技術領域

與示例性實施例一致的設備和方法涉及一種用于基于輸出音頻信號的揚聲器的位置信息處理音頻信號的方法和設備。

背景技術：

音頻系統(tǒng)可以通過如5.1聲道、2.1聲道和立體聲的多個聲道輸出音頻信號?？梢曰谳敵鲆纛l信號的揚聲器的位置來處理或輸出音頻信號。

但是，揚聲器的位置可從音頻信號被處理時所參照的它們的原始位置改變。換句話說，由于揚聲器的移動性，根據(jù)揚聲器被安裝的周圍環(huán)境，揚聲器的位置可以可以不被固定。因此，在揚聲器的位置變化時，音頻系統(tǒng)可能在向收聽者提供高質(zhì)量的音頻信號方面存在問題，這是因為在沒有考慮揚聲器的當前位置的情況下處理音頻信號。

技術實現(xiàn)要素：

一個或更多個示例性實施例提供一種用于根據(jù)揚聲器信息適應性地處理音頻信號，特別地，用于基于輸出音頻信號的揚聲器的位置信息處理音頻信號的方法和設備。

根據(jù)示例性實施例的一個方面，一種處理音頻信號的方法包括：獲取被配置為輸出音頻信號的揚聲器的位置信息和性能信息；基于位置信息選擇頻帶；基于性能信息，從關于音頻信號的選擇的頻帶確定將被增強的區(qū)間；以及對確定的區(qū)間應用增益值。

對頻帶的選擇可以包括：基于收聽者的位置，確定中心軸；以及基于揚聲器和中心軸之間的線性距離，選擇頻帶。

應用增益值可以包括：基于收聽者的位置，確定中心軸；以及基于揚聲器和中心軸之間的距離，確定增益值。

所述方法還可包括：基于位置信息，確定參數(shù)；以及使用確定的參數(shù)處理音頻信號。所述參數(shù)可包括用于基于揚聲器的位置信息校正音頻信號的聲像的聲級的增益和用于基于揚聲器的位置信息校正音頻信號的聲像的相位差的延遲時間中的至少一個。

在提供多個揚聲器時，參數(shù)還可包括用于校正音頻信號的聲像的方向的平移增益。

所述方法還可包括：獲取時域中的幀之間的音頻信號的能量變化；根據(jù)能量變化確定幀的增益值；以及對與幀相應的音頻信號的部分應用確定的增益值。

所述方法還可包括：基于被應用增益值的區(qū)間來檢測發(fā)生了掩蔽的區(qū)間；以及對音頻信號的被檢測到的區(qū)間應用增益值，使得音頻信號的與被檢測到的區(qū)間相應的部分具有大于或等于掩蔽閾值的值。

應用增益值可以包括：從音頻信號提取非單聲道信號；基于非單聲道信號的最大值來確定增益值；以及對音頻信號應用確定的增益值。

根據(jù)另一示例性實施例的一個方面，一種音頻信號處理可設備包括：接收器，被配置為獲取被配置為輸出音頻信號的揚聲器的位置信息和性能信息；控制器，被配置為基于位置信息選擇頻帶，基于性能信息從關于音頻信號的選擇的頻帶確定將被增強的區(qū)間，并且對確定的區(qū)間應用增益值；以及輸出單元，被配置為輸出由控制器處理的音頻信號。

附圖說明

根據(jù)下面的結合附圖對示例性實施例的描述，以上和/或其它方面將變得明顯并且更加容易被認識到，在附圖中：

圖1是示出根據(jù)示例性實施例的音頻系統(tǒng)的示例的視圖；

圖2是示出根據(jù)示例性實施例的處理音頻信號的處理的示例的視圖；

圖3是示出根據(jù)示例性實施例的基于揚聲器位置信息處理音頻信號的方法的流程圖；

圖4是示出根據(jù)示例性實施例的揚聲器的示例性布置的示例性視圖；

圖5是示出根據(jù)示例性實施例的根據(jù)頻帶放大音頻信號的示例的曲線圖；

圖6是示出根據(jù)示例性實施例的多個揚聲器的示例性布置的示例的視圖；

圖7是根據(jù)示例性實施例的根據(jù)能量變化處理音頻信號的方法的流程圖；

圖8是示出根據(jù)示例性實施例的根據(jù)能量變化處理音頻信號的示例的視圖；

圖9是根據(jù)示例性實施例的基于非單聲道信號的幅度處理音頻信號的方法的流程圖；

圖10是示出根據(jù)示例性實施例的基于非單聲道信號的幅度處理音頻信號的方法的框圖；

圖11是示出根據(jù)示例性實施例的在掩蔽的中高頻帶中放大音頻信號的示例的示例性視圖；以及

圖12是示出根據(jù)示例性實施例的音頻信號處理設備的框圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細地參考實施例，其示例在附圖中被示出。但是，為了避免不必要地模糊本發(fā)明的主題，將省略關于公知的功能或配置的詳細描述。另外，應該注意，在整個說明書和附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。如本文中使用的，術語“和/或”包括相關列舉項目中的一個或更多個的所有的任何組合。諸如在一列元件之后使用的“…中的至少一個”的表述修飾整列元件，并且不修飾該列中的各個元件。

