專利名稱：再現(xiàn)7.1聲道聲音的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的構(gòu)思涉及一種音頻再現(xiàn)裝置，尤其涉及一種通過5.1聲道揚聲器系統(tǒng)再現(xiàn)7.1聲道聲音的裝置和方法，由其再現(xiàn)使用7.1聲道編碼的聲音。
背景技術(shù)：
一種音頻再現(xiàn)裝置一般僅僅使用兩個揚聲器提供類似5.1聲道系統(tǒng)的環(huán)繞聲效果。
有關(guān)該音頻再現(xiàn)裝置的技術(shù)公開在WO 99/49574(1999年1月6日提交的名稱為“音頻信號處理方法和裝置(AUDIO SIGNAL PROCESSINGNETHOD AND APPARATUS)”的PCT/AU99/00002)中。
參照圖1，有關(guān)常規(guī)音頻再現(xiàn)裝置的技術(shù)表示一種下混合(down mixing)技術(shù)，其中僅僅使用兩聲道揚聲器形成5.1聲道環(huán)繞聲。下混合技術(shù)包括使用頭相關(guān)傳遞函數(shù)(head related transfer function，HRTF)，將輸入信號與脈沖響應(yīng)卷積，以形成對應(yīng)兩個聲道(即左聲道10和右聲道11)的兩組卷積信號，并且將對應(yīng)兩個聲道的該兩組卷積信號相加。
如圖1所示，輸入信號2包括左前聲道輸入信號、右前聲道輸入信號、中前聲道輸入信號、左環(huán)繞聲道輸入信號、右環(huán)繞聲道輸入信號和低頻效果(LFE)聲道輸入信號，該輸入信號2分別與對應(yīng)的脈沖響應(yīng)卷積。卷積信號被劃分為左聲道和右聲道，然后通過2聲道揚聲器輸出。結(jié)果，2聲道輸出信號被再現(xiàn)，使得常規(guī)音頻再現(xiàn)裝置形成環(huán)繞聲效果，在環(huán)繞聲效果期間，通過位于聽者周圍的左揚聲器、右揚聲器、中揚聲器、左環(huán)繞揚聲器和右環(huán)繞揚聲器再現(xiàn)聲音。
然而，因為常規(guī)音頻再現(xiàn)裝置中的揚聲器一般位于聽者的前方，所以常規(guī)音頻再現(xiàn)系統(tǒng)難于在聽者的后方準確形成虛擬聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總的構(gòu)思提供一種再現(xiàn)7.1聲道聲音的裝置和方法，其中7.1聲道聲音的5.1聲道聲音通過對應(yīng)的揚聲器輸出，而左和右后聲道聲音使用頭相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)通過虛擬揚聲器再現(xiàn)。
本發(fā)明總的構(gòu)思的另外方面和優(yōu)點將在下面的說明中部分闡述，而部分根據(jù)該說明將會顯而易見，或者可通過實施本發(fā)明總的構(gòu)思而獲知。
本發(fā)明總的構(gòu)思的前述和/或其它方面和優(yōu)點可通過提供一種音頻再現(xiàn)裝置而實現(xiàn)，該音頻再現(xiàn)裝置包括解碼器，用于將7.1聲道音頻比特流分成8個聲道音頻信號；信號校正器，用于校正8個聲道音頻信號的左聲道音頻信號、右聲道音頻信號、中聲道音頻信號、左和右環(huán)繞聲道音頻信號以及低頻效果聲道音頻信號的特性；后環(huán)繞濾波器，使用在聽者周圍的預(yù)定位置測量的頭相關(guān)傳遞函數(shù)，在任意位置對左后聲道音頻信號和右后聲道音頻信號形成虛擬揚聲器；以及加法器，用于將由信號校正器輸出的右環(huán)繞聲道音頻信號加到由后環(huán)繞濾波器輸出的右后聲道音頻信號，并且將由信號校正器輸出的左環(huán)繞聲道音頻信號加到由后環(huán)繞濾波器輸出的左后聲道音頻信號。
本發(fā)明總的構(gòu)思的前述和/或其它方面和優(yōu)點還可通過提供一種音頻再現(xiàn)方法而實現(xiàn)，該音頻再現(xiàn)方法包括將音頻比特流分成多個聲道音頻信號；校正第一組聲道音頻信號的特性；使用在聽者周圍預(yù)定的位置測量的頭相關(guān)傳遞函數(shù)，在任意位置對不同于第一組校正的聲道音頻信號的第二組聲道音頻信號形成虛擬揚聲器，并且抵消在各虛擬揚聲器間的串擾，以及混合第一組校正的聲道音頻信號和第二組串擾抵消的聲道音頻信號。
本發(fā)明總的構(gòu)思的前述和/或其它方面和優(yōu)點還可通過提供一種音頻再現(xiàn)系統(tǒng)而實現(xiàn)，該音頻再現(xiàn)系統(tǒng)通過5.1聲道揚聲器再現(xiàn)7.1聲道的聲音。該音頻再現(xiàn)系統(tǒng)包括后環(huán)繞濾波器，用于對7.1聲道的左后聲道和右后聲道形成虛擬揚聲器；校正濾波器，用于校正7.1聲道的除左后聲道和右后聲道外的每個聲道的輸出定時和輸出電平；以及加法器，用于將由后環(huán)繞濾波器輸出的左后聲道加到由校正濾波器輸出的左環(huán)繞聲道，并且將由后環(huán)繞濾波器輸出的右后聲道加到由校正濾波器輸出的右環(huán)繞聲道。該后環(huán)繞濾波器可使用下列等式來得到K11(z)K12(z)K21(z)K22(z)=C11(z)C12(z)C21(z)C22(z)B11(z)B12(z)B21(z)B22(z)]]>其中K(z)表示后環(huán)繞濾波器矩陣，C(z)表示串擾濾波器矩陣，而B(z)表示雙聲道合成濾波器矩陣。
