专利名称：音频信号处理装置和音频信号处理方法
技术领域：
本发明涉及音频信号处理装置和音频信号处理方法。本发明涉及执行用于使得诸如多声道环绕方案的2个或以上声道的音频信号能够被例如布置在电视装置中的用于二声道的电声换能装置音响再现的音频信号处理的音频信号处理装置和音频信号处理方法。 更具体而言，本发明涉及一种发明，用于使得当用布置在电视装置中的诸如左右扬声器之类的电声换能装置对音频信号进行音响再现时声音听起来可以好像声源存在于诸如听取者前方位置之类的预先假定的位置一样。
背景技术：
例如，在专利文献1 (W095/13690)或专利文献2 (日本专利早期公布 No. 03-214897)中公开了一种被称为虚拟声音定位(virtual soundlocalization)的技术。由于在例如用布置在电视装置中的左右扬声器来再现声音时，虚拟声音定位可以将声音再现得好像诸如扬声器之类的声源存在于诸如听取者前方的左右位置之类的预先假定的位置一样(声像被虚拟地定位在这些位置)，因此虚拟声音定位是如下实现的。图20是示出在例如用布置在电视装置中的左右扬声器来再现左右2声道立体声信号的情况下的虚拟声音定位技术的示图。例如，如图20所示，麦克风ML和MR被安装在听取者的两耳附近的位置(测量点位置)。另外，扬声器SPL和sra被布置在想要虚拟声音定位的位置。这里，扬声器是电声换能单元的一个示例，并且麦克风是声电转换单元的一个示例。在存在模拟头部(dummy head) 1 (或者人，即听取者)的状态中，首先用一个声道 (例如左声道)的扬声器SPL来音响再现一冲击脉冲(impulse)。通过音响再现生成的冲击脉冲被各麦克风ML和MR所拾取，以测量用于左声道的头部相关传递函数(head-related transferfunction)。在此示例的情况下，以冲击脉冲响应的形式测量头部相关传递函数。在此情况下，如图20所示，作为用于左声道的头部相关传递函数的冲击脉冲响应包括被麦克风ML拾取的来自左声道扬声器SPL的声波的冲击脉冲响应HLd (以下称为左主成分的冲击脉冲响应)，以及被麦克风MR拾取的来自左声道扬声器SPL的声波的冲击脉冲响应HLc (以下称为左串扰成分的冲击脉冲响应)。接下来，类似地，冲击脉冲被用右声道扬声器sra音响再现，并且通过再现生成的冲击脉冲被麦克风ML和MR拾取。测量用于右声道的头部相关传递函数，即用于右声道的冲击脉冲响应。在此情况下，作为用于右声道的头部相关传递函数的冲击脉冲响应包括被麦克风 MR拾取的来自右声道扬声器SPR的声波的冲击脉冲响应HRd (以下称为右主成分的冲击脉冲响应)，以及被麦克风ML拾取的来自右声道扬声器SPR的声波的冲击脉冲响应HRc (以下称为右串扰成分的冲击脉冲响应)。把通过测量获得的用于左声道和右声道的头部相关传递函数的冲击脉冲响应与要提供到布置在电视装置中的左右扬声器的音频信号直接卷积。即，对于左声道的音频信号，作为通过测量获得的用于左声道的头部相关传递函数的左主成分的冲击脉冲响应和左串扰成分的冲击脉冲响应被直接卷积。此外，对于右声道的音频信号，作为通过测量获得的用于右声道的头部相关传递函数的右主成分的冲击脉冲响应和右串扰成分的冲击脉冲响应被直接卷积。这样，例如，对于左右2声道立体声，虽然音响再现是用布置在电视装置中的左右扬声器执行的，但声音却可被定位得好像音响再现是由安装在听取者前方的期望位置处的左右扬声器执行的一样(虚拟声音定位)。以上已经描述了 2声道。然而，对于诸如3个或以上声道之类的多声道，扬声器被布置在各个声道的虚拟声音定位位置，以例如再现冲击脉冲并且测量用于这些声道的头部相关传递函数。通过测量获得的头部相关传递函数的冲击脉冲响应可与要提供到布置在电视装置中的左右扬声器的音频信号卷积。同时，最近，在数字多功能盘(DVD)的视频再现中涉及的音响再现中，已经使用了诸如5. 1声道或7. 1声道之类的多声道的环绕方案。即使当多环绕方案的音频信号被布置在电视装置中的左右扬声器音响再现时，也已提出了使用上述虚拟声音定位技术的与每个声道相应的声音定位(虚拟声音定位)。
发明内容
例如，当布置在电视装置中的左右扬声器具有平坦的频率或相位特性时，理论上， 通过如上所述的虚拟声音定位技术，可以产生理想的环绕效果。然而，实际上，由于布置在电视装置中的左右扬声器不具有平坦的特性，所以当用布置在电视装置中的左右扬声器来再现利用如上所述的虚拟声音定位技术产生的音频信号并且听取再现的声音时，不会获得预期的环绕感。另外，在用布置在电视装置中的左右扬声器或家庭影院系统(theaterrack)中的左右扬声器来再现音频信号的情况下，通常，左右扬声器被布置在电视装置的监视器画面的中央位置下方的位置处。因此，获得的声像就好像是从监视器画面的中央位置下方的位置输出的音响再现声音一样。从而，声音听起来就好像是在监视器画面上显示的图像的中央位置下方的位置输出的一样，从而听取者可能感到不适。这里，本发明是考虑到上述问题而做出的，并且目标在于提供一种新颖且改进的并且能够产生理想的环绕效果的音频信号处理装置和音频信号处理方法。根据本发明的一个实施例，提供了一种音频信号处理装置，用于从2个或更多个声道的多个声道的音频信号生成和输出要被朝向听取者安装的两个电声换能单元音响再现的两个声道的音频信号，该音频信号处理装置包括头部相关传递函数卷积处理单元，用于将头部相关传递函数与所述多个声道的各个声道的音频信号卷积，所述头部相关传递函数使得当所述两个电声换能单元执行音响再现时声像能够被定位在为所述2个或更多个声道的多个声道的各个声道假定的虚拟声音定位位置并被听取；以及2声道信号生成单元，用于基于与所述头部相关传递函数卷积的多个声道的音频信号生成要被提供到所述两个电声换能单元的两个声道的音频信号，其中，所述头部相关传递函数卷积处理单元包括 存储单元，用于存储双重正规化头部相关传递函数的数据，所述双重正规化头部相关传递函数是通过利用来自电声换能单元安装位置的正规化头部相关传递函数对来自所述虚拟声音定位位置处的假定声源位置的正规化头部相关传递函数进行正规化来获得的，其中来自所述假定声源位置的正规化头部相关传递函数是通过利用如下的原始状态传递特性对如下的头部相关传递函数进行正规化来获得的该头部相关传递函数是通过在模拟头部或人存在于听取者的位置处的状态中拾取在假定声源位置处生成的声波而仅对直接到达安装在听取者两耳附近的位置处的声电转换单元的声波测量的，该原始状态传递特性是通过在模拟头部或人不存在的原始状态中拾取在假定声源位置处生成的声波而仅对直接到达该声电转换单元的声波测量的，并且来自所述电声换能单元安装位置的正规化头部相关传递函数是通过利用如下的原始状态传递特性对如下的头部相关传递函数进行正规化来获得的该头部相关传递函数是通过在模拟头部或人存在于听取者的位置处的状态中拾取在电声换能单元安装位置处生成的声波而仅对直接到达安装在听取者两耳附近的位置处的声电转换单元的声波测量的，该原始状态传递特性是通过在模拟头部或人不存在的原始状态中拾取在所述电声换能单元安装位置处生成的声波而仅对直接到达该声电转换单元的声波测量的；以及卷积单元，用于从所述存储单元读取所述双重正规化头部相关传递函数的数据并且将该数据与所述音频信号卷积。音频信号处理装置还可包括串扰消去处理单元，用于对来自头部相关传递函数卷积处理单元的多个声道的音频信号之中的左右声道的音频信号执行消去左右声道的两个声道的音频信号的串扰成分的处理，其中，2声道信号生成单元从来自串扰消去处理单元的多个声道的音频信号生成要被提供到两个电声换能单元的两个声道的音频信号。串扰消去处理单元还可对已经历了消去处理的左右声道的音频信号执行消去已经历了消去处理的左右声道的两个声道的音频信号的串扰成分的处理。根据本发明的一个实施例，提供了一种音频信号处理装置中的音频信号处理方法，用于从2个或更多个声道的多个声道的音频信号生成和输出要被朝向听取者安装的两个电声换能单元音响再现的两个声道的音频信号，该音频信号处理方法包括头部相关传递函数卷积处理，由头部相关传递函数卷积处理单元将头部相关传递函数与所述多个声道的各个声道的音频信号卷积，所述头部相关传递函数使得当所述两个电声换能单元执行音响再现时声像能够被定位在为所述2个或更多个声道的多个声道的各个声道假定的虚拟声音定位位置并被听取；以及2声道信号生成处理，由2声道信号生成单元基于作为所述头部相关传递函数卷积处理单元中的处理的结果的多个声道的音频信号生成要被提供到所述两个电声换能单元的两个声道的音频信号，其中，所述头部相关传递函数卷积处理包括从存储有双重正规化头部相关传递函数的数据的存储单元中读取双重正规化头部相关传递函数的数据并将该数据与所述音频信号卷积的卷积处理，并且所述双重正规化头部相关传递函数是通过利用来自电声换能单元安装位置的正规化头部相关传递函数对来自所述虚拟声音定位位置处的假定声源位置的正规化头部相关传递函数进行正规化来获得的，其中来自所述假定声源位置的正规化头部相关传递函数是通过利用如下的原始状态传递特性对如下的头部相关传递函数进行正规化来获得的该头部相关传递函数是通过在模拟头部或人存在于听取者的位置处的状态中拾取在假定声源位置处生成的声波而仅对直接到达安装在听取者两耳附近的位置处的声电转换单元的声波测量的，该原始状态传递特性是通过在模拟头部或人不存在的原始状态中拾取在假定声源位置处生成的声波而仅对直接到达该声电转换单元的声波测量的，并且来自所述电声换能单元安装位置的正规化头部相关传递函数是通过利用如下的原始状态传递特性对如下的头部相关传递函数进行正规化来获得的该头部相关传递函数是通过在模拟头部或人存在于听取者的位置处的状态中拾取在电声换能单元安装位置处生成的声波而仅对直接到达安装在听取者两耳附近的位置处的声电转换单元的声波测量的，该原始状态传递特性是通过在模拟头部或人不存在的原始状态中拾取在所述电声换能单元安装位置处生成的声波而仅对直接到达该声电转换单元的声波测量的。根据如上所述的本发明的实施例，可以产生理想的环绕效果。