說明書和權利要求中所用的術語或詞語不被解釋為局限于典型的或字典含義，但是，應該被解釋為具有與基于如下原則的本發(fā)明的技術思想對應的含義和構思：發(fā)明人可以在最佳的方法中適當?shù)囟x描述他或她的發(fā)明的術語的構思。因此，說明書中描述的實施例和附圖所示的配置并不表示本發(fā)明的技術思想，而僅僅是示例性的實施例。因此，應該理解，可以存在在提交時可替換的各種等同物和修改。

同樣地，附圖中的一些元件被放大或省略，并且，每個元件不必一定是按比例的。因此，本發(fā)明不局限于附圖所示的相對尺寸或間隔。

此外，當一個部件被提及為“包括(或包含或具有)”其它元件時，應當這樣理解，它可以只包括(或包含或具有)那些元件或者包括(或包含或具有)其它元件和那些元件，除非另有具體描述。在本公開中，當一個部件(或元件、裝置等)被提及為與另一個部件(或元件、裝置等)“連接”時，應當這樣理解，前者可以與后者“直接連接”或者經(jīng)由中間部件(或元件、裝置等)與后者“電連接”。

除非另有明確說明，單數(shù)形式包括復數(shù)指示物。在本說明書中，應該這樣理解，諸如“包含”、“具有”和“包括”之類的術語意圖指示本說明書中公開的特征、數(shù)字、步驟、動作、組件、部件或其組合的存在，并不意圖排除一個或更多個其他的特征、數(shù)字、步驟、動作、組件、部件或其組合可能存在或可能被添加的可能性。詞語“示例性”在本文中用于表示“用作示例或示意”。本文中描述為“示例性”的任意方面或設計不必被解釋為優(yōu)選或優(yōu)于其它方面或設計。

本文所用的術語“單元”表示軟件或硬件組件，例如，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或專用集成電路(ASIC)，并且，“單元”可執(zhí)行任何角色。但是，“單元”并不限于軟件或硬件?！皢卧笨杀慌渲迷诳蓪ぶ返拇鎯橘|(zhì)中或者執(zhí)行一個或更多個處理器。因此，作為一個示例，“單元”可包括元件(如軟件元件，面向對象的軟件元件，類元件和任務元件)、進程、函數(shù)、屬性、過程、子例程、程序代碼段、驅動程序、固件、微代碼、電路、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)結構、表、數(shù)組和變量。此外，在元件和“單元”中提供的功能可以被組合為更小量的元件和“單元”，或者進一步被分成另外的元件和“單元”。

另外，在本公開中，音頻對象是指音頻信號中包括的每個聲音分量。各種音頻對象可以被包括在一個音頻信號中。例如，通過記錄現(xiàn)場管弦樂隊表演產(chǎn)生的音頻信號包括從如吉他、小提琴、雙簧管等多個樂器產(chǎn)生的多個音頻對象。

另外，在本公開中，聲像是指收聽者感覺到從該處產(chǎn)生聲源的位置。實際的聲音是從揚聲器輸出的，但是，每個聲源虛擬聚焦的點被稱為聲像。聲像的大小和位置可以取決于輸出聲音的揚聲器而變化。當來自聲源的聲音的位置明顯并且收聽者可分開地、清楚地聽見來自聲源的聲音時，可認為聲像定位非常好?？赡艽嬖谧鳛槭章犝呖筛杏X到從該處產(chǎn)生每個音頻對象的聲源的地方的聲像。

在下文中，將參照附圖詳細地描述本公開的示例性實施例，使得本領域的技術人員可以容易地實現(xiàn)這些實施例。但是，本發(fā)明可以許多不同的形式實施，并且不應該被解釋為局限于本文中所產(chǎn)述的實施例。在附圖中，為了清楚起見，將省略與示例性實施例的描述無關的部分。而且，相同的附圖標記始終表示相同的元件。

在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例。

圖1是示出根據(jù)示例性實施例的音頻系統(tǒng)的示例的視圖。

如圖1所示，輸出音頻信號的揚聲器111可以被定位在收聽者周圍。揚聲器111可以輸出由音頻信號處理設備處理的音頻信號。在揚聲器是具有良好的移動性的裝置(例如，無線揚聲器)時，揚聲器111的位置可以實時地改變。根據(jù)實施例的音頻信號處理設備可以感測到揚聲器111的位置的變化，并且，可以基于關于改變的位置的信息處理音頻信號。音頻信號處理設備可以根據(jù)揚聲器111的位置的變化適應性地處理音頻信號。

參照圖1的附圖標記110，揚聲器111可以與多媒體裝置112連接來充當?shù)鸵襞?。低音炮可以輸出通過多媒體裝置112或其他揚聲器難以輸出的低頻帶音頻信號。低頻帶音頻信號通過低音炮被增強和輸出。因此，可以更有效地表示音頻信號的立體效果、體積感、重量感和宏偉感。在揚聲器111充當?shù)鸵襞诘臈l件下，當從揚聲器111輸出的低頻帶音頻信號的方向感沒有被適當?shù)刈R別時，可以更有效地識別上述的立體效果、體積感、重量感和宏偉感。隨著輸出音頻信號的頻率下降，方向感沒有被適當?shù)刈R別。但是，從揚聲器111增強和輸出的音頻信號的頻帶寬變窄，因此，可能難以適當?shù)貙崿F(xiàn)通過增強和輸出低頻帶音頻信號而產(chǎn)生的效果。

