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產(chǎn)生增強下混頻信號的裝置、產(chǎn)生增強下混頻信號的方法以及計算機程序的制作方法

文檔序號:2827267閱讀:183來源:國知局
產(chǎn)生增強下混頻信號的裝置、產(chǎn)生增強下混頻信號的方法以及計算機程序的制作方法
【專利摘要】一種用于基于多聲道麥克風信號產(chǎn)生增強下混頻信號的裝置,包括:空間分析器,被配置為基于多聲道麥克風信號來計算空間提示參數(shù)集合,空間提示參數(shù)集合包括對直達聲的到達方向加以描述的方向信息、直達聲功率信息以及散射聲功率信息。該裝置還包括:濾波器計算器,根據(jù)對直達聲的到達方向加以描述的方向信息、直達聲功率信息以及散射聲功率信息來計算增強濾波器參數(shù)。該裝置還包括:濾波器,使用增強濾波器參數(shù)對麥克風信號或從麥克風信號中導出的信號進行濾波,以獲得增強下混頻信號。
【專利說明】產(chǎn)生增強下混頻信號的裝置、產(chǎn)生增強下混頻信號的方法以及計算機程序
[0001]本申請是申請日為2011年2月15日,申請?zhí)枮?01180020677.6的發(fā)明專利申請
“產(chǎn)生增強下混頻信號的裝置、產(chǎn)生增強下混頻信號的方法以及計算機程序”的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]根據(jù)本發(fā)明的實施例涉及一種用于產(chǎn)生增強下混頻信號的裝置、一種用于產(chǎn)生增強下混頻信號的方法、以及一種產(chǎn)生增強下混頻信號的計算機程序。
[0003]根據(jù)本發(fā)明的實施例涉及一種針對空間音頻麥克風的增強下混頻計算。
【背景技術(shù)】
[0004]利用小麥克風配置記錄環(huán)繞聲音仍是一種挑戰(zhàn)。最廣泛已知的這種配置之一是聲場麥克風以及對應(yīng)的環(huán)繞解碼器(例如,參見參考文獻[3]),對應(yīng)的環(huán)繞解碼器對聲場麥克風的四個幾乎一致的麥克風膠囊信號進行濾波和組合,以產(chǎn)生環(huán)繞聲音輸出聲道。盡管保持了高單聲道信號保真度,但是該方法的缺陷在于其與一階麥克風方向響應(yīng)的有限方向性相關(guān)的有限聲道分尚。
[0005]備選地,可以應(yīng)用基于觀察到的聲場的參數(shù)表示的技術(shù)。在參考文獻[2]中,已經(jīng)提出了一種使用傳統(tǒng)的一致立體麥克風對來記錄環(huán)境聲音。示出了如何根據(jù)這些定向麥克風信號估計空間提示參數(shù)直射-散射聲比和聲音到達方向,以及如何應(yīng)用該信息來驅(qū)動空間音頻編碼合成,從而產(chǎn)生環(huán)境聲音。在參考文獻[2]中,還討論了參數(shù)信息(即,聲音的到達方向(DOA)和聲場的散射聲比(DSR))如何用于直接計算在MPEG環(huán)繞(MPS)編碼方案中使用的特定空間參數(shù)(例如,參見參考文獻[6])。
[0006]MPEG環(huán)繞是多聲道音頻信號的參數(shù)表示,代表了高質(zhì)量空間音頻編碼的高效方法。MPS利用了以下事實:從感知的觀點,多聲道音頻信號相對于不同的擴音器聲道包含顯著冗余。MPS編碼器考慮多個揚聲器信號作為輸入,其中,必須預先知道揚聲器的對應(yīng)空間配置?;谶@些輸入信號,MPS編碼器計算頻率子帶下的空間參數(shù),例如,兩個聲道之間的聲道電平差(CLD)和兩個聲道之間的聲道間相關(guān)性(ICC)。然后根據(jù)這些空間參數(shù)導出實際MPS輔助信息。此外,編碼器計算能夠由一個或多個音頻聲道構(gòu)成的下混頻信號。
[0007]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)立體聲麥克風輸入信號非常適合于估計空間提示參數(shù)。然而,還發(fā)現(xiàn)未處理的立體聲麥克風輸入信號通常不太適合于直接用作對應(yīng)的MPEG環(huán)繞下混頻信號。在許多情況下已經(jīng)發(fā)現(xiàn),左聲道和右聲道之間的串擾太高,導致MPEG環(huán)繞解碼信號中的不良聲道分離。
