串?dāng)_消除算法的目的在于通過(guò)減小或消除揚(yáng)聲器串?dāng)_來(lái)減輕這些問(wèn)題。然而，這些算法實(shí)現(xiàn)起來(lái)計(jì)算成本太高，因?yàn)檫@些算法傾向于采用多個(gè)頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)。例如，普通串?dāng)_消除算法采用四個(gè)或更多個(gè)HRTF，這利用具有有限計(jì)算資源的移動(dòng)設(shè)備執(zhí)行起來(lái)計(jì)算成本太高。有利地，在特定實(shí)施例中，這里描述的音頻系統(tǒng)提供具有與現(xiàn)有串?dāng)_消除方法相比降低計(jì)算資源消耗的立體聲加寬。在一個(gè)實(shí)施例中，音頻系統(tǒng)在每個(gè)聲道路徑采用單個(gè)反HRTF而不是多個(gè)HRTF。去除在串?dāng)_消除中通常使用的HRTF避免了對(duì)串?dāng)_消除的基本假定，即消除串?dāng)_的路徑的傳遞函數(shù)應(yīng)當(dāng)為零。然而，在特定實(shí)施例中，在音頻系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)聲偶極子特征可以有利地允許忽略該假定，而同時(shí)仍提供立體聲加寬并且潛在地提供至少一些串?dāng)_減少。這里描述的音頻系統(tǒng)的特征可以在便攜式電子設(shè)備(例如，電話(huà)、膝上型計(jì)算機(jī)、其他計(jì)算機(jī)、便攜式媒體播放器等)中實(shí)現(xiàn)，來(lái)加寬由在這些設(shè)備內(nèi)部的揚(yáng)聲器或與這些設(shè)備相連的外部揚(yáng)聲器產(chǎn)生的立體聲像。對(duì)于一些實(shí)施例，在移動(dòng)設(shè)備(例如，電話(huà)、平板電腦、膝上型計(jì)算機(jī)或具有緊湊布置的揚(yáng)聲器的其他設(shè)備)中，這里描述的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)最顯著。然而，可以利用具有與移動(dòng)設(shè)備相比間隔更大的揚(yáng)聲器的設(shè)備(例如電視和車(chē)載立體聲系統(tǒng)等)來(lái)實(shí)現(xiàn)這里描述的系統(tǒng)的至少一些優(yōu)點(diǎn)。更一般地，可以在任何音頻設(shè)備(包括具有多于兩個(gè)揚(yáng)聲器的設(shè)備)中實(shí)現(xiàn)這里描述的音頻系統(tǒng)。11 示例立體聲像加寬特征參考附圖，圖1示出了串?dāng)_減小情形100的實(shí)施例。在情形100中，收聽(tīng)者102收聽(tīng)從包括左揚(yáng)聲器104L和右揚(yáng)聲器104R在內(nèi)的兩個(gè)揚(yáng)聲器104發(fā)出的聲音。還不出了傳遞函數(shù)106，表示揚(yáng)聲器104的輸出與收聽(tīng)者102的耳朵中接收到的聲音之間的關(guān)系。這些傳遞函數(shù)106包括同側(cè)路徑傳遞函數(shù)(“S”)和交互側(cè)路徑傳遞函數(shù)(“A”)。交互側(cè)路徑中“A”傳遞函數(shù)106導(dǎo)致每個(gè)揚(yáng)聲器與收聽(tīng)者102的對(duì)側(cè)耳朵之間的串?dāng)_?，F(xiàn)有串?dāng)_消除技術(shù)的目的在于消除“A”傳遞函數(shù)，使得“A”傳遞函數(shù)具有零值。為此，如圖1的上半部所示的技術(shù)可以執(zhí)行串?dāng)_處理。該處理通常開(kāi)始于接收左(L)和右(R)音頻輸入信號(hào)，并且向多個(gè)濾波器110、112提供這些信號(hào)。示出了串?dāng)_路徑濾波器110和直接路徑濾波器112 二者。串?dāng)_和直接路徑濾波器110、112可以實(shí)現(xiàn)HRTF，HRTF操控音頻輸入信號(hào)來(lái)消除串?dāng)_。串?dāng)_路徑濾波器110執(zhí)行大部分串?dāng)_消除，其本身可以產(chǎn)生次串?dāng)_效應(yīng)。直接路徑濾波器112可以減小或消除這些次串?dāng)_效應(yīng)。一般方案是將每個(gè)串?dāng)_路徑濾波器110設(shè)置為等于-A/S(或其估計(jì)值)，其中，A和S是上述傳遞函數(shù)106。直接路徑濾波器112可以使用各種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在1999年6月
4日遞交的題為“Method of Synthesizing a Three Dimensional Sound-Field(合成三維聲場(chǎng)的方法)”的美國(guó)專(zhuān)利N0.6，577，736的`圖4中示出和描述所述各種技術(shù)的一些示例，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。使用每個(gè)相應(yīng)聲道中的組合器塊114將串?dāng)_路徑濾波器110的輸出與直接路徑濾波器112的輸出相組合，來(lái)產(chǎn)生輸出音頻信號(hào)。應(yīng)當(dāng)注意，例如，可以通過(guò)將直接路徑濾波器112放置在組合器塊114和揚(yáng)聲器104之間來(lái)反轉(zhuǎn)濾波階數(shù)。串?dāng)_消除器的缺點(diǎn)之一在于需要將收聽(tīng)者的頭部精確地放置在兩個(gè)揚(yáng)聲器104之間的小最有效點(diǎn)(sweet spot)內(nèi)或中間，以便感知串?dāng)_消除效果。然而，收聽(tīng)者對(duì)于識(shí)別這樣的最有效點(diǎn)可能有困難，或者可能自然地走進(jìn)或走出最有效點(diǎn)，降低了串?dāng)_效果。串?dāng)_消除的另一缺點(diǎn)在于采用的HRTF與特定收聽(tīng)者的耳朵的實(shí)際聽(tīng)覺(jué)響應(yīng)函數(shù)不同。串?dāng)_消除算法因此可能對(duì)于一些收聽(tīng)者而言比對(duì)于其他收聽(tīng)者更有效。除了串?dāng)_消除有效性的這些缺點(diǎn)以外，串?dāng)_路徑濾波器110所采用的-A/S計(jì)算的計(jì)算成本可能較高。在具有相對(duì)低計(jì)算能力的移動(dòng)設(shè)備或其他設(shè)備中，可能期望去除該串?dāng)_計(jì)算。這里描述的系統(tǒng)和方法實(shí)際上去除了該串?dāng)_計(jì)算。因此用虛線(xiàn)示出串?dāng)_路徑濾波器110，以指示可以從串?dāng)_處理中去除串?dāng)_路徑濾波器110。去除這些濾波器110是反直覺(jué)的，因?yàn)檫@些濾波器110執(zhí)行大部分串?dāng)_消除。沒(méi)有這些濾波器110，交互側(cè)路徑傳遞函數(shù)(A)的值可能不為零。然而，有利地可以去除這些串?dāng)_濾波器110，而同時(shí)通過(guò)采用聲偶極子的原理(以及可能的其他特征)仍提供良好立體聲分離。