专利名称：产生增强下混频信号的装置、产生增强下混频信号的方法以及计算机程序的制作方法
技术领域：
根据本发明的实施例涉及一种用于产生增强下混频信号的装置、一种用于产生增强下混频信号的方法、以及一种产生增强下混频信号的计算机程序。根据本发明的实施例涉及一种针对空间音频麦克风的增强下混频计算。
背景技术：
利用小麦克风配置记录环绕声音仍是一种挑战。最广泛已知的这种配置之一是声场麦克风以及对应的环绕解码器(例如，参见参考文献[3])，对应的环绕解码器对声场麦克风的四个几乎一致的麦克风胶囊信号进行滤波和组合，以产 生环绕声音输出声道。尽管保持了高单声道信号保真度，但是该方法的缺陷在于其与一阶麦克风方向响应的有限方向性相关的有限声道分尚。备选地，可以应用基于观察到的声场的参数表示的技术。在参考文献[2]中，已经提出了一种使用传统的一致立体麦克风对来记录环境声音。示出了如何根据这些定向麦克风信号估计空间提示参数直射-散射声比和声音到达方向，以及如何应用该信息来驱动空间音频编码合成，从而产生环境声音。在参考文献[2]中，还讨论了参数信息(即，声音的到达方向(DOA)和声场的散射声比(DSR))如何用于直接计算在MPEG环绕(MPS)编码方案中使用的特定空间参数(例如，参见参考文献[6])。MPEG环绕是多声道音频信号的参数表示，代表了高质量空间音频编码的高效方法。MPS利用了以下事实从感知的观点，多声道音频信号相对于不同的扩音器声道包含显著冗余。MPS编码器考虑多个扬声器信号作为输入，其中，必须预先知道扬声器的对应空间配置。基于这些输入信号，MPS编码器计算频率子带下的空间参数，例如，两个声道之间的声道电平差(CLD)和两个声道之间的声道间相关性(ICC)。然后根据这些空间参数导出实际MPS辅助信息。此外，编码器计算能够由一个或多个音频声道构成的下混频信号。已经发现立体声麦克风输入信号非常适合于估计空间提示参数。然而，还发现未处理的立体声麦克风输入信号通常不太适合于直接用作对应的MPEG环绕下混频信号。在许多情况下已经发现，左声道和右声道之间的串扰太高，导致MPEG环绕解码信号中的不良声道分离。由于这种情况，需要一种基于多声道麦克风信号产生增强下混频信号的构思，使得增强下混频信号在MPEG环绕解码之后产生足够好的空间音频质量和定位特性。
发明内容
通过所要求保护的用于产生增强下混频信号的装置、所要求保护的用于产生增强下混频信号的方法以及所要求保护的用于产生增强下混频信号的计算机程序来实现上述目标。根据本发明的实施例创建了一种用于基于多声道麦克风信号产生增强下混频信号的装置。该装置包括空间分析器，被配置为基于多声道麦克风信号来计算空间提示参数集合，空间提示参数集合包括对直达声的到达方向加以描述的方向信息、直达声功率信息以及散射声功率信息。该装置还包括滤波器计算器，根据对直达声的到达方向加以描述的方向信息、直达声功率信息以及散射声功率信息来计算增强滤波器参数。该装置还包括滤波器，使用增强滤波器参数对麦克风信号或从麦克风信号中导出的信号进行滤波，以获得增强下混频信号。根据本发明的该实施例基于以下发现可以通过滤波操作根据输入的多声道麦克风信号导出比输入的多声道麦克风信号更适合的增强下混频信号，以及可以根据空间提示参数高效地导出针对这种信号增强滤波操作的滤波器参数。相应地，能够再使用同样的信息(S卩，空间提示参数，也非常适合于导出MPGE环绕参数)，来计算增强滤波器参数。相应地，可以使用上述构思来创建高效系统。此外，即使多声道麦克风信号的声道信号仅包括低空间分离，也能够导出在MPEG环绕解码器中被处理时允许良好声道分离的下混频信号。相应地，与传统系统相比，增强下 混频信号可以在MPEG环绕解码之后产生显著改善的空间音频质量和定位特性。总之，根据本发明的上述实施例允许以适度计算量来提供具有良好空间分离特性的增强下混频信号。