例如，在具有一般大小的房間或客廳中，收聽者難以識別關于揚聲器111的位置的80Hz以下的音頻信號的輸出方向。但是，在從揚聲器111增強和輸出80Hz以下的音頻信號時，可以適當?shù)貙崿F(xiàn)通過增強和輸出低頻帶音頻信號而產(chǎn)生的聲音效果。

參照附圖標記120，可以從揚聲器111輸出比附圖標記110高的頻帶的音頻信號。附圖標記120中從揚聲器111輸出的音頻信號的方向感可能比附圖標記110中從揚聲器111輸出的音頻信號的方向感容易被收聽者識別。由于揚聲器111更靠近收聽位置的前方被定位，所以音頻信號更靠近收聽者的前方被輸出。因此，可以減少收聽者感覺到的方向感。另外，當揚聲器111被定位到收聽位置的左邊或右邊時，可以根據(jù)揚聲器111的位置強烈地識別從揚聲器111輸出的輸出信號的方向。

因此，根據(jù)示例性實施例的音頻信號處理設備可以根據(jù)揚聲器111的位置信息來選擇音頻信號意圖被放大的頻帶。例如，可以基于根據(jù)收聽位置確定的揚聲器111和中心軸之間的線性距離來選擇音頻信號的頻帶。該設備可以確定與音頻信號的選擇的頻帶對應的區(qū)間并可以對該區(qū)間應用增益值。通過對根據(jù)揚聲器111的位置信息確定的音頻信號的區(qū)間應用增益值并然后輸出音頻信號，可以優(yōu)化通過增強和輸出低頻帶音頻信號而產(chǎn)生的聲音效果。

可以基于收聽者的移動裝置(例如，智能電話)的位置來確定收聽者的位置。但是，本公開的實施例并不局限于此。收聽者的位置可以基于例如可穿戴裝置、個人數(shù)字助理(PDA)終端等各種終端裝置被確定。

圖2是示出根據(jù)示例性實施例的處理音頻信號的處理的示例的視圖。圖2的處理可以由上述的音頻信號處理設備實現(xiàn)。

參照圖2，音頻信號處理處理可以包括分析系統(tǒng)和音頻信號的處理210、確定要增強的頻帶和增益的處理220和應用增益的處理230。

在處理210中，該設備可以分析輸出音頻信號和音頻信號的配置信息的系統(tǒng)。例如，該設備可以獲取輸出音頻信號的揚聲器的位置信息和性能信息。揚聲器的性能信息可以包括關于可以由每個揚聲器輸出的音頻信號的頻帶和幅度的信息。音頻信號的配置信息可以包括關于音頻信號的頻帶和幅度的信息。

該設備可以基于揚聲器的性能信息檢測不是由揚聲器輸出的音頻信號的頻帶，并且可以基于檢測到的頻帶的音頻信號放大另一個頻帶的音頻信號。例如，該設備可以通過不是由揚聲器輸出的頻帶的音頻信號的幅度放大另一個頻帶的音頻信號，并且可以輸出放大的音頻信號。

在處理220中，該設備可以確定要增強的頻帶并可以確定要應用于與確定的頻帶對應的音頻信號的增益。該設備可以基于在分析系統(tǒng)和音頻信號的處理210中獲取的揚聲器的位置信息來選擇要放大的頻帶。另外，該設備可以基于揚聲器位置信息確定增益或者獲取確定的增益值。

例如，該設備可以基于揚聲器位置信息選擇頻帶和獲取要應用于選擇的頻帶的增益值。該設備可以選擇要放大的音頻信號的頻帶，使得可以優(yōu)化地輸出低頻帶音頻信號。

另外，該設備可以基于揚聲器位置信息獲取要應用于從揚聲器輸出的音頻信號的增益值，而沒有選擇頻帶。該設備可以基于揚聲器位置信息獲取增益值，使得音頻信號的聲像可以被定位到參考位置。

在處理230中，該設備可以對音頻信號應用在處理220中確定的增益。另外，在對音頻信號應用在處理220中確定的增益之后，該設備可以分析要應用增益的音頻信號并根據(jù)分析的結果校正音頻信號。

例如，該設備可以獲取時域中的音頻信號的能量變化，并且，還可以基于音頻信號的能量變化確定要應用于音頻信號的增益。該設備可以通過對音頻信號應用基于能量變化確定的增益來校正音頻信號，以增強沖擊(力量)感。

另外，該設備可以從音頻信號提取非單聲道音頻信號，并且，可以基于非單聲道音頻信號來確定要應用于音頻信號的增益。非單聲道信號是通過從立體信號去除單聲道信號而獲得的信號，并且，可以包括除語音以外的聲音，例如，背景聲音、聲音效果等。當?shù)皖l帶音頻信號具有比非單聲道信號中包括的背景聲音或聲音效果小的幅度時，該設備可以根據(jù)非單聲道信號的幅度放大低頻帶音頻信號，以增強低頻帶中的背景聲音或聲音效果。另外，由于與原始音頻信號分開的非單聲道信號具有比原始音頻信號小的幅度，所以在基于非單聲道信號的幅度確定增益時，可以減少削波的可能性。

