用于雙信道音頻系統(tǒng)中的立體聲場域增強的系統(tǒng)及方法
【專利說明】用于雙信道音頻系統(tǒng)中的立體聲場域増強的系統(tǒng)及方法
[0001]優(yōu)先權主張
[0002]本申請案在35U.S.C.第119(e)款的規(guī)范下基于目前在美國專利商標事務所待審的臨時專利申請案序號第61/834，063號并且主張其優(yōu)先權，該案的提申日期為2013年6月12日，本文以引用的方式將其并入。
技術領域
[0003]本發(fā)明提供用于數(shù)字處理一雙信道音頻輸入信號以達立體聲場域增強的目的的方法及系統(tǒng)。明確地說，本發(fā)明的某些實施例關于數(shù)字處理該雙信道音頻輸入信號，以便能夠在一雙信道音頻系統(tǒng)中為聆聽者再生沉浸式錄音室質(zhì)量的聲音。
【背景技術】
[0004]立體聲音或立體聲是一種聲音再生的方法，其產(chǎn)生聲音的方向性的感受。這可通過利用經(jīng)由二或更多個揚聲器組成的配置所播放的二或更多個音頻信道來達成，以便產(chǎn)生聲音來自各個方向的效果?，F(xiàn)今的立體聲音常見于娛樂系統(tǒng)之中，例如，無線電、TV、計算機、以及行動裝置。
[0005]在雙信道音頻系統(tǒng)中回放一理想的立體聲需要相對于和聆聽者的關系來謹慎擺放兩個揚聲器。在聆聽者前方且相隔相等距離處使用兩個完全相同的揚聲器會達到最佳結果，以使得聆聽者和該兩個揚聲器形成具有60度相同角度的等邊三角形。
[0006]然而，此配置并非是一定可達成的配置或為所希望的配置。舉例來說，許多立體聲揚聲器或系統(tǒng)包括一體成形(all-1n-one)的單元，例如，放音匣(boombox)、音箱(soundbar)、蜂巢式電話、或是被埋置在計算機或其它裝置之中的揚聲器。進一步言之，房間的配置可能無法將兩個揚聲器放置在和聆聽者相隔相等距離處。于此些不理想的情形中，聆聽者便無法完全欣賞或感受到立體聲音頻信號。
[0007]為補償此些情形，可以在一立體聲音頻系統(tǒng)中施行「立體聲寬度(stereo width) J控制。立體聲寬度控制允許利用Mid/Side (M/S)處理來增加或縮減一立體聲信號的影像寬度。當寬度被調(diào)整時，中央聲音仍殘留在中央，而邊緣則被往內(nèi)拉或往外推。明確地說，一揚聲器系統(tǒng)的立體聲寬度能夠因相對于中間信號來提高側邊信號的位準而增加，或者能夠因相對于中間信號來降低側邊信號的位準而縮減。
[0008]然而，目前的靜態(tài)立體聲寬度調(diào)整方法并不理想，因為不同的音頻信號有不同數(shù)額的側邊信號。因此，有利的方式是相對于中間信號來動態(tài)控制側邊信號的立體聲寬度調(diào)整，以便在立體聲音頻系統(tǒng)中產(chǎn)生一致的沉浸式體驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明通過提供一種用于動態(tài)控制中間信號與側邊信號之間的關系的方法及系統(tǒng)而滿足上面所述的現(xiàn)行需求，以便達到立體聲寬度調(diào)整的目的，同時保留并且偶爾增強原始輸入信號的總聲音質(zhì)量與音量。
[0010]據(jù)此，在原先廣義的術語中，一雙信道音頻輸入信號可以先以一第一截止頻率(cutoff frequency)為基礎被分成一低頻率信號與一較高頻率信號。這允許保留該低頻率信號的相位關系。于大部分的情形中，頻率越低，越不容易決定聲音的原始點。因此，低頻率不需要調(diào)整立體聲寬度，因為可以經(jīng)由兩個揚聲器均等分擔再生該些低頻率的工作。
[0011]該較高頻率信號接著會進一步被分成一中間信號與一側邊信號。該中間信號為該較高頻率信號的右信道與左信道的總和。該側邊信號為該較高頻率信號的右信道與反向左信道的總和。該中間信號會被處理并且當作偵測信號，以便動態(tài)調(diào)變該側邊信號，并且因而調(diào)整該較高頻率信號的立體聲寬度。換言之，該經(jīng)修正的中間信號或偵測信號會決定該側邊信號被調(diào)變的強度。所生成的經(jīng)增益調(diào)變的側邊信號會為聆聽者造成更一致且更沉浸的聲音體驗。
[0012]于至少一實施例中，該經(jīng)增益調(diào)變的側邊信號會進一步被一補足增益(makeupgain)調(diào)整。該補足增益會確保該側邊信號位在等于原始側邊信號或以上的增益位準處。進一步言之，該側邊信號的增益調(diào)變會受到增益減降最高限額的支配。于本發(fā)明的至少一實施例中，此增益減降最高限額可以和補足增益連結。舉例來說，這會確保如果希望有SdB的側邊推升的話，那么，在調(diào)變期間的增益下降將不會大于8dB。因此，原始的立體聲效應不會遺失。
