用于雙信道音頻系統(tǒng)中的立體聲場(chǎng)域增強(qiáng)的系統(tǒng)及方法
【專利說明】用于雙信道音頻系統(tǒng)中的立體聲場(chǎng)域増強(qiáng)的系統(tǒng)及方法
[0001]優(yōu)先權(quán)主張
[0002]本申請(qǐng)案在35U.S.C.第119(e)款的規(guī)范下基于目前在美國專利商標(biāo)事務(wù)所待審的臨時(shí)專利申請(qǐng)案序號(hào)第61/834，063號(hào)并且主張其優(yōu)先權(quán)，該案的提申日期為2013年6月12日，本文以引用的方式將其并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明提供用于數(shù)字處理一雙信道音頻輸入信號(hào)以達(dá)立體聲場(chǎng)域增強(qiáng)的目的的方法及系統(tǒng)。明確地說，本發(fā)明的某些實(shí)施例關(guān)于數(shù)字處理該雙信道音頻輸入信號(hào)，以便能夠在一雙信道音頻系統(tǒng)中為聆聽者再生沉浸式錄音室質(zhì)量的聲音。
【背景技術(shù)】
[0004]立體聲音或立體聲是一種聲音再生的方法，其產(chǎn)生聲音的方向性的感受。這可通過利用經(jīng)由二或更多個(gè)揚(yáng)聲器組成的配置所播放的二或更多個(gè)音頻信道來達(dá)成，以便產(chǎn)生聲音來自各個(gè)方向的效果?，F(xiàn)今的立體聲音常見于娛樂系統(tǒng)之中，例如，無線電、TV、計(jì)算機(jī)、以及行動(dòng)裝置。
[0005]在雙信道音頻系統(tǒng)中回放一理想的立體聲需要相對(duì)于和聆聽者的關(guān)系來謹(jǐn)慎擺放兩個(gè)揚(yáng)聲器。在聆聽者前方且相隔相等距離處使用兩個(gè)完全相同的揚(yáng)聲器會(huì)達(dá)到最佳結(jié)果，以使得聆聽者和該兩個(gè)揚(yáng)聲器形成具有60度相同角度的等邊三角形。
[0006]然而，此配置并非是一定可達(dá)成的配置或?yàn)樗Ｍ呐渲谩Ｅe例來說，許多立體聲揚(yáng)聲器或系統(tǒng)包括一體成形(all-1n-one)的單元，例如，放音匣(boombox)、音箱(soundbar)、蜂巢式電話、或是被埋置在計(jì)算機(jī)或其它裝置之中的揚(yáng)聲器。進(jìn)一步言之，房間的配置可能無法將兩個(gè)揚(yáng)聲器放置在和聆聽者相隔相等距離處。于此些不理想的情形中，聆聽者便無法完全欣賞或感受到立體聲音頻信號(hào)。
[0007]為補(bǔ)償此些情形，可以在一立體聲音頻系統(tǒng)中施行「立體聲寬度(stereo width) J控制。立體聲寬度控制允許利用Mid/Side (M/S)處理來增加或縮減一立體聲信號(hào)的影像寬度。當(dāng)寬度被調(diào)整時(shí)，中央聲音仍殘留在中央，而邊緣則被往內(nèi)拉或往外推。明確地說，一揚(yáng)聲器系統(tǒng)的立體聲寬度能夠因相對(duì)于中間信號(hào)來提高側(cè)邊信號(hào)的位準(zhǔn)而增加，或者能夠因相對(duì)于中間信號(hào)來降低側(cè)邊信號(hào)的位準(zhǔn)而縮減。
[0008]然而，目前的靜態(tài)立體聲寬度調(diào)整方法并不理想，因?yàn)椴煌囊纛l信號(hào)有不同數(shù)額的側(cè)邊信號(hào)。因此，有利的方式是相對(duì)于中間信號(hào)來動(dòng)態(tài)控制側(cè)邊信號(hào)的立體聲寬度調(diào)整，以便在立體聲音頻系統(tǒng)中產(chǎn)生一致的沉浸式體驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明通過提供一種用于動(dòng)態(tài)控制中間信號(hào)與側(cè)邊信號(hào)之間的關(guān)系的方法及系統(tǒng)而滿足上面所述的現(xiàn)行需求，以便達(dá)到立體聲寬度調(diào)整的目的，同時(shí)保留并且偶爾增強(qiáng)原始輸入信號(hào)的總聲音質(zhì)量與音量。
