任意配置的揚(yáng)聲器的立體聲拓寬的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于任意配置的揚(yáng)聲器的有效且簡(jiǎn)單的立體聲拓寬及其實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)和方法被公開(kāi)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該系統(tǒng)包括五個(gè)處理單元：(1)升高處理單元；(2)側(cè)信號(hào)或差異信號(hào)處理單元；(3)中央信號(hào)處理單元；(4)雙聲道信號(hào)處理單元；以及(5)立體聲限幅器(以防止削波)單元。這五個(gè)處理單元中的任意處理單元可根據(jù)應(yīng)用被包括或省去?？傮w上來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例提供了有效且簡(jiǎn)單的立體聲拓寬方案，該立體聲拓寬方案具有良好的音頻質(zhì)量效果，而不具有對(duì)揚(yáng)聲器的位置配置的顯著要求。例如，該提出方案可應(yīng)用于對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器和非對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器二者。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
任意配置的揚(yáng)聲器的立體聲拓寬

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及處理信號(hào)。更特別地，本發(fā)明涉及用于處理音頻信號(hào)的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)裝置通常包括左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器,二者位于同一水平面上，每個(gè)揚(yáng)聲器與聽(tīng)者的距離相等，即，傳統(tǒng)立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)具有對(duì)稱(chēng)配置。對(duì)于對(duì)稱(chēng)配置的立體聲揚(yáng)聲器，存在三個(gè)主要的技術(shù)來(lái)拓寬其相應(yīng)的聲場(chǎng)。這些技術(shù)包括延時(shí)策略方式、極探測(cè)方式、和分離EQ方式。
[0003]在延時(shí)策略方式中，一個(gè)小的延時(shí)被引入到立體聲信號(hào)的一側(cè)中。具有幾毫秒量級(jí)的很短的延時(shí)一般不被感受為回聲，而被感受為在立體聲場(chǎng)中改變?cè)葱盘?hào)的表觀位置。一旦延時(shí)超過(guò)5ms,該效果不太明顯。但是,隨著延時(shí)超過(guò)15ms,聽(tīng)者的耳朵將越來(lái)越能夠把該延時(shí)的信號(hào)辨別為分離的聲音，這是不希望發(fā)生的。
[0004]極探測(cè)方式是拿出左聲道的一小部分，反轉(zhuǎn)極性并將其混合到右聲道中，反之亦然。
[0005]在分離EQ方式中，在左聲道和右聲道上的互補(bǔ)EQ設(shè)置將強(qiáng)化二者之間的差異，因此創(chuàng)造了更多的寬度感。在EQ設(shè)置精確匹配的條件下，這會(huì)產(chǎn)生非常微弱的寬度增強(qiáng)。
[0006]以上所有方式不適用于非對(duì)稱(chēng)的立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)(例如，揚(yáng)聲器彼此位置非常接近和/或位于不同水平面上的立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng))。此外，即使對(duì)于對(duì)稱(chēng)的立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)，以上方式通常也只能產(chǎn)生非常微弱的增強(qiáng)。
[0007]因此，本發(fā)明的目的包括通過(guò)提供一種有效且簡(jiǎn)單的立體聲拓寬系統(tǒng)及其實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)方式來(lái)解決以上問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明涉及用于處理音頻信號(hào)的系統(tǒng)和方法。總體上來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例提供了有效且簡(jiǎn)單的立體聲拓寬方案，該立體聲拓寬方案具有良好的音頻質(zhì)量效果，而不具有對(duì)揚(yáng)聲器的位置配置(例如，實(shí)體布置)的顯著要求。例如，所提出的方案既可應(yīng)用于對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器也可應(yīng)用于非對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于在收聽(tīng)空間中的一對(duì)任意放置的揚(yáng)聲器上可再現(xiàn)的立體聲信號(hào)的立體聲拓寬系統(tǒng)包括:升高處理單元、側(cè)信號(hào)處理單元、和中央信號(hào)處理單元。所述升高處理單元可操作為接收所述立體聲信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的附加升高和增強(qiáng)的聲音亮度并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第一輸出信號(hào)。所述側(cè)信號(hào)處理單元可操作為接收所述第一輸出信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的拓寬的立體聲像并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第二輸出信號(hào)。所述中央信號(hào)處理單元可操作為接收所述第二輸出信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的進(jìn)一步拓寬的立體聲像并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第三輸出信號(hào)。
