用于多聲道音頻信號(hào)的下混合的方法和設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】描述了一種用于將m聲道音頻信號(hào)(L,R,C,Ls,Rs,Rss,Lss)下混合為n聲道音頻信號(hào)(Ro,Lo,Rso,Lso)的方法，其中m是整數(shù)，對(duì)于m，m>n成立，并且n是整數(shù)，對(duì)于n，n≥2成立，所述方法包括通過(guò)下述各項(xiàng)的組合產(chǎn)生收聽(tīng)者的一側(cè)(右側(cè)或左側(cè))的n聲道音頻信號(hào)(Ro,Lo,Rso,Lso)之一的步驟：第一項(xiàng)，僅包括同一側(cè)的m聲道音頻信號(hào)的信號(hào)分量(R,L,Rs,Ls)；和第二項(xiàng)，依賴于m，僅包括乘以至少一個(gè)各濾波函數(shù)(H1,H2,H3,H4,H5,H6,H7,H8)的同一側(cè)的m聲道音頻信號(hào)的另外的信號(hào)分量(C,Ls,Rs,Rss,Lss)中的一個(gè)或多個(gè)，所述濾波函數(shù)取決于：在m聲道再現(xiàn)情況下的所述另外的m聲道音頻信號(hào)的各信號(hào)分量的揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳或左耳的各位置之間的傳輸路徑的頻率特性；和在n聲道再現(xiàn)情況下的所述n聲道音頻下混合信號(hào)(Ro,Lo,Rso,Lso)之一的揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳或左耳的各位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于多聲道音頻信號(hào)的下混合的方法和設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于多聲道音頻信號(hào)的下混合的方法和設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]用于將多聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為雙聲道信號(hào)的技術(shù)是已知的，并且通常被稱為下混合技術(shù)。
[0003]利用下混合，可由具有兩個(gè)聲道和兩個(gè)揚(yáng)聲器箱的普通立體聲裝備再現(xiàn)原始多聲道音頻信號(hào)。
[0004]公知的多聲道音頻信號(hào)的例子是所謂的環(huán)繞聲系統(tǒng)。除了兩個(gè)前立體聲聲道L和R之外，通道環(huán)繞表示還包括另外的前中央聲道C和兩個(gè)環(huán)繞后聲道Ls、Rs。
[0005]這些環(huán)繞信號(hào)在再現(xiàn)期間被提供給位于收聽(tīng)室中的對(duì)應(yīng)揚(yáng)聲器，例如如圖1中所示，并且由位于位置Pl的收聽(tīng)者感知。
[0006]已知通過(guò)執(zhí)行如例如下面的公式所給出的原始信號(hào)的線性組合來(lái)實(shí)現(xiàn)原始環(huán)繞信號(hào)(L, R, C，Ls, Rs)至立體聲信號(hào)(Lo, Ro)的下混合:
Lo = L + a.C + β.Ls
Ro = R + α.C + β.Rs
其中α和β是小于I的常數(shù)，優(yōu)選地都等于0.7。
[0007]兩個(gè)立體聲信號(hào)Lo、Ro中的每一個(gè)由同一側(cè)的前信號(hào)和后信號(hào)以及中央聲道C的線性組合給出。
[0008]Lo和Ro信號(hào)被提供給立體聲揚(yáng)聲器裝置的左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器以再現(xiàn)給收聽(tīng)者，參見(jiàn)圖2。以這種方式，即使由兩個(gè)揚(yáng)聲器Lo和Ro按照下混合形式再現(xiàn)環(huán)繞信號(hào)，位于位置P2的收聽(tīng)者也感知到(偽)環(huán)繞感覺(jué)。
[0009]然而，通過(guò)如此操作，收聽(tīng)者感知到下混合的信號(hào)中的失真。
[0010]應(yīng)該注意的是,在Jean-Marc Jot等人所著的標(biāo)題為“Binaural simulat1n ofcomplex acoustic scenes for interactive aud1(用于交互式音頻的復(fù)雜聲學(xué)場(chǎng)景的雙聲道立體聲仿真)”的2006年I月卷121的AES的學(xué)報(bào)中的發(fā)表文章公開(kāi)了一種用于聲學(xué)場(chǎng)景的雙聲道立體聲仿真的復(fù)雜的信號(hào)處理系統(tǒng)，這意味著提出了一種系統(tǒng)，其中聲音能夠來(lái)自于特定地選擇的“特定方向”，從而獲得經(jīng)頭戴式耳機(jī)聽(tīng)見(jiàn)該聲音的收聽(tīng)者的“正確”感覺(jué)。此外，公開(kāi)了經(jīng)(兩個(gè)，參見(jiàn)圖8，或四個(gè)，參見(jiàn)圖9)揚(yáng)聲器的呈現(xiàn)。然而，應(yīng)該注意的是，在以上發(fā)表文章中兩側(cè)(左側(cè)或右側(cè))中的一側(cè)產(chǎn)生的信號(hào)分量總是包括來(lái)自另一側(cè)(分別為右側(cè)或左側(cè))的分量。與此相反，在本發(fā)明中，兩側(cè)完全分離，因?yàn)橐粋?cè)(左側(cè)或右側(cè))的信號(hào)分量不包括來(lái)自另一側(cè)(分別為右側(cè)或左側(cè))的信號(hào)分量。這意味著，在本申請(qǐng)中，既不使用位于左側(cè)的位置和收聽(tīng)者的右耳之間的傳遞函數(shù)，也不使用位于右側(cè)的位置和收聽(tīng)者的左耳之間的傳遞函數(shù)。這使根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中的信號(hào)處理更簡(jiǎn)單、更便宜和更快并且更少受到收聽(tīng)者的位置的變化的影響。
