用于确定立体声信号的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于确定立体声信号的方法、计算机程序和装置。
【背景技术】
[0002] 立体声麦克风通常使用两个指向性麦克风元件来直接记录适合于立体声播放的 信号。指向性麦克风是取决于所设及的模型从某一方向或多个方向获取声音的麦克风，例 如，屯、形指向或8字形指向麦克风。指向性麦克风昂贵且难W嵌入小型设备中。因此，在移 动设备中通常使用全向性麦克风元件。全向性或非指向性麦克风的响应在=维上通常被 认为是完整的球体。然而，通过全向性麦克风产生的立体声信号仅具有极小的左右信号间 距。实际上，归因于在两个全向性麦克风之间具有仅几厘米的小距离，因此立体图像宽度由 于信道之前的能量差和时延差小而相反地受到限制。能量差和时延差被称为空间线索并 且如在1997年美国剑桥麻省理工学院出版社出版的J.布劳尔特（J.Blauert)的"空间听 觉：人类声定位的屯、理物理学（SpatialHearing:HiePsychoacousticsofHumanSound Localization)"中所解释空间线索会直接影响空间感知。因此，已提出将全向性麦克风信 号转换成具有更大间距的立体声信号的技术，如通过2010年第129届音频工程学会大会预 印本中的C.福勒（C.Faller)的"两个小间距全向性麦克风信号到xy立体声信号的转换 (Conversionoftwocloselyspacedomnidirectionalmicrophonesignalstoanxy stereosignal)"不出。
[0003] 两个全向性麦克风信号可W转换成两个一阶差分信号W产生具有更大左右间距 的立体声信号，如通过美国声学学会杂志，17 (3)，192至198页的奥尔森（Olson)、H.F(1946 年）在'梯度麦克风'中证实。此过程100在图1中说明。Ml和M2表示两个全向性麦克 风。通过计算来自第一麦克风Ml的信号mi(t)与来自第二麦克风M2的时延T的信号 M2(t)之间的差信号来获得一阶差分信号XI和x2。自由场校正滤波化）随后应用于差信 号叫（t-T) -m] (t)和 (t-T)-mi(t)。
[0004] 先前描述的方法的缺点在于，差分信号在低频率处具有低信噪比且在较高频率处 具有频谱缺陷。在2010年第129届音频工程学会大会预印本中的C.福勒（C.Faller)的"两 个小间距全向性麦克风信号到；sy立体声信号的转换（Conversionoftwocloselyspaced omnidirectionalmicrophonesignalstoanxystereosignal)"中提出的技术尝试通 过仅将差分信号（Xi和X,)用于计算增益滤波来避免该些问题，所述技术随后应用于原始麦 克风信号相和m2)并且实现良好SNR(信噪比）化及减少的频谱缺陷。
[0005] 然而，此技术限于特定立体图像或特定录音场景。
【发明内容】
[0006] 本发明的目标是提供一种用于捕获或处理立体声信号的改进的技术。
[0007] 此目标通过独立权利要求的特征得W实现。进一步的实施形式通过从属权利要 求、说明书W及图式清楚可见。
[0008] 本发明是基于W下发现；W上常规技术不可能调整所捕获或所处理的立体声信号 的立体声宽度。增益滤波计算用于提供固定的立体图像，其无法经修改W控制立体图像或 无法由用户在线改变。因此，在不将立体声麦克风放置在最佳位置处的情况下立体声麦克 风不会产生最佳立体声信号。例如，必须手动地选择麦克风到待录音的目标的距离，使得包 围所述目标的区段具有与立体声麦克风捕获的区段相对应的角。
[0009] 本发明进一步基于W下发现：应用宽度控制提供用于捕获或处理立体声信号的改 进的技术。通过使用直接控制输入立体声信号的立体声宽度的额外的控制参数，在待录音 的目标的位置跨越对应立体图像宽度的情况下立体声信号可W变得更窄或更宽。此控制参 数还可W称为立体声宽度控制参数。对于控制立体声宽度，差分信号统计可W通过将指数 参数引入到加权函数并且修改指数参数而视需要容易地进行调整或修改。