[0010]根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，所述立體聲拓寬系統(tǒng)可包括雙聲道信號(hào)處理單元。所述雙聲道信號(hào)處理單元可操作為接收所述第三輸出信號(hào)，并且生成具有在收聽(tīng)空間中的所述立體聲信號(hào)的確定位置的聲像的第四輸出信號(hào)。所述雙聲道信號(hào)處理單元包括由一階IIR濾波器實(shí)現(xiàn)的同側(cè)濾波器和對(duì)側(cè)濾波器。該系統(tǒng)還可包括立體聲限幅器單元。所述立體聲限幅器單元可操作為接收所述第四輸出信號(hào)，并且生成具有從所述第四輸出信號(hào)最小化的消波(clipping)的第五輸出信號(hào)。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于立體聲信號(hào)的立體聲拓寬的方法，所述立體聲信號(hào)在收聽(tīng)空間中的一對(duì)任意放置的揚(yáng)聲器上可再現(xiàn)。所述方法包括:在升高處理單元處接收所述立體聲信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的附加升高和增強(qiáng)的聲音亮度并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第一輸出信號(hào)；在側(cè)信號(hào)處理單元處接收所述第一輸出信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的拓寬的立體聲像并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第二輸出信號(hào)；以及在中央信號(hào)處理單元處接收所述第二輸出信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的進(jìn)一步拓寬的立體聲像并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第三輸出信號(hào)。
[0012]根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，該方法可包括在雙聲道信號(hào)處理單元處接收所述第三輸出信號(hào)，并且生成具有在收聽(tīng)空間中的所述立體聲信號(hào)的確定位置的聲像的第四輸出信號(hào)。所述雙聲道信號(hào)處理單元包括由一階IIR濾波器實(shí)現(xiàn)的同側(cè)濾波器和對(duì)側(cè)濾波器。該方法還可包括在立體聲限幅器單元處接收所述第四輸出信號(hào)，并且生成具有從所述第四輸出信號(hào)最小化的消波的第五輸出信號(hào)。
[0013]任意處理單元或處理步驟可根據(jù)具體應(yīng)用被包括或省去或重新排列。
[0014]本發(fā)明擴(kuò)展到實(shí)現(xiàn)一系列指令的機(jī)器可讀媒介，當(dāng)這些指令由機(jī)器執(zhí)行時(shí)，導(dǎo)致該機(jī)器執(zhí)行此處說(shuō)明的任意方法。
[0015]用于立體聲拓寬的系統(tǒng)或方法可針對(duì)對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器、非對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器和任意其他任意配置的揚(yáng)聲器/驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生增強(qiáng)的聲場(chǎng)，提高的沉浸感，以及更多的空間感。其甚至可應(yīng)用于頭戴式耳機(jī)收聽(tīng)的情況。
[0016]以下參考附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的這些及其他特征及優(yōu)勢(shì)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是說(shuō)明具有根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的所提出的立體聲拓寬方案的系統(tǒng)的示意性框圖。
[0018]圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的升高處理單元的示意性框圖。
[0019]圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的HPF(高通濾波器)的頻率響應(yīng)的圖。
[0020]圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的側(cè)信號(hào)處理單元的示意性框圖。
