本發(fā)明涉及一種音頻處理系統(tǒng)，并且具體地，涉及一種用于增強(qiáng)用戶的虛擬音頻高度感知(virtual audio height perception)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

環(huán)繞音響系統(tǒng)通常具有圍繞聽眾布置的多個(gè)揚(yáng)聲器單元。在諸如那些用于家庭娛樂的的簡(jiǎn)單的環(huán)繞音響系統(tǒng)中，揚(yáng)聲器可以安裝為5.1揚(yáng)聲器配置，其包括前左揚(yáng)聲器單元、前右揚(yáng)聲器單元、后左揚(yáng)聲器單元、后右揚(yáng)聲器單元、中央揚(yáng)聲器單元和重低音揚(yáng)聲器。每個(gè)揚(yáng)聲器單元可以包括一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器是指用于響應(yīng)來自音頻源的電子音頻輸入信號(hào)而產(chǎn)生聲音的單個(gè)的電聲換能器(electroacoustic transducer)。音頻源(例如，CD、DVD、藍(lán)光或數(shù)字媒體內(nèi)容播放器)可以為不同的音頻聲道提供不同的音頻信號(hào)，其中每個(gè)聲道的音頻信號(hào)被發(fā)送到不同的揚(yáng)聲器單元，用于產(chǎn)生由該信號(hào)表示的聲音。

在更復(fù)雜的環(huán)繞音響系統(tǒng)中(例如那些在電影院使用的)，通常會(huì)有更大數(shù)量的揚(yáng)聲器單元圍繞著聽眾。音頻源可以為更大數(shù)量的音頻聲道提供音頻信號(hào)，其中每個(gè)聲道的音頻信號(hào)可以被發(fā)送到位于相對(duì)于聽眾的特定區(qū)域中的一組一個(gè)或多個(gè)鄰近的揚(yáng)聲器，以產(chǎn)生由該信號(hào)表示的聲音。通過具有更多的揚(yáng)聲器基于不同的音頻聲道的音頻信號(hào)來產(chǎn)生聲音，聽眾能夠更好地感知來自聽眾周圍的不同地點(diǎn)的聲音，從而為聽眾提供更逼真和身臨其境的娛樂體驗(yàn)。

為了進(jìn)一步增強(qiáng)聽眾的娛樂體驗(yàn)，一些環(huán)繞音響系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)位于聽眾上方的揚(yáng)聲器單元，用于基于高度信道的音頻信號(hào)來再現(xiàn)聲音。例如，高度信道的音頻信號(hào)可以表示來自位于聽眾當(dāng)前視野上方的物體的聲音，在特定的場(chǎng)景，諸如在聽眾上方飛行的直升機(jī)的聲音。然而，這種方法存在問題。需要位于屋頂上的一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器的環(huán)繞音響系統(tǒng)設(shè)置起來很復(fù)雜。例如，在房間或結(jié)構(gòu)的屋頂上安裝一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器單元和布線可能是復(fù)雜或不切實(shí)際的，尤其是在家庭娛樂環(huán)境中，有可能天花板高度較低。安裝揚(yáng)聲器單元后，可能很難將揚(yáng)聲器移動(dòng)到不同的位置(例如，到不同的房間，或在同一個(gè)房間的新位置以適應(yīng)不同的設(shè)置進(jìn)行配置)。

已經(jīng)提出了解決方案以幫助避免在家庭娛樂環(huán)境中使用的屋頂安裝的揚(yáng)聲器。在一個(gè)示例中，如圖1所示，向上發(fā)射揚(yáng)聲器(upward firing speaker)100和向前發(fā)射揚(yáng)聲器(forward firing speaker)102被放置在電視顯示器104的附近。揚(yáng)聲器100和102可以是單獨(dú)的揚(yáng)聲器單元(例如，向上發(fā)射揚(yáng)聲器100可以形成聲吧系統(tǒng)(sound bar)的一部分，并且向前發(fā)射揚(yáng)聲器102可以形成落地?fù)P聲器單元的一部分)，或可替換地，揚(yáng)聲器100和102可以作為一個(gè)揚(yáng)聲器單元集成在一起。向上發(fā)射揚(yáng)聲器102基于來自高度信道的音頻信號(hào)產(chǎn)生聲音，并引導(dǎo)聲音沿著路徑106(即朝向位于收聽者110之上的預(yù)定位置108(例如屋頂?shù)囊徊糠?，然后向收聽者110反射)傳播。向前發(fā)射揚(yáng)聲器100基于來自其它音頻聲道的音頻信號(hào)產(chǎn)生聲音112，并引導(dǎo)聲音112沿路徑112直接向收聽者110傳播。這種方法的問題是，高度信道通常覆蓋寬的發(fā)聲頻率頻譜，并且這些頻率中的一些(特別是較低的頻率)缺乏方向性。這意味著只有(具有特定頻率)一些聲音在從位置108反射后將被引導(dǎo)向收聽者110，而其它頻率的聲音可能不會(huì)被適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)至收聽者110，并且因此收聽者100會(huì)感覺到這種聲音比被適當(dāng)?shù)刂苯右龑?dǎo)至收聽者110的聲音弱。因此，收聽者110將難于聽到一些源于向上發(fā)射揚(yáng)聲器100的聲音，這些聲音可能被源于向前發(fā)射揚(yáng)聲器102的直接的聲音淹沒。因此，將減弱收聽者的娛樂體驗(yàn)。

