用于使用向上发射驱动器的反射声音呈现的虚拟高度滤波器的制造方法
【专利说明】用于使用向上发射驱动器的反射声音呈现的虚拟高度滤波 器
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年1月7日提交的美国临时专利申请No. 61/749,789、2013年6 月14日提交的美国临时专利申请No. 61/835, 466和2013年12月11日提交的美国临时专 利申请No. 61/914, 854的优先权，其中的每个专利申请通过对其整体引用而被特此融合。
技术领域
[0003] 一个或多个实现一般设及音频信号处理，并且更具体地设及用于使用向上发射扬 声器所产生的反射信号呈现适应性音频内容的扬声器和电路。
【背景技术】
[0004] 数字影院的出现已创建影院声音的新标准，诸如融合多个音频通道W允许内容创 建者的更大创意和听众的更有围绕及逼真的听觉体验。作为用于分配空间音频内容并且在 不同的回放配置中呈现的手段，已开发出基于模型的音频描述W扩展超越传统的扬声器馈 给和基于通道的音频。声音在真实=维（3D)或虚拟3D环境中的回放已变为增强研究和开 发的领域。声音的空间展现利用音频对象，该音频对象是具有表观源位置（例如，3D坐标）、 表观源宽度、及其它参数的相关联参数源描述的音频信号。基于对象的音频可被用于诸如 数字电影、视频游戏和模拟器的许多多媒体应用，并且在扬声器的数目及其放置一般被相 对小的聘听环境的边界限制或约束的家庭环境中特别重要。
[0005] 已开发出各种技术W在完全的影院环境和较小规模家庭环境二者中更精确地捕 获和再现创建者对于音轨的艺术意图。已开发出下一代空间音频（也被称为"适应性音 频"）格式，该下一代空间音频格式包括音频对象、传统的基于通道的扬声器馈给、W及音频 对象的位置元数据的混合。在空间音频解码器中，通道被直接发送到它们相关联的扬声器 或者被下混到现有的扬声器组，并且通过解码器W灵活的方式呈现音频对象。诸如3D空间 中的位置轨迹的与每个对象相关联的参数源描述与连接到解码器的扬声器的数目和位置 一起被当作输入。呈现器利用某些算法来在一组附连的扬声器上分配与每一对象相关联的 音频。每个对象的创作空间意图因此通过聘听环境中存在的特定扬声器配置最优地展现。
[0006] 当前的空间音频系统一般对于影院用途而开发，并且因此设及大房间中的部署和 相对昂贵的设备的使用，该相对昂贵的设备包括分布在剧院周围的多个扬声器的阵列。然 而，越来越多量的先进音频内容通过流技术和诸如藍光盘等的先进媒介技术被使得在家庭 环境中能够回放。此外，诸如3D电视、先进的计算机游戏和模拟器的新兴技术正鼓励在家 庭和其它聘听环境中使用诸如大屏幕监视器、环绕声接收器和扬声器阵列的相对精密的设 备。尽管该样的内容的可用性，但是设备成本、安装复杂性和房间大小仍然成为阻碍在大多 数的家庭环境中充分利用空间音频的现实约束。例如，先进的基于对象的音频系统通常利 用头顶或高度扬声器回放意在源于聘听者的头部上方的声音。在许多情况中，并且尤其在 家庭环境中，该样的高度扬声器可能不是可用的。在该种情况中，如果仅通过地面或者墙壁 安装扬声器播放该样的声音对象，则损失高度信息。
[0007] 因此，需要的是允许适应性音频系统的完整空间信息在可能仅包括意在用于回放 的全部扬声器阵列的一部分（诸如有限的或者没有头顶扬声器）并且可利用向上引导的扬 声器W将声音反射到直接扬声器可能不存在的地方的聘听环境中再现的系统。
[0008] 进一步需要的是应用期望的频率传递函数W从意在被聘听环境的上表面反射的 音频信号中的高度声音成分减少或者消除直接声音成分的滤波方法。
[0009] 进一步需要的是将期望的频率传递函数直接融合到被配置为使声音从上表面反 射的扬声器的转换器设计中的扬声器系统。
[0010]
【背景技术】部分中所讨论的主题不应当仅仅作为其在【背景技术】部分中的提及而被 想当然地认为是现有技术。类似地，在【背景技术】部分中所提及或者与【背景技术】部分的主题 相关联的问题不应当被想当然地认为W前已在现有技术中被认识到。【背景技术】部分中的主 题仅仅代表不同的方法，该不同的方法本身也可W是发明。
【发明内容】
[0011] 实施例针对的是使声音从天花板或者上表面反射到处于离扬声器某距离处的聘 听位置的扬声器和电路。反射声音提供高度提示W再现具有头顶音频成分的音频对象。扬 声器包括一个或多个向上发射驱动器W使声音从上表面反射并且代表虚拟高度扬声器。基 于方向听觉模型的虚拟高度滤波器被应用到向上发射驱动器信号，W改善由虚拟高度扬声 器传输的音频信号的高度的感知，从而提供头顶反射声音的最佳再现。此外，虚拟高度滤波 器可W作为分频电路的一部分而被融合，该分频电路对全频带进行分离并且将高频声音发 送到向上发射驱动器。房间校正处理也被用于在执行自动房间均衡和其它异常取消处理的 系统中维持虚拟高度滤波和提供校准。