[0021]圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的側(cè)信號(hào)處理單元中的BPF(帶通濾波器)的頻率響應(yīng)的圖。
[0022]圖6是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的中央信號(hào)處理單元的示意性框圖。
[0023]圖7是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的中央信號(hào)處理單元中的BPF的頻率響應(yīng)的圖。
[0024]圖8是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的雙聲道信號(hào)處理單元的示意性框圖。
[0025]圖9是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的同側(cè)濾波器HRTF(head related transferfunct1n,頭相關(guān)變換函數(shù))的頻率響應(yīng)的圖。
[0026]圖10是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的對(duì)側(cè)濾波器HRTF的頻率響應(yīng)的圖。
[0027]圖11是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的立體聲限幅器的示意性框圖。
[0028]圖12是說(shuō)明可用于與本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例連接的典型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示意性框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。優(yōu)選實(shí)施例的示例在附圖中示出。雖然本發(fā)明將結(jié)合這些優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，但是應(yīng)該理解的是，其意圖不是將本發(fā)明限制為這些優(yōu)選實(shí)施例。相反，其意圖是覆蓋可能包括在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替換、修改和等效形式。為了提供對(duì)本發(fā)明的全面理解，在下面的描述中闡明了多個(gè)具體細(xì)節(jié)。本發(fā)明可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下實(shí)現(xiàn)。為了不會(huì)不必要地掩蓋本發(fā)明，在其他實(shí)例中，熟知的機(jī)制沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]此處應(yīng)該注意的是，貫穿各個(gè)附圖，相似的數(shù)字指的是相似的部分。此處示出和描述的各個(gè)附圖被用于示出本發(fā)明的各個(gè)特征。在一個(gè)具體特征在一個(gè)附圖中示出而不在另一附圖中示出的情況下，除非另有指示的情況或該結(jié)構(gòu)固有地阻止該特征的合并的情況，應(yīng)該理解的是，這些特征可適合于被包括在其他附圖中所示的實(shí)施例中，就好像它們被完全示于這些附圖中一樣。除非另有指示，附圖不一定按比例繪制。在附圖上提供的任意尺寸并不意為限制本發(fā)明的范圍，而僅僅是示意性的。
[0031]傳統(tǒng)立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)裝置通常包括左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器，二者位于同一水平面上，每個(gè)揚(yáng)聲器與聽(tīng)者的距離相等。該裝置被稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)。但是，存在非對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)需要在消費(fèi)者電子市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)為產(chǎn)品的情況。在一個(gè)示例性非對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)中，左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器被植入單個(gè)塔(例如，垂直堆疊結(jié)構(gòu))中的不同水平面上。這兩個(gè)揚(yáng)聲器之間的距離比對(duì)稱(chēng)立體聲系統(tǒng)的兩個(gè)揚(yáng)聲器之間的距離近得多，這給立體聲拓寬帶來(lái)了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)立體聲拓寬和增強(qiáng)方法在這些非對(duì)稱(chēng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)中不能很好的使用；因此，在非對(duì)稱(chēng)情況下能夠產(chǎn)生提高的立體聲拓寬效果的新方法是高度渴求的。
[0032]總體上來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例提供了有效且簡(jiǎn)單的立體聲拓寬方案，該立體聲拓寬方案具有良好的音頻質(zhì)量效果，而不具有對(duì)揚(yáng)聲器的位置配置的顯著要求。例如，所提出的方案可應(yīng)用于對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器和非對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器二者。