在优选实施例中，滤波器计算器被配置为计算增强滤波器参数，使得增强下混频信号与期望下混频信号近似。使用该方法，可以确保增强滤波器参数非常适合于期望的滤波结果。例如，可以计算增强滤波器参数，使得增强下混频信号的一个或多个统计特性与下混频信号的期望统计特性近似。相应地，可以实现增强的下混频信号非常适合于期望值，其中可以在期望相关性方面以数值方式定义期望值。在优选实施例中，滤波器计算器被配置为根据空间提示参数计算多声道麦克风信号(或，更精确地，多声道麦克风信号的声道信号)与下混频信号的期望声道信号之间的期望相关值。在这种情况下，滤波器计算器优选地被配置为根据期望互相关值计算增强滤波器参数。已经发现，所述互相关值是对下混频信号的声道信号是否呈现足够良好声道分离特性的良好度量。同样，还发现，可以基于空间提示参数以适度的计算量来计算期望的相关值。在优选实施例中，滤波器计算器被配置为根据方向相关增益因子和一个或多个下混频矩阵值来计算期望互相关值，方向相关增益因子描述了多声道麦克风信号的直达声分量对多个扩音器信号的期望贡献，一个或多个下混频矩阵值描述了多个音频声道(例如，扩音器信号)对增强下混频信号的一个或多个声道的贡献。已经发现，方向相关增益因子和下混频矩阵值均非常适合于计算期望互相关值，并且发现方向相关增益因子和增强下混频矩阵值是容易获得的。此外，已经发现基于所述信息容易获得期望互相关值。在优选实施例中，滤波器计算器被配置为将方向信息映射到方向相关增益因子。已经发现，多声道幅度平移(panning)定律可以用于根据方向信息以适度工作量确定增益因子。已经发现，到达方向信息非常适合于确定方向相关增益因子，方向相关增益因子例如可以描述哪个扬声器应当呈现直达声分量。容易理解，根据到达方向信息(简要地，被指定为方向信息)向不同扬声器信号分发直达声分量，并且确定对哪个扬声器应当呈现直达声分量加以描述的增益因子相对简单。例如，用于将方向信息映射到方向相关增益因子集合的映射规则可以简单地确定与到达方向相关联的那些扬声器能够呈现(或主要呈现)直达声分量，而与其他方向相关联的其他扬声器仅呈现直达声分量的一小部分，或者甚至抑制
直达声分量。在优选实施例中，滤波器计算器被配置为考虑直达声功率信息和散射声功率信息，来计算期望互相关值。已经发现，对两个所述声音分量(直达声分量和散射声分量)的功率的考虑获得特别良好的听觉印象，这是因为直达声分量和散射声分量均可以被适当地分配给(典型地，多声道)下混频信号的声道信号。在优选实施例中，滤波器计算器被配置为根据方向信息对直达声功率信息加权，并且对散射声功率信息应用与方向信息无关的预定权重，以便计算期望互相关值。相应地，可以在直达声分量与散射声分量之间进行区分，以获得对期望互相关值的特别现实的估计。在优选实施例中，滤波器计算器被配置为基于维纳-霍普夫(Wiener-Hopf)方程导出增强滤波器参数。在这种情况下，维纳-霍普夫方程描述了相关值、增强滤波器参数与期望互相关值之间的关系，所述相关值描述了多声道麦克风信号的不同声道对之间的相关性，期望互相关值是多声道麦克风信号的声道信号与下混频信号的期望声道信号之间的期望互相关值。已经发现，基于维纳-霍普夫方程能够获得非常适合于下混频信号的声道信号的期望相关特性的增强滤波器参数。在优选实施例中，滤波器计算器被配置为根据期望下混频信号的模型来计算增强滤波器参数。通过对期望下混频信号进行建模，可以计算增强滤波器参数，使得获得允许对多声道解码器中的期望多声道扬声器信号的良好重构的下混频信号。在一些实施例中，期望下混频声道的模型可以包括在可单独获得声道信号(例如，扩音器信号)的情况下执行的理想下混频模型。此外，建模可以包括即使多声道麦克风信号包括仅具有有限空间分离的声道信号，也可以根据多声道麦克风信号获得单独声道信号的模型。