具有改善的通道分離的矩陣編碼器的制造方法
【專利摘要】公開了一種用于環(huán)繞立體聲系統(tǒng)的編碼器，其中，表示原始聲場的至少四個音頻輸入信號（FL、FR、RL、RR）被編碼為兩通道信號（L、R）并且所述編碼后的兩通道信號被解碼為與所述四個音頻輸入信號對應的至少四個音頻輸出信號（FL’、FR’、RL’、RR’）。所述編碼器包括矩陣裝置，該矩陣裝置被連接以接收所述四個音頻輸入信號以便將所述四個輸入信號編碼為兩通道（L和R）輸出信號，并且所述矩陣裝置包括響應于所述四個輸入信號以如下產(chǎn)生Lenc和Renc輸出信號的裝置：Lenc＝FL+kFR+jRL+jkRR、Renc＝FR+kFL-jRR-jkRL，其中，k表示變換或矩陣系數(shù)，其具有相對于前信號（FL+FR）內(nèi)容基于后信號（RL+RR）內(nèi)容的電平動態(tài)地轉(zhuǎn)變的值。還公開了一種用于環(huán)繞立體聲系統(tǒng)的編碼方法。
【專利說明】具有改善的通道分離的矩陣編碼器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于環(huán)繞立體聲的改善的矩陣編碼器。該矩陣編碼器可以與環(huán)繞立體聲系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，其中表示原始聲場的至少四個音頻輸入信號被編碼為兩個通道并且兩個通道被解碼為與四個音頻輸入信號對應的至少四個通道。
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)讓給本 申請人:的以下國際專利申請，此處以交叉引用的方式并入上述申請的公開:
[0004]PCT/AU2010/001666-1MPR0VED MATRIX DECODER FOR SURROUND SOUND【背景技術(shù)】
[0005]在如上所述的多通道系統(tǒng)中，音頻信號的四個通道從原始聲場獲得并且被編碼器編碼為兩個通道。這兩個編碼后的通道可以記錄在諸如⑶、DVD等的記錄介質(zhì)上或由立體聲TV或FM收音機的廣播。這兩個編碼后的通道可以從記錄介質(zhì)或廣播節(jié)目再現(xiàn)并且借助矩陣解碼器被解碼為逼近從原始聲場獲得的音頻信號的四個通道的四個通道。解碼后的信號可以通過合適的放大器應用于四個揚聲器，以再現(xiàn)原始聲場。
[0006]為了促進理解本發(fā)明，下面參照附圖中的圖1和圖2來描述“4-2-4”矩陣回放系統(tǒng)和常規(guī)編碼器的原理。
[0007]在圖1示出的系統(tǒng)中，在原始聲場14中安裝了四個麥克風10、11、12和13，以便分別產(chǎn)生四通道音頻信號FL (左前)、FR (右前)、RL (左后)和RR (右后)。還可以產(chǎn)生可選的中心通道。四通道音頻信號被提供給編碼器15，以被變換或編碼為兩個信號L和R。來自編碼器15的輸出L和R應用于解碼器16，以被變換或解碼為逼近原始的四通道信號FL、FR、RL和RR的再現(xiàn)的四通道信號FL’、FR’、RL’和RR’。解碼器16可以包括如下描述的單頻帶處理或多頻帶處理。所再現(xiàn)的四通道信號可以通過放大器(未示出)應用于位于聆聽空間21中的四個擴音器17、18、19和20，以與相關(guān)技術(shù)的兩通道系統(tǒng)相比時提供更緊密地逼近原始聲場14的多通道聲場。
[0008]包括⑶、DVD、TV、FM收音機等的各種兩通道系統(tǒng)22可以用于捕捉或存儲來自編碼器15的輸出L和R并且向解碼器16提供所捕捉的或所存儲的輸出。在一個示例中，來自編碼器15的輸出L和R可以記錄在諸如CD、DVD或磁帶等的存儲介質(zhì)上并且來自存儲介質(zhì)的輸出可以應用于解碼器16。根據(jù)另一個示例，來自編碼器15的輸出L和R或從記錄介質(zhì)再現(xiàn)的輸出可以經(jīng)由立體聲TV或FM立體聲無線電廣播系統(tǒng)發(fā)送到解碼器16。