雙聲道合成濾波器矩陣B(z)的B11和B21可使用位于聽者的左側(cè)的135°和150°間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)來分別得到。雙聲道合成濾波器矩陣B(z)的B12和B22使用位于聽者的右側(cè)的135°和150°間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)來分別得到。
串擾抵消濾波器矩陣C(z)可使用下列等式來計算C11(z)C12(z)C21(z)C22(z)=H11(z)H12(z)H21(z)H22(z)-1]]>其中H11和H21分別表示位于聽者的左側(cè)的90°和110°間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)，而H12和H22分別表示位于聽者的右側(cè)的90°和110°間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)。


根據(jù)結(jié)合附圖的各實施例的以下說明，本發(fā)明總的構(gòu)思的這些和/或其它方面和優(yōu)點將會變得清楚明白和更容易領(lǐng)會，附圖中圖1是圖示常規(guī)音頻再現(xiàn)裝置的框圖；圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明總的構(gòu)思的實施例的7.1聲道音頻再現(xiàn)裝置的框圖；圖3是圖示圖2的7.1聲道音頻再現(xiàn)裝置的雙聲道合成器的框圖；圖4是圖示圖2的7.1聲道音頻再現(xiàn)裝置的串擾抵消器的概念圖；以及圖5是圖示圖2的7.1聲道音頻再現(xiàn)裝置的后環(huán)繞濾波器的框圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細參考本發(fā)明總的構(gòu)思的各實施例，其各示例在附圖中圖示，其中在所有附圖中，相同的附圖標記指相同的部件。下面說明各實施例，以便參考附圖的同時解釋本發(fā)明總的構(gòu)思。
參考圖2，根據(jù)本發(fā)明總的構(gòu)思的實施例的7.1聲道音頻再現(xiàn)裝置包括解碼器210、虛擬器200，以及包括左揚聲器、右揚聲器、中揚聲器、副低音揚聲器(subwoofer)、左環(huán)繞揚聲器和右環(huán)繞揚聲器的6個揚聲器。虛擬器200包括信號校正器220和后環(huán)繞濾波器230。后環(huán)繞濾波器230包括雙聲道合成器232和串擾抵消器234。信號校正器220校正7.1聲道信號的左聲道信號L、右聲道信號R、中聲道信號C、左環(huán)繞聲道信號Ls、右環(huán)繞聲道信號Rs和低頻效果LFE聲道信號的定時延遲和輸出電平，并且產(chǎn)生的聲道信號通過對應(yīng)例如左、右、中、左和右環(huán)繞揚聲器以及副低音揚聲器的5.1聲道揚聲器來再現(xiàn)。后環(huán)繞濾波器230過濾7.1聲道信號的左后聲道信號Lb和右后聲道信號Rb，并且產(chǎn)生的信號分別通過左環(huán)繞揚聲器和右環(huán)繞揚聲器再現(xiàn)。
參照圖2，解碼器210將從DVD播放器接收的7.1聲道音頻比特流分成8個聲道信號，其包括左聲道信號L、右聲道信號R、中聲道信號C、左環(huán)繞聲道信號Ls、右環(huán)繞聲道信號Rs、低頻效果LFE聲道信號、左后聲道信號Lb和右后聲道信號Rb。
后環(huán)繞濾波器230對由解碼器210分別輸出的左和右后聲道信號Lb和Rb形成虛擬左后揚聲器和虛擬右后揚聲器。后環(huán)繞濾波器230包括雙聲道合成器232，以基于在聽者的周圍的預(yù)定位置測量的各頭相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)，對解碼器210的左和右后聲道信號Lb和Rb形成虛擬揚聲器。后環(huán)繞濾波器230還包括串擾抵消器234，用于抵消在各虛擬揚聲器間的串擾。后環(huán)繞濾波器230還通過卷積雙聲道合成矩陣和串擾抵消器矩陣來產(chǎn)生后環(huán)繞濾波器矩陣K(z)。
信號校正器220校正左聲道信號L、右聲道信號R、中聲道信號C、左環(huán)繞聲道信號Ls、右環(huán)繞聲道信號Rs和LFE聲道信號的輸出定時和輸出電平。
如果對應(yīng)7.1聲道聲音的左后聲道信號Lb和右后聲道信號Rb的聲音經(jīng)過后環(huán)繞濾波器矩陣，然后通過左和右環(huán)繞揚聲器再現(xiàn)，而其它5.1聲道聲音(即左聲道聲音L、右聲道聲音R、中聲道聲音C、低頻效果聲道聲音LFE、左環(huán)繞聲道聲音Ls和右環(huán)繞聲道聲音Rs)直接通過對應(yīng)的5.1聲道揚聲器而不經(jīng)過任何設(shè)備來再現(xiàn)，由于經(jīng)過后環(huán)繞濾波器矩陣的各后聲道聲音(即對應(yīng)左后聲道信號Lb和右后聲道信號Rb的聲音)和各5.1聲道聲音間在輸出定時和輸出電平的不同，可產(chǎn)生不自然的聲音。因此，信號校正器220根據(jù)后環(huán)繞濾波器230的后環(huán)繞濾波器矩陣的特性來校正5.1聲道聲音的輸出定時和輸出電平。由于信號校正器220校正后環(huán)繞濾波器矩陣的特性，所以信號校正器220統(tǒng)一地而不是單獨地根據(jù)聲道的類型來校正5.1聲道聲音的輸出定時和輸出電平。換言之，每個聲道信號由輸出定時和輸出電平濾波器矩陣G(z)卷積。輸出定時和輸出電平濾波器矩陣G(z)由等式1給出G(z)＝az-b(1)