相应地，例如，通过将用于获得单独声道信号(例如，扩音器信号)以及用于根据所述单独声道信号获得期望下混频声道的建模相组合，来获得期望下混频信号的总模型。因此，这对于以相对小计算量可获得增强滤波器参数的计算而言是足够良好的参考。在优选实施例中，滤波器计算器被配置为选择性地执行单声道滤波或双声道滤波，在单声道滤波中，通过对多声道麦克风信号的第一声道的滤波来导出下混频信号的第 一声道，并且通过对多声道麦克风信号的第二声道的滤波来导出下混频信号的第二声道，同时避免从多声道麦克风信号的第一声道到下混频信号的第二声道的串扰以及从多声道麦克风信号的第二声道到下混频信号的第一声道的串扰，在双声道滤波中，通过对多声道麦克风信号的第一和第二声道进行滤波来导出下混频信号的第一声道，并且通过对多声道麦克风信号的第一和第二声道进行滤波来导出下混频信号的第二声道。根据对多声道麦克风信号的第一声道和多声道麦克风信号的第二声道之间相关性加以描述的相关值来进行对单声道滤波和双声道滤波的选择。通过在单声道滤波和双声道滤波之间进行选择，可以避免数字错误，如果在左声道和右声道高度相关的情况下使用双声道滤波，则有时会出现数字错误。相应地，可以获得良好质量的下混频信号，而与多声道麦克风信号的声道信号是否闻度相关无关。根据本发明的另一实施例创建了一种用于产生增强下混频信号的方法。
根据本发明的另一实施例创建了一种用于执行产生增强下混频信号的方法的计算机程序。方法和计算机程序可以基于与装置相同的发现，并且可以通过参照装置讨论的任何特征和功能来补充方法和计算机程序。
参照附图顺序地描述根据本发明的实施例，在附图中图I示出了根据本发明实施例的用于产生增强下混频信号的装置的示意框图；图2示出了根据本发明实施例的空间音频麦克风处理的图示说明；
图3示出了根据本发明实施例的增强下混频计算的图示说明；图4示出了可以在根据本发明实施例中使用的用于计算期望下混频信号Y1和Y2的声道映射的图示说明；图5示出了根据本发明实施例的基于预处理的麦克风信号的增强下混频计算的图示说明；图6示出了根据本发明实施例的用于根据多声道麦克风信号导出增强滤波器参数的计算的示意表示；以及图7示出了根据本发明另一实施例的用于根据多声道麦克风信号导出增强滤波器参数的计算的示意表示。
具体实施例方式I.根据图I用于产生增强下混频信号的装置图I示出了基于多声道麦克风信号产生增强下混频信号的装置100的示意框图。装置100被配置为接收多声道麦克风信号110，并且基于多声道麦克风信号110提供增强下混频信号112。装置100包括空间分析器120，被配置为基于多声道麦克风信号110来计算空间提示参数集合122。空间提示参数典型地包括对直达声(直达声被包括在多声道麦克风信号中)的到达方向加以描述的方向信息、直达声功率信息以及散射声功率信息。装置100还包括滤波器计算器130，根据空间提示参数122(即，根据对直达声的到达方向加以描述的方向信息)、直达声功率信息以及散射声功率信息来计算增强滤波器参数132。装置100还包括滤波器140，使用增强滤波器参数132对麦克风信号110或根据麦克风信号110导出的信号110’进行滤波，以获得增强下混频信号112。可选地可以使用可选预处理150根据多声道麦克风信号110来导出信号110’。关于装置100的功能，应当注意，典型地提供增强下混频信号112，使得与多声道麦克风信号110相比增强下混频信号112实现了 MPEG环绕解码之后改善的空间音频质量，这是因为增强滤波器参数132典型地由滤波器计算器130来提供，以便实现该目标。增强滤波器参数132的提供是基于空间分析器所提供的空间提示参数集合122，使得根据多声道麦克风信号110的空间特性来提供增强滤波器参数132，以便强调多声道麦克风信号110的空间特性。相应地，滤波器140所执行的滤波与输入的多声道麦克风信号110相比实现了对增强下混频信号112的空间特性的信号自适应改进。