[0033]圖1是說(shuō)明具有根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的所提出的立體聲拓寬方案的系統(tǒng)100的示意性框圖。系統(tǒng)100主要包括五個(gè)處理單元:(I)升高處理單元102 ； (2)側(cè)信號(hào)或差異信號(hào)處理單元104 ； (3)中央信號(hào)處理單元106 ； (4)雙聲道信號(hào)處理單元108 ;以及
(5)立體聲限幅器(以防止消波)單元110。具有左聲道信號(hào)1la和右聲道信號(hào)1lb的立體聲信號(hào)輸入由這五個(gè)處理單兀處理來(lái)生成各自的立體聲信號(hào)輸出103a和103b ；105a和 105b ;107a 和 107b ;109a 和 109b ;llla 和 111b。
[0034]所提出的立體聲拓寬方案可針對(duì)對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器、非對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器和任意其他任意配置(例如，任意放置的)的揚(yáng)聲器產(chǎn)生增強(qiáng)的聲場(chǎng)，提高的沉浸感，以及更多的空間感。其甚至可應(yīng)用于頭戴式耳機(jī)收聽(tīng)的情況。
[0035]圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的升高處理單元102的示意性框圖200。升高處理單元102對(duì)于立體聲信號(hào)輸入的每個(gè)聲道信號(hào)(例如，左聲道信號(hào)101a、右聲道信號(hào)1lb)至少包括HPF (高通濾波器)202、乘法器204、和加法器206。乘法器204的增益208(例如，g_lL、g_lR)可基于具體應(yīng)用設(shè)為任意適當(dāng)?shù)闹?。在?yōu)選實(shí)施例中，增益208在0.0和1.0之間，并根據(jù)從相應(yīng)的揚(yáng)聲器到用戶(hù)(例如，聽(tīng)者)的方向和距離進(jìn)行調(diào)整。該調(diào)整可手動(dòng)執(zhí)行或?qū)崟r(shí)自動(dòng)執(zhí)行。一般而言，當(dāng)立體聲揚(yáng)聲器對(duì)于用戶(hù)對(duì)稱(chēng)時(shí)，g_lL等于g_lR。在優(yōu)選實(shí)施例中，HPF 202是完全相同的。因此，升高處理單元102處理輸入信號(hào)(例如，101a、1lb)以生成相應(yīng)的輸出信號(hào)L1、Rl (例如，103a、103b)。升高處理單元102不僅向聲場(chǎng)加入了一些升高，而且提高了聲音的亮度。
[0036]圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的HPF(例如，202)的頻率響應(yīng)的圖300。HPF被配置為允許高頻通過(guò)而使低頻衰減。例如，在圖300中，低于1500Hz的頻率302在幅度(dB) 304上大幅下降。
[0037]立體聲像的拓寬可通過(guò)操縱側(cè)信號(hào)和中央信號(hào)的關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于操縱側(cè)信號(hào)的關(guān)系，圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的側(cè)信號(hào)處理單元104的示意性框圖400。側(cè)信號(hào)可由(Ll-Rl)*0.5來(lái)確定。因此,如圖4所示，側(cè)信號(hào)由側(cè)信號(hào)確定模塊401確定，側(cè)信號(hào)確定模塊401通過(guò)加法器402從LI中減去R1，再通過(guò)乘法器404將該結(jié)果減半。然后，側(cè)信號(hào)通過(guò)帶通濾波器406 (BPF I)、具有分離的增益g_2L和g_2R的乘法器408、以及加法器410而受到處理/操縱。在優(yōu)選實(shí)施例中，經(jīng)處理的側(cè)信號(hào)被加到LI中，但從Rl中減去。增益g_2L和g_2R在0.0和1.0之間，并根據(jù)從相應(yīng)的揚(yáng)聲器/驅(qū)動(dòng)器到用戶(hù)的方向和距離受到調(diào)整。該調(diào)整可手動(dòng)執(zhí)行或?qū)崟r(shí)自動(dòng)執(zhí)行。一般而言，當(dāng)立體聲揚(yáng)聲器對(duì)于用戶(hù)對(duì)稱(chēng)時(shí)，g_2L等于g_2R。因此，側(cè)信號(hào)處理單元104處理輸入信號(hào)L1、Rl (例如，103a、103b)以生成相應(yīng)的輸出信號(hào)L2、R2 (例如，105a、105b)。
[0038]圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的側(cè)信號(hào)處理單元104中的BPF (帶通濾波器)(例如，406)的頻率響應(yīng)的圖500。BPF被配置為通過(guò)特定頻率帶而衰減其他頻率帶(例如，高于和低于該特定頻率帶的頻率)。例如，在圖500中，在400Hz和600Hz之間的頻率502在幅度(dB) 504上達(dá)到最高點(diǎn)，而低于400Hz和高于600Hz的頻率在幅度(dB)504上大幅下降。