這里“a”表示關(guān)于信號的輸出電平的值，其通過在后環(huán)繞濾波器矩陣的輸入和輸出信號間的RMS(均方根)冪比較確定，而“b”表示后環(huán)繞濾波器矩陣的定時延遲值，其從后環(huán)繞濾波器矩陣的脈沖響應(yīng)或相位特性，或通過聽覺實驗得到。
第一和第二加法器240和250將分別由信號校正器220產(chǎn)生的左和右環(huán)繞聲道信號Ls和Rs加到分別由后環(huán)繞濾波器230產(chǎn)生的虛擬左和右后聲道信號Lb和Rb。換言之，在經(jīng)過用于信號校正器220的濾波器矩陣G(z)和用于后環(huán)繞濾波器230的濾波器矩陣K(z)時，7.1聲道聲音下混合到5.1聲道聲音。左、右、中和LFE聲道信號L、R、C和LFE經(jīng)過用于信號校正器220的矩陣G(z)，并且通過左揚聲器、右揚聲器、中揚聲器和副低音揚聲器來分別再現(xiàn)。左和右環(huán)繞聲道信號Ls和Rs經(jīng)過用于信號校正器220的矩陣G(z)以便被轉(zhuǎn)換為左和右兩個輸出信號。左和右后聲道信號Lb和Rb經(jīng)過用于后環(huán)繞濾波器230的矩陣K(z)以便被轉(zhuǎn)換為左和右兩個輸出信號。最后，第一加法器240將左環(huán)繞聲道信號Ls加到左后聲道信號Lb，并且將相加的結(jié)果輸出到左環(huán)繞揚聲器。第二加法器250將右環(huán)繞聲道信號Rs加到右后聲道信號Rb，并且將相加的結(jié)果輸出到右環(huán)繞揚聲器。換言之，5.1聲道聲音信號經(jīng)過第一和第二加法器240和250，然后通過對應(yīng)的5.1聲道揚聲器來再現(xiàn)。7.1聲道聲音被下混合到5.1聲道聲音，而5.1聲道聲音通過5.1聲道揚聲器來再現(xiàn)。
圖3是圖示圖2的雙聲道合成器232的框圖，雙聲道合成器232包括第一、第二、第三和第四卷積單元301、302、303和304以及第一和第二求和單元310和320。
在揚聲器和耳鼓間的聲音傳遞函數(shù)稱為頭相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)，其由具有系數(shù)B11、B12、B21和B22的雙聲道合成矩陣表示。該HRTF包括表示傳遞入聲音的空間的特性的信息，分別包括了右和左耳間的定時差異、右和左耳間的電平差異，以及右和左耳的右和左耳廓(pinnas)的形狀。尤其是，該HRTF包括關(guān)鍵性地影響上和下聲像定位的耳廓的信息。聲像指聽者感覺聲音從其而來的位置。耳廓的信息可通過測量得到，因為對耳廓建?？赡苁抢щy的。因此，HRTF通常使用仿真頭(dummy head)來測量。
后環(huán)繞揚聲器通常局限在135°和150°間。為了將虛擬揚聲器局限在135°和150°間，相對聽者的中心在左和右側(cè)的135°和150°間測量HRTF。具有左和右耳的仿真頭可用于表示聽者來測量HRTF。位于仿真頭的左側(cè)135°和150°間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的HRTF分別稱為B11和B21。位于仿真頭的右側(cè)135°和150°間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的HRTF分別稱為B12和B22。如在圖3中所示，第一卷積單元301使用HRTF B11(在揚聲器位于仿真頭的左側(cè)的135°和150°間時，HRTF對應(yīng)仿真頭的左耳)，卷積左后聲道信號Lb，第二卷積單元302使用HRTF B21(在揚聲器位于仿真頭的左側(cè)的135°和150°間時，HRTF對應(yīng)仿真頭的右耳)卷積左后聲道信號Lb，第三卷積單元303使用HRTF B12(在揚聲器位于仿真頭的右側(cè)的135°和150°間時，HRTF對應(yīng)仿真頭的左耳)卷積右后聲道信號Rb，而第四卷積單元304使用HRTF B22(在揚聲器位于仿真頭的右側(cè)的135°和150°間時，HRTF對應(yīng)仿真頭的右耳)卷積右后聲道信號Rb。第一求和單元310將由第一和第三卷積單元301和303提供的卷積值相加，以形成第一虛擬左聲道信號。第二求和單元320將由第二和第四卷積單元302和304提供的卷積值相加，以形成第二虛擬右聲道信號。因此，分別對左和右耳經(jīng)過HRTF的兩個信號加在一起，并且通過虛擬左后揚聲器輸出，而分別對左和右耳經(jīng)過HRTF的其它兩個信號加在一起，并且通過虛擬右后揚聲器輸出。
因此，在聽者通過耳機聽到雙聲道合成的2聲道信號時，在聽者看來聲像好像相對聽者的中心位于左和右側(cè)的135°和150°間。
圖4是圖示圖2的串擾抵消器234的概念圖。
