专利名称：处理多声道音频输入信号以从其中产生至少两个声道输出信号的装置和方法、以及包括 ...的制作方法
技术领域：
本总发明构思涉及一种通过2声道扬声器系统再现输入5.1声道声音(或 另一多声道组)的方法。具体地，本总发明构思涉及一种音频后处理技术， 在该技术中输入的左和右环绕声道声音在听众位置的左后方和右方形成声 像(sound image),并且，通过校正输入的左、中置、低频效果(LFE)以及 右声道声音的输出增益和延迟，使得输入的左、中置、低频效果(LFE)以 及右声道声音形成自然环绕声。
背景技术：
在W099/49574中公开了使用向下混频(down-mixing)技术的传统虚拟 扬声器设备。图l是图示传统的虚拟扬声器设备的方框图。
图1的传统的虚拟扬声器设备可以通过2声道扬声器产生6声道环绕效 果。传统的虚拟扬声器设备包括每个声道的脉沖响应，其从头相关传递函 数(HRTF)获得；巻积单元，用于将输入信号与每个声道的脉冲响应做巻积； 以及相加单元，用于将巻积后的信号相加以产生两个声道(即，左声道和右 声道)。
更具体地，图1的传统的虚拟扬声器设备将左前声道、右前声道、正前 声道、左环绕声道、右环绕声道、以及低频效果(LFE)声道的音频输入信 号与相应的脉冲响应做巻积，以产生两个信号，即每个声道(即，左声道和 右声道)的左信号和右信号。将6个声道的右信号相加到一起，将6个声道 的左信号相加到一起，由此产生两个声道输出信号，即左声道信号和右声道 信号。
在再现这两个声道输出信号时，产生环绕效果使得好像将左虚拟扬声器、 右虚拟扬声器、中置虚拟扬声器、左环绕虚拟扬声器以及右环绕虚拟扬声器 放置在听众的周围。
然而，当左环绕声道和右环绕声道之间的相关性较高时，图1的传统的
虚拟扬声器设备难以在听众的后方形成声像。
两个声道之间的高相关性表示两个声道具有几乎相同的声音特性。如下 描述为什么在相关性较高时难以在听众的后方形成声像。
使用HRTF来形成虚拟声源，其是取决于人的头和耳朵的形状的、在人 的耳朵处的声信号(acoustic signal )的特性。HRTF可以察觉3维音频声(audio sound),这是因为声信号路径不同的现象。该路径包括源自耳间声级差 (inter-aural level difference(ILD)) 或耳间时间差 (inter-aural time difference(ITD))的简单路径差异。另外，复杂路径差异源自由于人(即，听 众)头表面的衍射而产生的声信号的方向改变、人外耳的反射等等。由于水 平方向和垂直方向的每一个中的HRTF都具有唯一的特性，所以，可以使用 HRTF来再现3维音频声。
HRTF可以容易地在水平面上的左侧和右侧之间进行区分。然而，HRTF 的误差使得难以在水平面上的前方位置和后方位置之间进行区分。为了在前 方位置和后方位置之间进行区分，应该测量实际用户的精确频率特性。然而， 如果使用标准的仿真头(dummy head)来测量频率特性，则由于标准的仿真 头的频率特性与实际人类听众的频率特性之间的差异会产生前/后混淆。
为了建立环绕声道效果，环绕声道必须在听众的左后方和右后方形成声像。
发明内容
然而，当左环绕声道音频输入信号与右环绕声道音频输入信号之间的相 关性较高时，在听众的正后方、而不是在听众的左后方和右后方形成声像。 此外，由于使用标准的仿真头，会出现前/后混淆。因此，难以获得环绕声道 效果。
本总发明构思提供一种使用n个声道扬声器系统来再现m个声道音频输 入信号的装置和方法，n小于m，其中，即使在n个声道扬声器系统包括两 个(或更多)扬声器时也能获得通过m个声道扬声器系统所获得的环绕效果。 另外，将环绕声道音频输入转换成在听众位置的左后方和右后方的虚拟扬声 器，从而听众可以感觉到环绕效果。
如上所述，在根据本总发明构思的各个实施例的、通过两个声道来再现 多声道音频输入信号的装置和方法中，即使在通过2声道来再现多声道音频
输入信号时，也可以获得由多声道扬声器系统提供的环绕效果。
此外，由于将左环绕声道音频输入信号和右环绕声道音频输入信号转换 成在听众位置的左后方和右后方的虚拟扬声器，所以听众可以感觉到环绕效 果。
此外，即使当左环绕声道音频输入信号和右环绕声道音频输入信号之间
的相关性较高时，也可以改进声音的定位(localization),并形成临场感 (presence)。因此，向听众提供了增强的环绕声。
图1是图示基于向下混频技术的使用的、传统的虚拟扬声器设备的示意 性结构；
图2是图示根据本总发明构思的一个实施例的、用来处理多声道音频输 入信号以再现两个声道输出信号的装置的示意性结构；
图3是图示根据本总发明构思的一个实施例的虚拟环绕滤波器的方框
图4是图示根据本总发明构思的一个实施例的第一滤波器单元的方框
图5是图示根据本总发明构思的另一实施例的第一滤波器单元的方框
图6是图示根据本总发明构思的一个实施例的虚拟声源生成单元的结
构；
图7是图示图6的虚拟声源生成单元的计算的方框图； 图8是图示根据本总发明构思的 一个实施例的输出控制器的方框图； 图9是图示处理多声道音频输入信号以产生两个声道输出信号的方法的 流程图IO是图示根据本总发明构思的一个实施例的、降低左环绕声道音频输 入信号与右环绕声道音频输入信号之间的相关性的方法的流程图。
图IIA和图IIB是图示根据本总发明构思的另一实施例的、分别成组延 迟左环绕声道音频输入信号与右环绕声道音频输入信号的特定频率分量的方 法的流程图12是图示将左环绕声道音频输入信号与右环绕声道音频输入信号转
换成虚拟声源的方法的流程图；以及
图13是图示控制除了左环绕声道音频输入信号与右环绕声道音频输入
信号之外的声道音频输入信号的方法的流程图。
具体实施例方式
通过提供一种处理m个声道音频输入信号以产生n个声道输出信号的装 置来实现本总发明构思的上述和/或其他方面，其中n小于m，该装置包括 第 一滤波器单元，用来降低m个声道音频输入信号中的至少两个声道音频输 入信号之间的相关性；虚拟声源生成单元，用来将由第一滤波器单元输出的 至少两个声道音频输入信号转换成在听众位置周围的预定位置处的虚拟声
音频输入信号的增益和延迟，来控制多声道音频输入信号中的除了所述至少 两个声道音频输入信号之外的声道音频输入信号的增益和延迟。
也可以通过提供一种处理m个声道音频输入信号以产生n个声道输出信 号的装置来实现本总发明构思的上述和/或其他方面，其中n小于m,该装置 包括第一滤波器单元，用来成组延迟m个声道音频输入信号中的至少两个 声道音频输入信号的特定频率分量；虛拟声源生成单元，用来将从第一滤波 器单元中输出的至少两个声道音频输入信号转换成在听众位置周围的预定位 置处的虚拟声源；以及输出控制器，用来基于由虚拟声源生成单元输出的至 少两个声道音频输入信号的增益和延迟，来控制多声道音频输入信号中的除 了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频输入信号的增益和延迟。
也可以通过提供一种处理m个声道音频输入信号以产生n个声道输出信 号的方法来实现本总发明构思的上述和/或其他方面，其中n小于m,该方法 包括降低m个声道音频输入信号中的至少两个声道音频输入信号之间的相 关性；将所述至少两个声道音频输入信号转换成在听众位置周围的预定位置 处的虚拟声源；以及基于被转换成虚拟声源的所述至少两个声道音频输入信 号的增益和延迟，来控制多声道音频输入信号中的除了所述至少两个声道音 频输入信号之外的声道音频输入信号的增益和延迟。
也可以通过提供一种处理m个声道音频输入信号以产生n个声道输出信 号的方法来实现本总发明构思的上述和/或其他方面，其中n小于m,该方法 包括成组延迟m个声道音频输入信号中的至少两个声道音频输入信号的特
定频率分量；将所述至少两个声道音频输入信号转换成在听众位置周围的预
定位置处的虚拟声源；以及基于被转换成虚拟声源的所述至少两个声道音频 输入信号的增益和延迟，来控制多声道音频输入信号中的除了所述至少两个 声道音频输入信号之外的声道音频输入信号的增益和延迟。
也可以通过提供一种包含用来执行上述方法的可执行代码的计算机可读 介质来实现本总发明构思的上述和/或其他方面。
也可以通过提供一种利用多个声道信号来在具有预定数目的扬声器的系 统中产生声源的装置来实现本总发明构思的上述和/或其他方面，其中扬声器 的预定数目小于所述多个声道信号的数目，该装置包括滤波器处理单元， 用来接收多个声道信号的、具有相似信号特性的至少第一声道信号和第二声 道信号，并且用来不同地处理第一声道信号和第二声道信号以使得第一声道 信号和第二声道信号的信号特性彼此不同；以及虛拟声单元，用来根据具有 不同的信号特性的第一声道信号和第二声道信号来在声场内的预定位置处产 生至少第 一虚拟声源和第二虛拟声源。