在特定實(shí)施例中，在串?dāng)_減小中使用的聲偶極子還可以在現(xiàn)有串?dāng)_算法的基礎(chǔ)上增大最有效點(diǎn)的尺寸，并且可以補(bǔ)償與聽(tīng)覺(jué)響應(yīng)函數(shù)中的各個(gè)差異不精確匹配的HRTF。此夕卜，如在以下更詳細(xì)描述的，可以調(diào)整串?dāng)_消除中使用的HRTF以便于去除特定實(shí)施例中的串?dāng)_路徑濾波器110。為了幫助說(shuō)明這里描述的音頻系統(tǒng)如何使用聲偶極子原理，圖2示出了理想的聲偶極子200。偶極子200包括輻射相同聲能但相位相反的兩個(gè)點(diǎn)源210、220。偶極子200產(chǎn)生二維輻射圖案,該輻射圖案包括沿著第一軸224具有最大聲輻射和沿著與第一軸224垂直的第二軸226具有最小聲輻射的兩個(gè)波瓣。最小聲輻射的第二軸226位于兩個(gè)點(diǎn)源210、212之間。因此，位于沿著該軸226在兩個(gè)點(diǎn)源210、212之間的位置的收聽(tīng)者202可以感知到具有較小或沒(méi)有串?dāng)_的寬立體聲像。可以通過(guò)背對(duì)背地放置兩個(gè)揚(yáng)聲器、并且通過(guò)利用饋送給一個(gè)揚(yáng)聲器的信號(hào)的反相版本饋送另一個(gè)揚(yáng)聲器，來(lái)構(gòu)造理想聲偶極子200的物理近似。典型地，盡管在一些實(shí)施例中可以設(shè)計(jì)具有這種配置的揚(yáng)聲器的設(shè)備，但是不能按照這種方式重新布置移動(dòng)設(shè)備中的揚(yáng)聲器。然而，可以通過(guò)使一個(gè)音頻輸入的極性反相并且將該反相輸入與相對(duì)聲道相組合來(lái)在軟件或電路中仿真或近似聲偶極子。例如，可以使左聲道輸入反相(180度)，并且與右聲道輸入相組合?？梢韵蜃髶P(yáng)聲器提供同相左聲道輸入，并且可以向右揚(yáng)聲器提供右聲道輸入和反相左聲道輸入(R-L)。生成的回放應(yīng)當(dāng)包括關(guān)于左聲道輸入的仿真聲偶極子。類(lèi)似地，可以使右聲道輸入反相，并且與左聲道輸入相組合(以產(chǎn)生L-R)，從而創(chuàng)建第二聲偶極子。因此，左揚(yáng)聲器可以輸出L-R信號(hào),而右揚(yáng)聲器可以輸出R-L信號(hào)。這里描述的系統(tǒng)和處理可以利用一個(gè)或兩個(gè)偶極子(可選地，利用其他處理)來(lái)執(zhí)行該聲偶極子仿真，來(lái)提高立體聲分離。圖3示出了示例收聽(tīng)情形300，采用聲偶極子技術(shù)來(lái)加寬立體聲像，并從而增強(qiáng)收聽(tīng)者的音頻體驗(yàn)。在情形300中，收聽(tīng)者302收聽(tīng)通過(guò)移動(dòng)設(shè)備304 (平板計(jì)算機(jī))輸出的音頻。移動(dòng)設(shè)備304包括兩個(gè)揚(yáng)聲器(未不出)，由于設(shè)備的尺寸較小，因此兩個(gè)揚(yáng)聲器的間隔相對(duì)較小。使用這里描述的仿真聲偶極子和可能的其他特征的立體聲加寬處理可以為收聽(tīng)者302創(chuàng)建立體聲的加寬感知。該立體聲加寬由兩個(gè)虛擬揚(yáng)聲器310、312來(lái)表示，兩個(gè)虛擬揚(yáng)聲器310、312是收聽(tīng)者302可以感知為發(fā)出聲音的虛擬聲源。因此，這里描述的立體聲加寬特征可以創(chuàng)建對(duì)比設(shè)備304中的實(shí)際揚(yáng)聲器之間的物理距離間隔更大的聲源的感知。有利地，利用增大立體聲分離的聲偶極子，可以忽略將串?dāng)_路徑設(shè)置為等于零的串?dāng)_消除假定。在潛在的其他優(yōu)點(diǎn)之中，HRTF中的個(gè)體差異對(duì)收聽(tīng)體驗(yàn)的影響比典型的串?dāng)_消除算法小。圖4示出了立體聲加寬系統(tǒng)400的實(shí)施例。立體聲加寬系統(tǒng)400可以實(shí)現(xiàn)上述聲偶極子特征。此外，立體聲加寬系統(tǒng)400包括用于加寬并另外增強(qiáng)立體聲的其他特征。所示的部件包括耳間時(shí)間差(ITD)部件410、聲偶極子部件420、耳間強(qiáng)度差(IID)部件430以及可選增強(qiáng)部件440。這些部件中的每一個(gè)可以以硬件和/或軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。此夕卜，在一些實(shí)施例中可以省略所示的至少一些部件，并且在一些實(shí)施例中也可以重新布置部件的次序。立體聲加寬系統(tǒng)400接收左音頻輸入和右音頻輸入402、404。向耳間時(shí)間差(ITD)部件提供這些輸入402、404。ITD部件可以使用一個(gè)或多個(gè)延遲來(lái)創(chuàng)建左輸入402和右輸入404之間的耳間時(shí)間差。輸入402、404之間的該ITD可以創(chuàng)建揚(yáng)聲器輸出之間的寬度感或方向。ITD部件410所應(yīng)用的延遲量可以依賴(lài)于左輸入402和右輸入404中編碼的元數(shù)據(jù)。該元數(shù)據(jù)可以包括與左輸入402和右輸入404中聲源的位置有關(guān)的信息。基于聲源位置，ITD部件410可以創(chuàng)建適當(dāng)?shù)难舆t，以使得聲源看起來(lái)來(lái)自所指示的聲源。例如，如果聲源來(lái)自左側(cè)，則ITD部件410可以對(duì)右輸入404應(yīng)用延遲，并且不對(duì)左輸入402應(yīng)用延遲，或者與左輸入402相比對(duì)右輸入應(yīng)用更大延遲。在一些實(shí)施例中，ITD部件410使用2006年9月13日遞交的題為“Systems and Methods for Audio Processing(音頻處理的系統(tǒng)和方法)”的美國(guó)專(zhuān)利N0.8，027，477( “‘477’專(zhuān)利(其全部公開(kāi)通過(guò)引用合并于此)中描述的一些或所有構(gòu)思動(dòng)態(tài)地計(jì)算ITD。ITD部件410向聲偶極子部件420提供左和右聲道信號(hào)。使用以上關(guān)于圖3描述的聲偶極子原理，聲偶極子部件420仿真或近似聲偶極子。為了示意，聲偶極子部件420可以使左和右聲道信號(hào)反相，并且將反相信號(hào)與相對(duì)聲道相組合。因此，可以消除或者減小在兩個(gè)揚(yáng)聲器之間由兩個(gè)揚(yáng)聲器產(chǎn)生的聲波。為了方便，本說(shuō)明書(shū)的其余部分將通過(guò)組合反相左聲道信號(hào)與右聲道信號(hào)而創(chuàng)建的偶極子稱(chēng)為“左聲偶極子”，并且將組合反相右聲道信號(hào)與左聲道信號(hào)而創(chuàng)建的偶極子稱(chēng)為“右聲偶極子”。