扬声器重放的双声道信号处理方法、装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及音频信号处理技术领域，具体地说，涉及一种双扬声器立体声重放的双声道信号处理方法、装置及系统。
【背景技术】
[0002]在采用双扬声器重放立体声或虚拟特定方位的声像时，我们总是期望左耳只听到左扬声器播放的声音，右耳只听到右扬声器播放的声音。然而，双扬声器在播放时会存在所谓的“串声”问题，即左耳既能听到左扬声器播放的声音，又能听到右扬声器播放的声音，反之亦然。这种交叉串声的存在，使得声像被限制在两扬声器之间，严重影响重放声音的声像准确度。
[0003]为了使左扬声器播出的声音只能被左耳听到，右扬声器播放的声音只能被右耳听至IJ，需在双扬声器的立体声重放系统中引入串声消除装置，用于消除或衰减串声的影响，能有效地修正声像方位，以增强声音的空间立体感。
[0004]公告号为CN1942017A的专利文献中公开了一种消除两个扬声器与听众双耳之间串音的装置，即双声道信号处理装置，其包括第一信号处理单元与第二信号处理单元。第一信号处理单元用来交叉混合第一、第二声道信号与经过增益及延时调整的第一、第二声道信号。第二信号处理单元包括第一滤波器单元与第二滤波器单元；第一滤波器单元为头相关传播函数HRTF的逆形式，用来调整在第一信号处理单元中第一加法单元混合的信号的频率特性；第二滤波器单元为头相关传播函数HRTF的逆形式，用来调整第一信号处理单元中第二加法单元混合的信号的频率特性。
[0005]虽然该串声消除装置的处理方法对传统串声消除方法进行了简化，把与头相关传播函数(HRTF)逆形式的卷积次数由4次减少到2次，但是还依赖于头相关传播函数(HRTF)，HRTF是空间中某一声音到左右耳朵的脉冲响应函数，当选定了 HRTF后，扬声器和听音者相对位置和所选HRTF—致，大大限制了有效听音区的范围。并且，左右声道与逆HRTF卷积的运算量较大，需要做两次较大运算的卷积，导致整个串声消除过程的计算量依旧不小。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的是提供一种有效地消除串声干扰及改善输出声信号的音色的扬声器重放的双声道信号处理方法；
本发明的另一目的是提供一种有效地消除串声干扰及改善输出声信号的音色的扬声器重放的双声道信号处理装置；
本发明的再一目的是提供一种以上述双声道信号处理装置构建的扬声器重放的双声道信号处理系统。
[0007]为了实现上述主要目的，本发明提供的扬声器重放的双声道信号处理方法包括串声消除步骤与音色还原步骤，通过音色还原步骤对经串声消除步骤处理的声信号进行音色还原。串声消除步骤包括对左声道输入信号进行串声消除得到第一左声道信号，及对右声道输入信号进行串声消除得到第一右声道信号；其中，对左声道输入信号的串声消除是将第一右声道信号延时及以预定增益衰减得到第一串音消除信号，并从左声道输入信号减去第一串音消除信号得到第一左声道信号；对右声道输入信号的串声消除是将第一左声道信号延时及以预定增益衰减得到第二串音消除信号，从右声道输入信号减去第二串声消除信号得到第一右声道信号。
[0008]由以上方案可见，在串声消除步骤中对声信号进行了递归反馈式串声消除，其不依赖于头相关传播函数(HRTF)，与现有技术相比，对听音者位置的鲁棒性更好，有效听音范围更大。而且不需要做任何卷积运算，使得该方法计算量比现有技术的计算量小很多。
[0009]具体的方案为音色还原步骤包括对第一左声道信号进行延时及以预定增益衰减得到第一音色还原信号，从第一左声道信号减去第一音色还原信号得到第二左声道信号；对第二左声道信号中的预定频带信号的能量进行提升处理，得到左声道输出信号；及对第一右声道信号进行延时及以预定增益衰减得到第二音色还原信号，从第一右声道信号减去第二音色还原信号得到第二右声道信号；对第二右声道信号中的预定频带信号的能量进行提升处理，得到右声道输出信号。通过音色还原步骤中的延时、衰减及频带能量提升，对进行音色还原，以补充串声消除造成声信号音色的损失。
