专利名称：音频系统、音频信号处理设备和方法以及程序的制作方法
技术领域：
本公开涉及音频系统、音频信号处理设备和方法以及程序，特别是涉及其中增强了声音的深度感的音频系统、音频信号处理设备和方法以及程序。
背景技术：
在相关技术中，在音频世界里，已经提出了(例如，日本专利第3900208号)并且在普通家庭中普及了各种类型的用于实现所谓的“立体声”的环绕系统技术。另一方面，在视频世界里，近年来随着3D (三维)电视机的普及，预测在普通家庭中会普及用于再现所谓的“立体图像”的内容(以下，称为立体图像内容)。
发明内容
伴随这样的立体图像内容的音频信号是相关技术的格式(诸如5. 1通道系统或者 2通道(立体)系统)的音频信号。出于该原因，经常存在针对向前突出或者向后缩入的立体图像的音频效果不足的情况。例如，从靠近麦克风的音源记录的声音(以下，称为前侧声音)的音频图像没有放置到麦克风前方(更靠近收听者的一侧)，而是放置到相邻扬声器之间或者在其附近。此外，从远离麦克风的音源记录的声音(以下，称为深侧声音)的音频图像也没有放置到麦克风后方(更远离收听者的一侧)，而是放置到与前侧声音的音频图像的位置大致相同的位置。原因在于，电影的内容等具有不特定数量的观众成员，音频图像的位置经常通过扬声器之间的音量平衡来控制，并且，作为结果，即使在普通家庭的环境中音频图像也位于扬声器之间。作为结果，音场感变得平坦，并且深度感与立体图像相比变弱。想要的是增强声音的深度感。根据本公开的第一方面的音频系统包括第一扬声器和第二扬声器，其被布置为在预定的收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称；第三扬声器和第四扬声器，其被布置为在预定的收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，使得在以收听位置为中心时的情况下，通过连接收听位置与各扬声器形成的中心角度大于通过连接收听位置与第一扬声器和第二扬声器形成的中心角度，并且被布置为在收听位置的纵向方向上比第一扬声器和第二扬声器更靠近收听位置；第一衰减器，其衰减输入音频信号的等于或小于预定的第一频率的分量；以及输出控制器，其进行控制以从第一扬声器和第二扬声器输出基于输入音频信号的声音，并且从第三扬声器和第四扬声器输出基于第一音频信号的声音，在该第一音频信号中衰减了输入音频信号的等于或小于第一频率的分量。还可以包括第二衰减器，其衰减输入音频信号的等于或大于预定的第二频率的分量，其中，输出控制器进行控制以从第一扬声器和第二扬声器输出基于第二音频信号的声音，在该第二音频信号中衰减了输入音频信号的等于或大于第二频率的分量。第一至第四扬声器可以被布置为使得第三扬声器和收听位置之间的距离以及第四扬声器和收听位置之间的距离小于第一扬声器和收听位置之间的距离或者第二扬声器和收听位置之间的距离。还可以包括信号处理器，其针对第一音频信号执行预定的信号处理，使得基于第一音频信号的声音从作为虚拟扬声器的第三扬声器和作为虚拟扬声器的第四扬声器虚拟地输出。根据本公开的第二方面的音频信号处理设备包括衰减器，其衰减输入音频信号的等于或小于预定频率的分量；以及输出控制器，其进行控制以从第一扬声器和第二扬声器输出基于输入音频信号的声音，并且从第三扬声器和第四扬声器输出基于其中衰减了输入音频信号的等于或小于预定频率的分量的音频信号的声音，其中，第一扬声器和第二扬声器被布置为在预定的收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，第三扬声器和第四扬声器被布置为在收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，使得在以收听位置为中心时的情况下，通过连接收听位置与第三扬声器和第四扬声器形成的中心角度大于通过连接收听位置与第一扬声器和第二扬声器形成的中心角度，并且被布置为在收听位置的纵向方向上比第一扬声器和第二扬声器更靠近收听位置。