專利名稱：音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到在包含至少兩個(gè)聲道揚(yáng)聲器的音頻系統(tǒng)中，消除聲道間干涉引 起的串話(串?dāng)_crosstalk)的裝置。
背景技術(shù)：
人類如果沒有視覺幫助聽聲音時(shí)，便能夠判斷出聲音的方向，到音源的距離 和聽覺空間的大小有多大。僅靠聽聲音便能夠判斷出音源位置等3項(xiàng)指標(biāo)信息的原 因在于音源到達(dá)兩耳所需時(shí)間不同，到達(dá)兩耳時(shí)聲音的大小不同，以及通過聲音 在空氣中傳播的特性來判斷的。這樣，人類便能夠利用兩耳來聽自然的音頻信號(hào)，以立體感的形態(tài)來識(shí)別距 離和方向。利用雙聲道麥克風(fēng)錄下自然音頻信號(hào)，然后聽取具有立體感的雙聲道音 頻信號(hào)，便能夠聽到立體感的音樂。但是，通過雙聲道揚(yáng)聲器播放這種音頻信號(hào)時(shí)，在到達(dá)兩耳以前的空間內(nèi)， 會(huì)引起各聲道信號(hào)間的干涉，所以因?yàn)樵摳缮娆F(xiàn)象，便會(huì)產(chǎn)生一邊聲道音頻信號(hào)混 入到另一邊聲道內(nèi)的串?dāng)_(cross-talk，串話)。發(fā)生串?dāng)_時(shí)如果聽取音頻，便很 難聽到具有立體感的聲音，甚至有時(shí)會(huì)無法感知到立體感。消除串?dāng)_的技術(shù)為輸入雙聲道音頻信號(hào)后，在輸出裝置使用合適形態(tài)的揚(yáng)聲 器來消除串?dāng)_，通過揚(yáng)聲器聽取時(shí)，會(huì)大大提高所感覺到的立體感。普通立體音響是指當(dāng)聽者沒有位于發(fā)出聲音的音源空間聽音樂時(shí)，能夠使聽 者感覺到方向感、距離感和空間感的音響。對(duì)于單純的立體聲音信號(hào)，加入了空間 感知內(nèi)容，將其轉(zhuǎn)換為立體音響信號(hào)，這種技術(shù)被稱為立體音響生成技術(shù)。立體音 響生成方式包括利用多個(gè)揚(yáng)聲器的多聲道方式和利用兩個(gè)揚(yáng)聲器或耳機(jī)的雙聲道。 與多聲道方式在揚(yáng)聲器環(huán)繞的水平面上形成音相(sound image)不同，雙聲道方 式在3維空間任意位置都存在音相，所以立體音響生成方式一般多使用雙聲道方 式。處于音源生成空間的聽者兩耳分別戴上耳機(jī)，利用耳機(jī)聽信號(hào)時(shí)，能夠聽到
與直接到現(xiàn)場(chǎng)相同的音響效果。這種信號(hào)中不僅包含有音源的位置和方向感，而且 能夠包含環(huán)繞在音源周圍的空間感。生成立體音響的雙聲道方式是利用人類兩耳感 覺聲音的特性，生成立體音響，并利用雙聲道進(jìn)行播放。一般來說，為了將單純音放在3維空間生成立體音響，使用雙聲道空間傳輸 函數(shù)，此時(shí)，雙空間傳輸函數(shù)使用從空間測(cè)定出的數(shù)據(jù)化頭部傳輸函數(shù) (Head—related transfer function, HRTF )。頭部傳輸函數(shù)(HRTF)顯示的是從音源發(fā)出的聲音到達(dá)人類兩耳的路徑概念， 它由聲音從音源到耳膜傳播時(shí)，聲音傳輸路徑的單位沖擊應(yīng)答(impulse response) 所定義。為了將空間音響特性加入到耳機(jī)或音頻中，它使用概略的時(shí)間區(qū)域數(shù)值， 這種HRTF內(nèi)包含了能感覺到方向感的聲道間時(shí)間差和級(jí)別差信息，以及音源到耳 膜間路徑上存在的頭部、身體和耳朵等的反射和衍射信息。利用它，能夠在單純音內(nèi)加入所需的相當(dāng)于3維位置的空間信息，能夠被作為頭部傳輸函數(shù)使用，并能夠 生成立體聲音。同時(shí)，通過立體聲揚(yáng)聲器聽取立體音響時(shí)，左/右揚(yáng)聲器中產(chǎn)生的音響信號(hào)傳 輸?shù)铰犝叨洌诳臻g中，因混入了干涉，所以在聽者所在地，揚(yáng)聲器產(chǎn)生聲音時(shí) 的雙聲道音響信號(hào)便無法按原樣保存。因此，利用雙聲道形態(tài)錄音，或者生成的立 體音響中3維信息受到丟損，便無法感覺到立體感。在聽者所在地，各聲道音響信 號(hào)中，除原來信號(hào)外混入的信號(hào)被稱為串?dāng)_， 一般都得使用transaural濾波器將 其消除。Transaural濾波器基本上通過雙聲道揚(yáng)聲器將具有音源方向信息的信號(hào)傳輸 到聽者耳朵。此種濾波器最初為Schroeder和Atal形態(tài)，Cooper和Bauck是其改 善形態(tài)。此種濾波器輸入揚(yáng)聲器產(chǎn)生的雙聲道音響信號(hào)，輸出雙聲道音響信號(hào)，它 是空間傳輸函數(shù)的逆函數(shù)。此時(shí)的空間傳輸函數(shù)是包含了發(fā)生音響信號(hào)聲道間干涉 等空間特性的函數(shù)，它主要利用數(shù)據(jù)庫化的頭部傳輸信號(hào)。生成transaural濾波 時(shí)， 一般將具有互相對(duì)稱的方位角的4個(gè)頭部傳輸函數(shù)作為空間傳輸函數(shù)使用。Transaural濾波器輸出的音響信號(hào)到達(dá)兩耳時(shí)，因?yàn)楸４媪嗽瓉淼男畔ⅲ?以在聽取時(shí)，仍然能夠聽到原來的立體聲音。串?dāng)_的生成過程，以及為了消除它所使用的transaural濾波器如圖1所示。如圖1所示，x為雙聲道揚(yáng)聲器110、 120放出的到達(dá)聽者兩耳130、 140的信 號(hào)，y為在聽者兩耳130、 140測(cè)出的音響信號(hào)，H為從揚(yáng)聲器110、 120到兩耳130、 140間測(cè)定的空間傳輸函數(shù)行列，如圖數(shù)學(xué)式1所示，transaural濾波器被定為H-'。數(shù)學(xué)式1<formula>formula see original document page 7</formula>此時(shí)，L和R分別表示左和右，hlr表示從左側(cè)揚(yáng)聲器110到右耳140的空間 傳輸函數(shù)，hrl表示右側(cè)揚(yáng)聲器120到左耳130的空間傳輸函數(shù)，hll表示左側(cè)揚(yáng)聲 器110到左耳130的空間傳輸函數(shù).