立体环绕声重建方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提出立体环绕声重建方法及装置。方法包括：设共有N个扬声器，第n(1<=n<=N)个扬声器与第N-n+1个扬声器组成扬声器对；针对任一扬声器n，为扬声器n选择与其他N-1个扬声器相同的音频源；根据虚拟前置音箱和虚拟环绕音箱转换因子，将音频源信号转换成立体环绕声的激励信号输出到扬声器n，其中，所述虚拟前置音箱转换因子通过：将扬声器n和扬声器N-n+1在左、右耳处的叠加声压转换成虚拟前置音箱在左、右耳处的叠加声压得到，所述虚拟环绕音箱转换因子通过：将扬声器n和扬声器N-n+1在左、右耳处的叠加声压转换成虚拟环绕音箱在左、右耳处的叠加声压得到。本发明改善了普通立体声音源以及普通立体声播放设备的音效。
【专利说明】立体环绕声重建方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及音频【技术领域】，尤其涉及立体环绕声重建方法及装置。
【背景技术】
[0002]现有的音频大多为普通双声道立体声，通过播放器设备播放时效果缺乏临场感。同时，对于5.1声道等多声道立体环绕声格式的音频，多数电视以及电脑只能播放出普通双声道立体声的音效，只有通过昂贵的家庭影院才能体验到立体环绕声的临场感。
[0003]目前多数虚拟环绕声重建方法主要包括两个步骤:
[0004]I)根据人头相关函数将5.1声道等多声道格式的环绕声通过人前方的扬声器重建出来。由于人对前后方镜像位置的声源不敏感，因此为了扩大环绕声听音范围，虚拟环绕声声源固定在人的左右两侧。为了消除扬声器之间的串音，需要加入串音消除算法。
[0005]2)通过硬件设备同步驱动扬声器，营造虚拟环绕声的临场感。
[0006]现有的虚拟环绕声重建方法存在以下缺点:
[0007]I)只针对自身就包含环绕声声道的多声道格式进行环绕声重建，普通双声道立体声的音效不能得到改善。
[0008]2)超过两个扬声器的重放系统需要通过额外的硬件设备来保证各声道的同步，价格比较昂贵。
【发明内容】
[0009]本发明提供立体环绕声重建方法及装置，以改善重建的立体环绕声的音效。
[0010]本发明的技术方案是这样实现的:
[0011]一种立体环绕声重建方法，设共有N个扬声器，第η (l〈=n〈=N)个扬声器与第N_n+1个扬声器组成扬声器对，则共组成N/2对扬声器,该方法包括:
[0012]针对任一扬声器n，为扬声器η选择与其他N_1个扬声器相同的音频源；
[0013]针对扬声器n，根据计算出的虚拟前置音箱转换因子和虚拟环绕音箱转换因子，将音频源信号转换成立体环绕声的激励信号，将激励信号输出到扬声器n，
[0014]其中，所述虚拟前置音箱转换因子通过:将扬声器η和扬声器N-n+1在左、右耳处的叠加声压转换成虚拟前置音箱在左、右耳处的叠加声压得到，所述虚拟环绕音箱转换因子通过:将扬声器η和扬声器N-n+1在左、右耳处的叠加声压转换成虚拟环绕音箱在左、右耳处的叠加声压得到。
[0015]所述将扬声器η和扬声器N-n+1在左、右耳处的叠加声压转换成虚拟前置音箱在左、右耳处的置加声压为:
【权利要求】
1.一种立体环绕声重建方法，其特征在于，设共有N个扬声器,第η (l〈=n〈=N)个扬声器与第N-n+1个扬声器组成扬声器对，则共组成N/2对扬声器，该方法包括: 针对任一扬声器n，为扬声器η选择与其他N-1个扬声器相同的音频源； 针对扬声器η，根据计算出的虚拟前置音箱转换因子和虚拟环绕音箱转换因子，将音频源信号转换成立体环绕声的激励信号，将激励信号输出到扬声器η， 其中，所述虚拟前置音箱转换因子通过:将扬声器η和扬声器N-n+1在左、右耳处的叠加声压转换成虚拟前置音箱在左、右耳处的叠加声压得到，所述虚拟环绕音箱转换因子通过:将扬声器η和扬声器N-n+1在左、右耳处的叠加声压转换成虚拟环绕音箱在左、右耳处的叠加声压得到。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将扬声器η和扬声器N-n+1在左、右耳处的叠加声压转换成虚拟前置音箱在左、右耳处的叠加声压为:
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述激励信号为:
Yn' = μ n*L+ V n*R+0.707C+ a n*LS+ β n*RS， 其中，Υη’为输出到扬声器η的激励信号，C为音频源的中置声道信号，
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，所述N个扬声器以听者为中心两两对称摆放。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述N个扬声器以听者为中心两两对称摆放时，所述激励信号为:
6.根据权利要求2、3或5任一所述的方法，其特征在于，当所述N为奇数时，输出到扬声器(N+l)/2的激励信号与音频源的中置声道信号相同。
7.根据权利要求2、3或5任一所述的方法，其特征在于，当所述音频源为双声道立体声时， 所述音频源的左声道环绕声信号LS通过以下方式得到: 将L作为期望信号，R作为输入信号，进行去相关处理，得到左声道的环绕声信号LS ； 所述音频源的右声道环绕声信号RS通过以下方式得到: 将R作为期望信号，L作为输入信号，进行去相关处理，得到右声道的环绕声信号RS。