在一個(gè)實(shí)施例中，為了調(diào)整聲偶極子效果的量，聲偶極子部件420可以對(duì)要與相對(duì)聲道信號(hào)相組合的反相信號(hào)施加增益。該增益可以衰減或增大反相信號(hào)幅度。在一個(gè)實(shí)施例中，聲偶極子部件420所施加的增益量可以依賴(lài)于兩個(gè)揚(yáng)聲器的實(shí)際物理分離寬度。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)揚(yáng)聲器的間隔越小，聲偶極子部件420可以施加的增益越小，反之亦然。該增益可以有效地創(chuàng)建兩個(gè)揚(yáng)聲器之間的耳間強(qiáng)度差。可以調(diào)整該效果來(lái)補(bǔ)償不同的揚(yáng)聲器配置。例如，立體聲加寬系統(tǒng)400可以提供具有滑動(dòng)條、文本框的用戶(hù)界面，或者使得用戶(hù)能夠輸入揚(yáng)聲器的實(shí)際物理寬度的其他用戶(hù)界面控制。使用該信息，聲偶極子部件420可以相應(yīng)地調(diào)整對(duì)反相信號(hào)施加的增益。在一些實(shí)施例中，可以在圖4中表示的處理鏈中的任何點(diǎn)處應(yīng)用該增益，并且不僅通過(guò)聲偶極子部件420。備選地，不施加增益。聲偶極子部件420所施加的增益基于所選的揚(yáng)聲器寬度是固定的。然而，在另一實(shí)施例中，反相信號(hào)路徑增益依賴(lài)于在左音頻輸入或右音頻輸入402、404中編碼的元數(shù)據(jù)，并且可以用于提高對(duì)輸入402、404的方向性的感測(cè)。對(duì)左反相輸入使用增益可能創(chuàng)建較強(qiáng)的左聲偶極子，例如，在左信號(hào)中創(chuàng)建比右信號(hào)更大的分離，或反之亦然。
聲偶極子部件420向耳間強(qiáng)度差(IID)部件430提供經(jīng)處理的左聲道信號(hào)和右聲道信號(hào)。IID部件430可以在兩個(gè)聲道或揚(yáng)聲器之間創(chuàng)建耳間強(qiáng)度差。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，IID部件430對(duì)左聲道和右聲道之一或二者施加上述增益，而不是由聲偶極子部件420執(zhí)行該增益。IID部件430可以基于在左輸入和右輸入402、404中編碼的聲音位置信息來(lái)動(dòng)態(tài)地改變這些增益。每個(gè)聲道中的增益差可以引起用戶(hù)耳朵之間的IID，使得感覺(jué)上一個(gè)聲道中的聲音比另一個(gè)聲道中的聲音更接近收聽(tīng)者。在一些實(shí)施例中，IID部件430施加的任何增益也可以補(bǔ)償對(duì)每個(gè)聲道施加的個(gè)體反HRTF中的差異的缺乏。如以下更詳細(xì)描述的，可以對(duì)每個(gè)聲道應(yīng)用反HRTF，并且可以應(yīng)用IID和/或ITD，以產(chǎn)生或增強(qiáng)聲道之間的分離感。除了或代替每個(gè)聲道中的增益，IID部件430可以包括一個(gè)或兩個(gè)聲道中的反HRTF0此外，可以選擇反HRTF，以減小串?dāng)_(以下描述的)?？梢韵蚍碒RTF分配不同增益，所述增益可以是固定的以增強(qiáng)立體聲效果。備選地，如下所述，這些增益可以基于揚(yáng)聲器配置而變化。在一個(gè)實(shí)施例中，IID部件430可以訪(fǎng)問(wèn)針對(duì)每個(gè)聲道的若干反HRTF之一，IID部件430動(dòng)態(tài)地選擇反HRTF來(lái)產(chǎn)生期望的方向性。ITD部件、聲偶極子部件420和IID部件430可以一起影響聲源位置的感知。IID部件也可以使用以上合并的’477專(zhuān)利中描述的IID技術(shù)。此外，可以如’ 477專(zhuān)利中所描述的使用簡(jiǎn)化反HRTF。在特定實(shí)施例中，立體聲加寬系統(tǒng)400所創(chuàng)建的ITD、聲偶極子和/或IID可以補(bǔ)償不具有零值傳遞函數(shù)的串?dāng)_路徑(參見(jiàn)圖1)。因此，在特定示例中，可以利用比現(xiàn)有串?dāng)_消除算法所使用的計(jì)算資源更少的計(jì)算資源的提供聲道分離。然而，應(yīng)當(dāng)注意，可以省略所示的一個(gè)或多個(gè)部件，而同時(shí)仍提供某種程度的立體聲分離。還示出了可選增強(qiáng)部件440。一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)部件440可以具備立體聲加寬系統(tǒng)400。一般而言，增強(qiáng)分量440可以調(diào)整左聲道信號(hào)和右聲道信號(hào)的一些特性，以增強(qiáng)這些信號(hào)的音頻回放。在所描述的實(shí)施例中，可選增強(qiáng)部件440接收左聲道信號(hào)和右聲道信號(hào)，并且產(chǎn)生左輸出信號(hào)和右輸出信號(hào)452、454?？梢韵蜃髶P(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器或用于進(jìn)一步處理的其他模塊饋送左輸出信號(hào)和右輸出信號(hào)452、454。增強(qiáng)部件440可以包括用于在頻譜上操控音頻信號(hào)的特征，以改善小揚(yáng)聲器上的回放，以下關(guān)于圖4描述其一些實(shí)施例。更一般地，增強(qiáng)部件440可以包括但不限于SRSLabs, Inc.0f Santa Ana, California的以下美國(guó)專(zhuān)利和專(zhuān)利公開(kāi)中任一個(gè)描述的任何音頻增強(qiáng):5, 319，713,5, 333，201,5, 459，813,5, 638，452,5, 912，976,6, 597，791,7, 031，474、7，555，130,7,764，802,7,720，240、2007/0061026、2009/0161883、2011/0038490、2011/0040395，和2011/0066428，上述中的每一個(gè)全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。此外，增強(qiáng)部件440可以插在輸入402、404和輸出452、454之間所示的信號(hào)路徑中的任何點(diǎn)處。可以連同用戶(hù)界面一起在設(shè)備上提供立體聲加寬系統(tǒng)400，用戶(hù)界面提供針對(duì)用戶(hù)的功能，以控制系統(tǒng)400的方面。用戶(hù)可以是設(shè)備的制造商或零售商，或者可以是設(shè)備的終端用戶(hù)。控制可以是滑動(dòng)條等形式，或者可選地可以是可調(diào)整的值，使得用戶(hù)能夠(間接或直接)總體上控制立體聲加寬效果，或者單獨(dú)控制立體聲加寬效果的方面。例如，滑動(dòng)條可以用于總體上選擇較寬或較窄立體聲效果。在另一示例中可以提供更多個(gè)滑動(dòng)條，以允許調(diào)整立體聲加寬系統(tǒng)的各個(gè)單獨(dú)特性，例如，ITD、針對(duì)一個(gè)或兩個(gè)偶極子的反相信號(hào)路徑增益、或IID，以及其他特征。