用于重放音频信号的方法和系统的制作方法

用于重放音频信号的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及声学处理和声音空间化的一般领域。
[0002] 本发明更具体地设及通过确定的重放设备来重放多声道音频信号，确定的重放设 备具有布置在重放设备固定位置处的多个扬声器。
【背景技术】
[0003] 本发明优选地应用至但不限制于音箱型的重放设备，又被称作为"挡板 化affling)结构"。W已知的方式，该种音箱由单个扬声器组成、或者由合并了用于重放音 频信号的各种扬声器的一个结构（扬声器与音箱是不可分开的）组成。一种示例性音箱具 体地是合并有各种扬声器的条状音箱。
[0004] 本发明在应用至所谓的"紧凑型的"音箱、或者更通常地紧凑型的重放设备时，也 呈现出特定的优点。
[0005] W已知的方式，紧凑型的重放设备是一种小尺寸（具体地，是相对于重放设备所 在的房间或会场的规模）的设备，并且其中的扬声器彼此相对靠近安装。
[0006] 应注意的是，设备可W是一个设备（诸如音箱），或者是由多个部件组成的变体， 多个部件被组合在一起W形成紧凑的组装体，每个部件具有一个或多个扬声器。
[0007] 例如，紧凑型重放设备的长度通常不超过2米，而相邻的扬声器之间的间隔小于 50厘米。
[000引在重放设备的物理限制的情况下，特别是重放设备中扬声器在S维空间中的分布 所引起的限制，存在于现有技术中的各种方法试图最优化通过重放设备来重放多声道音频 信号。
[0009] 在文档WO2012/025580中描述了该种方法的示例，其参照具有多个扬声器（多个 扬声器分布在房间中的不同位置处）的多个重放设备，W覆盖扩展的听音区域（听音区域 模仿听音者的位置）。
[0010] 该种方法取决于空间分析期望重放的多声道音频信号，使得可W提取并定位音频 信号中位于声音重放窗口内部的声音对象，声音重放窗口根据重放设备中的扬声器的物理 位置和扩展的听音区域的物理位置来限定。
[0011] 通过执行第一重放处理，提取出的声音对象根据它们在窗口内的位置而在声音重 放窗口内重放。该个第一重放处理可W例如是公知的波场合成（WF巧处理。
[001引 在应用第二重放处理（诸如强度扫调效应，effetpanoramiqued'intensity时， 多声道音频信号中的其它成分也在声音重放窗口内重放。
[001引尽管文档W0 2012/025580在考虑重放设备中的扬声器的分布情况下，执行了多 声道音频信号的空间分析和重放，特别地利用了声音重放窗口的构思，然而其限制于利用 具有扬声器的重放设备来使用，其中具有扬声器的重放设备传遍要重放的信号的房间并且 用于在扩展的听音区域中重放。
[0014] 然而，文档W0 2012/025580未明确地解决通过紧凑型的重放设备来重放多声道 音频信号。
[0015]然而，使用紧凑型的重放设备存在某些限制，具体地，在可能期望的听音区域的尺 寸方面，W及与重放设备上扬声器的物理布置相关的声音重放窗口的尺寸方面，听音区域 的尺寸和声音重放窗口的尺寸通常小于由多个实体组成的重放设备（传遍设备所在的房 间或会场）的尺寸，如在文档WO2012/025580所设想的。
[0016]因此，需要一种重放多声道音频信号的方法，其特别适合于紧凑型的重放设备，并 且具体地紧凑型的音箱，W及可W针对信号中的成分，在保持辨识度和清晰度的情况下，最 优化提供的音频信号。

【发明内容】

[0017]本发明具体地通过如下来满足该个需求，提出了一种通过具有多个扬声器的重放 设备来重放多声道音频信号的方法，扬声器布置在重放设备的固定位置处，并且相对于"参 考"空间位置来限定用于重放声音的空间窗口。本发明的重放方法是值得注意的，其包括W 下步骤：