雙聲道合成在聲音通過耳機再現(xiàn)時提供最強的性能。如在圖4中所示，在聲音通過兩個虛擬揚聲器再現(xiàn)時，串擾發(fā)生在兩個揚聲器和聽者的雙耳之間，從而使虛擬聲音的定位感降級。換言之，盡管左聲道的聲音只應(yīng)在左耳中聽到，而右聲道的聲音只應(yīng)在右耳中聽到，然而由于兩個聲道間的串擾，一些左聲道聲音由右耳聽到，而一些右聲道聲音由左耳聽到，從而導(dǎo)致定位感的降級。因此必須去除串擾，以防止右(或左)耳聽到通過左(或右)揚聲器再現(xiàn)的信號。
參照圖4，因為環(huán)繞揚聲器通常位于相對聽者的中心的左和右每側(cè)的90°和110°間，所以在左和右側(cè)的90°和110°間的HRTF首先被測量，以設(shè)計串擾抵消器234。位于聽者的左側(cè)的90°和110°間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的HRTF稱為H11和H21。位于聽者的右側(cè)的90°和110°間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的HRTF稱為H12和H22。串擾抵消矩陣C(z)通過對HRTF H11、H12、H21、H22的矩陣求逆來設(shè)計，如在等式2中C11(z)C12(z)C21(z)C22(z)=H11(z)H12(z)H21(z)H22(z)-1---(2)]]>圖5是圖示圖2的后環(huán)繞濾波器230的框圖。雙聲道合成器232是濾波器矩陣，其將虛擬揚聲器定位在左和后揚聲器的位置。串擾抵消器234是濾波器矩陣，其去除兩個揚聲器和雙耳間的串擾。因此，用于后環(huán)繞濾波器230的濾波器矩陣K(z)即后環(huán)繞濾波器矩陣K(z)，通過復(fù)用雙聲道合成矩陣B(z)和串擾抵消矩陣C(z)來得到，如在等式3中K11(z)K12(z)K21(z)K22(z)=C11(z)C12(z)C21(z)C22(z)B11(z)B12(z)B21(z)B22(z)---(3)]]>如在圖5中所示，左和右后聲道信號Lb和Rb使用后環(huán)繞濾波器矩陣K(z)卷積來得到兩個聲道的信號。更具體地，第一卷積單元501用濾波器系數(shù)K11卷積左后聲道信號Lb，第二卷積單元502用濾波器系數(shù)K21卷積左后聲道信號Lb，第三卷積單元503用濾波器系數(shù)K12卷積右后聲道信號Rb，而第四卷積單元504用濾波器系數(shù)K22卷積右后聲道信號Rb。第一求和單元510將由第一和第三卷積單元501和503提供的卷積的值加在一起，以形成虛擬左后揚聲器。第二求和單元520將由第二和第四卷積單元502和504提供的卷積值相加，以形成虛擬的右后揚聲器。
在兩個聲道的信號通過左和右環(huán)繞揚聲器再現(xiàn)時，得到一種效果，其中聽者感覺左和右后聲道聲音來源于聽者的后面(即從聽者的中心的135°和150°之間)。
在根據(jù)本發(fā)明的總的構(gòu)思的一種音頻再現(xiàn)裝置和方法中，聲像可局限在使用5.1聲道揚聲器的聽者的后面，并且即使在7.1聲道聲音使用5.1聲道揚聲器而非7.1聲道揚聲器再現(xiàn)時，聽者也可感覺7.1聲道聲音的環(huán)繞聲音效果。進而，后環(huán)繞濾波器可實時實現(xiàn)為小階的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。例如，即使在5.1聲道家庭影院系統(tǒng)播放使用7.1聲道編碼的DVD時，聽者也可聽見似乎要通過7.1聲道揚聲器再現(xiàn)的聲音。因此，使用5.1聲道和7.1聲道編碼的DVD均可使用現(xiàn)有5.1聲道家庭影院系統(tǒng)播放，而不需要購買額外的揚聲器。
盡管本發(fā)明的總的構(gòu)思的幾個實施例已被顯示和描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，在不脫離本發(fā)明總的構(gòu)思的精神和原則、定義在權(quán)利要求書及其等效的范圍的情況下，在這些實施例中可進行各種變化。
權(quán)利要求
1.一種音頻再現(xiàn)方法，該方法包括將音頻比特流分成多個聲道音頻信號；校正第一組聲道音頻信號的特性；使用在聽者周圍預(yù)定的位置測量的頭相關(guān)傳遞函數(shù)，在任意位置對不同于第一組校正的聲道音頻信號的第二組聲道音頻信號形成虛擬揚聲器，并且抵消在各虛擬揚聲器間的串擾，以及混合第一組校正的聲道音頻信號和第二組串擾抵消的聲道音頻信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻再現(xiàn)方法，其中第一組聲道音頻信號包括左、右、中、左環(huán)繞、右環(huán)繞和低頻效果聲道音頻信號，并且校正第一組聲道音頻信號的特性包括校正左聲道音頻信號、右聲道音頻信號、中聲道音頻信號、左環(huán)繞聲道音頻信號、右環(huán)繞聲道音頻信號和低頻效果聲道音頻信號的輸出定時和輸出電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻再現(xiàn)方法，其中校正第一組聲道音頻信號的特性包括使用由下面等式給出的信號校正