[0009]常規(guī)編碼器15的示例包括Q聲音(Q sound)、專業(yè)邏輯(Prologic)或常規(guī)立體聲(conventional stereo)。圖1中的編碼器15可以如圖2所不進行配置,其中，由設置在原始聲場14前部的麥克風10和11產(chǎn)生的音頻信號FL和FR以及由設置在原始聲場14后部的麥克風12、13產(chǎn)生的音頻信號RL和RR應用于常規(guī)的矩陣電路23。
[0010]矩陣電路23包括多個加法器/乘法器和移相器，設置它們以如下產(chǎn)生L和R輸出信號:[0011]L = FL+kFR+jRL+jkRR
[0012]R = FR+kFL-jRR-jkRL
[0013]其中，k表示變換或矩陣系數(shù)，通常具有約0.414的值，并且j表示90度相移。移相器可以在整個音頻頻帶上提供基本一致的相移。四個通道信號FL’、FR’、RL’和RR’可以由具有相同矩陣系數(shù)k的常規(guī)解碼器來再現(xiàn)?？梢允境龅氖钱斁仃囅禂?shù)k = 0.414時，通道FL’與相鄰通道FR’和RL’之間的分離分別等于_3dB并且沿對角線方向的通道FL’和RR’之間分離等于-無限大dB (-1nfin.dB)。因為相鄰通道之間的分離等于_3dB，所以不可能欣賞具有足夠大的定向分辨率的四個通道的立體聲回放。
[0014]圖3示出包括具有控制單元25和解碼器單元26的可變矩陣24的解碼器的框圖，該解碼器采用矩陣系數(shù)SL、SR、SF、SB，可以根據(jù)兩個通道信號L與R之間的相位差來控制矩陣系數(shù)的大小。
[0015]在圖3所示的解碼器中，兩個通道信號L和R從兩通道介質(zhì)源應用于解碼器的輸入端子27和28，因此應用于可變矩陣24的輸入端子29和30。輸入端子27和28經(jīng)由90度相移電路33還耦合到可變矩陣24的輸入端子31和32?？勺兙仃?4工作，以對兩個通道信號L和R解碼或解矩陣化，以在其輸出端子34、35、36和37產(chǎn)生四通道信號。控制電路25根據(jù)兩通道信號L與R之間的相位差，向解碼器單元26提供轉(zhuǎn)變(steering)控制信號SL、SR、SF和SB。來自控制單元25的轉(zhuǎn)變控制信號SL、SR、SF和SB的大小可以與信號L與R之間的相位差成比例地沿反方向變化。控制信號SF可以用于控制與前通道有關(guān)的矩陣系數(shù)，并且控制信號SB可以用于控制與后通道有關(guān)的矩陣系數(shù)。類似地，控制信號SR可以用于控制與右通道有關(guān)的矩陣系數(shù)，并且控制信號SL可以用于控制與左通道有關(guān)的矩陣系數(shù)。在信號L與R之間的相位差接近零的情況下，例如，控制信號SF工作，以減小與前通道有關(guān)的矩陣系數(shù)，由此增強前通道之間的分離。另一方面，控制信號SB工作，以增大與后通道有關(guān)的矩陣系數(shù)，以減小后通道之間的分離。與此并行地，可以增大前通道的信號電平，并且可以減小后通道的信號電平，以改善前后通道之間的分離。
[0016]控制單元25可以包括:相位區(qū)分器，該相位區(qū)分器用于檢測信號L與R之間的相位差；或比較器，該比較器用于從和信號(L+R)的電平與差信號(L-R)的電平之間的差的方面來檢測信號L與R之間的相位關(guān)系。通過檢測信號L與R之間的相位關(guān)系來控制與前后通道關(guān)聯(lián)的矩陣系數(shù)的原因是人類具有檢測大聲音的方向的敏銳的靈敏性，但是對于與大聲音共存的小聲音的靈敏性可能比較差。因此，在前部存在大聲音并且后部存在小聲音的情況下，如果增強了前通道之間的分離并且減小了后通道之間的分離，則四個通道的回放可能更有效。相反，在前通道中存在小聲音并且后通道中存在大聲音的情況下，如果增強了后通道之間的分離并且減小了前通道之間的分離，則四個通道的回放可能更有效。
[0017]在前部中存在大聲音并且后部中存在小聲音的情況下(B卩，在FL、FR?RL、RR的情況下)，信號L和R可以具有基本相同的相位。這意味著和信號(L+R)的電平可以比差信號(L-R)的電平高。