图1是示出一系统配置的示例的框图，用于图示根据本发明实施例的音频信号处理装置的实施例中使用的用于计算头部相关传递函数的装置；图2是图示出当计算根据本发明实施例的音频信号处理装置的实施例使用的头部相关传递函数时的测量位置的示图；图3是图示出在本发明实施例中由头部相关传递函数测量单元和原始状态传递特性测量单元获得的测量结果数据的特性的示例的示意图；图4是示出本发明实施例获得的正规化头部相关传递函数的特性的示例的示图；图5是示出与本发明实施例获得的正规化头部相关传递函数的特性相比较的特性的示例的示图；图6是示出与本发明实施例获得的正规化头部相关传递函数的特性相比较的特性的示例的示图；图7的㈧是图示出国际电信联盟(ITU)-R的针对7. 1声道多环绕的扬声器布置的示例的示意图，并且图7的(B)是图示出THX公司推荐的针对7.1声道多环绕的扬声器布置的示例的示意图；图8的㈧是图示出在ITU-R的针对7. 1声道多环绕的扬声器布置的示例中从听取者位置看电视装置方向的情况的示意图，并且图8的⑶是图示出在ITU-R的针对7.1 声道多环绕的扬声器布置的示例中从横方向看电视装置方向的情况的示意图；图9是图示出使用本发明实施例的音频信号处理装置的音响再现系统的硬件配置的示例的示图；图10是图示出图9中的后部(back)处理单元的内部配置的示例的示意图；图11是图示出图9中的前方(front)处理单元的内部配置的另一示例的示意图；图12是图示出图9中的中央(center)处理单元的内部配置的示例的示意图；图13是图示出图9中的后方(rear)处理单元的内部配置的示例的示意图；图14是图示出图9中的后部处理单元的内部配置的示例的示意图；图15是图示出图9中的LFE处理单元的内部配置的示例的示意图；图16是图示串扰的示图；图17是示出本发明实施例所获得的正规化头部相关传递函数的特性的示例的示图；图18是示出执行本发明实施例中的音频信号处理方法中使用的用于获取双重正规化头部相关传递函数的数据的处理过程的系统的配置示例的框图；图19是用于图示扬声器安装位置和假定声源位置的示图；并且图20是用于图示头部相关传递函数的示图。
具体实施例方式以下，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，用相同的标号来标示具有基本相同的功能和结构的结构元件，并且省略对这些结构元件的重复说明。另外，将按以下顺序进行描述。1.实施例中使用的头部相关传递函数2.实施例的卷积头部相关传递函数的方法的概要3.扬声器或麦克风的特性的影响的消除第一正规化4.对正规化头部相关传递函数的使用效果的验证5.使用实施例的音频信号处理方法的音响再现系统的示例；图7至15[1.实施例中使用的头部相关传递函数]首先，将描述本发明实施例中使用的头部相关传递函数的生成和获取方法。当执行头部相关传递函数的测量的场所不是无反射的隔音室时，如图20中的虚线所示的反射波成分以及来自假定声源位置(对应于虚拟声音定位位置)的直接波被包括在测量到的头部相关传递函数中，而不是分离的。从而，现有技术中测量到的头部相关传递函数由于反射波的成分而包含与执行测量的房间或场所的形状和反射声波的墙壁、天花板、地板等等的材料相应的测量场所的特性。为了消除房间或场所的特性，考虑在没有来自地板、天花板、墙壁等等的声波的反射的隔音室中测量头部相关传递函数。然而，当在隔音室中测量的头部相关传递函数与音频信号直接卷积以用于进行虚拟声音定位时，虚拟声音定位位置或方向性因为不存在反射波而模糊。从而，在现有技术中，与音频信号直接卷积的头部相关传递函数的测量不是在隔音室中执行的，而是在虽然有特性的一些影响但特性良好的房间或场所中执行的。例如，已经提出了一种方法，即建议测量头部相关传递函数的房间或场所的菜单，例如工作室、礼堂和大房间，并且接收用户从该菜单中对喜爱的房间或场所的头部相关传递函数的选择。然而，在现有技术中，通过如上所述的测量，获得了必定包含反射波以及来自假定声源位置的声源的直接波的头部相关传递函数，即包括没有分离的直接波和反射波的冲击脉冲响应的头部相关传递函数。从而，只获得了与执行测量的场所或房间相应的头部相关传递函数。难以获得与期望的周围环境或房间环境相应的头部相关传递函数并将该头部相关传递函数与音频信号卷积。例如，难以将与为在没有周围墙壁或障碍物的平原中布置在前方的扬声器假定的听取环境相应的头部相关传递函数与音频信号卷积。另外，当要在包括具有给定的假定形状或容积和给定的吸音率(对应于声波的衰减率)的墙壁的房间中获得头部相关传递函数时，在现有技术中，需要搜索或制作这种房间，并且在该房间中测量和获得头部相关传递函数。然而，实际上，难以搜索或制作这种期望的听取环境或房间并且将与任何期望的听取或房间环境相应的头部相关传递函数与音频信号卷积。在以下所述的实施例中，考虑到上述情况，与任何期望的听取或房间环境相应的头部相关传递函数，即用于获得期望的虚拟声音定位感的头部相关传递函数，被与音频信号卷积。[2.实施例的卷积头部相关传递函数的方法的概要]如上所述，在根据现有技术的卷积头部相关传递函数的方法中，扬声器被安装在为虚拟声音定位假定的声源位置，并且包括没有分离的直接波和反射波的冲击脉冲响应的头部相关传递函数被测量。通过该测量获得的头部相关传递函数与音频信号直接卷积。即，在现有技术中，包括来自为虚拟声音定位假定的声源位置的直接波的头部相关传递函数和反射波的头部相关传递函数的总头部相关传递函数被测量，而不是分离测量的。另一方面，在本发明的实施例中，来自为虚拟声音定位假定的声源位置的直接波的头部相关传递函数和反射波的头部相关传递函数被分离并测量。从而，在本实施例中，当从测量点位置看时，来自在特定方向上假定的假定声源方向位置的直接波(即没有反射波的、直接到达测量点位置的声波)的头部相关传递函数被获得。反射波的头部相关传递函数是针对来自作为例如从墙壁反射的声波的方向的声源方向的直接波测量的。即，这是因为，当考虑从给定的墙壁反射并随后入射到测量点位置的反射波时，已从墙壁反射的来自墙壁的反射声波可被认为是来自该墙壁的反射位置方向上假定的声源的声波的直接波。在本实施例中，当测量来自想要虚拟声音定位的假定声源位置的直接波的头部相关传递函数时，在为虚拟声音定位假定的声源位置中布置电声换能器，例如作为用于生成测量用声波的装置的扬声器。此外，当测量为虚拟声音定位假定的声源位置的反射波的头部相关传递函数时，在要测量的反射波入射到测量点位置的方向上布置电声换能器，例如作为用于生成测量用声波的装置的扬声器。因此，来自各种方向的反射波的头部相关传递函数是在作为用于生成测量用声波的装置的电声换能器被安装在各种反射波入射到测量点位置的方向上的情况下测量的。在本实施例中，如上所述测量的直接波和反射波的头部相关传递函数被与音频信号卷积，以获得目标再现音响空间中的虚拟声音定位。然而，在此情况下，只有根据目标再现音响空间选择的方向上的反射波的头部相关传递函数被与音频信号卷积。在本实施例中，直接波和反射波的头部相关传递函数是在遭受了与从测量用声源位置到测量点位置的声波路径的长度相应的传播延迟的波被去除的情况下测量的。当各个头部相关传递函数被与音频信号卷积时，考虑了遭受与从测量用声源位置(虚拟声音定位位置))到测量点位置(再现用音响再现装置位置)的声波路径的长度相应的传播延迟的波。因此，例如根据房间的大小任意设定的虚拟声音定位位置的头部相关传递函数可与音频信号卷积。与反射声波的衰减率有关的例如由墙壁的材料引起的反射率或吸音率之类的特性被假定为来自这些墙壁的直接波的增益。即，在本实施例中，例如，从假定声源方向位置到测量点位置的直接波的头部相关传递函数在没有衰减的情况下与音频信号卷积。此外， 对于来自墙壁的反射声波成分，来自该墙壁的反射位置方向上的假定声源的直接波的头部相关传递函数按照衰减率(增益)被卷积，该衰减率是与反射率或吸音率相应的，而该反射率或吸音率是与该墙壁的特性相应的。当听取已与头部相关传递函数卷积的音频信号的再现声音时，可以用与墙壁的特性相应的反射率或吸音率来验证虚拟声音定位的状态。另外，直接波的头部相关传递函数和所选反射波的头部相关传递函数在考虑衰减率的情况下与音频信号卷积以进行音响再现，从而可以模拟各种房间和场所环境中的虚拟声音定位。这可通过分离来自假定声源方向位置的直接波和反射波并测量头部相关传递函数来实现。[3.扬声器或麦克风的特性的影响的消除第一正规化]如上所述，例如通过隔音室中的测量，可以获得来自特定声源的没有反射波成分而只有直接波的头部相关传递函数。这里，来自期望的虚拟声音定位位置的直接波和多个假定的反射波的头部相关传递函数在隔音室中被测量并用于卷积。S卩，作为接收测量用声波的声电转换单元的麦克风被安装在隔音室中听取者两耳附近的测量点位置。此外，生成测量用声波的声源被安装在直接波和多个反射波的方向上的位置，并且头部相关传递函数的测量被执行。同时，即使已在隔音室中获得头部相关传递函数时，也难以排除测量头部相关传递函数的测量系统的扬声器和麦克风的特性。从而，通过测量获得的头部相关传递函数受到用于测量的扬声器或麦克风的特性的影响。为了消除麦克风或扬声器的特性的影响，考虑了使用具有平坦的频率特性和优良的特性的昂贵麦克风和扬声器作为用于头部相关传递函数测量的麦克风和扬声器。然而，即使是用昂贵的麦克风或扬声器，也不会获得理想的平坦频率特性，并且没有完全消除麦克风或扬声器的特性的影响，从而再现声音的声音质量可能降低。也考虑了利用测量系统的麦克风或扬声器的反特性来校正与头部相关传递函数卷积的音频信号以消除麦克风或扬声器的特性的影响。然而，在此情况下，在音频信号再现电路中需要设有校正电路，从而使得配置复杂，并且难以执行完全消除测量系统的影响的校正。考虑到上述问题，为了消除用于测量的房间或场所的影响，并且在本实施例中，为了消除用于测量的麦克风或扬声器的特性的影响，对通过测量获得的头部相关传递函数执行下文中将描述的正规化处理。首先，将参考附图来描述在本实施例中测量头部相关传递函数的方法的实施例。图1是示出用于执行在本发明实施例的测量头部相关传递函数的方法中使用的用于获取正规化头部相关传递函数的数据的处理过程的系统的配置示例的框图。头部相关传递函数测量单元10在此示例中在隔音室中执行头部相关传递函数的测量，以便测量仅直接波的头部相关传递特性。对于头部相关传递函数测量单元10，在隔音室中，模拟头部或人被布置在听取者位置作为听取者，就像上述的图20中那样。两个麦克风被安装在模拟头部或人的两耳附近(测量点位置)，作为用于接收测量用声波的声电转换单元。作为用于生成测量用声波的声源的一个示例的扬声器被安装在要从作为听取者或测量点位置的麦克风位置测量头部相关传递函数的方向上。在此状态中，由扬声器再现头部相关传递函数的测量用声波，在此示例中例如是冲击脉冲，并且两个麦克风拾取冲击脉冲响应。以下，安装扬声器作为测量用声源并且在想要测量头部相关传递函数的方向上的位置被称为假定声源方向位置。在头部相关传递函数测量单元10中，从两个麦克风获得的冲击脉冲响应表示头部相关传递函数。