[0008]由于這種情況,需要一種基于多聲道麥克風信號產(chǎn)生增強下混頻信號的構(gòu)思,使得增強下混頻信號在MPEG環(huán)繞解碼之后產(chǎn)生足夠好的空間音頻質(zhì)量和定位特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]通過所要求保護的用于產(chǎn)生增強下混頻信號的裝置、所要求保護的用于產(chǎn)生增強下混頻信號的方法以及所要求保護的用于產(chǎn)生增強下混頻信號的計算機程序來實現(xiàn)上述目標。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例創(chuàng)建了一種用于基于多聲道麥克風信號產(chǎn)生增強下混頻信號的裝置。該裝置包括:空間分析器,被配置為基于多聲道麥克風信號來計算空間提示參數(shù)集合,空間提示參數(shù)集合包括對直達聲的到達方向加以描述的方向信息、直達聲功率信息以及散射聲功率信息。該裝置還包括:濾波器計算器,根據(jù)對直達聲的到達方向加以描述的方向信息、直達聲功率信息以及散射聲功率信息來計算增強濾波器參數(shù)。該裝置還包括:濾波器,使用增強濾波器參數(shù)對麥克風信號或從麥克風信號中導出的信號進行濾波,以獲得增強下混頻信號。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的該實施例基于以下發(fā)現(xiàn):可以通過濾波操作根據(jù)輸入的多聲道麥克風信號導出比輸入的多聲道麥克風信號更適合的增強下混頻信號,以及可以根據(jù)空間提示參數(shù)高效地導出針對這種信號增強濾波操作的濾波器參數(shù)。
[0012]相應(yīng)地,能夠再使用同樣的信息(即,空間提示參數(shù),也非常適合于導出MPGE環(huán)繞參數(shù)),來計算增強濾波器參數(shù)。相應(yīng)地,可以使用上述構(gòu)思來創(chuàng)建高效系統(tǒng)。
[0013]此外,即使多聲道麥克風信號的聲道信號僅包括低空間分離,也能夠?qū)С鲈贛PEG環(huán)繞解碼器中被處理時允許良好聲道分離的下混頻信號。相應(yīng)地,與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比,增強下混頻信號可以在MPEG環(huán)繞解碼之后產(chǎn)生顯著改善的空間音頻質(zhì)量和定位特性。
[0014]總之,根據(jù)本發(fā)明的上述實施例允許以適度計算量來提供具有良好空間分離特性的增強下混頻信號。
[0015]在優(yōu)選實施例中,濾波器計算器被配置為計算增強濾波器參數(shù),使得增強下混頻信號與期望下混頻信號近似。使用該方法,可以確保增強濾波器參數(shù)非常適合于期望的濾波結(jié)果。例如,可以計算增強濾波器參數(shù),使得增強下混頻信號的一個或多個統(tǒng)計特性與下混頻信號的期望統(tǒng)計特性近似。相應(yīng)地,可以實現(xiàn)增強的下混頻信號非常適合于期望值,其中可以在期望相關(guān)性方面以數(shù)值方式定義期望值。
[0016]在優(yōu)選實施例中,濾波器計算器被配置為根據(jù)空間提示參數(shù)計算多聲道麥克風信號(或,更精確地,多聲道麥克風信號的聲道信號)與下混頻信號的期望聲道信號之間的期望相關(guān)值。在這種情況下,濾波器計算器優(yōu)選地被配置為根據(jù)期望互相關(guān)值計算增強濾波器參數(shù)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),所述互相關(guān)值是對下混頻信號的聲道信號是否呈現(xiàn)足夠良好聲道分離特性的良好度量。同樣,還發(fā)現(xiàn),可以基于空間提示參數(shù)以適度的計算量來計算期望的相關(guān)值。
[0017]在優(yōu)選實施例中,濾波器計算器被配置為根據(jù)方向相關(guān)增益因子和一個或多個下混頻矩陣值來計算期望互相關(guān)值,方向相關(guān)增益因子描述了多聲道麥克風信號的直達聲分量對多個擴音器信號的期望貢獻,一個或多個下混頻矩陣值描述了多個音頻聲道(例如,擴音器信號)對增強下混頻信號的一個或多個聲道的貢獻。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),方向相關(guān)增益因子和下混頻矩陣值均非常適合于計算期望互相關(guān)值,并且發(fā)現(xiàn)方向相關(guān)增益因子和增強下混頻矩陣值是容易獲得的。此外,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于所述信息容易獲得期望互相關(guān)值。