8.根据权利要求1、2、3或5所述的方法，其特征在于，所述虚拟环绕声为5.1声道或者7.1声道立体环绕声。
9.根据权利要求1、2、3或5所述的方法，其特征在于，所述N个扬声器所在的播放器通过局域网LAN或者无线局域网WLAN方式进行互联，并设置其中一台播放器为主控播放器； 且，为扬声器η选择与其他N-1个扬声器相同的音频源之后进一步包括: 每个非主控播放器分别与主控播放器建立连接，接收主控播放器发来的起始播放时钟Tl ； 且，所述将该激励信号输出到扬声器η包括: 根据当前系统时钟Τ2与起始播放时钟Tl的差值:Τ2-Τ1以及起始音频帧的时间戳PTS开始同步输出起始音频帧对应的激励信号到扬声器η ;接收主控播放器周期性发来的更新的Τ2，根据当前Τ2与Tl的差值:Τ2-Τ1以及当前音频帧的时间戳PTS同步输出当前音频帧对应的激励信号到扬声器η。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接收主控播放器周期性发来的更新的Tl之后进一步包括: 若Τ2 - Tl>PTS+a是否成立，若是，等待(a-ι)时间单位后，再向扬声器η输出当前音频帧对应的激励信号，其中，a为预设值； 若PTS>T2 - Tl+a,则向主控播放器发送系统时钟调整值:PTS - (T2 - Tl)，以便主控播放器将当前系统时钟从T2减小到T2 - (PTS - (T2 - Tl))。
11.一种立体环绕声重建装置，其特征在于，与扬声器η (l〈=n〈=N)连接，且扬声器η与扬声器N-n+1组成扬声器对，其中，N为扬声器的总数,该装置包括: 音频源选择模块:为扬声器η选择与其他N-1个扬声器相同的音频源，将音频源信号输出到激励信号计算模块； 激励信号计算模块:针对扬声器η，根据计算出的虚拟前置音箱转换因子和虚拟环绕音箱转换因子，将音频源信号转换成立体环绕声的激励信号，将该激励信号输出到扬声器η，其中，所述虚拟前置音箱转换因子通过:将扬声器η和扬声器N-n+1在左、右耳处的叠加声压转换成虚拟前置音箱在左、右耳处的叠加声压得到，所述虚拟环绕音箱转换因子通过:将扬声器η和扬声器N-n+1在左、右耳处的叠加声压转换成虚拟环绕音箱在左、右耳处的叠加声压得到。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述激励信号计算模块将扬声器η和扬声器N-n+1在左、右耳处的叠加声压转换成虚拟前置音箱在左、右耳处的叠加声压为:
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述激励信号计算模块输出到扬声器的激励信号为:
Yn' = μ n*L+ V n*R+0.707C+ a n*LS+ β n*RS， 其中，Υη’为输出到扬声器的激励信号，C为音频源的中置声道信号，
14.根据权利要求11至13任一所述的装置，其特征在于，所述N个扬声器以听者为中心两两对称摆放。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，当所述N个扬声器以听者为中心两两对称摆放时，所述激励信号计算模块输出到扬声器的激励信号为:
16.根据权利要求12、13或15所述的装置，其特征在于，当所述N为奇数时，所述激励信号计算模块输出到扬声器(N+l)/2的激励信号与音频源的中置声道信号相同。
17.根据权利要求12、13或15所述的装置，其特征在于，当所述音频源为双声道立体声时， 所述激励信号计算模块通过以下方式得到音频源的左、右声道环绕声信号LS、RS: 将L作为期望信号，R作为输入信号，进行去相关处理，得到左声道的环绕声信号LS ； 将R作为期望信号，L作为输入信号，进行去相关处理，得到右声道的环绕声信号RS。
18.根据权利要求11、12、13或15所述的装置，其特征在于，所述虚拟环绕声为5.1声道或者7.1声道立体环绕声。
19.根据权利要求11、12、13或15所述的装置，其特征在于，所述N个扬声器所在的播放器通过LAN或者WLAN方式进行互联，并设置其中一台播放器为主控播放器； 所述装置进一步包括同步播放模块，用于当为扬声器η选择了与其他N-1个扬声器相同的音频源后，与主控播放器建立连接，接收主控播放器发来的起始播放时钟Tl，接收激励信号计算模块输出的激励信号，根据当前系统时钟T2与Tl的差值:T2-T1以及起始音频帧的时间戳PTS开始向扬声器η同步输出起始音频帧对应的激励信号；且，接收主控播放器周期性发来的更新的Τ2，根据当前Τ2与Tl的差值:Τ2-Τ1以及当前音频帧的时间戳PTS向扬声器η同步输出当前音频帧对应的激励信号。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述同步播放模块接收主控播放器周期性发来的更新的Tl之后进一步包括: 若Τ2 - Tl>PTS+a是否成立，若是，等待(a-ι)时间单位后，再向扬声器η输出当前音频帧对应的激励信号，其中，a为预设值； 若PTS>T2 - Tl+a,则向主控播放器发送系统时钟调整值:PTS - (T2 - Tl)，以便主控播放器将当前系统时钟从T2减小到T2 - (PTS - (T2 - Tl))。
【文档编号】H04S5/00GK103702274SQ201310740029
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】张志飞, 刘洋, 朱春波 申请人:三星电子（中国）研发中心, 三星电子株式会社