改進立體聲或偽立體聲音頻信號的裝置和方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?01080032967. 8、申請日為2010-04-29、發(fā)明名稱為"改進立 體聲或偽立體聲音頻信號的裝置和方法"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及音頻信號和用于產(chǎn)生、傳輸、變換和再現(xiàn)音頻信號的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0003] -般公知通過兩個或更多揚聲器發(fā)射的音頻信號會為聽者帶來空間的印象，只要 這些音頻信號具有不同的振幅、頻率、傳播時間或相位差或相應(yīng)地交混回響。
[0004] 還公知有將單聲道信號轉(zhuǎn)換為兩個不同的、產(chǎn)生立體聲信號印象的音頻信號的方 法。這些解決方案尤其是用于將單聲道音頻信號轉(zhuǎn)換為為耳朵帶來實際的或虛擬的空間性 的音頻信號。由單聲道信號產(chǎn)生的一對不同的、部分相關(guān)的音頻信號被稱為"偽立體聲"。
[0005]EP0825800(ThomsonBrandtGmbH)提出通過濾波由單聲道輸入信號形成不同類 型的信號，從這些信號中例如利用由勞瑞德森（Lauridsen)提出的方法基于振幅校正和傳 播時間校正并根據(jù)接收情景產(chǎn)生分離的虛擬單頻帶立體聲信號，這些立體聲信號隨后被組 合成兩個輸出信號。
[0006]EP2124486和EP1850639都例如描述了一種用于有方法地對要映射的聲現(xiàn)象 的、由麥克風主軸和聲源的定向軸包圍的入射角估值的方法，該方法利用與原始接收情景 (借助系統(tǒng)內(nèi)插地得到）在功能上相關(guān)的傳播時間差和振幅校正。由此將EP2124486和 EP1850639的內(nèi)容作為參考引入。
[0007]US5173944(BegaultDurand)將與 90 度、120 度、240 度和 270 度方位角相關(guān)的 HRTF(報頭相關(guān)的傳輸函數(shù)，HeadRelatedTransferFunctions)分別應(yīng)用于不同延遲 的但被一致放大的單聲道輸入信號，其中最后又將所形成的信號與原始的單聲道信號相疊 加。在此，振幅校正以及傳播時間校正都是獨立于接收情景選擇的。
[0008] -些偽立體聲信號具有提高的"相位性（Phasigkeit)"，即在兩個聲道之間可明顯 感知的傳播時間差。兩個聲道之間的相關(guān)度也常常會過低(缺少兼容性）或過高(對單聲道 聲圖（Monoklangbild)的不期望近似)。因此，偽立體聲信號以及立體聲信號都具有由于對 發(fā)射的信號不夠的或過大的去相關(guān)而帶來的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目標在于，解決這些問題并對立體聲信號(包括偽立體聲信號）進 行平衡或反之使它們的差別更大。根據(jù)本發(fā)明的一種裝置，包括：偽立體聲轉(zhuǎn)換電路，用于 將單聲道音頻信號轉(zhuǎn)換成第一信號和第二信號；以及第一電路，用于根據(jù)由第一倍數(shù)（2 + λ- P)放大的第一信號加上由第二倍數(shù)（λ+p)放大的第二信號來形成和信號，和/ 或用于根據(jù)由第三倍數(shù)（2 -λ+ρ)放大的第一信號減去由第二倍數(shù)（λ+ρ)放大的 第二信號來形成差信號；或第二電路，具有接收第一信號和第二信號作為輸入信號的MS矩 陣，以及連接在所述MS矩陣的一個輸入端前的用于放大第一信號或第二信號的放大器。 [0010] 優(yōu)選地，所述偽立體聲轉(zhuǎn)換電路包括：提供來自單聲道輸入信號的第一信號的裝 置，通過將第一增益和第一延遲施加到所述單聲道輸入信號來提供第一中間信號的裝置， 通過將第二延遲施加到所述單聲道輸入信號來提供第二中間信號的裝置，其中，提供第一 信號的裝置或提供第二中間信號的裝置包括第二增益；通過將第一中間信號和第二中間信 號加起來而提供第二信號的裝置。