本發(fā)明的目的是提供幫助解決上述確定的問題中的一個(gè)或多個(gè)的系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)典型實(shí)施例，提供了一種用于增強(qiáng)用戶的虛擬音頻高度感知的音頻處理系統(tǒng)，包括：

調(diào)整模塊(rebalancing module)，用于從源接收音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)包括表示用于直接向用戶發(fā)送的聲音的低層信號(hào)(low layer signal)和表示通過從該用戶上方的預(yù)定位置反射而向該用戶發(fā)送的聲音的高度信號(hào)(height signal)；

該調(diào)整模塊用于將該高度信號(hào)與該低層信號(hào)進(jìn)行比較并且基于該比較來調(diào)整該高度信號(hào)的振幅(amplitude，幅度)；

該低層信號(hào)被發(fā)送到用于將由該低層信號(hào)表示的聲音直接向該用戶發(fā)送的第一揚(yáng)聲器裝置的一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器；并且

經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)被發(fā)送到用于將由該高度信號(hào)表示的聲音通過從該用戶上方的預(yù)定位置反射而向該用戶發(fā)送的第二揚(yáng)聲器裝置的一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器。

優(yōu)選地，通過該調(diào)整模塊該高度信號(hào)的振幅包括基于該比較調(diào)整通過增益電平(gain level)來增加該高度信號(hào)的振幅。

優(yōu)選地，該增益電平是下列項(xiàng)中的一個(gè)：(i)預(yù)定值；或(ii)基于該低層信號(hào)的振幅動(dòng)態(tài)確定的值。

優(yōu)選地，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：

高通濾波器，用于產(chǎn)生由僅具有預(yù)定頻率閾值的頻率或高于該預(yù)定頻率閾值的頻率的經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)所表示的聲音的第一聲部(first sound portion)，其中，該第一聲部被發(fā)送到用于通過從該用戶上方的該預(yù)定位置反射而向該用戶發(fā)送該第一聲部的該第二揚(yáng)聲器裝置的一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器；和

低通濾波器，用于產(chǎn)生由僅具有低于該預(yù)定頻率閾值的頻率的經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)所表示的聲音的第二聲部(second sound portion)，其中，該第二聲部被發(fā)送到用于直接向該用戶發(fā)送該第二聲部的該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置的一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器。

優(yōu)選地，該預(yù)定頻率閾值為下列項(xiàng)中的一個(gè)：(i)1kHz的值；(ii)在1kHz與1.5kHz之間的預(yù)定值。

優(yōu)選地，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：路徑補(bǔ)償模塊(path compensation module)，用于在預(yù)定的第一時(shí)間間隔之后，控制該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置以基于該第二聲部和/或該低層信號(hào)產(chǎn)生聲音，該第一時(shí)間間隔開始于該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置基于該第一聲部的對(duì)應(yīng)部分產(chǎn)生聲音的時(shí)間。

優(yōu)選地，基于該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置與該用戶之間的距離以及該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置與該用戶上方的預(yù)定的第一區(qū)域之間的高度確定該第一時(shí)間間隔。

優(yōu)選地，基于在與該用戶鄰近的區(qū)域中獲得的聲音測(cè)量值(sound measurement，聲音測(cè)量)確定該第一時(shí)間間隔。

優(yōu)選地，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊(precedence effect delay module)，用于在預(yù)定的第二時(shí)間間隔之后，控制該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置以基于該第二聲部和/或該低層信號(hào)產(chǎn)生聲音，該第二時(shí)間間隔開始于該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置基于該第一聲部的對(duì)應(yīng)部分產(chǎn)生聲音的時(shí)間。

優(yōu)選地，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊，用于在預(yù)定的第二時(shí)間間隔之后，控制該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置以基于該第二聲部和/或該低層信號(hào)產(chǎn)生聲音，該第二時(shí)間間隔開始于該第一時(shí)間間隔的結(jié)束。

根據(jù)本發(fā)明的第二典型實(shí)施例，提供了一種用于增強(qiáng)用戶的虛擬音頻高度感知的音頻處理方法，包括以下步驟：

從源接收音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)包括表示用于直接向用戶發(fā)送的聲音的低層信號(hào)和表示通過從該用戶上方的預(yù)定位置反射而向該用戶發(fā)送的聲音的高度信號(hào)；

將該高度信號(hào)與該低層信號(hào)進(jìn)行比較并且基于該比較來調(diào)整該高度信號(hào)的振幅；

將該低層信號(hào)發(fā)送到用于將由該低層信號(hào)表示的聲音直接向該用戶發(fā)送的第一揚(yáng)聲器裝置的一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器；并且