[0018]?空间分析步骤，即空间分析多声道音频信号，该个步骤包括：
[0019]?从信号中提取至少一个声音对象；化及
[0020] ?针对每个提取出的声音对象，估算该个声音对象的传播或定位特性，并且估算该 个声音对象相对于重放设备的声音重放空间窗口的位置；W及
[0021] ?重放步骤，即通过重放设备中的多个扬声器来重放音频信号，在该个步骤期间， 将重放处理应用至从音频信号中提取出的每个声音对象，用于通过重放设备多个扬声器中 的至少一个扬声器来重放那个对象，该个重放处理取决于如在空间分析步骤期间估算的声 音对象的传播或定位特性及其相对于声音重放空间窗口的位置。
[0022] 重放处理包括：每当声音对象在空间分析步骤期间估算为传播或者位于重放设备 的重放空间窗口外部时，利用重放设备中的扬声器在重放设备的重放空间窗口外部产生至 少一个虚拟声源。
[0023]相应地，本发明还提供了一种用于通过具有多个扬声器的重放设备来重放多声道 音频信号的系统，所述扬声器布置在重放设备的固定位置处，并且相对于参考位置来限定 用于重放声音的空间窗口，所述重放系统包括：
[0024]?空间分析装置，其用于空间分析多声道音频信号，该些装置包括：
[0025]?提取装置，其用于从信号中提取至少一个声音对象；W及
[0026]?估算装置，其估算该个声音对象的传播或定位特性，并且估算该个声音对象相对 于重放设备的声音重放空间窗口的位置；W及
[0027]?重放装置，其用于通过重放设备中的多个扬声器来重放音频信号，该个装置适用 于将重放处理应用至从音频信号中提取出的每个声音对象，用于通过重放设备多个扬声器 中的至少一个扬声器来重放那个对象，该个重放处理取决于如在空间分析过程期间所估算 的声音对象的传播或定位特性及其相对于声音重放空间窗口的位置。
[002引重放处理包括：每当声音对象通过空间分析装置估算为传播或者位于重放设备的 重放空间窗口外部时，利用重放设备中的扬声器在重放设备的重放空间窗口外部产生至少 一个虚拟声源。
[0029] 在本文中使用了用于"通过扬声器重放"步骤（或者装置）的术语，W表示产生并 且传送用于驱动重放设备中扬声器的信号的步骤（或者装置）。然后该些信号通过重放设 备中的扬声器播放（即，发射），W重放多声道音频信号。
[0030] 此外，在本文中使用了术语"参考空间位置"，其还等同地覆盖表征音频信号的目 标听音者位置的空间中的点，或者可W容纳一个或多个听音者的空间的更大的扩展区域。 对于紧凑型的重放设备，即使本发明的重放方法可W达到特别广阔的听音区域，也更特别 地关注点参考空间位置。
[0031] 因而，本发明提出了利用多声道音频信号的空间分析方法用于重放，来试图将组 成音频信号的声音对象分开，其首先根据声音对象在=维空间中的传播或定位特性（即， 如可定位的声源产生的离散特性），其次根据声音对象相对于声音重放窗口的位置，所述声 音重放窗口是通过参考空间位置和在重放设备上（或者中）的扬声器相对于参考空间位置 的物理位置而限定的。
[0032] 根据本发明，优点在于，通过应用重放处理至提取出的对象来将声音对象分开，所 述重放处理考虑了声音对象的定位或传播特性、W及该些对象源自的声源在声音重放窗口 内部或外部的位置。换言之，在本发明中，应用至要重放的多声道信号中的声音对象的重放 处理，与如在多声道信号的空间分析期间所提取的该些对象的空间特性直接相关。
[0033] 更具体地，通过执行重放处理（其包括在窗口外部产生虚拟声源），由重放设备中 的扬声器在窗口外部有利地重放在空间分析步骤期间识别为传播或位于重放设备的重放 空间窗口外部的声音对象。
[0034] 相反地，当提取出的声音对象估算为定位于并且位于重放设备的声音重放空间窗 口内部时，在重放步骤期间应用至声音对象的重放处理优选地适用于重放在重放设备的声 音空间窗口内部、声音对象源自的声源位置处的声音对象。