[0011]還應(yīng)該注意的是，EP-A177790公開(kāi)了一種用于通過(guò)左側(cè)和右側(cè)揚(yáng)聲器來(lái)創(chuàng)建虛擬中心聲源的汽車(chē)音頻再現(xiàn)系統(tǒng)。再一次，該系統(tǒng)使用位于左側(cè)的位置和收聽(tīng)者的右耳之間的傳遞函數(shù)，并且使用位于右側(cè)的位置和收聽(tīng)者的左耳之間的傳遞函數(shù)。這再一次與本申請(qǐng)相反。再一次，本申請(qǐng)公開(kāi)了相對(duì)于在EP-A1777902中描述的已知電路的相同優(yōu)點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種至少部分地避免這種失真的下混合方法和設(shè)備。
[0013]根據(jù)權(quán)利要求1，本發(fā)明的目的在于一種用于將m聲道音頻信號(hào)(L, R, C，Ls,Rs, Rss, Lss)下混合為η聲道音頻信號(hào)(Ro, Lo, Rso, Lso)的方法,其中m是整數(shù),對(duì)于m, m>n成立，并且η是整數(shù)，對(duì)于η，η > 2成立，所述方法包括通過(guò)下述各項(xiàng)的組合產(chǎn)生收聽(tīng)者的一側(cè)(右側(cè)或左側(cè))的η聲道音頻信號(hào)(Ro, Lo, Rso, Lso)之一的步驟:
-第一項(xiàng)，僅包括同一側(cè)的m聲道音頻信號(hào)的信號(hào)分量(R，L, Rs, Ls)，和-第二項(xiàng)，依賴于m，僅包括乘以至少一個(gè)各濾波函數(shù)(HI, H2, H3, H4, H5, H6, H7,H8)的同一側(cè)的m聲道音頻信號(hào)的另外的信號(hào)分量(C，Ls, Rs, Rss, Lss)中的一個(gè)或多個(gè)，所述濾波函數(shù)取決于:
-在m聲道再現(xiàn)情況下的所述另外的m聲道音頻信號(hào)的各信號(hào)分量的揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳或左耳的各位置之間的傳輸路徑的頻率特性，和
-在η聲道再現(xiàn)情況下的所述η聲道音頻下混合信號(hào)(Ro, Lo, Rso, Lso)之一的揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳或左耳的各位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
[0014]本發(fā)明的另一目的在于根據(jù)權(quán)利要求2的一種用于將m聲道音頻信號(hào)(L, R, C，Ls, Rs, Rss, Lss)下混合為η聲道音頻信號(hào)(Ro, Lo)的設(shè)備,其中m是整數(shù),對(duì)于m,m>n成立，并且η是整數(shù)，對(duì)于η，η彡2成立，所述設(shè)備包括:
-輸入，用于接收m聲道數(shù)字音頻信號(hào)，
-下混合電路，用于將m聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為η聲道立體聲音頻信號(hào)，
-輸出，用于將η聲道立體聲音頻信號(hào)提供給各揚(yáng)聲器，
其特征在于，所述下混合電路被提供有用于通過(guò)下述各項(xiàng)的組合產(chǎn)生收聽(tīng)者的一側(cè)(右側(cè)或左側(cè))的η聲道音頻信號(hào)(Ro，Lo, Rso, Lso)之一的裝置:
-第一項(xiàng)，僅包括同一側(cè)的m聲道音頻信號(hào)的信號(hào)分量(R，L, Rs, Ls)，和-第二項(xiàng)，依賴于m，僅包括乘以至少一個(gè)各濾波函數(shù)(HI, H2, H3, H4, H5, H6, H7,H8)的同一側(cè)的m聲道音頻信號(hào)的另外的信號(hào)分量(C，Ls, Rs, Rss, Lss)中的一個(gè)或多個(gè)，所述濾波函數(shù)取決于:
-在m聲道再現(xiàn)情況下的所述另外的m聲道音頻信號(hào)的各信號(hào)分量的揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳或左耳的各位置之間的傳輸路徑的頻率特性，和
-在η聲道再現(xiàn)情況下的所述η聲道音頻下混合信號(hào)(Ro, Lo, Rso, Lso)之一的揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳或左耳的各位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
[0015]應(yīng)該注意的是，在權(quán)利要求1和2中針對(duì)組合中的第一和第二項(xiàng)的定義，即“第一項(xiàng)，僅包括同一側(cè)(分別為左側(cè)或右側(cè))的m聲道音頻信號(hào)的信號(hào)分量”和“第二項(xiàng)，依賴于m，僅包括同一側(cè)(分別為左側(cè)或右側(cè))的m聲道音頻信號(hào)的另外的信號(hào)分量中的一個(gè)或多個(gè)”，意味著第一和第二項(xiàng)不包括來(lái)自另一側(cè)(分別為右側(cè)或左側(cè))的信號(hào)分量，因?yàn)樽髠?cè)和右側(cè)分離。然而，這未解決如下的可能性:第一或第二項(xiàng)包括來(lái)自前中央聲道(C)的信號(hào)分量。
[0016]另外的目的是符合以上定義的設(shè)備的特性的設(shè)備，其中m=3，或m=4，或m=5，或m=6,或 m=7,以及 n=2,或 n=4。
[0017]通過(guò)如形成本描述的組成部分的所附權(quán)利要求中所述的用于將多聲道音頻信號(hào)下混合為雙聲道音頻信號(hào)的設(shè)備和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這些和另外的目的。
