用于渲染立体声信号的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于相对于所希望的方向在第一扬声器和第二扬声器上渲染立 体声信号的方法以及一种用于渲染立体声信号的移动设备。
[0002] 具体而言，本发明涉及通过使用扬声器系统的声音复制的领域。
【背景技术】
[0003] 市场上存在许多具有两个扬声器的便携式设备，例如iPod底座或膝上型轻便电 脑。具有内置式立体声扬声器的平板电脑和移动电话可以被看作立体声便携式设备。与具 有两个分离的扬声器的传统立体声系统相比，便携式立体声设备的两个扬声器彼此所在的 位置非常接近。鉴于设备的大小，它们通常被隔开仅几厘米，所述隔开距离对于智能电话或 平板电脑等移动设备在IOcm与30cm之间。这导致窄的、几乎"单声道类的"的音乐复制。
[0004] 在（赫加德F.D. (Heegaard，F.D.) (1992)"听觉立体感中的声音复制和立体声 兼容系统（TheReproductionofSoundinAuditoryPerspectiveandaCompatible SystemofStereophony)"，《听觉工程学协会会刊（J.AudioEng.Soc.)》，40 (10)，第802到 808页）中已经引入了中间/侧边扬声器的概念。目标是仅使用单个扬声器箱复制立体声 信号。与播放左侧信号和右侧信号截然相反，使用具有不同特征的两个扬声器复制和信号 以及差信号，和信号即左侧信号加上右侧信号，差信号即左侧信号减去右侧信号。使用在低 频率下全向且在高频率下单向的传统扬声器播放和信号。使用双向地指向左侧和右侧方向 的偶极扬声器复制差信号。在感知上，这使得收听者从扬声器位置听到和信号（独唱者，主 要内容）。另外，存在空间效应。通过差信号驱动的偶极激发其中零声朝向收听者传播的空 间。
[0005] 在专利申请案PCT/CN2011/079806中描述了一种用于产生具有增强的空间效应 的声学信号的方法。此方法使用偶极渲染的相同原理，应用了普通扬声器系统。原始立体 声信号在两个扬声器上放出，并且差信号通过来自相同扬声器系统的偶极渲染放出，即在 一侧上直接渲染，并且在另一侧上乘以-1。然而，此类系统要求收听者处于中心收听位置。 如果收听者不是精确地位于扬声器系统的前面，那么其声印象会呈现持久衰退。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种用于复制立体声信号的改进的技术。
[0007] 此目的通过独立权利要求的特征得以实现。进一步的实施形式通过从属权利要 求、说明书以及图式清楚可见。
[0008] 本发明是基于以下发现：根据收听者的位置改变使用偶极特征复制的差信号和空 间信号的渲染允许朝向收听者转向差信号/空间信号的零声传播，由此改进其声印象。通 过应用所述技术，本发明不需要收听者位于中心收听位置中。
[0009] 为了详细描述本发明，将使用以下术语、缩写以及符号：
[0010] L:左声道、左侧路径、左侧路径信号成分，
[0011] R:右声道、右侧路径、右侧路径信号成分，
[0012] BCC :双耳线索编码，
[0013] CLD:声道声级差，
[0014] ILD :声道间声级差，
[0015] ITD :声道间时间差，
[0016]iro:声道间相位差，
[0017] ICC:声道间相干/互相关，
[0018] STFT :短时傅里叶变换，
[0019] QMF:正交镜像滤波器。
[0020] 根据第一方面，本发明涉及一种用于相对于所希望的方向在第一扬声器和第二扬 声器上渲染立体声音频信号的方法，所述立体声信号包括第一音频信号成分和第二音频信 号成分，所述方法包括：为第一扬声器提供基于第一音频信号成分和第一差信号的组合的 第一渲染信号，第一差信号是基于在第一音频信号成分与第二音频信号成分之间的差而获 得；并且为第二扬声器提供基于第二音频信号成分和第二差信号的组合的第二渲染信号， 第二差信号是基于在第一音频信号成分与第二音频信号成分之间的差而获得，使得这两种 差信号在标志方面不同，并且一个差信号相比于另一差信号延迟了一定延迟以定义偶极信 号，其中根据所希望的方向调适所述延迟。
[0021] 第一和第二音频信号成分可以是传统立体声信号的第一和第二音频声道信号或 参数立体声信号的空间线索和下混信号，例如用于每子带的左声道和右声道的第一和第二 空间线索。空间线索是声道间线索。扬声器可以是传统扬声器，即不需要偶极扬声器硬件。
[0022] 所述方法允许提供具有转向收听者所位于的方向等所希望的方向的增强的空间 感知的立体声渲染，并且因此提供用于复制立体声信号的改进的技术。
[0023] 在根据第一方面的方法的第一可能的实施形式中，所述方法包括根据定义关于两 个扬声器的相对于中心位置的所希望方向的角度来调适延迟。
