專利名稱：三維立體聲輸出裝置及驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維立體聲輸出裝置，特別涉及通過一個(gè)揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)三維立體聲輸出效果的三維立體聲輸出裝置及其驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
通常情況下，為了實(shí)現(xiàn)三維立體音效，輸出三維立體聲的聲音輸出系統(tǒng)為輸入聽者兩耳的聲音賦予時(shí)間差和音響差，給聽者造成錯(cuò)覺，認(rèn)為聲源的位置分布在多個(gè)地方。這樣，為了使聽者兩耳產(chǎn)生這種差異，至少需要在左右兩邊放置兩個(gè)或兩個(gè)以上的揚(yáng)聲器。
人們所體驗(yàn)到的自然界的聲音來自四面八方。室內(nèi)的演奏或是由物體及動(dòng)作所產(chǎn)生的大部分的聲音都出現(xiàn)在聽者的前面，但由于墻壁、天花板及地板對聲音的反射作用，使聲音也同樣從四面八方灌入人的雙耳，這樣往往就會(huì)使聽者產(chǎn)生三維立體聲的感覺。
造成人們往往將聲音信號感知成三維立體聲的原因主要是進(jìn)入人們雙耳的聲音的兩耳間強(qiáng)度水平差I(lǐng)ID和聲音進(jìn)入雙耳的時(shí)間差I(lǐng)TD。如果對兩耳間強(qiáng)度水平差異進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至消除兩耳間的強(qiáng)度水平差異，則這種狀態(tài)下的音源位于兩耳正中間，但是任何一邊的強(qiáng)度水平值增大，都會(huì)使人們感覺到音源位于強(qiáng)度水平值較大的一邊。因此，通過這種對兩耳間強(qiáng)度水平值差異的調(diào)節(jié)，使人們產(chǎn)生音源位置不同的錯(cuò)覺。同時(shí)由于輸入兩耳的聲音信號存在到達(dá)時(shí)間的細(xì)微差別，由此也同樣使人們錯(cuò)誤地感覺到兩耳間強(qiáng)度水平差異的存在，從而同樣使人產(chǎn)生音源位置不同的錯(cuò)覺。
對于音樂唱片領(lǐng)域，利用相當(dāng)于兩耳的兩個(gè)聲道向聽者提供聲音的方法大部分采用的是立體聲方式，即通過對單一音源的合成，改變音色或者將聲音進(jìn)行合成。但如果采用這種方式實(shí)現(xiàn)三維音效，需要相隔一定間距設(shè)置兩個(gè)揚(yáng)聲器，聽者根據(jù)播放的聲音所感覺到的音源的位置需要受到兩個(gè)揚(yáng)聲器間距的制約。
此外，利用兩個(gè)聲道的另外一種方法是利用代表處于不同位置上的音源和人們大腦(特別是兩耳)之間聲音傳播的大腦傳達(dá)函數(shù)。將各方向上相應(yīng)的這種函數(shù)應(yīng)用于聲音，使人們認(rèn)為聲音來自于不同方位的音源。這種方法不需要在兩個(gè)揚(yáng)聲器間保留較大的間距，所感覺到的音源的領(lǐng)域也不受揚(yáng)聲器間距的制約，可以在較大范圍內(nèi)有所擴(kuò)大，但仍然至少需要相當(dāng)于左和右的兩個(gè)揚(yáng)聲器。
這樣，如果通過一個(gè)揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)三維立體音效，不僅可以減少揚(yáng)聲器的個(gè)數(shù)，更適用于便攜式的移動(dòng)通信終端機(jī)等體積小的產(chǎn)品中，提高空間的利用率同時(shí)還起到降低電力消耗的效果。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種三維立體聲輸出裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，旨在通過一個(gè)揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)三維立體音效的效果。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明所提供的三維立體聲輸出裝置由以下部分構(gòu)成，并以此為特征數(shù)據(jù)輸入部；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部及聲音輸出部構(gòu)成。其中數(shù)據(jù)輸入部接收為實(shí)現(xiàn)通過利用兩個(gè)揚(yáng)聲器產(chǎn)生三維立體音效果而生成的三維立體聲數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部對在數(shù)據(jù)輸入部輸入的三維聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后，針對三維聲音數(shù)據(jù)，用時(shí)間上的差異對在空間上的三維信號差異進(jìn)行補(bǔ)償；之后將在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部用時(shí)間上的差異進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膯我惠敵鲂盘栐诼曇糨敵霾客ㄟ^一個(gè)揚(yáng)聲器輸出，從而產(chǎn)生三維立體音效果。