根据本公开的第二方面的音频信号处理方法包括衰减输入音频信号的等于或小于预定频率的分量；以及进行控制以从第一扬声器和第二扬声器输出基于输入音频信号的声音，并且从第三扬声器和第四扬声器输出基于其中衰减了输入音频信号的等于或小于预定频率的分量的音频信号的声音，其中，第一扬声器和第二扬声器被布置为在预定的收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，第三扬声器和第四扬声器被布置为在收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，使得在以收听位置为中心时的情况下，通过连接收听位置与第三扬声器和第四扬声器形成的中心角度大于通过连接收听位置与第一扬声器和第二扬声器形成的中心角度，并且被布置为在收听位置的纵向方向上比第一扬声器和第二扬声器更靠近收听位置。根据本公开的第二方面的程序，其使得计算机执行如下处理衰减输入音频信号的等于或小于预定频率的分量；以及进行控制以从第一扬声器和第二扬声器输出基于输入音频信号的声音，并且从第三扬声器和第四扬声器输出基于其中衰减了输入音频信号的等于或小于预定频率的分量的音频信号的声音，其中，第一扬声器和第二扬声器被布置为在预定的收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，第三扬声器和第四扬声器被布置为在收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，使得在以收听位置为中心时的情况下， 通过连接收听位置与第三扬声器和第四扬声器形成的中心角度大于通过连接收听位置与第一扬声器和第二扬声器形成的中心角度，并且被布置为在收听位置的纵向方向上比第一扬声器和第二扬声器更靠近收听位置。在本公开的第一方面或者第二方面中，衰减了输入音频信号的等于或小于预定频率的分量，从第一扬声器和第二扬声器输出了基于输入音频信号的声音，并且从第三扬声器和第四扬声器输出了基于其中衰减了输入音频信号的等于或小于预定频率的分量的音频信号的声音，其中，第一扬声器和第二扬声器被布置为在预定的收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，第三扬声器和第四扬声器被布置为在收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，使得在以收听位置为中心时的情况下，通过连接收听位置与第三扬声器和第四扬声器形成的中心角度大于通过连接收听位置与第一扬声器和第二扬声器形成的中心角度，并且被布置为在收听位置的纵向方向上比第一扬声器和第二扬声器更靠近收听位置。根据本公开的第一方面或者第二方面，能够增强声音的深度感。
图1是应用了本公开的实施例的音频系统的第一实施例的框图；图2是图示了虚拟扬声器的位置的图；图3是用于描述通过音频系统执行的音频信号处理的流程图；图4是图示了针对反射声音的入射角度的IACC的测量结果的一个示例的图表；图5是用于描述针对反射声音的入射角度的IACC的测量条件的图；图6是图示了扬声器和虚拟扬声器的布置条件的第一示例的图；图7是图示了扬声器和虚拟扬声器的布置条件的第二示例的图；图8是图示了应用了本公开的实施例的音频系统的第二实施例的框图；并且图9是图示了计算机的配置示例的框图。
具体实施例方式根据本公开的实施例所提供的音频系统包括第一扬声器和第二扬声器，其被布置为在预定的收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称；第三扬声器和第四扬声器， 其被布置为在预定的收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，使得在以收听位置为中心时的情况下，通过连接收听位置与各扬声器形成的中心角度大于通过连接收听位置与第一扬声器和第二扬声器形成的中心角度，并且被布置为在收听位置的纵向方向上比第一扬声器和第二扬声器更靠近收听位置；第一衰减器，其衰减输入音频信号的等于或小于预定的第一频率的分量；以及输出控制器，其进行控制以从第一扬声器和第二扬声器输出基于输入音频信号的声音，并且从第三扬声器和第四扬声器输出基于第一音频信号的声音， 在该第一音频信号中衰减了输入音频信号的等于或小于第一频率的分量。