也可以通过提供一种处理n个声道信号以在具有m个扬声器的扬声器系 统中产生环绕声效果的装置来实现本总发明构思的上述和/或其他方面，其中 m小于n,该装置包括滤波器单元，用来在n个声道信号的至少两个声道 信号中产生不同延迟；以及虚拟声单元，用来接收经过延迟的、n个声道信 号的所述至少两个声道信号，并且用来将所接收的、n个声道信号的所述至 少两个声道信号定位在听众位置周围的预定位置处；以及输出控制器，用来 根据n个声道信号的所述至少两个声道信号的增益和延迟，来控制除了 n个 声道信号的所述至少两个声道信号之外的n个声道信号的增益和延迟。
也可以通过提供一种利用多个声道信号来在具有预定数目的扬声器的系
的预定数目小于所述多个声道信号的数目，该方法包括接收多个声道信号 的、具有相似信号特性的至少第一声道信号和第二声道信号；不同地处理第 一声道信号和第二声道信号以使得第一声道信号和第二声道信号的信号特性 彼此不同；以及根据具有不同的信号特性的第 一 声道信号和第二声道信号来 在声场内的预定位置处产生至少第一虚拟声源和第二虚拟声源。
也可以通过提供一种处理n个声道信号以在具有m个扬声器的扬声器系 统中产生环绕声效果的方法来实现本总发明构思的上述和/或其他方面，其中
m小于n，该方法包括在n个声道信号的至少两个声道信号中产生不同延 迟；将经过延迟的、n个声道信号的所述至少两个声道信号定位在听众位置 周围的预定位置处；以及根据n个声道信号的所述至少两个声道信号的增益 和延迟，来控制除了 n个声道信号的所述至少两个声道信号之外的n个声道 信号的增益和延迟。
现在将详细介绍本总发明构思的实施例，其示例被图示在附图中，在附 图中自始至终相似附图标记表示相似元件。下面参考附图描述实施例，以解 释本总发明构思。
图2是图示用来处理多声道音频输入信号100以产生两个声道输出信号 的装置的示意性结构。图2的装置包括虛拟环绕滤波器200、输出控制器300、 加法器400、左声道扬声器500、以及右声道扬声器600。
多声道音频输入信号100包括左声道L、中置声道C、低频效果声道LFE、 右声道R、左环绕声道Ls、以及右环绕声道Rs。尽管在该实施例中描述并图 示了一组5.1声道，但是应该懂得也可以替代地使用其他的多声道组，诸如 一组6.1声道或一组7.1声道。
虚拟环绕滤波器200从多声道音频输入信号100中接收左环绕声道Ls和 右环绕声道Rs。以下参照图3至图7更详细地描述虚拟环绕滤波器200的操 作。
虚拟环绕滤波器200降低左环绕声道Ls和右环绕声道Rs之间的相关性， 并且在听众位置的左后方和右后方产生虚拟声源。
输出控制器300从多声道音频输入信号100中接收左声道L、中置声道C、 低频效果声道LFE、右声道R。
虚拟环绕滤波器200改变左环绕声道Ls和右环绕声道Rs的频率特性以 产生虚拟声源。输出控制器300控制左声道L、中置声道C、低频效果声道 LFE、右声道R的输出增益和时间延迟。
加法器400之一将虚拟环绕滤波器200输出的声道音频输入信号100的 左信号和输出控制器300输出的声道音频输入信号100的左信号相加，并向 左声道扬声器500输出相加后的左信号。另一个加法器400将虚拟环绕滤波 器200输出的声道音频输入信号100的右信号和输出控制器300输出的声道 音频输入信号100的右信号相加，并向右声道扬声器600输出相加后的右信
如果使用6.1声道音频输入信号而不是5.1声道音频输入信号，则使用后
环绕声道与5.1声道。在这种情况下，进一步包括与虚拟环绕滤波器200相
同的虚拟环绕滤波器，并且接收将相应的后环绕声道音频输入信号分成的两
个信号。
如果接收7.1声道音频输入信号而不是5.1声道音频输入信号，则使用两 个后环绕声道与5.1声道。在这种情况下，进一步包括与虚拟环绕滤波器200 相同的虚拟环绕滤波器，并且接收相应的两个后环绕声道音频输入信号。
图3是图示根据本总发明构思的一个实施例的虚拟环绕滤波器200 (见 图2)的方框图。图3的虚拟环绕滤波器包括第一滤波器单元220和虚拟声 源生成单元20。
第一滤波器单元220降低左环绕声道音频输入信号Ls与右环绕声道音频 输入信号Rs之间的相关性，以改进环绕声道声音的定位并同时形成临场感。 当不使用第一滤波器单元220且左环绕声道音频输入信号Ls与右环绕声道音 频输入信号Rs之间的相关性较高时，在听众位置的正后方而不是在听众位置 的左后方和右后方形成声像作为幻^象(phantom image )。 由于前/后混淆可以 在听众位置的前方听到位于听众正后方处的声像，这使得听众难以感觉到环 绕效果。
因此，第一滤波器单元220降低左环绕声道声音信号Ls与右环绕声道声 音信号Rs之间的相关性并形成临场感，由此产生自然的环绕信道效果。下面 参考图4和图5描述第一滤波器单元220的结构。
虚拟声源生成单元280接收第一滤波器单元220输出的信号，并在听众 位置的左后方和右后方形成虚拟声源。下面参考图6和图7描述虚拟声源生 成单元280的结构。
图4是图示根据本总发明构思的一个实施例的第一滤波器单元220 (见 图3)的结构的方框图。利用可以是非对称的多个延迟单元、多个增益单元 以及多个加法器来实现第 一滤波器单元220。
第一滤波器单元220包括第一延迟单元221、第二延迟单元222、第三延 迟单元223、第四延迟单元224、第一增益单元225、第二增益单元226、第 一加法器228、第二加法器227、第一滤波器229、第二滤波器230、第三滤 波器231、第四滤波器232、第五延迟单元233、第六延迟单元234、第三增 益单元235、第四增益单元236、第三加法器237以及第四加法器238。
第一延迟单元221将左环绕声道声音信号Ls延迟第一预定时段。在本实 施例中，第一延迟单元221是传递函数为的延迟滤波器。
第二延迟单元222将右环绕声道声音信号Rs延迟第二预定时段。在本实 施例中，第二延迟单元222是传递函数为的延迟滤波器。
第一延迟单元221和第二延迟单元222是非对称的。换句话说，第一延 迟单元221和第二延迟单元222将所接收到的信号(即，左环绕声道信号Ls 和右环绕声道信号Rs )延迟不同的时段(即，第一预定时段和第二预定时段)。
第三延迟单元223将左环绕声道声音信号Ls延迟第三预定时段。在本实 施例中，第三延迟单元223是传递函数为ZJ的延迟滤波器。
第四延迟单元224将右环绕声道声音信号Rs延迟第四预定时段。在本实 施例中，第四延迟单元224是传递函数为Z^"'的延迟滤波器。
第三延迟单元223和第四延迟单元224也是非对称的。换句话说，第三 延迟单元223和第四延迟单元224将所接收到的信号(即，左环绕声道信号 Ls和右环绕声道信号Rs)延迟不同的时段(即，第三预定时段和第四预定时 段)。
第一增益单元225改变第三延迟单元223的输出增益，并且第二增益单 元226改变第四延迟单元224的输出增益。
第一加法器228将第一延迟单元221的输出与第二增益单元226的输出 相加。第二加法器227将第二延迟单元222的输出与第一增益单元225的输 出相力口。
第一增益单元225和第二增益单元226分别降低被第三延迟单元223和 第四延迟单元224延迟预定时段后的左环绕声道音频输入信号Ls和右环绕声 道音频输入信号Rs的输出增益。第一增益单元225和第二增益单元226防止 两个环绕声道音频输入信号混合。
第一滤波器229对第一加法器227的输出信号进行滤波，第二滤波器230 对第二加法器228的输出信号进行滤波。第一滤波器229和第二滤波器230 的输出信号被施加到虚拟声源生成单元280。
第五延迟单元233将经过第一滤波器229和第三滤波器231的信号延迟 第五预定时段。在本实施例中，第五延迟单元233是传递函数是ZZ^的延迟 滤波器。
第六延迟单元234将经过第二滤波器230和第四滤波器232的信号延迟
第六预定时段。在本实施例中，第六延迟单元234是传递函数是Z:的延迟 滤波器。
第五延迟单元233和第六延迟单元234是非对称的。换句话说，第五延 迟单元233和第六延迟单元234将所接收到的信号延迟不同的时段(即，第 五预定时段和第六预定时段)。可以根据设计规范选择延迟单元233、 221、 223、 224、 222和234的传递函数。
第一滤波器229、第二滤波器230、第三滤波器231和第四滤波器232可 以是低通滤波器(LPF)，以滤除所接收的信号的高带分量。
第三增益单元235改变第五延迟单元233的输出增益，第四增益单元236 改变第六增益单元234的输出增益。
第三加法器237将第三增益单元235的输出信号与左环绕声道音频输入 信号Ls相加。第四加法器238将第四增益单元236的输出信号与右环绕声道 音频输入信号Rs相加。
图5是图示根据本总发明构思的另一实施例的第一滤波器单元220 (见 图3)的方框图。图5的第一滤波器单元具有与图4的第一滤波器单元相似 的特性。然而，通过使用应用了人工混响器(artificial reverberator)以便人工 地建立空间混响特性的全带滤波器，图5的第一滤波器单元可以获得比图4 的第一滤波器单元更自然的临场感。全带滤波器具有成组延迟特定频率分量 的特性。由于全带滤波器的该特性的应用，单声道信号可以变成相似的立体 声信号。