后续更详细地描述由空间分析器120执行的空间分析、滤波器计算器130执行的滤波器参数计算和滤波器140执行的滤波有关的细节。2.根据图2的用于产生增强下混频信号的装置图2示出了用于产生增强下混频信号(可以采用双声道音频信号的形式)以及与具有多于两个声道的上混频信号相关联的空间提示集合的装置200的示意框图。装置200包括麦克风装置205,被配置为提供包括第一声道信号210a和第二声道信号210b的双声道麦克风信号。装置200还包括处理器216，基于双声道麦克风信号提供与具有多于两个声道的上混频信号相关联的空间提示集合。处理器216还被配置为提供增强滤波器参数232。处理器216被配置为接收麦克风装置205提供的第一声道信号210a和第二声道信号210b作为其输入信号。处理器216被配置为提供增强滤波器参数232，并且还提供空间提示信息262。装置200还包括双声道音频信号供应器240，被配置为接收麦克风装置205提供的第一声道信号210a和第二声道信号210b,并且提供第一声道信号210a和第二声道信号210b的处理版本作为包括声道信号212a、212b的双声道音频信号212。 麦克风装置205包括第一定向麦克风206和第二定向麦克风208。第一定向麦克风206和第二定向麦克风208优选地间隔不超过30cm。相应地，第一定向麦克风206和第二定向麦克风208接收到的信号具有强相关性，已经发现这对于信号分析器220计算分量能量信息(或分量功率信息)122a和方向信息122b是有利的。然而,对第一定向麦克风206和第二定向麦克风208进行定向，使得第二定向麦克风208的方向特性209是第一定向麦克风206的方向特性207的旋转版本。相应地，第一声道麦克风信号210a和第二声道麦克风信号210b具有强相关性(由于麦克风206和208的空间接近)，然而也是不同的(由于定向麦克风206、208的不同方向特性207、209)。具体地，从近似恒定方向入射在麦克风装置205上的方向信号使第一声道麦克风信号210a和第二声道麦克风信号210b的强相关信号分量具有时间恒定的方向相关幅度比(或强度比)。从时变方向入射在麦克风阵列205上的环境音频信号使第一声道麦克风信号210a和第二声道麦克风信号210b的信号分量具有显著相关性但具有时间波动幅度比(或强度比)。相应地，麦克风装置205提供使得即使在麦克风206、208间距较小时，处理器216的信号分析器220也能够在直达声与散射声之间进行区分的双声道麦克风信号210a、210b。因此，装置200构成音频信号供应器，音频信号供应器能够以空间紧凑的形式来实现，但仍能够提供与具有多于两个声道的上混频信号相关联的空间提示。空间提示262可以与空间音频解码器提供的双声道音频信号212a、212b相结合地使用，以提供环绕声音输出信号。在下文中，给出了关于装置200的一些其他说明。可选地，装置200包括麦克风装置205，提供第一声道信号210a和第二声道信号210b。第一声道信号210a也可以用X1⑴表示，第二声道信号210b也可以用^⑴表示。应当注意，第一声道信号210a和第二声道信号210b可以表不被输入到根据图I的装置100中的多声道麦克风信号110。双声道音频信号供应器240接收第一声道信号210a和第二声道信号210b，并且典型地还接收增强滤波器参数信息232。双声道音频信号供应器240例如可以执行可选预处理150和滤波器140的功能，以提供由第一声道信号212a和第二声道信号212b表不的双声道音频信号212。双声道音频信号212可以等同于图I的装置100输出的增强下混频信号 112。信号分析器220可以被配置为接收第一声道信号210a和第二声道信号210b。同样，信号分析器220可以被配置为基于双声道麦克风信号210 (即，基于第一声道信号210a和第二声道信号210b)获得分量能量信息122a和方向信息122b。