將經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)發(fā)送到用于將由該高度信號(hào)表示的聲音通過從該用戶上方的預(yù)定位置反射而向該用戶發(fā)送的第二揚(yáng)聲器裝置的一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器。

優(yōu)選地，該調(diào)整步驟包括：基于該比較通過增益電平來增加該高度信號(hào)的振幅。

優(yōu)選地，該增益電平是下列項(xiàng)中的一個(gè)：(i)預(yù)定值；或(ii)基于該低層信號(hào)的振幅動(dòng)態(tài)確定的值。

優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括以下步驟：

產(chǎn)生由僅具有預(yù)定頻率閾值的頻率或高于預(yù)定頻率閾值的頻率的經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)所表示的聲音的第一聲部，其中，該第一聲部被發(fā)送到用于通過從該用戶上方的該預(yù)定位置反射而向該用戶發(fā)送該第一聲部的該第二揚(yáng)聲器裝置的一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器；并且

產(chǎn)生由僅具有低于該預(yù)定頻率閾值的頻率的經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)所表示的聲音的第二聲部，其中，該第二聲部被發(fā)送到用于直接向該用戶發(fā)送該第二聲部的該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置的一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器。

優(yōu)選地，該預(yù)定頻率閾值為下列項(xiàng)中的一個(gè)：(i)1kHz的值；(ii)在1kHz與1.5kHz之間的預(yù)定值。

優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括以下步驟：在預(yù)定的第一時(shí)間間隔之后，控制該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置以基于該第二聲部和/或該低層信號(hào)產(chǎn)生聲音，該第一時(shí)間間隔開始于該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置基于該第一聲部的對(duì)應(yīng)部分產(chǎn)生聲音的時(shí)間。

優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括以下步驟：基于該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置與該用戶之間的距離以及該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置與預(yù)定的第一區(qū)域之間的高度確定該第一時(shí)間間隔。

優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括以下步驟：基于在與該用戶鄰近的區(qū)域中獲得的聲音測(cè)量值確定該第一時(shí)間間隔。

優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括以下步驟：在預(yù)定的第二時(shí)間間隔之后，控制該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置以基于該第二聲部和/或該低層信號(hào)產(chǎn)生聲音，該第二時(shí)間間隔開始于該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置基于該第一聲部的對(duì)應(yīng)部分產(chǎn)生聲音的時(shí)間。

優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括以下步驟：在預(yù)定的第二時(shí)間間隔之后，控制該第一揚(yáng)聲器裝置和/或該第二揚(yáng)聲器裝置以基于該第二聲部和/或該低層信號(hào)產(chǎn)生聲音，該第二時(shí)間間隔開始于該第一時(shí)間間隔的結(jié)束。

附圖說明

參照所附附圖僅通過示例的方式描述本發(fā)明的典型實(shí)施例，其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的聲音系統(tǒng)的示圖；

圖2A是根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的音頻處理系統(tǒng)中的模塊的框圖；

圖2B是根據(jù)本發(fā)明第二典型實(shí)施例的音頻處理系統(tǒng)中的模塊的框圖；

圖2C是根據(jù)本發(fā)明第三典型實(shí)施例的音頻處理系統(tǒng)中的模塊的框圖；

圖2D是根據(jù)本發(fā)明第四典型實(shí)施例的音頻處理系統(tǒng)中的模塊的框圖；

圖2E是根據(jù)本發(fā)明第五典型實(shí)施例的音頻處理系統(tǒng)中的模塊的框圖；以及

圖3是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的音頻處理方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的音頻處理系統(tǒng)的主模塊的框圖。如在圖2A中示出的，音頻處理系統(tǒng)200從音頻源202(或聲源)接收電音頻輸入信號(hào)(即，高度信號(hào)204和低層信號(hào)206)，由音頻處理系統(tǒng)200處理該電音頻輸入信號(hào)以生成提供至一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器單元201和207的電音頻輸出信號(hào)。

揚(yáng)聲器單元201和207均可以包括一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(例如，203、205、209)。驅(qū)動(dòng)器是指響應(yīng)于電音頻輸入信號(hào)產(chǎn)生聲音的單個(gè)電聲換能器，并且例如，驅(qū)動(dòng)器可以是平板揚(yáng)聲器、傳統(tǒng)揚(yáng)聲器、高度定向揚(yáng)聲器等。在典型實(shí)施例中，揚(yáng)聲器單元201可包括一個(gè)或多個(gè)向上發(fā)射揚(yáng)聲器203和/或一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205。揚(yáng)聲器203和205可以沿著或者關(guān)于長軸布置以形成聲吧系統(tǒng)。在典型實(shí)施例中，揚(yáng)聲器單元207可包括一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器209。