另外，該設備可以比較低頻帶音頻信號的幅度和高頻帶音頻信號的幅度，以校正高頻帶音頻信號的幅度。當特定的低頻帶的音頻信號具有比高頻帶音頻信號更大的幅度時，特定的高頻帶的音頻信號可以通過增強低頻帶信號由低頻帶音頻信號掩蔽。在發(fā)生掩蔽時，在對應的高頻帶的音頻信號不能被適當?shù)芈犚姷耐瑫r，可以輸出音頻信號。因此，該設備可以通過對高頻帶音頻信號應用預定的增益值來進行放大，使得高頻帶音頻信號沒有被掩蔽。

圖3是示出根據(jù)示例性實施例的基于揚聲器位置信息處理音頻信號的方法的流程圖。

參照圖3，在步驟S310中，音頻信號處理設備可以獲取將輸出音頻信號的揚聲器的位置信息。例如，揚聲器位置信息可以包括具有收聽位置作為原點的坐標信息或者角度和距離信息。當存在將輸出音頻信號的多個揚聲器時，該設備可以獲取多個揚聲器的位置信息。

在步驟S320中，音頻信號處理設備可以基于在步驟S310中獲取的位置信息來選擇要放大的頻帶。如上所述，可以容易地識別高頻帶音頻信號的方向感。但是，在要放大的頻帶窄時，由低頻帶音頻信號的放大產(chǎn)生的效果可能無法適當?shù)匕l(fā)生。因此，該設備可以根據(jù)揚聲器位置信息選擇通過低頻帶音頻信號的放大產(chǎn)生的效果可以優(yōu)化地發(fā)生的頻帶，并且，可以放大選擇的頻帶的音頻信號。

例如，該設備可以基于根據(jù)收聽位置確定的揚聲器和中心軸之間的線性距離來選擇意圖要放大的音頻信號的頻帶。隨著揚聲器和中心軸之間的線性距離或者揚聲器和中心軸之間的角度增大，作為用于選擇頻帶的標準的截止頻率可以降低。該設備可以基于截止頻率選擇頻帶。例如，該設備可以選擇可放大音頻信號的最小頻率和截止頻率之間的區(qū)間作為意圖要放大的音頻信號的頻帶。

在步驟S330中，該設備可以從在步驟S320中選擇的音頻信號的頻帶確定要增強的區(qū)間，并且在步驟S340中可以通過對確定的區(qū)間應用增益值來放大選擇的頻帶的音頻信號。在步驟S340中應用的增益值可以是預定的值，或者，可以基于音頻信號和揚聲器性能信息來被確定。

例如，可以根據(jù)揚聲器性能信息確定每個頻帶的音頻信號的最大幅度。在被應用了增益值的音頻信號具有比可以由揚聲器輸出的音頻信號的最大幅度大的幅度時，可以發(fā)生削波，從而降低聲音質(zhì)量。因此，該設備可以取決于音頻信號的頻帶不同地確定增益值來防止削波。

另外，可以基于揚聲器位置信息來確定增益值。隨著基于收聽位置確定的揚聲器和中心軸之間的線性距離增大，可以確定增益值也增大。

圖4是示出根據(jù)示例性實施例的揚聲器的布置的示例的視圖。

參照圖4，可以相對于收聽者420的位置獲取揚聲器440的位置信息。多媒體裝置410可以位于收聽者420的位置的前方。但是，圖4所示的多媒體裝置410的位置僅僅是一個示例，并且，多媒體裝置410可以位于另一個方向上。

音頻信號處理設備可以具有用于基于揚聲器位置信息放大低頻帶音頻信號的濾波函數(shù)。該設備可以通過使用濾波函數(shù)來提高音頻信號的聲音質(zhì)量。通過濾波函數(shù)處理的音頻信號可以通過揚聲器440被優(yōu)化和輸出。音頻信號可以針對每個音頻對象由不同的濾波器處理并隨后被輸出。

音頻信號處理設備可以獲取揚聲器440的位置信息，以便確定濾波函數(shù)的參數(shù)。揚聲器440的位置信息可以被實時地獲取或者可以在感測到揚聲器440的移動時被改變和獲取。無論何時改變揚聲器440的位置，該設備可以確定濾波函數(shù)的參數(shù)，使用濾波函數(shù)處理包括確定的參數(shù)的音頻信號，然后輸出處理的音頻信號。

揚聲器440的位置信息可以包括具有收聽位置作為原點的坐標值(即，笛卡爾坐標)，或者，包括基于收聽者420的位置的揚聲器440的角度信息和距離信息(即，極坐標)。例如，揚聲器440的位置信息可以包括基于收聽者420的位置的關于離揚聲器的距離的信息和關于收聽者420的方向和揚聲器之間的角度的信息。當揚聲器440的位置信息是坐標值時，該坐標值可以被轉換為關于收聽者420的位置的上述的距離信息和角度信息。例如，在揚聲器440的坐標值是(x_R,y_R)時，揚聲器440的位置信息可以被轉換為θ_R＝π/2-tan^-1(y_R/x_R)的角度值和r_R＝y(tǒng)_R/cosθ的距離值。

音頻信號處理設備可以求解用于校正濾波函數(shù)的參數(shù)并使用基于揚聲器440的位置信息的參數(shù)來校正濾波函數(shù)。

可以使用下式1基于揚聲器440的位置信息來獲取根據(jù)示例性實施例的用于放大低頻帶音頻信號的濾波函數(shù)的參數(shù)Filter_low(F_c(θ_R),G_L(θ_R))。在式1中，A_F,B_F,A和B是常數(shù)值。