根据本公开的实施例所提供的音频信号处理设备包括衰减器，其衰减输入音频信号的等于或小于预定频率的分量；以及输出控制器，其进行控制以从第一扬声器和第二扬声器输出基于输入音频信号的声音，并且从第三扬声器和第四扬声器输出基于其中衰减了输入音频信号的等于或小于预定频率的分量的音频信号的声音，其中，第一扬声器和第二扬声器被布置为在预定的收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，第三扬声器和第四扬声器被布置为在收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，使得在以收听位置为中心时的情况下，通过连接收听位置与第三扬声器和第四扬声器形成的中心角度大于通过连接收听位置与第一扬声器和第二扬声器形成的中心角度，并且被布置为在收听位置的纵向方向上比第一扬声器和第二扬声器更靠近收听位置。根据本公开的实施例所提供的音频信号处理方法包括衰减输入音频信号的等于或小于预定频率的分量；以及进行控制以从第一扬声器和第二扬声器输出基于输入音频信号的声音，并且从第三扬声器和第四扬声器输出基于其中衰减了输入音频信号的等于或小于预定频率的分量的音频信号的声音，其中，第一扬声器和第二扬声器被布置为在预定的收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，第三扬声器和第四扬声器被布置为在收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称，使得在以收听位置为中心时的情况下，通过连接收听位置与第三扬声器和第四扬声器形成的中心角度大于通过连接收听位置与第一扬声器和第二扬声器形成的中心角度，并且被布置为在收听位置的纵向方向上比第一扬声器和第二扬声器更靠近收听位置。以下将具体描述本公开的实施例。此处，将按以下顺序给出描述1.第一实施例(使用虚拟扬声器的示例)2.第二实施例(使用实际的扬声器的示例)3.修改的示例<1.第一实施例>[音频系统的配置示例]图1是应用了本公开的实施例的音频系统的第一实施例的框图。图1的音频系统101被配置为包括音频信号处理设备111和扬声器112L和112R。作为根据本公开的实施例所提供的音频信号处理设备的示例，音频信号处理设备 111是通过对包括音频信号SLin和SRin的立体音频信号执行预定的信号处理来增强从扬声器112L和112R输出的声音的深度感的设备。音频信号处理设备111被配置为包括高通滤波器121L和121R、低通滤波器122L 和122R、信号处理单元123、合成单元IM和输出控制单元125。高通滤波器121L通过衰减音频信号SLin的等于或小于预定频率的分量来提取音频信号SLin的高通分量。高通滤波器121L向信号处理单元123提供包括所提取的高通分量的音频信号SLl。高通滤波器121R具有与高通滤波器121L大致相同的频率特性，并且通过衰减音频信号SRin的等于或小于预定频率的分量来提取音频信号SRin的高通分量。高通滤波器 121R向信号处理单元123提供包括所提取的高通分量的音频信号SRl。低通滤波器122L通过衰减音频信号SLin的等于或大于预定频率的分量来提取音频信号SLin的中低通分量。低通滤波器122L向合成单元IM提供包括所提取的中低通分量的音频信号SL2。低通滤波器122R具有与低通滤波器122L大致相同的频率特性，并且通过衰减音频信号SRin的等于或大于预定频率的分量来提取音频信号SRin的中低通分量。低通滤波器122R向合成单元IM提供包括所提取的中低通分量的音频信号SR2。此处，其中合成了高通滤波器121L和低通滤波器122L的频率特性的频率特性、以及其中合成了高通滤波器121R和低通滤波器122R的频率特性的频率特性各自大致平坦。信号处理单元123对于音频信号SLl和音频信号SRl执行预定的信号处理，使得从图2中图示的虚拟扬声器151L和151R虚拟地输出基于音频信号SLl和音频信号SRl的声音。信号处理单元123向合成单元IM提供作为信号处理的结果得到的音频信号SL3和 SR3。此处，图2的竖直(上下)方向是预定的收听位置P的纵向方向，而图2的水平 (左右)方向是收听位置P的水平(左右)方向。此外，图2的向上方向是收听位置P的前侧(即，在收听位置处的收听者152的前侧)，而图2的向下方向是收听位置P的后侧(即， 收听者152的背侧)。此外，收听位置P的纵向方向以下也称为深度方向。合成单元IM通过合成音频信号SL2和音频信号SL3生成音频信号SL4，并且通过合成音频信号SR2和音频信号SR3生成音频信号SR4。合成单元向输出控制单元125提供音频信号SL4和SR4。输出控制单元125执行输出控制，以向扬声器112L输出音频信号SL4，并且向扬声器112R输出音频信号SR4。