[0039]對(duì)于操縱中央信號(hào)的關(guān)系，圖6是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的中央信號(hào)處理單元106的示意性框圖600。中央信號(hào)由(L2+R2)*0.5確定。因此，如圖6所示，中央信號(hào)由中央信號(hào)確定模塊601確定，中央信號(hào)確定模塊601通過(guò)加法器602將L2加到R2中，再通過(guò)乘法器604將該結(jié)果減半。然后，中央信號(hào)通過(guò)帶通濾波器606 (BPF 2)、具有分離的增益g_3L和g_3R的乘法器608、以及加法器610而受到處理/操縱。在優(yōu)選實(shí)施例中，經(jīng)處理的中央信號(hào)被加到L2和R2中。增益g_3L和g_3R在0.0和1.0之間，并根據(jù)從相應(yīng)的揚(yáng)聲器/驅(qū)動(dòng)器到用戶(hù)的方向和距離受到調(diào)整。該調(diào)整可手動(dòng)執(zhí)行或?qū)崟r(shí)自動(dòng)執(zhí)行。一般而言，當(dāng)立體聲揚(yáng)聲器對(duì)于用戶(hù)對(duì)稱(chēng)時(shí)，g_3L等于g_3R。因此，中央信號(hào)處理單元106處理輸入信號(hào)L2、R2 (例如，105a、105b)以生成相應(yīng)的輸出信號(hào)L3、R3 (例如，107a、107b)。
[0040]圖7是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的中央信號(hào)處理單元106中的BPF(例如，606)的頻率響應(yīng)的圖700。BPF被配置為通過(guò)特定頻率帶而衰減其他頻率帶(例如，高于和低于該特定頻率帶的頻率)。例如，在圖700中，在1500Hz和2000Hz之間的頻率702在幅度(dB) 704上達(dá)到最高點(diǎn)，而低于1500Hz和高于2000Hz的頻率在幅度(dB) 704上大幅下降。
[0041]雙聲道合成技術(shù)使用頭相關(guān)變換函數(shù)(HRTF)來(lái)將聲音的像放置在頭戴式耳機(jī)和揚(yáng)聲器的任意位置。作為結(jié)果，對(duì)于揚(yáng)聲器的情況，放置的位置可超過(guò)物理?yè)P(yáng)聲器。圖8是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的雙聲道信號(hào)處理單元108的示意性框圖800。如圖8所示，對(duì)于相應(yīng)揚(yáng)聲器采用了同側(cè)濾波器(HRTF)802、808 ;對(duì)側(cè)濾波器(HRTF)804、810 ;以及耳間時(shí)間差 ITD 806,812o 對(duì)于對(duì)稱(chēng)揚(yáng)聲器配置，“Ipsi HPF I”802、“Contra.LPF 1”804、以及“ITD 1”806 分別與 “Ipsi HPF 2” 808、“Contra.LPF 2”810、以及 “ITD 2”812 相同。因此，雙聲道信號(hào)處理單元108處理輸入信號(hào)L3、R3(例如，107a、107b)以生成相應(yīng)的輸出信號(hào)1^4、1?4(例如，1093、10%)。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例，圖9是說(shuō)明同側(cè)濾波器HRTF 802,808的頻率響應(yīng)的圖900，而圖10是說(shuō)明對(duì)側(cè)濾波器HRTF 804,810的頻率響應(yīng)的圖1000。圖9和圖10是由一階 IIR 濾波器實(shí)現(xiàn)的“Ipsi HPF”802、808 和“Contra.LPF”804、810 的示例。通常，HRTF 由具有長(zhǎng)抽頭的FIR濾波器或由更高階的IIR濾波器實(shí)現(xiàn)。
[0043]為了盡可能減小或消除消波，立體聲限幅器可以可選地用于后處理中。圖11是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的立體聲限幅器110的示意性框圖1100。輸入信號(hào)L4、R4(例如，109a、109b)由最大值確定器1102、壓縮增益計(jì)算器1104、以及乘法器1106進(jìn)行處理。最大值確定器1102被配置為計(jì)算并確定輸入信號(hào)L4和R4的最大絕對(duì)值。壓縮增益計(jì)算器1104 —般被配置為基于在最大值確定器1102中確定的輸入信號(hào)L4、R4的最大絕對(duì)值來(lái)窄化/降低/壓縮其動(dòng)態(tài)范圍。通過(guò)乘法器1106向左聲道和右聲道L4、R4施加相同的增益g_4將使立體聲聲像保持不變。很多可用技術(shù)可被用于壓縮增益計(jì)算器1104。因此，立體聲限幅器單元110處理輸入信號(hào)L4、R4(例如，109a、109b)以生成相應(yīng)的輸出信號(hào)L5、R5(例如，IllaUllb)。
[0044]所提出的系統(tǒng)/方案可應(yīng)用于任意相關(guān)的技術(shù)/方案/IP以拓寬非對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器或任意配置的揚(yáng)聲器的立體聲像。一般而言，所提出的方案是提高音效且能夠接受任意現(xiàn)存的單一聲道和立體聲道音頻信號(hào)(例如，MP3、WMA、MID1、數(shù)字TV、數(shù)字廣播無(wú)線(xiàn)電和互聯(lián)網(wǎng)音頻等)的完整技術(shù)。所提出的系統(tǒng)可由軟件或硬件實(shí)現(xiàn)，并且還可以嵌入相關(guān)的音頻播放器中。