[0010]據(jù)此，在原先廣義的術(shù)語中，一雙信道音頻輸入信號(hào)可以先以一第一截止頻率(cutoff frequency)為基礎(chǔ)被分成一低頻率信號(hào)與一較高頻率信號(hào)。這允許保留該低頻率信號(hào)的相位關(guān)系。于大部分的情形中，頻率越低，越不容易決定聲音的原始點(diǎn)。因此，低頻率不需要調(diào)整立體聲寬度，因?yàn)榭梢越?jīng)由兩個(gè)揚(yáng)聲器均等分擔(dān)再生該些低頻率的工作。
[0011]該較高頻率信號(hào)接著會(huì)進(jìn)一步被分成一中間信號(hào)與一側(cè)邊信號(hào)。該中間信號(hào)為該較高頻率信號(hào)的右信道與左信道的總和。該側(cè)邊信號(hào)為該較高頻率信號(hào)的右信道與反向左信道的總和。該中間信號(hào)會(huì)被處理并且當(dāng)作偵測(cè)信號(hào)，以便動(dòng)態(tài)調(diào)變?cè)搨?cè)邊信號(hào)，并且因而調(diào)整該較高頻率信號(hào)的立體聲寬度。換言之，該經(jīng)修正的中間信號(hào)或偵測(cè)信號(hào)會(huì)決定該側(cè)邊信號(hào)被調(diào)變的強(qiáng)度。所生成的經(jīng)增益調(diào)變的側(cè)邊信號(hào)會(huì)為聆聽者造成更一致且更沉浸的聲音體驗(yàn)。
[0012]于至少一實(shí)施例中，該經(jīng)增益調(diào)變的側(cè)邊信號(hào)會(huì)進(jìn)一步被一補(bǔ)足增益(makeupgain)調(diào)整。該補(bǔ)足增益會(huì)確保該側(cè)邊信號(hào)位在等于原始側(cè)邊信號(hào)或以上的增益位準(zhǔn)處。進(jìn)一步言之，該側(cè)邊信號(hào)的增益調(diào)變會(huì)受到增益減降最高限額的支配。于本發(fā)明的至少一實(shí)施例中，此增益減降最高限額可以和補(bǔ)足增益連結(jié)。舉例來說，這會(huì)確保如果希望有SdB的側(cè)邊推升的話，那么，在調(diào)變期間的增益下降將不會(huì)大于8dB。因此，原始的立體聲效應(yīng)不會(huì)遺失。
[0013]該所生成的經(jīng)增益調(diào)變的側(cè)邊信號(hào)與該中間信號(hào)接著會(huì)重新組合。于某些實(shí)施例中，該早先的低頻率信號(hào)也會(huì)在此階段中被重新組合，以便產(chǎn)生一最后的輸出信號(hào)。于其它實(shí)施例中，具有該經(jīng)增益調(diào)變側(cè)邊信號(hào)的該經(jīng)組合與處理的較高頻率信號(hào)會(huì)相對(duì)于中范圍頻率信號(hào)進(jìn)一步被處理成高頻率信號(hào)的延遲。
[0014]據(jù)此，于至少一實(shí)施例中，該經(jīng)處理的較高頻率信號(hào)會(huì)被傳送至一第二濾波器。該第二濾波器會(huì)以一第二截止頻率為基礎(chǔ)將該經(jīng)處理的較高頻率信號(hào)分成一高頻率信號(hào)與一中范圍頻率信號(hào)。該高頻率信號(hào)接著會(huì)經(jīng)由一延遲模塊被發(fā)送，用以延遲右信道或左信道或是右信道與左信道高達(dá)999個(gè)取樣。該經(jīng)延遲的高頻率信號(hào)、中范圍頻率信號(hào)、以及低頻率信號(hào)會(huì)于此實(shí)施例中重新組合，以便產(chǎn)生一最后的輸出信號(hào)。該最后的輸出信號(hào)可以被發(fā)送至一輸出裝置，用于進(jìn)行回放或是額外處理，其包含，但是并不受限于動(dòng)態(tài)范圍處理。
[0015]探討下面的圖式及詳細(xì)說明將會(huì)更明白本發(fā)明的前述與其它目的、特點(diǎn)、以及優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0016]為更完整了解本發(fā)明的性質(zhì)，應(yīng)該配合隨附的圖式來參考下面的詳細(xì)說明，其中:
[0017]圖1所示的是本發(fā)明的立體聲場(chǎng)域增強(qiáng)方法的其中一較佳實(shí)施例的方塊圖。
[0018]圖2所示的是本發(fā)明的立體聲場(chǎng)域增強(qiáng)方法的另一較佳實(shí)施例的方塊圖，其進(jìn)一步包含延遲高頻率信號(hào)。