[0012] 该样的扬声器和电路被配置为与通过使用反射声音元素呈现声音的适应性音频 系统相结合地使用，该适应性音频系统包括；用于分布在聘听环境周围的音频驱动器的阵 列，其中驱动器中的一些是直接驱动器，而其它的是朝着聘听环境的天花板投射声波W便 反射到特定的聘听区域的向上发射驱动器；呈现器，该呈现器用于处理音频流和一个或多 个元数据组，该元数据组与每个音频流相关联并且指定各音频流的聘听环境中的回放位 置，其中音频流包括一个或多个反射音频流和一个或多个直接音频流；和回放系统，该回放 系统用于根据一个或多个元数据组而将音频流呈现到音频驱动器的阵列，并且其中一个或 多个反射音频流被传输到反射音频驱动器。
[0013] 实施例进一步针对的是将期望的频率传递函数直接融合到被配置为使声音从上 表面反射的扬声器的转换器设计中的扬声器或扬声器系统，其中期望的频率传递函数从呈 现器所产生的适应性音频信号中的高度声音成分中滤波直接声音成分。
[0014] 实施例还进一步针对的是制造和使用或者部署通过在音频回放系统中使用从高 度声音成分中滤波直接声音成分的频率传递函数来优化反射声音内容的呈现和回放的转 换器设计、电路W及扬声器的方法。
[001引通过引用的融合
[0016] 本说明书中所提及的每个公开、专利和/或专利申请通过如同每一单个公开和/ 或专利申请被特别地并且单个地指出通过引用而被融合的相同程度对其整体引用而融合 在本文中。
【附图说明】
[0017]W下附图中使用同样的附图标记来指同样的元素。虽然W下附图描绘各种示例， 但一个或多个实现并不限于附图中所描绘的示例。
[0018] 图1示出在聘听环境中使用反射声音W模拟头顶扬声器的向上发射驱动器的使 用。
[0019] 图2示出根据实施例的集成虚拟高度和前方发射扬声器。
[0020] 图3是示出根据实施例的从方向听觉模型导出的虚拟高度滤波器的幅度响应的 图。
[0021] 图4A示出根据实施例的作为具有向上发射驱动器的扬声器单元的一部分而被融 合的虚拟高度滤波器。
[0022] 图4B示出根据实施例的作为用于驱动向上发射驱动器的呈现单元的一部分而被 融合的虚拟高度滤波器。
[0023] 图5示出根据实施例的接收位置信息和旁路信号的高度滤波器。
[0024] 图6示出根据实施例的在虚拟高度扬声器中所使用的向上发射驱动器的倾斜角 度。
[0025] 图7是示出根据实施例的包括分频电路的虚拟高度滤波器系统的图。
[0026] 图8A是根据实施例的与虚拟高度滤波器相结合地使用的两频带分频滤波器的高 层电路图。
[0027] 图8B示出根据实施例的在高通滤波路径中实现虚拟高度滤波的两频带分频器。
[0028] 图8C示出根据实施例的将向上发射和前方发射扬声器分频滤波器网络进行组合 W与不同的高频驱动器一起使用的分频器。
[0029] 图9示出根据实施例的图8的两频带分频器的频率响应。
[0030] 图10示出根据实施例的用于与虚拟高度滤波器一起使用的各种不同的向上发射 和直接或前方发射扬声器配置。
[0031] 图11是根据实施例的包括房间校正和虚拟高度扬声器检测能力的虚拟高度呈现 系统的框图。
[0032] 图12是显示根据实施例的用于校准的预加重滤波的效果的图。
[0033] 图13是示出根据实施例的在适应性音频系统中执行虚拟高度滤波的方法的流程 图。
[0034] 图14A是示出根据实施例的模拟虚拟高度滤波器电路的电路图。
[0035] 图14B与期望的响应曲线相结合地示出图14A的电路的示例频率响应曲线。
[0036] 图15A示出根据实施例的虚拟高度滤波器的数字实现的示例系数值。
[0037] 图15B与期望的响应曲线一起示出图15A的滤波器的示例频率响应曲线。
[0038] 图16示出根据实施例的在集成箱体中集成直接和向上发射驱动器的扬声器。
[0039] 图17示出聘听环境内具有向上发射驱动器和虚拟高度滤波器部件的扬声器的示 例放置。
[0040] 图18示出根据实施例的用于在高度特定的转换器设计中使用的高度提示滤波器 传递函数。
【具体实施方式】
[0041] 对于通过向上发射扬声器呈现适应性音频系统的反射声音的适应性音频系统描 述系统和方法，该向上发射扬声器融合通过使用反射声音呈现基于对象的音频内容的虚拟 高度滤波器电路W再现头顶声音对象并提供虚拟高度提示。本文中所描述的一个或多个实 施例的方面可W在音频或音频-视觉（AV)系统中实现，该音频或音频-视觉（AV)系统处 理包括执行软件指令的一个或多个计算机或处理设备的混合、呈现和回放系统中的源音频 信息。描述的实施例中任何一个都可W单独使用或W任何组合彼此一起使用。虽然各个实 施例可能被说明书中的一个或多个地方中可能讨论或提到的现有技术的各种缺陷而激发， 但是实施例并不必然应对该些缺陷中的任何一个。换句话说，不同的实施例可能应对可能 在说明书中讨论的不同缺陷。一些实施例可能仅部分地应对可能在说明书中讨论的一些缺 陷或者仅一个缺陷，并且一些实