根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例，音頻源202表示代表使用連接至音頻處理系統(tǒng)200的揚(yáng)聲器單元201、207生成的聲音的音頻信號(hào)的來源。例如，音頻源202可以是經(jīng)由有線或無線數(shù)據(jù)連接(例如，經(jīng)由RCA、USB、光輸入、同軸輸入、藍(lán)牙或IEEE 802.11無線/WiFi連接)連接至音頻處理系統(tǒng)200的媒體播放器設(shè)備(例如，移動(dòng)電話、MP3播放器、CD播放器、DVD播放器、藍(lán)光播放器或數(shù)字媒體內(nèi)容播放器)。媒體播放器設(shè)備從與一段媒體內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)不同的音頻信道(例如，高度信道、左前信道、右前信道、左后信道、右后信道、中央信道以及音樂或者視頻記錄的超低音信道)相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的磁帶、光盤或磁盤、RAM/ROM/閃存、硬盤、或網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備)讀取數(shù)據(jù)，并且生成表示每個(gè)音頻信道要再現(xiàn)的聲音的不同的音頻輸入信號(hào)。高度信道包括表示來自以上聽眾的當(dāng)前視角的目標(biāo)的聲音的音頻數(shù)據(jù)和/或音頻信號(hào)。下層信道包括表示來自高度信道旁邊的一個(gè)或多個(gè)其他音頻信道的聲音的音頻數(shù)據(jù)和/或音頻信號(hào)。在圖2A中示出的實(shí)例中，音頻源202生成至少：(i)表示基于來自高度信道的數(shù)據(jù)確定的聲音的高度信號(hào)204，以及(ii)表示基于來自下層信道的數(shù)據(jù)確定的聲音的低層信號(hào)206

根據(jù)本發(fā)明另一典型實(shí)施例(附圖中未示出)，音頻源202可以是構(gòu)成音頻處理系統(tǒng)200的一部分的音頻處理模塊。在這種實(shí)施方式中，音頻源202接收不包括高度信道的一個(gè)或多個(gè)音頻信道的音頻輸入信號(hào)，并且然后基于所接收的音頻輸入信號(hào)，生成至少：(i)表示模擬高度信道的聲音的高度信號(hào)204；以及(ii)表示一個(gè)或多個(gè)其他音頻信道的聲音的低層信號(hào)206。例如，音頻源202可以基于以下因素中的一個(gè)或多個(gè)確定來自音頻信道中任一個(gè)的某些聲音分量為模擬高度信道(并且因此由高度信號(hào)204表示)的一部分：(i)具有預(yù)定頻率值以上的音調(diào)(pitch)的聲音分量；(ii)基于與音頻信道相關(guān)聯(lián)的任意元數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)為聲音的聲音分量，該聲音源自于上述的聽眾，和/或來自不同的音頻信道的相應(yīng)聲音分量的一個(gè)或多個(gè)音頻特性的比較(諸如，相對(duì)音量、音調(diào)、一致性和/或時(shí)間間隔內(nèi)聲音分量的持續(xù)時(shí)間)；(iii)基于聲音分量與聲音樣本庫的比較預(yù)測(cè)為涉及某個(gè)目標(biāo)(例如，直升機(jī)槳葉)的聲音分量。

在圖2A中示出的實(shí)施方式中，音頻處理系統(tǒng)200由從音頻源202接收高度信號(hào)204和低層信號(hào)206的調(diào)整模塊208構(gòu)成。低層信號(hào)206通常表示直接向收聽者(或者用戶)發(fā)送的聲音。高度信號(hào)204通常表示旨在從用戶上方的預(yù)定位置發(fā)送給用戶或者通過從用戶上方的預(yù)定位置反射而發(fā)送給用戶的聲音。調(diào)整模塊208比較高度信號(hào)204和低層信號(hào)206的一個(gè)或多個(gè)音頻特性，并且基于該比較來調(diào)整高度信號(hào)204的振幅級(jí)(amplitude level)。例如，調(diào)整模塊208可以比較高度信號(hào)204和低層信號(hào)206的振幅，并且然后基于該比較調(diào)整高度信號(hào)204的振幅。

在典型實(shí)施例中，如果高度信號(hào)204的振幅在特定時(shí)間點(diǎn)降到相對(duì)于低層信號(hào)206的振幅設(shè)置的預(yù)定振幅閾值以下(例如，如果高度信號(hào)204的振幅小于低層信號(hào)206的振幅)，那么調(diào)整模塊208通過增益電平調(diào)整在該特定時(shí)間點(diǎn)高度信號(hào)204的振幅。增益電平可以是將高度信號(hào)204的當(dāng)前振幅提高一預(yù)定量的預(yù)定值。可替換地，增益電平可以是動(dòng)態(tài)值，例如，其通過超過相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)處低層信號(hào)206的振幅的一預(yù)定量或者通過相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)處的低層信號(hào)206的多個(gè)振幅而增大高度信號(hào)204的當(dāng)前振幅。調(diào)整模塊208生成隨后可被傳送至揚(yáng)聲器單元201的一個(gè)或多個(gè)向上發(fā)射揚(yáng)聲器203的經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)210，用以通過從用戶上方的預(yù)定位置(例如，108)反射而向用戶發(fā)送聲音?？梢詫⒌蛯有盘?hào)206分別傳送至揚(yáng)聲器單元201和207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205或209，以直接向用戶發(fā)送聲音。