[0018]相反，在前部中存在小聲音而后部中存在大聲音的情況下(B卩，在FL、FR〈〈RL、RR的情況下)，信號L和R具有相反相位。在這種情況下，和信號(L+R)的電平可以低于差信號(L-R)的電平。出于這個原因，可以經(jīng)由相位區(qū)分器或比較器中的任一方來檢測信號L與R之間的相位關(guān)系。[0019]轉(zhuǎn)讓給本 申請人:的國際專利申請PCT/AU2010/001666中描述了一種可變矩陣解碼器。具有智能三頻帶轉(zhuǎn)變系統(tǒng)的解碼器可以在關(guān)于動態(tài)音樂內(nèi)容的所有解碼后的環(huán)繞輸出之間實現(xiàn)近似40db的通道分離。該解碼器的一個缺點是立體聲編碼介質(zhì)缺少全左/右通道分離并且聽起來有點窄。
[0020]在數(shù)字(⑶)時代之前，通常接受的是期望20db分離，所以可以聽不到串音。然而，利用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)可獲得高達IOOdb的分離。盡管如此，問題仍然是在典型的音樂條件下，為了實際上不被人類聽覺檢測到，什么程度的分離是可接受的。
[0021]與通常的觀念相反，人耳基于到達時間和響度(而不只是響度)感知聲音從哪個方向到達。這是已知為“ HAAS”或“優(yōu)先”效果的心理聲學現(xiàn)象，并且由如圖4所示的曲線例示。對于到達時間差在1-30毫秒的范圍并且聲壓級差達12db的波前，到達時間是感知的聲音方向的主要決定因素。這是曲線下面的區(qū)域。因此，即使第一波前在聲壓級上比后波前低了達12db，聲音也被感知為來自要到達的第一波前的方向。Haas曲線基本上提出要求12db的信號電平差來克服左/右鏡像定位的延時跡象。當與用現(xiàn)代⑶技術(shù)獲得的IOOdb相比而測試12db的分離時，發(fā)現(xiàn)傾聽者無法獲得任何差異。
[0022]在使用圖2所示的編碼器時，存在總計為大約40db的過多的環(huán)繞分離。需要的是編碼后的立體聲在通道之間實現(xiàn)至少12db分離的更優(yōu)化的點，因為上面說明的原因，即使通道分離無限大，傾聽者也可能無法區(qū)分差異。
[0023]假定編碼器中變換或矩陣系數(shù)0.414表示編碼后的介質(zhì)中立體聲分離僅是6db，應當可以減小該矩陣系數(shù)，以在編碼后的信號中給出12db的分離。
[0024]本發(fā)明可以提供改善了各個通道之間(包括前后通道之間和左右通道之間)的分離的矩陣編碼器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于環(huán)繞立體聲系統(tǒng)的編碼器，其中，表示原始聲場的至少四個音頻輸入信號(FL、FR、RL、RR)被編碼為兩通道信號(L、R)并且所述編碼后的兩通道信號被解碼為與所述四個音頻輸入信號對應的至少四個音頻輸出信號(FL’、FR’、RL’、RR’)，所述編碼器包括矩陣裝置，該矩陣裝置被連接以接收所述四個音頻輸入信號以便將所述四個輸入信號編碼為兩通道(L和R)輸出信號，并且所述矩陣裝置包括響應于所述四個輸入信號以如下產(chǎn)生L和R輸出信號的裝置:
[0026]L = FL+kFR+jRL+jkRR
[0027]R = FR+kFL-jRR-jkRL
[0028]其中，k表示變換或矩陣系數(shù)，具有大致0.207的值，并且j表示90度相移。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于環(huán)繞立體聲系統(tǒng)的編碼器，其中，表示原始聲場的至少四個音頻輸入信號(FL、FR、RL、RR)被編碼為兩通道信號(L、R)并且所述編碼后的兩通道信號被解碼為與所述四個音頻輸入信號對應的至少四個音頻輸出信號(FL’、FR’、RL’、RR’)，所述編碼器包括矩陣裝置，該矩陣裝置被連接以接收所述四個音頻輸入信號以便將所述四個輸入信號編碼為兩通道(L和R)輸出信號，并且所述矩陣裝置包括響應于所述四個輸入信號以如下產(chǎn)生和Rm。輸出信號的裝置:
[0030]Lenc = FL+kFR+jRL+jkRR[0031]Renc = FR+kFL-jRR-jkRL
[0032]其中，k表示變換或矩陣系數(shù)，具有相對于前信號(FL+FR)內(nèi)容基于后信號(RL+RR)內(nèi)容的電平動態(tài)地轉(zhuǎn)變的值。