[0045]本發(fā)明還涉及使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。圖12示出了可與本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例結(jié)合使用的典型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1200包括一個(gè)或多個(gè)處理器1202(例如，中央處理單元(CPU)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP))，該一個(gè)或多個(gè)處理器1202被耦合到存儲(chǔ)設(shè)備，該存儲(chǔ)設(shè)備包括主存儲(chǔ)設(shè)備1206 (通常是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，或RAM)和另一主存儲(chǔ)設(shè)備1204 (通常是只讀存儲(chǔ)器，或ROM)。如本領(lǐng)域所熟知，主存儲(chǔ)設(shè)備1204向CPU單向傳輸數(shù)據(jù)和指令，而主存儲(chǔ)設(shè)備1206通常被用于以雙向的方式傳輸數(shù)據(jù)和指令。這兩個(gè)主存儲(chǔ)設(shè)備可包括任意適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括機(jī)器可讀媒介，在該媒介上提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的程序指令。
[0046]大容量存儲(chǔ)設(shè)備1208也被雙向地耦合到CPU 1202并提供額外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，并且可包括任意計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括機(jī)器可讀媒介，在該媒介上提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的程序指令。大容量存儲(chǔ)設(shè)備1208可被用于存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)等等，并且通常是比主存儲(chǔ)設(shè)備慢的二級(jí)存儲(chǔ)媒介，例如硬盤(pán)。應(yīng)該注意的是，在適當(dāng)?shù)那闆r下，保留在大容量存儲(chǔ)設(shè)備1208中的信息可以標(biāo)準(zhǔn)方式作為虛擬存儲(chǔ)合并作為主存儲(chǔ)設(shè)備1206的一部分。專(zhuān)用大容量存儲(chǔ)設(shè)備(例如，CD-ROM)也可向CPU單向傳遞數(shù)據(jù)。
[0047]CPU 1202也被耦合到接口 1210，該接口 1210包括一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出設(shè)備，例如，視頻監(jiān)控器、軌跡球、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、麥克風(fēng)、觸摸感應(yīng)顯示器、換能器、讀卡器、磁性或紙帶閱讀器、平板電腦、觸筆、語(yǔ)音或手寫(xiě)識(shí)別器、或其他熟知的輸入設(shè)備，當(dāng)然例如其他計(jì)算機(jī)。最后，CPU1202可以使用如1212大致所示的網(wǎng)絡(luò)連接可選地耦合到計(jì)算機(jī)或電信網(wǎng)絡(luò)。采用這樣的網(wǎng)絡(luò)連接，可預(yù)期CPU在執(zhí)行上述方法步驟的過(guò)程中，可從該網(wǎng)絡(luò)接收信息，或可向該網(wǎng)絡(luò)輸出信息。上述設(shè)備和材料將是計(jì)算機(jī)硬件和軟件領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的。
[0048]與現(xiàn)有技術(shù)相比，所提出的方案的新穎性和優(yōu)勢(shì)可被總結(jié)如下:
[0049](I)提出了一種新的升高處理，以增強(qiáng)聲場(chǎng)擴(kuò)展和亮度而不依賴(lài)于揚(yáng)聲器的配置(例如，位置配置；不同/相同的水平面/軸；不同/相同的垂直面/軸)。
[0050](2)側(cè)信號(hào)首先被過(guò)濾，然后由不同/可調(diào)整的強(qiáng)度對(duì)兩個(gè)聲道分別加權(quán)，以既適用于非對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器也適用于對(duì)稱(chēng)揚(yáng)聲器。
[0051](3)中央信號(hào)也被過(guò)濾，然后由不同/可調(diào)整的強(qiáng)度基于兩個(gè)聲道的距離和其他空間參數(shù)進(jìn)行加權(quán)，使得最終的中央信號(hào)不依賴(lài)于揚(yáng)聲器的配置。
[0052](4)設(shè)計(jì)了一種新的且簡(jiǎn)單的雙聲道信號(hào)處理方案用于任意配置的揚(yáng)聲器。
[0053]上述單元/模塊中的一個(gè)或多個(gè)的整合拓寬了對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器和非對(duì)稱(chēng)立體聲揚(yáng)聲器二者的立體聲像。事實(shí)上，所提出的方案已被證明甚至適用于頭戴式耳機(jī)以降低聽(tīng)覺(jué)疲勞，這主要是由于所提出的新的雙聲道信號(hào)處理單元。
[0054]雖然以上發(fā)明為了使理解清晰的目的而進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，但明顯的是，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)某些改變和變化。因此，給出的實(shí)施例應(yīng)被視為示意性而非限制性的，并且本發(fā)明不應(yīng)被限制到此處給出的細(xì)節(jié)，而可在所附權(quán)利要求的范圍和等價(jià)內(nèi)進(jìn)行修改。
