專利名稱：產(chǎn)生和處理表示hrtf的參數(shù)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù)的方法。 本發(fā)明還涉及一種用于產(chǎn)生表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù)的設(shè)備。本發(fā)明進(jìn)一步還涉及一種處理表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù)的方法。而且，本發(fā)明涉及一種程序元件。此外，本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
背景技術(shù)：
隨著虛擬空間中聲音的操作開(kāi)始吸引人們的注意，音頻聲音，尤 其是3D音頻聲音在例如結(jié)合了圖像的各種游戲軟件和多媒體應(yīng)用中提 供人造真實(shí)感方面變得越來(lái)越重要。在音樂(lè)中大量使用的許多效應(yīng)中，聲場(chǎng)效應(yīng)被認(rèn)為是重建特定空間中聽(tīng)到的聲音的 一 種嘗試。在這種情況下，將通常稱為空間聲音的3D聲音理解為這樣的聲音， 其經(jīng)過(guò)處理向聽(tīng)眾提供(虛擬)聲源在三維環(huán)境中的一定位置處的印象。從一定方向到達(dá)聽(tīng)眾的聽(tīng)覺(jué)信號(hào)在該信號(hào)到達(dá)聽(tīng)眾雙耳中的耳膜 之前與聽(tīng)眾身體的一些部分發(fā)生交互作用。這種交互作用的結(jié)果是， 到達(dá)耳膜的聲音通過(guò)從聽(tīng)眾肩膀的反射、通過(guò)與頭部的交互作用、通 過(guò)耳廓響應(yīng)以及通過(guò)耳道內(nèi)的共鳴而發(fā)生改變?？梢哉f(shuō)，身體對(duì)于進(jìn) 入的聲音具有濾波效應(yīng)。具體的濾波性質(zhì)取決于聲源(相對(duì)于頭部) 的位置。此外，由于聲音在空氣中的速度有限，因而可能覺(jué)察到兩耳 間存在明顯的時(shí)延，這取決于聲源的位置。這里，頭部相關(guān)傳遞函數(shù) (HRTF)發(fā)揮了作用。這些頭部相關(guān)傳遞函數(shù)近來(lái)^皮稱為解剖學(xué)傳遞 函數(shù)(ATF: Anatomical transf er f露t ion )，它們是聲源位置的方 位角和仰角的函數(shù)，描述了從 一 定聲源方向到聽(tīng)眾耳膜的濾波效應(yīng)。HRTF數(shù)據(jù)庫(kù)是通過(guò)相對(duì)于聲源測(cè)量從一 大組位置到兩耳的傳遞函 數(shù)而構(gòu)建的。這種數(shù)據(jù)庫(kù)可以針對(duì)各種聲學(xué)條件來(lái)獲得。例如，在無(wú)回聲的環(huán)境中，由于不存在反射，因此HRTF只是獲取了從某個(gè)位置到 耳膜的直接傳遞。HRTF也可以在有回聲條件下進(jìn)行測(cè)量。如果也獲取 了反射，那么這種HRTF數(shù)據(jù)庫(kù)就是與特定房間有關(guān)的。HRTF數(shù)據(jù)庫(kù)通常用來(lái)定位"虛擬"聲源。通過(guò)將聲音信號(hào)與一對(duì) HRTF巻積并且在耳機(jī)上呈現(xiàn)得到的聲音，聽(tīng)眾可以感知聲音來(lái)自與該 HRTF對(duì)相應(yīng)的方向，這與感知聲音"在頭部，，是對(duì)立的，感知聲音"在 頭部，，發(fā)生在將未經(jīng)處理的聲音呈現(xiàn)在耳機(jī)上的時(shí)候。在這點(diǎn)上，HRTF 數(shù)據(jù)庫(kù)是一種用于定位虛擬聲源的通行方式。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是改善頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的表示和處理。為了實(shí)現(xiàn)上面定義的目的，提供了產(chǎn)生如獨(dú)立權(quán)利要求中所限定 的表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù)的方法、用于產(chǎn)生表示頭部相關(guān)傳遞 函數(shù)的參數(shù)的設(shè)備、處理表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù)的方法、程序 元件和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種產(chǎn)生表示頭部相關(guān)傳遞函 數(shù)的參數(shù)的方法，該方法包括步驟將表示第一頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信 號(hào)的第一頻域信號(hào)分解成至少兩個(gè)子帶；根據(jù)這些子帶的值的統(tǒng)計(jì)度 量產(chǎn)生這些子帶中的至少一個(gè)子帶的至少一個(gè)第一參數(shù)。此外，依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于產(chǎn)生表示頭 部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù)的設(shè)備，該設(shè)備包括分解單元，其適用于將 表示第一頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)的第一頻域信號(hào)分解成至少兩個(gè)子 帶；參數(shù)生成單元，其適用于根據(jù)這些子帶的值的統(tǒng)計(jì)度量產(chǎn)生這些 子帶中的至少一個(gè)子帶的至少一個(gè)第一參數(shù)。依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中 存儲(chǔ)了用于產(chǎn)生表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù)的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì) 算機(jī)程序在由處理器執(zhí)行時(shí)，適用于控制或?qū)崿F(xiàn)上述方法步驟。而且，依照本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于處理音頻數(shù) 據(jù)的程序元件，所述程序元件在由處理器執(zhí)行時(shí)，適用于控制或?qū)崿F(xiàn) 上述方法步驟。依照本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于處理表示頭部相關(guān) 傳遞函數(shù)的參數(shù)的設(shè)備，該設(shè)備包括輸入級(jí)，其適用于接收聲源的骨頻信號(hào)；確定裝置，其適用于接收表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的基準(zhǔn)參 數(shù)并且適用于根據(jù)所述音頻信號(hào)確定表示聲源的位置和/或方向的位 置信息；處理裝置，其用于處理所述音頻信號(hào)；影響裝置，其適用于 根據(jù)所述位置信息來(lái)影響對(duì)所述音頻信號(hào)的處理，得到受過(guò)影響的輸 出音頻信號(hào)。依照本發(fā)明，處理音頻信號(hào)以產(chǎn)生表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù) 可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序即通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)專 用電子優(yōu)化電路即用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者以混合形式即通過(guò)軟件部件和 硬件部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些軟件或軟件部件可以事先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)載體上或 者通過(guò)信號(hào)傳輸系統(tǒng)來(lái)傳送。