音频设备及其音频提供方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种音频设备及其音频提供方法，具体地讲，涉及一种通过使用位于 同一平面上的多个扬声器来产生和提供给予高度感的虚拟音频的音频设备及其音频提供 方法。
【背景技术】
[0002] 随着视频和声音处理技术的发展，已大量生产图像和声音品质高的内容。需要图 像和声音品质高的内容的用户期望逼真的视频和音频，因此，已积极开展关于3维（3D)视 频和3D音频的研究。
[0003] 3D音频是这样的技术：多个扬声器位于水平面上的不同位置，并输出相同的音频 信号或不同的音频信号，以使用户能够感知到空间感。然而，真实的音频在水平面上的各个 位置被提供，还在不同的高度被提供。因此，需要开发用于有效地再现在不同的高度被提供 的音频信号的技术。
[0004] 在现有技术中，如图Ia所示，音频信号通过与第一高度相应的音色转换滤波器 (例如，头相关传输滤波器（HRTF)校正滤波器）被滤波，多个音频信号通过复制滤波后的音 频信号被产生。多个增益应用单元分别基于分别与将输出产生的多个音频信号的多个扬声 器相应的增益值，来对该产生的多个音频信号进行放大或衰减，放大或衰减后的声音信号 分别通过相应的扬声器被输出。因此，可通过使用位于同一平面上的多个扬声器来产生给 予高度感的虚拟音频。
[0005] 然而，在现有技术的虚拟音频信号产生方法中，最佳听音位置很窄，因此，在通过 系统真实地再现音频的情况下，其性能是有限的。也就是说，在现有技术中，如图Ib中所 示，由于仅在一点（例如，位于中央的区域0)对音频进行最优化和渲染，因此用户在除了那 一点以外的区域（例如，位于中央左侧的区域X)无法正常地听到给予高度感的虚拟音频信 号。
【发明内容】
[0006] 技术问题
[0007] 本发明提供了一种音频设备及其音频提供方法，其中，由于通过使用延时值，多个 虚拟音频信号形成具有平面波的声场，用户能够在各个区域听到虚拟音频信号。
[0008] 此外，本发明提供了一种基于将从其产生虚拟音频信号的音频信号的声道类型， 基于根据频率的不同的增益值的音频设备及其音频提供方法，其中，通过所述音频设备及 其音频提供方法，用户能够在各个区域听到虚拟音频信号。
[0009] 技术方案
[0010] 根据本发明构思的一方面，提供了一种由音频设备执行的音频提供方法，其中，所 述音频提供方法包括：接收包括多个声道的音频信号；通过将具有所述多个声道之中给予 高度感的声道的音频信号施加到滤波器来产生将分别被输出到多个扬声器的多个虚拟音 频信号，其中，滤波器将所述音频信号处理为具有高度感；将组合增益值和延时值应用于所 述多个虚拟音频信号，使得通过所述多个扬声器分别被输出的所述多个虚拟音频信号形成 具有平面波的声场；通过所述多个扬声器分别输出应用了组合增益值和延时值的所述多个 虚拟音频信号。
[0011] 所述产生将分别被输出到多个扬声器的多个虚拟音频信号的步骤可包括：将滤波 后的音频信号复制为与所述多个扬声器的数量相应；将与所述多个扬声器中的每一个扬声 器相应的平移增益值应用于通过所述复制而获得的多个音频信号中的每一个音频信号，使 得滤波后的音频信号具有虚拟的高度感，从而产生所述多个虚拟音频信号。
[0012] 所述应用步骤可包括：将与所述多个扬声器之中的用于实现具有平面波的声场的 至少两个扬声器相应的虚拟音频信号乘以组合增益值；将延时值应用于与所述至少两个扬 声器相应的虚拟音频信号。
[0013] 所述应用步骤可包括：将增益值0应用于与所述多个扬声器之中的除了所述至少 两个扬声器以外的扬声器相应的音频信号。
[0014] 所述应用步骤可包括：将延时值应用于分别与所述多个扬声器相应的所述多个虚 拟音频信号；将应用了延时值的所述多个虚拟音频信号乘以最终增益值，其中，最终增益值 通过将平移增益值与组合增益值相乘来获得。
[0015] 将音频信号处理为具有高度感的滤波器可以是头相关传输滤波器（HRTF)。
[0016] 所述分别输出应用了组合增益值和延时值的所述多个虚拟音频信号的步骤可包 括：将与特定声道相应的虚拟音频信号和具有所述特定声道的音频信号相混合，以通过与 所述特定声道相应的扬声器输出通过所述混合而获得的音频信号。
[0017] 根据本发明构思的另一方面，提供了一种音频设备，其中，所述音频设备包括：输 入单元，被配置为接收包括多个声道的音频信号；虚拟音频产生单元，被配置为将具有所述 多个声道之中给予高度感的声道的音频信号施加到滤波器，以产生将分别被输出到多个扬 声器的多个虚拟音频信号，其中，滤波器被配置为将所述音频信号处理为具有高度感；虚拟 音频处理单元，被配置为将组合增益值和延时值应用于所述多个虚拟音频信号，使得通过 所述多个扬声器分别被输出的所述多个虚拟音频信号形成具有平面波的声场；输出单元， 被配置为通过所述多个扬声器分别输出应用了组合增益值和延时值的所述多个虚拟音频 信号。