原始状态传递特性测量单元20在与头部相关传递函数测量单元10相同的环境中，执行原始状态的传递特性的测量，在该原始状态中，在听取者位置不存在模拟头部或人，即在测量用声源的位置与测量点位置之间不存在障碍物。S卩，对于原始状态传递特性测量单元20，准备了在假定声源方向位置的扬声器与麦克风之间不存在障碍物的原始状态，其中从隔音室中去除了为头部相关传递函数测量单元10安装的模拟头部或人。假定声源方向位置的扬声器或麦克风的布置与针对头部相关传递函数测量单元 10的完全相同。在此状态中，假定声源方向位置的扬声器再现测量用声波，在此示例中例如是冲击脉冲。两个麦克风拾取再现的冲击脉冲。在原始状态传递特性测量单元20中，从两个麦克风的输出获得的冲击脉冲响应表示不存在诸如模拟头部或人之类的障碍物的原始状态中的传递特性。另外，在头部相关传递函数测量单元10和原始状态传递特性测量单元20中，对于直接波，分别从两个麦克风获得如上所述的左主成分和右主成分的头部相关传递函数和原始状态传递特性以及左串扰成分和右串扰成分的头部相关传递函数和原始状态传递特性。 对于主成分和左右串扰成分类似地执行下文中将描述的正规化处理。以下，为了简化描述，例如，将只描述对主成分的正规化处理，并且将省略对串扰成分的正规化处理的描述。当然，对于串扰成分也类似地执行正规化处理。由头部相关传递函数测量单元10和原始状态传递特性测量单元20获取的冲击脉冲响应在此示例中作为具有96kHz的采样频率的8192样本的数字数据被输出。这里，从头部相关传递函数测量单元10获得的头部相关传递函数的数据由X(m) 表示，其中m = 0，1，2，. . .，M-I (M = 8192)。另外，从原始状态传递特性测量单元20获得的原始状态传递特性的数据由&ef (m)表示，其中m = 0，1，2，. . .，M-I (Μ = 8192)。来自头部相关传递函数测量单元10的头部相关传递函数的数据X (m)和来自原始状态传递特性测量单元20的原始状态传递特性的数据&ef(m)被提供到延迟去除单元31 和32。在延迟去除单元31和32中，按照与来自假定声源方向位置的扬声器的声波到达用于冲击脉冲响应获取的麦克风的时间相当的延迟时间的数据的量，去除从该扬声器开始再现冲击脉冲的时间起的开头部分的数据。在延迟去除单元31和32中，还将数据数目削减到2的幂的数据数目，以便下一级(下一处理)中进行从时间轴数据到频率轴数据的正交变换处理。接下来，数据数目被延迟去除单元31和32削减的头部相关传递函数的数据X(m)和原始状态传递特性的数据&ef(m)分别被提供到快速傅立叶变换(FFT)单元33和34。 在FFT单元33和34中，数据被从时间轴数据变换成频率轴数据。此外，在本实施例中，在 FFT单元33和34中，执行了考虑相位的复数FFT处理。通过FFT单元33中的复数FFT处理，头部相关传递函数的数据X (m)被变换成包括实部R(m)和虚部jl (m)的FFT数据，即R(m)+jl (m)。另外，通过FFT单元34中的复数FFT处理，原始状态传递特性的数据&ef (m)被变换成包括实部Rref (m)和虚部jlref (m)的FFT数据，即Rref (m)+j Iref (m)。由FFT单元33和34获得的FFT数据是X-Y坐标数据，但在本实施例中，FFT数据被极坐标变换单元35和36进一步变换成极坐标数据。即，头部相关传递函数的FFT数据 R(m)+jl(m)被极坐标变换单元35变换成大小成分亦即移动半径γ (m)和角度成分亦即偏转角θ (m)。极坐标数据移动半径γ (m)和偏转角θ (m)被发送到正规化和X-Y坐标变换单元37。另外，原始状态传递特性的FFT数据Rref (m)+jlref (m)被极坐标变换单元36变换成移动半径Yref(m)和偏转角9ref(m)。极坐标数据移动半径Yref(m)和偏转角 θ ref(m)被发送到正规化和X-Y坐标变换单元37。正规化和X-Y坐标变换单元37首先利用不存在诸如模拟头部之类的障碍物的原始状态传递特性来对在有模拟头部或人的情况下测量的头部相关传递函数进行正规化。这里，正规化处理的具体操作如下。SP，当正规化后的移动半径是Yn(m)并且正规化后的偏转角是en(m)时，yn(m) = y (m) / y ref (m)，并且θ n (m) = θ (m) - θ ref (m)。· · · (1)正规化和X-Y坐标变换单元37把正规化后的极坐标系统数据即移动半径Y η (m) 和偏转角θ η (m)变换成包括X-Y坐标系统的实部Rn (m)和虚部jln (m) (m = 0，1. . . Μ/4-1) 的频率轴数据。变换后的频率轴数据是正规化头部相关传递函数数据。X-Y坐标系的频率轴数据的正规化头部相关传递函数被逆FFT (IFFT)单元38变换成冲击脉冲响应Xn (m)，其是时间轴的正规化头部相关传递函数数据。IFFT单元38执行复数IFFT处理。即，IFFT单元38执行如下运算Xn (m) = IFFT (Rn (m)+jln (m))其中m = 0，1，2，...，Μ/2-1从而，从IFFT单元38获得了冲击脉冲响应Xn (m)，其是时间轴的正规化头部相关传递函数数据。来自IFFT单元38的正规化头部相关传递函数的数据Xn (m)被冲击脉冲响应(IR) 简化单元39简化成用于处理(下文中将描述的卷积)的冲击脉冲特性的抽头长度。在本实施例中，该数据被简化成600个抽头(从来自IFFT单元38的数据的开头起的600个数据)。经IR简化单元39简化的正规化头部相关传递函数的数据Xn(m) (m = 0，1，...， 599)被写入到正规化头部相关传递函数存储器40以用于下文中将描述的卷积处理。此外，写入到正规化头部相关传递函数存储器40的正规化头部相关传递函数包括如上所述的各个假定声源方向位置(虚拟声音定位位置)的主成分的正规化头部相关传递函数和串扰成分的正规化头部相关传递函数。已经描述了如下处理在相对于听取者位置的一个特定方向上与测量点位置(麦克风位置)相隔给定距离的一个假定声源方向位置处安装用于再现测量用声波(例如冲击脉冲)的扬声器，并且获取针对扬声器安装位置的正规化头部相关传递函数。在本实施例中，在相对于测量点位置的不同方向上各种各样地改变假定声源方向位置，亦即用于再现作为测量用声波的冲击脉冲的扬声器的安装位置，并且如上所述获取针对每个假定声源方向位置的正规化头部相关传递函数。S卩，在本实施例中，为了获取反射波以及来自虚拟声音定位位置的直接波的头部相关传递函数，在考虑反射波入射到测量点位置的方向的同时在多个位置设定假定声源方向位置，并且获得正规化头部相关传递函数。这里，通过在水平平面内以例如10°间隔改变以作为测量点位置的麦克风位置或听取者为中心的360°或180°的角度范围来设定作为扬声器安装位置的假定声源方向位置。为了获得来自听取者左侧和右侧的墙壁的反射波的正规化头部相关传递函数，该设定是在考虑要获得的反射波的方向的必要分辨率的情况下执行的。类似地，通过在垂直平面内以例如10°间隔改变以作为测量点位置的麦克风位置或听取者为中心的360°或180°的角度范围来设定作为扬声器安装位置的假定声源方向位置。为了获得来自天花板或地板的反射波的正规化头部相关传递函数，该设定是在考虑要获得的反射波的方向的必要分辨率的情况下执行的。当考虑360°的角度范围时，直接波的虚拟声音定位位置位于听取者的后方，例如假定再现了诸如5. 1声道、6. 1声道或7. 1声道之类的多个声道的环绕声音。另外，即使在考虑来自听取者后方的墙壁的反射波时，也需要考虑360°的角度范围。当考虑180°的角度范围时，假定作为直接波的虚拟声音定位位置仅存在于听取者前方，并且不需要考虑来自听取者后方的墙壁的反射波。图2是图示出头部相关传递函数和原始状态传递特性的测量位置(假定声源方向位置)和作为测量点位置的麦克风安装位置的示图。由于图2的(A)示出了头部相关传递函数测量单元10的测量状态，所以模拟头部或人OB被布置在听取者位置。用于在假定声源方向位置再现冲击脉冲的扬声器被布置在图2的(A)中的圆圈？1，？2，？3，...指示的位置。即，在此示例中，以听取者位置的中心位置为中心，按10°间隔在想要测量头部相关传递函数的方向上的给定位置布置扬声器。在此示例中，两个麦克风ML和MR被安装在模拟头部或人的耳朵的耳廓内的位置， 如图2的㈧所示。由于图2的⑶示出了原始状态传递特性测量单元20中的测量状态，所以它示出了去除了图2的(A)中的模拟头部或人OB的测量环境的状态。在上述正规化处理中，在图2的(A)中的圆圈Pl，P2，...所指示的各个假定声源方向位置处测量的头部相关传递函数被用在图2的(B)中的相同假定声源方向位置P1， P2，...处测量的原始状态传递特性来正规化。即，例如，在假定声源方向位置Pl测量的头部相关传递函数被用在同一假定声源方向位置Pl测量的原始状态传递特性来正规化。
因此，例如，来自相隔10°间隔的虚拟声源位置的直接波而不是反射波的头部相关传递函数可被获得来作为写入到正规化头部相关传递函数存储器40的正规化头部相关传递函数。对于所获取的正规化头部相关传递函数，通过正规化处理排除了用于生成冲击脉冲的扬声器的特性和用于拾取冲击脉冲的麦克风的特性。另外，对于所获取的正规化头部相关传递函数，在此示例中，与用于生成冲击脉冲的扬声器的位置(假定声源方向位置)和用于拾取冲击脉冲的麦克风的位置之间的距离相对应的延迟被延迟去除单元31和32去除。因此，所获取的正规化头部相关传递函数在此示例中与用于生成冲击脉冲的扬声器的位置(假定声源方向位置)和用于拾取冲击脉冲的麦克风的位置之间的距离无关。即，所获取的正规化头部相关传递函数是仅根据当从用于拾取冲击脉冲的麦克风的位置来看时用于生成冲击脉冲的扬声器的位置(假定声源方向位置)的方向的头部相关传递函数。当对于直接波将正规化头部相关传递函数与音频信号卷积时，向音频信号赋予与虚拟声音定位位置和麦克风位置之间的距离相应的延迟。然后，所赋予的延迟使得可以在利用在假定声源方向位置相对于麦克风位置的方向上与该延迟相应的距离位置作为虚拟声音定位位置的情况下执行音响再现。对于来自假定声源方向位置的方向的反射波，波在从想要虚拟声音定位的位置被诸如墙壁之类的反射部分反射之后入射到麦克风位置的方向被认为是针对反射波的假定声源方向位置的方向。对音频信号执行与从假定声源方向位置方向到波入射到麦克风位置的反射波的声波路径的长度相应的延迟，并且卷积正规化头部相关传递函数。