用于空间选择性音频播放的设备和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种空间选择性音频播放，例如由不同的音频信号在位于不同位置的 不同的听筒或听筒组上播放。
【背景技术】
[0002] 将音频信号经由多个、典型地组织为阵列的扬声器播放是常规的方法。通过重复 信号和通过个体的改型、例如通过通常也能用滤波描述的强加的幅值的改变和延迟来获得 扬声器信号，能够有针对性地影响借助于扬声器放射的声场的形状，例如为了有针对性地 对特定的区域进行声处理的目的。在下文中所述技术称作波束成形（beamforming)。通过对 所有的信号产生个体的滤波的、在播放前以扬声器的方式叠加的扬声器信号的方式，也能 够借助于所述技术同时播放具有不同的方向特性的多个音频信号。由此，能够实现空间选 择性播放，在所述播放中借助于不同的信号对多个区域、所谓的"sound z〇neS(声音区）" 进行声处理，其中使声音播放彼此间或对其他区、应尽可能安静的所谓的" quiet zones (安 静区）"的相互影响最小化。
[0003] 存在多种用于确定波束成形滤波器的算法。除了这些仅应用幅值权重和/或延迟 的算法，还存在基于频率相关的滤波的方法。所述滤波通常基于优化技术并且能够实现期 望的放射特性的灵活的预设，例如可选的放射方向或对在相应于上述"quiet zones"的，能 限定的区域中的放射的抑制。
[0004] 尽管这种波束成形算法，空间选择性发出声音的效率、尤其对在声音区之间的可 听见的干扰的抑制常常受到限制并且不允许可接受的质量。对此的主要原因是扬声器阵列 的限制、在所使用的频域上获得期望的方向特性、播放空间的影响以及由于波束成形滤波 器相对于扬声器的偏差、信号幅值等的限定的鲁棒性而产生的故障。由此，限定用于经由物 理的和信号处理技术的措施的空间选择性播放的可能性。
【发明内容】
[0005] 期望的是，得到一种用于空间选择性音频播放的设计方案，所述设计方案能够实 现，在声处理区域的特定的区域处能够实现将设为用于所述区域的音频信号与一个或多个 其他的叠加地播放的音频信号清晰地分离。
[0006] 本发明的目的在于，提出这种设计方案。
[0007] 所述目的通过所附的独立权利要求的主题来实现。
[0008] 本发明的核心思想在于，能识别，在多个扬声器的声处理区域的第一区域中的第 一音频信号的更好的分离能够通过下述方式实现，即计算通过音频信号在所述第一区域处 的空间选择性播放得出的音频信号的版本，根据在该区域处要从一个或多个其他的音频信 号分离的音频信号的版本计算掩蔽阈值，并且根据掩蔽阈值与一个或多个其他的、即进行 干扰的音频信号的版本的比较来影响用于在多个扬声器的输出端处空间选择性播放的音 频信号的输出。对所述第一区域中的音频信号的计算或估算也能够作为对所述第一区域中 的声音传播的模拟来图解说明，并且用于执行所述模拟的元件因此能够作为计算器或模拟 器图解说明。因此，能够借助于评估掩蔽阈值来改进在声处理区域的第一区域处通过空间 选择性播放已经能够实现的音频信号的分离，其方式为：计算或模拟通过空间选择性播放 得出的音频信号的版本。能够以不同的方式实现对用于避免或减小在声处理区域的第一区 域处的掩蔽阈值"伤害"的空间选择性播放的影响，例如通过频率选择地减少在相应的模拟 的其他音频信号超过掩蔽阈值的频域中各进行干扰的其他音频信号的方式实现。附加地或 替选地，可能的是，增强在相应的频域处的实际感兴趣的音频信号。附加地或替选地，也可 考虑的是，根据与掩蔽阈值比较来改变实际感兴趣的（第一）音频信号的、进行干扰的（第 二）音频信号或这两个音频信号的波束成形。
【附图说明】
[0009] 有利的设计方案是从属权利要求的主题。在下文中，参照附图详细阐述本申请的 优选的实施例，其中：
[0010] 图1示出用于空间选择性播放的设备的方框图；
[0011] 图2示出用于图解说明图1中的适配器的可能的措施的草图；
[0012] 图3示出用于图解说明图1的适配器的附加的或替选的措施的草图；
[0013] 图4示出用于空间选择性播放的常规的设备的方框图；以及
[0014] 图5示出图1的具有初始点的实施例的实施变型方案的方框图。
【具体实施方式】
[0015] 图1示出根据一个实施例的用于空间选择性音频播放的设备。所述设备通常以附 图标记10示出。设备10包括用于至少一个第一音频信号14JP第二音频信号14 2的输入 端12以及用于多个扬声器18的输出端16。设备10的波束成形处理器20 -侧在输入端 12并且另一侧在输出端16之间连接并构成，以便将用于空间选择性播放的第一和第二音 频信号1七和14 2经由输出端16输出给扬声器18。扬声器18能够对声处理区域22进行 声处理，所述声处理区域例如是由扬声器在其所设置的扬声器位置处包围的或是扬声器指 向的区域或者通常是至少由扬声器18中的一个扬声器进行声处理的区域。声处理区域能 够是相对于扬声器18的虚拟扬声器位置的或理论扬声器位置的虚拟的空间，例如不具有 进行反射的表面的虚拟的声处理区域或者是能够例如在壁等处具有反射效果的实际的声 处理区域。