這里，依據(jù)本發(fā)明，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部的設(shè)計(jì)充分考慮到信號重復(fù)性的差異特性和人體通過聽覺感知空間差異的聽覺特性，為實(shí)現(xiàn)三維立體聲音效而改變音頻流的個(gè)數(shù)或是順序，從而生成單一輸出信號。
同時(shí)，依據(jù)本發(fā)明，上述聲音輸出部的特征是能夠輸出可變的具有高速率的單一輸出信號。
此外，依據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的三維立體聲輸出裝置的驅(qū)動(dòng)方法由以下階段構(gòu)成接收為了實(shí)現(xiàn)利用兩個(gè)揚(yáng)聲器產(chǎn)生三維立體聲的效果而生成的三維立體聲數(shù)據(jù)的階段；對輸入的三維立體聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，針對上述三維立體聲數(shù)據(jù)，用時(shí)間上的差異對空間上的三維信號差異進(jìn)行補(bǔ)償，生成單一輸出的階段；將用時(shí)間上的差異進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膯我惠敵鲂盘柾ㄟ^一個(gè)揚(yáng)聲器輸出，從而產(chǎn)生三維立體音效果的階段。
這里，依據(jù)本發(fā)明，在上述生成單一輸出信號的階段中充分考慮到信號重復(fù)性的差異特性和人通過聽覺感知空間差異的聽覺特性，為實(shí)現(xiàn)三維立體聲音效改變音頻流的個(gè)數(shù)或是順序，從而生成單一輸出信號。
同時(shí)，依據(jù)本發(fā)明，上述輸出的單一輸出信號其特征是可變的具有較快速度的單一輸出信號。
此外，依據(jù)本發(fā)明，上述單一輸出信號可以用下列數(shù)學(xué)式進(jìn)行表示，并以此為特征。
Z＝F(yL，yR)＝FQH(xL，xR)這里的F是在將左右的三維聲音信號生成單一音頻流的過程中，將處于不同位置的揚(yáng)聲器的效果在不同時(shí)間上生成的信號上進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?聲道變化函數(shù)。H是將與輸入的聲音相對應(yīng)的音源的位置進(jìn)行定位的傳達(dá)函數(shù)。Q是在播放賦予三維立體音效的信號時(shí)，為去除上述播放時(shí)產(chǎn)生的串話的函數(shù)。(xL，xR)是在賦予三維立體音效之前的普通左右聲音信號，(yL，yR)是賦予三維立體音效的聲音信號。
依據(jù)如上所述的本發(fā)明，其優(yōu)點(diǎn)是能夠通過一個(gè)揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)三維立體音效輸出。
依據(jù)如上所述的三維聲音輸出裝置及其驅(qū)動(dòng)方法可以有效地實(shí)現(xiàn)三維聲音輸出。
此外，依據(jù)本發(fā)明，通過一個(gè)揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)三維立體音效，不僅可以減少揚(yáng)聲器的個(gè)數(shù)，更適用于便攜式的移動(dòng)通信終端機(jī)等體積小的產(chǎn)品中，提高空間的利用率同時(shí)還起到降低電力消耗的效果。


圖1是依據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的三維立體聲輸出裝置構(gòu)成的簡單示意圖；圖2依據(jù)本發(fā)明的三維立體聲輸出裝置的驅(qū)動(dòng)方法，通過單一揚(yáng)聲器輸出三維立體聲過程的示意圖。
附圖主要部分符號說明100三維立體聲輸出裝置 110數(shù)據(jù)輸入部120數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部 130聲音輸出部
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，對本發(fā)明的理想實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明提供了一種能夠通過一個(gè)揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)三維立體音效輸出的裝置及其驅(qū)動(dòng)方法。與以往的方式相比，即與通過放置于不同位置的兩個(gè)或兩個(gè)以上的揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)三維立體音效輸出的方法相比，可以通過使用一個(gè)揚(yáng)聲器以較高的輸出速率輸出信號，從而實(shí)現(xiàn)三維立體音效的輸出。為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的三維立體音效的輸出，在將位于不同位置上兩個(gè)揚(yáng)聲器的輸出生成一個(gè)揚(yáng)聲器的輸出過程中，通過執(zhí)行充分考慮到人體聽覺特性而設(shè)置的過濾動(dòng)作，可以對原有的從兩個(gè)揚(yáng)聲器中傳輸出的三維立體聲進(jìn)行忠于自然音色的補(bǔ)償。