[式1]

F_c＝A_Fr_R sin(θ_R)+B_F

G(θ_R)＝Ar_R sin(θ_R)+B

Fc可以對應于上述的截止頻率，并且，G可以對應于增益值?？梢曰趽P聲器和居中于收聽者420的位置的中心軸430之間的線性距離來確定Fc和G。可以取決于Fc的最小值和最大值來確定A_F和B_F。A_F可以被確定為負值，從而可以與作為中心軸430和揚聲器之間的線性距離的r_Rsin(θ_R)成反比地確定Fc。另外，A和B可以取決于G的最小值和最大值來被確定，并且，A可以被確定為正值，從而可以與r_Rsin(θ_R)成正比地確定G。

此外，可以基于多媒體裝置410的位置來確定增益值和延遲時間，從而輸出音頻信號。可以確定增益值和延遲時間，使得從揚聲器440輸出的音頻信號可以看起來似乎是音頻信號在多媒體裝置410的位置處被輸出。例如，如下式2一樣，增益值可以取決于收聽者420的位置和揚聲器之間的距離r_R被確定。

[式2]

該設備可以確定用于校正從揚聲器輸出的音頻信號的相位差的延遲時間。在移動揚聲器時，揚聲器和收聽者之間的距離可以改變，從而形成通過揚聲器輸出的聲音的相位差。

該設備可以根據(jù)收聽者420的位置和揚聲器之間的距離r_R確定延遲時間。例如，如式3中一樣，延遲時間可以被確定為聲音從揚聲器到達收聽者的位置所花費的時間之間的差。在式3中，340m/s是指聲音的速度，并且，可以取決于傳輸聲音的周圍環(huán)境不同地確定延遲時間。例如，由于聲音的速度取決于聲音被傳輸通過的空氣的溫度而變化，所以可以取決于空氣溫度不同地確定延遲時間。

延遲時間不受式3的限制，并且，可以取決于收聽者和揚聲器之間的距離以不同的方式被確定。

[式3]

D_t＝(r_C-r_R)/340(m/s)

可以對可通過揚聲器440輸出的音頻信號應用根據(jù)式2和3確定的增益值和延遲時間。

如下式4中一樣，可以對可通過揚聲器440輸出的音頻信號應用濾波函數(shù)、增益和延遲時間。

[式4]

作為增益值的G可以被應用于基于Fc選擇的頻率區(qū)間的音頻信號，并且，增益G_t和延遲時間D_t也可以被應用于可通過揚聲器440輸出的音頻信號。

根據(jù)示例性實施例的音頻信號處理設備可以在處理與音頻信號對應的圖像信號的多媒體裝置410的內(nèi)部，或者，可以是多媒體裝置410。但是，本公開的實施例并不局限于此。音頻信號處理設備可以包括與通過有線或無線輸出音頻信號的揚聲器440連接的各種設備。

當揚聲器具有不同的高度時，基于揚聲器的位置信息，可以用與上述的方法相同的方法處理音頻信號。當揚聲器的高度不同時，收聽者和揚聲器之間的距離可以不同。因此，基于關于收聽者和揚聲器之間的距離的信息，該設備可以確定上述的延遲時間和增益值，并且，可以處理音頻信號。

圖5是示出根據(jù)示例性實施例的根據(jù)頻帶放大音頻信號的示例的視圖。

在圖5中，示出頻域中的音頻信號。該設備可以通過對時域音頻信號進行頻率變換來獲取包括每個頻率的音頻信號的幅度的音頻譜。例如，該設備可以對屬于音頻信號的一幀的時域音頻信號進行頻率變換。每個頻率的音頻信號的幅度可以在音頻譜中用分貝(dB)表達。但是，本公開的實施例并不局限于此。每個頻率的音頻信號的幅度可以用不同的單位表達。音頻譜中包括的每個頻率的音頻信號的幅度可以是指功率、額定值、強度、振幅等。

由于揚聲器輸出限制530，音頻信號的特定頻帶區(qū)域510可能無法通過揚聲器輸出。由于揚聲器輸出限制530，某些低頻帶的音頻信號可能無法以與輸入的音頻信號相同的級別輸出。

根據(jù)示例性實施例的設備可以通過應用與由于揚聲器輸出限制530而沒有輸出的音頻信號的能量E_lack相等的增益來放大低頻帶音頻信號。放大的音頻信號的能量E_{reinforcement}可以與沒有輸出的音頻信號的能量E_lack相似或相等。該設備可以通過放大在與沒有輸出音頻信號510的區(qū)域相鄰的區(qū)域中的音頻信號來補充由于揚聲器輸出限制530而沒有輸出的音頻信號。

例如，使用式5，可以確定具有頻率N至M的音頻信號的能量值。X(m)是頻域音頻信號?？梢允褂孟率?來獲取上述能量值E_{reinforcement}和E_lack。

[式5]