布置图5的第一滤波器单元使得两个全带滤波器相关地连接到左环绕声 道音频输入信号Ls与右环绕声道音频输入信号Rs的每一个。
左环绕声道音频输入信号Ls输入到第一全带滤波器(Z_iQ ) 251。左环 绕声道音频输入信号Ls在经过增益单元(GL) 252时，其增益被改变。加法 器253将增益单元(GL) 252输出的信号与第一全带滤波器(Z-iQ ) 251输出 的信号相加在一起。加法器253输出的信号在经过增益单元(-GL) 254时， 其增益被改变。然后，加法器255将增益单元(-GL) 254输出的信号与左 环绕声道音频输入信号Ls相加在一起。
加法器253输出的信号输入到第二全带滤波器(Z-" ) 256。加法器253 输出的信号在经过增益单元(GL) 257时，其增益被改变。加法器258将增 益单元(GL) 257输出的信号与第二全带滤波器(Z-" ) 256输出的信号相加
在一起。加法器258输出的信号在经过增益单元(-GL) 259时，其增益被 改变。加法器260将增益单元(-GL) 259输出的信号与加法器253输出的 信号相加在一起。
以与连接到左环绕声道的第一全带滤波器251和第二全带滤波器256相 似的方式布置相关地连接到右环绕声道的两个全带滤波器，即第三全带滤波 器(Z-RO ) 261和第四全带滤波器(Z-R1 ) 266。加法器263、 265、 268和270 的操作类似于加法器253、 255、 258和260，并且增益单元(GR) 262与267 以及(-GR) 264与269的操作分别类似于增益单元(GL ) 252与257以及 (-GL) 254与259。
当接收到单声道信号时，将四个全带滤波器的延迟值设置为不同的，如 由丄0^"^别^i l给出的，以将单声道信号转换成立体声信号。为了将由于图 5的第一滤波器单元的非对称结构产生的相关性降低最大化，独立地连接到 每个信道的两个全带滤波器的延迟值具有关系L0 > L1且R0 > R1或者关系 L0 <Ll 且 L0 < Ll 。
通常，每个全通滤波器的增益单元具有相同值，但是在一些情况下，可
以具有不同值。为了防止信号不同相(out-of-phase )，增益单元GL和GR可 以具有相同或不同符号，但是增益单元254和259应该具有相同增益，增益 单元252和257应该具有相同增益，增益单元264和269应该具有相同增益， 增益单元262和267应该具有相同增益。
图6是根据本总发明构思的一个实施例的虚拟声源生成单元280(见图3 ) 的结构。图6的虚拟声源生成单元将图4和/或图5的第一滤波器单元输出的 左环绕声道音频输入信号Ls与右环绕声道音频输入信号Rs转换成听众位置 的左后方和右后方处的虚拟声源。
布置虚拟声源生成单元以接收第一滤波器单元输出的左环绕声道音频输 入信号Ls与右环绕声道音频输入信号Rs,以利用四个有限脉冲响应(FIR) 滤波器Kll、 K12、 K21和K22对左环绕声道音频输入信号Ls与右环绕声道 音频输入信号Rs做巻积，并且将巻积的结果相加在一起。
左环绕声道音频输入信号Ls与右环绕声道音频输入信号Rs分别利用 FIR滤波器Kll与K12做巻积，将这两个巻积产生的两个信号相加在一起以 产生左声道输出信号。左环绕声道音频输入信号Ls与右环绕声道音频输入信 号Rs分别利用FIR滤波器K21与K22做巻积，将这两个巻积产生的两个信
号相加在一起以产生右声道输出信号。
将左声道输出信号与右声道输出信号加到输出控制器200 (见图2)的输
出信号，以产生两个声道的最终输出信号。
图7是图示虚拟声源生成单元280 (见图3)的计算的方框图。 图7的虚拟声源生成单元使用双耳合成滤波器(binaural synthesis filter ) (B 、 B12、 B2,和B22)以及串音消除滤波器(C 、 C12、 (321和(:22),其中， 将双耳合成滤波器(b 、 b12、 b2^。b22)实现为虚拟声源(即，其位置)与 听众位置处的虚拟听众之间的头相关传递函数(HRTF)的第一矩阵，将串音 消除滤波器(Cn、 C12、 (:21和(322)实现为虚拟听众与2个声道输出的每个位 置之间的HRTF的第二矩阵的逆矩阵。2个声道输出的位置对应于2个扬声 器的位置。
使用HRTF来实现双耳合成滤波器(B 、 B12、 B^和B22)，每个HRTF 都是声源和耳膜之间的声传递函数。
HRTF包括表示传输声音的空间特性的各个信息，其包括听众的右耳和 左耳之间的时间差、听众的右耳和左耳之间的声级差、以及听众的右耳廓 (pinna)和左耳廓的形状。具体地，HRTF包括关于严重影响上声像与下声 像的定位的耳廓的信息。通常通过基于仿真头的测量来获得关于耳廓的信息， 这是由于难以对具有复杂形状的耳廓建模。环绕扬声器一般被定位在相对于 听众位置的前方中间的90°与110°之间。因此，为了在环绕扬声器所在的90° 与110。之间定位虚拟扬声器，在偏离听众位置的前方中间的左侧和右侧的每 一侧的90°与110°之间测量HRTF (例如，通过使用仿真头)。本总发明构思 不仅限于此。可以在80度和130度之间测量HRTF。
分别将位于听众位置左侧的90°与110。之间的扬声器与仿真头的左耳和 右耳之间的HRTF称为Bu和B21。分别将位于听众位置右侧的90°与110°之 间的扬声器与仿真头的左耳和右耳之间的HRTF称为B^和B22。
当听众通过耳机听到双耳合成滤波器的输出信号时，听众感觉到声像位 于听众位置的左侧和右侧的每一侧的90°与110°之间。当通过耳机再现声音 时，双耳合成提供最佳性能。另一方面，当通过两个扬声器再现声音时，在 两个扬声器和听众的两耳之间出现串音，因此，使声音定位的感觉变差。换 句话说，尽管左声道的声音应该只能在左耳中听到，右声道的声音应该只能 在右耳中听到，但是，由于两个声道之间的串音，左声道声音被右耳听到并
且右声道声音被作左耳听到。因此，使定位感降级，使得声像没有被置于相 对于听众位置的期望位置处。
因此，设计串音消除滤波器(C 、 C12、 C2,和C22),以消除该串音现象。
首先，测量听众位置和两个扬声器之间的HRTF以设计串音消除滤波器(Cn、
c12、 <:21和c22)。分别将位于听众位置左侧的特定位置处(例如，相对于听
众位置的前方中间的90°与110°之间)的扬声器和仿真头的左耳与右耳之间 的HRTF称为Hu和H^，将位于听众位置右侧的特定位置处(例如，相对于 听众位置的前方中间的90。与110°之间)的扬声器和仿真头的左耳与右耳之 间的HRTF称为Hu和H22。在这种情况下，通过如/^式1对HRTF H 、 H21、 Hu和H22的第二矩阵求逆来设计串音消除滤波器矩阵C(z):
<formula>formula see original document page 33</formula>双耳合成滤波器矩阵(B 、 B12、 B2!和B22)将虚拟扬声器定位在左环绕
扬声器和右环绕扬声器的位置处(例如，相对于听众位置的前方中间的90° 与110°之间)。串音消除滤波器矩阵C(z)消除两个扬声器与左耳和右耳之间 的串音。因此，如公式2，通过将双耳合成滤波器矩阵(B 、 B12、 B^和B22) 与串音消除滤波器矩阵C(z)相乘来计算虚拟声源生成单元使用的矩阵K(z):
<formula>formula see original document page 33</formula>(2)
图8是图示根据本总发明构思的一个实施例的输出控制器300 (见图2) 的方框图。输出控制器包括增益单元310、 320、 330和340以及延迟单元315、 325、 335和345。
左声道音频输入信号L在经过增益单元(Ga) 310时，其增益被改变。 然后，左声道音频输入信号L被延迟单元Z-"15延迟。
中置声道音频输入信号C在经过增益单元(Gb) 320时，其增益被改变。 然后，中置声道音频输入信号C被延迟单元Z-A325延迟。
LFE声道音频输入信号LFE在经过增益单元(Gc) 330时，其增益被改 变。然后，LFE声道音频输入信号LFE被延迟单元Z-A335延迟。
右声道音频输入信号R在经过增益单元(Gd) 340时，其增益被改变。 然后，右声道音频输入信号R纟皮延迟单元Z-A345延迟。
左环绕声道音频输入信号Ls和右环绕声道音频输入信号Rs在经过虚拟
环绕滤波器200 (见图2)时，其增益和延迟也被改变。换句话说，左环绕声 道音频输入信号Ls和右环绕声道音频输入信号Rs的增益和延迟的改变依赖 于虚拟环绕滤波器200 (见图2)的组件。相应地，基于虚拟环绕滤波器200 (见图2)的特性，调节增益单元310、 320、 330、 340以及延迟单元315、 325、 335和345施加给左声道音频输入信号L、中置声道音频输入信号C、 LFE声道音频输入信号LFE和右声道音频输入信号R的增益和延迟。