[0018]在優(yōu)選實施例中,濾波器計算器被配置為將方向信息映射到方向相關(guān)增益因子。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),多聲道幅度平移(panning)定律可以用于根據(jù)方向信息以適度工作量確定增益因子。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),到達方向信息非常適合于確定方向相關(guān)增益因子,方向相關(guān)增益因子例如可以描述哪個揚聲器應(yīng)當呈現(xiàn)直達聲分量。容易理解,根據(jù)到達方向信息(簡要地,被指定為方向信息)向不同揚聲器信號分發(fā)直達聲分量,并且確定對哪個揚聲器應(yīng)當呈現(xiàn)直達聲分量加以描述的增益因子相對簡單。例如,用于將方向信息映射到方向相關(guān)增益因子集合的映射規(guī)則可以簡單地確定與到達方向相關(guān)聯(lián)的那些揚聲器能夠呈現(xiàn)(或主要呈現(xiàn))直達聲分量,而與其他方向相關(guān)聯(lián)的其他揚聲器僅呈現(xiàn)直達聲分量的一小部分,或者甚至抑制直達聲分量。
[0019]在優(yōu)選實施例中,濾波器計算器被配置為考慮直達聲功率信息和散射聲功率信息,來計算期望互相關(guān)值。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),對兩個所述聲音分量(直達聲分量和散射聲分量)的功率的考慮獲得特別良好的聽覺印象,這是因為直達聲分量和散射聲分量均可以被適當?shù)胤峙浣o(典型地,多聲道)下混頻信號的聲道信號。
[0020]在優(yōu)選實施例中,濾波器計算器被配置為根據(jù)方向信息對直達聲功率信息加權(quán),并且對散射聲功率信息應(yīng)用與方向信息無關(guān)的預定權(quán)重,以便計算期望互相關(guān)值。相應(yīng)地,可以在直達聲分量與散射聲分量之間進行區(qū)分,以獲得對期望互相關(guān)值的特別現(xiàn)實的估計。
[0021]在優(yōu)選實施例中,濾波器計算器被配置為基于維納-霍普夫(Wiener-Hopf)方程導出增強濾波器參數(shù)。在這種情況下,維納-霍普夫方程描述了相關(guān)值、增強濾波器參數(shù)與期望互相關(guān)值之間的關(guān)系,所述相關(guān)值描述了多聲道麥克風信號的不同聲道對之間的相關(guān)性,期望互相關(guān)值是多聲道麥克風信號的聲道信號與下混頻信號的期望聲道信號之間的期望互相關(guān)值。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),基于維納-霍普夫方程能夠獲得非常適合于下混頻信號的聲道信號的期望相關(guān)特性的增強濾波器參數(shù)。
[0022]在優(yōu)選實施例中,濾波器計算器被配置為根據(jù)期望下混頻信號的模型來計算增強濾波器參數(shù)。通過對期望下混頻信號進行建模,可以計算增強濾波器參數(shù),使得獲得允許對多聲道解碼器中的期望多聲道揚聲器信號的良好重構(gòu)的下混頻信號。
[0023]在一些實施例中,期望下混頻聲道的模型可以包括在可單獨獲得聲道信號(例如,擴音器信號)的情況下執(zhí)行的理想下混頻模型。此外,建模可以包括即使多聲道麥克風信號包括僅具有有限空間分離的聲道信號,也可以根據(jù)多聲道麥克風信號獲得單獨聲道信號的模型。相應(yīng)地,例如,通過將用于獲得單獨聲道信號(例如,擴音器信號)以及用于根據(jù)所述單獨聲道信號獲得期望下混頻聲道的建模相組合,來獲得期望下混頻信號的總模型。因此,這對于以相對小計算量可獲得增強濾波器參數(shù)的計算而言是足夠良好的參考。
[0024]在優(yōu)選實施例中,濾波器計算器被配置為選擇性地執(zhí)行單聲道濾波或雙聲道濾波,在單聲道濾波中,通過對多聲道麥克風信號的第一聲道的濾波來導出下混頻信號的第一聲道,并且通過對多聲道麥克風信號的第二聲道的濾波來導出下混頻信號的第二聲道,同時避免從多聲道麥克風信號的第一聲道到下混頻信號的第二聲道的串擾以及從多聲道麥克風信號的第二聲道到下混頻信號的第一聲道的串擾,在雙聲道濾波中,通過對多聲道麥克風信號的第一和第二聲道進行濾波來導出下混頻信號的第一聲道,并且通過對多聲道麥克風信號的第一和第二聲道進行濾波來導出下混頻信號的第二聲道。根據(jù)對多聲道麥克風信號的第一聲道和多聲道麥克風信號的第二聲道之間相關(guān)性加以描述的相關(guān)值來進行對單聲道濾波和雙聲道濾波的選擇。通過在單聲道濾波和雙聲道濾波之間進行選擇,可以避免數(shù)字錯誤,如果在左聲道和右聲道高度相關(guān)的情況下使用雙聲道濾波,則有時會出現(xiàn)數(shù)字錯誤。相應(yīng)地,可以獲得良好質(zhì)量的下混頻信號,而與多聲道麥克風信號的聲道信號是否聞度相關(guān)無關(guān)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例創(chuàng)建了一種用于產(chǎn)生增強下混頻信號的方法。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例創(chuàng)建了一種用于執(zhí)行產(chǎn)生增強下混頻信號的方法的計算機程序。