依照本發(fā)明特征部分的特性的優(yōu)點(diǎn)尤其在于，當(dāng)應(yīng)用到音頻信號(hào) 時(shí)，頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)通過(guò)筒單的參數(shù)來(lái)表示，使得計(jì)算復(fù) 雜度降低。以信息量而論，常規(guī)的HRTF數(shù)據(jù)庫(kù)通常相對(duì)較大。每個(gè)時(shí)域沖激 響應(yīng)可能包括大約64個(gè)樣本(對(duì)于低復(fù)雜度、無(wú)回聲條件而言)乃至 數(shù)千個(gè)樣本長(zhǎng)(在交混回響的房間中)。如果在豎直和水平方向上以 10度的分辨率測(cè)量HRTF對(duì)，那么要存儲(chǔ)的系數(shù)的數(shù)量高達(dá)至少 360/10*180/10*64=41472個(gè)系數(shù)(假定沖激響應(yīng)為64個(gè)樣本)，但 是很容易為更大的數(shù)量級(jí)。對(duì)稱的頭部將需要(180/10)* (180/10) *64 個(gè)系數(shù)(這是41472個(gè)系數(shù)的一半)。依照本發(fā)明的一個(gè)有利的方面，可以用與單聲源的處理復(fù)雜度近 似相等的處理復(fù)雜度來(lái)合成多個(gè)同時(shí)發(fā)生的聲源。由于處理復(fù)雜度降 低，因而有利的是，即使對(duì)于大量的聲源，也有可能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。在另一個(gè)方面，已知上述參數(shù)是針對(duì)一組固定的頻率范圍來(lái)確定 的，這一事實(shí)導(dǎo)致與采樣率無(wú)關(guān)的參數(shù)化。不同的采樣率只需要有關(guān) 如何將參數(shù)頻帶與信號(hào)表示關(guān)聯(lián)起來(lái)的不同的表。此外，顯著降低了表示HRTF的數(shù)據(jù)量，導(dǎo)致存儲(chǔ)要求降低，這事實(shí)上是移動(dòng)應(yīng)用中的一個(gè)重要問(wèn)題。本發(fā)明的其他實(shí)施例將在下文中參照從屬權(quán)利要求來(lái)描述?，F(xiàn)在描依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)了將表示第二頭部相關(guān)沖激響 應(yīng)信號(hào)的第二頻域信號(hào)分解成該第二頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)的至少兩個(gè)子帶；根據(jù)這些子帶的值的統(tǒng)計(jì)度量產(chǎn)生該第二頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)的這些子帶中的至少一個(gè)子帶的至少一個(gè)第二參數(shù)；以及產(chǎn)生表 示每子帶所述第一頻域信號(hào)和所述第二頻域信號(hào)之間的相位角的第三參數(shù)。換言之，依照本發(fā)明， 一對(duì)頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)即第一頭部相 關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)和第二頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)，是通過(guò)該沖激響應(yīng)對(duì) 的相應(yīng)頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)之間的延遲參數(shù)或相差參數(shù)以及通過(guò)一 組頻率子帶中的每個(gè)沖激響應(yīng)的平均均方根(rms )來(lái)描述的。該延遲 參數(shù)或相差參數(shù)可以是單一(頻率無(wú)關(guān))值或者可以是依賴于頻率的。在這個(gè)方面，如果所述頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)對(duì)即所述第一頭部 相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)和所述第二頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)，屬于同一空間 位置，那么從感性認(rèn)識(shí)上講是有利的。在例如出于優(yōu)化目的的定制之類的特殊情況下，如果所述第一頻 域信號(hào)是通過(guò)使用某個(gè)采樣率以一定采樣長(zhǎng)度采樣第一時(shí)域頭部相關(guān) 沖激響應(yīng)信號(hào)產(chǎn)生第 一時(shí)間離散信號(hào)并且將該第 一時(shí)間離散信號(hào)變換 到頻域產(chǎn)生所述第 一頻域信號(hào)而得到的，那么這可能是有利的。所述第一時(shí)間離散信號(hào)到頻域的變換適宜基于快速傅立葉變換 (FFT)，并且將所述第一頻域信號(hào)分解成子帶依據(jù)的是對(duì)FFT分塊 (bin)進(jìn)行分組。換言之，用于確定比例因子和/或時(shí)差/相差的頻帶 優(yōu)選地被組織成(但不限于)所謂的等價(jià)矩形帶寬(ERB)帶。HRTF數(shù)據(jù)庫(kù)通常包括一組有限的虛擬聲源位置(一般情況下，距 離是固定的并且空間分辨率為5-IO度)。在許多情況下，必須針對(duì)測(cè) 量位置之間的位置產(chǎn)生聲源(尤其在虛擬聲源隨時(shí)間移動(dòng)的情況下)。 這種在測(cè)量位置之間的位置的產(chǎn)生需要對(duì)可用的沖激響應(yīng)進(jìn)行插值。 如果HRTF數(shù)據(jù)庫(kù)包括對(duì)于豎直和水平方向的響應(yīng)，那么必須對(duì)每個(gè)輸 出信號(hào)執(zhí)行雙線性插值。因此，對(duì)于每個(gè)聲源來(lái)說(shuō)，需要針對(duì)每個(gè)耳 機(jī)輸出信號(hào)的四個(gè)沖激響應(yīng)的組合。如果必須同時(shí)"虛擬化"更多的 聲源，那么所需沖激響應(yīng)的數(shù)量變得甚至更加重要。在本發(fā)明的一個(gè)方面，通常使用10個(gè)和40個(gè)之間的頻帶。依照 本發(fā)明的技術(shù)措施，可以有利地直接在參數(shù)域中執(zhí)行插值，從而需要10-40個(gè)參數(shù)的插值而不是時(shí)域中的全長(zhǎng)HRTF沖激響應(yīng)。而且，由于 通道間相位(或時(shí)間)和幅度分開(kāi)進(jìn)行插值這一事實(shí)，因而有利的是， 相位抵消偽像顯著減少了或者可能并不發(fā)生。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，在主頻率范圍內(nèi)處理所述第一參數(shù)和第 二參數(shù)，并且在該主頻率范圍的子頻率范圍內(nèi)處理表示相位角的所述 第三參數(shù)。經(jīng)驗(yàn)結(jié)果和科學(xué)證據(jù)兩者都表明，對(duì)于一定頻率界限之上 的頻率而言，相位信息從感性認(rèn)識(shí)上講實(shí)際上是冗余的。在這個(gè)方面，所述子頻率范圍的頻率上限適宜位于2kHz-3kHz的 范圍內(nèi)。因此，通過(guò)忽略這個(gè)頻率界限之上的任何時(shí)間或相位信息可 以達(dá)到進(jìn) 一 步的信息減少和復(fù)雜度降低。依照本發(fā)明的技術(shù)措施的一個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域在于處理音頻數(shù)據(jù) 的領(lǐng)域中。然而，這些技術(shù)措施可以嵌入到這樣的技術(shù)方案中，其中 除了音頻數(shù)據(jù)之外，也處理例如與視覺(jué)內(nèi)容有關(guān)的附加數(shù)據(jù)。