[0016] 音频信号1七和14 2在扬声器18处的"空间选择性"播放应意味着，音频信号不简 单地以彼此相同的副本的形式以叠加的方式输出给扬声器18,而是所述音频信号如在本申 请的说明书引言中描述的那样，借助于例如扬声器个体的延迟和/或幅值改变或通常借助 于扬声器个体的滤波装置滤波地经由扬声器18输出，更确切地说，对于音频信号14JP 14 2 以不同的方式输出，使得存在声处理区域的至少一个第一区域24,与第一音频信号11相 比，由第二音频信号H2更少地对第一区域进行声处理或完全不对第一区域进行声处理。也 能够存在相反地表现的第二区域26,也就是说由于经由扬声器18空间选择性播放，与第二 音频信号H 2相比，第一音频信号14 i更少地对所述区域26进行声处理或完全不对所述区 域进行声处理。之后还指出的是，多于两个的叠加地播放的音频信号的并存是可能的。
[0017] 最佳的前提条件能够是，在第一区域24处的第一音频信号H1与其他的音频信号 H2分离至，使得听筒在所述区域24中不会听到其他的音频信号14 2。然而不幸的是，空间 选择性经由通过扬声器18进行的播放进行限界，所述限界能够由实际存在的反射或简单 地由扬声器18的位置分布的限定的整体扩展造成。在这种意义上，包含在设备10中的其 他的元件用于改进"空间选择性"。在下文中再研究对此的细节。
[0018] 然而首先还要简短提到的是，音频信号1七和14 2能够在输入端12处以任意形式 存在，例如以模拟的或数字的形式，以分开的或以m/s编码的形式或者以包括参数化的向 下混合的形式，以未被压缩或被压缩的形式，在时域中或在频域中等。所述情况对于在输出 端16的用于扬声器18的扬声器信号是类似的。用于扬声器18的扬声器个体的扬声器信号 能够经由输出端16彼此分离地输出，以模拟的或数字的形式，以压缩的或未压缩的形式， 以已经增强的、仅预先增强的或未增强的形式等输出。类似地可能的是，扬声器信号以压缩 的形式以向下混合的方式，与空间线索（spatial cues)参数一起输出，例如以MPEG-环绕 编码或SAOV编码的形式输出。波束成形处理器20例如最初完全彼此分开地处理到达的音 频信号11和H 2，以便对于每个音频信号产生用于扬声器18的一组扬声器信号，使得用于 相应的音频信号的每个扬声器信号经受特定的、对于相应的扬声器的相应的扬声器位置个 体的滤波，例如延迟和/或幅值改变。在结束时例如才将每个信道或扬声器的这样从各个 扬声器信号得到的扬声器信号组彼此叠加。在下面的附图中，也再次对其进行图解说明。
[0019] 尽管区域24和可选的区域26在图1中示例地以圆形示出，也就是说作为不仅沿 穿过扬声器18伸展的方向而且沿横向于其的方向限界的二维的区域示出，但是当然也应 足够广义地理解术语"空间选择性"，以便仅表示"角度选择性"，在此范围内，在波束成形处 理器20之内的音频信号个体的处理造成，音频信号11和14 2从扬声器18观察在不同的空 间角区域中放射。这种角度选择性能够解释为对在扬声器设置的远场中的放射的影响。以 距扬声器设置的小的间距（与扬声器设置的大小相比，即在几何结构的近场中）也可考虑 对二维的区域中的放射的有针对性的改变。
[0020] 如在下文中还将详细研究的，波束成形处理器20能够固定地对空间选择性播放 进行设定或优化。换言之，波束成形处理器20的播放的空间选择性能够是恒定的。所述 空间选择性能够事先针对区域24或区域24和26进行优化，也就是说如下进行：使得在区 域24中仅第一音频信号H 1并且，如果提供，在区域26中仅第二音频信号H2能由在相应 的区域中的听筒听见。因此，所述优化限定前面提到的延迟、幅值改变和/或滤波器，例如 FIR滤波器（有限长单位冲激响应滤波器），对于各个信道或扬声器18和波束成形处理器 20而言例如能够是硬接线的，或者然而固定地以软件或能编程的硬件实现，以便实现经由 输出端16到扬声器18的空间选择性播放。当然，同样替选可能的是，波束成形处理器也在 用于一个或多个音频信号11、14 2的扬声器个体的处理（延迟、幅值改变或滤波）方面是能 设定的。一般而言，波束成形处理器20在其音频信号11、14 2在输出端16处的空间选择性 播放方面是能设定或影响的，如在下文中还将详细描述那样。附加地或替选地，所述设定也 能够通过