[0027]方法和計算機程序可以基于與裝置相同的發(fā)現(xiàn),并且可以通過參照裝置討論的任何特征和功能來補充方法和計算機程序。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]參照附圖順序地描述根據(jù)本發(fā)明的實施例,在附圖中:
[0029]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于產(chǎn)生增強下混頻信號的裝置的示意框圖;
[0030]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的空間音頻麥克風處理的圖示說明;
[0031]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的增強下混頻計算的圖示說明;
[0032]圖4示出了可以在根據(jù)本發(fā)明實施例中使用的用于計算期望下混頻信號Y1和Y2的聲道映射的圖示說明;
[0033]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的基于預處理的麥克風信號的增強下混頻計算的圖示說明;
[0034]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于根據(jù)多聲道麥克風信號導出增強濾波器參數(shù)的計算的示意表示;以及
[0035]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于根據(jù)多聲道麥克風信號導出增強濾波器參數(shù)的計算的示意表示。
【具體實施方式】
[0036]1.根據(jù)圖1用于產(chǎn)生增強下混頻信號的裝置
[0037]圖1示出了基于多聲道麥克風信號產(chǎn)生增強下混頻信號的裝置100的示意框圖。裝置100被配置為接收多聲道麥克風信號110,并且基于多聲道麥克風信號110提供增強下混頻信號112。裝置100包括:空間分析器120,被配置為基于多聲道麥克風信號110來計算空間提示參數(shù)集合122。空間提示參數(shù)典型地包括對直達聲(直達聲被包括在多聲道麥克風信號中)的到達方向加以描述的方向信息、直達聲功率信息以及散射聲功率信息。裝置100還包括濾波器計算器130,根據(jù)空間提示參數(shù)122 (即,根據(jù)對直達聲的到達方向加以描述的方向信息)、直達聲功率信息以及散射聲功率信息來計算增強濾波器參數(shù)132。裝置100還包括濾波器140,使用增強濾波器參數(shù)132對麥克風信號110或根據(jù)麥克風信號110導出的信號110’進行濾波,以獲得增強下混頻信號112??蛇x地可以使用可選預處理150根據(jù)多聲道麥克風信號110來導出信號110’。
[0038]關(guān)于裝置100的功能,應(yīng)當注意,典型地提供增強下混頻信號112,使得與多聲道麥克風信號110相比增強下混頻信號112實現(xiàn)了 MPEG環(huán)繞解碼之后改善的空間音頻質(zhì)量,這是因為增強濾波器參數(shù)132典型地由濾波器計算器130來提供,以便實現(xiàn)該目標。增強濾波器參數(shù)132的提供是基于空間分析器所提供的空間提示參數(shù)集合122,使得根據(jù)多聲道麥克風信號110的空間特性來提供增強濾波器參數(shù)132,以便強調(diào)多聲道麥克風信號110的空間特性。相應(yīng)地,濾波器140所執(zhí)行的濾波與輸入的多聲道麥克風信號110相比實現(xiàn)了對增強下混頻信號112的空間特性的信號自適應(yīng)改進。
[0039]后續(xù)更詳細地描述由空間分析器120執(zhí)行的空間分析、濾波器計算器130執(zhí)行的濾波器參數(shù)計算和濾波器140執(zhí)行的濾波有關(guān)的細節(jié)。
[0040]2.根據(jù)圖2的用于產(chǎn)生增強下混頻信號的裝置
[0041]圖2示出了用于產(chǎn)生增強下混頻信號(可以采用雙聲道音頻信號的形式)以及與具有多于兩個聲道的上混頻信號相關(guān)聯(lián)的空間提示集合的裝置200的示意框圖。裝置200包括:麥克風裝置205,被配置為提供包括第一聲道信號210a和第二聲道信號210b的雙聲道麥克風信號。
