用于生成和输出声学多通道信号的方法与流程

已知结合来自多个声源的声信号以生成立体声信号，该立体声信号旨在在自然收听情况下为听者生成三维声学效果。以已知的方式，例如，可以利用电平差或传播时间差来生成立体声信号。

为了能够通过生成三维听觉目的多通道信号来进一步增强相应的立体声信号，已知将所述立体声信号混合到环绕声信号上，即5.1环绕声信号，例如，并且通过专门分布在房间周围的声输出装置的声输出通道输出所述立体声信号。当生成相应的环绕声信号时，已知原理使用立体声信号的左和右信号分量的简单矩阵乘法。通常，通过在此添加各种霍尔效应来生成三维听觉。

相比之下，本发明解决了提供用于从立体声信号开始生成和输出多通道信号的新的和改进的原理的问题，该立体声信号尤其提供生成三维听觉(“3d环绕声”)的选项而无需添加霍尔效应。

该问题通过根据权利要求1的方法解决。依赖于此的权利要求涉及该方法的可能实施例。

本文描述的方法用于从立体声信号开始生成并输出声学多通道信号，该声学多通道信号通常是环绕声信号。该方法的目的特别是生成多通道信号，该多通道信号将由包括多个(即多于两个)输出通道(扬声器)的声输出装置输出，该多通道信号使得可以给予听者三维听觉(“3d效果”、“3d环绕声”)。

在该方法的第一步中，提供立体声信号。可以以各种方式提供立体声信号。例如，立体声信号可以通过声音存储介质(即例如cd)，数据存储介质(即例如硬盘存储器)，或数据网络(即例如因特网)提供。例如，立体声信号可以是一段音乐、一段文字等。

在该方法的第二步骤中，将所提供的立体声信号分成多个感知方向相关(perception-direction-dependent)信号分量(“信号分量”)。为此，通过合适的分析装置分析立体声信号的各个信号分量，当立体声信号实际上由包括两个输出通道(即左和右输出通道)的输出装置输出时，这些分量对应或者应对应于收听者所感知的输出方向或位置,所述收听者位于相对于输出所讨论的立体声信号的输出装置的限定位置。相对于输出立体声信号的输出装置，收听者的相应定义位置可以是例如立体三角形的顶点，其中收听者与输出通道或扬声器形成等边三角形。

相应的信号分量可以是例如是个中心信号分量，它对应于当立体声信号实际上由包括两个输出通道的输出装置输出时,由收听者中心感知的输出方向或位置。相应的信号分量可以是例如也可以是左信号分量或右信号分量，其对应于当立体声信号实际上由包括两个输出通道的输出装置输出时,收听者(或更多)向左(或更多)向右(相对于中心)感知的输出方向或位置。

借助于合适的分离装置或算法进行的立体声信号的分离可以提供大量感知方向相关信号分量；因此，立体声信号原则上可以分成所讨论的立体声信号的所有感知方向相关信号分量。可以关于输出装置的输出通道的数量来选择实际获得的感知方向相关信号分量的数量，在输出装置的输出通道上输出已经根据该方法已生成或正在生成的多通道信号。因此，实际获得的感知方向相关信号分量的数量可以是可预先确定的或预定的。

在该方法的第三步骤中，在立体声信号分成如上所述输出装置的特定输出通道上的对应的感知方向相关信号分量之后,通过混合获得的每个感知方向相关信号分量来生成声学多通道信号或环绕声信号，所述输出装置包括多个输出通道，即多于两个输出通道。因此，从立体声信号获得的每个感知方向相关信号分量分成相应的感知方向相关信号分量，由此感知方向相关信号分量混合到包括多个输出通道的输出设备的特定输出通道上，即例如5.1环绕声输出装置。输出装置可以安装在机动车辆中。

作为混合感知方向相关信号分量的一部分，可以根据特定分配规范将感知方向相关信号分量分配给线路中的输出装置的特定输出通道。当将感知方向相关信号分量分配给输出装置的特定输出通道时，分配规范可以考虑相关的感知方向相关信号分量的输出方向或位置,所述输出方向或位置由立体声信号的收听者感知并且对应于相关的感知方向相关信号分量。例如，中心信号分量可以分配给输出装置的中心输出通道，并且可以通过所述通道输出。这同样适用于所有其他信号分量；因此，可以将左信号分量分配给输出装置的左输出通道并通过所述通道输出，并且可以将右信号分量分配给输出装置的右输出通道并通过所述通道输出。