在一個(gè)實(shí)施例中，這里描述的立體聲加寬系統(tǒng)可以在移動(dòng)電話(huà)在提供左聲道與右聲道之間高達(dá)大約4-6英尺(大約1.2-1.8m)或更大的分離。盡管主要用于立體聲，但是立體聲加寬系統(tǒng)400的特征也可以在具有多于兩個(gè)揚(yáng)聲器的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。例如，在環(huán)繞聲系統(tǒng)中，聲偶極子功能可以用于在左后和右后環(huán)繞聲輸入中創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)偶極子。也可以在前輸入和后輸入之間，或者在前輸入和中心輸入之間，以及許多其他可能配置之中創(chuàng)建偶極子。環(huán)繞聲設(shè)置中使用的聲偶極子技術(shù)可以提高聲場(chǎng)中的寬度感。圖5示出了圖4的立體聲加寬系統(tǒng)400的更詳細(xì)實(shí)施例，即立體聲加寬系統(tǒng)500。立體聲加寬系統(tǒng)500表示立體聲加寬系統(tǒng)400的一個(gè)示例實(shí)現(xiàn)方式，但是可以實(shí)現(xiàn)立體聲加寬系統(tǒng)400的任一特征。所示的系統(tǒng)500示出可以由一個(gè)或多個(gè)處理器(例如，DSP處理器)等(包括基于FPGA的處理器)實(shí)現(xiàn)的算法流。系統(tǒng)500還可以表示使用模擬和/或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的部件。立體聲加寬系統(tǒng)500接收左音頻輸入和右音頻輸入52、504，并且產(chǎn)生左音頻輸出552和右音頻輸出554。為了便于描述，從左音頻輸入502到左音頻輸出552的直接信號(hào)路徑在這里被稱(chēng)作左聲道，從右音頻輸入504到右音頻輸出554的直接信號(hào)路徑在這里被稱(chēng)作右聲道。分別向延遲塊510提供輸入502、504中的每一個(gè)。延遲塊510表示ITD部件410的示例實(shí)現(xiàn)方式。如上所述，延遲510在一些實(shí)施例中可以不同，以創(chuàng)建聲場(chǎng)的加寬感或方向性。延遲塊的輸出被輸入組合器512。組合器512 (通過(guò)負(fù)號(hào))使延遲的輸入反相，并且將反相延遲輸入與每個(gè)聲道中的左輸入和右輸入502、504相組合。因此,組合器512用于創(chuàng)建每個(gè)聲道中的聲偶極子。因此，組合器512是聲偶極子部件420的示例實(shí)現(xiàn)方式。例如，左聲道中組合器512的輸出可以是L-Rd6lay6d，而右聲道中組合器512的輸出可以是L-Rd6lay6d。應(yīng)當(dāng)注意，實(shí)現(xiàn)聲偶極子部件420的另一方式是在延遲塊510和組合器512之間(或者在延遲塊510之前)提供反相器，并且將組合器512變?yōu)榧臃ㄆ?而不是減法器)。向反HRTF塊520提供組合器512的輸出。這些反HRTF塊520是上述IID部件430的示例實(shí)現(xiàn)方式。以下更詳細(xì)地描述反HRTF520的示例實(shí)現(xiàn)方式的有利特性。反HRTF520各自向組合器522輸出經(jīng)濾波的信號(hào)，在所示實(shí)施例中，組合器522還從可選增強(qiáng)部件518接收輸入。該增強(qiáng)部件518采用左信號(hào)502或右信號(hào)504 (根據(jù)聲道)作為輸入，并且產(chǎn)生增強(qiáng)的輸出。以下描述該增強(qiáng)的輸出。組合器522各自向另一可選增強(qiáng)部件530輸出組合的信號(hào)。在所示實(shí)施例中，增強(qiáng)部件530包括高通濾波器532和限幅器534。高通濾波器532可以用于諸如移動(dòng)電話(huà)等一些設(shè)備，所述設(shè)備具有低音頻率再現(xiàn)能力有限的非常小的揚(yáng)聲器。該高通濾波器532可以減小反HRTF 520或其他處理所引起的低頻范圍的任何提升，從而降低了小揚(yáng)聲器的低頻失真。然而，這種低頻內(nèi)容的減少可能引起低頻內(nèi)容和高頻內(nèi)容的不平衡，導(dǎo)致聲音質(zhì)量的音色變化。因此，以上所指的增強(qiáng)部件518可以包括低通濾波器，以至少將原始輸入502、504的低頻部分與反HRTF 520的輸出相混合。向硬限幅器534提供高通濾波器532的輸出。硬限幅器534可以對(duì)信號(hào)施加至少一些增益，而同時(shí)還降低對(duì)信號(hào)的限幅。更一般地，在一些實(shí)施例中，硬限幅器534可以強(qiáng)調(diào)低頻增益，而同時(shí)降低高頻的限幅或信號(hào)飽和。因此，硬限幅器534可以用于幫助創(chuàng)建實(shí)質(zhì)上平坦的頻率響應(yīng)，該頻率響應(yīng)不會(huì)實(shí)質(zhì)上改變聲音的音色(參見(jiàn)圖1)。在一個(gè)實(shí)施例中，硬限幅器534提升實(shí)驗(yàn)確定的閾值以下的較低頻率增益，而同時(shí)對(duì)閾值以上的較高頻率施加較小增益或不施加增益。在其他實(shí)施例中，硬限幅器534對(duì)較低頻率施加的增益量大于對(duì)較高頻率施加的增益。更一般地，可以使用任何動(dòng)態(tài)范圍壓縮器來(lái)代替硬限幅器534。硬限幅器534是可選的，并且在一些實(shí)施例中可以省略。任一個(gè)增強(qiáng)部件518可以被省略、用其他增強(qiáng)特征來(lái)代替、或者與其他增強(qiáng)特征
相組合。II1.示例反HRTF特征現(xiàn)在更詳細(xì)地描述示例反HRTF520的特性。如所見(jiàn)，可以設(shè)計(jì)反HRTF 520以進(jìn)一步有助于去除串?dāng)_路徑濾波器110(圖1)。因此，在特定實(shí)施例中，反HRTF、聲偶極子和ITD部件的特性的任何組合可以有助于去除對(duì)計(jì)算量大的串?dāng)_路徑濾波器110的使用。圖6示出了示例頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)612、614的時(shí)域曲線(xiàn)圖600，示例頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF) 612、614可以用于設(shè)計(jì)在立體聲加寬系統(tǒng)400或500中使用的改進(jìn)反HRTF0每個(gè)HRTF 612、614表示針對(duì)收聽(tīng)者耳朵的仿真聽(tīng)覺(jué)響應(yīng)函數(shù)。例如，HRTF 612能夠針對(duì)右耳，并且HRTF 614應(yīng)當(dāng)針對(duì)左耳，反之亦然。盡管時(shí)間對(duì)準(zhǔn)，但是HRTF 612、614可以彼此延遲，以在一些實(shí)施例中創(chuàng)建ITD。