[0018]本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí):分別組合例如Ls和Rs信號(hào)分量與例如左前和右前信號(hào)，在下混合過(guò)程中，現(xiàn)在分別從“左前”和“右前”方向感知那些Ls和Rs信號(hào)，而通常(在五聲道再現(xiàn)情況下)分別從“左后”和“右后”方向感知它們。
[0019]這導(dǎo)致感知的下混合的信號(hào)中的失真，這不允許收聽(tīng)者識(shí)別真實(shí)物理聲源，其通常通過(guò)利用多聲道再現(xiàn)系統(tǒng)再現(xiàn)原始多聲道信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)經(jīng)由要求保護(hù)的預(yù)濾波對(duì)來(lái)自在下混合過(guò)程中“丟失”的那些位置的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，能夠獲得再定位，再定位改進(jìn)收聽(tīng)者的感知，以使得來(lái)自在下混合過(guò)程中“丟失”的所述位置的信號(hào)分量能夠至少基本上被從它們的原始位置感知。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]通過(guò)參照附圖閱讀的經(jīng)由僅示例性的并且非限制性的例子給出的下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明將會(huì)變得完全清楚，其中:
-圖1顯示用于環(huán)繞聲信號(hào)的再現(xiàn)的五個(gè)揚(yáng)聲器的布置的例子，m=5 ；
-圖2顯示用于下混合的雙聲道聲音信號(hào)再現(xiàn)的兩個(gè)揚(yáng)聲器的布置的例子，n=2 ；
-圖3顯示用于m聲道聲音信號(hào)的再現(xiàn)的七個(gè)揚(yáng)聲器的布置的例子，m=7 ；
-圖4、5、6和7顯示在n=2并且n=3、4、5和7的各情況下的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例的例子的方框圖；
-圖8顯示在n=4的情況下的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例的另一例子的方框圖。
[0021]附圖中的相同標(biāo)號(hào)和字母表示相同的或在功能上等同的部分。

【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明的方法旨在通過(guò)在m聲道信號(hào)分量被分別組合為L(zhǎng)o和Ro信號(hào)之前對(duì)m聲道信號(hào)分量進(jìn)行預(yù)處理來(lái)校正上述失真。
[0023]典型結(jié)構(gòu)提供像以上參照?qǐng)D1和2描述的情況一樣的情況，其中(m=5):L、R、C、Ls和Rs分別是以上已經(jīng)提及的由各揚(yáng)聲器再現(xiàn)的多聲道音頻信號(hào)的左前、右前、中央、左后和右后分量。
[0024]具有在輸入多聲道音頻信號(hào)中存在不同數(shù)量的聲道的許多可能的情況，即m=3，其中具有R、L、C信號(hào)分量；m=4，具有R、L、Rs, Ls ； m=5,具有所有的L、R、C、Ls和Rs信號(hào)分量，以及具有更聞的m的值等等。
[0025]在下面，將描述本發(fā)明的方法的實(shí)施例的一些特定非限制例子。
[0026]圖4中示出的本發(fā)明的第一實(shí)施例(其中m=3 (L, R, C)和n=2 (Lo, Ro))在將m聲道音頻信號(hào)下混合為η聲道音頻信號(hào)之前提供m聲道音頻信號(hào)的前中央環(huán)繞信號(hào)分量C的第一 Hl和第二 H2信號(hào)預(yù)處理。關(guān)于前中央環(huán)繞信號(hào)分量C的預(yù)處理步驟等同于分別由第一 Hl和第二 H2濾波函數(shù)預(yù)濾波，其至少基本上滿足下面的公式:
H(c-re) = Hl * H(fr-re),和
H(c-le) = H2 * H(fl-le)
其中H(C-re)和H(c-le)分別是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的前中央揚(yáng)聲器的位置與收聽(tīng)者的右耳和左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且
H(fr-re)是在η聲道立體聲再現(xiàn)情況下的“右前”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且
H(fl-le)是在η聲道立體聲再現(xiàn)情況下的“左前”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
[0027]本發(fā)明的另一實(shí)施例(其中m= 4 (L, Ls, R, Rs)和n=2 (Lo, Ro))被示出在圖5中，并且提供下面的預(yù)處理。
[0028]更精確地講，通過(guò)由第三濾波函數(shù)H3對(duì)Rs進(jìn)行預(yù)濾波來(lái)對(duì)信號(hào)Rs進(jìn)行預(yù)處理，第三濾波器滿足下面的公式:
H(br-re) = H3 * H(fr-re)
并且通過(guò)由第四濾波器H4對(duì)Ls進(jìn)行預(yù)濾波來(lái)對(duì)Ls進(jìn)行預(yù)處理，第四濾波器滿足下面的公式:
H(bl-le) = H4 * H(fl-le)，
其中H(bl-le)是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的“左后”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，
H(br-re)是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的“右后”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，