优选地,信号分析器220被配置为获得分量能量信息122a和方向信息122b，使得分量能量信息122a描述对双声道麦克风信号的直达声分量的能量(或功率)以及双声道麦克风信号的散射声分量的能量(或功率)的估计，并且使得方向信息122描述对双声道麦克风信号210a、210b的直达声分量从哪个方向而来的估计。相应地，信号分析器220可以采用空间分析器120的功能，并且分量能量信息122a和方向信息122b可以等同于空间提示参数122。分量能量信息122a可以等同于直达声功率信息和散射声功率信息。处理器216还包括空间辅助信息发生器260,从信号分析器220接收分量能量信息122a和方向信息122b。空间辅助信息发生器260被配置为基于分量能量信息122a和方向信息122b提供空间提示信息262。优选地，空间辅助信息发生器260被配置为将双声道麦克风信号210a、210b的分量能量信息122 a和双声道麦克风信号210a、210b的方向信息122b映射到空间提示信息262上。相应地，获得空间辅助信息262，使得空间提示信息262描述与具有多于两个声道的上混频音频信号相关联的空间提示集合。处理器216基于双声道麦克风信号210a、210b实现了对空间提示信息262的计算上非常高效的计算，空间提示信息262与具有多于两个声道的上混频音频信号相关联。信号分析器220能够从双声道麦克风信号中提取大量信息，即分量能量信息122a和方向信息122b，分量能量信息122a描述对直达声分量的能量估计以及对散射声分量的能量估计，方向信息122b描述了对双声道麦克风信号的直达声分量所源自的方向的估计。已经发现，信号分析器220基于双声道麦克风信号210a、2IOb获得的该信息甚至对于具有多于两个声道的上混频音频信号也足以导出空间提示信息262。重要地，已经发现分量能量信息122a和方向信息122b足以直接确定空间提示信息262，而无需实际使用上混频音频声道作为中间量。此外，处理器216包括滤波器计算器230，被配置为接收分量能量信息122a和方向信息122b，并且基于分量能量信息122a和方向信息122b提供增强滤波器参数信息232。相应地，滤波器计算器230可以接管滤波器计算器130的功能。综上所述，装置200能够在两种情况下，以高效方式使用相同的中间信息122a、122b高效地确定增强下混频信号212和空间提示信息262。同样，应当注意，装置200能够使用空间上较小的麦克风装置205来获得(增强)下混频信号212和空间提示信息262。尽管使用小麦克风装置(可以是装置200的部件或者可以在装置200外部但与装置200相连)，但下混频信号212包括非常良好的空间分离特性，这是因为通过滤波器计算器230来计算增强滤波器参数232。相应地，(增强)下混频信号212在与空间提示信息262相结合时可以非常适合于空间呈现(例如，使用MPEG环绕解码器的空间呈现)。总之，图2示出了空间音频麦克风技术的示意框图。如所见，在模块216中使用立体声麦克风输入信号210a (也用Xl(t)表示)和210b (也用x2(t)表示)，来计算与多声道上混频信号(例如，双声道音频信号212)相关联的空间提示信息262的集合。此外，提供了双声道下混频信号212。