[0019]圖3所示的是本發(fā)明的立體聲場(chǎng)域增強(qiáng)系統(tǒng)的又一較佳實(shí)施例的方塊圖。
[0020]圖4所示的是本發(fā)明的立體聲場(chǎng)域增強(qiáng)系統(tǒng)的又一較佳實(shí)施例的方塊圖，其進(jìn)一步包含一延遲模塊。
[0021]圖5所示的是本發(fā)明的立體聲場(chǎng)域增強(qiáng)系統(tǒng)的又一較佳實(shí)施例的方塊圖，其利用特定的電子電路與器件。
[0022]在所有圖式中，相同的組件符號(hào)表示相同的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如附圖所示，本發(fā)明關(guān)于一種用于雙信道音頻系統(tǒng)中的立體聲場(chǎng)域增強(qiáng)的系統(tǒng)及方法。
[0024]如概略表示，圖1所示的是本發(fā)明的至少一較佳實(shí)施例的步驟。于此實(shí)施例中，一雙信道音頻輸入信號(hào)會(huì)先利用一第一截止頻率被分成一低頻率信號(hào)與一較高頻率信號(hào)，如在10中。所生成的低頻率信號(hào)包括在該第一截止頻率以下的頻率。同樣地，所生成的高頻率信號(hào)包括在該第一截止頻率以上的頻率。于至少一實(shí)施例中，該第一截止頻率大體上介于20Hz與10Hz之間。該第一截止頻率于至少一實(shí)施例中可進(jìn)一步調(diào)整。該音頻輸入信號(hào)會(huì)于至少一實(shí)施例中通過使用至少一電子濾波器而被分離，該至少一電子濾波器包括被架構(gòu)且被配置成用以濾波選定頻率的電路。該音頻輸入信號(hào)也可以由其它適當(dāng)電路及/或電路配置來分離。
[0025]該較高頻率信號(hào)接著會(huì)進(jìn)一步被分成一中間信號(hào)與一側(cè)邊信號(hào)，如在11中。該音頻輸入信號(hào)和該所生成的較高頻率信號(hào)包括一右信道信號(hào)與一左信道信號(hào)。就此來說，該中間信號(hào)包括該右信道信號(hào)與左信道信號(hào)的總和。相反地，該側(cè)邊信號(hào)包括該右信道信號(hào)與左信道信號(hào)的反向信號(hào)的總和；或者，換言之，該右信道信號(hào)扣除該左信道信號(hào)。該較高頻率信號(hào)是通過使用一 Μ/S分歧器電路被分成該中間信號(hào)與該側(cè)邊信號(hào)。明確地說，該M/S分歧器電路可以包括一總和與差額電路，用以相加該些左信號(hào)與右信號(hào)而產(chǎn)生該中間信號(hào)，并且相應(yīng)地以該右信道扣除該左信道而產(chǎn)生該側(cè)邊信號(hào)。該較高頻率信號(hào)也可以由其它適當(dāng)電路及/或電路配置來分離。
[0026]該中間信號(hào)會(huì)經(jīng)由偵測(cè)模塊作進(jìn)一步處理，如在12中，用以產(chǎn)生一偵測(cè)信號(hào)。于至少一實(shí)施例中，該偵測(cè)模塊包括至少兩個(gè)棚架濾波器(shelving fiIter)，舉例來說，一低棚架濾波器與一高棚架濾波器。該偵測(cè)信號(hào)是被用來調(diào)變?cè)搲嚎s模塊，如在13中，該壓縮模塊會(huì)調(diào)整該側(cè)邊信號(hào)的增益，用以產(chǎn)生一經(jīng)增益調(diào)變的側(cè)邊信號(hào)。進(jìn)一步言之，該側(cè)邊信號(hào)的增益可被限制于一可調(diào)整的增益減降最高限額。該可調(diào)整的增益減降最高限額可以大體上介于OdB與12dB之間。該經(jīng)增益調(diào)變的側(cè)邊信號(hào)會(huì)被一補(bǔ)足增益進(jìn)一步調(diào)整，如在14中。在13中的可調(diào)整增益減降最高限額可進(jìn)一步被設(shè)為對(duì)應(yīng)于如在14中的補(bǔ)足增益。這通過確保最后的輸出等于原始側(cè)邊信號(hào)或在原始側(cè)邊信號(hào)以上來維持該經(jīng)調(diào)變側(cè)邊信號(hào)的輸出音量。于至少一實(shí)施例中，該壓縮模塊包括一動(dòng)態(tài)范圍壓縮模塊。更明確地說，該壓縮模塊可以包括一自動(dòng)增益控制器。該壓縮模塊可以進(jìn)一步包括適合如所述般增益調(diào)變的其它電路及/或電路配置。