S卩，对于直接波和反射波，当将正规化头部相关传递函数与音频信号卷积时，对音频信号执行与从想要虚拟声音定位的位置到波入射到麦克风位置的声波路径的长度相应的延迟。图示出测量正规化头部相关传递函数的方法的实施例的图1的框图中的信号处理全都可以由数字信号处理器(DSP)来执行。在此情况下，头部相关传递函数测量单元10 和原始状态传递特性测量单元20和原始状态传递特性测量单元20中的头部相关传递函数的数据X(m)和原始状态传递特性的数据&ef(m)的获取单元、延迟去除单元31和32、FFT 单元33和34、极坐标变换单元35和36、正规化和X-Y坐标变换单元37、IFFT单元38和IR 简化单元39可由DSP构成，或者所有信号处理都可由一个或多个DSP执行。另外，在上述的图1的示例中，对于正规化头部相关传递函数或原始状态传递特性的数据，延迟去除单元31和32去除与假定声源方向位置和麦克风位置之间的距离相对应的延迟时间的先头数据，并且执行头部卷绕(head wrapping)。其旨在减少下文中将描述的头部相关传递函数的卷积处理量，但是延迟去除单元31和32中的数据去除处理也可例如利用DSP的内部存储器来执行。然而，当不需要执行延迟去除处理时，DSP直接处理具有 8192个样本的数据的原始数据。由于IR简化单元39旨在减少下文中将描述的卷积头部相关传递函数的处理中的卷积处理量，因此可省略IR简化单元39。另外，在上述实施例中，来自FFT单元33和34的X_Y坐标系统的频率轴数据被变换成极坐标系统的频率数据，因为正规化处理不可用X-Y坐标系统的频率数据执行。然而，对于理想配置，可以用X-Y坐标系统的频率数据执行正规化处理。在上述示例中，假定了各种虚拟声音定位位置和反射波入射到麦克风的方向，以获得针对若干个假定声源方向位置的正规化头部相关传递函数。获得针对若干个假定声源方向位置的正规化头部相关传递函数是为了从这些正规化头部相关传递函数中选择必要的假定声源方向位置的头部相关传递函数。然而，当预先固定了虚拟声音定位位置并且确定了反射波的入射方向时，要理解可获得针对该固定虚拟声音定位位置或反射波的入射方向上的假定声源方向位置的正规化头部相关传递函数。此外，在上述实施例中，测量是在隔音室中执行的，以便仅对来自多个假定声源方向位置的直接波测量头部相关传递函数和原始状态传递特性。然而，即使在有反射波的房间或场所而不是隔音室中，当反射波相对于直接波有很大延迟时，也可以利用一时间窗口来仅提取直接波成分。另外，由在假定声源方向位置的扬声器生成的头部相关传递函数的测量用声波可以是时间延展冲击脉冲(time stretched pulse, TSP)信号而不是冲击脉冲。当使用TSP 信号时，即使在非隔音室中，也可以通过去除反射波来测量仅针对直接波的头部相关传递函数和原始状态传递特性。[4.对正规化头部相关传递函数的使用效果的验证]包括实际用于头部相关传递函数的测量的扬声器和麦克风的测量系统的特性在图3中示出。S卩，图3的(A)示出了在不包括诸如模拟头部或人之类的障碍物的状态中，当从0到20kHz的频率信号被扬声器以相同的一定声平再现并且被麦克风拾取时，来自麦克风的输出信号的频率特征。这里使用的扬声器是具有相当良好的特性的商用扬声器。然而，扬声器具有如图 3的(A)所示的特性，而不是平坦的频率特性。实际上，图3的(A)的特性是属于超出一般扬声器的一组相当平坦的特性的优良特性。在现有技术中，由于扬声器和麦克风的系统的特性被添加到头部相关传递函数并且未被去除，因此通过卷积头部相关传递函数可获得的声音的特性或音质取决于扬声器和麦克风的系统的特性。图3的(B)示出了在相同条件中，在包括诸如模拟头部或人之类的障碍物的状态中来自麦克风的输出信号的频率特性。可以看出，在1200Hz或IOkHz附近生成了很大的下降，并且获得了相当波动的频率特性。图4的(A)是图3的(A)的频率特性与图3的(B)的频率特性相重叠的频率特性图。另一方面，图4的(B)示出了经如上所述的实施例正规化的头部相关传递函数的特性。从图4的(B)可以看出，在正规化头部相关传递函数的特性中，即使在低频，增益也不降低。在上述实施例中，执行复数FFT处理并且使用包括相位成分的正规化头部相关传递函数。从而，与使用在不考虑相位的情况下仅利用幅度成分正规化的头部相关传递函数的情况相比，正规化头部相关传递函数的保真度较高。S卩，通过执行仅正规化幅度而不考虑相位的处理并再次对最终使用的冲击脉冲特性执行FFT而获得的特性在图5中示出。通过比较图5和示出本实施例的正规化头部相关传递函数的特性的图4的⑶， 可以看出以下情况。即，如图4的(B)所示，在本实施例的复数FFT中正确获得了头部相关传递函数X(m)与原始状态传递特性&ef(m)之间的特性差异，但是当不考虑相位时，如图 5所示发生了相对于原来那个的偏离。另外，在上述的图1的处理过程中，由于正规化头部相关传递函数的简化最后由 IR简化单元39执行，所以与首先削减数据数目来供处理的情况相比，特性差异较小。S卩，当首先对由头部相关传递函数测量单元10和原始状态传递特性测量单元20 获得的数据执行削减数据数目的减化时(当正规化是在最终必需的冲击脉冲数目以下的冲击脉冲数目为零的情况下执行的时)，正规化头部相关传递函数的特性如图6所示，特别是生成了低频特性上的差异。另一方面，用上述实施例的配置获得的正规化头部相关传递函数的特性如图4的(B)所示，并且即使在低频也没有生成特性的差异。[5.使用实施例的音频信号处理的音响再现系统的示例；图7至15]接下来，将作为示例描述如下情况根据本发明实施例的音频信号处理装置的实施例被应用到例如利用布置在电视装置中的左右扬声器再现多环绕音频信号的情况。艮口， 在以上描述的示例中，上述正规化头部相关传递函数被与每个声道的音频信号卷积，以便能够执行使用虚拟声音定位的再现。图7的(A)是图示出国际电信联盟(ITU)-R的针对7. 1声道多环绕的扬声器布置的示例的示意图，并且图7的(B)是图示出THX公司推荐的针对7.1声道多环绕的扬声器布置的示例的示意图。在以下所述的示例中，假定了图7的㈧所示的ITU-R针对7. 1声道多环绕的扬声器布置，并且利用在电视装置100中布置的左右扬声器SPL和SPR，头部相关传递函数被卷积以使得各个声道的声音成分被虚拟声音定位在针对7. 1声道多环绕的扬声器布置位置。在ITU-R的针对7. 1声道多环绕的扬声器布置的示例中，各个声道的扬声器位于以听取者位置Pn为中心的圆周上，如图7的(A)所示。在图7的㈧中，听取者的正面位置C是中央声道的扬声器的位置。在中央声道的扬声器位置C两侧相隔60°的角度范围的位置LF和RF分别指示左前声道和右前声道的扬声器的位置。两个扬声器位置LS和LB和两个扬声器位置RS和RB分别被设在听取者的正面位置C左右的60°至150°之间的范围中的左侧和右侧。扬声器位置LS和LB和扬声器位置 RS和RB被设在关于听取者垂直对称的位置。扬声器位置SL和RS是左声道和右声道的扬声器位置，并且扬声器位置LB和RB是左后声道和右后声道的扬声器位置。图8的㈧是图示出在ITU-R的针对7. 1声道多环绕的扬声器布置的示例中从听取者位置看电视装置100的方向的情况的示意图，并且图8的⑶是图示出在ITU-R的针对7. 1声道多环绕的扬声器布置的示例中从横方向看电视装置100的情况的示意图。如图8的㈧和图8的⑶中所示，通常，电视装置100的左右扬声器SPL和SI3R 被布置在监视器画面的中央位置(在图8的(A)中是扬声器位置C的中央)下方的位置。 从而，获得了声像，使得音响再现的声音是从监视器画面的中央位置下方的位置输出的。在本实施例中，当7. 1声道的多环绕音频信号被此示例中的左右扬声器SPL和SPR音响再现时，音响再现是在以图7的(A)、图8的㈧和图8的⑶中的各个扬声器位置C、 LF、RF、LS、RS、LB和RB的方向为虚拟声音定位方向的情况下执行的。从而，所选择的正规化头部相关传递函数与7. 1声道的多环绕音频信号的每个声道的音频信号卷积，如下所述。图9是图示出使用本发明实施例的音频信号处理装置的音响再现系统的硬件配置的示例的示意图。在图9所示的示例中，电声换能单元包括左声道扬声器SPL和右声道扬声器SPR。在图9中，要被提供到图7的㈧的扬声器位置C、LF、RF、LS、RS、LB和RB的各个声道的音频信号用相同的符号C、LF、RF、LS、RS、LB和RB来指示。这里，在图9中，低频效果(LFE)声道是LFE声道。这是通常不确定其声音定位方向的声音。在本实施例中，假定两个LFE声道扬声器被布置在中央声道的扬声器位置C的两侧的例如相隔15°的角度范围的位置处。如图9所示，7. 1声道的音频信号LF和RF被提供到前方处理单元74F。7. 1声道的音频信号C被提供到中央处理单元74C。7. 1声道的音频信号LS和RS被提供到后方处理单元74S。7.1声道的音频信号LB和RB被提供到后部处理单元74B。7. 1声道的音频信号LFE被提供到LFE处理单元74LFE。前方处理单元74F、中央处理单元74C、后方处理单元74S、后部处理单元74B和 LFE处理单元74LFE在此示例中分别执行卷积直接波的正规化头部相关传递函数的处理、 卷积每个声道的串扰成分的正规化头部相关传递函数的处理以及串扰消去处理，如下所述。在此示例中，在前方处理单元74F、中央处理单元74C、后方处理单元74S、后部处理单元74B和LFE处理单元74LFE的每一个中，不处理反射波。来自前方处理单元74F、中央处理单元74C、后方处理单元74S、后部处理单元74B 和LFE处理单元74LFE的输出音频信号被提供到2声道立体声的左声道用加法单元(以下称为L加法单元)75L和右声道用加法单元(以下称为R加法单元)75R，该L加法单元75L 和R加法单元75R构成作为2声道信号生成装置的加法处理单元(未示出)。L加法单元75L将原始左声道成分LF、LS和LB、右声道成分RF、RS和RB的串扰成分、中央声道成分C和LFE声道成分LFE相加。L加法单元75L把加法的结果作为左声道扬声器用合成音频信号提供给声平调整单元76L。R加法单元75R将原始右声道成分RF、RS和RB、左声道成分LF、LS和LB的串扰成分、中央声道成分C和LFE声道成分LFE相加。R加法单元75R把加法的结果作为右声道扬声器用合成音频信号提供给声平调整单元76R。在此示例中，中央声道成分C和LFE声道成分LFE被提供到L加法单元75L和R 加法单元75R两者，并且被加到左声道和右声道。因此，可以获得中央声道方向上的声音的更优良的声音定位，并且可以由LFE声道成分LFE进一步扩展地充分再现低频声音成分。声平调整单元76L对从L加法单元75L提供来的左声道扬声器用合成音频信号执行声平调整。声平调整单元76R对从R加法单元75R提供来的右声道扬声器用合成音频信号执行声平调整。