濾波器矩陣來校正第一組聲道音頻信號G(z)＝az-b這里G(z)是信號校正濾波器矩陣，“a”表示有關(guān)信號的輸出電平的值，其通過在后環(huán)繞濾波器的輸入和輸出信號間的RMS(均方根)冪比較被確定，而“b”表示形成虛擬揚聲器的后環(huán)繞濾波器矩陣的定時延遲值，其從形成虛擬揚聲器的后環(huán)繞濾波器矩陣的相位特性或脈沖響應(yīng)得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻再現(xiàn)方法，其中形成虛擬揚聲器包括通過使用在聽者周圍的預(yù)定位置測量的頭相關(guān)傳遞函數(shù)卷積右后聲道音頻信號和左后聲道音頻信號，形成在任意位置的虛擬揚聲器；以及抵消在形成的虛擬揚聲器間的串擾。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻再現(xiàn)方法，其中虛擬揚聲器的形成包括使用與串擾抵消濾波器矩陣卷積的雙聲道合成濾波器矩陣來形成虛擬揚聲器，該串擾抵消濾波器矩陣用于抵消在各虛擬揚聲器間的串擾。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻再現(xiàn)方法，其中虛擬揚聲器的形成包括使用下面的等式形成虛擬揚聲器K11(z)K12(z)K21(z)K22(z)=C11(z)C12(z)C21(z)C22(z)B11(z)B12(z)B21(z)B22(z)]]>這里K(z)表示后環(huán)繞濾波器矩陣，C(z)表示串擾濾波器矩陣，而B(z)表示雙聲道合成濾波器矩陣，雙聲道合成濾波器矩陣B(z)的B11和B21使用位于聽者的左側(cè)的135°和150°間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)來分別得到，而雙聲道合成濾波器矩陣B(z)的B12和B22使用位于聽者的右側(cè)的135°和150°間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)來分別得到，并且串擾抵消濾波器矩陣C(z)根據(jù)下列等式計算C11(z)C12(z)C21(z)C22(z)=H11(z)H12(z)H21(z)H22(z)-1]]>這里H11和H21分別表示位于聽者的左側(cè)的90°和110°間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)，而H12和H22分別表示位于聽者的右側(cè)的90°和110°間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻再現(xiàn)方法，其中混合第一組校正的聲道音頻信號和第二組串擾抵消的聲道音頻信號包括將校正的左環(huán)繞聲道音頻信號加到后環(huán)繞濾波的左后聲道音頻信號；以及將校正的右環(huán)繞聲道音頻信號加到后環(huán)繞濾波的右后聲道音頻信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻再現(xiàn)方法，其中第一組聲道音頻信號的左聲道音頻信號、右聲道音頻信號、中聲道音頻信號和低頻效果聲道音頻信號根據(jù)信號校正濾波器矩陣被校正，并且分別通過左揚聲器、右揚聲器、中揚聲器和副低音揚聲器再現(xiàn)；第二組聲道音頻信號的左環(huán)繞聲道音頻信號和右環(huán)繞聲道音頻信號經(jīng)過信號校正濾波器矩陣，并且分別轉(zhuǎn)換為第一左輸出信號和第一右輸出信號；第二組聲道音頻信號的左后聲道音頻信號和右后聲道音頻信號經(jīng)過后環(huán)繞濾波器矩陣，并且分別轉(zhuǎn)換為第二左輸出信號和第二右輸出信號；以及第一左輸出信號和第二左輸出信號加在一起，并且通過左環(huán)繞揚聲器輸出，而第一右輸出信號和第二右輸出信號加在一起，并且通過右環(huán)繞揚聲器輸出。
9.一種音頻再現(xiàn)裝置的方法，該方法包括將7.1聲道音頻比特流分成8個聲道音頻信號；校正8個聲道音頻信號的左聲道音頻信號、右聲道音頻信號、中聲道音頻信號、左和右環(huán)繞聲道音頻信號以及低頻效果聲道音頻信號的特性；使用在聽者周圍的預(yù)定位置測量的頭相關(guān)傳遞函數(shù)，在任意位置對左和右后聲道音頻信號形成虛擬揚聲器，并且抵消虛擬揚聲器間的串擾；并且將校正的右環(huán)繞聲道音頻信號加到串擾抵消的右后聲道音頻信號，并且將校正的左環(huán)繞聲道音頻信號加到串擾抵消的左后聲道音頻信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中校正8個聲道音頻信號的左聲道音頻信號、右聲道音頻信號、中聲道音頻信號、左和右環(huán)繞聲道音頻信號以及低頻效果聲道音頻信號的特性包括補償各自的信號來匹配串擾抵消的左和右后聲道音頻信號的輸出電平和定時。