因此， 可以在視頻數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的框架中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。依照本發(fā)明的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)為包括便攜式音頻播放器、便攜式視 頻播放器、頭盔顯示器、移動(dòng)電話、DVD播放器、CD播放器、基于硬 盤(pán)的媒體播放器、因特網(wǎng)無(wú)線電設(shè)備、車載音頻系統(tǒng)、公共娛樂(lè)設(shè)備 和MP3播放器的組中的一個(gè)設(shè)備。這些設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)選地被設(shè)計(jì)用于 游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)或者合成器。雖然提到的這些設(shè)備涉及本發(fā)明的 主要應(yīng)用領(lǐng)域，但是其他應(yīng)用也是可能的，例如應(yīng)用于電話會(huì)議和 遠(yuǎn)程出席(telepresence);針對(duì)弱視者的音頻顯示器；遠(yuǎn)程教學(xué)系 統(tǒng)和針對(duì)電視電影的專業(yè)聲像編輯以及噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)(3D音頻可能有 助于飛行員)和基于pc的音頻播放器。在本發(fā)明的又一個(gè)方面，上面提到的參數(shù)可以跨設(shè)備傳送。其優(yōu) 點(diǎn)在于，每個(gè)音頻再現(xiàn)設(shè)備(PC、膝上型電腦、移動(dòng)播放器等等)可 以個(gè)人化。換言之，所獲得的某人自己的參數(shù)數(shù)據(jù)與他或她自身的耳 朵匹配，而不需要像常規(guī)的HRTF—樣傳送大量的數(shù)據(jù)。人們甚至可以 想象通過(guò)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)來(lái)下載參數(shù)組。在這個(gè)域中，傳送大量的數(shù)據(jù) 仍然是相對(duì)昂貴的，參數(shù)化方法將是一種非常合適的(有損)壓縮類 型。在又一個(gè)實(shí)施例中，如果用戶和聽(tīng)眾喜歡，他們也可以經(jīng)由交換 接口交換他們的HRTF參數(shù)組。按照這種方式可以輕易使得通過(guò)其他人的耳朵去聽(tīng)成為可能。根據(jù)下文中描述的實(shí)施例，本發(fā)明的上面定義的方面和其他方面 是顯而易見(jiàn)的，并且將參照這些實(shí)施例進(jìn)行解釋。


下面將參照實(shí)施例的示例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，本發(fā)明并不限于 這些實(shí)施例。圖1表示依照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例用于處理音頻數(shù)據(jù)的設(shè)備。圖2表示依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例用于處理音頻數(shù)據(jù)的設(shè)備。 圖3表示依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于處理音頻數(shù)據(jù)的設(shè)備，其 包括存儲(chǔ)單元。圖4詳細(xì)表示圖1或圖2中所示用于處理音頻數(shù)據(jù)的設(shè)備中實(shí)現(xiàn) 的濾波器單元。圖5表示依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)濾波器單元。圖6表示依照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例用于產(chǎn)生表示頭部相關(guān)傳 遞函數(shù)(HRTF)的參數(shù)的設(shè)備。圖7表示依照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例用于處理表示頭部相關(guān)傳 遞函數(shù)(HRTF)的參數(shù)的設(shè)備。
具體實(shí)施方式
附圖中的圖解是示意性的。在不同的附圖中，相似或相同的元件 用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D6來(lái)描述用于產(chǎn)生表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF) 的參數(shù)的設(shè)備600。設(shè)備60Q包括HRTF表601、采樣單元602、變換單元603、分解單 元604和參數(shù)生成單元605。HRTF表601存儲(chǔ)了至少第 一時(shí)域HRTF沖激響應(yīng)信號(hào)/( ， ￡， Z)和第 二時(shí)域HRTF沖激響應(yīng)信號(hào)r(a，s，f),兩者都屬于同一空間位置。換言 之，HRTF表對(duì)于虛擬聲源位置存儲(chǔ)了至少一個(gè)時(shí)域HRTF沖激響應(yīng)對(duì) (/( ，￡，。， 每個(gè)沖激響應(yīng)信號(hào)由方位角ct和仰角s表示?？商鎿Q地，可以在遠(yuǎn)程服務(wù)器上存儲(chǔ)HRTF表601,并且可以經(jīng)由合適 的網(wǎng)絡(luò)連接提供HRTF沖激響應(yīng)對(duì)。在采樣單元602中，使用采樣率y;以采樣長(zhǎng)度Ai對(duì)這些時(shí)域信號(hào) 采樣以得到其數(shù)字(離散)表示，即在當(dāng)前情況下得到第一時(shí)間離散信號(hào)/( ， s)[w]和第二時(shí)間離散信號(hào)￡)[ <formula>formula see original document page 11</formula>在當(dāng)前情況下，使用的采樣率為力=44. lkHz。可替換地，可以使 用另外的采樣率，例如16kHz或者22. 05kHz或者32kHz或者48kHz。隨后在變換單元603中，使用傅立葉變換將這些離散時(shí)間表示變 換到頻域，得到其復(fù)值頻域表示，即第一頻域信號(hào)l(a，力[A]和第二頻 域信號(hào)及(a， s)[A:(hO…U):剩=》(",2"牟(3)(4)接下來(lái)，在分解單元604中，通過(guò)對(duì)相應(yīng)的頻域信號(hào)的FFT分塊k 進(jìn)行分組來(lái)將這些頻域信號(hào)分解成子帶6。這樣一來(lái)，子帶6包括FFT 分塊AE&。這種分組過(guò)程優(yōu)選以如下方式執(zhí)行使得到的頻帶具有符 合心理聽(tīng)覺(jué)原理的非線性頻率分辨率，換言之，該頻率分辨率優(yōu)選地 與人類聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的非均勻頻率分辨率匹配。在當(dāng)前情況下，使用了 20 個(gè)頻帶?？梢灾赋龅氖?，可以使用更多的頻帶，例如40個(gè)頻帶，或者 更少的頻帶，例如10個(gè)頻帶。此外，在參數(shù)生成單元605中，分別產(chǎn)生和計(jì)算基于這些子帶的 值的統(tǒng)計(jì)度量的子帶參數(shù)。在當(dāng)前情況下，將均方根運(yùn)算用作統(tǒng)計(jì)度 量?？商鎿Q地，依照本發(fā)明，也可以利用子帶中的功率譜值的模(mode) 或中值作為統(tǒng)計(jì)度量或者隨子帶中的(平均)信號(hào)水平單調(diào)遞增的任 何其他度量(或范式)。在當(dāng)前情況下，信號(hào)"《，￡)閱的子帶6中的均方根信號(hào)參數(shù) 戶/乂《， s)由下式給出~ I、 I M6(5)類似地，信號(hào)及(《，￡)[&的子帶6中的均方根信號(hào)參數(shù)￡)由下式給出這里，(*)表示復(fù)共軛算子，l&l表示與子帶6相應(yīng)的FFT分塊*的數(shù)量。