典型地，相隔I米測(cè)量HRTF?？梢再?gòu)買(mǎi)到這樣的HRTF的數(shù)據(jù)庫(kù)。然而，用戶(hù)一般將移動(dòng)設(shè)備握持在距收聽(tīng)者頭部25-50cm范圍內(nèi)。為了產(chǎn)生更精確地反映該收聽(tīng)范圍的HRTF，在特定實(shí)施例中，可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇(或者在Im范圍處產(chǎn)生)可購(gòu)買(mǎi)到的HRTF。然后可以將所選HRTF的幅度按比例減小所選量，例如，減小大約3dB，或者大約2-6dB，或者大約l_12dB，或者一些其他值。然而，在給定手持機(jī)到用戶(hù)耳朵的典型距離大約是針對(duì)典型HRTF測(cè)量的Im距離的一半(50cm)的情況下，3dB差異在一些實(shí)施例中可以提供良好結(jié)果。然而，其他范圍也可以提供至少一些或全部期望效果。在所示示例中，通過(guò)將HRTF 614按比例縮小3dB(或一些其他值)在左聲道和右聲道之間創(chuàng)建IID。因此，HRTF 614的幅度小于HRTF 612。圖7示出了圖6的示例HRTF 612、614的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)圖700。在曲線(xiàn)圖700中，分別示出了 HRTF612、614的頻率響應(yīng)712、714。所示的示例頻率響應(yīng)712、714可以引起感知到聲源位于25-50cm距離范圍處的右方5度。然而，可以調(diào)整這些頻率響應(yīng)以創(chuàng)建對(duì)來(lái)自不同位置的聲源的感知。圖8示出了通過(guò)使圖7的HRTF頻率響應(yīng)712、714反相而獲得的反HRTF 812,814的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)圖800。在實(shí)施例中，反HRTF 812、814是加性逆元素。反HRTF 812、814對(duì)于串?dāng)_減小或消除是有用的，這是因?yàn)榉欠碒RTF可以表示從揚(yáng)聲器到耳朵的實(shí)際傳遞函數(shù)，并且因此該函數(shù)的反函數(shù)可以用于消除或減小串?dāng)_。所示的示例反HRTF 812、814的頻率響應(yīng)尤其在較高頻率中是不同的。這些差異通常在串?dāng)_消除算法中采用。例如，HRTF 812可以用作圖1的直接路徑濾波器112，而HRTF 814可以用作串?dāng)_路徑濾波器110。這些濾波器有利地可以適用于創(chuàng)建直接路徑濾波器112，避免或減少使用串?dāng)_路徑濾波器110來(lái)加寬立體聲像的需要。圖9示出了通過(guò)操控圖8的反HRTF 812、814而獲得的反HRTF 912、914的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)圖900。通過(guò)以實(shí)驗(yàn)方式調(diào)整反HRTF 812、814的參數(shù)并且通過(guò)測(cè)試若干不同移動(dòng)設(shè)備上的反HRTF并且利用盲收聽(tīng)測(cè)試來(lái)獲得這些反HRTF 912、914。發(fā)現(xiàn)在一些實(shí)施例中，衰減較低頻率可以提供良好的立體聲加寬效果，而不會(huì)實(shí)質(zhì)上改變聲音的音色。備選地，較高頻率的衰減也是可能的。利用所示反濾波器912、914進(jìn)行低頻衰減，這是因?yàn)榉礊V波器是揚(yáng)聲器和收聽(tīng)者耳朵之間的示例串?dāng)_HRTF的乘性逆元素(對(duì)于不同對(duì)反HRTF的低頻衰減，例如參見(jiàn)圖7)。因此，盡管反濾波器912、914強(qiáng)調(diào)了所示頻率響應(yīng)曲線(xiàn)圖900中的低頻，但是不強(qiáng)調(diào)串?dāng)_的實(shí)際低頻。如所見(jiàn)，反HRTF 912、914的頻率特征相似。在一個(gè)實(shí)施例中出現(xiàn)該相似性，因?yàn)槭殖衷O(shè)備或其他小設(shè)備中的揚(yáng)聲器之間的距離可以相對(duì)較小，引起相似反HRTF減小來(lái)自每個(gè)揚(yáng)聲器的串?dāng)_。有利地，因?yàn)樵撓嗨菩裕梢詮膱D1中所示的串?dāng)_處理中去除反HRTF912、914之一。因此，如圖10所示，例如，可以在立體聲加寬系統(tǒng)400、500中使用單個(gè)反HRTF 1012(可以將所示的反HRTF 1012縮放到任何期望增益級(jí))。具體地，可以從處理中去除串?dāng)_路徑濾波器110。利用四個(gè)濾波器110、112的在前計(jì)算可以包括總共4個(gè)FFT(快速傅立葉變換)卷積和4個(gè)IFFT (反FFT)卷積。通過(guò)去除串?dāng)_路徑濾波器110，可以使FFT/IFFT計(jì)算減半，而無(wú)需犧牲太多音頻性能。取而代之在時(shí)域中執(zhí)行反HRTF濾波。如上所述，IID部件430可以對(duì)每個(gè)聲道中的反HRTF施加不同增益(或者對(duì)一個(gè)聲道施加增益，但是不對(duì)另一聲道施加增益)，從而補(bǔ)償對(duì)每個(gè)聲道施加的反HRTF的相似性或相同性。施加增益的處理強(qiáng)度遠(yuǎn)小于在每個(gè)聲道中施加第二反HRTF。如這里所使用的，除了具有其普遍通意義以外，術(shù)語(yǔ)“增益”在一些實(shí)施例中還可以表示衰減。反HRTF 1012的頻率特性包括頻帶中的在大約700至900Hz處開(kāi)始并且在大約3kHz和4kHz之間處到達(dá)波谷的衰減響應(yīng)。從大約4kHz到大約9kHz和大約IOkHz之間，頻率響應(yīng)的幅度通常增大。在大約9kHz到IOkHz之間處開(kāi)始并且繼續(xù)到至少大約IlkHz的范圍中，反HRTF 1012具有更大振蕩響應(yīng)，其中兩個(gè)主峰在IOkHz到IlkHz范圍中。盡管未示出，但是反HRTF 1012還可以具有IlkHz以上的頻譜特性，包括一直達(dá)到大約20kHz的可聽(tīng)頻譜的末端。此外，所示的反HRTF 1012對(duì)于大約700至900Hz以下的較低頻率沒(méi)有效果。然而，在備選實(shí)施例中，反HRTF 1012在這些頻率中有響應(yīng)。優(yōu)選地，這樣的響應(yīng)是低頻處的衰減效果。然而，中性(平坦)或強(qiáng)調(diào)效果在一些實(shí)施例中也可以是有利的。圖11不出了專(zhuān)用于一個(gè)不例揚(yáng)聲器配置的立體聲加寬系統(tǒng)500的實(shí)施例的不例掃頻曲線(xiàn)圖1100。為了產(chǎn)生曲線(xiàn)圖1100，將log掃頻1210饋送到立體聲加寬系統(tǒng)500的左聲道中，而同時(shí)右聲道不發(fā)聲。系統(tǒng)500生成的輸出包括左輸出1220和右輸出1222。