，hrr表示右側(cè)揚(yáng)聲器120到右耳140的空間傳輸函數(shù)。雙聲道揚(yáng)聲器IIO、 120如果以聽者頭部為中心具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)，Hll = Hrr,并 且Hlr-Hrl。從空間傳輸函數(shù)行列通過下面數(shù)學(xué)式2所能夠求出transaural濾波。數(shù)學(xué)式2<formula>formula see original document page 7</formula>在這里，D = Hll Hrr -Hlr Hrl ,利用該transaural濾波，當(dāng)發(fā)出的雙聲道 音響信號(hào)y到達(dá)耳朵時(shí)，具有x形態(tài)，所以在收聽時(shí)，仍然能夠聽到原來的立體音響。此外，如圖2所示，為了制作transaural濾波器，根據(jù)揚(yáng)聲器110、 120和 聽者位置130、 140，應(yīng)該事先知道具有不同方位角的4個(gè)空間傳輸函數(shù)(Hlr, Hrl, Hll， Hrr)，利用它們，為了進(jìn)行消除串?dāng)_的濾波，從左/右各抽樣一對(duì)，至少需要 6次以上的計(jì)算。在制作transaural濾波器時(shí)，作為普通空間傳輸函數(shù)使用的頭部傳輸函數(shù) MIT-Media Lab.中，HRTF數(shù)據(jù)庫由在具有一定半徑的3維球(sphere)上的710 點(diǎn)實(shí)測(cè)的HRTF構(gòu)成。各HRTF的標(biāo)本-化率為44. lKHz時(shí)，由512個(gè)(compact型128 個(gè))16bit定數(shù)組成，所以進(jìn)行1次轉(zhuǎn)換需要數(shù)百次乘法和加法計(jì)算。因此，如果 仍然使用這種方法，計(jì)算量的負(fù)擔(dān)會(huì)非常大，如果實(shí)時(shí)對(duì)使用本方法的雙聲道音響 播放裝置和安裝了這種裝置的耳機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)便很難。因此，為了降低計(jì)算量負(fù)擔(dān)，從HRTF抽取出個(gè)數(shù)更少的有意義抽樣，利用 transaural濾波器構(gòu)成更小的HRTF方法已被發(fā)明出來。但是，因?yàn)樾畔⒘勘粶p少
了，所以不僅消除串?dāng)_的質(zhì)量低，而且，在移動(dòng)環(huán)境下，受到能使用的計(jì)算量限制 及要求實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)等原因，所以仍然存在計(jì)算量負(fù)擔(dān)很大的問題。這種計(jì)算量負(fù)擔(dān)使其在便攜或小型移動(dòng)環(huán)境下的使用受到很大限制，而且必 須在雙聲道揚(yáng)聲器與聽者間的距離非常短的情況下使用。所以，便需要使利用transaural濾波器的串?dāng)_消除技術(shù)在這種環(huán)境也能夠被應(yīng)用的技術(shù)。因此，必須對(duì)使用逆函數(shù)的現(xiàn)有transaural濾波器的串?dāng)_消除裝置從內(nèi)部進(jìn)行改造。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是為解決上述問題而提出的，其目的是在于提供以下音頻系統(tǒng)的串 擾消除裝置不使用transaural濾波器，使用消除串?dāng)_的帶通濾波器，實(shí)時(shí)高質(zhì) 量地消除串?dāng)_。本發(fā)明的另一目的在于提供以下音頻系統(tǒng)的消除串?dāng)_裝置在便攜式音頻系 統(tǒng)中，通過雙聲道揚(yáng)聲器播放雙聲道音頻信號(hào)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生空間上的聲道間干涉。本發(fā)明的再一目的是提供以下音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置為了消除串?dāng)_，不 使用transaural濾波器，使用串?dāng)_消除用濾波器和簡(jiǎn)單的帶通濾波器，所以能夠 進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和播放。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置具有由以下各部分 構(gòu)成的特征在播放的多個(gè)音頻聲道中，針對(duì)第l聲道的音頻信號(hào)，以設(shè)定的延遲 值為基礎(chǔ)，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行延遲處理的第1聲道延遲部件第1聲道延遲部件；在 播放的多個(gè)音頻聲道中，針對(duì)第2聲道的音頻信號(hào)，以設(shè)定的延遲值為基礎(chǔ)，對(duì)音 頻信號(hào)進(jìn)行延遲處理的第2聲道延遲部件；對(duì)第1聲道延遲音頻信號(hào)進(jìn)行放大的第 1聲道放大部件；對(duì)第2聲道延遲音頻信號(hào)進(jìn)行放大的第2聲道放大部件；對(duì)第1 聲道音頻信號(hào)和經(jīng)過延遲和放大處理的第2聲道放大部件輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行加 法運(yùn)算，輸出消除了串?dāng)_的第1聲道音頻信號(hào)的第1聲道音頻輸出部件；對(duì)第2 聲道音頻信號(hào)和經(jīng)過延遲和放大處理的第1聲道放大部件輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行加 法運(yùn)算，輸出消除了串?dāng)_的第2聲道音頻信號(hào)的第2聲道音頻輸出部件。同時(shí)，在本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置中，第1聲道延遲部件和第2聲 道延遲部件的延遲大小隨著第1聲道揚(yáng)聲器和第2聲道揚(yáng)聲器的設(shè)置類型，分別取 不同值。