通过虚拟环绕滤波器200 (图2)的输入信号的RMS功率和输出信号的 RMS功率之间的比较来确定与输出增益相关的、增益单元的值Ga、 Gb、 Gc 和Gd。通过虚拟环绕滤波器200 (见图2)的脉冲响应或一组延迟来获得时 间延迟值Z-A。
图9是图示处理多声道音频输入信号以产生两个声道输出信号的方法的 流程图。首先，在操作S100中，降低多声道音频输入信号中的左环绕声道音 频输入信号Ls和右环绕声道音频输入信号Rs之间的相关性。下面更详细地 描述相关性的降低。
在操作S200中，具有降低后的相关性的左环绕声道音频输入信号Ls和 右环绕声道音频输入信号Rs被转换成位于听众位置周围的预定位置处的虚 拟声源，即左环绕和右环绕。
然后，在操作S300中，控制除了左环绕声道音频输入信号Ls和右环绕 声道音频输入信号Rs之外的声道音频输入信号(即，左声道音频输入信号L、 中置声道音频输入信号C、 LFE声道音频输入信号LFE和右声道音频输入信 号R)的增益和延迟，以对应于在操作S200中左环绕声道音频输入信号Ls 和右环绕声道音频输入信号Rs已经被转换成的虚拟声源的增益和延迟。
在操作S400中，将多声道音频输入信号的、要经由左声道输出的信号(已 经对其执行了操作S200和S300)相加在一起(即，求和)，将多声道音频输 入信号的、要经由右声道输出的信号(已经对其执行了操作S200和S300) 相加在一起。然后，可以由左扬声器和右扬声器分别输出左声道的信号和右 声道的信号。
图IO是图示根据本总发明构思的一个实施例的、降低左环绕声道音频输 入信号Ls和右环绕声道音频输入信号Rs之间的相关性的方法的流程图。首 先，在操作S101中，将左环绕声道音频输入信号Ls延迟第一时段。在操作 S102中，将右环绕声道音频输入信号Rs延迟第二时段。
在操作S103中，将左环绕声道音频输入信号Ls延迟第三时段。在操作 S104中，将右环绕声道音频输入信号Rs延迟第四时^a。
在操作S105中，改变在操作S103中被延迟的左环绕声道音频输入信号 Ls增益。在操作S106中，改变在操作S104中被延迟的右环绕声道音频输入 信号Rs的增益。
在操作S107中，将在操作S101中被延迟的左环绕声道音频输入信号Ls 加到具有在操作S106中改变的增益的右环绕声道音频输入信号Rs。在操作 S108中，将在操作S102中被延迟的右环绕声道音频输入信号Rs加到通过在 操作S105中改变左环绕声道音频输入信号Ls的增益获得的信号。
在操作S109中，将在操作S107中通过加法获得的信号的高带分量滤除。 在操作S110中，将在操作S108中相加的信号的高带分量滤除。
在操作S111中，改变通过操作S109中的滤波获得的信号的增益。在操 作S112中，改变通过操作S110中的滤波获得的信号的增益。
然后，在操作SU3中，将通过在操作Slll中改变增益获得的信号延迟 第五时段，并且将延迟后的信号反馈回操作S101和S103。然后，在操作S114 中，将通过在操作S112中改变增益获得的信号延迟第六时段，并且将延迟后 的信号反馈回操作S102和S104。
在本实施例中，第一时段、第二时段、第三时段、第四时,殳、第五时賴二 和第六时段彼此不同。
图IIA是图示根据本总发明构思的另一实施例的、成组延迟左环绕声道 音频输入信号Ls的特定频率分量的方法的流程图。图11B是图示根据本总发 明构思的另一实施例的、成组延迟右环绕声道音频输入信号Rs的特定频率分 量的方法的流程图。
参考图11A,在操作S151中，将左环绕声道音频输入信号Ls延迟第一 预定时段。
在操作S152中，改变左环绕声道音频输入信号Ls的增益。
在操作S153中，将在操作S151和在操作S152中获得的信号相加在一起。
然后，在操作S154中，改变通过操作S153中的相加获得的信号的增益，并
将在操作S154中获得的信号反馈回搡作S151。
在操作S155中，将通过操作S153中的相加获得的信号延迟第二预定时段。
在操作S156中，改变通过操作S153中的相加获得的信号的增益。 在操作S157中，将在操作S155和在操作S156中获得的信号相加在一起。 将信号和输出为虚拟声源。然后，在操作S158中，改变通过操作S157中的 相加获得的信号的增益，并将在操作S158中获得的信号反馈回操作S155。关于右环绕声道音频输入信号Rs,图11B中图示的方法类似于图IIA中 图示的方法。参考图11B,在操作S161中，将右环绕声道音频输入信号Rs延迟第一 预定时段。在操作S162中，改变右环绕声道音频输入信号Rs的增益。在操作S163中，将在操作S161和在操作S162中获得的信号相加在一起。然后，在操作S164中，改变通过操作S163中的相加获得的信号的增益，并将在操作S164中获得的信号反馈回操作S161。在操作S165中，将通过操作S163中的相加获得的信号延迟第二预定时段。在操作S166中，改变通过操作S163中的相加获得的信号的增益。在操作S167中，将在操作S165和在操作S166中获得的信号相加在一起。 将信号和输出为虚拟声源。然后，在搡作S168中，改变通过操作S167中的 相加获得的信号的增益，并将在操作S168中获得的信号反馈回搡作S165。将图IIA和图11B中的操作S151、 S155、 S161和S165中的第一预定时 段和第二预定时段设置为彼此不同。操作S151中的延迟时间比操作S155中 的延迟时间长，操作S161中的延迟时间比操作S165中的延迟时间长。可选 择地，可以将操作S155中的延迟时间设置为比操作S151中的延迟时间长， 将操作S165中的延迟时间设置为比操作S161中的延迟时间长。上述操作中的增益改变一般是相同的，但是在一些情况下，可以将这些 增益改变设置为彼此不同。图12是详细图示将左环绕声道音频输入信号Ls与右环绕声道音频输入 信号Rs转换为虚拟声源的操作S200 (见图9 )的流程图。首先，在操作S210 中，计算虚拟声源和位于听众位置处的虚拟听众之间的第一 HRTF矩阵B。在操作S220中，获得虚拟听众和2个声道输出位置(即，左扬声器和右 扬声器)之间的第二HRTF矩阵，并计算第二HRTF矩阵的逆矩阵C。在操作S230中，将在操作S210中计算的第一 HRTF矩阵B乘以在操作
S220中计算的逆矩阵C以获得乘积矩阵。在操作S240中，将在操作S100中获得的信号(见图9 )与在操作S230 中获得的乘积矩阵进行巻积。图13是详细图示控制除了左环绕声道音频输入信号Ls与右环绕声道音 频输入信号Rs之外的声道音频输入信号的增益和延迟的操作S300的流程图。 首先，在操作S310中，将左环绕声道音频输入信号Ls与右环绕声道音频车lr 入信号Rs的RMS功率与操作S200中的转换获得的信号的RMS功率(见图 9)才目t匕孝交。在操作S320中，基于在操作S310中获得的RMS功率之间的差异，控 制除了左环绕声道音频输入信号Ls与右环绕声道音频输入信号Rs之外的声 道音频输入信号，即左声道音频输入信号L、中置声道音频输入信号C、 LFE 声道音频输入信号LFE、和右声道音频输入信号R的增益。在操作S330中，将左声道音频输入信号L、中置声道音频输入信号C、 LFE声道音频输入信号LFE、和右声道音频输入信号R延迟一个时段，该时 段对应于左环绕声道音频输入信号Ls与右环绕声道音频输入信号Rs被转换 成虚拟声源的时段。本总发明构思可以以硬件、软件或其组合来实现。例如，本总发明构思 可以通过计算机运行源自计算机可读介质的程序来实现，其中计算机可读介 质包括但不限于诸如^f兹存储介质(ROM、 RAM、软盘、 一磁带等)、光可读介 质(CD-ROM、 DVD等)、以及载波(在因特网上传输)的存储介质。本总 发明构思可以被实现为具有使得经由网络连接的多个计算机系统执行分布式 处理的计算机可读程序代码的计算机可读介质。
权利要求
1.一种处理m个声道音频输入信号以产生n个声道输出信号的装置，其中n小于m，该装置包括第一滤波器单元，用来降低m个声道音频输入信号中的至少两个声道音频输入信号之间的相关性；虚拟声源生成单元，用来将由第一滤波器单元输出的至少两个声道音频输入信号转换成在听众位置周围的预定位置处的虚拟声源；以及输出控制器，用来基于从虚拟声源生成单元中输出的至少两个声道音频输入信号的增益和延迟，来控制m个声道音频输入信号中的除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频输入信号的增益和延迟。
2. 如权利要求l所述的装置，其中，所述第一滤波器单元包括多个延迟 单元、增益单元和滤波器单元，以便降低所述相关性。
3. 如权利要求2所述的装置，其中，所述多个延迟单元中的每一个引入 不同的延迟。
4. 如权利要求l所述的装置，进一步包括加法单元，用来将从所述虚拟声源生成单元输出的第 一信号与从所述输 出控制器输出的第一信号相加，以产生第一声道信号，并且用来将由所述虚 拟声源生成单元输出的第二信号与由所述输出控制器输出的第二信号相加， 以产生第二声道信号。