最后，在參數(shù)生成單元605中，產(chǎn)生子帶6的信號(hào)I(oc，s)[W和 / ( ， s)[W之間的平均相位角參數(shù)0"a， ￡),其在當(dāng)前情況下由下式給出依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)圖6,提供了 HRTF表601，。與 圖6的HRTF表601形成對(duì)照的是，這個(gè)HRTF表601，提供了已經(jīng)在頻 域中的HRTF沖激響應(yīng)；例如，在表中存儲(chǔ)了 HRTF的FFT。所述頻域表 示被直接提供給分解單元604，，并且通過(guò)對(duì)相應(yīng)頻域信號(hào)的FFT分塊k 進(jìn)行分組來(lái)將這些頻域信號(hào)分解成子帶6。接下來(lái)，提供了參數(shù)生成單 元605，，并且以與上述參數(shù)生成單元605相似的方式對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。現(xiàn)在參照?qǐng)D1來(lái)描述依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于處理輸入音頻 數(shù)據(jù)Xi和表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù)的設(shè)備100。該設(shè)備100包括求和單元102,所述求和單元102適用于接收許多 音頻輸入信號(hào)XL..Xj以便通過(guò)對(duì)所有這些音頻輸入信號(hào)XL..Xi進(jìn)行求 和來(lái)產(chǎn)生求和信號(hào)SUM。將求和信號(hào)SUM提供給濾波器單元103,所述 濾波器單元103適用于根據(jù)濾波器系數(shù)對(duì)所述求和信號(hào)SUM進(jìn)行濾波， 得到第一音頻輸出信號(hào)0S1和第二音頻輸出信號(hào)0S2,所述濾波器系數(shù) 在當(dāng)前情況下即第 一濾波器系數(shù)SF1和第二濾波器系數(shù)SF2。下面給出 了有關(guān)濾波器單元103的詳細(xì)描述。此外，如圖1所示，設(shè)備100包括參數(shù)轉(zhuǎn)換單元104,所述參數(shù)轉(zhuǎn) 換單元104適用于一方面接收代表所述音頻輸入信號(hào)Xi的聲源空間位 置的位置信息Vi，另一方面接收代表所述音頻輸入信號(hào)Xi的譜功率的 譜功率信息Si，其中該參數(shù)轉(zhuǎn)換單元104適用于根據(jù)與輸入信號(hào)i相應(yīng) 的位置信息Vj和譜功率信息Si產(chǎn)生所述濾波器系數(shù)SFl、 SF2，并且其 中該參數(shù)轉(zhuǎn)換單元104還適用于接收傳遞函數(shù)參數(shù)以及還根據(jù)所述傳 遞函數(shù)參數(shù)產(chǎn)生所述濾波器系數(shù)。圖2表示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中的一種裝置200。裝置200 包括依照?qǐng)D1中所示實(shí)施例的設(shè)備100,并且還包括適用于根據(jù)增益因 子gi來(lái)縮放音頻輸入信號(hào)Xi的縮放單元201。在這個(gè)實(shí)施例中，參數(shù) 轉(zhuǎn)換單元104還適用于接收代表音頻輸入信號(hào)的聲源距離的距離信息， 根據(jù)所述距離信息產(chǎn)生增益因子gi,并且將這些增益因子gi提供給縮 放單元201。因此，借助于簡(jiǎn)單的技術(shù)措施就可靠地實(shí)現(xiàn)了距離的效果。現(xiàn)在將參照?qǐng)D3來(lái)更詳細(xì)地描述依照本發(fā)明的系統(tǒng)或設(shè)備的一個(gè) 實(shí)施例。在圖3的實(shí)施例中，顯示了系統(tǒng)300,其包括依照?qǐng)D2中所示實(shí)施 例的裝置200，并且還包括存儲(chǔ)單元301、音頻數(shù)據(jù)接口 302、位置數(shù) 據(jù)接口 303、語(yǔ)功率數(shù)據(jù)接口 3Q4和HRTF參數(shù)接口 305。存儲(chǔ)單元301適用于存儲(chǔ)音頻波形數(shù)據(jù)，音頻數(shù)據(jù)接口 302適用 于根據(jù)所存儲(chǔ)的音頻波形數(shù)據(jù)提供所述許多音頻輸入信號(hào)Xi。在當(dāng)前情況下，針對(duì)每個(gè)聲源以脈沖編碼調(diào)制(PCM)波表的形式 來(lái)存儲(chǔ)音頻波形數(shù)據(jù)。然而，波形數(shù)據(jù)還可以附加地或者單獨(dú)地以另 一種形式來(lái)存儲(chǔ)，所述形式例如符合MPEG-1層3 (MP3)、高級(jí)音頻編 碼(AAC) 、 AAC-Plus等標(biāo)準(zhǔn)的壓縮格式。在存儲(chǔ)單元301中，對(duì)于每個(gè)聲源還存儲(chǔ)了位置信息Vi,并且位 置數(shù)據(jù)接口 303適用于提供所存儲(chǔ)的位置信息Vi。在當(dāng)前情況下，這個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例針對(duì)的是計(jì)算機(jī)游戲應(yīng)用。在 這種計(jì)算機(jī)游戲應(yīng)用中，位置信息Vi隨著時(shí)間而變化，并且取決于經(jīng) 過(guò)編程的絕對(duì)空間位置(即計(jì)算機(jī)游戲場(chǎng)景中的虛擬空間位置)，但 它也取決于用戶的動(dòng)作，例如，當(dāng)游戲場(chǎng)景中的虛擬個(gè)人或用戶旋轉(zhuǎn) 或改變他的虛擬位置時(shí)，相對(duì)于該用戶的聲源位置也發(fā)生改變或者也 應(yīng)該發(fā)生改變。在這樣的計(jì)算機(jī)游戲中，從單聲源(例如來(lái)自后面的槍炮聲)到 其中每個(gè)樂(lè)器位于計(jì)算機(jī)游戲場(chǎng)景中的不同空間位置的復(fù)調(diào)音樂(lè)，每 種事情都是可能發(fā)生的。同時(shí)發(fā)生的聲源數(shù)可以是例如高達(dá)64個(gè)，因 此音頻輸入信號(hào)Xi的范圍將從X！到X64。接口單元302根據(jù)大小為n的幀中所存儲(chǔ)的音頻波形數(shù)據(jù)來(lái)提供 所述許多音頻輸入信號(hào)Xi。在當(dāng)前情況下，每個(gè)音頻輸入信號(hào)Xi是以 11kHz采樣率來(lái)提供的。對(duì)于每個(gè)音頻輸入信號(hào)Xi，也可以使用其他13采樣率，例如44kHz。在縮放單元201中，依照方程(1 )使用每通道的增益因子或權(quán)重 gi將大小為n的輸入信號(hào)Xi即Xi[n組合成求和信號(hào)SUM,即單聲道 (mono )信號(hào)m[n+] = Z&["]X'["] (8)增益因子gi由參數(shù)轉(zhuǎn)換單元10 4根據(jù)如前所述伴隨位置信息Vi而 產(chǎn)生的被存儲(chǔ)的距離信息來(lái)提供。 一般情況下，位置信息Vi和譜功率 信息Si參數(shù)具有低得多的更新率，例如每ll毫秒更新一次。在當(dāng)前情 況下，每聲源的位置信息Vi由方位角、仰角和距離信息的三元組組成。 可替換地，可以使用笛卡爾坐標(biāo)(x，y，z)或者其他坐標(biāo)?？蛇x地，位 置信息可以包括組合或子集即形如仰角信息和/或方位角信息和/或距 離信息中的信息。原則上，增益因子gi[n是依賴于時(shí)間的。然而，由于這些增益因 子的所需更新率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸入音頻信號(hào)Xi的音頻采樣率，因而假定這 些增益因子gi[n對(duì)于短的時(shí)間段(如前所述，大約11毫秒到23毫秒) 而言是恒定不變的。這個(gè)性質(zhì)允許進(jìn)行基于幀的處理，其中增益因子 gi是恒定不變的，并且求和信號(hào)m[n]由方程(2)表示+] = Sg'x'["] (9)現(xiàn)在將參照?qǐng)D4和5來(lái)解釋濾波器單元103。