這些輸出中的每一個(gè)在從20Hz到20kHz的多數(shù)或所有可聽(tīng)頻譜上具有實(shí)質(zhì)上平坦的頻率響應(yīng)。這些實(shí)質(zhì)上平坦的頻率響應(yīng)指示不管上述處理如何，聲音的音色實(shí)質(zhì)上未變。在一個(gè)實(shí)施例中，反HRTF 1012和/或硬限幅器534的形狀有助于該實(shí)質(zhì)上平坦響應(yīng)減小聲音的音色變化，并且降低來(lái)自小揚(yáng)聲器的低頻失真。具體地，硬限幅器534可以提升低頻，以改善頻率響應(yīng)的平坦度，而無(wú)需高頻限幅。硬限幅器534在特定實(shí)施例中提升低頻，以補(bǔ)償反HRTF 1012所引起的音色變化。在一些實(shí)施例中，構(gòu)造反HRTF以衰減高頻而不是低頻。在這樣的實(shí)施例中，硬限幅器534可以強(qiáng)調(diào)較高頻率，而同時(shí)限制或不強(qiáng)調(diào)較低頻率，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平坦的頻率響應(yīng)。IV.附加實(shí)施例應(yīng)當(dāng)注意，在一些實(shí)施例中，可以從諸如計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，DVD、藍(lán)光盤(pán)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等)等數(shù)字文件中讀取左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)。在另一實(shí)施例中，左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)可以是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收到的音頻流?？梢岳脠A形環(huán)繞編碼信息來(lái)編碼左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)，使得解碼左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)可以產(chǎn)生多于兩個(gè)輸出信號(hào)。在另一實(shí)施例中，首先從單聲道信號(hào)合成左信號(hào)和右信號(hào)。許多其他配置是可能的。此外，在一些實(shí)施例中，立體聲加寬系統(tǒng)400、500可以使用圖8的任一反HRTF來(lái)代替圖9和10中示出的經(jīng)修改的反HRTF。V.術(shù)語(yǔ)除了這里描述以外的許多其他變型根據(jù)本公開(kāi)應(yīng)是顯而易見(jiàn)的。例如，根據(jù)實(shí)施例，這里描述的任一算法的特定動(dòng)作、事件或函數(shù)可以按照不同順序執(zhí)行，可以添加、合并或全部省去(例如，對(duì)于算法的實(shí)踐不是所有描述的動(dòng)作或事件都是必要的)。此外，在特定實(shí)施例中，可以并發(fā)地執(zhí)行動(dòng)作或事件，例如，通過(guò)多線(xiàn)程處理，中斷處理、或多個(gè)處理器或處理器核或者在其他并行架構(gòu)上，而不是順序地執(zhí)行動(dòng)作或事件。此外，可以通過(guò)可以一起操作的不同機(jī)器和/或計(jì)算系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行不同任務(wù)或處理。結(jié)合這里公開(kāi)的實(shí)施例描述的各種示意邏輯塊、模塊和算法步驟可以實(shí)現(xiàn)為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或二者的組合。為了清楚地示意硬件和軟件的這種互換性，各種示意性部件、塊、模塊和步驟已經(jīng)在其功能方面總體上進(jìn)行了描述。這樣的功能實(shí)現(xiàn)為硬件還是軟件取決于特定應(yīng)用，以及對(duì)總體系統(tǒng)施加的設(shè)計(jì)約束。對(duì)于每個(gè)特定應(yīng)用可以按照改變的方式實(shí)現(xiàn)描述的功能，但是這樣的實(shí)現(xiàn)方式?jīng)Q定不應(yīng)解釋為引起與公開(kāi)范圍的背離。結(jié)合這里公開(kāi)的實(shí)施例描述的各種示意性邏輯塊和模塊可以由機(jī)器來(lái)實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行，例如，通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或其他可編程邏輯器件、分立門(mén)或晶體管邏輯電路、分立硬件部件或設(shè)計(jì)為執(zhí)行這里描述的功能的上述任何組合。通用處理器可以是微處理器，但是在備選方案中，處理器可以是控制器、微控制器、或狀態(tài)機(jī)，它們的組合等。處理器也可以實(shí)現(xiàn)為計(jì)算設(shè)備的組合，例如，DSP和微處理器的組合、多個(gè)微處理器、與DSP核結(jié)合的一個(gè)或更多微處理器，或者任何其他這樣的配置。盡管這里主要關(guān)于數(shù)字技術(shù)描述，但是處理器也可以主要包括模擬部件。例如，這里描述的任一信號(hào)處理算法可以在模擬電路中實(shí)現(xiàn)。計(jì)算環(huán)境可以包括任何類(lèi)型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括但不限于基于微處理器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、主機(jī)計(jì)算機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器、便攜式計(jì)算設(shè)備、個(gè)人組織器、設(shè)備控制器和儀器內(nèi)的計(jì)算引擎，僅舉幾個(gè)例子。結(jié)合這里公開(kāi)實(shí)施例描述的方法、處理或算法的步驟可以直接用硬件、由處理器執(zhí)行的軟件模塊或二者的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件模塊可以駐留在RAM存儲(chǔ)器、閃速存儲(chǔ)器、ROM存儲(chǔ)器、EPPOM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器、寄存器、硬盤(pán)、可拆卸盤(pán)、CD-ROM或任何其他形式的非暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、媒介或本領(lǐng)域已知的物理計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置中。示例性存儲(chǔ)介質(zhì)可以耦合至處理器，使得處理器可以從存儲(chǔ)介質(zhì)讀取信息和向存儲(chǔ)介質(zhì)寫(xiě)入信息。在備選方案中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以集成到處理器。處理器和存儲(chǔ)介質(zhì)可以駐留在A(yíng)SIC中。ASIC可以駐留在用戶(hù)終端中，在備選方案中，處理器和存儲(chǔ)介質(zhì)可以作為用戶(hù)終端中的分立部件駐