5. 如权利要求l所述的装置，其中，所述第一滤波器单元包括第 一延迟单元，用来将所述至少两个声道音频输入信号的第 一声道音频 输入信号延迟第一时段；以及第二延迟单元，用来将所述至少两个声道音频输入信号的第二声道音频 输入信号延迟第二时段。
6. 如权利要求5所述的装置，其中，所述第一滤波器单元进一步包括 第三延迟单元，用来将所述至少两个声道音频输入信号的第一声道音频输入信号延迟第三时段；第四延迟单元，用来将所述至少两个声道音频输入信号的第二声道音频 输入信号延迟第四时段；第一增益单元，用来改变所述第三延迟单元的输出的增益； 第二增益单元，用来改变所述第四延迟单元的输出的增益； 第一加法器，用来将所述第一延迟单元的输出加到所述第二增益单元的输出上；以及第二加法器，用来将所述第二延迟单元的输出加到所述第一增益单元的 输出上。
7. 如权利要求6所述的装置，其中，所述第一滤波器单元进一步包括 第一滤波器，用来对所述第一加法器的输出进行滤波； 第二滤波器，用来对所述第二加法器的输出进行滤波； 第五延迟单元，用来将所述第一滤波器的输出延迟第五时段； 第六延迟单元，用来将所述第二滤波器的输出延迟第六时段； 第三增益单元，用来改变所述第五延迟单元的输出的增益； 第四增益单元，用来改变所述第六延迟单元的输出的增益；第三加法器，用来将所述第一声道音频输入信号加到所述第三增益单元 的输出上；以及第四加法器，用来将所述第二声道音频输入信号加到所述第四增益单元 的输出上。
8. 如权利要求7所述的装置，其中，所述第一、第二、第三、第四、第 五、和第六时段是不同的。
9. 如权利要求5所述的装置，其中，所述虚拟声源生成单元包括 转换单元，用来将从所述第 一滤波器单元输出的第 一声道音频输入信号和第二声道音频输入信号转换成听众位置周围的预定位置处的虚拟声源；以 及第二滤波器单元，包括串音消除单元，用来消除所述虚拟声源之间的串音。
10. 如权利要求9所述的装置，其中，所述第二滤波器单元包括 双耳合成滤波器，用来提供所述虚拟声源和听众位置处的虚拟听众之间的第一头相关传递函数矩阵；以及串音消除滤波器，用来提供所述虚拟听众和所述至少两个声道的输出位 置之间的第二头相关传递函数矩阵的逆矩阵。
11. 如权利要求l所述的装置，其中，所述输出控制器包括 增益单元，用来改变除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音 频输入信号的增益；以及延迟单元，用来将除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频 输入信号延迟预定时段。
12. 如权利要求11所述的装置，其中，所述增益单元的增益改变是通过将从所述虚拟声源生成单元输出的信号与所述至少两个声道音频输入信号进4亍比4交而确定的。
13. 如权利要求12所述的装置，其中，所述增益单元的增益改变是通过 将从所述虚拟声源生成单元输出的信号的均方根(RMS)功率与所述至少两 个声道音频输入信号的RMS功率进行比较而确定的。
14. 如权利要求11所述的装置，其中，所述预定时段是基于由所述第一 滤波器单元引入的组延迟而确定的。
15. 如权利要求11所述的装置，其中，所述第一滤波器单元形成临场感。
16. —种处理m个声道音频输入信号以产生n个声道输出信号的装置， 其中n小于m，该装置包括第 一滤波器单元，用来在m个声道音频输入信号中的至少两个声道音频 输入信号的特定频率分量中引入组延迟；虚拟声源生成单元，用来将从所述第 一滤波器单元中输出的至少两个声 道音频输入信号转换成在听众位置周围的预定位置处的虚拟声源；以及输出控制器，用来基于由所述虚拟声源生成单元输出的至少两个声道音 频输入信号的增益和延迟，来控制m个声道音频输入信号中的除了所述至少 两个声道音频输入信号之外的声道音频输入信号的增益和延迟。
17. 如权利要求16所述的装置，其中，所述第一滤波器单元包括多个延 迟单元和增益单元。
18. 如权利要求17所述的装置，其中，所述多个延迟单元中的每一个引 入不同的延迟。
19. 如权利要求16所述的装置，进一步包括加法单元，用来将从所述虚拟声源生成单元输出的第一信号与从所述输 出控制器输出的第一信号相加，以产生第一声道信号，并且用来将从所述虚 拟声源生成单元输出的第二信号与从所述输出控制器输出的第二信号相加， 以产生第二声道信号。
20. 如权利要求19所述的装置，其中，所述第一滤波器单元包括多个全带滤波器，并且预定数目的所述多个全带滤波器相关地连接到所述至少两 个声道音频输入信号的每一个，所述至少两个声道音频输入信号对应于在第 一声道和第二声道接收到的第 一声道音频输入信号和第二声道音频输入信
21. 如权利要求20所述的装置，其中，所述多个全带滤波器的每一个包括延迟单元，用来将音频输入信号延迟预定时段； 第一增益单元，用来改变音频输入信号的增益；第一加法器，用来将所述第一增益单元的输出加到所述延迟单元的输出上；第二增益单元，用来改变所述第一加法器的输出的增益；以及 第二加法器，用来将所述第二增益单元的输出加到所述音频输入信号上。
22. 如权利要求21所述的装置，其中，连接到所述第一声道和第二声道 的每一个的所述全带滤波器的每一个的所述延迟单元中的所述预定时段是不同的。
23. 如权利要求22所述的装置，其中，当相关地连接到所述第一声道的到所述第二声道的所述全带滤波器的所述多个延迟单元中的所述预定时段也 增长，并且当相关地连接到所述第 一声道的所述全带滤波器的所述多个延迟 单元中的所述预定时段减短时，相关地连接到所述第二声道的所述全带滤波 器的所述多个延迟单元中的所述预定时段也减短。
24. 如权利要求21所述的装置，其中，所述第一增益单元和所述第二增 益单元具有不同符号的同 一增益。
25. 如权利要求20所述的装置，其中，所述虚拟声源生成单元包括 转换单元，用来将从所述第一滤波器单元输出的第一声道音频输入信号和第二声道音频输入信号转换成听众位置周围的预定位置处的所述虚拟声 源；以及第二滤波器单元，包括串音消除单元，用来消除所述虚拟声源之间的串音。
26. 如权利要求25所述的装置，其中，所述第二滤波器单元包括 双耳合成滤波器，用来提供所述虚拟声源和听众位置处的虚拟听众之间的第一头相关传递函数矩阵；以及串音消除滤波器，用来提供所述虚拟听众和所述至少两个声道的位置之 间的第二头相关传递函数矩阵的逆矩阵。
27. 如权利要求19所述的装置，其中，所述输出控制器包括 增益单元，用来改变除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频输入信号的增益；以及延迟单元，用来将除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频 输入信号延迟预定时段。
28. 如权利要求27所述的装置，其中，所述增益单元的增益改变是通过 将从所述虚拟声源生成单元输出的信号与所述至少两个声道音频输入信号进 4亍比一交而确定的。
29. 如权利要求28所述的装置，其中，所述增益单元的增益改变是通过 将从所述虚拟声源生成单元输出的信号的均方根(RMS)功率与所述至少两 个声道音频输入信号的RMS功率进行比较而确定的。
30. 如权利要求27所述的装置，其中，所述预定时段是基于由所述第一 滤波器单元引入的组延迟而确定的。
31. 如权利要求27所述的装置，其中，所述第一滤波器单元形成临场感。
32. —种处理m个声道音频输入信号以产生n个声道输出信号的方法， 其中n小于m，该方法包括降低所述m个声道音频输入信号中的至少两个声道音频输入信号之间的 相关性；将所述至少两个声道音频输入信号转换成在听众位置周围的预定位置处 的虚拟声源；以及基于被转换成所述虚拟声源的所述至少两个声道音频输入信号的增益和 延迟，来控制所述m个声道音频输入信号中的除了所述至少两个声道音频输 入信号之外的声道音频输入信号的增益和延迟。
33. 如权利要求32所述的方法，其中，所述降低相关性还包括 执行第 一延迟操作，以将所述至少两个声道音频输入信号的每一个都延迟预定时段；执行第一增益改变操作，以改变经过延迟的至少两个声道音频输入信号 的增益；以及执行第 一滤波操作，以对所述至少两个声道音频输入信号进行滤波。
34. 如权利要求33所述的方法，其中，所述至少两个声道音频输入信号 被延迟的所述预定时段中的每一个都彼此不同。
35. 如权利要求32所述的方法，进一步包括将通过所述转换和所述增益与延迟控制获得的m个声道音频输入信号的 第一信号相加，以产生第一声道；以及将通过所述转换和所述增益与延迟控制获得的m个声道音频输入信号的 第二信号相加，以产生第二声道。
36. 如权利要求35所述的方法，其中，所述降低相关性包括执行第 一延迟操作，以将所述至少两个声道音频输入信号中的第 一声道 音频输入信号延迟第一时段；以及执行第二延迟操作，以将所述至少两个声道音频输入信号中的第二声道 音频输入信号延迟第二时段。