[0011] 第一電路可以被配置成形成所述和信號以及所述差信號?？梢曰趨?shù)λ和p來計算第一倍數(shù)和/或第三倍數(shù)以及第二倍數(shù)，其中，由公式λ+ρ來計算第二倍數(shù)；并 且由公式2 +λ-ρ來計算第一倍數(shù)；由公式2 -λ+ρ來計算第三倍數(shù)。對于參數(shù) Ρ和λ可以滿足1彡ρ彡〇且1彡λ彡〇。參數(shù)ρ和λ可以相同。第一信號可以 是Μ信號，并且第二信號可以是S信號。放大器可放大第二信號。也可以使用如上所述的 裝置以便基于FM立體聲信號來獲得偽立體聲信號。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一種方法，包括：偽立體聲轉(zhuǎn)換，用于將單聲道音頻信號轉(zhuǎn)換成第一 信號和第二信號；以及根據(jù)由第一倍數(shù)（2 +λ-ρ)放大的第一信號加上由第二倍數(shù)（λ +Ρ)放大的第二信號來形成和信號，和/或根據(jù)由第三倍數(shù)（2 -λ+ρ)放大的第一信 號減去由第二倍數(shù)（λ+ρ)放大的第二信號形成差信號；或在MS矩陣中接收第一信號和 第二信號作為輸入信號，以及由連接在所述MS矩陣的一個輸入端前的放大器來放大第一 信號或第二信號。
[0013] 優(yōu)選地，所述偽立體聲轉(zhuǎn)換包括：提供來自單聲道輸入信號的第一信號，通過將第 一增益和第一延遲施加到所述單聲道輸入信號來提供第一中間信號，通過將第二延遲施加 到所述單聲道輸入信號來提供第二中間信號，其中，還通過將第二增益施加到所述單聲道 輸入信號來提供第一信號或第二中間信號；通過將第一中間信號和第二中間信號加起來而 提供第二信號。所述的方法可以包括形成所述和信號以及所述差信號?？梢曰趨?shù)λ和 Ρ來計算第一倍數(shù)和/或第三倍數(shù)以及第二倍數(shù)，其中，由公式λ+ρ來計算第二倍數(shù)； 并且由公式2 +λ-ρ來計算第一倍數(shù)；由公式2 -λ+ρ來計算第三倍數(shù)。對于參 數(shù)ρ和λ可以滿足1彡ρ彡〇且1彡λ彡〇。優(yōu)選地，參數(shù)ρ和λ相同。第一信 號是Μ信號，并且第二信號是S信號。放大器放大第二信號。
[0014] 本發(fā)明的另一個目標是，改進、產(chǎn)生、傳輸、變換或再現(xiàn)立體聲和偽立體聲音頻信 號。
[0015] 借助本發(fā)明，這些問題首先通過表面上不適當?shù)卦谟糜谵D(zhuǎn)換偽立體聲信號的裝置 中后接全景電位計來解決。
[0016] 全景電位計（Panorama-Potentiometer)(也稱為Pan-Pot，或全景控制器或全景 調(diào)節(jié)器）本身是公知的并用于強度立體聲信號，即用于僅通過其電平來區(qū)分而不是通過傳 播時間差或相位差或者不同的頻譜來區(qū)分的立體聲信號。圖1示出了公知的全景電位計的 電路原理。該設(shè)備具有一個輸入101和兩個輸出202、203,該兩個輸出位于聲道組L(左音 頻聲道）和R(右音頻聲道）的總線204和205上。在中間位置（M)兩個總線獲得相同的電 平，在側(cè)位置左（L)和右（R)信號僅分別被引導到左總線和右總線。全景電位計在中間位置 上產(chǎn)生電平差，這些電平差相應(yīng)于基于揚聲器的、幻象聲源的不同位置。
[0017] 圖2是沒有要提取的超基區(qū)域（Oberbasisbereich)和相應(yīng)的映射角的全景電位 計的左和右聲道的衰減走向。在中間位置，每個聲道內(nèi)的衰減為3dB，由此通過聲學疊加產(chǎn) 生與在位置L或R上只有一個聲道存在時相同的音量印象。
[0018] 全景電位計可以例如作為分壓器以不同的、可選的比例將左聲道分配到所產(chǎn)生的 左輸出或右輸出（這些輸出也可以被稱為總線）上，以及以相同的方式以不同的、可選的比 例將右聲道分配到同一個左輸出或右輸出（同一個總線）上。因此，可以在強度立體聲信號 中縮小映射寬度并使其方向移動。
[0019] 在利用傳播時間差或相位差、不同的頻譜或交混回響的偽立體聲信號中（以及一 般地說在如此實現(xiàn)的立體聲信號中），無法利用全景電位計進行這樣的對映射寬度的縮小 或映射方向的移動。因此通常原則上不考慮全景電位計對這種信號的應(yīng)用。
[0020] 但是根據(jù)本發(fā)明沒有預計到并與迄今的經(jīng)驗相反地確定，以往未知的將全景電位 計連接在用于偽立體聲轉(zhuǎn)換的電路之后會帶來預計不到的優(yōu)點。盡管這樣的后接不會導致 如上所述的對所獲得的立體聲信號的映射寬度的限制或映射方向的移動。但是利用這樣的 全景電位計以這種方式可以提高或降低左信號和右信號之間的相關(guān)度。
[0021] 在一種優(yōu)選實施方式中，在用于獲得偽立體聲信號的電路之后的左輸出和右輸出 中各連接一個全景電位計。在此，優(yōu)選共同地且優(yōu)選相同地使用兩個全景電位計的總線。
[0022] 在此每個全景電位計具