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中虛擬揚聲器的形成包括根據(jù)一個或更多的頭相關(guān)傳遞函數(shù)來過濾左和右后聲道音頻信號，并且還包括將校正的右環(huán)繞聲道音頻信號和串擾抵消的右后聲道音頻信號的和輸出到右環(huán)繞揚聲器，并且將校正的左環(huán)繞聲道音頻信號和串擾抵消的左后聲道音頻信號的和輸出到左環(huán)繞揚聲器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中左和右后聲道音頻信號的聲像導(dǎo)致聽者感覺左和右后聲道音頻信號來源于各虛擬揚聲器。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中抵消在虛擬揚聲器間的串擾包括處理左和右后聲道音頻信號，使得左和右后聲道音頻信號每個在單個耳中被聽到。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中根據(jù)一個或更多的頭相關(guān)傳遞函數(shù)過濾左和右后聲道音頻信號包括對定位在用于第一虛擬揚聲器的第一預(yù)定揚聲器位置的揚聲器分別確定右耳和左耳的第一和第二頭相關(guān)傳遞函數(shù)；對定位在用于第二虛擬揚聲器的第二預(yù)定揚聲器位置的揚聲器分別確定右耳和左耳的第三和第四頭相關(guān)傳遞函數(shù)；以及根據(jù)第一、第二、第三和第四頭相關(guān)傳遞函數(shù)過濾左和右后聲道音頻信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中根據(jù)一個或更多的頭相關(guān)傳遞函數(shù)過濾左和右后聲道音頻信號還包括對定位在右環(huán)繞揚聲器和左環(huán)繞揚聲器的每個揚聲器處的揚聲器，確定右和左耳的第五、第六、第七和第八頭相關(guān)傳遞函數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，抵消在各虛擬揚聲器間的串擾包括根據(jù)第五、第六、第七和第八頭相關(guān)傳遞函數(shù)的逆來過濾左和右后聲道音頻信號，以抵消在第一虛擬揚聲器和第二虛擬揚聲器間的串擾。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中虛擬揚聲器包括在多個實際揚聲器中的前實際揚聲器和側(cè)實際揚聲器當中的后虛擬揚聲器。
18.一種在音頻系統(tǒng)中再現(xiàn)環(huán)繞聲音的方法，該音頻系統(tǒng)具有數(shù)量小于接收的音頻信號聲道數(shù)量的多個揚聲器，該方法包括接收多個音頻信號，包括不具有音頻系統(tǒng)中的對應(yīng)揚聲器輸出的第一組信號；使用第一濾波器矩陣，將第一組音頻信號局限在沒有揚聲器的聲音空間中，以在該聲音空間中形成各虛擬揚聲器；以及根據(jù)求逆的第二濾波器矩陣，消除在各虛擬揚聲器間的串擾。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括補償未根據(jù)第一矩陣和求逆的第二矩陣處理的多個音頻信號；以及將第一組信號與所述多個信號的選擇的信號混合，并且從對應(yīng)所述多個信號的選擇的信號的各揚聲器輸出混合的信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中第一濾波器矩陣包括第一組頭相關(guān)傳遞函數(shù)，其包括由定位在聽者后面的希望的聲音位置的各揚聲器產(chǎn)生的聲音的特性，并且第二濾波器矩陣包括第二組頭相關(guān)傳遞函數(shù)，其包括由定位在聽者側(cè)面的實際聲音位置的各揚聲器產(chǎn)生的聲音的特性。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中第一和第二組頭相關(guān)傳遞函數(shù)使用具有右和左耳的仿真頭來測量。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中希望的聲音位置對應(yīng)聽者每側(cè)的135°和150°之間，并且實際聲音位置對應(yīng)聽者每側(cè)的90°和110°間。
23.一種音頻再現(xiàn)裝置，包括解碼器，用于將7.1聲道音頻比特流分成8個聲道音頻信號；信號校正器，用于校正8個聲道音頻信號的左聲道音頻信號、右聲道音頻信號、中聲道音頻信號、左和右環(huán)繞聲道音頻信號以及低頻效果聲道音頻信號的特性；后環(huán)繞濾波器，使用在聽者周圍的預(yù)定位置測量的頭相關(guān)傳遞函數(shù)，在任意位置對左和右后聲道音頻信號形成虛擬揚聲器；以及加法器，用于將由信號校正器輸出的右環(huán)繞聲道音頻信號加到由后環(huán)繞濾波器輸出的右后聲道音頻信號，并且將由信號校正器輸出的左環(huán)繞聲道音頻信號加到由后環(huán)繞濾波器輸出的左后聲道音頻信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的音頻再現(xiàn)裝置，其中該后環(huán)繞濾波器包括雙聲道合成器，用于通過使用在聽者周圍的預(yù)定位置測量的頭相關(guān)傳遞函數(shù)來卷積右和左后聲道音頻信號，形成在任意位置的虛擬揚聲器；以及串擾抵消器，用于抵消由雙聲道合成器形成的各虛擬揚聲器間的串擾。