在以下部分中，对基于分析立体声麦克风信号确定空间提示信息262所需的步骤进行概述。这里，参照参考文献[2]中的描述。3.立体声信号分析在下文中，描述可以由空间分析器120或信号分析器220执行的立体声信号分析。应当注意，在存在多于两 个所使用的麦克风并且存在多声道麦克风信号的多于两个声道信号的一些实施例中，可以使用增强信号分析。本文描述的立体声信号分析可以用于提供空间提示参数122，可以采取分量能量信息122a和方向信息122b的形式。应当注意，立体声信号分析可以在时_频域中执行。相应地，可以将多声道麦克风信号110、210的声道信号210a、210b转换成用于其他分析目的的时-频域表示。麦克风信号X1⑴和X2 (t)的时-频域表不是X1 (k, i)和X2 (k, i),其中，k和i是时间和频率索引。假定可以将xjk，i)和x2(k，i)建模为X1 (k, i) = S(k, i) +N1 (k, i)X2 (k, i) = a (k, i) S (k, i) +N2 (k, i). (I)其中，a(k，i)是增益因子，S(k，i)是左声道中的直达声，N1Qi, i) N2 (k, i)表示
散射声。根据a，E {SS*}，E (N1N1*!，和E {N2N2*}计算空间音频编码(SAC)下混频信号112、212和辅助信息262，其中，E{.}是短时平均运算，并且*表示复共轭。在下文中导出这些值。根据(1)，遵循} = Ε{55*}-Ε|ΛΥΛ7}￡( = ,rE{SS* I+EIJ1Xtj =(2)应当注意，这里可以将E {SS*}视为直达声功率信息，同样也可以视为直达声能量信息，并且可以将EiN1N1I和E{N2N/}视为散射声功率信息或散射声能量信息。可以将E{SS*}和EiN1N1I视为分量能量信息，可以将a视为方向信息。假定两个麦克风信号的散射声量相同，即，EiN1N1^=EiN2N2I=EiNN*!，并且假定N1与N2之间的归一化互相关系数是Odiff,即，
&Ε{Λ调m diff = ~7Γτ^ΨππτΨΨΓ '⑷Odiff例如可以取预定值，或者可以根据一些算法来计算Odiff。给出这些假定的情况下，(2)可以写为E{J]A7I = E{5,9*} + E{NN*}E{X2X!} =十 Ε{Λ:ΛΓ*}K{X,A.!} =卜 Φ— {Λ' \,*}·(4)消去(2)中的E{SS"}和a获得二次方程AE {NN * } 2+BE {NN * } +C = O(5)其中，i = I - #|ff ,
权利要求
1.一种用于基于多声道麦克风信号(110; 210; 310)产生增强下混频信号(112; 212; 312)的装置(100; 200; 300; 500)，该装置包括 空间分析器(120; 220; 320)，被配置为基于多声道麦克风信号来计算空间提示参数集合(E{NN*}，E{SS*}，a，α )，空间提示参数集合包括对直达声的到达方向加以描述的方向信息(a, α)、直达声功率信息(E{SS*})以及散射声功率信息(E{NN*})； 滤波器计算器(130;230;316)，根据对直达声的到达方向加以描述的方向信息(a, α)、直达声功率信息(E{SS*})以及散射声功率信息(E{NN*})来计算增强滤波器参数(132; 232; 332);以及 滤波器(140;240;340)，使用增强滤波器参数(132;232;332)对麦克风信号(110;210;310)或从麦克风信号中导出的信号进行滤波，以获得增强下混频信号(112;212;312)。
2.根据权利要求I所述的装置，其中，滤波器计算器(130;230;316)被配置为计算增强滤波器参数(132; 232; 332; H1, H2; H1； 1； H1；2, H2； 1； H2； ^，使得增强下混频信号(112; 212; 312; , Y2)与期望下混频信号(Y1, Y2)近似。