同時(shí)，在本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置中，第1聲道放大部件的放大程 度根據(jù)經(jīng)過延遲和放大的第1聲道音頻信號(hào)在第2聲道音頻信號(hào)輸出中的反映程度分別取不同值，第2聲道放大部件的放大程度根據(jù)經(jīng)過延遲和放大的第2聲道音頻 信號(hào)在第1聲道音頻信號(hào)輸出中的被反映程度而分別取不同值。同時(shí)，在本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置中，為了與第1聲道揚(yáng)聲器和第2 聲道揚(yáng)聲器的設(shè)置類型對(duì)應(yīng)，第1聲道延遲部件和第2聲道延遲部件的個(gè)數(shù)與揚(yáng)聲 器的設(shè)置類型相同，還具有一個(gè)選擇部件，分別從多個(gè)延遲部件作出選擇，使之與 揚(yáng)聲器的設(shè)置類型相符。同時(shí)，在本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置中，為了與第1聲道揚(yáng)聲器和第2 聲道揚(yáng)聲器的設(shè)置類型對(duì)應(yīng)，第1聲道放大部件和第2聲道放大部件的個(gè)數(shù)與揚(yáng)聲 器的設(shè)置類型相同，還具有一個(gè)選擇部件，分別從多個(gè)放大部件作出選擇，使之與 揚(yáng)聲器的設(shè)置類型相符。同時(shí)，在本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置中，隨著第1聲道揚(yáng)聲器和第2 聲道揚(yáng)聲器的設(shè)置類型，來考慮并設(shè)定延遲部件的延遲程度和放大部件的放大程 度。同時(shí)，在本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置中還包含以下兩個(gè)部件對(duì)第1 聲道音頻信號(hào)的特定頻帶成份進(jìn)行強(qiáng)化處理，并提供給第1聲道音頻輸出部件的第 1強(qiáng)化裝置；對(duì)第2聲道音頻信號(hào)的特定頻帶成份進(jìn)行強(qiáng)化處理，并提供給第2聲 道音頻輸出部件的第2強(qiáng)化裝置。同時(shí)，在本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置中，上述強(qiáng)化裝置為帶帶濾波器 (Band Pass Filter)、低通濾波器(Low Pass Filter)、高通濾波器(High Pass Filter)中的一個(gè)或者兩個(gè)以上的組合。同時(shí)，在本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置中，強(qiáng)化裝置由以下兩個(gè)部件構(gòu) 成對(duì)特定頻帶進(jìn)行強(qiáng)化的濾波器；決定經(jīng)過濾波的特定頻帶信號(hào)在相應(yīng)聲道的音 頻信號(hào)輸出中被反映的程度的放大部件。為了消除雙聲道揚(yáng)聲器輸出的音頻信號(hào)的串?dāng)_，本發(fā)明的音頻系統(tǒng)串?dāng)_消除 裝置中，對(duì)于音頻輸入信號(hào)x[n]，其輸出信號(hào)y[n] = T-1 ( x [n])，在這里<formula>formula see original document page 9</formula> m:自己聲道音頻信號(hào)的延遲程度值a:被延遲的自己聲道音頻信號(hào)給對(duì)方音頻聲道輸出造成的影響程度值。如上所述，本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置由串消除濾波器、帶寬成份強(qiáng)化裝置構(gòu)成。 以延遲器、加法器和放大器為基礎(chǔ)，利用延遲幅度可變和放大器參數(shù)值可變，來獲 取最佳的串?dāng)_消除效果。本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置中包含帶寬成份強(qiáng)化裝置和低頻帶寬成份強(qiáng)化裝置， 不僅能夠強(qiáng)化特定頻帶音響，提高音質(zhì)，而且被搭載在用于消除串?dāng)_的基帶芯片的 處理器和共用器中，或者以其它硬件形式構(gòu)成。本發(fā)明的效果如上所述，本發(fā)明Dl音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置具有以下效果在便攜式終端 機(jī)等系統(tǒng)中，通過雙聲道揚(yáng)聲器播放音頻信號(hào)時(shí)，在消除所產(chǎn)生串?dāng)_時(shí)，利用延遲 裝置、具有加/減計(jì)算功能的計(jì)算裝置構(gòu)成的串?dāng)_消除濾波器和簡(jiǎn)單的帶寬成份強(qiáng) 化裝置構(gòu)成的串?dāng)_消除裝置，便能夠確保消除串?dāng)_的性能。同時(shí)，本發(fā)明還具有以下效果不使用利用空間傳輸函數(shù)的現(xiàn)有transaural 濾波器，非常適合實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)，并具有非常突出的串?dāng)_消除性能，通過揚(yáng)聲器聽音響 時(shí)，能夠大大提高立體感。為進(jìn)一步說明本發(fā)明的上迷目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對(duì)本 發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。