在该方法的第四步骤中，最后在输出装置的各个输出通道上输出多通道信号或感知方向相关信号分量。这使得可以给予听者三维听觉(“3d环绕声”)，而不必绝对需要添加霍尔效应。

在该方法的一个实施例中，借助于源分离装置可以将所提供的立体声信号分成多个方向相关信号分量。例如，可以通过源分离算法实现相应的源分离装置。例如，在德国专利de102012025016b3中描述了用于源分离或合适的源分离算法的合适方法，并且明确地参考其公开内容。

在该方法的另一个实施例中，可以以特定的放大因子或系数或衰减因子或系数将感知方向相关信号分量混合到声输出装置的相应输出通道上。通过选择适当的放大或衰减因子，例如可以确定哪个信号分量以什么比例混合到相关的输出通道上。通过放大或衰减单个、多个或所有信号分量，这是通过相应地分解单个、多个或所有信号分量来实现的(这通常也可以理解为感知方向相关信号分量的加权)，可以以针对性的方式(即特别是放大)影响三维听觉。

在该方法的另一个实施例中，可以将单个、多个或所有感知方向相关信号分量与特定的霍尔效应或卷积混响(convolutionreverb)混合。以这种方式，也可以有针对性地(即特别是放大)影响三维听觉。取决于相关霍尔效应的特性，即特别是霍尔系数的传递函数，可以模拟比实际存在的大得多的收听空间。如上所述，通过添加霍尔效应实际上不生成三维听觉；本文描述的方法使得可以给予收听者三维听觉(“3d效果”)，而不必绝对需要添加霍尔效应。

作为该方法的一部分，立体声信号可以例如分成至少一个中心信号分量、一个感知于中心信号分量左侧的左信号分量、一个感知于中心信号分量右侧的右信号分量。这尤其适用于由包括左输出通道，右输出通道和中心输出通道的输出装置所感知的多通道信号的输出。

还可以想到，所提供的声学立体声信号分成至少一个中心信号分量，感知于中心信号分量左侧的左内信号分量，感知于中心左信号分量左侧的左外信号分量，感知于中心信号分量右侧的右内信号分量和感知于右内信号分量右侧的外部信号分量。这尤其适用于由输出装置输出的多通道信号的输出，即例如环绕声输出装置，包括中心输出通道、左后输出通道、左前输出通道、右后输出通道和右前输出通道。

除了该方法之外，本发明还涉及一种用于生成和输出声学多通道信号的装置，特别是根据所述方法。该设备包括硬件实现的和/或软件实现的分离装置、硬件实现和/或软件实现的混合装置、和声输出装置,所述分离装置配置为将所提供的声学立体声信号分离成多个感知方向相关声信号分量，所述混合配置为将感知方向相关声信号分量混合到输出装置的输出通道(包括多个、特别是多于两个的声输出通道)上，并通过混合每个感知方向相关信号分量到声输出装置的输出通道(包括多个、特别是多于两个的声输出通道)上来生成声学多通道信号，所述声输出装置包括多个、特别是多于两个的声输出通道，配置为在各个声输出通道上输出多通道信号。所述设备可以安装在机动车辆中。与该方法有关的所有实施例都类似地适用于该设备。

基于附图中的实施例更详细地解释本发明，其中：

图1和2各自示出了根据一个实施例的设备的示意图。

图1示出了根据一实施例的设备1的示意图。例如，安装在机动车辆(未示出)中的设备1配置为生成并输出声学多通道信号。

作为功能部件，设备1包括硬件实现和/或软件实现的分离装置2、硬件实现和/或软件实现的混合设备3、和声输出装置4，所述声输出装置4包括多个、特别是多于两个声输出通道4.1-4.12(扬声器)。

分离装置2配置为将所提供的声学立体声信号s(即例如，一段音乐)分成多个感知方向相关声信号分量s.1-s.5。分离装置3配置为将感知方向相关声信号分量s.1-s.5混合到输出装置4的输出通道4.1-4.12上，并通过混合每个感知方向相关信号分量s.1-s.5到输出装置4的输出通道4.1-4.12上来生成声学多通道信号。结合以下对可以由设备1实现的方法的说明，，更详细地描述设备1的上述功能部件之间的功能交互，所述设备1用于执行用于生成和输出声学多通道信号的方法。

因此，设备1配置为执行用于生成和输出声学多通道信号的方法；在这种情况下，这通常是环绕声信号。该方法的目的尤其是生成将由声输出装置4输出的多通道信号，该声输出装置4包括多个(即多于两个)输出通道4.1-4.12，该多通道信号使得可以给予收听者三维听觉(“3d效果”或“3d环绕声”)。输出装置4可以安装在机动车辆(未示出)中。