来自声平调整单元76L和声平调整单元76R的合成音频信号分别被提供到幅度限制单元77L和77R。幅度限制单元77L对从声平调整单元76L提供来的经声平调整的合成音频信号执行幅度限制。幅度限制单元77R对从声平调整单元76R提供来的经声平调整的合成音频信号执行幅度限制。来自幅度限制单元77L和幅度限制单元77R的合成音频信号分别被提供到降噪单元 78L 和 78R。降噪单元78L降低从幅度限制单元77L提供来的经幅度限制的合成音频信号的噪声。降噪单元78R降低从幅度限制单元77R提供来的经幅度限制的合成音频信号的噪声。来自降噪单元78L和78R的输出音频信号分别被提供到左声道扬声器SPL和右声道扬声器sra并被其音响再现。同时，例如，当布置在电视装置中的左右扬声器具有平坦的频率或相位特性时，上述正规化头部相关传递函数与每个声道的声音卷积，从而理论上可以产生理想的环绕效果。
然而，实际上，由于布置在电视装置中的左右扬声器不具有平坦的特性，因此当用布置在电视装置中的左右扬声器再现利用上述技术产生的音频信号并且听取再现的声音时，未获得预期的环绕感。另外，当用布置在电视装置中的左右扬声器或家庭影院系统中的左右扬声器来再现音频信号时，通常，左右扬声器被布置在电视装置的监视器画面的中央位置下方的位置。 因此，获得的声像就好像音响再现的声音是从监视器画面的中央位置下方的位置输出的一样。从而，声音听起来就好像声音是在监视器画面上显示的图像的中央位置下方的位置输出的一样，从而听取者可能感到不适。考虑到上述情况，在本发明的实施例中，前方处理单元74F、中央处理单元74C、后方处理单元74S、后部处理单元74B和LFE处理单元74LFE的内部配置的示例是如图10至 15所示那样的。在本实施例中，利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”来正规化所有正规化头部相关传递函数。S卩，图10至15的示例中的每个声道的卷积电路的正规化头部相关传递函数是通过将正规化头部相关传递函数乘以Ι/Fref来获得的。例如，如图17的㈧所示，电视装置的扬声器位置的头部相关传递函数(HTRF)是 H(ref)，并且虚拟声音定位位置的扬声器位置的HTRF是H(f)。在此情况下，如图17的(B) 所示，虚线指示电视装置的扬声器位置的HTRF亦即H(ref)的特性，而实线指示虚拟声音定位位置的扬声器位置的HTRF亦即H(f)的特性。通过用电视装置的扬声器位置的HTRF来对虚拟声音定位位置的扬声器位置的HTRF进行正规化而获得的特性如图17的(C)所示。这里，在此示例中，由于在左右声道中满足关于作为对称轴的连接听取者的正面和背后的线的对称关系，因此使用相同的正规化头部相关传递函数。这里，不区分左右声道时的表示法如下直接波F、S、B、C、LFE越过头部的串扰xF、xS、xB、xLFE
反射波=Fref> Sref、Bref、Cref0另外，相对于电视装置100的左右扬声器SPL和SPR的假定位置的听取者的假定位置处的上述正规化处理后的头部相关传递函数被表示如下直接波Fref越过头部的串扰XFref因此，在图10至15的示例中被前方处理单元74F、中央处理单元74C、后方处理单元74S、后部处理单元74B和LFE处理单元74LFE卷积的正规化头部相关传递函数如下艮P，直接波:F/Fref,S/Fref、B/Fref、C/Fref、LFE/Fref越过头部的串扰:xF/Fref,xS/Fref、xB/Fref、xLFE/Fref。如果该表示法指示正规化头部相关传递函数，则被前方处理单元74F、中央处理单元74C、后方处理单元74S、后部处理单元74B和LFE处理单元74LFE卷积的正规化头部相关传递函数是如图10至15中所示的那些。图10是图示出图9中的前方处理单元74F的内部配置的示例的示意图。图11是图示出图9中的前方处理单元74F的内部配置的示例的示意图。图12是图示出图9中的中央处理单元74C的内部配置的示例的示意图。图13是图示出图9中的后方处理单元74S 的内部配置的示例的示意图。图14是图示出图9中的后部处理单元74B的内部配置的示例的示意图。图15是图示出图9中的LFE处理单元74LFE的内部配置的示例的示意图。在此示例中，对左声道的成分LF、LS和LB以及右声道的成分RF、RS和RB执行直接波及其串扰成分的正规化头部相关传递函数的卷积。也对中央声道C执行针对直接波的正规化头部相关传递函数的卷积。在此示例中，不考虑串扰成分。也对LFE声道LFE执行针对直接波及其串扰成分的正规化头部相关传递函数的卷积。在图10中，前方处理单元74F包括左前声道用头部相关传递函数卷积处理单元、 右前声道用头部相关传递函数卷积处理单元以及用于对音频信号执行消去左前声道的音频信号和右前声道的音频信号的听取者位置处的物理串扰成分的处理的串扰消去处理单兀。这里，提供串扰消去处理单元的原因是，当如图16所示用左声道扬声器SPL和右声道扬声器sra来音响再现音频信号时，生成音频信号的在听取者位置的物理串扰成分。左前声道用头部相关传递函数卷积处理单元包括两个延迟电路101和102以及两个卷积电路103和104。右前声道用头部相关传递函数卷积处理单元包括两个延迟电路105 和106以及两个卷积电路107和108。串扰消去处理单元包括八个延迟电路109、110、111、 112、113、114、115 和 116，八个卷积电路 117、118、119、120、121、122、123 和 124 以及六个加法电路 125、126、127、128、129 和 130。延迟电路101和卷积电路103构成用于左前声道的直接波的信号LF的卷积处理单元。延迟电路101是针对左前声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。
卷积电路103对于来自延迟电路101的左前声道的音频信号LF，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对左前声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。此外，双重正规化头部相关传递函数被存储在图1中的正规化头部相关传递函数存储器40中，并且卷积电路从正规化头部相关传递函数存储器40中读取双重正规化头部相关传递函数并执行卷积处理。来自卷积电路103的信号被提供到串扰消去处理单元。另外，延迟电路102和卷积电路104构成用于左前声道到右声道的串扰(左前声道的串扰声道)的信号xLF的卷积处理单元。延迟电路102是针对左前声道的串扰声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路104对于来自延迟电路102的左前声道的音频信号LF，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对左前声道的串扰声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路104的信号被提供到串扰消去处理单元。另外，延迟电路105和卷积电路107构成用于右前声道到左声道的串扰(右前声道的串扰声道)的信号xRF的卷积处理单元。延迟电路105是针对右前声道的串扰声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路107对于来自延迟电路105的右前声道RF的音频信号，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对右前声道的串扰声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路107的信号被提供到串扰消去处理单元。延迟电路106和卷积电路108构成用于右前声道的直接波的信号RF的卷积处理单元。延迟电路106是针对右前声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路108对于来自延迟电路106的右前声道RF的音频信号，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对右前声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路108的信号被提供到串扰消去处理单元。延迟电路109至116、卷积电路117至124以及加法电路125至130构成串扰消去
处理单元，用于对音频信号执行消去左前声道的音频信号和右前声道的音频信号的听取者位置处的物理串扰成分的处理。延迟电路109至116是针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的串扰的、与从左右扬声器的位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路117至124对于提供的音频信号，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的串扰的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。加法电路125至130对提供的音频信号执行加法处理。在前方处理单元74F中，从加法电路127输出的信号被提供到L加法单元75L。另外，在前方处理单元74F中，从加法电路130输出的信号被提供到R加法单元75R。在此示例中，对于被卷积电路103、104、107和108卷积的正规化头部相关传递函数，添加了距离衰减的延迟和由再现声场中的观看测试得到的小声平调整值。另外，从图10所示的前方处理单元74F输出的音频信号可由以下的式2和3表示。