圖1是用于說明串?dāng)_生成，以及消除串?dāng)_的transaural濾波器運(yùn)行過程圖；圖2是顯示消除串?dāng)_的系統(tǒng)圖；圖3是安裝了雙聲道揚(yáng)聲器的終端機(jī)外觀結(jié)構(gòu)圖；圖4是隨著揚(yáng)聲器位置的變化，音響信號(hào)傳播距離變化圖；圖5是適用于串?dāng)_消除裝置的第1實(shí)施例構(gòu)成圖；圖6是適用于串?dāng)_消除裝置的第2實(shí)施例構(gòu)成圖；圖7是適用于串?dāng)_消除裝置的第3實(shí)施例構(gòu)成圖。附圖中主要部分的符號(hào)說明210:第1濾波器 220:第1計(jì)算裝置230:第2濾波器 240:第2計(jì)算裝置 xL[n], xR[n]:輸入音頻信號(hào) yL[n], yR[n]:輸出音頻信號(hào)具體實(shí)施方式
下面，將參照附圖對(duì)本發(fā)明的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置的串?dāng)_消除裝置進(jìn)行說明。立體音響播放系統(tǒng)中包含的串?dāng)_消除裝置接收輸入的雙聲道音頻信號(hào)，以適 用輸出裝置使用的揚(yáng)聲器的形態(tài)，消除串?dāng)_后，將結(jié)果傳輸給作為輸出端的雙聲道揚(yáng)聲器。本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置為了對(duì)串?dāng)_進(jìn)行消除，不使用現(xiàn)有的transaural濾波 器，而使用其它消除串?dāng)_用濾波器，因此不需要空間傳輸函數(shù)，并能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)處 理和播放。依據(jù)上述數(shù)學(xué)式2，雙聲道揚(yáng)聲器對(duì)稱設(shè)置，hrl和hrr變得相似，D接近O,所以使用所給出的數(shù)學(xué)式便很難。同時(shí)，如果使用便攜式終端機(jī)，從揚(yáng)聲器到聽者的距離非常短，揚(yáng)聲器間隔與聽者頭部直徑相比非常小時(shí)，Hrl和Hrr幾乎相同。在本發(fā)明中，提出了在使用便攜式終端機(jī)的環(huán)境下使用最有效的串?dāng)_消除裝 置。本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置由串?dāng)_消除濾波器和帶寬成份強(qiáng)化裝置構(gòu)成。 1)串?dāng)_消除濾波器很明顯，在安裝雙聲道揚(yáng)聲器的便攜終端機(jī)的使用環(huán)境下，如果考慮到被延遲的程度，數(shù)學(xué)式2中的HRL和HRR便非常相似，因此，HrrHll和Hrl Hlr也交得 類似，所以D接近O。此時(shí)，包含與1/D近似的各空間傳輸函數(shù)的Hll的倍數(shù)用常 數(shù)k來表示。利用這種性質(zhì)，使數(shù)學(xué)式2與數(shù)學(xué)式3相似。數(shù)學(xué)式3<formula>formula see original document page 11</formula>此時(shí)，m表示對(duì)延遲程度進(jìn)行抽樣的單位，a為同側(cè)(ipsilateral )成份大 小為1時(shí)，在實(shí)數(shù)范圍內(nèi)，串?dāng)_成份的大小。在數(shù)學(xué)式3中，除決定輸出信號(hào)整體大小的常數(shù)k外，其它部分都由串?dāng)_消 除裝置所使用的串?dāng)_消除濾波器(T-')決定，對(duì)此用以下的數(shù)學(xué)式4來表示。數(shù)學(xué)式4Zll =『、附 一(，附11_ 一 ot^ 1 J在數(shù)學(xué)式4中介紹的濾波器是代替現(xiàn)有transaural濾波器的新型消除串?dāng)_用 濾波器，它僅由延遲裝置和進(jìn)行算術(shù)計(jì)算的計(jì)算裝置構(gòu)成。因此，在資源受到限制 的音頻系統(tǒng)環(huán)境中，非常容易驅(qū)動(dòng)，并且具有優(yōu)秀的消除串?dāng)_性能。2)帶寬成份強(qiáng)化裝置利用串?dāng)_消除濾波器對(duì)輸入的左/右音響信號(hào)進(jìn)行濾波時(shí)，左/右音響信號(hào)的 類似程度越高，各聲道濾波結(jié)果對(duì)應(yīng)的同側(cè)成份和經(jīng)過延遲的串?dāng)_成份之間的差便 非常類似，輸出音響信號(hào)隨著輸入音響信號(hào)的特性，特定帶寬成傷"故弱化了。在本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置中，為了完善串?dāng)_消除濾波器的這種特性，格外加 入了對(duì)特定頻帶成份進(jìn)行強(qiáng)化的帶寬成份強(qiáng)化裝置和濾波器(T-。。如圖2所示， 上述說明的串?dāng)_消除裝置是由濾波器和帶寬強(qiáng)化裝置構(gòu)成的。圖2所示的串?dāng)_消除裝置從大的方面可以被分為與各聲道延遲裝置連接進(jìn)行 加/減計(jì)算的計(jì)算裝置和帶通濾波器。如圖2所示，本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置由以下各部分構(gòu)成對(duì)于第1聲道音頻 信號(hào)(xL[n]),加強(qiáng)特定頻帶成份的第1濾波器210;對(duì)第1濾波器210輸出信號(hào) 和第2聲道音頻信號(hào)(xR[n])進(jìn)行加法運(yùn)算，生成消除串?dāng)_的第1音頻信號(hào)(yL[n]) 的第1計(jì)算裝置220;對(duì)于第2聲道音頻信號(hào)(xR[n]),加強(qiáng)特定頻帶成份的第2 濾波器230;對(duì)第2濾波器230輸出信號(hào)和第1聲道音頻信號(hào)(xL [n])進(jìn)行加法 運(yùn)算，生成消除串?dāng)_的第2音頻信號(hào)(yR[n])的第2計(jì)算裝置240。第1濾波器210由第1帶通濾波器211形成。第2濾波器230由第2帶通濾波器231形成。