37. 如权利要求36所述的方法，其中，所述降低相关性还包括 执行第三延迟操作，以将所述至少两个声道音频输入信号中的第一声道音频输入信号延迟第三时段；执行第四延迟操作，以将所述至少两个声道音频输入信号中的第二声道 音频输入信号延迟第四时段；执行第一加法操作，以将延迟了所述第一时段的信号加到延迟了所述第 四时段的信号上；以及执行第二加法操作，以将延迟了所述第二时段的信号加到延迟了所述第三时段的信号上。
38. 如权利要求37所述的方法，其中，所述降低相关性还包括 执行第一滤波操作，以对在将延迟了所述第一时段的信号加到延迟了所述第四时段的信号上的所述第一加法操作中获得的信号进行滤波；执行第二滤波操作，以对在将延迟了所述第二时段的信号加到延迟了所述第三时段的信号上的所述第二加法操作中获得的信号进行滤波；执行第一增益改变操作，以改变在所述第二滤波操作中获得的信号的增益，并将由所述第一增益改变操作获得的信号延迟第五时段；执行第二增益改变操作，以改变在所述第二滤波操作中获得的信号的增益，并将由所述第二增益改变操作获得的信号延迟第六时段； 执行第三加法操作，以将延迟了所述第五时段的信号加到所述第 一声道 音频输入信号上；以及执行第四加法操作，以将延迟了所述第六时段的信号加到所述第二声道 音频输入信号上。
39. 如权利要求38所述的方法，其中，所述第一、第二、第三、第四、 第五、和第六时段彼此不同。
40. 如权利要求36所述的方法，其中，所述至少两个声道音频输入信号 的转换包括计算所述虚拟声源和听众位置处的虚拟听众之间的第一头相关传递函数 矩阵(B);计算所述虚拟听众和所述至少两个声道的位置之间的第二头相关传递函 数矩阵的逆矩阵(C);将所述第一头相关传递函数矩阵(B)乘以所述逆矩阵(C)，以计算乘 积矩阵；以及利用所述乘积矩阵将所述第一声道音频输入信号和第二声道音频输入信 号进行巻积，在所述第一声道音频输入信号和第二声道音频输入信号之间已 经降低了相关性。
41. 如权利要求32所述的方法，其中，所述增益和延迟的控制包括 基于通过到所述虚拟声源的转换而获得的所述至少两个声道音频输入信号的增益的确定，控制除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频 输入信号的增益；以及基于将所述至少两个声道音频输入信号转换成所述虚拟声源所需要的时 段，将除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频输入信号进行延 迟。
42. 如权利要求41所述的方法，其中，基于通过到所述虚拟声源的转换 而获得的至少两个声道音频输入信号的均方根(RMS)功率与所述至少两个 声道音频输入信号转换成所述虚拟声源之前的所述至少两个声道音频输入信 号的RMS功率之间的比较结果，来控制除了所述至少两个声道音频输入信号 之外的声道音频输入信号的增益。
43. —种处理m个声道音频输入信号以产生n个声道输出信号的方法， 其中n小于m，该方法包括 成组延迟m个声道音频输入信号中的至少两个声道音频输入信号的特定 频率分量；将所述至少两个声道音频输入信号转换成在听众位置周围的预定位置处的虚拟声源；以及基于被转换成所述虚拟声源的所述至少两个声道音频输入信号的增益和 延迟，来控制所述m个声道音频输入信号中的除了所述至少两个声道音频输 入信号之外的声道音频输入信号的增益和延迟。
44. 如权利要求43所述的方法，其中，所述特定频率分量的成组延迟进 一步包括执行第 一延迟操作，以将所述至少两个声道音频输入信号的每一个都延 迟对应的预定时段；以及执行第一增益改变操作，以改变经过延迟的至少两个声道音频输入信号 的增益。
45. 如权利要求44所述的方法，其中，所述对应预定时段对于所述至少 两个声道音频输入信号的每一个而言都不同。
46. 如权利要求43所述的方法，进一步包括将通过所述转换和所述增益与延迟控制获得的m个声道音频输入信号的 第一信号相加，以产生第一声道；以及将通过所述转换和所述增益与延迟控制获得的m个声道音频输入信号的 第二信号相加，以产生第二声道。
47. 如权利要求46所述的方法，其中，所述特定频率分量的成组延迟包括使所述至少两个声道音频输入信号的第一声道音频输入信号通过全带滤 波器；以及使所述至少两个声道音频输入信号的第二声道音频输入信号通过全带滤 波器，其中，所述第一声道音频输入信号和第二声道音频输入信号中的每一个 通过的所述全带滤波器包括预定数目的全带滤波器，该预定数目的全带滤波 器相关地连接到所述至少两个声道的每一个，所述至少两个声道对应于第一 声道和第二声道。
48. 如权利要求47所述的方法，其中 所述第一声道音频输入信号的通过包括执行第一延迟操作，以使用当前第一全带滤波器将所述第一声道音频输 入信号延迟预定时段，执行第 一加法操作，以将经过延迟的第 一声道音频输入信号加到通过改 变所述第一声道音频输入信号的增益获得的信号上，使用由所述第一加法操作获得的信号作为下一第一全带滤波器的输入，执行第一增益改变操作，以改变由所述第一加法操作获得的信号的增益；以及所述第二声道音频输入信号的通过包括执行第二延迟操作，以使用当前第二全带滤波器将所述第二声道音频输 入信号延迟预定时段，执行第二加法操作，以将经过延迟的第二声道音频输入信号加到通过改 变所述第二声道音频输入信号的增益获得的信号上，使用由所述第二加法操作获得的信号作为下一第二全带滤波器的输入，执行第二增益改变操作，以改变由所述第二加法操作获得的信号的增益。
49. 如权利要求48所述的方法，其中，所述第一声道音频输入信号和第 二声道音频输入信号被延迟的预定时段彼此不同。
50. 如权利要求49所述的方法，其中，所述第一声道音频输入信号和第 二声道音频输入信号被延迟的预定时段双双增长或双双减短。
51. 如权利要求46所述的方法，其中，所述至少两个声道音频输入信号 的转换包括计算所述虚拟声源和听众位置处的虚拟听众之间的第一头相关传递函数 矩阵(B);计算所述虚拟听众和所述至少两个声道的位置之间的第二头相关传递函 数的逆矩阵(C);将所述第一头相关传递函数矩阵(B)乘以逆矩阵(C),以确定乘积矩 阵；以及利用所述乘积矩将所述至少两个声道音频输入信号进行巻积，在所述至 少两个声道音频输入信号之间已经阵降低了相关性。
52. 如权利要求46所述的方法，其中，所述增益和延迟的控制包括 基于通过到所述虚拟声源的转换而获得的至少两个声道音频输入信号的 增益的确定，来控制除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频输 入信号的增益；以及基于将所述至少两个声道音频输入信号转换成所述虛拟声源所需要的时 段来延迟除了所述至少两个声道音频输入信号的声道音频输入信号。
53. 如权利要求52所述的方法，其中，基于通过到所述虚拟声源的转换 而获得的至少两个声道音频输入信号的均方根(RMS)功率与所述至少两个 声道音频输入信号转换成所述虚拟声源之前的所述至少两个声道音频输入信 号的RMS功率之间的比较结果，来控制除了所述至少两个声道音频输入信号 之外的声道音频输入信号的增益。
54. —种包括用来处理m个声道音频输入信号以产生n个声道输出信号 的可执行代码的计算机可读介质，其中n小于m,该介质包括用来降低所述m个声道音频输入信号中的至少两个声道音频输入信号之 间的相关性的可执行代码；用来将所述至少两个声道音频输入信号转换成听众位置周围的预定位置 处的虚拟声源的可执行代码；益和延迟，来控制所述m个声道音频输入信号中的除了所述至少两个声道音 频输入信号之外的声道音频输入信号的增益和延迟。
55. 如权利要求54所述的介质，其中，所述用来降低相关性的可执行代 码包括用来执行第 一延迟操作，以将所述至少两个声道音频输入信号的每一个 都延迟预定时段的可执行代码；用来执行第一增益改变操作，以改变经过延迟的至少两个声道音频输入 信号的增益的可执行代码；以及用来执行第一滤波操作，以对所述至少两个声道音频输入信号进行滤波 的可执行代码。
56. 如权利要求55所述的介质，其中，所述至少两个声道音频输入信号 被延迟的每个预定时段彼此不同。
57. 如权利要求54所述的介质，进一步包括用来将通过所述转换和所述增益与延迟控制获得的m个声道音频输入信 号的第一信号相加以产生第一声道、以及用来将通过所述转换和所述增益与 延迟控制获得的m个声道音频输入信号的第二信号相加以产生第二声道的可执行代码。
58. 如权利要求57所述的介质，其中，所述用来降低相关性的可执行代 码包括用来执行第 一延迟操作以将所述至少两个声道音频输入信号中的第 一声 道音频输入信号延迟第一时段的可执行代码；以及用来执行第二延迟操作以将所述至少两个声道音频输入信号中的第二声 道音频输入信号延迟第二时段的可执行代码。
59. 如权利要求58所述的介质，其中，所述用来降低相关性的可执行代 码进一步包括用来执行第三延迟操作以将所述至少两个声道音频输入信号中的第 一声 道音频输入信号延迟第三时段的可执行代码；用来执行第四延迟操作以将所述至少两个声道音频输入信号中的第二声 道音频输入信号延迟第四时段的可执行代码；用来执行第一加法操作以将延迟了所述第一时段的信号加到延迟了所述 第四时段的信号上的可执行代码；以及用来执行第二加法操作以将延迟了所述第二时段的信号加到延迟了所述 第三时段的信号上的可执行代码。