3.根据权利要求I或2所述的装置，其中，滤波器计算器(130;230;316)被配置为根据空间提示参数计算多声道麦克风信号(110;210;310)的声道信号(X1J2)与下混频信号的期望声道信号(Y1, Y2)之间的期望互相关值(E (X1Y1*!，E {X2Y2*} ,EiX1, Υ2*}，Ε{Χ2Υ2*})，并且其中，滤波器计算器被配置为根据期望互相关值计算增强滤波器参数(H1, H2, H1,1； H1,2, H2,1； H2,2)。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，滤波器计算器被配置为根据方向相关增益因子(gi, g2, g3, g4. g5)和一个或多个下混频矩阵值(gyinu)来计算期望互相关值,方向相关增益因子描述了多声道麦克风信号的直达声分量(S)对多个扩音器信号(L, R, C，Ls, RsJ1)的期望贡献，一个或多个下混频矩阵值描述了多个音频声道(UR1QI^RsJ1)对增强下混频信号的一个或多个声道的贡献。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，滤波器计算器(130;230;316)被配置为将方向信息(a, α )映射到方向相关增益因子集合(g1； g2, g3, g4, g5)。
6.根据权利要求3至5之一所述的装置，其中，滤波器计算器(130;230; 316)被配置为考虑直达声功率信息(E{SS*})和散射声功率信息(E{NN*})来计算期望互相关值(EiX1Y1*!,EiX2Y^1EiX1, Y2*}, E{X2Y2*})0
7.根据权利要求6所述的装置，其中，滤波器计算器(130;230;316)被配置为根据方向信息(a，α)对直达声功率信息(E{SS*})加权，并且对散射声功率信息(E{NN*})应用与方向信息无关的预定权重，以便计算期望互相关值(E (X1Y1*!，E (X2Y1*!，E (X1, Y2*}，E {X2Y2*})。
8.根据权利要求I至7之一所述的装置，其中，滤波器计算器(130;230; 316)被配置为根据以下方程计算滤波器系数H1, H2 μ·,Ι·{55^ +1= Ε{55*} -+- Ε{ΛΓΛΓ*} 2=+ Ef-ViYi 其中，E{SS*}是直达声功率信息，(E{NN*})是散射声功率信息， W1和W2是依赖于方向信息(a，α)的系数，并且 W3W4是由散射声增益Qi1, h2, h3, h4, h5)确定的系数,并且 滤波器(140; 240; 340 )被配置根据以下方程,根据多声道麦克风信号的第一声道信号X^k, i)和第二声道信号X2 (k，i)来确定增强下混频信号(112;212;312)的第一声道信号Yliky 0和第二声道信号烏沐 ) Y2(kJ) = Hο
9.根据权利要求I至7之一所述的装置，其中，滤波器计算器(130:230:316)被配置为根据以下方程计算滤波器系数7i|j] = I Γ li. {Am. - E{.Yi.\·,；}] [I !.Y1IVJ'i/, J = Tl E {Uf I E {X,[E {X2Ff L'Bi. [I = I Γ I·! Λ I E {Λ. XJ Π ΓΕ [.V1IjT;:)J — d [-E {Λ } E {.Y1A^ U [Ε {U:; }_其中，d = E (I1 $} K {.Y2XI} ....... E {X, Λ]} E {X2X『}, 其中，X1表不多声道麦克风信号的第一声道信号， X2表不多声道麦克风信号的第二声道信号， Ε{.}表示短时平均运算，并且 *表示复共轭运算， EiX1Y1*!、EiX2Y1*!、Eix1, Υ2*}和Ε{Χ2Υ2*}表示多声道麦克风信号的声道信号X2与增强下混频信号的期望声道信号Yp Y2之间的互相关值。
10.根据权利要求I至9之一所述的装置，其中，滤波器计算器(130;230; 316)被配置为计算增强滤波器参数Hy (k，i)至％ &，i)，使得根据与相似性的统计度量有关的增强滤波器参数近似，通过对多声道麦克风信号的声道信号(XpX2)进行滤波来获得增强下混频信号(112;212;312)的声道信号(U)，期望的声道信号Yj(k，i)被定义为 其中，7..\kj) = g,(kJ)S(k,i) + h,(kJ)N,(kJ)， 其中，gi是增益因子，依赖于方向信息(a, α )，并且表不多声道麦克风信号(110; 210; 310)的直达声分量(^ )对多个扩音器信号(Z1)的期望贡献； Ii1是预定值，描述了多声道麦克风信号(110; 210; 310)的散射声分量(及)对多个扩音器信号的期望贡献。