H(fl-le)和H(fr-re)在以上被定義。
[0029]通過(guò)如此操作，在立體聲再現(xiàn)情況(n=2)下，收聽(tīng)者可在其右耳接收到下面的Rs信號(hào)分量:
Rs.H3.β.H(fr-re) = Rs.H(br-re) / H(fr-re).β.H(fr-re) = β.Rs.H(br-re)，
其可以是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況(m=5)下收聽(tīng)者的右耳將會(huì)感知到的內(nèi)容。
[0030]由于H3的精確解通常不可行或不存在，所以使用近似H3’，其中 H3’.H(fr-re) ^ H(br-re)。
[0031]對(duì)于Ls信號(hào)分量的由收聽(tīng)者的左耳的感知，等同的計(jì)算當(dāng)然能夠是有效的。
[0032]Ls.H4.β.H(fl-le) = Ls.H(bl-le) / H(fl-le).β.H(fl-le) = β.Ls.H(bl-le),
以及等同的近似
H4’.H(fl-le) ^ H(bl-le)。
[0033]通常，下混合方法以下面的方式產(chǎn)生η聲道音頻信號(hào)的右手聲道分量(Ro):
Ro = δ.R + β.Η3.Rs + A (m)
其中R是m聲道音頻信號(hào)的右前信號(hào)分量，δ和β是優(yōu)選地< I的乘法因數(shù)，并且A(m)是依賴于m的方程。
[0034]以類(lèi)似的方式，下混合單元以下面的方式產(chǎn)生η聲道音頻信號(hào)的左手聲道分量(Lo):
Lo = δ.L + β.Η4.Ls + B (m)
其中L是m聲道音頻信號(hào)的左前信號(hào)分量，δ和β是優(yōu)選地< I的乘法因數(shù)，并且B(m)是依賴于m的方程。
[0035]對(duì)于m=3 (圖4的實(shí)施例)，存在分量L、R、C，而不存在分量Rs和Ls，因此具有下面的公式:
Ro = δ.R + a.Hl.C
Lo = δ.L + α.Η2.C
其中A(m) =α.Hl.C并且B(m) =α.Η2.C，并且不存在與Rs和Ls相關(guān)的貢獻(xiàn)。
[0036]對(duì)于m=4(圖5的實(shí)施例)，存在分量L、R、Ls、Rs，而不存在分量C，因此在以上的Lo、Ro 的公式中 A(m) = B(m) = O。
[0037]對(duì)于m=5(圖6的實(shí)施例)，存在分量L、R、C、Ls、Rs，在以上的Lo、Ro的公式中A (m)=α.Hl.C并且B(m) =α.Η2.C，其中C是以上定義的在m=5的情況下的m聲道音頻信號(hào)的中央信號(hào)分量，α是小于I的乘法因數(shù)，并且H1、Η2是以上定義的第一和第二濾波器。
[0038]在具有m=7個(gè)輸入聲道的輸入多聲道音頻信號(hào)的情況下，應(yīng)用本發(fā)明的方法的另一實(shí)施例(參見(jiàn)圖7)。
[0039]參照?qǐng)D3，在這種情況下，仍然具有像是針對(duì)m=5的多聲道音頻信號(hào)的五個(gè)分量L、R、C、Ls和Rs (分別為左前、右前、中央、左后和右后)加上由右側(cè)Rss聲道和左側(cè)Lss聲道給出的兩個(gè)另外的分量。
[0040]在m=7的這種情況下，本發(fā)明的方法在將m聲道音頻信號(hào)下混合為η聲道立體聲音頻信號(hào)之前利用用于對(duì)m聲道音頻信號(hào)的右側(cè)信號(hào)分量(Rss)進(jìn)行預(yù)處理的濾波函數(shù)(H5)提供第五信號(hào)預(yù)處理，關(guān)于右側(cè)信號(hào)分量的預(yù)處理步驟等同于預(yù)濾波步驟；濾波函數(shù)H5至少基本上滿足下面的公式:
H(sr-re) = H5 * H(fr-re),
其中H(sr-re)是在七聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的“右側(cè)”揚(yáng)聲器Rss的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且
H(fr-re)是以上定義的在η聲道立體聲再現(xiàn)情況下的“右前”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
[0041]另外，本發(fā)明的方法在將m聲道音頻信號(hào)下混合為η聲道立體聲音頻信號(hào)之前利用用于對(duì)m聲道音頻信號(hào)的左側(cè)信號(hào)分量(Lss)進(jìn)行預(yù)處理的濾波函數(shù)(H6)提供第六信號(hào)預(yù)處理，關(guān)于左側(cè)信號(hào)分量的預(yù)處理步驟等同于預(yù)濾波步驟；濾波函數(shù)H6至少基本上滿足下面的公式:
H(sl-le) = H6 * H(fl-le)，
其中H(sl-le)是在m=7的情況下的“左側(cè)”揚(yáng)聲器Lss的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且
H(fl-le)是以上定義的在η聲道立體聲再現(xiàn)情況下的“左前”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
[0042]在m=7 的情況下，A(m) = α.Hl.C +.Η5.Rss 和 B (m) = α.Η2.C +.H6.Lss0
[0043]在m聲道音頻信號(hào)的“右側(cè)”信號(hào)分量和“左側(cè)”信號(hào)分量的信號(hào)被預(yù)處理并且隨后與“右后”信號(hào)分量和“左后”信號(hào)分量組合并且被提供給η聲道音頻再現(xiàn)裝置的右環(huán)繞揚(yáng)聲器和左環(huán)繞揚(yáng)聲器的情況下，應(yīng)用本發(fā)明的方法的另外的實(shí)施例。這被示出在圖8的實(shí)施例中。在這些情況下，本發(fā)明的方法在將m聲道音頻信號(hào)下混合為η聲道音頻信號(hào)之前利用用于對(duì)m聲道音頻信號(hào)的右側(cè)信號(hào)分量(Rss)進(jìn)行預(yù)處理的濾波函數(shù)(H7)提供第七信號(hào)預(yù)處理，關(guān)于右側(cè)信號(hào)分量的預(yù)處理步驟等同于預(yù)濾波步驟；濾波函數(shù)H7至少基本上滿足下面的公式:
H(sr-re) = H7 * H(br-re),
其中H(sr-re)是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的“右側(cè)”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且
H(br-re)是在η聲道再現(xiàn)情況下的“右后”揚(yáng)聲器Rso的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
[0044]在這些情況下，本發(fā)明的方法另外在將m聲道音頻信號(hào)下混合為η聲道音頻信號(hào)之前利用用于對(duì)m聲道音頻信號(hào)的左側(cè)信號(hào)分量(Lss)進(jìn)行預(yù)處理的濾波函數(shù)(HS)提供第八信號(hào)預(yù)處理，關(guān)于左側(cè)信號(hào)分量的預(yù)處理步驟等同于預(yù)濾波步驟；濾波函數(shù)HS至少基本上滿足下面的公式:
H(sl-le) = H8 * H(bl-le),
其中H(sl-le)是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的“左側(cè)”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且
H(bl-le)是在η聲道再現(xiàn)情況下的“左后”揚(yáng)聲器Lso的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
[0045]在以上情況下，產(chǎn)生η聲道信號(hào)的另外的分量，SP:
Rso = ε.Rs + ζ.Η7.Rss 和
Lso = ε.Ls + ζ.H8.Lss，其中
Rso是應(yīng)用于右后揚(yáng)聲器的復(fù)合信號(hào)，Lso是應(yīng)用于左后揚(yáng)聲器的復(fù)合信號(hào)，ε和ζ是優(yōu)選地< I的乘法因數(shù)。
[0046]在這種情況下，優(yōu)選地:
Ro = δ.R
Lo = δ.L
在這個(gè)實(shí)施例中，下混合是其中左側(cè)揚(yáng)聲器信號(hào)和右側(cè)揚(yáng)聲器信號(hào)分別被添加到左后揚(yáng)聲器和右后揚(yáng)聲器的下混合。因此，假設(shè)m=6 (R, Rs, Rss, L, Ls, Lss),下混合導(dǎo)致n=4 (R, Rso, L, Lso),如圖 8 中所示。
[0047]在另一實(shí)施例中，從先前實(shí)施例開(kāi)始，另外的中央分量C存在于m聲道信號(hào)中，所述另外的中央分量C被應(yīng)用于η聲道信號(hào)的Ro和Lo分量，分別乘以上述提及的系數(shù)Η1、Η2，獲得:
Ro = δ.R + H1.C ；
Lo = δ.L + Η2.C
通常，各種公式中的乘法因數(shù)U，β, δ, η, γ, ε, ζ)的存在考慮到通過(guò)成比例地減少原始聲音分量的貢獻(xiàn)來(lái)控制由下混合的信號(hào)產(chǎn)生的全局聲音水平的需要。因此，它們中的每一個(gè)被設(shè)置為低于I的值。
[0048]用于實(shí)現(xiàn)濾波函數(shù)H1、H2、H3、H4、H5、H6的濾波器功能的優(yōu)選方式是實(shí)現(xiàn)其濾波器系數(shù)固定并且已被預(yù)先計(jì)算的離散時(shí)間有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。
[0049]能夠分別從濾波器的預(yù)期脈沖響應(yīng)K1、K2、K3、K4、K5、K6獲得濾波器系數(shù)。
[0050]例如，對(duì)于非遞歸直接形式濾波器，系數(shù)向量與脈沖響應(yīng)函數(shù)相同。如隨后所述計(jì)算Kl和K2。
[0051]Kl的計(jì)算基于傳輸路徑脈沖響應(yīng)K(fr-re)和K(br_re), K(fr-re)和K(br_re)是對(duì)應(yīng)傳輸路徑頻率特性H(fr-re)、H(br_re)的時(shí)域?qū)?yīng)部分。
[0052]這同樣適用于基于K (fΙ-le)和K(bl-le)的K2的計(jì)算，K(fl_le)和K(bl_le)分別對(duì)應(yīng)于 H(fl-le)和 H(bl-le)。
[0053]計(jì)算結(jié)果Kl和K2分別是濾波函數(shù)Hl和H2的時(shí)域?qū)?yīng)部分。
[0054]用于確定所述傳輸路徑脈沖響應(yīng)的常見(jiàn)方法是在合適地位于房間(優(yōu)選地，消聲室)中的具有揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)的測(cè)量裝置中直接記錄它們。
[0055]仿真人頭麥克風(fēng)的使用是用于獲得頭相關(guān)脈沖響應(yīng)(HRIR)的常見(jiàn)(并且在這種情況下是優(yōu)選)的方式，HRIR是頭相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)的時(shí)域?qū)?yīng)部分。
[0056]用于計(jì)算Kl的優(yōu)選方法使用已知的表示利用輸出信號(hào)識(shí)別的濾波器與輸入信號(hào)的卷積的線性方程組的最小二乘近似的概念。
[0057]這種方法屬于也被稱為逆濾波或去卷積的概念并且簡(jiǎn)短描述如下。
[0058]這里應(yīng)用:
K(fr-re) (*) Kl = K(br-re),
其中(*)是卷積運(yùn)算符(表示離散卷積)。