Lch = LF*D(F)*F(F/Fref)+RF*D(xF)*F(xF/Fref)-LF*D (xF) *F (xF/Fref) *K_RF*D (F) *F (F/Fref) *K. . . (2)+LF*D(F)*F(F/Fref)*K*K+RF*D(xF)*F(xF/Fref)*K*KRch = RF*D(F)*F(F/Fref)+LF*D(xF)*F(xF/Fref)-LF*D (xF) *F (xF/Fref) *K_RF*D (F) *F (F/Fref) *K. . . (3)+RF*D(F)*F (F/Fref)*K*K+LF*D (xF)*F (xF/Fref)*K*K其中延迟处理是D()，卷积处理是F()，并且D(XFref)*F(XFref/Fref)，或者用于串扰消去的延迟处理和卷积处理是K。g卩 K = D (xFref) *F (xFref/Fref)。虽然在本实施例中，串扰消去处理单元中的串扰消去处理被执行两次，即执行两次消去，但是重复次数可根据诸如声源扬声器的位置或者物理房间之类的限制而改变。在图11中，前方处理单元74F包括左前声道用头部相关传递函数卷积处理单元、 右前声道用头部相关传递函数卷积处理单元、以及用于对音频信号执行消去左前声道的音频信号和右前声道的音频信号的观看位置处的物理串扰成分的处理的串扰消去处理单元。左前声道用头部相关传递函数卷积处理单元包括两个延迟电路151和152以及两个卷积电路153和154。右前声道用头部相关传递函数卷积处理单元包括两个延迟电路 155和156以及两个卷积电路157和158。串扰消去处理单元包括四个延迟电路159、160、 161和162，四个卷积电路163、164、165和166以及六个加法电路167、168、169、170、171和 172。在前方处理单元74F中，从加法电路169输出的信号被提供到L加法单元75L。另外，在前方处理单元74F中，从加法电路172输出的信号被提供到R加法单元75R。另外，从图11所示的前方处理单元74F输出的音频信号可由以下的式4和5表示。Lch = (LF*D(F)*F(F/Fref)+RF*D(xF)*F(xF/Fref))(1_K+K*K)…(4)Rch = (RF*D(F)*F(F/Fref)+LF*D(xF)*F(xF/Fref))(1_K+K*K)…(5)其中延迟处理是D()，
卷积处理是FO，并且D(XFref)*F(XFref/Fref)，或者用于串扰消去的延迟处理和卷积处理是K。艮P K = D (xFref) *F (xFref/Fref)。S卩，在图11所示的前方处理单元74F的配置中，与图10所示的前方处理单元74F 的配置相比，可以减少计算量。在图12中，中央处理单元74C包括中央声道用头部相关传递函数卷积处理单元， 以及用于执行消去中央声道的音频信号的观看位置处的物理串扰成分的处理的串扰消去
处理单元。中央声道用头部相关传递函数卷积处理单元包括一个延迟电路201和一个卷积电路202。串扰消去处理单元包括两个延迟电路203和204、两个卷积电路205和206、以及四个加法电路207,208,209和210。延迟电路201和卷积电路202构成用于中央声道的直接波的信号C的卷积处理单兀。延迟电路201是针对中央声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路202对于来自延迟电路201的中央声道C的音频信号，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对中央声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路202的信号被提供到串扰消去处理单元。延迟电路203和204、卷积电路205和206以及加法电路207至210构成串扰消去处理单元，用于执行消去中央声道的音频信号的听取者位置处的物理串扰成分的处理。延迟电路203和204是针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的串扰的、与从左右扬声器的位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路205和206对于提供的音频信号，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的串扰的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。加法电路207至210对提供的音频信号执行加法处理。在中央处理单元74C中，从加法电路208输出的信号被提供到L加法单元75L。另外，在中央处理单元74C中，从加法电路210输出的信号被提供到R加法单元75R。另外，在图13中，后方处理单元74S包括左后声道用头部相关传递函数卷积处理单元、右后声道用头部相关传递函数卷积处理单元以及用于对音频信号执行消去左后声道的音频信号和右后声道的音频信号的观看位置处的物理串扰成分的处理的串扰消去处理单元。左后声道用头部相关传递函数卷积处理单元包括两个延迟电路301和302以及两个卷积电路303和304。右后声道用头部相关传递函数卷积处理单元包括两个延迟电路305 和306以及两个卷积电路307和308。串扰消去处理单元包括八个延迟电路309、310、311、 312、313、314、315 和 316，八个卷积电路 317、318、319、320、321、322、323 和 324 以及八个加法电路 325、326、327、328、329、330、331、332、333 和 334。延迟电路301和卷积电路303构成用于左后声道的直接波的信号LS的卷积处理单元。延迟电路301是针对左后声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路303对于来自延迟电路301的左后声道的音频信号LS，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对左后声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路303的信号被提供到串扰消去处理单元。另外，延迟电路302和卷积电路304构成用于左后声道到右声道的串扰(左后声道的串扰声道)的信号xLS的卷积处理单元。延迟电路302是针对左后声道的串扰声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路304对于来自延迟电路302的左后声道的音频信号LS，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对左后声道的串扰声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路304的信号被提供到串扰消去处理单元。另外，延迟电路305和卷积电路307构成用于右后声道到左声道的串扰(右后声道的串扰声道)的信号xRS的卷积处理单元。延迟电路305是针对右后声道的串扰声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路307对于来自延迟电路305的右后声道的音频信号RS，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对右后声道的串扰声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路307的信号被提供到串扰消去处理单元。延迟电路306和卷积电路308构成用于右后声道的直接波的信号RS的卷积处理单元。延迟电路306是针对右后声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路308对于来自延迟电路306的右后声道的音频信号RS，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对右后声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路308的信号被提供到串扰消去处理单元。延迟电路309至316、卷积电路317至324以及加法电路325至334构成串扰消去
处理单元，用于对音频信号执行消去左后声道的音频信号和右后声道的音频信号的听取者位置处的物理串扰成分的处理。延迟电路309至316是针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的串扰的、与从左右扬声器的位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路317至3M对于提供的音频信号，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的串扰的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。加法电路325至334对提供的音频信号执行加法处理。在后方处理单元74S中，从加法电路3 输出的信号被提供到L加法单元75L。另外，在后方处理单元74S中，从加法电路334输出的信号被提供到R加法单元75R。虽然在本实施例中，串扰消去处理被串扰消去处理单元执行四次，即执行四次消去，但是重复次数可根据诸如声源扬声器的位置或者物理房间之类的限制而改变。另外，在图14中，后部处理单元74B包括左后声道用头部相关传递函数卷积处理单元、右后声道用头部相关传递函数卷积处理单元以及用于对音频信号执行消去左后声道的音频信号和右后声道的音频信号的观看位置处的物理串扰成分的处理的串扰消去处理单元。左后声道用头部相关传递函数卷积处理单元包括两个延迟电路401和402以及两个卷积电路403和404。右后声道用头部相关传递函数卷积处理单元包括两个延迟电路405 和406以及两个卷积电路407和408。串扰消去处理单元包括八个延迟电路409、410、411、 412、413、414、415 和 416，八个卷积电路 417、418、419、420、421、422、423 和 424 以及八个加法电路 425,426,427,428,429,430,431,432,433 和 434。延迟电路401和卷积电路403构成用于左后声道的直接波的信号LB的卷积处理单元。延迟电路401是针对左后声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路403对于来自延迟电路401的左后声道LB的音频信号，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对左后声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路403的信号被提供到串扰消去处理单元。另外，延迟电路402和卷积电路404构成用于左后声道到右声道的串扰(左后声道的串扰声道)的信号xLB的卷积处理单元。延迟电路402是针对左后声道的串扰声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路404对于来自延迟电路402的左后声道LB的音频信号，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对左后声道的串扰声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路404的信号被提供到串扰消去处理单元。