在该方法的第一步骤中，提供立体声信号s.可以以各种方式提供立体声信号s.例如，立体声信号s可以通过声音存储介质(即例如cd)、数据存储介质(即例如硬盘存储器)、或数据网络(即例如因特网)提供。

在该方法的第二步骤中，借助于分离装置2将所提供的立体声信号s分成多个感知方向相关信号分量s.1-s.5。为此，使用合适的分析算法分析立体声信号的各个信号分量s.1-s.5，所述分析算法通过分离装置2分配或者可以通过分离装置2分配，当立体声信号s实际由包括两个输出通道(即左和右输出通道)的输出装置输出时,所述分量对应于或将对应于收听者所感知的输出方向或位置。

立体声信号s可以借助于与分离装置2相关联的硬件实现和/或软件实现的源分离装置(未示出)分成多个方向相关信号分量。例如，可以通过源分离算法实现相应的源分离装置。

在附图所示的实施例中，立体声信号s例如分成五个信号分量s.1-s.5，即中心信号分量s.3、感知于中心信号分量s.3左侧的左内信号分量s.2、感知于左内信号分量s.2左侧的左外信号分量s.1，感知于中心信号分量s.3右侧的右内信号分量s.4和感知于右内信号分量s.4右侧的外部信号分量s.5。如下所述，这特别适用于输出装置4对感知到的多通道信号的输出，所述输出装置4包括五个输出通道4.1-4.5，即例如中心输出通道4.3、左后输出通道4.2、左前输出通道4.1、右后输出通道4.4和右前输出通道4.5。相应的输出装置如图1所示。在图1所示的实施例中，关于输出装置4的输出通道4.1-4.5的数量，选择实际获得的基本上可预先确定的或预定数量的感知方向相关信号分量s.1-s.5。

在该方法的第三步骤中，通过将感知方向相关信号分量s.1-s.5混合到输出装置4的特定输出通道4.1-4.5上来生成声学多通道信号。从分成相应的感知方向相关信号分量s.1-s.5的立体声信号s获得的每个感知方向相关信号分量s.1-s.5，因此混合到输出装置4的特定输出通道s.1-s.5上,即例如5.1环绕声输出装置。

作为混合感知方向相关信号分量s.1-s.5的一部分，可以按照特定的分配规范将感知方向相关信号分量s.1-s.5分配给线路上的输出装置4的特定输出通道4.1-4.5。当将感知方向相关信号分量s.1-s.5分配给输出装置4的特定输出通道4.1-4.5时，分配规范可以考虑相关的感知方向相关信号分量s.1-s.5的输出方向或位置,所述输出方向或位置由立体声信号s的收听者感知并且对应于相关的感知方向相关信号分量s.1-s.5。例如，中心信号分量s.3可以分配给输出装置4的中心输出通道4.3，并且可以通过所述通道输出。

感知方向相关信号分量s.1-s.5利用特定的放大因子或系数或衰减因子或系数混合到声输出装置4的相应输出通道4.1-4.5上。通过选择适当的放大或衰减因子，可以确定哪个感知方向相关信号分量s.1-s.5以什么比例混合到相关的输出通道4.1-4.5上。

通过霍尔效应装置5(其由虚线示出，因为它们是可选的。这里，例如这些可以是fir滤波器装置)，图1示出了单个、多个或所有感知方向相关信号分量s.1-s.5可以与特定的霍尔效应或卷积混响混合。

在该方法的第四步骤中，最后在输出装置4的相应输出通道4.1-4.5上输出多通道信号或感知方向相关信号分量s.1-s.5。这使得可以给予收听者三维听觉(“3d环绕声”)，而不必绝对需要添加霍尔效应。

图2示出了根据另一实施例的设备1的示意图。从图2所示的实施例清楚的是，感知方向相关信号分量s.1-s.5的数量不一定必须对应于输出装置4的输出通道4.1-4.12的数量。

除了5.1环绕声输出装置的典型输出通道4.1-4.6之外，图2所示实施例中所示的输出装置4还包括中心输出通道4.3、左后输出通道4.2、左前输出通道4.1、右后输出通道4.4、右前输出通道4.5和低音炮输出通道4.6、附加输出通道4.7-4.12(3d扬声器)，所述附加输出通道4.7-4.12特别是安装在天花板上并增强三维感听觉，即附加的左前输出通道4.7、附加的右前输出通道4.8、附加的左中心输出通道4.9、附加的右中心输出通道4.10、附加的左后输出通道4.11和附加的右后输出通道4.12。