60. 如权利要求59所述的介质，其中，所述降低相关性的可执行代码进 一步包括用来执行第一滤波操作，以对在将延迟了所述第一时段的信号加到延迟 了所述第四时段的信号上的所述第 一加法操作中获得的信号进行滤波的可执 行代码；用来执行第二滤波操作，以对在将延迟了所述第二时段的信号加到延迟 了所述第三时段的信号上的所述第二加法操作中获得的信号进行滤波的可执 行代码；用来执行第一增益改变操作，以改变在所述第一滤波操作中获得的信号 的增益，并将由所述第一增益改变操作获得的信号延迟第五时段的可执行代 码；用来执行第二增益改变操作，以改变在所述第二滤波操作中获得的信号 的增益，并将由所述第二增益改变操作获得的信号延迟第六时段的可执行代 码；用来执行第三加法操作，以将延迟了所述第五时段的信号加到所述第一 声道音频输入信号上的可执行代码；以及用来执行第四加法操作，以将延迟了所述第六时段的信号加到所述第二 声道音频输入信号上的可执行代码。
61. 如权利要求60所述的介质，其中，所述第一、第二、第三、第四、第五、和第六时段彼此不同。
62. 如权利要求58所述的方法，其中，用来转换所述至少两个声道音频 输入信号的可执行代码包括用来计算所述虚拟声源和虚拟听众之间的第一头相关传递函数矩阵(B ) 的可执行代码；用来计算所述虚拟听众和所述至少两个声道的位置之间的第二头相关传 递函数矩阵的逆矩阵(C)的可执行代码；用来将所述第一头相关传递函数矩阵(B)乘以所述逆矩阵(C),以计 算乘积矩阵的可执行代码；以及利用所述乘积矩阵将所述第一声道音频输入信号和第二声道音频输入信 号进行巻积的可执行代码，在所述第 一声道音频输入信号和第二声道音频输 入信号之间已经降低了相关性。
63. 如权利要求54所述的介质，其中，所述用来控制增益和延迟的可执 行代码包括基于通过到所述虚拟声源的转换而获得的所述至少两个声道音频输入信 号的增益的确定来控制除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频 输入信号的增益的可执行代码；以及基于将所述至少两个声道音频输入信号转换成所述虛拟声源所需要的时 段来延迟除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频输入信号的可 执行代码。
64. 如权利要求63所述的介质，其中，基于通过到所述虚拟声源的转换 而获得的至少两个声道音频输入信号的均方根(RMS)功率与所述至少两个 声道音频输入信号转换成所述虚拟声源之前的所迷至少两个声道音频输入信 号的RMS功率之间的比较结果，来控制除了所述至少两个声道音频输入信号 之外的声道音频输入信号的增益。
65. —种包括用来处理m个声道音频输入信号以产生n个声道输出信号 的可执行代码的计算机可读介质，其中n小于m，该介质包括用来在所述m个声道音频输入信号中的至少两个声道音频输入信号的特 定频率分量中引入分组延迟的可执行代码；用来将所述至少两个声道音频输入信号转换成听众位置周围的预定位置 处的虚拟声源的可执行代码；以及用来基于被转换成所述虚拟声源的所述至少两个声道音频输入信号的增 益和延迟来控制所述m个声道音频输入信号中的除了所述至少两个声道音频 输入信号之外的声道音频输入信号的增益和延迟的可执行代码。
66. —种处理m个声道音频输入信号以产生n个声道输出信号的装置， 其中n小于m,该装置包括第一滤波器单元，用来重现声场；虛拟声源生成单元，用来将定义由所述第一滤波器单元输出的再现声场 的至少两个声道音频输入信号转换成听众位置周围的预定位置处的虚拟声 源；以及输出控制器，用来基于从所述虛拟声源生成单元输出的所述至少两个声 道音频输入信号的增益和延迟来控制m个声道音频输入信号中的除了所述至 少两个声道音频输入信号之外的声道音频输入信号的增益和延迟。
67. 如权利要求66所述的装置，其中，所述第一滤波器单元包括多个延 迟单元、增益单元和滤波器单元。
68. 如权利要求67所述的装置，其中，所述多个延迟单元的每一个的延 迟时间不同。
69. 如权利要求66所述的装置，进一步包括加法单元，用来将从所述虚拟声源生成单元输出的第 一信号与从所述输 出控制器输出的第一信号相加，以产生第一声道信号，并将由所述虚拟声源 生成单元输出的第二信号与由所述输出控制器输出的第二信号相加，以产生 第二声道信号。
70. 如权利要求66所述的装置，其中，所述第一滤波器单元包括第 一延迟单元，用来将所述至少两个声道音频输入信号的第 一声道音频 输入信号延迟第一时段；以及第二延迟单元，用来将所述至少两个声道音频输入信号的第二声道音频 输入信号延迟第二时段。
71. 如权利要求70所述的装置，其中，所述第一滤波器单元进一步包括第三延迟单元，用来将所述至少两个声道音频输入信号的第 一声道音频输入信号延迟第三时段；第四延迟单元，用来将所述至少两个声道音频输入信号的第二声道音频输入信号延迟第四时段；第一增益单元，用来改变所述第三延迟单元的输出的增益； 第二增益单元，用来改变所述第四延迟单元的输出的增益； 第一加法器，用来将所述第一延迟单元的输出加到所述第二增益单元的输出上；以及第二加法器，用来将所述第二延迟单元的输出加到所述第一增益单元的 输出上。
72. 如权利要求71所述的装置，其中，所述第一滤波器单元进一步包括 第一滤波器，用来对所述第一加法器的输出进行滤波； 第二滤波器，用来对所述第二加法器的输出进行滤波； 第五延迟单元，用来将所述第一滤波器的输出延迟第五时段； 第六延迟单元，用来将所述第二滤波器的输出延迟第六时段； 第三增益单元，用来改变所述第五延迟单元的输出的增益；第四增益单元，用来改变所述第六延迟单元的输出的增益； 第三加法器，用来将所述第一声道音频输入信号加到所述第三增益单元 的输出上；以及第四加法器，用来将所述第二声道音频输入信号加到所述第四增益单元 的專命出上。
73. 如权利要求72所述的装置，其中，所述第一、第二、第三、第四、 第五、和第六时段彼此不同。
74. 如权利要求70所述的装置，其中，所述虚拟声源生成单元包括 转换单元，用来将从所述第 一滤波器单元输出的第 一声道音频输入信号和第二声道音频输入信号转换成听众位置周围的预定位置处的所述虚拟声 源；以及第二滤波器单元，包括串音消除单元，用来消除所述虚拟声源之间的串
75. 如权利要求74所述的装置，其中，所述第二滤波器单元包括 双耳合成滤波器，用来提供所述虚拟声源和听众位置处的虚拟听众之间的第一头相关传递函数矩阵；以及串音消除滤波器，用来提供所述虚拟听众和所述至少两个声道的输出位 置之间的第二头相关传递函数矩阵的逆矩阵。
76. 如权利要求66所述的装置，其中，所述输出控制器包括增益单元，用来改变除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音 频输入信号的增益；以及延迟单元，用来将除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频 输入信号延迟对应的预定时段。
77. 如权利要求76所述的装置，其中，所述增益单元施加的增益改变是 通过将从所述虚拟声源生成单元输出的信号与所述至少两个声道音频输入信 号进行比较而确定的。
78. 如权利要求77所述的装置，其中，所述增益单元施加的增益改变是少两个声道音频输入信号的RMS功率进行比较而确定的。
79. 如权利要求76所述的装置，其中，所述对应的预定时段是基于由所 述第一滤波器单元引入的组延迟而确定的。
80. 如权利要求76所述的装置，其中，所述第一滤波器单元形成临场感。
81. —种处理m个声道音频输入信号以产生n个声道输出信号的装置， 其中n小于m，该装置包括第一滤波器单元，用来再现声场，并降低m个声道音频输入信号中的至 少两个声道音频输入信号之间的相关性；虛拟声源生成单元，用来将由所述第 一滤波器单元输出的至少两个声道 音频输入信号转换成在听众位置周围的预定位置处的虚拟声源；以及频输入信号的增益和延迟，来控制m个声道音频输入信号中的除了所述至少 两个声道音频输入信号之外的声道音频输入信号的增益和延迟。
82. 如权利要求81所述的装置，其中，所述第一滤波器单元包括多个延 迟单元、增益单元和滤波器单元。
83. 如权利要求82所述的装置，其中，所述多个延迟单元中的每一个引入的时间延迟彼此不同。
84. 如权利要求81所述的装置，进一步包括加法单元，用来将从所述虚拟声源生成单元输出的第一信号与从所述输 出控制器输出的第一信号相加，以产生第一声道信号，并且用来将从所述虚 拟声源生成单元输出的第二信号与从所述输出控制器输出的第二信号相加， 以产生第二声道信号。
85. 如权利要求81所述的装置，其中，所述第一滤波器单元包括 第一延迟单元，用来将所述至少两个声道音频输入信号的第一声道音频输入信号延迟第一时段；以及第二延迟单元，用来将所述至少两个声道音频输入信号的第二声道音频 输入信号延迟第二时段。