延迟电路405和卷积电路407构成用于右后声道到左声道的串扰(右后声道的串扰声道)的信号xRB的卷积处理单元。延迟电路405是针对右后声道的串扰声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路407对于来自延迟电路405的右后声道RB的音频信号，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对右后声道的串扰声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路407的信号被提供到串扰消去处理单元。延迟电路406和卷积电路408构成用于右后声道的直接波的信号RB的卷积处理单元。延迟电路406是针对右后声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路408对于来自延迟电路406的右后声道RB的音频信号，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对右后声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路408的信号被提供到串扰消去处理单元。延迟电路409至416、卷积电路417至424以及加法电路425至434构成串扰消去处理单元，用于对音频信号执行消去左后声道的音频信号和右后声道的音频信号的听取者位置处的物理串扰成分的处理。延迟电路409至416是针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的串扰的、与从左右扬声器的位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路417至4M对于提供的音频信号，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的串扰的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。加法电路425至434对提供的音频信号执行加法处理。在后部处理单元74B中，从加法电路4 输出的信号被提供到L加法单元75L。另外，在后部处理单元74B中，从加法电路434输出的信号被提供到R加法单元75R。在图15中，LFE处理单元74LFE包括LFE声道用头部相关传递函数卷积处理单元，以及用于执行消去LFE声道的音频信号的观看位置处的物理串扰成分的处理的串扰消去处理单元。LFE声道用头部相关传递函数卷积处理单元包括两个延迟电路501和502以及两个卷积电路503和504。串扰消去处理单元包括两个延迟电路505和506、两个卷积电路 507和508、以及三个加法电路509、510和511。延迟电路501和卷积电路503构成用于LFE声道的直接波的信号C的卷积处理单元。延迟电路501是针对LFE声道的直接波的、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路503对于来自延迟电路501的LFE声道的音频信号LFE，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对LFE声道的直接波的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路503的信号被提供到串扰消去处理单元。另外，延迟电路502是针对LFE声道的直接波的串扰、与从虚拟声音定位位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路504对于来自延迟电路502的LFE声道的音频信号LFE，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对LFE声道的直接波的串扰的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。来自卷积电路504的信号被提供到串扰消去处理单元。延迟电路505和506、卷积电路507和508以及加法电路509至511构成串扰消去处理单元，用于执行消去LFE声道的音频信号的观看位置处的物理串扰成分的处理。延迟电路505和506是针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的串扰的、与从左右扬声器的位置到测量点位置的路径的长度相应的延迟时间的延迟电路。卷积电路507和508对于提供的音频信号，执行卷积如下双重正规化头部相关传递函数的处理该双重正规化头部相关传递函数是通过利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数“Fref”对针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的串扰的正规化头部相关传递函数进行正规化而获得的。加法电路509至511对提供的音频信号执行加法处理。在LFE处理单元74LFE中，从加法电路511输出的信号被提供到L加法单元75L 和R加法单元75R。根据本实施例，利用针对来自布置在电视装置中的左右扬声器的位置的直接波的正规化头部相关传递函数对所有正规化头部相关传递函数进行正规化，并且利用双重正规化头部相关传递函数对音频信号执行卷积处理，从而产生理想的环绕效果。图18是示出用于执行在本发明实施例的音频信号处理方法中使用的用于获取双重正规化头部相关传递函数的数据的处理过程的系统的配置示例的框图。在头部相关传递函数测量单元602中，在此示例中，在隔音室中执行头部相关传递函数的测量，以便测量仅直接波的头部相关传递特性。对于头部相关传递函数测量单元602，在隔音室中，模拟头部或人被布置在听取者位置作为听取者，就像上述的图20中那样。麦克风被安装在模拟头部或人的两耳附近(测量点位置)，作为接收测量用声波的声电转换单元。如图19所示，头部相关传递函数的测量用声波(在此示例中例如是冲击脉冲)被电视装置100的扬声器安装位置处安装的左右扬声器分离再现，并且冲击脉冲响应被两个麦克风拾取。在头部相关传递函数测量单元602中，从两个麦克风获得的冲击脉冲响应表示头部相关传递函数。
在原始状态传递特性测量单元604中，在与头部相关传递函数测量单元602相同的环境中，执行原始状态的传递特性的测量，在该原始状态中，在听取者位置不存在模拟头部或人，即在测量用声源位置与测量点位置之间不存在障碍物。S卩，对于原始状态传递特性测量单元604，准备了在安装于电视装置100的扬声器安装位置的左右扬声器与麦克风之间不存在障碍物的原始状态，其中从隔音室中去除了为头部相关传递函数测量单元602安装的模拟头部或人。电视装置100的扬声器安装位置处安装的左右扬声器或麦克风的布置与头部相关传递函数测量单元602中的完全相同，并且在此状态中，测量用声波，在此示例中例如是冲击脉冲，被电视装置100的扬声器安装位置处安装的左右扬声器分离再现。两个麦克风拾取再现的冲击脉冲。在原始状态传递特性测量单元604中，从两个麦克风的输出获得的冲击脉冲响应表示不存在诸如模拟头部或人之类的障碍物的原始状态中的传递特性。此外，在头部相关传递函数测量单元602和原始状态传递特性测量单元604中，对于直接波，分别从两个麦克风获得如上所述的左主成分和右主成分的头部相关传递函数和原始状态传递特性以及左串扰成分和右串扰成分的头部相关传递函数和原始状态传递特性。对于主成分和左右串扰成分中的每一个类似地执行下文中将描述的正规化处理。以下，为了简化描述，例如，将只描述对主成分的正规化处理，并且将省略对串扰成分的正规化处理的描述。当然，对于串扰成分也类似地执行正规化处理。正规化单元610利用由原始状态传递特性测量单元604测量到的、不存在诸如模拟头部之类的障碍物的原始状态的传递特性，对由头部相关传递函数测量单元602在有模拟头部或人的情况下测量到的头部相关传递函数进行正规化。头部相关传递函数测量单元606中在此示例中在隔音室中执行头部相关传递函数的测量，以便测量仅直接波的头部相关传递特性。在头部相关传递函数测量单元606中， 如上述图20中那样，模拟头部或人被布置在隔音室中的听取者位置处作为听取者。麦克风被安装在模拟头部或人的两耳附近(测量点位置)，作为接收测量用声波的声电转换单元。如图19所示，头部相关传递函数的测量用声波(在此示例中例如是冲击脉冲)被假定声源位置处安装的左右扬声器分离再现，并且冲击脉冲响应被两个麦克风拾取。在头部相关传递函数测量单元606中，从两个麦克风获得的冲击脉冲响应表示头部相关传递函数。原始状态传递特性测量单元608在与头部相关传递函数测量单元606相同的环境中，执行原始状态的传递特性的测量，在该原始状态中，在听取者位置不存在模拟头部或人，即在测量用声源位置与测量点位置之间不存在障碍物。S卩，对于原始状态传递特性测量单元608，准备了在安装于图19所示的假定声源位置的左右扬声器与麦克风之间不存在障碍物的原始状态，其中从隔音室中去除了为头部相关传递函数测量单元606安装的模拟头部或人。图19所示的假定声源位置处安装的左右扬声器或麦克风的布置与头部相关传递函数测量单元606中的完全相同，并且在此状态中，测量用声波，在此示例中例如是冲击脉冲，图19所示的假定声源位置处安装的左右扬声器分离再现。两个麦克风拾取再现的冲击脉冲。