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的音頻再現(xiàn)裝置，其中雙聲道合成器包括計算單元，用于分別計算位于聽者左側(cè)的第一角度和第二角度間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)，以及位于聽者右側(cè)的所述第一角度和所述第二角度間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)，以及形成單元，用于通過把使用頭相關(guān)傳遞函數(shù)與左后聲道信號卷積的值加到使用頭相關(guān)傳遞函數(shù)與右后聲道信號卷積的值，形成第一虛擬聲道信號，并且通過把使用頭相關(guān)傳遞函數(shù)與左后聲道信號卷積的值加到使用頭相關(guān)傳遞函數(shù)與右后聲道信號卷積的值，形成第二虛擬聲道信號。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的音頻再現(xiàn)裝置，其中第一角度是135°，并且第二角度是150°。
27.一種音頻再現(xiàn)系統(tǒng)，用于通過5.1聲道揚聲器再現(xiàn)7.1聲道的聲音，該系統(tǒng)包括后環(huán)繞濾波器，用于對7.1聲道的左后聲道和右后聲道形成虛擬揚聲器；校正濾波器，用于校正7.1聲道的除左后聲道和右后聲道外的每個聲道的輸出定時和輸出電平；以及加法器，用于將由后環(huán)繞濾波器輸出的左后聲道加到由校正濾波器輸出的左環(huán)繞聲道，并且將由后環(huán)繞濾波器輸出的右后聲道加到由校正濾波器輸出的右環(huán)繞聲道，其中后環(huán)繞濾波器是使用下列等式來得到的K11(z)K12(z)K21(z)K22(z)=C11(z)C12(z)C21(z)C22(z)B11(z)B12(z)B21(z)B22(z)]]>這里K(z)表示后環(huán)繞濾波器矩陣，C(z)表示串擾濾波器矩陣，而B(z)表示雙聲道合成濾波器矩陣，雙聲道合成濾波器矩陣B(z)的B11和B21使用位于聽者的左側(cè)的第一角度和第二角度間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)來分別得到，而雙聲道合成濾波器矩陣B(z)的B12和B22使用位于聽者的右側(cè)的所述第一角度和所述第二角度間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)來分別得到，并且串擾抵消濾波器矩陣C(z)使用下列等式來計算C11(z)C12(z)C21(z)C22(z)=H11(z)H12(z)H21(z)H22(z)-1]]>這里H11和H21分別表示位于聽者的左側(cè)的第三角度和第四角度間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)，而H12和H22分別表示位于聽者的右側(cè)的所述第三角度和所述第四角度間的揚聲器以及仿真頭的左和右耳之間的頭相關(guān)傳遞函數(shù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中第一角度是135°，并且第二角度是150°。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中第三角度是90°，并且第四角度是110°。
30.一種音頻再現(xiàn)裝置，包括解碼器，用于將音頻比特流分成多個聲道音頻信號；信號校正器，用于校正第一組聲道音頻信號的特性；后環(huán)繞濾波器，使用在聽者周圍的預(yù)定位置測量的各頭相關(guān)傳遞函數(shù)，在任意位置對不同于第一組校正的聲道音頻信號的第二組聲道音頻信號形成虛擬揚聲器，并且抵消在各虛擬揚聲器間的串擾；以及混合單元，用于混合第一組校正的聲道音頻信號和第二組串擾抵消的聲道音頻信號。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中解碼器分離7.1聲道比特流，該比特流包括左、中、右、低頻效果、左和右環(huán)繞以及左和右后聲道音頻信號，并且第二組信號包括左和右后聲道音頻信號。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中后環(huán)繞濾波器包括雙聲道合成器，用于根據(jù)一個或更多的頭相關(guān)傳遞函數(shù)將左和右后聲道音頻信號局限在聽者后面的聲音空間中的第一和第二虛擬揚聲器位置，該頭相關(guān)函數(shù)使用在第一和第二虛擬揚聲器位置定位的實際揚聲器來測量；以及串擾抵消器，用于根據(jù)一個或更多的頭相關(guān)傳遞函數(shù)抵消串擾，該頭相關(guān)傳遞函數(shù)使用左和右環(huán)繞揚聲器來測量。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中各混合的信號由左和右環(huán)繞揚聲器來輸出，并且后環(huán)繞濾波器創(chuàng)建左和右后聲道音頻信號的聲像，其導(dǎo)致聽者感覺左和右后聲道音頻信號分別來源于第一和第二虛擬揚聲器位置。