圖1是依據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的三維立體聲輸出裝置構(gòu)成的簡單示意圖。圖2依據(jù)本發(fā)明的三維立體聲輸出裝置的驅(qū)動(dòng)方法，通過單一揚(yáng)聲器輸出三維立體聲過程的示意圖。
如圖1所示，依據(jù)本發(fā)明所提供的三維立體聲輸出裝置100大體上分為兩部分，即由數(shù)據(jù)輸入部110和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部120構(gòu)成。其中數(shù)據(jù)輸入部接收在使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的揚(yáng)聲器時(shí)的三維立體聲音數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部120是在充分考慮到人體的聽覺特性后，將兩個(gè)或兩個(gè)以上的揚(yáng)聲器的輸出轉(zhuǎn)換成較快速率的單一輸出。同時(shí)，依據(jù)本發(fā)明所提供的三維立體聲輸出裝置100，裝置構(gòu)成中還包括將在上述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換的聲音以實(shí)際的聲音效果進(jìn)行輸出的輸出部130。
在依據(jù)本發(fā)明三維立體聲輸出裝置100的數(shù)據(jù)輸入部110中，其接收的依然是原有的三維立體聲系統(tǒng)中所使用的信號形式。為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的聲音效果，上述數(shù)據(jù)輸入部110可以接收抽樣速率最高達(dá)48KHz，分辨率達(dá)16-比特的信號輸入。
原有的三維立體聲輸出系統(tǒng)的信號經(jīng)過考慮到三維定位和音長效果而設(shè)計(jì)的過濾動(dòng)作后，經(jīng)由兩個(gè)聲道輸出，從兩個(gè)揚(yáng)聲器播放。
依據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的三維立體聲輸出裝置100根據(jù)下列數(shù)學(xué)式1所表示的方法進(jìn)行音源定位，并對與在除去串話后的原有三維聲音中左右兩個(gè)信號(yL，yR)的特性相同的同種類信號進(jìn)行一定時(shí)間范圍內(nèi)的特性分析。以上述分析結(jié)果為基礎(chǔ)，再考慮到人體的聽覺特性，根據(jù)下列數(shù)學(xué)式2，將原有的三維立體聲轉(zhuǎn)換成單一輸出信號Z。此時(shí)，在將過濾后的輸出轉(zhuǎn)換成單一輸出時(shí)，除了進(jìn)行單純的反復(fù)替換構(gòu)造外，還考慮到人體貼的聽覺特性和重復(fù)性，改變音頻流的個(gè)數(shù)或順序，形成高速率的單一輸出。
為形成高速率的單一揚(yáng)聲器輸出，單一揚(yáng)聲器的輸出應(yīng)比輸入信號(原有的三維系統(tǒng))具有更高的速率。
數(shù)學(xué)式1(yL，yR)＝QH(xL，xR)數(shù)字式2Z＝F(yL，yR)在上述數(shù)學(xué)式1中，(xL，xR)是賦予三維效果之前普通的左右聲音信號，H是為使與輸入聲音相應(yīng)的音源位置定位的傳達(dá)函數(shù)。Q是播放賦予三維效果的信號時(shí)，去除在上述播放中產(chǎn)生的串話的函數(shù)。
在上述數(shù)學(xué)式2中，F(xiàn)是在將左右三維聲音信號生成單一音頻流的過程中，將在空間上處于不同位置的揚(yáng)聲器的效果在不同時(shí)間上播放的信號中進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?聲道變化函數(shù)。此時(shí)，為了強(qiáng)調(diào)三維效果，在生成單一流時(shí)，分析左右信號的重復(fù)性和三維效果的強(qiáng)調(diào)性，從而確定左右信號的順序和個(gè)數(shù)。
或者說，具有高速率的1聲道輸出信號Z為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的三維聲效，一定避免左右的反復(fù)交替，變化函數(shù)F根據(jù)三維聲音(yL，yR)的特性分析結(jié)果，調(diào)節(jié)輸出信號的個(gè)數(shù)和順序，以實(shí)現(xiàn)三維效果的最佳化。
通過上述過程，在充分考慮到人體聽覺特性后設(shè)計(jì)生成的單一輸出的三維數(shù)據(jù)比原有的通過兩個(gè)揚(yáng)聲器輸出的數(shù)據(jù)具有更快的速率，因而與原有移動(dòng)通信終端機(jī)上所使用的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器相比，其支持更高的速率。通過上述處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號后，就可以實(shí)現(xiàn)通過單一揚(yáng)聲器輸出三維立體聲音。
權(quán)利要求