在原始状态传递特性测量单元608中，从两个麦克风的输出获得的冲击脉冲响应表示不存在诸如模拟头部或人之类的障碍物的原始状态中的传递特性。此外，在头部相关传递函数测量单元606和原始状态传递特性测量单元608中，对于直接波，分别从两个麦克风获得如上所述的左主成分和右主成分的头部相关传递函数和原始状态传递特性以及左串扰成分和右串扰成分的头部相关传递函数和原始状态传递特性。对于主成分和左右串扰成分中的每一个类似地执行下文中将描述的正规化处理。以下，为了简化描述，例如，将只描述对主成分的正规化处理，并且将省略对串扰成分的正规化处理的描述。当然，对于串扰成分也类似地执行正规化处理。正规化单元612利用由原始状态传递特性测量单元608测量到的、不存在诸如模拟头部之类的障碍物的原始状态的传递特性，对由头部相关传递函数测量单元606在有模拟头部或人的情况下测量到的头部相关传递函数进行正规化。正规化单元614利用经正规化单元610正规化的扬声器安装位置处的正规化头部相关传递函数对经正规化单元612正规化的假定声源位置处的正规化头部相关传递函数进行正规化。这样，可以获取在本实施例的音频信号处理方法中使用的双重正规化头部相关传递函数的数据。此外，在本实施例中，涉及的是环绕信号。然而，通常，当使用立体声信号时，可将立体声信号输入到前方处理单元74F，并且可以不向其他处理单元输入信号，或者其他处理单元可以不执行处理。即使在此情况下，立体声图像能够在与假定画面相同的位置处的比实际电视装置更宽的空间中而不是电视装置的扬声器中再现声像。 根据本实施例，通过使用任何两个前方扬声器，可以获得优良的环绕效果。另外，当电视装置、家庭影院系统等等中的扬声器被用作输出装置时，可以产生与图像的高度而不是扬声器的位置匹配的声像。从而，对于立体声信号，声场可以形成得好像布置了电视装置的与图像匹配的高度处的左右扬声器一样，而对于环绕信号，声场可以形成得好像其被扬声器所环绕一样。另外，当本实施例的音频信号处理装置被应用到小型收录两用机或便携式音乐播放器时，收录两用机或播放器的底座(dock)可形成比扬声器之间的狭窄距离更宽的声场。 类似地，即使当利用便携式蓝光盘(BD)/DVD播放器、笔记本PC等等来观看电影时，也可以形成与电影的图像匹配的声场。在上述实施例中，可以执行与任何期望的听取或房间环境相应的头部相关传递函数的卷积，并且允许去除测量用麦克风的特性或测量用扬声器的特性的头部相关传递函数被用作用于获得期望的虚拟声音定位感的头部相关传递函数。然而，本发明不限于使用这种特殊的头部相关传递函数的情况，而是可以应用到卷积一般的头部相关传递函数的情况。虽然已经联系多环绕方案描述了音响再现系统，但是要理解，本发明可应用到典型的2声道立体声经历虚拟声音定位处理并被提供到例如布置在电视装置中的扬声器的情况。另外，要理解，本发明除了可应用到7. 1声道以外，也可应用到其他多环绕，例如 5. 1声道或9. 1声道。虽然已联系ITU-R扬声器布置描述了针对7. 1声道多环绕的扬声器布置，但是要理解本发明也可应用到THX公司推荐的扬声器布置。另外，本发明的目的通过向系统或装置提供存储有实现上述实施例的功能的软件的程序代码的存储介质并且通过该系统或装置的计算机(或CPU或MPU)读取和执行存储在该存储介质中的程序代码来实现。在此情况下，从存储介质读取的程序代码实现上述实施例的功能，从而该程序代码和存储有该程序代码的存储介质构成本发明。例如，软盘(注册商标)、硬盘、磁光盘、光盘(例如⑶-ROM、⑶-R、⑶-RW、DVD-R0M、 DVD-RAM、DVD-Rff和DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡、ROM等等可用作用于提供程序代码的存储介质。或者，可经由网络下载程序代码。另外，上述实施例的功能不仅通过执行由计算机读取的程序代码来实现，而且通过例如在计算机上运行的操作系统(OS)基于程序代码的指令执行实际处理的一部分或全部来通过该实际处理实现。或者，上述实施例的功能可通过把从存储介质读取的程序代码写入到插入到计算机中的功能扩展板或连接到计算机的功能扩展单元中包括的存储器、然后通过该扩展板或扩展单元中包括的CPU基于程序代码的指令执行实际处理的一部分或全部来通过该处理实现。本领域的技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于所附权利要求或其等同物的范围之内即可。本申请包含与2010年5月20日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2010-116150中公开的主题相关的主题，特此通过引用将该申请的全部内容并入。
权利要求
1.一种音频信号处理装置，用于从2个或更多个声道的多个声道的音频信号生成和输出要被朝向听取者安装的两个电声换能单元音响再现的两个声道的音频信号，该音频信号处理装置包括头部相关传递函数卷积处理单元，用于将头部相关传递函数与所述多个声道的各个声道的音频信号卷积，所述头部相关传递函数使得当所述两个电声换能单元执行音响再现时声像能够被定位在为所述2个或更多个声道的多个声道的各个声道假定的虚拟声音定位位置并被听取；以及2声道信号生成单元，用于基于与所述头部相关传递函数卷积的多个声道的音频信号生成要被提供到所述两个电声换能单元的两个声道的音频信号，其中，所述头部相关传递函数卷积处理单元包括存储单元，用于存储双重正规化头部相关传递函数的数据，所述双重正规化头部相关传递函数是通过利用来自电声换能单元安装位置的正规化头部相关传递函数对来自所述虚拟声音定位位置处的假定声源位置的正规化头部相关传递函数进行正规化来获得的，其中来自所述假定声源位置的正规化头部相关传递函数是通过利用如下的原始状态传递特性对如下的头部相关传递函数进行正规化来获得的该头部相关传递函数是通过在模拟头部或人存在于听取者的位置处的状态中拾取在假定声源位置处生成的声波而仅对直接到达安装在听取者两耳附近的位置处的声电转换单元的声波测量的，该原始状态传递特性是通过在模拟头部或人不存在的原始状态中拾取在假定声源位置处生成的声波而仅对直接到达该声电转换单元的声波测量的，并且来自所述电声换能单元安装位置的正规化头部相关传递函数是通过利用如下的原始状态传递特性对如下的头部相关传递函数进行正规化来获得的该头部相关传递函数是通过在模拟头部或人存在于听取者的位置处的状态中拾取在电声换能单元安装位置处生成的声波而仅对直接到达安装在听取者两耳附近的位置处的声电转换单元的声波测量的，该原始状态传递特性是通过在模拟头部或人不存在的原始状态中拾取在所述电声换能单元安装位置处生成的声波而仅对直接到达该声电转换单元的声波测量的；以及卷积单元，用于从所述存储单元读取所述双重正规化头部相关传递函数的数据并且将该数据与所述音频信号卷积。
2.根据权利要求1所述的音频信号处理装置，还包括串扰消去处理单元，用于对来自所述头部相关传递函数卷积处理单元的多个声道的音频信号之中的左右声道的音频信号执行消去左右声道的两个声道的音频信号的串扰成分的处理，其中，所述2声道信号生成单元从来自所述串扰消去处理单元的多个声道的音频信号生成要被提供到所述两个电声换能单元的两个声道的音频信号。
3.根据权利要求2所述的音频信号处理装置，其中，所述串扰消去处理单元还对已经历了消去处理的左右声道的音频信号执行消去已经历了消去处理的左右声道的两个声道的音频信号的串扰成分的处理。
4.一种音频信号处理装置中的音频信号处理方法，用于从2个或更多个声道的多个声道的音频信号生成和输出要被朝向听取者安装的两个电声换能单元音响再现的两个声道的音频信号，该音频信号处理方法包括头部相关传递函数卷积处理，由头部相关传递函数卷积处理单元将头部相关传递函数与所述多个声道的各个声道的音频信号卷积，所述头部相关传递函数使得当所述两个电声换能单元执行音响再现时声像能够被定位在为所述2个或更多个声道的多个声道的各个声道假定的虚拟声音定位位置并被听取；以及2声道信号生成处理，由2声道信号生成单元基于作为所述头部相关传递函数卷积处理单元中的处理的结果的多个声道的音频信号生成要被提供到所述两个电声换能单元的两个声道的音频信号，其中，所述头部相关传递函数卷积处理包括从存储有双重正规化头部相关传递函数的数据的存储单元中读取双重正规化头部相关传递函数的数据并将该数据与所述音频信号卷积的卷积处理，并且所述双重正规化头部相关传递函数是通过利用来自电声换能单元安装位置的正规化头部相关传递函数对来自所述虚拟声音定位位置处的假定声源位置的正规化头部相关传递函数进行正规化来获得的，其中来自所述假定声源位置的正规化头部相关传递函数是通过利用如下的原始状态传递特性对如下的头部相关传递函数进行正规化来获得的该头部相关传递函数是通过在模拟头部或人存在于听取者的位置处的状态中拾取在假定声源位置处生成的声波而仅对直接到达安装在听取者两耳附近的位置处的声电转换单元的声波测量的，该原始状态传递特性是通过在模拟头部或人不存在的原始状态中拾取在假定声源位置处生成的声波而仅对直接到达该声电转换单元的声波测量的，并且来自所述电声换能单元安装位置的正规化头部相关传递函数是通过利用如下的原始状态传递特性对如下的头部相关传递函数进行正规化来获得的该头部相关传递函数是通过在模拟头部或人存在于听取者的位置处的状态中拾取在电声换能单元安装位置处生成的声波而仅对直接到达安装在听取者两耳附近的位置处的声电转换单元的声波测量的，该原始状态传递特性是通过在模拟头部或人不存在的原始状态中拾取在所述电声换能单元安装位置处生成的声波而仅对直接到达该声电转换单元的声波测量的。
全文摘要
提供了音频信号处理装置和音频信号处理方法。音频信号处理装置包括将头部相关传递函数与多个声道的音频信号卷积的处理单元，并且该处理单元包括存储双重正规化头部相关传递函数的数据的存储单元和从存储单元读取数据并将数据与音频信号卷积的卷积单元，双重正规化头部相关传递函数是通过用第二正规化头部相关传递函数对第一正规化头部相关传递函数正规化而获得，第一正规化头部相关传递函数是通过用不存在模拟头部或人的原始状态中的传递特性对在听取者位置处存在模拟头部或人的状态中的头部相关传递函数正规化而获得，第二正规化头部相关传递函数是通过用原始状态中的传递特性对存在模拟头部或人的状态中的头部相关传递函数正规化而获得。
文档编号H04S5/02GK102325298SQ20111012996
公开日2012年1月18日 申请日期2011年5月13日 优先权日2010年5月20日
发明者福井隆郎, 西尾文孝 申请人:索尼公司