圖2B中所示出的典型實(shí)施例包含圖2A中示出的實(shí)施方式的所有的特征，但進(jìn)一步包括高通濾波器212、低通濾波器214以及信號(hào)組合器220。在圖2A和圖2B中，相同的數(shù)字用于指代兩個(gè)實(shí)施方式所共同的部件。

在圖2B中所示出的典型實(shí)施例中，經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)210被傳送至高通濾波器212和低通濾波器214。高通濾波器212生成由僅具有預(yù)定頻率閾值或以上的頻率的經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)210表示的聲音的第一聲部。高通濾波器212的輸出然后可以被傳送至揚(yáng)聲器單元201的一個(gè)或多個(gè)向上發(fā)射揚(yáng)聲器203，以通過從用戶上方的預(yù)定位置(例如，108)反射向用戶發(fā)送聲音。在典型實(shí)施例中，預(yù)定頻率閾值是1kHz，或可替換地，可以是1kHz與1.5kHz之間的值。低通濾波器214產(chǎn)生由僅具有低于預(yù)定頻率閾值的頻率的經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)210表示的聲音的第二聲部。低通濾波器214的輸出(直接或者在信號(hào)組合器220將高通濾波器212的輸出與低層信號(hào)206組合之后)可分別被傳送至揚(yáng)聲器單元201和/或207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209，以直接向用戶發(fā)送聲音。

使用高通濾波器212和低通濾波器214的優(yōu)點(diǎn)在于：來自經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)210中往往更有方向性的高頻率聲音分量將會(huì)由向上發(fā)射揚(yáng)聲器203通過從用戶上方的一點(diǎn)的反射而引導(dǎo)向用戶。由于聲音更有方向性，即使聲音被反射用戶也能更清楚地聽見聲音。經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)210中往往方向性較弱的低頻率聲音分量將經(jīng)由向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209直接引導(dǎo)向用戶。

圖2C中示出的典型實(shí)施例包含圖2B中示出的實(shí)施方式的所有的特征，但進(jìn)一步包括路徑補(bǔ)償模塊216和216'。路徑補(bǔ)償模塊216和216'可以實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立的模塊，或可替換地，可通過單個(gè)模塊的方式提供。在圖2B和圖2C中，相同的數(shù)字用于指代兩個(gè)實(shí)施方式所共用的部件。

在圖2C中示出的典型實(shí)施例中，通過低通濾波器214生成的第二信號(hào)部分被傳送至路徑補(bǔ)償模塊216，并且從音頻源202接收的低層信號(hào)206被傳送至路徑補(bǔ)償模塊216'。路徑補(bǔ)償模塊216和216'兩者均將第一時(shí)間延遲(由第一時(shí)間間隔表示的)引入至由揚(yáng)聲器單元201和/或207生成第二聲部(并且優(yōu)選地還有低層信號(hào))的時(shí)間。換言之，路徑補(bǔ)償模塊216和216'控制揚(yáng)聲器單元201和/或207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209，用以在預(yù)定第一時(shí)間間隔之后基于第二聲部和/或低層信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送給用戶的聲音。第一時(shí)間間隔可以開始于揚(yáng)聲器單元201和/或207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209基于第一聲部的對(duì)應(yīng)部分產(chǎn)生聲音的時(shí)間。在該上下文中，第一聲部的對(duì)應(yīng)部分是指在路徑補(bǔ)償模塊216和216'處理第二聲部(和/或低層信號(hào))的相關(guān)部分的同時(shí)由從音頻源202接收的第一聲部表示的音頻信號(hào)的部分。在組合的信號(hào)被傳送至揚(yáng)聲器單元201和/或207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209用于產(chǎn)生聲音之前，信號(hào)組合器220可以將路徑補(bǔ)償模塊216和216'的輸出組合。

參照?qǐng)D1，能夠看出反射聲音106的路徑比直接聲音112的路徑稍微長一些，從而導(dǎo)致反射聲音106比直接聲音112花費(fèi)稍微較長的時(shí)間到達(dá)收聽者110。引入第一時(shí)間延遲的優(yōu)點(diǎn)是延遲直接聲音(例如，由低通濾波器214生成的第二聲部和/或低層信號(hào)206表示的聲音)的產(chǎn)生，使得這些直接聲音將會(huì)與反射聲音(例如，由高通濾波器212生成的第一聲部表示的聲音)基本上同時(shí)到達(dá)收聽者。

在典型實(shí)施例中，基于揚(yáng)聲器單元201和/或207與用戶之間的距離，以及揚(yáng)聲器單元201和/或207與用于從用戶上方反射聲音的預(yù)定的第一區(qū)域(例如，108)之間的高度來確定第一時(shí)間延遲。