另外，在放大低頻帶音頻信號時，該設備可以根據(jù)揚聲器位置信息選擇可以優(yōu)化音頻信號的放大的效果的頻帶，并且，可以放大選擇的區(qū)間的音頻信號?？梢栽诳紤]揚聲器位置信息的情況下進一步確定可被應用于音頻信號的增益。例如，隨著揚聲器移動離開收聽者420的前方，可以應用更大的增益?？梢曰谏鲜龅腅_lack、揚聲器位置信息、揚聲器輸出限制530等來確定可被應用于音頻信號的增益值。

圖6是示出根據(jù)示例性實施例的多個揚聲器的位置信息的示例的視圖。

參照圖6，可以相對于收聽者620的位置獲取多個揚聲器630和640的位置信息。多媒體裝置610可以位于收聽者620的位置的前方。但是，圖6所示的多媒體裝置610的位置僅僅是一個示例，并且，多媒體裝置610可以位于另一個方向上。

音頻信號處理設備可以具有用于基于揚聲器位置信息放大低頻帶音頻信號的濾波函數(shù)?？梢詾橐纛l信號的每個聲道提供濾波函數(shù)。例如，當音頻信號通過左邊揚聲器和右邊揚聲器輸出時，可以為可通過左邊揚聲器和右邊揚聲器輸出的每個音頻信號提供濾波函數(shù)?？梢愿鶕?jù)多個揚聲器630和640的當前位置來應用濾波函數(shù)。可以通過濾波函數(shù)對每個音頻對象處理音頻信號，然后，可以輸出處理的音頻信號。音頻信號處理設備可以獲取多個揚聲器630和640的位置信息，以便確定濾波函數(shù)的參數(shù)。

音頻信號的聲像可以針對每個音頻對象被定位在不同的位置處。例如，聲像可以被定位在顯示對應于音頻信號的圖像信號的多媒體裝置610上?？梢源嬖卺槍γ總€音頻對象的聲像，并且，為了提高聲音質(zhì)量，可以對聲像的音頻信號應用濾波函數(shù)?？梢詫σ纛l信號應用每個聲道的不同的濾波函數(shù)。由于可以根據(jù)揚聲器位置信息校正濾波函數(shù)，所以可以在不考慮聲像被定位的位置的情況下校正濾波函數(shù)。

音頻信號處理設備可以獲取揚聲器630和640的位置信息，以便確定用于校正濾波函數(shù)的參數(shù)。揚聲器630和640的位置信息可以被實時地獲取或者可以在感測到一個或更多個揚聲器的移動時被改變和獲取。無論何時揚聲器的位置被改變，該設備都可以校正濾波函數(shù)并可以用校正的濾波函數(shù)處理音頻信號，然后輸出處理的音頻信號。

揚聲器630和640的位置信息可以包括具有收聽者620的位置作為原點的坐標值(即，笛卡爾坐標)，或者，包括基于收聽者620的位置的揚聲器的角度信息和距離信息(即，極坐標)。例如，基于收聽者620的位置，揚聲器630和640的位置信息可以包括關于離揚聲器的距離的信息和關于收聽者620的方向和揚聲器之間的角度的信息。當揚聲器630和640中的每個的位置信息是坐標值時，該坐標值可以被轉換為關于收聽者620的位置的上述的距離信息和角度信息。例如，在揚聲器的笛卡爾坐標是(x,y)時，揚聲器的位置信息可以被轉換為極坐標系統(tǒng)中的θ＝π/2-tan^-1(y/x)的角度值和r＝y(tǒng)/cosθ的距離值?？梢曰谶B接收聽者620和多媒體裝置610的中心軸650來確定揚聲器的角度信息。

音頻信號處理設備可以求解用于校正濾波函數(shù)的參數(shù)并使用基于揚聲器440的位置信息的參數(shù)校正濾波函數(shù)。

可以使用上式1基于揚聲器630和640的位置信息來獲取根據(jù)示例性實施例的用于放大低頻帶音頻信號的濾波函數(shù)的參數(shù)Filter_low(F_c(θ_R),G_L(θ_R))或Filter_low(F_c(θ_L),G_L(θ_L))。

此外，基于多媒體裝置610的位置，可以確定增益值和延遲時間，使得從多個揚聲器630和640輸出的音頻信號可以看起來似乎是音頻信號在多媒體裝置610的位置處被輸出?？梢允褂蒙鲜?和3確定增益值和延遲時間。

另外，由于音頻信號通過多個揚聲器630和640在不同的方向上輸出，所以可以進一步對音頻信號應用用于校正輸出的音頻信號的方向的平移增益。在移動揚聲器時，可以相對于收聽者來平移通過揚聲器輸出的聲音的方向。因此，可以基于通過揚聲器輸出的平移的程度來確定平移增益。該設備可以確定平移增益，該平移增益可以根據(jù)基于收聽者620的位置平移揚聲器的角度θ_L或θ_R來被確定?？梢詾槊總€揚聲器確定平移增益。例如，如下式6中一樣，可以確定平移增益。

[式6]

如下式7中一樣，可以對可通過多個揚聲器630和640輸出的音頻信號應用濾波函數(shù)、增益和延遲時間。

[式7]

下面將參照圖7和8更詳細地描述根據(jù)音頻信號的能量變化放大音頻信號的方法。

圖7是示出根據(jù)示例性實施例的根據(jù)能量變化處理音頻信號的方法的流程圖。

參照圖7，在步驟S710中，音頻信號處理設備可以獲得時域中的音頻信號的能量變化。例如，該設備可以針對每個幀獲得音頻信號的能量變化。可在圖7中處理的音頻信號可以是根據(jù)圖3至圖6放大的具有低頻帶的音頻信號。但是，本公開的實施例并不局限于此。可在圖7中處理的音頻信號可以是用不同的方式處理或者未處理的音頻信號。