圖4中所示的濾波器單元103包括分割單元401、快速傅立葉變換 (FFT)單元402、第一子帶分組單元403、第一混頻器4(M、第一組合 單元405、第一反FFT單元406、第一疊加單元407、第二子帶分組單 元408、第二混頻器409、第二組合單元410、第二反FFT單元"1以 及第二疊加單元412。第一子帶分組單元403、第一混頻器4(M和第一 組合單元405構(gòu)成第一混頻單元413。類似地，第二子帶分組單元408、 第二混頻器409和第二組合單元410構(gòu)成第二混頻單元"4。分割單元401適用于將輸入信號(hào)分割成重疊的幀并且給每幀加窗， 所述輸入信號(hào)在當(dāng)前情況下分別為求和信號(hào)SUM和信號(hào)mn]。在當(dāng)前 情況下，Harming窗用于加窗才喿作。也可以4吏用其他方法，例如Welch 或三角形窗。隨后，F(xiàn)FT單元402適用于使用FFT將每個(gè)加窗的信號(hào)變換到頻域。在所給出的示例中，使用FFT將長(zhǎng)度為N (n-0…N-l)的每個(gè)幀 m[n變4灸到頻域?qū)⑦@個(gè)頻域表示M[k]拷貝到進(jìn)一步也稱為左通道L的第一通道以 及進(jìn)一步也稱為右通道R的第二通道。然后，通過(guò)對(duì)每個(gè)通道的FFT 分塊進(jìn)行分組來(lái)將該頻域信號(hào)分解成子帶b (b=0..B-l)，即借助于用 于左通道L的第一子帶分組單元403以及借助于用于右通道R的第二 子帶分組單元408來(lái)進(jìn)行分組。其后逐帶產(chǎn)生(FFT域中的)左輸出幀 Lk]和右輸出幀R[k。實(shí)際的處理包括依照針對(duì)與當(dāng)前FFT分塊相應(yīng)的頻率范圍而存儲(chǔ) 的各比例因子來(lái)修改(縮放)每個(gè)FFT分塊，以及依照所存儲(chǔ)的時(shí)差 或相差來(lái)修改相位。關(guān)于相差，可以以任意的方式應(yīng)用該差值(例如 應(yīng)用到兩個(gè)通道(除以2)或者僅應(yīng)用到一個(gè)通道)。每個(gè)FFT分塊的 各個(gè)比例因子是借助于濾波器系數(shù)矢量來(lái)提供的，所述濾波器系數(shù)矢 量在當(dāng)前情況下即提供給第一混頻器404的第一濾波器系數(shù)SF1和提 供給第二混頻器409的第二濾波器系數(shù)SF2。在當(dāng)前情況下，所述濾波器系數(shù)矢量對(duì)于每個(gè)輸出信號(hào)的頻率子 帶都提供復(fù)值比例因子。接著在縮放之后，由反FFT單元406將被修改的左輸出幀L[k]變 換到時(shí)域，得到左時(shí)域信號(hào)；由反FFT單元411對(duì)右輸出幀R[k進(jìn)行 變換，得到右時(shí)域信號(hào)。最后，在獲得的時(shí)域信號(hào)上進(jìn)行的疊加運(yùn)算 得到每個(gè)輸出通道的最終時(shí)域，即通過(guò)第一疊加單元407得到第一輸 出通道信號(hào)0S1以及通過(guò)第二疊加單元412得到第二輸出通道信號(hào) 0S2。圖5中示出的濾波器單元103，與圖4中示出的濾波器單元103的 不同之處在于，提供了適用于向每個(gè)輸出通道提供去相關(guān)信號(hào)的去相 關(guān)單元501,所述去相關(guān)信號(hào)是根據(jù)從FFT單元402獲得的頻域信號(hào)而 導(dǎo)出的。在圖5中示出的濾波器單元103，中，提供了類似于圖4中示 出的第一混頻單元413的第一混頻單元413，，但是該第一混頻單元413， 還適用于處理去相關(guān)信號(hào)。同樣地，提供了類似于圖4中示出的第二 混頻單元414的第二混頻單元414，，所述圖5的第二混頻單元414，也 附加地適用于處理去相關(guān)信號(hào)。(10)在這種情況下，其后如下逐帶產(chǎn)生(FFT域中的)兩個(gè)輸出信號(hào) L[k和R[k<formula>formula see original document page 16</formula>這里，D〖k表示依照下列性質(zhì)從頻域表示M[k獲得的去相關(guān)信號(hào)這里，(*)表示復(fù)共軛。去相關(guān)單元501包括延遲時(shí)間的量級(jí)為10-20ms(—般情況下為一 幀)的簡(jiǎn)單延遲，其使用FIFO緩沖器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在另一些實(shí)施例中，去 相關(guān)單元可以基于隨機(jī)化幅度或相位響應(yīng)，或者可以包括FFT子帶或 時(shí)域中的IIR或全通狀結(jié)構(gòu)。Engdeg蟲(chóng)rd， Heiko Purnhagen, Jonas R6d6n, Lars Liljeryd 2004年發(fā)表于proc. 116th AES convention, Berlin的文章"參數(shù)立體編碼中的合成氛圍(Synthet ic ambiance in parametric stereo coding)，，給出了這樣的去相關(guān)方法的例子，這 篇文章的公開(kāi)內(nèi)容在此引入以供參考。去相關(guān)濾波器的目的在于在某些頻帶下建立起一種"彌漫性，，感 受。如杲到達(dá)人類聽(tīng)眾的雙耳的輸出信號(hào)除了時(shí)差或級(jí)差之外是相同 的，那么人類聽(tīng)眾將感覺(jué)聲音來(lái)自某個(gè)方向(其取決于時(shí)差和級(jí)差)。 在這種情況下，所述方向非常清楚，即該信號(hào)是空間"緊湊的"。然而，如果來(lái)自不同方向的多個(gè)聲源同時(shí)到達(dá)，那么每只耳朵將 接收到聲源的不同混合體。因此，不能將雙耳的差異建模成簡(jiǎn)單的(依 賴于頻率的)時(shí)差和/或級(jí)差。在這種情況下，由于不同的聲源已經(jīng)混 合成單個(gè)聲源，因而不可能重建不同的混合體。不過(guò)，這種重建基本 上是不需要的，因?yàn)橐阎祟惵?tīng)覺(jué)系統(tǒng)難于根據(jù)空間性質(zhì)來(lái)分離各個(gè) 聲源。這種情況下占優(yōu)的知覺(jué)方面在于，如果對(duì)時(shí)差和級(jí)差的波形進(jìn) 行了補(bǔ)償，那么雙耳處的波形如何不同。已經(jīng)證明，通道間相干性(或 歸一化互相關(guān)函數(shù)的最大值)這樣的數(shù)學(xué)概念是與空間"緊湊性"知 覺(jué)緊密匹配的度量。主要的方面在于，必須重建正確的通道間相干性，以便即4吏在雙 耳處的混合體有誤的情況下也引起虛擬聲源的類似知覺(jué)。這種知覺(jué)可 以描述為"空間彌漫性"或缺乏"緊湊性"。此即去相關(guān)濾波器與混 頻單元一道所重建的。參數(shù)轉(zhuǎn)換單元104決定，在規(guī)則HRTF系統(tǒng)的情況下，如果波形已 經(jīng)基于單聲源處理，那么這些波形將會(huì)如何不同。于是，通過(guò)在兩個(gè) 輸出信號(hào)中有差別地混合直接和去相關(guān)信號(hào)，就可能重建不能歸因于 簡(jiǎn)單縮放和時(shí)延的信號(hào)中的這種差異。有利的是，通過(guò)重建這種彌散 性參數(shù)，獲得了一種實(shí)際聲級(jí)(sound stage)。如已經(jīng)所提到的，參數(shù)轉(zhuǎn)換單元104適用于針對(duì)每個(gè)音頻輸入信 號(hào)Xi根據(jù)位置矢量V,.和譜功率信息乂來(lái)產(chǎn)生濾波器系數(shù)SF1、 SF2。在當(dāng)前情況下，這些濾波器系數(shù)由復(fù)值混頻因子hxx,b來(lái)表示。這些復(fù)值混頻因子是有利的，特別是在低頻區(qū)中。可以指出的是，可以使用 實(shí)值混頻因子，特別是在處理高頻時(shí)。