11.根据权利要求I至10之一所述的装置，其中，滤波器计算器(130;230; 316)被配置为基于维纳-霍普夫方程导出增强滤波器参数(132; 232; 332; H1, H2; Η1； 1； Η1； 2; Η2； 1； Η2；2)， 其中，维纳-霍普夫方程描述了相关值E U1X1I，E (X1X2*!，E (X2X1*!，E {Χ2Χ2*}、增强滤波器参数(H1；1,H1j2, H2j1, H2j2)与期望互相关值(EiX1Y1*! ,E (X2Y1^1E {XJ；} ,EiX2Y2*!)之间的关系，所述相关值描述了多声道麦克风信号的不同声道对之间的关系，所述期望互相关值是多声道麦克风信号(110;210;310)的声道信号(XpX2)与下混频信号的期望声道信号(Y1, Y2)之间的期望互相关值。
12.根据权利要求I至11之一所述的装置，其中，滤波器计算器(130;230; 316)被配置为根据期望下混频声道的模型来计算增强滤波器参数(132; 232; 332)。
13.根据权利要求I至12之一所述的装置，其中，滤波器计算器(130;230; 316)被配置为根据对多声道麦克风信号的第一声道(X1)和多声道麦克风信号的第二声道(X2)之间的相关性加以描述的相关值选择性地执行单声道滤波或双声道滤波， 在单声道滤波中，通过对多声道麦克风信号(110; 210; 310)的第一声道(X1)的滤波来导出增强下混频信号(112;212;312)的第一声道( )，并且通过对多声道麦克风信号的第二声道(X2)的滤波来导出增强下混频信号的第二声道(#2)，同时避免从多声道麦克风信号的第一声道到增强下混频信号的第二声道的串扰以及从多声道麦克风信号的第二声道到增强下混频信号的第一声道的串扰， 在双声道滤波中，通过对多声道麦克风信号的第一和第二声道(X1, X2)进行滤波来导出增强下混频信号的第一声道(1)，并且通过对多声道麦克风信号的第一和第二声道(X1,X2)进行滤波来导出增强下混频信号的第二声道(f2)。
14.一种用于基于多声道麦克风信号产生增强下混频信号的方法，该方法包括 基于多声道麦克风信号来计算空间提示参数集合，空间提示参数集合包括对直达声的到达方向加以描述的方向信息、直达声功率信息以及散射声功率信息； 根据对直达声的到达方向加以描述的方向信息、直达声功率信息以及散射声功率信息来计算增强滤波器参数； 使用增强滤波器参数对麦克风信号或从麦克风信号中导出的信号进行滤波，以获得增强下混频信号。
15.一种计算机程序，当计算机程序在计算机上运行时执行根据权利要求14所述的方法。
全文摘要
一种用于基于多声道麦克风信号产生增强下混频信号的装置，包括空间分析器，被配置为基于多声道麦克风信号来计算空间提示参数集合，空间提示参数集合包括对直达声的到达方向加以描述的方向信息、直达声功率信息以及散射声功率信息。该装置还包括滤波器计算器，根据对直达声的到达方向加以描述的方向信息、直达声功率信息以及散射声功率信息来计算增强滤波器参数。该装置还包括滤波器，使用增强滤波器参数对麦克风信号或从麦克风信号中导出的信号进行滤波，以获得增强下混频信号。
文档编号G10L19/00GK102859590SQ201180020677
公开日2013年1月2日 申请日期2011年2月15日 优先权日2010年2月24日
发明者法比安·库奇, 于尔根·赫勒, 克里斯托弗·弗勒, 克里斯多佛·图尔尼里 申请人:弗劳恩霍夫应用研究促进协会