在幀之間的能量變化被設置為E_diff(t)時，E_diff(t)可以如下式8中一樣被確定。

[式8]

E_diff(t)＝|E(t)-E(t-1)|

在步驟S720中，該設備可以根據(jù)在步驟S710中確定的能量變化確定增益值。在步驟S730中，該設備可以對音頻信號應用確定的增益值。例如，可以與能量變化成比例地確定增益值。可以如下式9中一樣確定增益值G(t)。

[式9]

G(t)＝G(t-1)+E_diff(t)×常數(shù)

可以針對每個幀對相應的音頻信號應用增益值。隨著能量變化增大，被應用于音頻信號的增益值可以增大，從而進一步增強沖擊感。與對所有的幀應用相同的增益值的情況相比，當根據(jù)能量變化對幀應用不同的增益值時，可以保持音頻信號的動態(tài)范圍，也可以進一步增強沖擊感。

因此，根據(jù)示例性實施例，可以對能量快速地變化的音頻信號的瞬態(tài)區(qū)間應用大的增益值。另外，可以對恒定地保持能量的音頻信號的維持區(qū)間應用小的增益值。通過對能量變化大的瞬態(tài)區(qū)域中的音頻信號應用更大的增益值來進一步增強沖擊感。

圖8是示出根據(jù)示例性實施例的根據(jù)能量變化處理音頻信號的示例的示例性視圖。

參照圖8，附圖標記810涉及在根據(jù)能量變化處理音頻信號之前的時域音頻信號的示例，并且，附圖標記820是在根據(jù)能量變化處理音頻信號之后的時域音頻信號的示例。

與音頻信號810相比，音頻信號820可以通過對具有較大的能量變化的區(qū)間中的音頻信號應用較大的增益值來比其他區(qū)間中的音頻信號放大得更多。由于可以取決于能量變化對音頻信號應用不同的增益值，所以可以增強音頻信號的沖擊感。

下面將參照圖9和圖10更詳細地描述基于非單聲道信號的幅度處理音頻信號的方法。根據(jù)示例性實施例一方面的音頻信號處理設備可以基于比單聲道信號小的如背景聲音、聲音效果等的非單聲道信號的幅度來放大低頻帶音頻信號。因此，可以最小化由于低頻帶音頻信號的放大而引起的削波或不連續(xù)的信號畸變。

圖9是示出根據(jù)示例性實施例的基于非單聲道信號的幅度處理音頻信號的方法的流程圖。

在圖9的步驟S910中，設備可以從音頻信號提取非單聲道信號。例如，該設備可以按幀的單位從音頻信號提取非單聲道信號并可以處理音頻信號。非單聲道信號可以包括可作為立體信號輸出的信號，例如，背景聲音、聲音效果等。非單聲道信號可以包括具有比單聲道信號小的幅度的音頻信號。

在步驟S920中，該設備可以從音頻信號提取低頻帶音頻信號。該設備可以根據(jù)上述的揚聲器位置信息選擇頻帶，并且，可以獲取與選擇的頻帶對應的音頻信號。但是，本公開的實施例并不局限于此。該設備可以用不同的方式提取低頻帶音頻信號。

在步驟S930中，該設備可以獲取在步驟S910和S920中提取的低頻帶音頻信號和非單聲道信號的最大值。換句話說，該設備可以針對每個幀獲取非單聲道信號的最大值和低頻帶音頻信號的最小值。該設備可以使用如單極估計(one-pole estimation)的方法修改最大值，使得增益值可根據(jù)最大值快速地改變。例如，該設備可以如下式10中一樣修改最大值X(t)。Y(t-1)是前一幀的修改的最大值，Y(t)和X(t)分別是修改之后的最大值和修改之前的最大值，出現(xiàn)在式10中的常數(shù)值僅僅是一個示例，并且可以被設置為另一個值。

[式10]

Y(t)＝a×Y(t-1)+(1-a)×x(t),a＝0.9995

在步驟S940中，該設備可以基于在步驟S930中獲取的最大值來確定增益值。在步驟S950中，該設備可以對低頻帶音頻信號應用確定的增益值。例如，可以使用式11確定增益值。Max_N是從非單聲道音頻信號獲取的修改的最大值，并且，Max_L是從低頻帶音頻信號獲取的修改的最大值。

[式11]

G_adap＝Max_N/Max_L當G_adap的值小于1時，G_adap的值可以被確定為1。使用式10和式11確定的最大值和增益值僅僅是示例，并且，本公開的實施例并不限于此。可以用不同的方式獲取最大值和增益值。

圖10是示出根據(jù)示例性實施例的基于非單聲道信號的幅度處理音頻信號的方法的框圖。圖10所示的處理音頻信號的方法可以包括提取非單聲道音頻信號(1020)和確定增益(1030)。圖10所示的處理音頻信號的方法可以由上述的音頻信號處理設備實現(xiàn)。