[0033]系數(shù)k可以從第一值轉(zhuǎn)變到第二值。系數(shù)k可以大致線性地在所述第一值與第二值之間轉(zhuǎn)變。所述系數(shù)k可以具有大致為0.1的第一值。所述系數(shù)k可以具有大致為0.414的第二值。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于環(huán)繞立體聲系統(tǒng)的編碼方法，其中，表示原始聲場的至少四個音頻輸入信號(FL、FR、RL、RR)被編碼為兩通道信號(L、R)并且所述編碼后的兩通道信號被解碼為與所述四個音頻輸入信號對應的至少四個音頻輸出信號(FL’、FR’、RL’、RR’)，所述編碼方法包括以下步驟:利用響應于所述四個輸入信號以如下產(chǎn)生L和R輸出信號的矩陣裝置將所述四個音頻輸入信號處理為兩通道(L和R)輸出信號:
[0035]L = FL+kFR+jRL+jkRR
[0036]R = FR+kFL-jRR-jkRL
[0037]其中，k表示變換或矩陣系數(shù)，具有大致為0.207的值，并且j表示90度相移。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于環(huán)繞立體聲系統(tǒng)的編碼方法，其中，表示原始聲場的至少四個音頻輸入信號(FL、FR、RL、RR)被編碼為兩通道信號(L、R)并且所述編碼后的兩通道信號被解碼為與所述四個音頻輸入信號對應的至少四個音頻輸出信號(FL’、FR’、RL’、RR’)，所述編碼方法包括以下步驟:利用響應于所述四個輸入信號以如下產(chǎn)生Lenc和Rm。輸出信號的矩陣裝置將所述四個音頻輸入信號處理為兩通道(L和R)輸出信號:
[0039]Lenc = FL+kFR+jRL+jkRR
[0040]Renc = FR+kFL-jRR-jkRL
[0041]其中，k表示變換或矩陣系數(shù)，其中所述處理包括:相對于前信號(FL+FR)內(nèi)容基于后信號(RL+RR)內(nèi)容的電平動態(tài)地轉(zhuǎn)變系數(shù)k的值。
[0042]系數(shù)k可以從第一值轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙?。所述系?shù)k可以大致線性地在所述第一值與第二值之間轉(zhuǎn)變。所述系數(shù)k可以具有大致0.1的第一值。所述系數(shù)k可以具有大致0.414
的第二值。
[0043]所述矩陣裝置可以包括從加法器、乘法器、90°移相器和比較器選擇的多個組件。【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]現(xiàn)在將參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，附圖中:
[0045]圖1是示出“4-2-4”矩陣系統(tǒng)的原理的框圖；
[0046]圖2示出常規(guī)編碼器的構(gòu)造；
[0047]圖3示出包括可變矩陣的解碼器的框圖；
[0048]圖4示出用于例示HAAS或優(yōu)先效果的幅差(dB)相對于延遲差(mS)的曲線圖；
[0049]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的編碼器的構(gòu)造；
[0050]圖6示出與根據(jù)本發(fā)明的實施方式的編碼器關(guān)聯(lián)的邏輯的框圖；
[0051]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多頻帶編碼器的框圖；
[0052]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的矩陣編碼器的電路圖；
[0053]圖9示出從縮放電路獲得的縮放值(k)的圖；以及[0054]圖1OA至圖1OD示出與加權(quán)濾波器關(guān)聯(lián)的等響響應曲線的示例。
【具體實施方式】