第1計(jì)算裝置220由以下各部分構(gòu)成決定第1濾波器210濾波結(jié)果輸出幅 度的第1放大器221;根據(jù)揚(yáng)聲器設(shè)置類型，選擇路徑的第l開關(guān)裝置222;揚(yáng)聲 器設(shè)置類型為前向類型時(shí)，決定延遲程度的第l延遲裝置223;決定被延遲的信號(hào) 在另外聲道輸出時(shí)的幅度的第2放大器224;將第1聲道音頻信號(hào)(xL[n])和第1 放大器221的輸出及第2濾波器240的輸出相加，輸出消除了串?dāng)_的第1音頻信號(hào) (yL[n])的第1加法器227。第2計(jì)算裝置240由以下各部分構(gòu)成決定第2濾波器230濾波結(jié)果輸出幅 度的第4放大器241;根據(jù)揚(yáng)聲器設(shè)置類型，選擇路徑的第2開關(guān)裝置(S/W) 242; 揚(yáng)聲器設(shè)置類型為前向類型時(shí)，決定延遲程度的第3延遲裝置243;決定被延遲的
信號(hào)在另外聲道輸出時(shí)的幅度的第5放大器244;將第2聲道音頻信號(hào)(xR [n]) 和第4放大器241的輸出及第1濾波器220的輸出相加，輸出消除了串?dāng)_的第2 音頻信號(hào)(yR[n])的第2加法器247。如圖3所示，適用本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置的便攜式終端機(jī)中，雙聲道揚(yáng)聲器 的設(shè)置形態(tài)分為如圖3中的(a)所示的揚(yáng)聲器110、 120輸出方向?yàn)榱_列形態(tài)的前 向類型(Front-firing Type)和如圖3中的(b)所示的揚(yáng)聲器110、 U0輸出方 向互相相背的側(cè)向類型(Side-firing Type)兩種。揚(yáng)聲器的設(shè)置形態(tài)可以是多種 多樣的，調(diào)節(jié)本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置中使用的延遲程度和參數(shù)，便能夠在各種揚(yáng)聲 器設(shè)置狀態(tài)下表現(xiàn)出串?dāng)_消除裝置的最佳性能。圖2中構(gòu)成串?dāng)_消除裝置的各部分運(yùn)行情況如下。第1濾波器210對(duì)第1聲道音頻信號(hào)(xL[n])-左側(cè)音響信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，對(duì)特定頻帶進(jìn)行強(qiáng)化處理。第2濾波器230對(duì)第2聲道音頻信號(hào)(xR[n])-右側(cè)音響信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，對(duì)特定頻帶進(jìn)行強(qiáng)化處理。第1濾波器210和第2濾波器220中，對(duì)特定頻帶的強(qiáng)化幅度由第1計(jì)算裝 置220和第2計(jì)算裝置230內(nèi)分別具有的第1放大器2n和第4放大器241的放大 度決定。即，顯示帶通濾波的結(jié)果被反映程度的系數(shù)(coefficient; p )選擇最 佳值組成。第1計(jì)算裝置220將第1濾波器210的處理結(jié)果與被延遲的第2聲道音頻信 號(hào)-右側(cè)音響信號(hào)用特定參數(shù)進(jìn)行處理后，將其輸出為消除串?dāng)_的第1音頻信號(hào) (yL[n])。此時(shí)，根據(jù)揚(yáng)聲器的設(shè)置類型(Front-firing Type or Side-firing Type)使用其它延遲量和參數(shù)。即，第1開關(guān)裝置222根據(jù)揚(yáng)聲器設(shè)置類型，從第1延遲裝置223或第2延 遲裝置225中選擇一個(gè)，作為輸入第1聲道音頻信號(hào)(xL[n])的傳輸路徑。如果 揚(yáng)聲器設(shè)置類型為前向類型，便使用第1延遲裝置223傳輸?shù)?聲道音頻信號(hào) (xL[n])。第l延遲裝置223以使用前向側(cè)向揚(yáng)聲器時(shí)延遲量的系數(shù)(m。)為基礎(chǔ)， 對(duì)相應(yīng)聲道的音頻信號(hào)進(jìn)行延遲，并將其提供給第2放大器"4。第2放大器224 以被延遲信號(hào)在另一聲道-第2音頻聲道中的反映程度系數(shù)(a。)為基礎(chǔ)，對(duì)上述 被延遲的第1聲道音頻信號(hào)進(jìn)行處理，并提供給第2計(jì)算裝置240。 如果揚(yáng)聲器設(shè)置類型為側(cè)向類型，便使用第2延遲裝置225傳輸?shù)?聲道音 頻信號(hào)(xL[n])。第2延遲裝置225以使用側(cè)向揚(yáng)聲器時(shí)延遲量的系數(shù)(m,)為基 礎(chǔ)，對(duì)相應(yīng)聲道的音頻信號(hào)進(jìn)行延遲，并將其提供給第3放大器226。第3放大器 226以被延遲信號(hào)在另一聲道-第2音頻聲道中的反映程度系數(shù)(a,)為基礎(chǔ)，對(duì) 上述被延遲的第1聲道音頻信號(hào)進(jìn)行處理，并提供給第2計(jì)算裝置240。第2計(jì)算裝置240將第2濾波器230的處理結(jié)果與被延遲的第1聲道音頻信 號(hào)-左側(cè)音響信號(hào)用特定參數(shù)進(jìn)行處理后，將其輸出為消除串?dāng)_的第2音頻信號(hào) (yR [n])。此時(shí)，才艮據(jù)揚(yáng)聲器的設(shè)置類型(Front-firing Type or Side-firing Type) 使用其它延遲量和參數(shù)。即，第2開關(guān)裝置242根據(jù)揚(yáng)聲器設(shè)置類型，從第3延遲裝置243或第4延 遲裝置245中選擇一個(gè)，作為輸入第2聲道音頻信號(hào)(xR[n])的傳輸路徑。如果 揚(yáng)聲器設(shè)置類型為前向類型，便使用第3延遲裝置243傳輸?shù)?聲道音頻信號(hào) (xL[n])。第3延遲裝置243以使用前向側(cè)向揚(yáng)聲器時(shí)延遲量的系數(shù)(m。)