[0010] 为了详细描述本发明，将使用W下术语、缩写W及符号：
[0011] Ml、M2 ;第一（左）和第二（右）麦克风。
[0012] mi、nv第一和第二输入音频信道信号，例如，第一和第二麦
[0013] 克风信号。
[0014] Xi、X2;mi和m2的第一和第二差分信号。
[0015] Pi(k, i),
[001引？2也U:第一（左）和第二（右）差分信号的功率谱，
[0017] Xi(k, i),
[001引乂2也U:第一（左）和第二（右）差分信号的频谱，
[0019] Yi(k, i),
[0020] Y2也i):第一（左）和第二（右）立体声输出信号的频谱，
[00川Yi、Y2;第一（左）和第二（右）输出音频信道信号
[0022] Wi (k, i),
[0023]胖2也i):第一（左）和第二（右）力时又函数，例如，第一（左）
[0024] 和第二（右）立体声增益滤波，
[00巧]0 :立体声宽度控制参数，
[0026]D化，i);扩散声混响，
[0027] 〇化，i);第一（左）差分信号与第二（右）差分信号之间的归
[0028] -化互相关，
[0029]L ;左输出信号或左输出音频信道信号，
[0030]R;右输出信号或右输出音频信道信号，
[003。 STFT ;短时傅里叶变换，
[0032]SNR;信噪比，
[0033]BCC ;双耳线索编码，
[0034] 化D ;信道电平差
[0035]ILD;信道间电平差，
[003引 ITD ;信道间时间差，
[0037]ICC ;信道间相干性/互相关，
[0038]QMF;正交镜像滤波器。
[0039] 根据第一方面，本发明设及一种用于基于输入立体声信号确定输出立体声信号的 方法，所述输入立体声信号包括第一输入音频信道信号和第二输入音频信道信号，所述方 法包括：基于第一输入音频信道信号和第二输入音频信道信号的经滤波版本的差确定第一 差分信号W及基于第二输入音频信道信号和第一输入音频信道信号的经滤波版本的差确 定第二差分信号；基于第一差分信号确定第一功率谱W及基于第二差分信号确定第二功率 谱；确定第一和第二加权函数作为第一和第二功率谱的函数；其中第一和第二加权函数包 括指数函数；W及通过第一加权函数来滤波第一信号W获得输出立体声信号的第一输出音 频信号，第一信号代表第一输入音频信道信号和第二输入音频信道信号的第一组合W及通 过第二加权函数来滤波第二信号W获得输出立体声信号的第二输出音频信道信号，第二信 号代表第一输入音频信道信号和第二输入音频信道信号的第二组合。
[0040] 通过将指数函数用作用于第一和第二加权函数的额外参数，可W取决于指数函数 的指数控制立体声信号的立体声宽度。因此，可W仅通过控制立体声宽度且不需要将麦克 风放置在最佳位置处或调整麦克风的相对位置和/或定向而最佳地捕获或处理立体声信 号。
[0041] 在根据第一方面的方法的第一可能实施形式中，第一信号是第一输入音频信道信 号并且第二信号是第二输入音频信道信号。
[0042] 当滤波第一和第二输入音频信道信号时，滤波易于实施。
[0043] 在根据第一方面本身或根据第一方面的第一实施形式的方法的第二可能实施形 式中，第一信号是第一差分信号并且第二信号是第二差分信号。
[0044] 当滤波第一和第二差分信号时，所述方法提供具有改进的左右间距立体声信号。
[0045] 在根据第一方面的第二实施形式的方法的第=可能实施形式中，指数函数的指数 处于0. 5与2之间。
[0046] 对于指数1，使用第一和第二差分信号的立体声宽度；对于大于1的指数，图像变 得更宽；对于小于1的指数，图像变得更窄。图像宽度因此可W灵活地受到控制。因此，指 数还可W称为"立体声宽度控制参数"。在替代实施形式中，选择指数的其它范围，例如，在 0.25与4之间、