[0018] 虚拟音频处理单元还可被配置为：将滤波后的音频信号复制为与所述多个扬声 器的数量相应，并将与所述多个扬声器中的每一个扬声器相应的平移增益值应用于通过所 述复制获得的多个音频信号中的每一个音频信号，使得滤波后的音频信号具有虚拟的高度 感，从而产生所述多个虚拟音频信号。
[0019] 虚拟音频处理单元还可被配置为：将与所述多个扬声器之中的用于实现具有平面 波的声场的至少两个扬声器相应的虚拟音频信号乘以组合增益值，并将延时值应用于与所 述至少两个扬声器相应的虚拟音频信号。
[0020] 虚拟音频处理单元还可被配置为：将增益值0应用于与所述多个扬声器之中的除 了所述至少两个扬声器以外的扬声器相应的音频信号。
[0021] 虚拟音频处理单元还可被配置为：将延时值应用于分别与所述多个扬声器相应的 所述多个虚拟音频信号，并将应用了延时值的所述多个虚拟音频信号乘以最终增益值，其 中，最终增益值是通过将平移增益值与组合增益值相乘而获得的。
[0022] 被配置为将音频信号处理为具有高度感的滤波器可以是头相关传输滤波器 (HRTF)〇
[0023] 输出单元还可被配置为：将与特定声道相应的虚拟音频信号和具有所述特定声道 的音频信号相混合，以通过与所述特定声道相应的扬声器输出通过所述混合而获得的音频 信号。
[0024] 根据本发明构思的另一方面，提供了一种由音频设备执行的音频提供方法，其中， 所述音频提供方法包括：接收包括多个声道的音频信号；将具有所述多个声道之中给予高 度感的声道的音频信号施加到滤波器，其中，滤波器将所述音频信号处理为具有高度感；通 过基于将从其产生虚拟音频信号的音频信号的声道类型，根据频率将不同的增益值应用于 所述音频信号来产生多个虚拟音频信号；通过多个扬声器分别输出所述多个虚拟音频信 号。
[0025] 所述产生多个虚拟音频信号的步骤可包括：将滤波后的音频信号复制为与扬声器 的数量相应；基于将从其产生虚拟音频信号的音频信号的声道类型来确定同侧扬声器和对 侧扬声器；将低频带加强滤波器应用于与同侧扬声器相应的虚拟音频信号，并将高通滤波 器应用于与对侧扬声器相应的虚拟音频信号；将平移增益值乘以与同侧扬声器相应的音频 信号和与对侧扬声器相应的音频信号，以产生所述多个虚拟音频信号。
[0026] 根据本发明构思的另一方面，提供了一种音频设备，其中，所述音频设备包括：输 入单元，接收包括多个声道的音频信号；虚拟音频产生单元，将具有所述多个声道之中给予 高度感的声道的音频信号施加到滤波器，并通过基于将从其产生虚拟音频信号的音频信号 的声道类型，根据频率将不同的增益值应用于所述音频信号来产生多个虚拟音频信号，其 中，滤波器将所述音频信号处理为具有高度感；输出单元，分别通过多个扬声器输出所述多 个虚拟音频信号。
[0027] 虚拟音频产生单元可将滤波后的音频信号复制为与扬声器的数量相应，基于将从 其产生虚拟音频信号的音频信号的声道类型来确定同侧扬声器和对侧扬声器，将低频带加 强滤波器应用于与同侧扬声器相应的虚拟音频信号，将高通滤波器应用于与对侧扬声器相 应的虚拟音频信号，并将平移增益值乘以与同侧扬声器相应的音频信号和与对侧扬声器相 应的音频信号，以产生所述多个虚拟音频信号。
[0028] 根据本发明构思的另一方面，提供了一种由音频设备执行的音频提供方法，其中， 所述音频提供方法包括：接收包括多个声道的音频信号；确定是否以给予高度感的形式对 具有所述多个声道之中的给予高度感的声道的音频信号进行渲染；基于确定结果将所述多 个声道之中的一些声道施加到滤波器，其中，滤波器将所述一些声道处理为具有高度感；将 增益值应用于应用了滤波器的信号以产生多个虚拟音频信号；通过所述多个扬声器分别输 出所述多个虚拟音频信号。
[0029] 所述确定步骤可包括：基于所述多个声道之间的相关性和相似度，确定是否以给 予高度感的形式对具有给人予高度感的声道的音频信号进行渲染。
[0030] 根据本发明构思的一方面，提供了一种由音频设备执行的音频提供方法，所述音 频提供方法包括：接收包括多个声道的音频信号；将所述多个声道之中的至少一些声道施 加到滤波器以产生虚拟音频信号，其中，滤波器将所述至少一些声道处理为具有高度感；通 过可由外部装置运行的编解码器对产生的虚拟音频信号进行重新编码；将重新编码后的虚 拟音频信号输出到外部。
[0031] 有益效果
[0032] 如上所述，根据本发明的各个实施例，用户在各个位置听到音频设备提供的给予 高度感的虚拟音频信号。
【附图说明】
[0033] 图Ia和图Ib是用于描述现有技术的虚拟音频提供方法的示图；
[0034] 图2是示出根据本发明示例性实施例的音频设备的配置的框图；
[0035] 图3是用于描述根据本发明示例性实施例的具有平面波声场的虚拟音频的示图；
[0036] 图4至图7是用于描述根据本发明各个示例性实施例的对11. 1声道的音频信号 进行渲染以通过7. 1声道扬声器输出渲染后的音频信号的方法的示图；
[0037] 图8是用于描述根据本发明的示例性实施例的由音频设备执行的音频提供方法 的示图；
[0038] 图9是示出根据本发明另一示例性实施例的音频设备的配置的框图；
[0039] 图10和图11是用于描述根据本发明各个示例性实施例的