為基礎(chǔ)， 對(duì)相應(yīng)聲道的音頻信號(hào)進(jìn)行延遲，并將其提供給第5放大器244。第5放大器244 以被延遲信號(hào)在另一聲道-第2音頻聲道中的反映程度系數(shù)(a。)為基礎(chǔ)，對(duì)上述 被延遲的第2聲道音頻信號(hào)進(jìn)行處理，并提供給第1計(jì)算裝置220。如果揚(yáng)聲器設(shè)置類型為側(cè)向類型，便使用第4延遲裝置245傳輸?shù)?聲道音 頻信號(hào)(xR[n])。第4延遲裝置245以使用側(cè)向揚(yáng)聲器時(shí)延遲量的系數(shù)(m,)為基 礎(chǔ)，對(duì)相應(yīng)聲道的音頻信號(hào)進(jìn)行延遲，并將其提供給第6放大器246。第6放大器 246以被延遲信號(hào)在另一聲道-第1音頻聲道中的反映程度系數(shù)(cq )為基礎(chǔ)，對(duì) 上述被延遲的第2聲道音頻信號(hào)進(jìn)行處理，并提供給第1計(jì)算裝置220。同時(shí)，如上所述，位于第1計(jì)算裝置220終端的第1加法器227將第1放大 器211輸出的通過帶通濾波的第1聲道音頻信號(hào)、第1聲道音頻信號(hào)和第2計(jì)算裝 置240的第5放大器244或第6放大器246提供的第2聲道延遲音頻信號(hào)相加，并 將其作為消除串?dāng)_的第1音頻信號(hào)(yUn])輸出。同時(shí)，如上所述，位于第2計(jì)算裝置240終端的第2加法器247將第4放大 器241輸出的通過帶通濾波的第2聲道音頻信號(hào)、第2聲道音頻信號(hào)和第1計(jì)算裝 置220的第2放大器224或第3放大器226提供的第1聲道延遲音頻信號(hào)相加，并 將其作為消除串?dāng)_的第2音頻信號(hào)(yR[n])輸出。
當(dāng)雙聲道揚(yáng)聲器的間隔等揚(yáng)聲器設(shè)置形態(tài)發(fā)生變化時(shí)，揚(yáng)聲器到聽者耳朵的 距離中，同側(cè)成份和串?dāng)_成份前進(jìn)的距離之間的差異也發(fā)生了變化，這種變化必然 會(huì)引起延遲時(shí)間的變化。為了消除串?dāng)_，必須考慮到延遲時(shí)間的變化，即必須認(rèn)真 考慮延遲量的變化。如果揚(yáng)聲器的設(shè)置形態(tài)發(fā)生變化，對(duì)延遲量產(chǎn)生影響的前進(jìn)距離的變化如圖4所示。如圖4所示，揚(yáng)聲器設(shè)置發(fā)生變化，揚(yáng)聲器和耳朵之間傳播音響信號(hào)時(shí)，頭部具備影子作用時(shí)，或者揚(yáng)聲器間雖然有間隔，但從前向類型(Front-firing type) 向側(cè)向類型(Side-firing type)變化時(shí)，便必須重新進(jìn)行考慮了。在這種情況下， 因?yàn)榇當(dāng)_成份有很大衰減，所以串?dāng)_消除裝置應(yīng)該降低參數(shù)的大小。因此，串?dāng)_消 除裝置必須認(rèn)真考慮到各種形態(tài)的揚(yáng)聲器設(shè)置，調(diào)節(jié)延遲程度或參數(shù)，或者一同進(jìn) 行調(diào)節(jié)，便能獲取最佳的串?dāng)_消除性能。在本發(fā)明中，用濾波器區(qū)分的帶寬成份強(qiáng)化裝置由帶通濾波器、決定輸出信 號(hào)中包含的帶通濾波結(jié)果比重的放大器串聯(lián)連接構(gòu)成。上述強(qiáng)化裝置為帶通濾波 器、低通濾波器、高通濾波器中的一個(gè)或者兩個(gè)以上的組合。例如，如果想使結(jié)果音響內(nèi)主要包括聲音等特定帶寬成份時(shí)，為提高經(jīng)過帶 通濾波的該成份比重，便提高與濾波器連接的放大器的放大幅度。同時(shí)，如果想在 結(jié)果音響中強(qiáng)化低頻帶成份，便提高與低頻帶帶通濾波器連接的放大器的放大幅 度。此外，帶通濾波器211、 231具有對(duì)串?dāng)_消除濾波器進(jìn)行完善的最佳切斷 (cutoff )頻率，串?dāng)_消除裝置能夠?qū)崟r(shí)驅(qū)動(dòng)，并能滿足工作所需計(jì)算量。這種帶通濾波器雖然能使用對(duì)特定帶寬進(jìn)行強(qiáng)化的一個(gè)濾波器，但是為了對(duì)各種效果進(jìn)行完善，也可以使用多個(gè)濾波器。本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置能夠以下面的形態(tài)在便攜式音頻系統(tǒng)中使用。第一，在便攜音頻系統(tǒng)中，利用系統(tǒng)所帶基礎(chǔ)帶寬芯片(base-band chip )(以下簡(jiǎn)稱基帶芯片)處理器所具有的計(jì)算能力，對(duì)串?dāng)_進(jìn)行消除處理，其形態(tài)如圖5所示?；A(chǔ)帶寬芯片10與提供音源的存儲(chǔ)器11相連，基帶芯片10內(nèi)包括以下組成 部件對(duì)存儲(chǔ)器11內(nèi)的音頻資源的音響進(jìn)行播放的音響播放裝置12;與音響播放 裝置12和串?dāng)_消除裝置15連接，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換裝置13; 對(duì)存儲(chǔ)器11內(nèi)的音頻資源進(jìn)行解碼，并傳輸給串?dāng)_消除裝置15的音頻解碼器14;