可替換地，在另一典型實(shí)施例中，基于使用被放入與用戶或聽眾相鄰的區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)獲得的聲音的測(cè)量來確定第一時(shí)間延遲。聲音測(cè)量的目的是確定直接聲音(例如，由低通濾波器214生成的第二聲部，優(yōu)選地，還有低層信號(hào)206表示的聲音)與反射聲音(例如，由高通濾波器212生成的第一聲部表示的聲音)到用戶的位置之間的任何延遲的程度。例如，可以通過發(fā)送第一測(cè)試信號(hào)作為反射聲音，并且然后測(cè)量使用用戶附近的麥克風(fēng)檢測(cè)到第一測(cè)試信號(hào)的第一時(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)這種測(cè)量。然后可以發(fā)送第二測(cè)試信號(hào)作為直接聲音，并且然后測(cè)量用戶附近的麥克風(fēng)檢測(cè)到第二測(cè)試信號(hào)的第二時(shí)間間隔?？梢曰诘谝粫r(shí)間間隔與第二時(shí)間間隔之間的差來確定第一時(shí)間延遲。

在圖2D中示出的典型實(shí)施例包含圖2C中示出的實(shí)施方式的所有的特征，但進(jìn)一步包括優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'。優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'可以實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立的模塊，或可替換地，可通過單個(gè)模塊的方式提供。在圖2C和圖2D中，相同的數(shù)字用于指代兩個(gè)實(shí)施方式所共用的部件。

在圖2D中示出的典型實(shí)施例中，路徑補(bǔ)償模塊216和216'的輸出被分別傳送至優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'。優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'兩者均將第二時(shí)間延遲(由第二時(shí)間間隔表示的)引入至由揚(yáng)聲器單元201和/或207生成第二聲部和/或低層信號(hào)的時(shí)間。換言之，在預(yù)定第二時(shí)間間隔之后，優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'控制揚(yáng)聲器單元201和/或207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209以基于第二聲部和/或低層信號(hào)產(chǎn)生用于發(fā)送至用戶的聲音。對(duì)于音頻處理系統(tǒng)200具有路徑補(bǔ)償模塊216和216'以及優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'的實(shí)施方式，第二時(shí)間間隔可以從第一時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)開始。對(duì)于音頻處理系統(tǒng)200具有優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'但不具有路徑補(bǔ)償模塊216和216'的實(shí)施方式，第二時(shí)間間隔可以開始于揚(yáng)聲器單元201和/或207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209基于第一聲部的對(duì)應(yīng)部分產(chǎn)生聲音的時(shí)間。第二時(shí)間間隔的值可以是基于哈斯效應(yīng)(Haas effect)確定的預(yù)置值(例如，優(yōu)選地，20毫秒)。

引入第二時(shí)間延遲的優(yōu)點(diǎn)是延遲直接聲音(例如，由低通濾波器214生成的第二聲部，以及優(yōu)選地還有低層信號(hào)206表示的聲音)的產(chǎn)生，甚至進(jìn)一步使得用戶在直接聲音之前聽到反射聲音(例如，由高通濾波器212產(chǎn)生的第一聲部表示的聲音)，從而進(jìn)一步提高反射聲音的音響效應(yīng)(audible effect)。

在典型實(shí)施例中，第二時(shí)間延遲是預(yù)定時(shí)間間隔?？商鎿Q地，在另一典型實(shí)施例中，第二時(shí)間延遲可以是由優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218基于從用戶接收的選擇輸入所采用的多個(gè)預(yù)定時(shí)間間隔中的一個(gè)。

本發(fā)明的典型實(shí)施例是基于向上發(fā)射聲音設(shè)備(例如，揚(yáng)聲器單元201的一個(gè)或多個(gè)向上發(fā)射揚(yáng)聲器203)將聲音發(fā)送至天花板(聲音從天花板反射至收聽者或用戶)的原理。以這種方式，收聽者感知來自向上發(fā)射聲音設(shè)備的聲音作為升高的聲音(即，來自相對(duì)于收聽者升高的位置的聲音)。在典型實(shí)施例中，向上發(fā)射聲音設(shè)備可具有一定的方向性(D(f))。這是指聲能的一部分被發(fā)送至天花板(聲能從該天花板到達(dá)收聽者)作為升高的聲音，并且用戶感知的在其他方向上發(fā)送的聲能的一部分相反作為直接聲音。直接聲音使反射的聲能“模糊”，并且因此，感知升高的聲音。另外，在典型實(shí)施例中，方向性與頻率有關(guān)(即，頻率越高方向性越高)。利用周密考慮的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以獲得較低頻率(例如，小于1kHz)的特定方向性，其可為用戶提供對(duì)如這樣較低頻率的聲音的升高的一定感知，但這可能不會(huì)與較高頻率的升高的感知一樣清楚。

隨著頻率增大或升高，更多的能量被引導(dǎo)至天花板并從天花板反射(E_r(f))，并且隨著頻率減小或降低，更多的能量引導(dǎo)向收聽者(E_d(f))。這可由兩個(gè)交叉的曲線表示。以具有高于直接能量的反射能量的頻率(即，E_r>E_d)，將存在用戶對(duì)高度的感知。這可重新用公式表示，使得當(dāng)方向性(D)高于臨界方向性(D_crit)時(shí)-即，D>D_crit-然后用戶將會(huì)清楚地感知到聲音升高(即，來自相對(duì)于用戶升高的位置)。以具有高于反射的能量的直接的能量的頻率，直接聲音可掩蔽反射聲音并且降低或破壞高度感知。這可重新用公式表示使得當(dāng)方向性低于臨界方向性時(shí)-即，D≤D_crit-那么用戶將會(huì)幾乎感知不到或完全感知不到聲音在升高(即，相對(duì)于用戶沒有源于升高的位置)。