在當(dāng)前情況下，復(fù)值混頻因子hn,b的值首先取決于表示頭部相關(guān) 傳遞函數(shù)(HRTF )模型參數(shù)P，,b(a， ￡)、 Pr，b((x， s)和小A(a， s)的傳遞函數(shù)參 數(shù)這里，HRTF模型參數(shù)P,，b(a，e)表示針對(duì)左耳的每個(gè)子帶6中的均 方根(rms)功率，HRTF模型參數(shù)Pr，b(a，s)表示針對(duì)右耳的每個(gè)子帶6 中的rms功率，HRTF模型參數(shù)cK(a，s)表示左耳和右耳HRTF之間的平 均復(fù)值相位角。給出的所有HRTF模型參數(shù)都是方位角(a)和仰角(￡) 的函數(shù)。因此，在這個(gè)應(yīng)用中只需要HRTF參數(shù)P,，b(a，s)、 Pr，b(a, ￡)和 (tu(a，s),而不需要實(shí)際的HRTF (其存儲(chǔ)為有限沖激響應(yīng)表，由大量不同的方位角和仰角值進(jìn)行索引)。存儲(chǔ)的這些HRTF模型參數(shù)用于一組有限的虛擬聲源位置，在當(dāng)前 情況下用于水平和豎直兩個(gè)方向上20度的空間分辨率。其他分辨率也 是可能的或合適的，例如10或30度的空間分辨率。在一個(gè)實(shí)施例中，可以提供插值單元，其適用于對(duì)空間分辨率之 間的被存儲(chǔ)的HRTF模型參數(shù)進(jìn)行插值。優(yōu)選地，應(yīng)用雙線性插值，但 是其他的(非線性)插值方案可能是合適的。相對(duì)于常規(guī)的HRTF表，通過(guò)提供依照本發(fā)明的HRTF模型參數(shù)， 可以實(shí)現(xiàn)有益的更快的處理。特別是在計(jì)算機(jī)游戲應(yīng)用中，如果考慮 了頭部的運(yùn)動(dòng)，那么音頻聲源的回放需要所存儲(chǔ)HRTF數(shù)據(jù)之間的快速插值。在又一個(gè)實(shí)施例中，提供給參數(shù)轉(zhuǎn)換單元的這些傳遞函數(shù)參數(shù)可 以基于并且表示球形頭部模型。在當(dāng)前情況下，譜功率信息Si表示與輸入信號(hào)Xj的當(dāng)前幀相應(yīng)的 每頻率子帶線性域中的功率值。這樣，可以將Si解釋為每子帶功率或 能量值02的矢量:s丄=L。20l (j、,， ，(72b j當(dāng)前情況下的頻率子帶(b)數(shù)為10。這里應(yīng)當(dāng)指出的是，譜功率 信息Si可以由冪或?qū)?shù)域中的功率值表示，頻率子帶數(shù)的值可以達(dá)到 30或40個(gè)頻率子帶。功率信息Si基本上描述了某個(gè)聲源在一定頻帶和子帶中分別具有 多少能量。如果某個(gè)聲源在一定頻帶中相對(duì)于所有其他聲源是(能量 上)占優(yōu)的，那么這個(gè)占優(yōu)聲源的空間參數(shù)就在由濾波器操作所應(yīng)用 的"復(fù)合，，空間參數(shù)上得到更大的權(quán)重。換言之，通過(guò)使用頻帶中每 個(gè)聲源的能量來(lái)對(duì)每個(gè)聲源的空間參數(shù)進(jìn)行加權(quán)，以便計(jì)算一組平均 空間參數(shù)。對(duì)這些空間參數(shù)的重要擴(kuò)展是，不僅產(chǎn)生了每通道的相差 和水平，而且也產(chǎn)生了相干值。該值描述了由兩個(gè)濾波器操作產(chǎn)生的 波形應(yīng)該如4可相似。為了解釋用于濾波器因子或復(fù)值混頻因子hxx，b的準(zhǔn)則，引入了一 對(duì)可替換的輸出信號(hào)，即L，和R，，所述輸出信號(hào)L，、 R，將通過(guò)依照HRTF 參數(shù)P!,b(a， s)、 Pr，b(a， s)和(b "a， s)對(duì)每個(gè)輸入信號(hào)Xi進(jìn)行獨(dú)立修改， 接著對(duì)輸出進(jìn)行求和來(lái)得到<formula>formula see original document page 18</formula> (14)然后依照下列準(zhǔn)則獲得混頻因子hxx，b:1.假定輸入信號(hào)Xi在每個(gè)頻帶b中是互相獨(dú)立的<formula>formula see original document page 18</formula>《〉，(15) 2，每個(gè)子帶b中輸出信號(hào)L[k]的功率應(yīng)該等于信號(hào)L，[k的同一 子帶中的功率<formula>formula see original document page 19</formula>3. 每個(gè)子帶b中輸出信號(hào)R[k]的功率應(yīng)該等于信號(hào)R，[k的同一子帶中的功率<formula>formula see original document page 19</formula>4. 對(duì)于每個(gè)頻帶b,信號(hào)Lk和M[kl之間的平均復(fù)角度應(yīng)該等于 信號(hào)L，[k和M[k之間的平均復(fù)相位角<formula>formula see original document page 19</formula>5. 對(duì)于每個(gè)頻帶b,信號(hào)Rk]和M[k之間的平均復(fù)角度應(yīng)該等于 信號(hào)R，k和M[k之間的平均復(fù)相位角<formula>formula see original document page 19</formula>6. 對(duì)于每個(gè)頻帶b,信號(hào)Lk和Rk]之間的相干性應(yīng)該等于信號(hào) L，[k和R，[k之間的相干性<formula>formula see original document page 19</formula>可以證明，下面的(非唯一的)答案滿足上述準(zhǔn)則<formula>formula see original document page 19</formula>)其中<formula>formula see original document page 19</formula><formula>formula see original document page 20</formula>這里，(Tb，i表示信號(hào)Xi的子帶b中的能量或功率，Si表示聲源i的距離。在又一個(gè)實(shí)施例中，濾波器單元103可替換地基于實(shí)值或復(fù)值濾 波器組，即模仿hxy，b的頻率依賴性的IIR濾波器或FIR濾波器，結(jié)杲 不再需要FFT方法了。在聽(tīng)覺(jué)顯示器中，音頻輸出或者經(jīng)過(guò)揚(yáng)聲器或者經(jīng)過(guò)聽(tīng)眾所戴的 耳機(jī)傳送給聽(tīng)眾。耳機(jī)和揚(yáng)聲器兩者既有優(yōu)點(diǎn)又有缺點(diǎn)， 一個(gè)或另一 個(gè)可能產(chǎn)生更加令人喜歡的結(jié)果，這取決于應(yīng)用。在另一個(gè)實(shí)施例中， 例如對(duì)于耳機(jī)通過(guò)每只耳朵使用不止一個(gè)揚(yáng)聲器或者使用揚(yáng)聲器回放 配置可以提供更多的輸出通道?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D7描述依照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例用于處理表示 頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)的參數(shù)的設(shè)備700a。設(shè)備7 00a包括輸入 級(jí)700b,其適用于接收聲源的音頻信號(hào)；確定裝置700c，其適用于接 收表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的基準(zhǔn)參數(shù)，并且還適用于根據(jù)所述音頻信 號(hào)確定表示聲源的位置和/或方向的位置信息；處理裝置，其用于處理 所述音頻信號(hào)；影響裝置700d,其適用于基于所述位置信息影響所述骨頻信號(hào)的處理，得到受過(guò)影響的輸出音頻信號(hào),在當(dāng)前情況下，用于處理表示HRTF的參數(shù)的設(shè)備700a用作助聽(tīng) 器700。助聽(tīng)器7 00還包括適用于向輸入級(jí)700b提供聲源的聲音信號(hào)或音 頻數(shù)據(jù)的至少一個(gè)聲音傳感器。在當(dāng)前情況下，提供了兩個(gè)聲音傳感 器，其用作第一麥克風(fēng)701和第二麥克風(fēng)702。