[0010]—个更具体的方案为在串声消除步骤中，对第一左声道信号及第一右声道信号的延时时间相等；在音色还原步骤中，对第一左声道信号及第一右声道信号的延时时间为串声消除步骤中延时时间的两倍。由于音色还原步骤中的延时时间为串声消除步骤中延时时间的两倍，使在音色还原步骤中形成与串声消除步骤相反的频率响应曲线，进而消除串声消除步骤所带来的音色改变，以达到音色还原的效果。
[0011]另一个更具体的方案为在串声消除步骤中，对第一左声道信号与第一右声道信号的衰减增益相等；在音色还原步骤中，对第一左声道信号与第一右声道信号的衰减增益相等。
[0012]优选的方案为对第二左声道信号与第二右声道信号中的预定频带信号的能量进行提升处理为，将声道信号中的高于300赫兹且低于5000赫兹的音频频段内的信号能量提升3分贝。对听众比较关注的频带声信号能量进行提升，即对人声中能量集中频带的声信号进行能量提升，从而对在串声消除步骤中所产生的能量损耗进行补偿，以还原音色。
[0013]为了实现上述另一目的，本发明提供的扬声器重放的双声道信号处理装置包括串声消除单元与音色还原单元，音色还原单元的左声道输入端及右声道输入端对应地与串声消除单元的左声道输出端及右声道输出端连接。串声消除单元包括左声道串声消除模块及右声道串声消除模块，左声道串声消除模块包括第一延时电路、第一衰减器及第一减法器，右声道串声消除模块包括第二延时电路、第二衰减器及第二减法器；第一延时电路的输入端与第二减法器的输出端连接，输出端与第一衰减器的输入端连接；第一减法器的正相输入端与串声消除单元的左声道输入端连接，负相输入端与第一衰减器的输出端连接，输出端与串声消除单元的左声道输出端连接；第二延时电路的输入端与第一减法器的输出端连接，输出端与第二衰减器的输入端连接；第二减法器的正相输入端与串声消除单元的右声道输入端连接，负相输入端与第二衰减器的输出端连接，输出端与串声消除单元的右声道输出端连接。
[0014]由以上方案可见，采用递归反馈网络式的串声消除单元对串声进行消除处理，与现有串声消除装置相比，对听音者位置的鲁棒性更好，有效听音范围更大。而且不需要做任何卷积运算，使得该装置处理过程的计算量比现有装置小很多。
[0015]具体的方案为音色还原单元包括第三延时电路、第三衰减器、第三减法器、第一频带提升器、第四延时电路、第四衰减器、第四减法器及第二频带提升器。第三延时电路的输入端与音色还原单元的左声道输入端连接，输出端与第三衰减器的输入端连接；第三减法器的正相输入端与音色还原单元的左声道输入端连接，负相输入端与第三衰减器的输出端连接，输出端与第一频带提升器的输入端连接；第一频带提升器的输出端与音色还原单元的左声道输出端连接；第四延时电路的输入端与音色还原单元的右声道输入端连接，输出端与第四衰减器的输入端连接；第四减法器的正相输入端与音色还原单元的右声道输入端连接，负相输入端与第四衰减器的输出端连接，输出端与第二频带提升器的输入端连接；第二频带提升器的输出端与音色还原单元的右声道输出端连接。
[0016]—个更具体的方案为第一延时电路的延时时间与第二延时电路的延时时间相等。第三延时电路的延时时间为第一延时电路的延时时间的两倍第四延时电路的延时时间为第二延时电路的延时时间的两倍。由于音色还原单元中的延时时间为串声消除单元中延时时间的两倍，使在音色还原中形成与串声消除中相反的频率响应曲线，进而消除串声消除所带来的音色改变，以达到音色还原的效果。
[0017]另一个更具体的方案为第一衰减器的衰减增益与第二衰减器的衰减增益相等；第三衰减器的衰减增益与第四衰减器的衰减增益相等。
[0018]为了实现上述再一目的，本发明提供的扬声器重放的双声道处理系统包括双声道信号处理装置、左扬声器及右扬声器，双声道处理装置向左扬声器输出左声道输出信号及向右扬声器输出右声道输出信号。其中，双声道处理装置为上述任一方案所描述的双声道处理装置。
【附图说明】
[0019]图1是本发明扬声器重放的双声道信号处理装置实施例的结构框图；
图2是本发明扬声器重放的双声道信号处理方法实施例的工作流程图。
[0020]以下结合具体实施例及其附图对本发明作进一步的说明。
【具体实施方式】
[0021]扬声器重放的双声道信号处理装置实施例
参见图1，扬声器重放的双声道信号处理装置具有串声消除单元101与音色还原单元102，用于对立体声中的左声道输入信号Lin(η)及右声道输入信号Rin(η)进行串声消除处理与音色还原处理后输出左