在圖2E中示出的典型實(shí)施例旨在通過引入經(jīng)受降低的高度感知的頻率范圍內(nèi)的優(yōu)先效應(yīng)解決這個(gè)問題。實(shí)施方式考慮到兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：(i)用戶通過從天花板反射的聲音明顯或清楚地感知升高的聲音所需的最小方向性(D_crit)；以及(ii)對(duì)應(yīng)于D_crit的頻率，該頻率可稱為臨界頻率(f_crit)。圖2E中示出的典型實(shí)施例包含圖2D中所示出的實(shí)施例的全部特征，其中，相同的數(shù)字用于指代為兩個(gè)實(shí)施方式所共用的部件。為了以小于f_crit的頻率增加對(duì)D_crit的感知進(jìn)行以下操作。從調(diào)整模塊208輸出的總頻帶被傳送至高通濾波器212和低通濾波器213。高通濾波器212產(chǎn)生由僅具有f_crit或f_crit以上的頻率的經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)210所表示的聲音的第一聲部。低通濾波器214產(chǎn)生由僅具有低于f_crit的頻率的經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)210表示的聲音的第二聲部。由優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218(執(zhí)行與圖2D中的模塊218相同的功能)處理低通濾波器214的輸出。在圖2E中，使用信號(hào)組合器220將優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218的輸出和高通濾波器212的輸出組合在一起，在此之后，組合的信號(hào)被傳送至揚(yáng)聲器單元201的一個(gè)或多個(gè)向上發(fā)射揚(yáng)聲器203。優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218'的輸出可分別傳送至揚(yáng)聲器單元201和/或207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209，用于直接向用戶發(fā)送聲音。在圖2E中示出的典型實(shí)施例中，優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218可幫助提高收聽者對(duì)具有低于f_crit的頻率的聲音(如來自天花板或者至少增加的高度)的心理聲學(xué)感知。

圖3是由如在圖2A、圖2B、圖2C或圖2D中的任一個(gè)中描述的音頻處理系統(tǒng)200的模塊執(zhí)行的音頻處理方法300中的處理步驟的流程圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，由參照?qǐng)D2A、圖2B、圖2C或圖2D描述的模塊中的任何一個(gè)或多個(gè)提供的任何特征(整體或部分地)，以及如參照?qǐng)D3描述的步驟中的任何一個(gè)或多個(gè)(整體或部分地)可以通過使用硬件(例如，通過一個(gè)或多個(gè)分立電路、專用集成電路(ASIC)、和/或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA))，或使用軟件(例如，由在代碼、信號(hào)和/或從存儲(chǔ)器訪問的指令的控制下操作的數(shù)字信息處理器模塊執(zhí)行的相關(guān)特征)、或使用如上所述的硬件和軟件的組合來實(shí)現(xiàn)。

音頻處理方法300開始于步驟302，其中，音頻處理系統(tǒng)200從音頻源202接收高度信號(hào)204和低層信號(hào)206。在步驟304中，調(diào)整模塊208比較高度信號(hào)204和低層信號(hào)206的一個(gè)或多個(gè)音頻特性(例如，振幅)。在步驟306中，調(diào)整模塊208基于在步驟304中執(zhí)行的比較調(diào)整高度信號(hào)204的振幅。

步驟308確定是否需要使用高通濾波器212和低通濾波器214進(jìn)一步處理調(diào)整模塊208的輸出。如果步驟308確定沒有這種需要(例如，基于表示用戶或系統(tǒng)偏好，或者音頻處理系統(tǒng)200中不存在高通濾波器212和低通濾波器214的數(shù)據(jù))，那么在步驟310中，調(diào)整模塊208的輸出210被傳送至揚(yáng)聲器單元201的一個(gè)或多個(gè)向上發(fā)射揚(yáng)聲器203，用于產(chǎn)生通過從用戶上方的預(yù)定位置反射而向用戶引導(dǎo)的聲音，并且低層信號(hào)206被傳送至揚(yáng)聲器單元201和/或207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209，用于產(chǎn)生引導(dǎo)向用戶的聲音。

如果步驟308確定存在這種需要(例如，基于表示用戶或系統(tǒng)偏好，或者在音頻處理系統(tǒng)200中存在高通濾波器212和低通濾波器214的數(shù)據(jù))，則調(diào)整模塊208的輸出被傳送至高通濾波器212和低通濾波器214兩者。在步驟312中，高通濾波器212基于調(diào)整模塊208的輸出的經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)210生成第一信號(hào)部分。如上所述，第一信號(hào)部分包含具有預(yù)定頻率閾值的頻率或預(yù)定頻率閾值以上的頻率的聲音。在步驟314中，低通濾波器214基于調(diào)整模塊208的輸出的經(jīng)調(diào)整的高度信號(hào)210生成第二信號(hào)部分。如上所述，第二信號(hào)部分包含具有預(yù)定頻率閾值以下的頻率的聲音。