[0059]當(dāng)擴(kuò)展至矩陣形式的方程組時(shí)，左方程側(cè)變?yōu)橛沙艘缘韧贙l的向量的K (fr-re)形成的Toeplitz矩陣,并且右方程側(cè)是等同于K (br_re)的向量。
[0060]對(duì)于這個(gè)線性方程組，隨后執(zhí)行已知的最小二乘近似解方法之一，例如奇異值分解(SVD)。這導(dǎo)致Kl的合適的解。
[0061]利用下面的方程分別對(duì)K2執(zhí)行相同的計(jì)算:
K(fl-le) (*) K2 = K(bl-le)。
[0062]就設(shè)備的一些例子而言，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的用于將m聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為η聲道音頻信號(hào)的方法，下面的情況能夠適用。
[0063]在原始m聲道信號(hào)的傳輸?shù)那闆r下，本發(fā)明的方法能夠被實(shí)現(xiàn)在消費(fèi)者音頻裝備中，該消費(fèi)者音頻裝備被合適地修改以包括用于實(shí)現(xiàn)所述方法的裝置。
[0064]參照?qǐng)D4、5、6和7，描述了在n=2并且m=3、4、5和7的各情況下的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例的例子的四個(gè)方框圖。在圖8中，示出實(shí)施例的另一例子，其中m=6并且n=4。
[0065]能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)的程序有益地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，計(jì)算機(jī)包括用于當(dāng)這個(gè)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述方法的一個(gè)或多個(gè)步驟的程序編碼裝置。因此，應(yīng)理解，保護(hù)的范圍擴(kuò)展至這種計(jì)算機(jī)的程序并且另外擴(kuò)展至其中具有所記錄消息的計(jì)算機(jī)可讀裝置，所述計(jì)算機(jī)可讀裝置包括用于當(dāng)這個(gè)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述方法的一個(gè)或多個(gè)步驟的程序編碼裝置。
[0066]在考慮公開(kāi)其優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明書(shū)和附圖之后，主題發(fā)明的許多改變、修改和變化以及其它使用和應(yīng)用將會(huì)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言變得顯然。
[0067]將不會(huì)描述另外的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員能夠從以上描述的教導(dǎo)開(kāi)始執(zhí)行本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.用于將m聲道音頻信號(hào)(L,R, C，Ls, Rs, Rss, Lss)下混合為η聲道音頻信號(hào)(Ro, Lo, Rso, Lso)的方法,其中m是整數(shù),對(duì)于m,m>n成立,并且η是整數(shù),對(duì)于η,η彡2成立，所述方法包括通過(guò)下述各項(xiàng)的組合產(chǎn)生收聽(tīng)者的一側(cè)(右側(cè)或左側(cè))的η聲道音頻信號(hào)(Ro, Lo, Rso, Lso)之一的步驟: -第一項(xiàng)，僅包括同一側(cè)的m聲道音頻信號(hào)的信號(hào)分量(R，L, Rs, Ls)，和-第二項(xiàng)，依賴于m，僅包括乘以至少一個(gè)各濾波函數(shù)(HI, H2, H3, H4, H5, H6, H7,H8)的同一側(cè)的m聲道音頻信號(hào)的另外的信號(hào)分量(C，Ls, Rs, Rss, Lss)中的一個(gè)或多個(gè)，所述濾波函數(shù)取決于: -在m聲道再現(xiàn)情況下的所述另外的m聲道音頻信號(hào)的各信號(hào)分量的揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳或左耳的各位置之間的傳輸路徑的頻率特性，和 -在η聲道再現(xiàn)情況下的所述η聲道音頻下混合信號(hào)(Ro, Lo, Rso, Lso)之一的揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳或左耳的各位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
2.用于將m聲道音頻信號(hào)(L,R, C，Ls, Rs, Rss, Lss)下混合為η聲道音頻信號(hào)(Ro, Lo)的設(shè)備，其中m是整數(shù)，對(duì)于m，m>n成立，并且η是整數(shù)，對(duì)于n，n彡2成立，所述設(shè)備包括: -輸入，用于接收m聲道數(shù)字音頻信號(hào)， -下混合電路，用于將m聲道音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為η聲道立體聲音頻信號(hào)， -輸出，用于將η聲道立體聲音頻信號(hào)提供給各揚(yáng)聲器， 其特征在于，所述下混合電路被提供有用于通過(guò)下述各項(xiàng)的組合產(chǎn)生收聽(tīng)者的一側(cè)(右側(cè)或左側(cè))的η聲道音頻信號(hào)(Ro，Lo, Rso, Lso)之一的裝置: -第一項(xiàng)，僅包括同一側(cè)的m聲道音頻信號(hào)的信號(hào)分量(R，L, Rs, Ls)，和-第二項(xiàng)，依賴于m，僅包括乘以至少一個(gè)各濾波函數(shù)(HI, H2, H3, H4, H5, H6, H7,H8)的同一側(cè)的m聲道音頻信號(hào)的另外的信號(hào)分量(C，Ls, Rs, Rss, Lss)中的一個(gè)或多個(gè)，所述濾波函數(shù)取決于: -在m聲道再現(xiàn)情況下的所述另外的m聲道音頻信號(hào)的各信號(hào)分量的揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳或左耳的各位置之間的傳輸路徑的頻率特性，和 -在η聲道再現(xiàn)情況下的所述η聲道音頻下混合信號(hào)(Ro, Lo, Rso, Lso)之一的揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳或左耳的各位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