第一麥克風(fēng)701適用于檢測(cè)來(lái)自環(huán)境的聲音信號(hào)，所述聲音信號(hào)在當(dāng)前情況下位于靠近人702 的左耳的位置。此外，第二麥克風(fēng)703適用于檢測(cè)來(lái)自靠近人702的 右耳的位置處的環(huán)境的聲音信號(hào)。第一麥克風(fēng)701耦合到第一放大單 元704以及位置估計(jì)單元705。按照相似的方式，第二麥克風(fēng)703耦合 到第二放大單元706以及位置估計(jì)單元705。第一放大單元7(H適用于 向第 一再現(xiàn)裝置提供經(jīng)過(guò)放大的音頻信號(hào)，所述第 一再現(xiàn)裝置在當(dāng)前 情況下即第一揚(yáng)聲器707。按照相似的方式，第二放大單元706適用于 向第二再現(xiàn)裝置提供經(jīng)過(guò)放大的音頻信號(hào)，所述第二再現(xiàn)裝置在當(dāng)前情況下即第二揚(yáng)聲器708。這里應(yīng)當(dāng)指出的是，在放大單元704和706 之前可以設(shè)置用于各種已知的音頻處理方法的其他音頻信號(hào)處理裝 置，例如DSP處理單元、存儲(chǔ)單元等等。在當(dāng)前情況下，位置估計(jì)單元705表示確定裝置700c,其適用于 接收表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的基準(zhǔn)參數(shù)并且還適用于根據(jù)所述音頻信 號(hào)確定表示聲源的位置和/或方向的位置信息。沿這個(gè)位置信息單元705向下，助聽(tīng)器700還包括增益計(jì)算單元 710，其適用于向第一放大單元704和第二放大單元706提供增益信息。 在當(dāng)前情況下，增益計(jì)算單元710與放大單元704、 706 —起構(gòu)成影響 裝置700d，其適用于基于所述位置信息影響音頻信號(hào)的處理，得到受 過(guò)影響的輸出音頻信號(hào)。位置信息單元705適用于確定由第一麥克風(fēng)710提供的第一音頻 信號(hào)和由第二麥克風(fēng)703提供的第二音頻信號(hào)的位置信息。在當(dāng)前情 況下，如上面在圖6和用于產(chǎn)生表示HRTF的參數(shù)的設(shè)備600的情況下 所描述的，表示HRTF的參數(shù);f皮確定為位置信息。換言之，如同通常根 據(jù)HRTF沖激響應(yīng)進(jìn)行的測(cè)量那樣，可以根據(jù)進(jìn)入的信號(hào)幀測(cè)量相同的 參數(shù)。結(jié)果，代替將HRTF沖激響應(yīng)作為到設(shè)備600的參數(shù)估計(jì)級(jí)的輸 入的是，分析左、右輸入麥克風(fēng)信號(hào)的一定長(zhǎng)度(例如44. lkHz的1024 個(gè)音頻樣本)的音頻幀。位置信息單元705還適用于接收表示HRTF的基準(zhǔn)參數(shù)。在當(dāng)前情 況下，基準(zhǔn)參數(shù)存儲(chǔ)在優(yōu)選地被設(shè)置在助聽(tīng)器700內(nèi)的參數(shù)表709中。 可替換地，參數(shù)表709可以是以有線或無(wú)線方式經(jīng)由接口裝置連接的 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)。換言之，測(cè)量進(jìn)入助聽(tīng)器700的麥克風(fēng)701、 703中的聲音信號(hào)的 參數(shù)可以對(duì)聲源的方向或位置進(jìn)行分析。其后，將這些參數(shù)與存儲(chǔ)在 參數(shù)表709中的參數(shù)進(jìn)行比較。如果針對(duì)一定基準(zhǔn)位置的、來(lái)自參數(shù) 表709中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)參數(shù)組的參數(shù)與來(lái)自進(jìn)入的聲源信號(hào)的參數(shù)之間 匹配度高，那么很可能聲源來(lái)自同一位置。在接下來(lái)的步驟中，將根 據(jù)當(dāng)前幀中確定的參數(shù)與存儲(chǔ)在參數(shù)表709中(并且基于實(shí)際的HRTF) 的參數(shù)進(jìn)行比較。例如假定某個(gè)輸入幀導(dǎo)致參數(shù)P一frame。在參數(shù)表 709中，參數(shù)P—HRTF(a，s)是方位角(a)和仰角(s)的函數(shù)。然后， 匹配過(guò)程通過(guò)最小化誤差函數(shù)E(a，e)來(lái)估計(jì)聲源位置，所述誤差函數(shù)21為E(a,s)叫P—frame-P—HRTF(a，￡)|A2，它是方位角(a)和仰角(￡) 的函數(shù)。對(duì)于E給出最小值的方位角(a)和仰角(s)的那些值相應(yīng) 于聲源位置的估計(jì)。在下一個(gè)步驟中，將匹配過(guò)程的結(jié)果提供給用于計(jì)算增益信息的 增益計(jì)算單元710，所述增益信息隨后提供給第一放大單元704和第二 放大單元706。換言之，根據(jù)表示HRTF的參數(shù)，分別估計(jì)進(jìn)入的聲源聲音信號(hào)的 方向和位置，隨后根據(jù)估計(jì)出的位置信息衰減或放大該聲音。例如， 可以放大來(lái)自人702的前方的所有聲音；可以分別衰減其他方向的所 有聲音和音頻信號(hào)。應(yīng)當(dāng)指出的是，可以使用增強(qiáng)的匹配算法，例如每參數(shù)使用一個(gè) 權(quán)重的加權(quán)方法。于是在誤差函數(shù)E(a，s)中，有些參數(shù)的"重量，，可 以不同于其他參數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出的是，動(dòng)詞"包括"及其變體的使用并沒(méi)有排除其他的 元件或步驟，冠詞"一"的使用并沒(méi)有排除多個(gè)元件或步驟。結(jié)合不 同實(shí)施例描述的元件也可以加以組合。還應(yīng)當(dāng)指出的是，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被視為限制了這 些權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù)的方法，該方法包括步驟將表示第一頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)的第一頻域信號(hào)分解成至少兩個(gè)子帶；以及根據(jù)這些子帶的值的統(tǒng)計(jì)度量產(chǎn)生這些子帶中的至少一個(gè)子帶的至少一個(gè)第一參數(shù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中第一頻域信號(hào)是通過(guò)使用一個(gè)采樣率(fs)以一定采樣長(zhǎng)度(N) 采樣第一時(shí)域頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)產(chǎn)生第一時(shí)間離散信號(hào)并且將該 第 一時(shí)間離散信號(hào)變換到頻域產(chǎn)生所述第 一頻域信號(hào)而得到的。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括步驟 將表示第二頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)的第二頻域信號(hào)分解成該第二頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)的至少兩個(gè)子帶；根據(jù)這些子帶的值的統(tǒng)計(jì)度量產(chǎn)生該第二頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào) 的這些子帶中的至少一個(gè)子帶的至少一個(gè)第二參數(shù)；以及產(chǎn)生表示每子帶所述第一頻域信號(hào)和所述第二頻域信號(hào)之間的相 位角的第三參數(shù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中第二頻域信號(hào)是通過(guò)使用一個(gè)采樣率(fs)以一定采樣長(zhǎng)度(N) 采樣第二時(shí)域頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)產(chǎn)生第二時(shí)間離散信號(hào)并且將該第二時(shí)間離散信號(hào)變換到頻域產(chǎn)生所述第二頻域信號(hào)而得到的。