扬声器112L输出基于音频信号SL4的声音，而扬声器112R输出基于音频信号SR4 的声音.此处，尽管稍后将参照图6和7详细描述细节，但是扬声器112L和112R以及虚拟扬声器151L和151R被布置为满足以下条件1至3 条件1 扬声器112L和扬声器112R以及虚拟扬声器151L和151R分别在收听位置P前方相对于收听位置P大致左右对称。条件2 虚拟扬声器151L和151R在深度方向上比扬声器112L和11 更靠近收听位置P。通过这样做，虚拟扬声器151L和151R的音频图像被定位到在深度方向上比扬声器112L和112R的音频图像更靠近收听位置P的位置处。条件3 在以收听位置P为中心时的情况下，通过连接收听位置P与虚拟扬声器 151L和虚拟扬声器151R形成的中心角度大于通过连接收听位置P与扬声器112L和扬声器 112R形成的中心角度。通过这样做，从虚拟扬声器151L和151R虚拟地输出的声音比从扬声器112L和112R输出的声音从更靠外侧到达收听位置P。此处，收听位置P是为了设计音频系统101而设定的理想收听位置。[音频信号处理]接下来，将参照图3的流程图来描述由音频系统101执行的音频信号处理，作为根据本公开的实施例所提供的音频信号处理方法的示例。此处，当开始向音频信号处理设备 111输入音频信号时，开始该处理，并且当停止向音频信号处理设备111输入音频信号时结束该处理。在步骤Sl中，高通滤波器121L和121R提取音频信号的高通分量。就是说，高通滤波器121L提取音频信号SLin的高通分量，并且向信号处理单元123提供包括所提取的高通分量的音频信号SL1。此外，高通滤波器121R提取音频信号SRin的高通分量，并且向信号处理单元123提供包括所提取的高通分量的音频信号SRl。在步骤S2中，信号处理单元123执行信号处理，使得从虚拟扬声器虚拟地输出所提取的高通分量。就是说，信号处理单元123对于音频信号SLl和SRl执行预定的信号处理，使得当从扬声器112L和112R输出基于音频信号SLl和SRl的声音时，收听者152在听觉上感知到声音，就像声音是从虚拟扬声器151L和151R输出的那样。换言之，信号处理单元123对于音频信号SLl和SRl执行预定的信号处理，使得基于音频信号SLl和SRl的声音的虚拟音源是虚拟扬声器151L和151R的位置。此外，信号处理单元123向合成单元提供所得到的音频信号SL3和SR3。此处，可以采用任意技术用于在该点处执行的信号处理。此处，将描述其一个示例。首先，信号处理单元123对于音频信号SLl和SRl执行双声道化处理。具体地，信号处理单元123实际上将扬声器布置在虚拟扬声器151L的位置处，并且当从中输出音频信号SLl时，生成到达位于收听位置P处的收听者152的左右耳的信号。就是说，信号处理单元123执行运算处理，以将从虚拟扬声器151L的位置到收听者152的耳朵的头部相关传递函数(HRTF)叠加到音频信号SLl上。头部相关传递函数是从要由收听者感受的音频图像所在的位置到收听者的耳朵的音频脉冲响应。对于一个收听位置存在到收听者的左耳的头部相关传递函数HL和到收听者的右耳的头部相关传递函数HR。此外，如果与虚拟扬声器151L的位置相关的头部相关传递函数分别是HLL和HLR，则通过将头部相关传递函数HLL叠加到音频信号SLl上，得到对应于直接到达收听者的左耳的直接声音的音频信号SLILb。相似地，通过将头部相关传递函数HLR叠加到音频信号SLl上，得到对应于直接到达收听者的右耳的直接声音的音频信号SLlRb。具体地，音频信号SLlLb和SLlRb通过以下公式1和2求出。
权利要求
1.一种音频系统，其包括第一扬声器和第二扬声器，其被布置为在预定的收听位置前方相对于所述收听位置基本上左右对称；第三扬声器和第四扬声器，其被布置为在所述预定的收听位置前方相对于所述收听位置基本上左右对称，使得在以所述收听位置为中心时的情况下，通过连接所述收听位置与各扬声器形成的中心角度大于通过连接所述收听位置与所述第一扬声器和所述第二扬声器形成的中心角度，并且被布置为在所述收听位置的纵向方向上比所述第一扬声器和所述第二扬声器更靠近所述收听位置；第一衰减器，其衰减输入音频信号的等于或小于预定的第一频率的分量；以及输出控制器，其进行控制以从所述第一扬声器和所述第二扬声器输出基于所述输入音频信号的声音，并且从所述第三扬声器和所述第四扬声器输出基于第一音频信号的声音， 在所述第一音频信号中衰减了所述输入音频信号的等于或小于所述第一频率的分量。