【權(quán)利要求】
1.一種立體聲拓寬系統(tǒng)，所述立體聲拓寬系統(tǒng)用于在收聽(tīng)空間中的一對(duì)任意放置的揚(yáng)聲器上可再現(xiàn)的立體聲信號(hào)，所述立體聲拓寬系統(tǒng)包括: 升高處理單元，所述升高處理單元可操作為接收所述立體聲信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的附加升高和增強(qiáng)的聲音亮度并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第一輸出信號(hào)； 側(cè)信號(hào)處理單元，所述側(cè)信號(hào)處理單元可操作為接收所述第一輸出信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的拓寬的立體聲像并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第二輸出信號(hào)；以及 中央信號(hào)處理單元，所述中央信號(hào)處理單元可操作為接收所述第二輸出信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的進(jìn)一步拓寬的立體聲像并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第三輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述升高處理單元包括: 升高處理濾波器，所述升高處理濾波器可操作為過(guò)濾所述立體聲信號(hào)； 升高處理乘法器，所述升高處理乘法器可操作為向經(jīng)過(guò)過(guò)濾的立體聲信號(hào)施加權(quán)重，其中所述權(quán)重可根據(jù)從揚(yáng)聲器到相應(yīng)用戶(hù)的方向和距離進(jìn)行調(diào)整；以及 升高處理加法器，所述升高處理加法器可操作為向所述立體聲信號(hào)添加經(jīng)過(guò)過(guò)濾且加權(quán)的立體聲信號(hào)以生成所述第一輸出信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述升高處理濾波器是高通濾波器。
4.如權(quán)利要求2所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述立體聲信號(hào)和所述第一輸出信號(hào)具有相應(yīng)的左聲道信號(hào)和右聲道信號(hào)。
5.如權(quán)利要求2所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述側(cè)信號(hào)處理單元包括: 側(cè)信號(hào)確定模塊，所述側(cè)信號(hào)確定模塊可操作為根據(jù)所述第一輸出信號(hào)確定側(cè)信號(hào)；側(cè)信號(hào)濾波器，所述側(cè)信號(hào)濾波器可操作為過(guò)濾所述側(cè)信號(hào)；以及側(cè)信號(hào)乘法器，所述側(cè)信號(hào)乘法器可操作為向經(jīng)過(guò)過(guò)濾的側(cè)信號(hào)施加權(quán)重，其中所述權(quán)重可根據(jù)從揚(yáng)聲器到相應(yīng)用戶(hù)的方向和距離進(jìn)行調(diào)整；以及 側(cè)信號(hào)加法器，所述側(cè)信號(hào)加法器可操作為向所述第一輸出信號(hào)添加經(jīng)過(guò)過(guò)濾且加權(quán)的側(cè)信號(hào)以生成所述第二輸出信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述側(cè)信號(hào)濾波器是帶通濾波器。
7.如權(quán)利要求5所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述第一輸出信號(hào)和所述第二輸出信號(hào)具有相應(yīng)的左聲道信號(hào)和右聲道信號(hào)。
8.如權(quán)利要求5所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述中央信號(hào)處理單元包括: 中央信號(hào)確定模塊，所述中央信號(hào)確定模塊可操作為根據(jù)所述第二輸出信號(hào)確定中央信號(hào); 中央信號(hào)濾波器，所述中央信號(hào)濾波器可操作為過(guò)濾所述中央信號(hào)；以及中央信號(hào)乘法器，所述中央信號(hào)乘法器可操作為向經(jīng)過(guò)過(guò)濾的中央信號(hào)施加權(quán)重，其中所述權(quán)重可根據(jù)從揚(yáng)聲器到相應(yīng)用戶(hù)的方向和距離進(jìn)行調(diào)整；以及 中央信號(hào)加法器，所述中央信號(hào)加法器可操作為向所述第二輸出信號(hào)添加經(jīng)過(guò)過(guò)濾且加權(quán)的中央信號(hào)以生成所述第三輸出信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述中央信號(hào)濾波器是帶通濾波器。