與上述轉(zhuǎn)換裝置1 3連接，對(duì)音響信號(hào)串?dāng)_進(jìn)行消除的串?dāng)_消除裝置15 。存儲(chǔ)器11內(nèi)的音頻資源被提供給基帶芯片10。音響播放裝置12對(duì)音頻音響 進(jìn)行播放，并提供給轉(zhuǎn)換裝置13，音頻解碼器14對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行解碼，傳輸給串 擾消除裝置15。轉(zhuǎn)換裝置13將輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出，或者將輸入 的模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出。串?dāng)_消除裝置15具有上述圖2的構(gòu)成，能 夠消除音響信號(hào)的串?dāng)_，并將其提供給轉(zhuǎn)換裝置13,這樣便形成了消除串?dāng)_的音 響信號(hào)輸出。本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置內(nèi)包括延遲器、力口/減法器、所需計(jì)算量非常少的串?dāng)_ 消除濾波器和簡(jiǎn)單帶通濾波器，所以裝栽了音頻系統(tǒng)的便攜式終端機(jī)等所具備的普 通計(jì)算能力也能夠?qū)Υ诉M(jìn)行充分驅(qū)動(dòng)。如果從外部輸入命令，基帶芯片(base-band chip )的處理器便從存儲(chǔ)器輸入各種形態(tài)的音頻信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為處理時(shí)使用的數(shù) 字形態(tài)信號(hào)后，對(duì)串?dāng)_進(jìn)行消除，再次轉(zhuǎn)換為與輸出裝置相符的結(jié)果信號(hào)，并輸出 出去。第二，在便攜式音頻系統(tǒng)中，利用系統(tǒng)裝載的DSP等共用處理器 (co-processor ),對(duì)串?dāng)_進(jìn)行消除處理，其形態(tài)如圖6所示。在這種情況下，在 共用處理器20中，裝載了音頻解碼器14和串?dāng)_消除裝置15,并進(jìn)行串?dāng)_消除處理。如果從外部輸入命令，基帶芯片(base-band chip) 10的處理器便從存儲(chǔ)器 11輸入各種形態(tài)的音頻信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為處理時(shí)使用的數(shù)字形態(tài)信號(hào)，或者由共 用處理器(co-processor ) 20從存儲(chǔ)器11內(nèi)輸入壓縮形態(tài)的音頻信號(hào)，與音頻形 態(tài)相符進(jìn)行解碼計(jì)算后，用共用處理器(co-processor ) 20對(duì)串?dāng)_進(jìn)行消除處理。 基帶芯片(base-band chip) 10的處理器接收到共同處理器(coprocessor) 20 的處理結(jié)果后，將其轉(zhuǎn)換為與輸出裝置相符的結(jié)果信號(hào)，并輸出出去。第三，如果便攜式音頻系統(tǒng)中沒有計(jì)算裝置，或者計(jì)算能力小時(shí)，便使用電 子電路。以硬件的形式制作出本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置，并安裝在系統(tǒng)中，對(duì)串?dāng)_進(jìn) 行處理，其形態(tài)如圖7所示。由存儲(chǔ)器ll、音響播放裝置12、開關(guān)操作判別裝置 (SW=0n )30和串?dāng)_消除裝置15以硬件的形式構(gòu)成。從存儲(chǔ)器11輸入音樂資源， 音響播放裝置12對(duì)輸入的音響信號(hào)進(jìn)行播放，如果從外部打開了申請(qǐng)消除串?dāng)_開 關(guān)，從開關(guān)操作判別裝置30經(jīng)串?dāng)_消除裝置(電路)15將音響信號(hào)傳輸給輸出端， 在輸出端作為結(jié)果信號(hào)輸出。
第四，在便攜音頻系統(tǒng)中，與進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和播放的第一和第二種形態(tài)不同，利用系統(tǒng)內(nèi)裝載的裝置，基帶芯片(base-band)的處理器或共用處理器 (co-processor)對(duì)輸入內(nèi)容進(jìn)行處理后，存儲(chǔ)該結(jié)果，之后在需要時(shí)，在同一系 統(tǒng)或其它系統(tǒng)中進(jìn)行播放。第五，在音頻系統(tǒng)外部對(duì)音響信號(hào)進(jìn)行串?dāng)_消除處理后，在音頻系統(tǒng)內(nèi)對(duì)該 結(jié)果音響進(jìn)行播放，這種形態(tài)適合音響內(nèi)容提供商使用。普通個(gè)人用電腦中如果安 裝本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置，在音響編輯器等軟件中使其成為該程序的一個(gè)功能，便 可以消除串?dāng)_。也可以使用裝載本發(fā)明的串?dāng)_消除裝置的其它軟件來體現(xiàn)串?dāng)_消除 功能。本發(fā)明的權(quán)利并不局限在上迷說明的實(shí)施例，而是要根據(jù)權(quán)利要求范圍所定 義，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣 的變更以及修改。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用 來說明本發(fā)明的目的，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范 圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置，其特征在于包含以下幾個(gè)部分在播放的多個(gè)音頻聲道中，針對(duì)第1聲道的音頻信號(hào)，以設(shè)定的延遲值為基礎(chǔ)，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行延遲處理的第1聲道延遲部件；在播放的多個(gè)音頻聲道中，針對(duì)第2聲道的音頻信號(hào)，以設(shè)定的延遲值為基礎(chǔ)，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行延遲處理的第2聲道延遲部件；對(duì)第1聲道延遲音頻信號(hào)進(jìn)行放大的第1聲道放大部件；對(duì)第2聲道延遲音頻信號(hào)進(jìn)行放大的第2聲道放大部件；對(duì)第1聲道音頻信號(hào)和經(jīng)過延遲和放大處理的第2聲道放大部件輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算，輸出消除了串?dāng)_的第1聲道音頻信號(hào)的第1聲道音頻輸出部件；對(duì)第2聲道音頻信號(hào)和經(jīng)過延遲和放大處理的第1聲道放大部件輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算，輸出消除了串?dāng)_的第2聲道音頻信號(hào)的第2聲道音頻輸出部件。