[0055]圖5示出適于在解碼后的通道之間提供12dB分離的矩陣電路50。矩陣電路50包括多個加法器/乘法器和移相器，其被設置為如下產(chǎn)生編碼后的L和R輸出信號:
[0056]L = FL+kFR+jRL+jkRR
[0057]R = FR+kFL-jRR-jkRL
[0058]其中，k表示變換或矩陣系數(shù)，通常具有近似0.207的值，并且j表示90度相移。移相器可以在整個音頻頻帶上提供基本恒定的相移。四通道信號FL’、FR’、RL’和RR’可以由如PCT申請AU2010/001666中描述的常規(guī)解碼器來再現(xiàn)。
[0059]可以示出的是，當矩陣系數(shù)k = 0.207時，編碼后的立體聲L與R輸出信號之間的分離等于至少12db。另外，解碼后的通道FL’與相鄰通道FR’和RL’之間的分離分別等于12dB，并且沿對角線方向的通道FL’與RR’之間分離等于無限大。這使系統(tǒng)更加平衡，而在編碼后和解碼后的信號中無分離偏置。
[0060]用PCT/AU2010/001666中描述的全解碼器執(zhí)行的測試得到在4個環(huán)繞輸出信號中產(chǎn)生12db的分離。傾聽者在12db矩陣與40db矩陣之間的測試期間無法聽到差異或無法區(qū)分環(huán)繞立體聲。另外，傾聽者也無法聽到編碼后的環(huán)繞立體聲與正常立體聲之間的差異。
[0061]圖6是用于動態(tài)地改變矩陣系數(shù)k的邏輯電路的框圖。邏輯電路適合于相對于前信號內(nèi)容基于后信號內(nèi)容或環(huán)繞信號內(nèi)容的量，動態(tài)地轉(zhuǎn)變矩陣編碼器。動態(tài)邏輯電路包括等響加權(quán)濾波器60，諸如改良弗萊徹芒森(Fletcher Munson)/A-加權(quán)或ITU-R468濾波器，用于提供針對至少在某些頻率處的人類聽覺響應的非線性引起的、與頻率有關(guān)的感知響度的變化進行補償。等響加權(quán)濾波器可以被改良為包括類似于在低頻處的粉色噪聲(I/f )加權(quán)的特性，以進一步衰減否則會不當影響轉(zhuǎn)變邏輯電路的高幅低可聽性聲音。
[0062]補償?shù)囊粋€原因是2-4KHz八度音階中的聲音對于耳朵似乎是最響的，而其它頻率的聲音似乎被衰減。A-加權(quán)濾波器有時用于補償?shù)哪康摹Ｈ欢?，與A-加權(quán)濾波器相比，粉色噪聲濾波器對于音樂內(nèi)容是優(yōu)選的，因為A-加權(quán)濾波器主要對純音調(diào)和相對安靜的聲音有效。
[0063]粉色噪聲也被稱作Ι/f噪聲，其中，功率譜密度與頻率成反比。粉色噪聲曲線基于對于等功率，幅度與頻率成反比的事實，在低頻處給出的衰減比弗萊徹芒森/A加權(quán)或ITU-R468濾波器的衰減更大。粉色噪聲曲線的使用可以進一步降低低頻聲音(幅度高，但可聽性低)在計算基于幅度的轉(zhuǎn)變邏輯值時的優(yōu)勢，并且得以更好地設置對于正確的鏡像生成可以是重要的聲音信息。
[0064]動態(tài)邏輯電路包括混合器61，該混合器61用于將補償后的通道信號FL和FR相力口，以產(chǎn)生前和信號(FL+FR)62和后和信號(RL+RR)63 ；以及比較器64，該比較器64用于兩個和信號62、63相減，以產(chǎn)生差信號(FL+FR) - (RL+RR)65。差信號65應用于RMS檢測器66。RMS檢測器66適于補償音樂內(nèi)容的峰值性質(zhì)。RMS檢測器66測量音樂信號的“平均”值的平均時間常數(shù)，優(yōu)選地包括第一或“起音”時間常數(shù)和第二或“衰減”時間常數(shù)?！捌鹨簟睍r間常數(shù)可以大致比“衰減”時間常數(shù)快。在一個示例中，對于全范圍RMS檢測器，起音時間常數(shù)可以是20mS，并且衰減時間常數(shù)可以是50mS。在一些實施方式中，可以使用包括單個時間常數(shù)的RMS檢測器。
[0065]RMS檢測到的輸出67應用于對數(shù)放大器68，以產(chǎn)生與log| (FL+FR) - (RL+RR) |成比例的輸出69。對數(shù)放大器68適于校正在一定信號幅度或電平的范圍上的聲音的人類聽覺響應的對數(shù)靈敏性。輸出信號69應用于縮放電路70，以基于經(jīng)RMS檢測并校正的信號62與63的比較產(chǎn)生變換或矩陣系數(shù)k的縮放值71。在一種形式下，縮放值71可以在0.1與0.414之間變化，其表示信號62與63之間的20dB范圍。