1.一種三維立體聲輸出裝置，其特征在于，包括接收為實(shí)現(xiàn)通過利用兩個(gè)揚(yáng)聲器產(chǎn)生三維立體聲而生成的三維立體聲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸入部；對在數(shù)據(jù)輸入部輸入的三維聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后，針對三維聲音數(shù)據(jù)，用時(shí)間上的差異對在空間上的三維信號差異進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部；用時(shí)間上的差異進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膯我惠敵鲂盘柾ㄟ^一個(gè)揚(yáng)聲器輸出，從而產(chǎn)生三維立體音的聲音輸出部。
2.如權(quán)利要求1所述的三維立體聲輸出裝置，其特征在于上述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部，為實(shí)現(xiàn)三維立體聲音效而改變音頻流的個(gè)數(shù)或是順序，從而生成單一輸出信號。
3.如權(quán)利要求1所述的三維立體聲輸出裝置，其特征在于上述聲音輸出部能夠輸出可變的具有高速率的單一輸出信號。
4.一種三維立體聲輸出裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括接收為了實(shí)現(xiàn)利用兩個(gè)揚(yáng)聲器產(chǎn)生三維立體聲的效果而生成的三維立體聲數(shù)據(jù)的階段；對輸入的三維立體聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，針對上述三維立體聲數(shù)據(jù)，用時(shí)間上的差異對空間上的三維信號差異進(jìn)行補(bǔ)償，生成單一輸出的階段；將用時(shí)間上的差異進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膯我惠敵鲂盘柾ㄟ^一個(gè)揚(yáng)聲器輸出，產(chǎn)生三維立體音的階段。
5.如權(quán)利要求4所述的三維立體聲輸出裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于在上述生成單一輸出信號的階段中，為實(shí)現(xiàn)三維立體聲音效改變音頻流的個(gè)數(shù)或是順序，從而生成單一輸出信號。
6.如權(quán)利要求4所述的三維立體聲輸出裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于在上述輸出階段中，輸出的單一輸出信號是可變的具有較快速度的單一輸出信號。
7.如權(quán)利要求4所述的三維立體聲輸出裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于上述單一輸出信號可以用下列數(shù)學(xué)式進(jìn)行表示，Z＝F(yL，yR)＝FQH(xL，xR)這里的F是在將左右的三維聲音信號生成單一音頻流的過程中，將處于不同位置的揚(yáng)聲器的效果在不同時(shí)間上生成的信號上進(jìn)行補(bǔ)償1聲道的變化函數(shù)；H是將與輸入的聲音相對應(yīng)的音源的位置進(jìn)行定位的傳達(dá)函數(shù)；Q是在播放賦予三維立體音效的信號時(shí)，去除上述播放時(shí)產(chǎn)生的串話的函數(shù)；(xL，xR)是在賦予三維立體音效之前的普通左右聲音信號，(yL，yR)是賦予三維立體音效的聲音信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及三維立體聲輸出裝置，其包括數(shù)據(jù)輸入部；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部及聲音輸出部。數(shù)據(jù)輸入部接收為利用兩個(gè)揚(yáng)聲器而生成的三維立體聲數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部對三維聲音數(shù)據(jù)分析，對三維聲音數(shù)據(jù)，用時(shí)間差異對在空間的三維信號差異補(bǔ)償；將補(bǔ)償?shù)膯我惠敵鲂盘栍梢粋€(gè)揚(yáng)聲器輸出。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部考慮到信號重復(fù)性的差異特性和人體通過聽覺感知空間差異的聽覺特性，而改變音頻流的個(gè)數(shù)或順序，生成單一輸出信號。三維立體聲輸出裝置的驅(qū)動(dòng)方法包括接收為利用兩個(gè)揚(yáng)聲器而生成的三維立體聲數(shù)據(jù)的階段；對三維立體聲數(shù)據(jù)分析，對三維立體聲數(shù)據(jù)，用時(shí)間差異對空間的三維信號差異補(bǔ)償，生成單一輸出的階段；將補(bǔ)償?shù)膯我惠敵鲂盘栍梢粋€(gè)揚(yáng)聲器輸出的階段。
文檔編號H04R5/00GK1925697SQ20051003689
公開日2007年3月7日 申請日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者都大元, 吳相根, 田惠晶 申請人:樂金電子(惠州)有限公司