&3甶o這里使用的條件語(yǔ)言(例如，“能夠”、“可能”、“可以”、“例如”等)除非另外具體陳述或者在所使用的上下文內(nèi)另外理解，總體上意在傳達(dá)特定實(shí)施例包括而其他實(shí)施例不包括特定特征、元件和/或狀態(tài)。因此這樣的條件語(yǔ)言總體上不應(yīng)暗示該特征、元件和/或狀態(tài)對(duì)于一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例無(wú)論如何是必要的，或者一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例必須包括用于判定的邏輯電路，具有或不具有作者輸入或提示，無(wú)論是否在任何特定實(shí)施例中包括或要執(zhí)行這些特征、元件和/或狀態(tài)。術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”、“具有”等是同義的，并且以開(kāi)放方式包含地使用，并且不排除附加元件、特征、動(dòng)作、操作等。術(shù)語(yǔ)“或”在其包括意義中使用(并且不在其排他意義中使用)，使得例如當(dāng)使用其連接元件的列表時(shí)，術(shù)語(yǔ)“或”意味著列表中的一個(gè)、一些或所有兀件。盡管上述描述已經(jīng)示出、描述、并且指出應(yīng)用于各個(gè)實(shí)施例的新穎特征，但是應(yīng)當(dāng)理解在不背離本公開(kāi)的精神的前提下可以進(jìn)行所示意的設(shè)備或算法的形式和細(xì)節(jié)上的各種省略、替換和改變。如應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這里描述的本發(fā)明的特定實(shí)施例可以在不提供這里提出的所有特征和優(yōu)點(diǎn)的形式內(nèi)實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)橐恍┨卣骺梢员舜朔蛛x地使用或?qū)嵺`。
權(quán)利要求
1.一種用于虛擬加寬通過(guò)揚(yáng)聲器對(duì)播放的立體聲音頻信號(hào)的方法，該方法包括: 接收立體聲音頻信號(hào)，立體聲音頻信號(hào)包括左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)； 向左聲道提供左音頻信號(hào)并且向右聲道提供右音頻信號(hào)； 在不采用任何計(jì)算密集型的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)來(lái)嘗試完全消除串?dāng)_的情況下，采用聲偶極子原理來(lái)減輕揚(yáng)聲器對(duì)與收聽(tīng)者兩側(cè)耳朵之間的串?dāng)_的影響，包括通過(guò)一個(gè)或多個(gè)處理器: 至少通過(guò)(a)使左音頻信號(hào)反相來(lái)產(chǎn)生反相的左音頻信號(hào)并且(b)將反相的左音頻信號(hào)與右音頻信號(hào)相組合來(lái)近似第一聲偶極子，并且 至少通過(guò)(a)使右音頻信號(hào)反相來(lái)產(chǎn)生反相的右音頻信號(hào)并且(b)將反相的右音頻信號(hào)與左音頻信號(hào)相組合來(lái)近似第二聲偶極子； 對(duì)第一聲偶極子應(yīng)用單個(gè)第一反HRTF，以產(chǎn)生左濾波信號(hào)，在左聲道的第一直接路徑而不是從左聲道到右聲道的第一串?dāng)_路徑中應(yīng)用第一反HRTF ； 對(duì)第二聲偶極子應(yīng)用單個(gè)第二反HRTF函數(shù)，以產(chǎn)生右濾波信號(hào)，在右聲道的第二直接路徑而不是從右聲道到左聲道的第二串?dāng)_路徑中應(yīng)用第二反HRTF，其中第一和第二反HRTF提供左濾波信號(hào)和右濾波信號(hào)之間的耳間強(qiáng)度差(IID);并且 提供左濾波信號(hào)和右濾波信號(hào)以在揚(yáng)聲器對(duì)上回放，從而提供配置為被收聽(tīng)者感知為比左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器之間的實(shí)際距離寬的立體聲像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述近似第一聲偶極子還包括對(duì)左音頻信號(hào)應(yīng)用第一延遲，并且所述近似第二聲偶極子還包括對(duì)右音頻信號(hào)應(yīng)用第二延遲，選擇第一和第二延遲以提供耳間時(shí)延(ITD)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括: 增強(qiáng)左音頻信號(hào)以產(chǎn)生增強(qiáng)的左音頻信號(hào)； 將增強(qiáng)的左音頻信號(hào)與左濾波信號(hào)相組合，以產(chǎn)生增強(qiáng)的左濾波音頻信號(hào)； 增加右音頻信號(hào)以產(chǎn)生增強(qiáng)的右音頻信號(hào)；并且 將增強(qiáng)的右音頻信號(hào)與右濾波信號(hào)相組合，以產(chǎn)生增強(qiáng)的右濾波音頻信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，還包括:在執(zhí)行所述提供之前增強(qiáng)左濾波信號(hào)和右濾波信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述增強(qiáng)包括: 對(duì)左濾波信號(hào)進(jìn)行高通濾波，以產(chǎn)生第二左濾波信號(hào)，從而降低左濾波信號(hào)的低頻失真；并且 對(duì)右濾波信號(hào)進(jìn)行高通濾波，以產(chǎn)生第二右濾波信號(hào)，從而降低右濾波信號(hào)的低頻失真。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，所述增強(qiáng)還包括:執(zhí)行左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)之一或二者的動(dòng)態(tài)范圍壓縮，以相比于較高頻率更多地提升較低頻率，從而避免對(duì)較高頻率產(chǎn)生限幅。
7.根據(jù)權(quán)利 要求6所述的方法，其中，所述執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍壓縮包括:對(duì)左濾波信號(hào)和右濾波信號(hào)之一或二者應(yīng)用限幅器。