3.如權(quán)利要求2所述的用于將m聲道音頻信號(hào)(L，C，R)轉(zhuǎn)換為η聲道音頻信號(hào)(Ro，Lo)的設(shè)備，其中: 所述下混合電路被提供有用于在將m聲道音頻信號(hào)下混合為η聲道音頻信號(hào)之前對(duì)m聲道音頻信號(hào)的前中央環(huán)繞信號(hào)分量(C)進(jìn)行預(yù)處理的第一和第二信號(hào)預(yù)處理單元(H1，H2)，關(guān)于前中央環(huán)繞信號(hào)分量的預(yù)處理步驟分別等同于第一和第二預(yù)濾波函數(shù)Hl和H2，第一和第二濾波函數(shù)Hl和H2至少基本上滿足下面的公式:
H(c-re) = Hl * H(fr-re),和
H(c-le) = H2 * H(fl-le) 其中H(C-re)和H(c-le)分別是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的前中央揚(yáng)聲器的位置與收聽(tīng)者的右耳和左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且 H(fr-re)是在η聲道立體聲再現(xiàn)情況下的“右前”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且 H(fl-le)是在η聲道再現(xiàn)情況下的“左前”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
4.如權(quán)利要求2所述的用于將m聲道音頻信號(hào)(L，R,Ls, Rs)轉(zhuǎn)換為η聲道音頻信號(hào)(Ro, Lo)的設(shè)備，其中 所述下混合電路被提供有用于在將m聲道音頻信號(hào)下混合為η聲道音頻信號(hào)之前對(duì)m聲道音頻信號(hào)的右后環(huán)繞信號(hào)分量(Rs)進(jìn)行預(yù)處理的第三信號(hào)預(yù)處理單元(H3)，關(guān)于右后環(huán)繞信號(hào)分量的預(yù)處理步驟等同于第三預(yù)濾波函數(shù)H3，第三濾波函數(shù)H3至少基本上滿足下面的公式:
H(br-re) = H3 * H(fr-re), 其中H(br-re)是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的“右后”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且 H(fr-re)是在η聲道再現(xiàn)情況下的“右前”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
5.如權(quán)利要求2所述的用于將m聲道音頻信號(hào)(L，R,Ls, Rs)轉(zhuǎn)換為η聲道音頻信號(hào)(Ro, Lo)的設(shè)備,其中: 所述下混合電路被提供有用于在將m聲道音頻信號(hào)下混合為η聲道音頻信號(hào)之前對(duì)m聲道音頻信號(hào)的左后環(huán)繞信號(hào)分量(Ls)進(jìn)行預(yù)處理的第四信號(hào)預(yù)處理單元(H4)，關(guān)于左后環(huán)繞信號(hào)分量的預(yù)處理步驟等同于第四預(yù)濾波函數(shù)H4，第四濾波函數(shù)H4至少基本上滿足下面的公式:
H(bl-le) = H4 * H(fl-le) 其中H(bl-le)是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的“左后”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且 H(fl-le)是在η聲道再現(xiàn)情況下的“左前”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述下混合電路適應(yīng)于以下面的方式產(chǎn)生η聲道音頻信號(hào)的右手聲道分量(Ro):
Ro = δ.R + β.Η3.Rs + A (m) 其中R是m聲道音頻信號(hào)的右前信號(hào)分量，δ和β是優(yōu)選地< I的乘法因數(shù)，并且A(m)是依賴于m的方程。
7.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述下混合單元適應(yīng)于以下面的方式產(chǎn)生η聲道音頻信號(hào)的左手聲道分量(Lo):
Lo = δ.L + β.Η4.Ls + B (m) 其中L是m聲道音頻信號(hào)的左前信號(hào)分量，δ和β是優(yōu)選地< I的乘法因數(shù)，并且B(m)是依賴于m的方程。
8.如權(quán)利要求6和7所述的設(shè)備,其特征在于,對(duì)于m= 4和n = 2,A(m) = B(m)= O。
9.如權(quán)利要求3、6、7所述的設(shè)備,其特征在于,對(duì)于m= 5和η = 2, A(m) = α.Hl.C并且B(m) =α.Η2.C，其中C是五聲道音頻信號(hào)的前中央環(huán)繞信號(hào)分量，α是小于I的乘法因數(shù)。