[0024] 中心位置表示零度角或在两个扬声器之间的中心线。
[0025] 通过根据相对于所希望的方向的角度调适延迟可以为收听者提供最优的声印象。
[0026] 在根据第一方面的第一实施形式的方法的第二可能的实施形式中，所述方法包括 根据扬声器之间的距离调适延迟。
[0027] 通过根据扬声器之间的距离调适延迟，所述方法可以应用于每种移动设备而不管 布置扬声器的位置以及扬声器之间的距离。甚至对于外部扬声器也能保证向收听者提供最 优的音质。
[0028] 在根据第一方面的第一实施形式或根据第一方面的第二实施形式的方法的第三 可能的实施形式中，角度的函数是根据：u=COS(31/2+a)Acos(31/2+a)-1)，其中a表 示定义关于两个扬声器的相对于中心位置的所希望方向的角度并且u表示角度的函数。
[0029] 此类函数可以通过存储关于角度的函数值的查询表而有效地实现。计算复杂度 低。
[0030] 在根据第一方面的第三实施形式的方法的第四可能的实施形式中，所述方法包括 根据下式调适延迟：1=1!(1八(3(1-11))，其中1表示延迟，（1表示扬声器之间的距离，11表 示定义关于两个扬声器的相对于中心位置的所希望方向的角度（a)的函数，并且c表示声 音传播的速度。
[0031] 由于针对应用所述方法的移动设备中的扬声器的固定位置参数u、d和c可以预定 并且存储于查询表中，因此此类函数可以容易地计算出。对于变化的扬声器位置，例如当使 用外部扬声器时，声场参数c和扬声器之间的距离d可以重新计算出并且因此所述方法在 扬声器位置的改变方面是灵活的。
[0032] 在根据第一方面由此或根据第一方面的前述实施形式中的任一者的方法的第五 可能的实施形式中，所述方法包括调适延迟使得偶极信号的零声朝向所希望的方向发出。
[0033] 当零声朝向所希望的方向发出时，例如朝向收听者所位于的方向发出，由于收听 者听到从两个不同方向到达的声音，因此增强了收听者的空间印象。
[0034] 在根据第一方面由此或根据第一方面的前述实施形式中的任一者的方法的第六 可能的实施形式中，所述方法包括在与第一和第二信号成分组合之前延迟在第一音频信号 成分与第二音频信号成分之间的差并对其进行滤波；其中另外第一音频信号成分和第一差 信号的组合包括第一音频信号成分和第一差信号的相加，并且第二音频信号成分和第二差 信号的组合包括第二音频信号成分和第二差信号的相加。
[0035] 通过在与第一和第二信号成分组合之前延迟差信号并对其进行滤波，可以补偿差 分声音复制的低频增益损耗。
[0036] 在根据第一方面的第六实施形式的方法的第七可能的实施形式中，滤波包括使用 低通滤波器。
[0037] 通过使用具有低通倾斜型滤波器进行的滤波，可以仿效混响的谱形，由此增强声 印象。
[0038] 在根据第一方面由此或根据第一方面的前述实施形式中的任一者的方法的第八 可能的实施形式中，所述方法包括：获得指示所希望的方向的方向信息；例如通过感测收 听者的位置；以及基于所述方向信息调适延迟。
[0039] 通过感测收听者的位置以用于确定所希望的方向，所述方法可针对收听者位置调 节并且所述方法可针对移动的收听者灵活地调节。甚至在可以检测到一个以上收听者的情 况下，所述方法也可以指向所希望的收听者，例如在一组收听者中的一个收听者。
[0040] 在根据第一方面由此或根据第一方面的前述实施形式中的任一者的方法的第九 可能的实施形式中，扬声器之间的距离在5cm与40cm的范围内。
[0041] 当扬声器之间的距离在5cm与40cm的范围内时，所述方法适用于应用于标准移动 设备中，例如移动电话、智能电话、平板电脑等。
[0042] 在根据第一方面由此或根据第一方面的前述实施形式中的任一者的方法的第十 可能的实施形式中，定义关于两个扬声器的相对于中心位置的所希望方向的角度在-90度 与+90度的范围内。
[0043] 当角度是在所述范围内时，可以使偶极渲染在应用所述方法的移动设备前方的所 有可能方向上转向。在收听者的位置方面不存在限制。
[0044]在根据第一方面由此或根据第一方面的前述实施形式中的任一者的方法的第i 可能的实施形式中，定义关于两个扬声器的相对于中心位置的所希望方向的角度 在-1°与+1°之间的范围之外、在-5°与+5°之间的范围之外或在-10°与+10°之间的 范围之外。
[0045] 在根据第一方面由此或根据第一方面的前述实施形式中的任一者的方法的第 十二可能的实施形式中，立体声信号在作为包括单声道下混信号和至少一个声道间线索的 参数立体声信号的经压缩形式中可用，至少一个声道间线索具体来说是声道间声级差、声 道间时间差、声道间相位差以及声道间相干/互相关中的一者。
[0046] 所述方法可以应用