5. 如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的方法，其中統(tǒng)計(jì)度量是頻域信號(hào)的子帶(b)信號(hào)水平的均方根表示。
6. 如權(quán)利要求2或4所述的方法，其中基于FFT而將時(shí)間離散信號(hào)變換到頻域，基于對(duì)FFT分塊(k)進(jìn) 行分組而將頻域信號(hào)分解成至少兩個(gè)子帶。
7. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中在主頻率范圍內(nèi)處理所述第一參數(shù)和第二參數(shù)，并且在該主頻率 范圍的子頻率范圍內(nèi)處理表示相位角的所述第三參數(shù)。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述子頻率范圍的頻率上限位于2kHz和3kHz之間的范圍內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求3或4所述的方法，其中第一頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)和第二頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)屬于同 一空間位置。
10. 如權(quán)利要求1或3所述的方法，其中產(chǎn)生至少兩個(gè)子帶的操作以如下方式被執(zhí)行使得這些子帶具有 符合心理聽(tīng)覺(jué)原理的非線性頻率分辨率。
11. 一種用于產(chǎn)生表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù)的設(shè)備(600 )， 該設(shè)備包括分解單元(604 ),其適用于將表示第一頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)的 第一頻域信號(hào)分解成至少兩個(gè)子帶；參數(shù)生成單元(605 ),其適用于根據(jù)這些子帶的值的統(tǒng)計(jì)度量產(chǎn) 生這些子帶中的至少一個(gè)子帶的至少一個(gè)第一參數(shù)。
12，如權(quán)利要求11所述的設(shè)備(600 ),包括采樣單元(602 ),其適用于使用一個(gè)采樣率(fs)以一定采樣長(zhǎng) 度(N)采樣第一時(shí)域頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)產(chǎn)生第一時(shí)間離散信號(hào)； 以及變換單元(603 ),其適用于將該第一時(shí)間離散信號(hào)變換到頻域產(chǎn) 生所述第一頻域信號(hào)。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的設(shè)備(600 ),其中分解單元(604 )，其還適用于將表示第二頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào) 的第二頻域信號(hào)分解成該第二頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)的至少兩個(gè)子帶；參數(shù)生成單元(605 ),其還適用于根據(jù)這些子帶的值的統(tǒng)計(jì)度量 產(chǎn)生該第二頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)的這些子帶中的至少一個(gè)子帶的至 少一個(gè)第二參數(shù)，并且產(chǎn)生表示每子帶所述第一頻域信號(hào)和所述第二頻域信號(hào)之間的相位角的第三參數(shù)。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備(600 ),其中采樣單元(602 )還適用于通過(guò)使用一個(gè)采樣率(fs)以一定采樣 長(zhǎng)度(N )采樣第二時(shí)域頭部相關(guān)沖激響應(yīng)信號(hào)得到第二時(shí)間離散信號(hào) 來(lái)產(chǎn)生第二頻域信號(hào)，并且變換單元(603 )還適用于將該第二時(shí)間離 散信號(hào)變換到頻域產(chǎn)生所述第二頻域信號(hào)。
15. —種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中存儲(chǔ)了用于處理音頻數(shù)據(jù)的計(jì)算 機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序在由處理器執(zhí)行時(shí)，適用于控制或?qū)崿F(xiàn)權(quán)利 要求1-4中任何一項(xiàng)的方法步驟。
16. —種用于處理音頻數(shù)據(jù)的程序元件，該程序元件在由處理器 執(zhí)行時(shí)，適用于控制或?qū)崿F(xiàn)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的方法步驟。
17. —種用于處理表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù)的設(shè)備(700a), 該設(shè)備(7 00a)包括輸入級(jí)(700b),其適用于接收聲源的音頻信號(hào)；確定裝置(700c、 705 ),其適用于接收表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的基準(zhǔn)參數(shù)并且適用于根據(jù)所述音頻信號(hào)確定表示聲源的位置和/或方向的位置信息；處理裝置(704、 706 ),其用于處理所述音頻信號(hào)；以及 影響裝置(700d),其適用于根據(jù)所述位置信息來(lái)影響對(duì)所述音 頻信號(hào)的處理，得到受過(guò)影響的輸出音頻信號(hào)。
18. 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備(700a ),還包括 至少一個(gè)聲音傳感器(701、 703 )，其用于提供所述音頻信號(hào)；以及至少一個(gè)再現(xiàn)裝置(707、 708 ),其用于再現(xiàn)受過(guò)影響的輸出音頻信號(hào)。
19. 如權(quán)利要求18所述的設(shè)備(700a ),被實(shí)現(xiàn)為助聽(tīng)器(700 )。
全文摘要
一種產(chǎn)生表示頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的參數(shù)的方法，該方法包括步驟a)使用一個(gè)采樣率(f_s)以一定采樣長(zhǎng)度(n)采樣第一時(shí)域HRTF沖激響應(yīng)信號(hào)產(chǎn)生第一時(shí)間離散信號(hào)；b)將該第一時(shí)間離散信號(hào)變換到頻域產(chǎn)生第一頻域信號(hào)；c)將該第一頻域信號(hào)分解成子帶；以及d)根據(jù)這些子帶的值的統(tǒng)計(jì)度量產(chǎn)生這些子帶的第一參數(shù)。
文檔編號(hào)H04S1/00GK101263741SQ200680033719
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月13日
發(fā)明者J·布里巴特, M·范盧恩 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司