[0066]因為可能難以對音樂內(nèi)容中存在的所有頻率來優(yōu)化縮放值71，所以可以不同地縮放高頻聲音和低頻聲音，這導致對于傾聽者來說，不自然地再現(xiàn)聲音。為了減輕這種不自然，本發(fā)明的編碼器可以包括如圖7所示的多頻帶修改。圖7示出多頻帶編碼器，其中，可聽頻譜可以經(jīng)由頻帶分離器72分離成3個單獨頻帶。該頻帶包括低于300Hz的低頻帶A、300-3KHZ之間的中頻帶B和高于3K Hz的高頻帶C。頻帶分離器72可以插入在輸入信號FL、FR、RL、RR與可類比為編碼器15的可變矩陣編碼器(參見圖1)之間。單獨的矩陣編碼器73A、73B、73C可以用于針對各個頻帶A、B、C產(chǎn)生一組編碼后的輸出信號Lene和Ren。。隨后，針對各個頻帶的四通道輸出信號可以經(jīng)由頻帶混合器74組合。通過將分別由矩陣編碼器 73A、73B 和 73C 產(chǎn)生的貢獻(contribution) Lenc (A)、Lenc (B),Lenc (C)組合而獲得輸出L.。通過將分別由矩陣編碼器73A、73B和73C產(chǎn)生的貢獻(contribution) Rene (A)、Renc(B), Renc (C)組合來獲得輸出Rm。。
[0067]當RMS檢測器66用于多頻帶解碼器中時，對于頻帶A，起音時間常數(shù)可以是30mS并且衰減時間常數(shù)可以是60mS。對于頻帶B，起音時間常數(shù)可以是IOmS并且衰減時間常數(shù)可以是30mS。對于頻帶C，起音時間常數(shù)可以是ImS并且衰減時間常數(shù)可以是5mS。
[0068]圖8示出動態(tài)矩陣編碼器的電路圖，其中，變換或矩陣系數(shù)k具有可以根據(jù)相對于前信號內(nèi)容(FL+FR)而存在的環(huán)繞的程度或后信號內(nèi)容(RL+RR)來動態(tài)轉(zhuǎn)變的值。
[0069]矩陣編碼器包括動態(tài)邏輯電路80，該動態(tài)邏輯電路80用于使系數(shù)k的值在0.1與
0.414之間轉(zhuǎn)變；和矩陣電路81和82。動態(tài)轉(zhuǎn)變邏輯電路80包括如上面參照圖6所述的等響加權(quán)濾波器60 (諸如改良的弗萊徹芒森濾波器)、混合器61a、61b、比較器64、RMS檢測器66、對數(shù)放大器68和縮放電路70。比較器64包括差分電路，該差分電路用于產(chǎn)生如上所述的差(FL+FR)- (RL+RR)信號65。RMS檢測器66具有如上所述的雙時間常數(shù)。縮放電路70可以在軟件和/或硬件中實現(xiàn)，并且可以將輸入對數(shù)信號差69轉(zhuǎn)換為如圖9例示的梯度值。
[0070]在圖9中，橫軸以dB表不相對于前信號內(nèi)容(FL+FR)的環(huán)繞程度或后信號內(nèi)容(RL+RR)。由此，橫軸上的OdB點或程度表示前后信號內(nèi)容之間的平衡或兩者相等。通常，橫軸上的X dB點或程度相對于前信號內(nèi)容可以是大致-12dB，但是在一些情況下，可以是除了 _12dB之外的值，并且可以基于實現(xiàn)方式和/或離散的體系結(jié)構(gòu)來確定。
[0071]在圖9中，縱軸表示k的縮放值或動態(tài)值71?？梢钥闯霎敊M軸上的相對信號內(nèi)容是X dB或更低時，k具有第一值或最小值0.1，并且在橫軸上的相對信號內(nèi)容是OdB或更大時，k具有第二值或最大值0.414。還可以看出隨著橫軸上的相對信號內(nèi)容從X dB增大到OdB, k的值從第一值0.1大致線性地增大到第二值0.414。
[0072]矩陣電路81包括求和放大器83、84、85、乘法器86、87和90°相移電路88。在求和放大器85的輸出端子并且因此在矩陣電路81的輸出處出現(xiàn)的輸出Lene由以下算式給出:[0073]Lenc = FL+kFR+j (RL+kRR)