2.根据权利要求1所述的音频系统，其还包括第二衰减器，其衰减所述输入音频信号的等于或大于预定的第二频率的分量，其中，所述输出控制器进行控制以从所述第一扬声器和所述第二扬声器输出基于第二音频信号的声音，在所述第二音频信号中衰减了所述输入音频信号的等于或大于所述第二频率的分量。
3.根据权利要求1所述的音频系统，其中，所述第一至第四扬声器被布置为使得所述第三扬声器和所述收听位置之间的距离以及所述第四扬声器和所述收听位置之间的距离小于所述第一扬声器和所述收听位置之间的距离或者所述第二扬声器和所述收听位置之间的距离。
4.根据权利要求1所述的音频系统，其还包括信号处理器，其针对所述第一音频信号执行预定的信号处理，使得基于所述第一音频信号的声音从作为虚拟扬声器的所述第三扬声器和作为虚拟扬声器的所述第四扬声器虚拟地输出。
5.一种音频信号处理设备，其包括衰减器，其衰减输入音频信号的等于或小于预定频率的分量；以及输出控制器，其进行控制以从第一扬声器和第二扬声器输出基于所述输入音频信号的声音，并且从第三扬声器和第四扬声器输出基于其中衰减了所述输入音频信号的等于或小于所述预定频率的分量的音频信号的声音，其中，所述第一扬声器和所述第二扬声器被布置为在预定的收听位置前方相对于所述收听位置基本上左右对称，所述第三扬声器和所述第四扬声器被布置为在所述收听位置前方相对于所述收听位置基本上左右对称，使得在以所述收听位置为中心时的情况下，通过连接所述收听位置与所述第三扬声器和所述第四扬声器形成的中心角度大于通过连接所述收听位置与所述第一扬声器和所述第二扬声器形成的中心角度，并且被布置为在所述收听位置的纵向方向上比所述第一扬声器和所述第二扬声器更靠近所述收听位置。
6.一种音频信号处理方法，其包括衰减输入音频信号的等于或小于预定频率的分量；以及进行控制以从第一扬声器和第二扬声器输出基于所述输入音频信号的声音，并且从第三扬声器和第四扬声器输出基于其中衰减了所述输入音频信号的等于或小于所述预定频率的分量的音频信号的声音，其中，所述第一扬声器和所述第二扬声器被布置为在预定的收听位置前方相对于所述收听位置基本上左右对称，所述第三扬声器和所述第四扬声器被布置为在所述收听位置前方相对于所述收听位置基本上左右对称，使得在以所述收听位置为中心时的情况下，通过连接所述收听位置与所述第三扬声器和所述第四扬声器形成的中心角度大于通过连接所述收听位置与所述第一扬声器和所述第二扬声器形成的中心角度， 并且被布置为在所述收听位置的纵向方向上比所述第一扬声器和所述第二扬声器更靠近所述收听位置。
7. 一种程序，其使得计算机执行如下处理衰减输入音频信号的等于或小于预定频率的分量；以及进行控制以从第一扬声器和第二扬声器输出基于所述输入音频信号的声音，并且从第三扬声器和第四扬声器输出基于其中衰减了所述输入音频信号的等于或小于所述预定频率的分量的音频信号的声音，其中，所述第一扬声器和所述第二扬声器被布置为在预定的收听位置前方相对于所述收听位置基本上左右对称，所述第三扬声器和所述第四扬声器被布置为在所述收听位置前方相对于所述收听位置基本上左右对称，使得在以所述收听位置为中心时的情况下，通过连接所述收听位置与所述第三扬声器和所述第四扬声器形成的中心角度大于通过连接所述收听位置与所述第一扬声器和所述第二扬声器形成的中心角度， 并且被布置为在所述收听位置的纵向方向上比所述第一扬声器和所述第二扬声器更靠近所述收听位置。
全文摘要
本公开涉及音频系统、音频信号处理设备和方法以及程序。该音频系统包括第一扬声器和第二扬声器，其被布置为在预定的收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称；第三扬声器和第四扬声器，其被布置为在预定的收听位置前方相对于收听位置基本上左右对称；第一衰减器，其衰减输入音频信号的等于或小于预定的第一频率的分量；以及输出控制器，其从第一扬声器和第二扬声器输出基于输入音频信号的声音，并且从第三扬声器和第四扬声器输出基于第一音频信号的声音，在该第一音频信号中衰减了输入音频信号的等于或小于第一频率的分量。
文档编号H04S5/02GK102547550SQ201110410168
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月9日 优先权日2010年12月16日
发明者中野健司 申请人:索尼公司