10.如權(quán)利要求8所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述第二輸出信號(hào)和所述第三輸出信號(hào)具有相應(yīng)的左聲道信號(hào)和右聲道信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 雙聲道信號(hào)處理單元，所述雙聲道信號(hào)處理單元可操作為接收所述第三輸出信號(hào)，并且生成第四輸出信號(hào)，所述第四輸出信號(hào)具有在收聽(tīng)空間中的所述立體聲信號(hào)的確定位置的聲像，其中所述雙聲道信號(hào)處理單元包括由一階IIR濾波器實(shí)現(xiàn)的同側(cè)濾波器和對(duì)側(cè)濾波器。
12.如權(quán)利要求11所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 立體聲限幅器單元，所述立體聲限幅器單元可操作為接收所述第四輸出信號(hào)，并且從所述第四輸出信號(hào)生成具有最小化的消波的第五輸出信號(hào)。
13.如權(quán)利要求8所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述權(quán)重被自動(dòng)調(diào)整。
14.如權(quán)利要求1所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述任意放置的揚(yáng)聲器構(gòu)成對(duì)稱(chēng)揚(yáng)聲器配置。
15.如權(quán)利要求1所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述任意放置的揚(yáng)聲器構(gòu)成非對(duì)稱(chēng)揚(yáng)聲器配置。
16.如權(quán)利要求1所述的立體聲拓寬系統(tǒng)，其中所述揚(yáng)聲器被集成于頭戴式耳機(jī)中。
17.—種用于立體聲信號(hào)的立體聲拓寬的方法,所述立體聲信號(hào)在收聽(tīng)空間中的一對(duì)任意放置的揚(yáng)聲器上可再現(xiàn)，所述方法包括: 在升高處理單元處接收所述立體聲信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的附加升高和增強(qiáng)的聲音亮度并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第一輸出信號(hào)； 在側(cè)信號(hào)處理單元處接收所述第一輸出信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的拓寬的立體聲像并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第二輸出信號(hào)；以及 在中央信號(hào)處理單元處接收所述第二輸出信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的進(jìn)一步拓寬的立體聲像并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第三輸出信號(hào)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括: 在雙聲道信號(hào)處理單元處接收所述第三輸出信號(hào)，并且生成具有在收聽(tīng)空間中的所述立體聲信號(hào)的確定位置的聲像的第四輸出信號(hào)，其中所述雙聲道信號(hào)處理單元包括由一階IIR濾波器實(shí)現(xiàn)的同側(cè)濾波器和對(duì)側(cè)濾波器。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括: 在立體聲限幅器單元處接收所述第四輸出信號(hào)，并且從所述第四輸出信號(hào)生成具有最小化的消波的第五輸出信號(hào)。
20.一種用于立體聲信號(hào)的立體聲拓寬的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述立體聲信號(hào)在收聽(tīng)空間中的一對(duì)任意放置的揚(yáng)聲器上可再現(xiàn)，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品被實(shí)現(xiàn)于非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀媒介中，并且包括用于以下操作的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令: 在升高處理單元處接收所述立體聲信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的附加升高和增強(qiáng)的聲音亮度并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第一輸出信號(hào)； 在側(cè)信號(hào)處理單元處接收所述第一輸出信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的拓寬的立體聲像并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第二輸出信號(hào)；以及 在中央信號(hào)處理單元處接收所述第二輸出信號(hào)，并且生成具有針對(duì)所述立體聲信號(hào)的 進(jìn)一步拓寬的立體聲像并針對(duì)所述任意放置的揚(yáng)聲器而調(diào)整的第三輸出信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04S3/00GK104335606SQ201380027863
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月29日
【發(fā)明者】楊俊 , 羅伯特·里德, 史蒂芬·維瑞泰 申請(qǐng)人:創(chuàng)新科技有限公司