參照圖10，在步驟1010中，可以從音頻信號提取低頻帶音頻信號?？梢杂傻屯V波器提取低頻帶音頻信號。

另外，在步驟1020中，可以從音頻信號提取非單聲道音頻信號。例如，可以基于音頻信號的配置信息提取非單聲道音頻信號。

在步驟1030中，可以基于非單聲道音頻信號和低頻帶音頻信號的最大值來確定增益值G_adap?？梢曰诜菃温暤酪纛l信號和低頻帶音頻信號的最大值之間的比來確定增益值G_adap。因此，被應用了增益值G_adap的低頻帶音頻信號可以被放大至非單聲道音頻信號的最大值或以下。

低頻帶音頻信號可以通過對低頻帶音頻信號應用增益值G_adap來放大和輸出低頻帶音頻信號。

圖11是示出根據(jù)示例性實施例的在掩蔽的中高頻帶中放大音頻信號的示例的視圖。

參照圖11，由于增強了低頻帶音頻信號，所以可以在高頻帶音頻信號中發(fā)生掩蔽。可以基于頻域音頻信號的峰值點獲取掩蔽閾值?？梢栽诘扔诨蛐∮谘诒伍撝档囊纛l信號中發(fā)生掩蔽。

包括高優(yōu)先級信息的音頻信號可以被放大以防止高頻帶音頻包括如元音、語音等高優(yōu)先級信息并由此防止被掩蔽。因此，隨著低頻帶音頻信號被放大，該設備可以將高頻帶音頻信號放大至掩蔽閾值以上，以最少化包括高優(yōu)先級信息的高頻帶音頻信號的掩蔽。

圖12是示出根據(jù)示例性實施例的音頻信號處理設備的框圖。

根據(jù)示例性實施例的音頻信號處理設備1200可以是可由用戶使用的終端裝置。例如，音頻信號處理設備1200可以是智能電視(TV)、超高清晰度(UHD)TV、監(jiān)視器、個人計算機(PC)、筆記本計算機、移動電話、平板PC、導航終端、智能電話、PDA、便攜式多媒體播放器(PMP)或數(shù)字廣播接收器。但是，本公開的實施例并不局限于此。設備1200可以包括各種裝置。

參照圖12，設備1200可以包括接收器1210、控制器1220和輸出單元1230。

接收器1210可以獲取音頻信號和關于將輸出該音頻信號的揚聲器的位置的信息。接收器1210可以周期性地獲取揚聲器位置信息。例如，可以從揚聲器中包括的被配置為感測揚聲器的位置的傳感器或者被配置為感測揚聲器的位置的外部裝置獲取揚聲器位置信息。但是，本發(fā)明的實施例并不局限于此。接收器1210可以用各種方式獲取揚聲器位置信息。

控制器1220可以基于由接收器1210獲取的揚聲器位置信息選擇頻帶，并且，可以對對應于選擇的頻帶的音頻信號應用增益值來放大音頻信號。控制器1220可以在每當揚聲器位置信息改變時選擇頻帶，然后，可以放大選擇的頻帶的音頻信號。

另外，控制器1220可以分析時域中的音頻信號的能量變化，根據(jù)能量變化確定增益值，并且，對音頻信號應用確定的增益值，由此增強音頻信號的沖擊感?？刂破?220可以按預定的間隔分析能量變化并放大音頻信號。

另外，控制器1220可以從音頻信號提取非單聲道音頻信號和低頻帶音頻信號，獲取提取的音頻信號的最大值，并基于最大值確定增益值?？刂破?220可以通過對音頻信號應用根據(jù)非單聲道音頻信號的最大值和低頻帶音頻信號的最大值之間的比確定的增益值來放大音頻信號，由此在最小化削波的同時放大音頻信號?？刂破?220可以按預定的間隔確定增益值并放大音頻信號。

輸出單元1230可以輸出由控制器1220處理的音頻信號。輸出單元1230可以輸出音頻信號到揚聲器。

根據(jù)示例性實施例的一方面，通過根據(jù)位于任何位置的揚聲器的位置信息處理音頻信號，可以給收聽者提供高質(zhì)量的音頻信號。

根據(jù)一些實施例的方法可以被實現(xiàn)為可由各種計算機執(zhí)行且記錄在計算機可讀介質(zhì)上的程序指令。該計算機可讀介質(zhì)也可以包括程序指令、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)結構或其組合。該介質(zhì)中記錄的程序指令可以被專門設計和配置用于本發(fā)明，或者，可以是計算機軟件領域的技術人員所公知和可用的。計算機可讀介質(zhì)的例子包括磁介質(zhì)(例如，硬盤、軟盤和磁帶)、光學介質(zhì)(例如，壓縮盤只讀存儲器(CD-ROM)、數(shù)字多功能盤(DVD)等)、磁光介質(zhì)(例如，軟光盤)、以及專門被配置為存儲和執(zhí)行程序指令的硬件裝置，例如，只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、閃速存儲器等。程序指令的例子包括由例如編譯器生成的機器代碼，以及由使用解釋器的計算機可執(zhí)行的高級語言代碼。

以上描述主要關注各種示例性實施例的新的特征。但是，本領域的技術人員應該理解，可以在不脫離本公開的精神和范圍的情況下對上述的設備和方法的形式和細節(jié)進行各種刪除、替換和改變。所附權利要求及其等同物內(nèi)的所有的改變或修改應該被解釋為包括在本公開的范圍中。