2、 如權(quán)利要求l所述的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置，其特征在于所述第1聲道延遲部件和所述第2聲道延遲部件的延遲大小隨著第1聲道揚(yáng) 聲器和第2聲道揚(yáng)聲器的設(shè)置類型，分別取不同值。
3、 如權(quán)利要求l所述的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置，其特征在于所述第1聲道放大部件的放大程度根據(jù)經(jīng)過延遲和放大的第1聲道音頻信號(hào) 在第2聲道音頻信號(hào)輸出中的反映程度分別取不同值；所述第2聲道放大部件的放大程度根據(jù)經(jīng)過延遲和放大的第2聲道音頻信號(hào) 在第1聲道音頻信號(hào)輸出中的被反映程度而分別取不同值。
4、 如權(quán)利要求1所述的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置，其特征在于 為了與所述第1聲道揚(yáng)聲器和第2聲道揚(yáng)聲器的設(shè)置類型對(duì)應(yīng)，所述第1聲道延遲部件和第2聲道延遲部件的個(gè)數(shù)與揚(yáng)聲器的設(shè)置類型相同，還具有一個(gè)選擇 部件，分別從多個(gè)延遲部件作出選擇，使之與所述揚(yáng)聲器的設(shè)置類型相符。
5、 如權(quán)利要求l所述的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置，其特征在于 為了與所述第1聲道揚(yáng)聲器和第2聲道揚(yáng)聲器的設(shè)置類型對(duì)應(yīng)，所述第1聲道放大部件和第2聲道放大部件的個(gè)數(shù)與揚(yáng)聲器的設(shè)置類型相同，還具有一個(gè)選擇 部件，分別從多個(gè)放大部件作出選擇，使之與所述揚(yáng)聲器的設(shè)置類型相符。
6、 如權(quán)利要求l所述的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置，其特征在于 根據(jù)所述第1聲道揚(yáng)聲器和第2聲道揚(yáng)聲器的設(shè)置類型，來考慮并設(shè)定所述第1聲道延遲部件、第2聲道延遲部件的延遲程度和所述第1聲道放大部件、第2 聲道放大部件的放大程度。
7、 如權(quán)利要求l所述的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置，其特征在于還包含以下兩 個(gè)部件對(duì)所述第1聲道音頻信號(hào)的特定頻帶成份進(jìn)行強(qiáng)化處理，并提供給所述第1 聲道音頻輸出部件的第1強(qiáng)化裝置；對(duì)所述第2聲道音頻信號(hào)的特定頻帶成份進(jìn)行強(qiáng)化處理，并提供給所述第2 聲道音頻輸出部件的第2強(qiáng)化裝置。
8、 如權(quán)利要求7所述的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置，其特征在于 上述強(qiáng)化裝置為帶通濾波器、低通濾波器、高通濾波器中的一個(gè)或者兩個(gè)以上的組合。
9、 如權(quán)利要求7所述的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置，其特征在于強(qiáng)化裝置由以 下兩個(gè)部件構(gòu)成對(duì)特定頻帶進(jìn)行強(qiáng)化的濾波器:；決定經(jīng)過濾波的特定頻帶信號(hào)在相應(yīng)聲道的音頻信號(hào)輸出中被反映的程度的 放大部件。
10、 如權(quán)利要求9所述的音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置，其特征在于 所述濾波器中為了消除雙聲道揚(yáng)聲器輸出的音頻信號(hào)的串?dāng)_，對(duì)音頻輸入信號(hào)x[n]，該輸出信號(hào)y[n] = T-1 (x [n])在這里， <formula>formula see original document page 4</formula>m:自己聲道音頻信號(hào)的延遲程度值a:被延遲的自己聲道音頻信號(hào)給對(duì)方音頻聲道輸出造成的影響程度值。
全文摘要
本發(fā)明涉及音頻系統(tǒng)的串?dāng)_消除裝置，是包含至少兩個(gè)聲道揚(yáng)聲器的音頻系統(tǒng)中，消除聲道間干涉引起的串?dāng)_的裝置。本發(fā)明由以下各部件構(gòu)成對(duì)于第1聲道音頻信號(hào)(xL[n])，加強(qiáng)特定頻帶成份的第1濾波器；對(duì)第1濾波器輸出信號(hào)和第2聲道音頻信號(hào)(xR[n])進(jìn)行加法運(yùn)算，生成消除串?dāng)_的第1音頻信號(hào)(yL[n])的第1計(jì)算裝置；對(duì)于第2聲道音頻信號(hào)(xR[n])，加強(qiáng)特定頻帶成份的第2濾波器；對(duì)第2濾波器輸出信號(hào)和第1聲道音頻信號(hào)(xL[n])進(jìn)行加法運(yùn)算，生成消除串?dāng)_的第2音頻信號(hào)(yR[n])的第2計(jì)算裝置。本發(fā)明具有非常突出的串?dāng)_消除性能，通過揚(yáng)聲器聽音響時(shí)，能夠大大提高立體感。
文檔編號(hào)H04R3/12GK101212834SQ200610148780
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者南時(shí)旭, 吳長(zhǎng)根, 宋正珉, 柳大河 申請(qǐng)人:上海樂金廣電電子有限公司