[0074]矩陣電路82包括求和放大器89、90、差放大器91、乘法器92、93和90°相移電路94。在求和放大器91的輸出端子并且因此在矩陣電路82的輸出處出現(xiàn)的輸出Ren。由以下等式給出:
[0075]Rene = FR+kFL-j (RR+kRL)
[0076]等響加權(quán)濾波器60可以包括改良弗萊徹芒森-粉色噪聲加權(quán)濾波器，其包括ITU-R468加權(quán)曲線?？梢砸匀我夂线m的方式并以任意合適的手段來實現(xiàn)加權(quán)濾波器60。在一種形式中，加權(quán)濾波器60的響應可以包括如圖1OD所示的用于單頻帶實現(xiàn)方式的頻率響應曲線。對于多頻帶實現(xiàn)方式，如圖1OA至圖1OC所示，加權(quán)濾波器60的響應可以包括分別針對低頻帶A、中頻帶B和高頻帶C的頻率響應曲線。
[0077]RMS檢測器66可以以任何合適的方式且經(jīng)由任何適當手段來實現(xiàn)。在一種形式中，RMS檢測器66可以利用Pure Path Studio軟件實現(xiàn)在諸如Texas InstrumentsTAS3108等的數(shù)字聲音處理器上。
[0078]這里描述的本發(fā)明容許除了這里具體描述的之外的變型、修改和/或添加，并且應當理解本發(fā)明包括落入上述描述的精神和范圍內(nèi)的所有這樣的變型、修改和/或添加。
[0079]可以理解的是，如這里描述的矩陣編碼器可以應用于采用多于四個音頻輸入信號以表示原始聲場的環(huán)繞立體聲系統(tǒng)。例如，利用本發(fā)明的示教，這里描述的一對編碼器可以應用于將表示原始聲場的八個音頻輸入信號編碼為四通道信號，并且編碼后的四通道信號可以被解碼為八個音頻輸出信號。這樣的編碼器可以應用于包括四對擴音器或揚聲器陣列的裝置，其中，各個擴音器或揚聲器陣列設置在立方體或長方體角落的各角上，以限定四個擴音器或揚聲器陣列(即，前面的四個擴音器或揚聲器陣列和后面的四個擴音器或揚聲器陣列)相應的上下平面。根據(jù)關(guān)聯(lián)的傾聽區(qū)或禮堂中的可用高度，擴音器或揚聲器陣列的上平面可以相對于擴音器或揚聲器陣列的下平面垂直分開近似2-3m或其它合適的距離。
[0080]編碼后的四通道信號可以記錄在諸如DVD、藍光盤等的合適介質(zhì)上和/或經(jīng)由諸如能夠發(fā)送至少四個通道的音頻信號的Foxtel等的HDTV發(fā)送服務的廣播節(jié)目上。
【權(quán)利要求】
1.一種在環(huán)繞立體聲系統(tǒng)使用的編碼器，其中，表示原始聲場的至少四個音頻輸入信號(FL、FR、RL、RR)被編碼為兩通道信號(L、R)并且所述編碼后的兩通道信號被解碼為與所述四個音頻輸入信號對應的至少四個音頻輸出信號(FL’、FR’、RL’、RR’)，所述編碼器包括: 矩陣裝置，該矩陣裝置被連接以接收所述四個音頻輸入信號以便將所述四個輸入信號編碼為兩通道(L和R)輸出信號，并且所述矩陣裝置包括響應于所述四個輸入信號以如下產(chǎn)生和Rm。輸出信號的裝置:
Lenc = FL+kFR+jRL+jkRR
Renc = FR+kFL-jRR-jkRL 其中，k表示變換或矩陣系數(shù)，具有大致0.207的值，并且j表示90度相移。
2.—種在環(huán)繞立體聲系統(tǒng)中使用的的編碼器，其中，表示原始聲場的至少四個音頻輸入信I號(FL、FR、RL、RR)被編碼為兩通道信號(L、R)并且所述編碼后的兩通道信號被解碼為與所述四個音頻輸入信號對應的至少四個音頻輸出信號(FL’、FR’、RL’、RR’)，所述編碼器包括: 矩陣裝置，該矩陣裝置被連接以接收所述四個音頻輸入信號以便將所述四個輸入信號編碼為兩通道(L和R)輸出信號，并且所述矩陣裝置包括響應于所述四個輸入信號以如下產(chǎn)生和Rm。輸出信號的裝置:
Lenc = FL+kFR+jRL+jkRR