[0035] 可W通过重放设备中的扬声器来播放声音对象（而不需要复杂的空间滤波方 法），而在声音重放空间窗口内直接执行该种重放。例如，对象通过一个或多个扬声器来无 变化地播放，或者仅通过应用强度扫调效应来播放。该些技术是已知的并且实施起来相对 简单。
[0036] 在变体中，重放空间窗口内部的重放处理可W包括；使用重放设备中的扬声器来 产生一个或多个虚拟声源，并且虚拟声源位于在重放设备的声音重放空间窗口内部。其可 W具体地包括WR5类型的处理或者其衍生的处理。
[0037] 然后，虚拟声源的方向或位置、W及在适当的情况下的振幅是从定位声音对象 (其从多声道信号中提取出）的声源的估算位置、和虚拟声源对于多声道信号的影响（例 如，在声音电平方面）中确定出的。
[003引基于产生虚拟声源的该种重放处理可W更好地控制W该种方式重放的声音对象 的方向性。
[0039] 在重放步骤期间应用根据在空间分析步骤期间确定出的声音对象的特性所选择 的上述重放处理，可W将传播的对象、或者来自重放窗口外部的对象远离位于窗口内部的 对象（其中，该些对象典型地包括语音或对话）。
[0040] 该用于增加由听音者（或者多个听音者）所感知的声音场景的表面宽度，其中听 音者位于相对于由重放设备提供的标定声音重放窗口的参考空间位置处，所述窗口特别受 到紧凑型的重放设备的限制。换言之，尽管重放设备是紧凑型的，但是听音者具有沉浸于声 音场景中的感觉（被包围在声音场景中的感觉）。
[0041] 此外，除了如听音者所感知的声音场景放大之外，还在定位于并且位于声音重放 窗口内部的声音对象、与传播或者定位在窗口外部的对象之间建立了更大的对比度。因而， W更高的准确度和更好的方向性来重放定位并且确定为位于重放窗口内部的对象。因此， 通过本发明建立的对比度对于在参考位置处的听音者增强了该些声音对象的清晰度和辨 识度。
[0042] 换言么本发明利用了在屯、理声学中周知的命名为"鸡尾酒会（cocktailparty) 效应"的现象，其表示人类听觉系统的性能；在增杂的环境中选择声源并且即使它们未引起 人类的注意也会处理该些声源。
[0043] 通过将在空间分析期间从音频信号中提取出的声音对象的特性、与在重放步骤期 间要应用的重放处理（用于通过重放设备中的扬声器来重放该些声音对象）相关联，本发 明在保持声音信号（其来自重放窗口内部）中的定位对象的准确度和清晰度的情况下，即 使在紧凑型的重放设备上，也能够使得要重放的多声道音频信号具有很好的质量。本发 明可W应用至任意格式的多声道信号，诸如采用W下格式之一的信号；立体声、5. 1、7. 1、 10. 2、高阶立体声化0A)等。
[0044] 应注意的是，通过本发明W通常方式执行的处理其本身不在于试图修改多声道音 频信号的声音场景的特性，而是增强在声音重放窗口内部的定位声音对象的辨识度，并且 还使得听音者能够沉浸在声音场景中。
[0045] 在变体的实施方式中，空间分析步骤还包括；估算声音对象相对于重放设备的声 音重放空间窗口中屯、的位置。
[0046] 因此，可W在重放步骤期间根据声音对象在声音重放空间窗口中屯、，或者不是中 屯、而仍在声音重放空间窗口内部的位置处，来应用不同的重放处理，由此将中屯、声音对象 与其它的声音对象更好地分开。该样，与位于窗口内部的其它对象相比，对于中屯、对象可W 获得更大的对比度和更好的辨识度。可W观察出，中屯、通常与诸如语音或对话的声音对象 相关。
[0047] 如上所述，当重放设备是音箱（其中布置有多个扬声器）时，本发明具有优选的而 非限定性的应用方式。例如，该种音箱是具有多个扬声器的条状音箱。
[0048] 在本发明的【具体实施方式】中，空间分析步骤包括将接收到的音频信号分解为多个 频率子带，其中在至少一个频率子带上提取出至少一个声音对象。