10.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述下混合電路被提供有用于在將m聲道音頻信號(hào)下混合為η聲道音頻信號(hào)之前對(duì)m聲道音頻信號(hào)的右側(cè)信號(hào)分量(Rss)進(jìn)行預(yù)處理的第五信號(hào)預(yù)處理單元(H5)，關(guān)于右側(cè)信號(hào)分量的預(yù)處理步驟等同于第五預(yù)濾波函數(shù)H5，第五濾波函數(shù)H5至少基本上滿足下面的公式:
H(sr-re) = H5 * H(fr-re), 其中H(sr-re)是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的“右側(cè)”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且 H(fr-re)是在η聲道再現(xiàn)情況下的“右前”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
11.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述下混合電路被提供有用于在將m聲道音頻信號(hào)下混合為η聲道音頻信號(hào)之前對(duì)m聲道音頻信號(hào)的左側(cè)信號(hào)分量(Lss)進(jìn)行預(yù)處理的第六信號(hào)預(yù)處理單元(H6)，關(guān)于左側(cè)信號(hào)分量的預(yù)處理步驟等同于第六預(yù)濾波函數(shù)H6，第六濾波函數(shù)H6至少基本上滿足下面的公式:
H(sl-le) = H6 * H(fl-le)， 其中H(sl-le)是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的“左側(cè)”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且 H(fl-le)是在η聲道再現(xiàn)情況下的“左前”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
12.如權(quán)利要求3、10、11所述的設(shè)備，其特征在于，對(duì)于m= 7，A(m) =α.Hl.C + Y.H5.Rss 并且 B(m) =α.Η2.C + Y.H6.Lss。
13.如權(quán)利要求3至7和10至12中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，η= 2。
14.如權(quán)利要求2所述的用于將m聲道音頻信號(hào)(L，Ls,Lss, R, Rs, Rss)轉(zhuǎn)換為η聲道音頻信號(hào)(Ro，Lo)的設(shè)備，其中: 所述下混合電路被提供有用于在將m聲道音頻信號(hào)下混合為η聲道音頻信號(hào)之前對(duì)m聲道音頻信號(hào)的右側(cè)信號(hào)分量(Rss)進(jìn)行預(yù)處理的第七信號(hào)預(yù)處理單元(H7)，關(guān)于右側(cè)信號(hào)分量的預(yù)處理步驟等同于第七預(yù)濾波函數(shù)H7，第七濾波函數(shù)H7至少基本上滿足下面的公式:
H(sr-re) = H7 * H(br-re), 其中H(sr-re)是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的“右側(cè)”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且 H(br-re)是在η聲道再現(xiàn)情況下的“右后”揚(yáng)聲器(Rso)的位置和收聽(tīng)者的右耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
15.如權(quán)利要求2所述的用于將m聲道音頻信號(hào)(L，Ls,Lss, R, Rs, Rss)轉(zhuǎn)換為η聲道音頻信號(hào)(Ro，Lo)的設(shè)備，其中: 所述下混合電路被提供有用于在將m聲道音頻信號(hào)下混合為η聲道音頻信號(hào)之前對(duì)m聲道音頻信號(hào)的左側(cè)信號(hào)分量(Lss)進(jìn)行預(yù)處理的第八信號(hào)預(yù)處理單元(HS)，關(guān)于左側(cè)信號(hào)分量的預(yù)處理步驟等同于第八預(yù)濾波函數(shù)HS，第八濾波函數(shù)HS至少基本上滿足下面的公式:
H(sl-le) = H7 * H(bl-le)， 其中H(sl-le)是在m聲道環(huán)繞再現(xiàn)情況下的“左側(cè)”揚(yáng)聲器的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性，并且 H(bl-le)是在η聲道再現(xiàn)情況下的“左后”揚(yáng)聲器(Lso)的位置和收聽(tīng)者的左耳的位置之間的傳輸路徑的頻率特性。
16.如權(quán)利要求14和15所述的設(shè)備，其特征在于，所述下混合電路適應(yīng)于產(chǎn)生包括右前(Ro)、左前(Lo)、右后(Rso)和左后(Lo)分量的η聲道音頻信號(hào)，其中:_ Ro = δ.R；
-Lo = δ.L ；
-Rso = ε.Rs + ζ.Η7.Rss ;和
-Lso = ε.Ls + ζ.Η8.Lss0
17.如權(quán)利要求14和15所述的設(shè)備，其特征在于，所述下混合電路適應(yīng)于產(chǎn)生包括右前(Ro)、左前(Lo)、右后(Rso)和左后(Lo)分量的η聲道音頻信號(hào)，其中:
-Ro = δ.R + H1.C;
-Lo = δ.L + Η2.C ;
-Rso = ε.Rs + ζ.Η7.Rss ;和
-Lso = ε.Ls + ζ.Η8.Lss0
【文檔編號(hào)】H04S3/00GK104396279SQ201380023656
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月5日
【發(fā)明者】S.戈斯森斯, J.格羅, C.哈特曼, J.克納佩 申請(qǐng)人:無(wú)線電廣播技術(shù)研究所有限公司