86. 如权利要求85所述的装置，其中，所述第一滤波器单元进一步包括 第三延迟单元，用来将所述至少两个声道音频输入信号的第 一声道音频输入信号延迟第三时段；第四延迟单元，用来将所述至少两个声道音频输入信号的第二声道音频输入信号延迟第四时段；第一增益单元，用来改变所述第三延迟单元的输出的增益； 第二增益单元，用来改变所述第四延迟单元的输出的增益； 第一加法器，用来将所述第一延迟单元的输出加到所述第二增益单元的输出上；以及第二加法器，用来将所述第二延迟单元的输出加到所述第一增益单元的 输出上。
87. 如权利要求86所述的装置，其中，所述第一滤波器单元进一步包括 第 一滤波器，用来对所述第 一加法器的输出进行滤波；第二滤波器，用来对所述第二加法器的输出进行滤波； 第五延迟单元，用来将所述第一滤波器的输出延迟第五时段； 第六延迟单元，用来将所述第二滤波器的输出延迟第六时段； 第三增益单元，用来改变所述第五延迟单元的输出的增益； 第四增益单元，用来改变所述第六延迟单元的输出的增益； 第三加法器，用来将所述第一声道音频输入信号加到所述第三增益单元 的输出上；以及 第四加法器，用来将所述第二声道音频输入信号加到所述第四增益单元的專lr出上。
88. 如权利要求87所述的装置，其中，所述第一、第二、第三、第四、第五、和第六时段彼此不同。
89. 如权利要求85所述的装置，其中，所述虚拟声源生成单元包括 转换单元，用来将从所述第 一滤波器单元输出的第 一声道音频输入信号和第二声道音频输入信号转换成听众位置周围的预定位置处的虚拟声源；以 及第二滤波器单元，包括串音消除单元，用来消除所述虚拟声源之间的串音。
90. 如权利要求89所述的装置，其中，所述第二滤波器单元包括 双耳合成滤波器，用来提供所述虚拟声源和听众位置处的虚拟听众之间的第一头相关传递函数矩阵；以及串音消除滤波器，用来提供所述虚拟听众和所述至少两个声道的输出位 置之间的第二头相关传递函数矩阵的逆矩阵。
91. 如权利要求81所述的装置，其中，所述输出控制器包括 增益单元，用来改变除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频输入信号的增益；以及延迟单元，用来将除了所述至少两个声道音频输入信号之外的声道音频 输入信号延迟预定时段。
92. 如权利要求91所述的装置，其中，所述增益单元的增益改变是通过 将从所述虚拟声源生成单元输出的信号与所述至少两个声道音频输入信号进 -f亍比l交而确定的。
93. 如权利要求92所述的装置，其中，所述增益单元的增益改变是通过 将从所述虚拟声源生成单元输出的信号的均方根(RMS)功率与所述至少两 个声道音频输入信号的RMS功率进行比较而确定的。
94. 如权利要求91所述的装置，其中，所述预定时段是基于由所述第一 滤波器单元引入的组延迟而确定的。
95. 如权利要求91所述的装置，其中，所述第一滤波器单元形成临场感。
96. —种在具有预定数目的扬声器的系统中利用多个声道信号产生环绕 声的装置，所述扬声器的预定数目小于所述多个声道信号的数目，该装置包 括滤波器处理单元，用来接收所述多个声道信号的、具有相似信号特性的 至少第 一声道信号和第二声道信号，并不同地处理所述第 一声道信号和第二声道信号，使得所述第一声道信号和第二声道信号的信号特性彼此不同；以及虚拟声单元，用来根据所述具有不同信号特性的第一声道信号和第二声 道信号，来在声场内的预定位置处产生至少第 一 虚拟声源和第二虛拟声源。
97. 如权利要求96所述的装置，其中，所述滤波器处理单元包括 一个或多个第一延迟单元，用来在所述第一声道信号中引入第一延迟；以及一个或多个第二延迟单元，用来在所述第二声道信号中引入第二延迟， 并且所述第二延迟与所述第 一延迟不同。
98. 如权利要求97所述的装置，其中，所述滤波器处理单元进一步包括 一个或多个第一增益单元，用来调节所述第一声道信号的增益； 一个或多个第一滤波器单元，用来对所述第一声道信号进行滤波； 一个或多个第二增益单元，用来调节所述第二声道信号的增益；以及 一个或多个第二滤波器单元，用来对所述第二声道信号进行滤波。
99. 如权利要求96所述的装置，其中，所述至少第一声道信号和第二声 道信号包括右环绕声道信号、左环绕声道信号、和后环绕声道信号中的至少 两个。
100. 如权利要求96所述的装置，其中，所述预定位置位于声空间之内 的偏离收听位置的正中间90度和100度之间。
101. 如权利要求96所述的装置，其中，所述虚拟声单元包括第一头传 递单元，用来确定用来在所述声空间内的第 一位置处输出所述第 一声道信号 的所述第 一虚拟声源与用来在所述声空间内的第二位置处输出所述第二声道 信号的所述第二虚拟声源。
102. 如权利要求101所述的装置，其中，所述虚拟声单元进一步包括第 二头传递单元，用来消除所述第一声道信号和所述第二声道信号之间的串音。
103. 如权利要求96所述的装置，其中，所述滤波器处理单元降低所述 至少第一声道信号和第二声道信号之间的相关性，并在所述第一声道信号和 第二声道信号中引入組延迟。
104. —种在具有m个扬声器的扬声器系统中处理n个声道信号以产生 环绕声效果的装置，其中m小于n，该装置包括滤波器单元，用来在n个声道信号的至少两个中引入不同的延迟；以及 虛拟声单元，用来接收所述n个声道信号中的经过延迟的至少两个，并且用来将所接收到的、n个声道信号中的至少两个定位在听众位置周围的预定位置处；以及输出控制器，用来根据所述n个声道信号中的至少两个的增益和延迟来 控制所述n个声道信号中的除了所述至少两个之外的n个声道信号的增益和 延迟。
105. —种在具有预定数目的扬声器的系统中利用多个声道信号产生环绕 声的方法，所述扬声器的预定数目小于所述多个声道信号的数目，该方法包 括接收所述多个声道信号中的、具有相似信号特性的至少第 一声道信号和 第二声道信号；不同地处理所述第一声道信号和第二声道信号，使得所述第一声道信号和第二声道信号的信号特性彼此不同；以及根据所述具有不同信号特性的第一声道信号和第二声道信号，来在声场 内的预定位置处产生至少第 一 虚拟声源和第二虚拟声源。
106. 如权利要求105所述的方法，其中，所述处理包括 在所述第一声道信号中引入第一延迟；以及在所述第二声道信号中引入第二延迟， 并且所述第二延迟与所述第 一延迟不同。
107. 如权利要求106所述的方法，其中，所述处理进一步包括 调节所述第 一 声道信号的增益； 对所述第一声道信号进行滤波； 调节所述第二声道信号的增益；以及 对所述第二声道信号进行滤波。
108. 如权利要求105所述的方法，其中，所述至少第一声道信号和第二 声道信号包括右环绕声道信号、左环绕声道信号、和后环绕声道信号中的至 少两个。
109. 如权利要求105所述的方法，其中，所述预定位置位于声空间之内的偏离收听位置的正中间卯度和IOO度之间。
110. 如权利要求105所述的方法，其中，所述第一虚拟声源和第二虚拟声源的产生包括确定用来在所述声空间内的第 一位置处输出所述第 一声道信 号的所述第 一虛拟声源与用来在所述声空间内的第二位置处输出所述第二声 道信号的所述第二虚拟声源。
111. 如权利要求IIO所述的方法，其中，所述第一虚拟声源和第二虚拟声源的产生进一步包括消除所述第 一 声道信号和所述第二声道信号之间的串音
112. 如权利要求105所述的方法，其中，所述处理包括降低所述至少第 一声道信号和第二声道信号之间的相关性，并在所述第一声道信号和第二声 道信号中引入组延迟。 113. —种在具有m个信号的扬声器系统中处理n个声道信号以产生环 绕声效果的方法，其中m小于n，该方法包括在所述n个声道信号中的至少两个中引入不同的延迟； 将所述n个声道信号中的经过延迟的至少两个定位在听众位置周围的预定位置处；以及根据所述n个声道信号中的至少两个的增益和延迟，来控制所述n个声 道信号中的、除了所述至少两个之外的n个声道信号的增益和延迟。
全文摘要
一种处理m-声道音频输入信号以产生n声道输出信号的装置，其中n小于m。该装置包括第一滤波器单元，用于降低m-声道音频输入信号中的至少两个声道的音频输入信号之间的相关性；虚拟声源生成单元，用于将从第一滤波器单元输出的至少两个声道的音频输入信号转换成听众位置周围的预定位置处的虚拟声源；以及输出控制器，用于基于自虚拟声源生成单元输出的至少两个声道音频输入信号的增益和延迟，控制m-声道音频输入信号中的除了至少两个声道音频输入信号之外的声道音频输入信号。即使当通过2声道再现m声道音频输入信号时，也可以获得由m声道扬声器系统提供的环绕效果。另外，改进了声音的定位，并且形成临场感。因此，向听众提供增强的环绕声。
文档编号H04S1/00GK101112120SQ200580047275
公开日2008年1月23日 申请日期2005年11月25日 优先权日2004年11月26日
发明者金善民, 高秉燮 申请人:三星电子株式会社