Renc = FR+kFL-jRR -jkRL 其中，k表示變換或矩陣系數(shù)，該變換或矩陣系數(shù)具有相對于前信號(FL+FR)內(nèi)容、基于后信號(RL+RR)內(nèi)容的電平動態(tài)地轉(zhuǎn)變的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼器，其中，所述系數(shù)k從第一值轉(zhuǎn)變到第二值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的編碼器，其中，所述系數(shù)k在所述第一值與第二值之間大致線性地轉(zhuǎn)變。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至權(quán)利要求4中任一項所述的編碼器，其中，所述系數(shù)k具有大致為0.1的第一值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至權(quán)利要求5中任一項所述的編碼器，其中，所述系數(shù)k具有大致為0.414的第二值。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的編碼器，其中，所述矩陣裝置包括從加法器、乘法器、90°移相器和比較器選擇的多個組件。
8.—種在環(huán)繞立體聲系統(tǒng)中使用的編碼方法，其中，表示原始聲場的至少四個音頻輸入信號(FL、FR、RL、RR)被編碼為兩通道信號(L、R)并且所述編碼后的兩通道信號被解碼為與所述四個音頻輸入信號對應的至少四個音頻輸出信號(FL’、FR’、RL’、RR’)，所述方法包括以下步驟: 利用響應于所述四個輸入信號以如下產(chǎn)生L.和Rm。輸出信號的矩陣裝置將所述四個音頻輸入信號處理為兩通道(L和R)輸出信號:
Lenc = FL+KFR+jRL+jkRR
Renc = FR+kFL-jRR-jkRL 其中，k表示變換或矩陣系數(shù)，該變換或矩陣系數(shù)具有大致為0.207的值，并且j表示90度相移。
9.一種在環(huán)繞立體聲系統(tǒng)中使用的編碼方法，其中，表示原始聲場的至少四個音頻輸入信號(FL、FR、RL、RR)被編碼為兩通道信號(L、R)并且所述編碼后的兩通道信號被解碼為與所述四個音頻輸入信號對應的至少四個音頻輸出信號(FL’、FR’、RL’、RR’)，所述方法包括以下步驟: 利用響應于所述四個輸入信號以如下產(chǎn)生L.和Rm。輸出信號的矩陣裝置將所述四個音頻輸入信號處理為兩通道(L和R)輸出信號:
Lenc = FL+kFR+jRL+jkRR
Renc = FR+kFL-jRR-jkRL 其中，k表示變換或矩陣系數(shù)，該變換或矩陣系數(shù)具有相對于前信號(FL+FR)內(nèi)容、基于后信號(RL+RR)內(nèi)容的電平動態(tài)地轉(zhuǎn)變的值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的編碼方法，其中，所述系數(shù)k從第一值轉(zhuǎn)變到第二值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的編碼方法，其中，所述系數(shù)k在所述第一值與第二值之間在大致線性地轉(zhuǎn)變。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至權(quán)利要求11中任一項所述的編碼方法，其中，所述系數(shù)k具有大致為0.1的第一值。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至權(quán)利要求12中任一項所述的編碼方法，其中，所述系數(shù)k具有大致為0.414的第二值。
14.一種大致如本文中參照附圖中的圖5至圖10描述的用于環(huán)繞立體聲系統(tǒng)的編碼器。
15.一種大致如本文中參 照附圖中的圖5至圖10描述的用于環(huán)繞立體聲系統(tǒng)的編碼方法。
【文檔編號】H04S3/02GK103718573SQ201280038439
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月6日
【發(fā)明者】C·范東根 申請人:瑞麗地知識產(chǎn)權(quán)私人有限公司