[0013]該所生成的經(jīng)增益調(diào)變的側邊信號與該中間信號接著會重新組合。于某些實施例中，該早先的低頻率信號也會在此階段中被重新組合，以便產(chǎn)生一最后的輸出信號。于其它實施例中，具有該經(jīng)增益調(diào)變側邊信號的該經(jīng)組合與處理的較高頻率信號會相對于中范圍頻率信號進一步被處理成高頻率信號的延遲。
[0014]據(jù)此，于至少一實施例中，該經(jīng)處理的較高頻率信號會被傳送至一第二濾波器。該第二濾波器會以一第二截止頻率為基礎將該經(jīng)處理的較高頻率信號分成一高頻率信號與一中范圍頻率信號。該高頻率信號接著會經(jīng)由一延遲模塊被發(fā)送，用以延遲右信道或左信道或是右信道與左信道高達999個取樣。該經(jīng)延遲的高頻率信號、中范圍頻率信號、以及低頻率信號會于此實施例中重新組合，以便產(chǎn)生一最后的輸出信號。該最后的輸出信號可以被發(fā)送至一輸出裝置，用于進行回放或是額外處理，其包含，但是并不受限于動態(tài)范圍處理。
[0015]探討下面的圖式及詳細說明將會更明白本發(fā)明的前述與其它目的、特點、以及優(yōu)點。
【附圖說明】
[0016]為更完整了解本發(fā)明的性質(zhì)，應該配合隨附的圖式來參考下面的詳細說明，其中:
[0017]圖1所示的是本發(fā)明的立體聲場域增強方法的其中一較佳實施例的方塊圖。
[0018]圖2所示的是本發(fā)明的立體聲場域增強方法的另一較佳實施例的方塊圖，其進一步包含延遲高頻率信號。
[0019]圖3所示的是本發(fā)明的立體聲場域增強系統(tǒng)的又一較佳實施例的方塊圖。
[0020]圖4所示的是本發(fā)明的立體聲場域增強系統(tǒng)的又一較佳實施例的方塊圖，其進一步包含一延遲模塊。
[0021]圖5所示的是本發(fā)明的立體聲場域增強系統(tǒng)的又一較佳實施例的方塊圖，其利用特定的電子電路與器件。
[0022]在所有圖式中，相同的組件符號表示相同的部件。
【具體實施方式】
[0023]如附圖所示，本發(fā)明關于一種用于雙信道音頻系統(tǒng)中的立體聲場域增強的系統(tǒng)及方法。
[0024]如概略表示，圖1所示的是本發(fā)明的至少一較佳實施例的步驟。于此實施例中，一雙信道音頻輸入信號會先利用一第一截止頻率被分成一低頻率信號與一較高頻率信號，如在10中。所生成的低頻率信號包括在該第一截止頻率以下的頻率。同樣地，所生成的高頻率信號包括在該第一截止頻率以上的頻率。于至少一實施例中，該第一截止頻率大體上介于20Hz與10Hz之間。該第一截止頻率于至少一實施例中可進一步調(diào)整。該音頻輸入信號會于至少一實施例中通過使用至少一電子濾波器而被分離，該至少一電子濾波器包括被架構且被配置成用以濾波選定頻率的電路。該音頻輸入信號也可以由其它適當電路及/或電路配置來分離。
[0025]該較高頻率信號接著會進一步被分成一中間信號與一側邊信號，如在11中。該音頻輸入信號和該所生成的較高頻率信號包括一右信道信號與一左信道信號。就此來說，該中間信號包括該右信道信號與左信道信號的總和。相反地，該側邊信號包括該右信道信號與左信道信號的反向信號的總和；或者，換言之，該右信道信號扣除該左信道信號。該較高頻率信號是通過使用一 Μ/S分歧器電路被分成該中間信號與該側邊信號。明確地說，該M/S分歧器電路可以包括一總和與差額電路，用以相加該些左信號與右信號而產(chǎn)生該中間信號，并且相應地以該右信道扣除該左信道而產(chǎn)生該側邊信號。該較高頻率信號也可以由其它適當電路及/或電路配置來分離。
[0026]該中間信號會經(jīng)由偵測模塊作進一步處理，如在12中，用以產(chǎn)生一偵測信號。于至少一實施例中，該偵測模塊包括至少兩個棚架濾波器(shelving fiIter)，舉例來說，一低棚架濾波器與一高棚架濾波器。該偵測信號是被用來調(diào)變該壓縮模塊，如在13中，該壓縮模塊會調(diào)整該側邊信號的增益，用以產(chǎn)生一經(jīng)增益調(diào)變的側邊信號。進一步言之，該側邊信號的增益可被限制于一可調(diào)整的增益減降最高限額。該可調(diào)整的增益減降最高限額可以大體上介于OdB與12dB之間。該經(jīng)增益調(diào)變的側邊信號會被一補足增益進一步調(diào)整，如在14中。在13中的可調(diào)整增益減降最高限額可進一步被設為對應于如在14中的補足增益。這通過確保最后的輸出等于原始側邊信號或在原始側邊信號以上來維持該經(jīng)調(diào)變側邊信號的輸出音量。于至少一實施例中，該壓縮模塊包括一動態(tài)范圍壓縮模塊。更明確地說，該壓縮模塊可以包括一自動增益控制器。該壓縮模塊可以進一步包括適合如所述般增益調(diào)變的其它電路及/或電路配置。