8.一種用于虛擬加寬通過(guò)揚(yáng)聲器對(duì)播放的立體聲音頻信號(hào)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 聲偶極子部件，配置為:接收左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)， 至少通過(guò)(a)使左音頻信號(hào)反相來(lái)產(chǎn)生反相的左音頻信號(hào)并且(b)將反相的左音頻信號(hào)與右音頻信號(hào)相組合來(lái)近似第一聲偶極子，并且 至少通過(guò)(a)使右音頻信號(hào)反相來(lái)產(chǎn)生反相的右音頻信號(hào)并且(b)將反相的右音頻信號(hào)與左音頻信號(hào)相組合來(lái)近似第二聲偶極子；以及耳間強(qiáng)度差(IID)部件，配置為: 對(duì)第一聲偶極子應(yīng)用單個(gè)第一聽(tīng)覺(jué)響應(yīng)函數(shù)，以產(chǎn)生左濾波信號(hào)；并且 對(duì)第二聲偶極子應(yīng)用單個(gè)第二聽(tīng)覺(jué)響應(yīng)函數(shù)，以產(chǎn)生右濾波信號(hào)； 其中，該系統(tǒng)配置為提供左濾波信號(hào)和右濾波信號(hào)以由左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器回放，從而提供配置為被收聽(tīng)者感知為比左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器之間的實(shí)際距離寬的立體聲像； 其中，聲偶極子部件和IID部件配置為由一個(gè)或多個(gè)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述提供包括:向至少一個(gè)增強(qiáng)部件提供左濾波信號(hào)和右濾波信號(hào)，所述至少一個(gè)增強(qiáng)部件配置為增強(qiáng)左濾波信號(hào)和右濾波信號(hào)，以提供增強(qiáng)的左信號(hào)和右信號(hào)，并且向左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器中的相應(yīng)揚(yáng)聲器提供增強(qiáng)的左信號(hào)和右信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其中，第一和第二反HRTF具有實(shí)質(zhì)上相同的頻譜特征。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，第一和第二反HRTF僅在增益上不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，增益上的不同提供左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器之間的耳間強(qiáng)度差。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，聲偶極子部件還配置為對(duì)左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)之一或二者施加增益。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，聲偶極子部件和IID部件配置為提供立體聲分離，而不完全消除左右揚(yáng)聲器之間的串?dāng)_。
15.一種非暫時(shí)物理電子存儲(chǔ)裝置，包括其上存儲(chǔ)的處理器可執(zhí)行指令，當(dāng)由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)用于虛擬加寬通過(guò)揚(yáng)聲器對(duì)播放的立體聲音頻信號(hào)的部件，所述部件包括: 聲偶極子部件，配置為: 接收左音頻信號(hào)和右音頻信號(hào)， 至少通過(guò)(a)使左音頻信號(hào)反相來(lái)產(chǎn)生反相的左音頻信號(hào)并且(b)將反相的左音頻信號(hào)與右音頻信號(hào)相組合來(lái)形成第一仿真聲偶極子，并且 至少通過(guò)(a)使右音頻信號(hào)反相來(lái)產(chǎn)生反相的右音頻信號(hào)并且(b)將反相的右音頻信號(hào)與左音頻信號(hào)相組合來(lái)形成第二仿真聲偶極子；以及耳間強(qiáng)度差(IID)部件，配置為: 對(duì)第一仿真聲偶極子應(yīng)用單個(gè)第一反頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)，以產(chǎn)生左濾波信號(hào)；并且 對(duì)第二仿真聲偶極子應(yīng)用單個(gè)第二反HRTF，以產(chǎn)生右濾波信號(hào)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的非暫時(shí)物理電子存儲(chǔ)裝置，其中，第一和第二反HRTF是相同的反HRTF。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的非暫時(shí)物理電子存儲(chǔ)裝置，其中，第一和第二反HRTF是從相同反HRTF中導(dǎo)出的。
18.根據(jù)權(quán)利要求18所述的非暫時(shí)物理電子存儲(chǔ)裝置，其中，IID部件配置為對(duì)第一反HRTF和第二反HRTF分配不同增益，從而創(chuàng)建耳間強(qiáng)度差。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的非暫時(shí)物理電子存儲(chǔ)裝置，與一個(gè)或多個(gè)物理處理器相 結(jié)合。
全文摘要
這里描述了一種立體聲加寬系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)的信號(hào)處理算法，在若干實(shí)施例中利用比現(xiàn)有串?dāng)_消除系統(tǒng)少的處理資源來(lái)加寬立體聲像。這些系統(tǒng)和算法有利地可以在手持設(shè)備或具有緊湊布置的揚(yáng)聲器的其他設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，從而以較低計(jì)算成本改善了利用這種設(shè)備產(chǎn)生的立體聲效果。然而，這里描述的系統(tǒng)和算法不限于手持設(shè)備，而是可以更一般地在具有多個(gè)揚(yáng)聲器的任何設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04R5/00GK103181191SQ201180050566
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
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