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中雙聲道合成器對定位在第一虛擬揚聲器位置的揚聲器分別確定右耳和左耳的第一和第二頭相關(guān)傳遞函數(shù)，對定位在第二虛擬揚聲器位置的揚聲器分別確定右耳和左耳的第三和第四頭相關(guān)傳遞函數(shù)，并且根據(jù)第一、第二、第三和第四頭相關(guān)傳遞函數(shù)過濾左和右后聲道音頻信號。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中串擾抵消器對左環(huán)繞揚聲器分別確定右耳和左耳的第五和第六頭相關(guān)傳遞函數(shù)，并且對右環(huán)繞揚聲器分別確定右和左耳的第七和第八頭相關(guān)傳遞函數(shù)。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其中雙聲道合成器包括第一卷積單元，用于使用第一頭相關(guān)傳遞函數(shù)來卷積右后聲道音頻信號；第二卷積單元，用于使用第二頭相關(guān)傳遞函數(shù)來卷積左后聲道音頻信號；第三卷積單元，用于使用第三頭相關(guān)傳遞函數(shù)來卷積右后聲道音頻信號；第四卷積單元，用于使用第四頭相關(guān)傳遞函數(shù)來卷積左后聲道音頻信號；第一加法器，用于確定第一和第二卷積的第一和，并且給串擾抵消器提供第一和；以及第二加法器，用于確定第三和第四卷積的第二和，并且給串擾抵消器提供第二和。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中串擾抵消器包括第五卷積單元，用于使用第五頭相關(guān)傳遞函數(shù)的逆來卷積第一和；第六卷積單元，用于使用第六頭相關(guān)傳遞函數(shù)的逆來卷積第二和；第七卷積單元，用于使用第七頭相關(guān)傳遞函數(shù)的逆來卷積第一和；第八卷積單元，用于使用第八頭相關(guān)傳遞函數(shù)的逆來卷積第一和；第三加法器，用于確定第五和第六卷積的第三和，并且給左環(huán)繞揚聲器提供第三和作為輸出；以及第四加法器，用于確定第七和第八卷積的第四和，并且給右環(huán)繞揚聲器提供第四和作為輸出。
38.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中虛擬揚聲器包括在前實際揚聲器和側(cè)實際揚聲器當中的后虛擬揚聲器。
39.一種用于在音頻系統(tǒng)中再現(xiàn)環(huán)繞聲音的裝置，該音頻系統(tǒng)具有數(shù)量小于接收的音頻信號聲道數(shù)量的多個揚聲器，該裝置包括解碼器，用于接收多個音頻信號，包括不具有音頻系統(tǒng)中的對應(yīng)揚聲器輸出的第一組信號；以及后環(huán)繞濾波器，使用第一濾波器矩陣，將第一組音頻信號局限在沒有揚聲器的聲音空間中，以在該聲音空間中形成各虛擬揚聲器；并且根據(jù)求逆的第二濾波器矩陣，消除在各虛擬揚聲器間的串擾。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，還包括混合器，用于混合第一組信號與所述多個信號的選擇的信號，并且從對應(yīng)所述多個信號的選擇的信號的各揚聲器輸出混合的信號。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中第一濾波器矩陣包括第一組頭相關(guān)傳遞函數(shù)，其包括由定位在聽者后面的希望的聲音位置的各揚聲器產(chǎn)生的聲音的特性，并且第二濾波器矩陣包括第二組頭相關(guān)傳遞函數(shù)，其包括由定位在聽者側(cè)面的實際聲音位置的各揚聲器產(chǎn)生的聲音的特性。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中第一和第二組頭相關(guān)傳遞函數(shù)使用具有右和左耳的仿真頭來測量。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中希望的聲音位置對應(yīng)聽者每側(cè)的135°和150°之間，并且實際聲音位置對應(yīng)聽者每側(cè)的90°和110°之間。
全文摘要
提供一種通過5.1聲道揚聲器系統(tǒng)再現(xiàn)7.1聲道編碼的聲音的方法和裝置。該裝置包括解碼器，用于將7.1聲道音頻比特流分成8個聲道音頻信號；信號校正器，用于校正來自8個聲道音頻信號的左聲道音頻信號、右聲道音頻信號、中聲道音頻信號、左和右環(huán)繞聲道音頻信號以及低頻效果聲道音頻信號的特性；后環(huán)繞濾波器，使用在聽者周圍的預(yù)定位置測量的頭相關(guān)傳遞函數(shù)，在任意位置對左和右后聲道音頻信號形成虛擬揚聲器；以及加法器，用于將由信號校正器輸出的右環(huán)繞聲道音頻信號加到由后環(huán)繞濾波器輸出的右后聲道音頻信號，并且將由信號校正器輸出的左環(huán)繞聲道音頻信號加到由后環(huán)繞濾波器輸出的左后聲道音頻信號。
文檔編號H04R5/04GK1713784SQ200510077930
公開日2005年12月28日 申請日期2005年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月16日
發(fā)明者金善民, 張成哲 申請人:三星電子株式會社