步驟316確定是否需要通過路徑補(bǔ)償模塊216和216'進(jìn)一步處理高通濾波器212和低通濾波器214的輸出。如果步驟316確定沒有這種需要(例如，基于表示用戶或系統(tǒng)偏好的數(shù)據(jù))，或者音頻處理系統(tǒng)200中不存在路徑補(bǔ)償模塊216和216')，那么在步驟318中，由高通濾波器212產(chǎn)生的輸出被傳送至揚(yáng)聲器單元201的一個(gè)或多個(gè)向上發(fā)射揚(yáng)聲器203，用于產(chǎn)生通過從用戶上方的預(yù)定位置反射而引導(dǎo)向用戶的聲音，并且由低通濾波器214產(chǎn)生的輸出被傳送至揚(yáng)聲器單元201和/或207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209，用于產(chǎn)生引導(dǎo)向用戶的聲音。

如果步驟316確定存在這種需要(例如，基于表示用戶或系統(tǒng)偏好的數(shù)據(jù))，或者音頻處理系統(tǒng)200中存在路徑補(bǔ)償模塊216和216'，則由低通濾波器214產(chǎn)生的輸出被傳送至路徑補(bǔ)償模塊216，并且從音頻源206接收的低層信號(hào)206可以被傳送至路徑補(bǔ)償216'。在步驟320中，在第一時(shí)間間隔之后，路徑補(bǔ)償模塊216和216'基于第二信號(hào)部分和/或低層信號(hào)來控制聲音的產(chǎn)生。已參照?qǐng)D2C描述了該步驟所涉及的細(xì)節(jié)。

步驟322確定是否需要使用優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'進(jìn)一步處理調(diào)整模塊208的輸出。如果步驟308確定沒有這種需要(例如，基于表示用戶或系統(tǒng)偏好，或者音頻處理系統(tǒng)200中不存在優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'的數(shù)據(jù))，那么在步驟324中，由高通濾波器212產(chǎn)生的輸出被傳送至揚(yáng)聲器單元201的一個(gè)或多個(gè)向上發(fā)射揚(yáng)聲器203，用于產(chǎn)生通過從用戶上方的預(yù)定位置反射而引導(dǎo)向用戶的聲音，并且由路徑補(bǔ)償模塊216和216'產(chǎn)生的輸出被組合(例如，使用組合器模塊220或類似的裝置)并被傳送至揚(yáng)聲器單元201和/或207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209，用于產(chǎn)生引導(dǎo)向用戶的聲音。

如果步驟322確定存在這種需要(例如，基于表示用戶或系統(tǒng)偏好，或者在音頻處理系統(tǒng)200中存在優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'的數(shù)據(jù))，則路徑補(bǔ)償模塊216和216'的輸出被分別傳送至優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'。在步驟326中，在第二時(shí)間間隔之后，優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'基于第二信號(hào)部分和/或低層信號(hào)控制聲音的產(chǎn)生。已參照?qǐng)D2D描述該步驟涉及的細(xì)節(jié)。例如，在一些實(shí)施方式中，第二時(shí)間間隔可以在第一時(shí)間間隔之后開始。在一些實(shí)施方式中，第二時(shí)間間隔可以開始于揚(yáng)聲器單元201和/或207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209基于第一聲部的相應(yīng)部分產(chǎn)生聲音的時(shí)間。

在步驟328中，由高通濾波器212產(chǎn)生的輸出被傳送至揚(yáng)聲器單元201的一個(gè)或多個(gè)向上發(fā)射揚(yáng)聲器203，用于產(chǎn)生通過從用戶上方的預(yù)定位置反射而向用戶引導(dǎo)的聲音，并且將由優(yōu)先效應(yīng)延遲模塊218和218'產(chǎn)生的輸出進(jìn)行組合(例如，使用組合器模塊220或者類似的裝置)，并傳送至揚(yáng)聲器單元201和/或207中的一個(gè)或多個(gè)向前發(fā)射揚(yáng)聲器205和/或209，用于產(chǎn)生向用戶引導(dǎo)的聲音。

在步驟310、318、324和328之后，音頻處理方法300結(jié)束。

在本申請(qǐng)中，除非指定并非如此，否則術(shù)語“包括(comprising)”、“包含(comprise)”及其語法上的變形旨在表示“開放性的”或“包括在內(nèi)的”語言，使得它們包括所記載的元件，但也允許包括另外的非明確記載的元件。

雖然已經(jīng)參考示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變并且可用等同物替代其元件。此外，在不偏離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可以進(jìn)行修改以使本發(fā)明的的教導(dǎo)適用于特殊情況或材料。因此，本發(fā)明不限于在本說明書中所公開的特定實(shí)例，而是涵蓋落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有的實(shí)施方式。