[0042]裝置200還包括:處理器216,基于雙聲道麥克風信號提供與具有多于兩個聲道的上混頻信號相關(guān)聯(lián)的空間提示集合。處理器216還被配置為提供增強濾波器參數(shù)232。處理器216被配置為接收麥克風裝置205提供的第一聲道信號210a和第二聲道信號210b作為其輸入信號。處理器216被配置為提供增強濾波器參數(shù)232,并且還提供空間提示信息262。裝置200還包括:雙聲道音頻信號供應(yīng)器240,被配置為接收麥克風裝置205提供的第一聲道信號210a和第二聲道信號210b,并且提供第一聲道信號210a和第二聲道信號210b的處理版本作為包括聲道信號212a、212b的雙聲道音頻信號212。
[0043]麥克風裝置205包括第一定向麥克風206和第二定向麥克風208。第一定向麥克風206和第二定向麥克風208優(yōu)選地間隔不超過30cm。相應(yīng)地,第一定向麥克風206和第二定向麥克風208接收到的信號具有強相關(guān)性,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這對于信號分析器220計算分量能量信息(或分量功率信息 )122a和方向信息122b是有利的。然而,對第一定向麥克風206和第二定向麥克風208進行定向,使得第二定向麥克風208的方向特性209是第一定向麥克風206的方向特性207的旋轉(zhuǎn)版本。相應(yīng)地,第一聲道麥克風信號210a和第二聲道麥克風信號210b具有強相關(guān)性(由于麥克風206和208的空間接近),然而也是不同的(由于定向麥克風206、208的不同方向特性207、209)。具體地,從近似恒定方向入射在麥克風裝置205上的方向信號使第一聲道麥克風信號210a和第二聲道麥克風信號210b的強相關(guān)信號分量具有時間恒定的方向相關(guān)幅度比(或強度比)。從時變方向入射在麥克風陣列205上的環(huán)境音頻信號使第一聲道麥克風信號210a和第二聲道麥克風信號210b的信號分量具有顯著相關(guān)性但具有時間波動幅度比(或強度比)。相應(yīng)地,麥克風裝置205提供使得即使在麥克風206、208間距較小時,處理器216的信號分析器220也能夠在直達聲與散射聲之間進行區(qū)分的雙聲道麥克風信號210a、210b。因此,裝置200構(gòu)成音頻信號供應(yīng)器,音頻信號供應(yīng)器能夠以空間緊湊的形式來實現(xiàn),但仍能夠提供與具有多于兩個聲道的上混頻信號相關(guān)聯(lián)的空間提不。
[0044]空間提示262可以與空間音頻解碼器提供的雙聲道音頻信號212a、212b相結(jié)合地使用,以提供環(huán)繞聲音輸出信號。在下文中,給出了關(guān)于裝置200的一些其他說明。可選地,裝置200包括:麥克風裝置205,提供第一聲道信號210a和第二聲道信號210b。第一聲道信號210a也可以用X1⑴表示,第二聲道信號210b也可以用^⑴表示。應(yīng)當注意,第一聲道信號210a和第二聲道信號210b可以表不被輸入到根據(jù)圖1的裝置100中的多聲道麥克風信號110。
[0045]雙聲道音頻信號供應(yīng)器240接收第一聲道信號210a和第二聲道信號210b,并且典型地還接收增強濾波器參數(shù)信息232。雙聲道音頻信號供應(yīng)器240例如可以執(zhí)行可選預處理150和濾波器140的功能,以提供由第一聲道信號212a和第二聲道信號212b表不的雙聲道音頻信號212。雙聲道音頻信號212可以等同于圖1的裝置100輸出的增強下混頻信號 112。
[0046]信號分析器220可以被配置為接收第一聲道信號210a和第二聲道信號210b。同樣,信號分析器220可以被配置為基于雙聲道麥克風信號210 (即,基于第一聲道信號210a和第二聲道信號210b)獲得分量能量信息122a和方向信息122b。優(yōu)選地,信號分析器220被配置為獲得分量能量信息122a和方向信息122b,使得分量能量信息122a描述對雙聲道麥克風信號的直達聲分量的能量(或功率)以及雙聲道麥克風信號的散射聲分量的能量(或功率)的估計,并且使得方向信息122描述對雙聲道麥克風信號210a、210b的直達聲分量從哪個方向而來的估計。相應(yīng)地,信號分析器220可以采用空間分析器120的功能,并且分量能量信息122a和方向信息122b可以等同于空間提示參數(shù)122。分量能量信息122a可以等同于直達聲功率信息和散射聲功率信息。處理器216還包括:空間輔助信息發(fā)生器260,從信號分析器220接收分量能量信息122a和方向信息122b??臻g輔助信息發(fā)生器260被配置為基于分量能量信息122a和方向信息122b提供空間提示信息262。優(yōu)選地,空間輔助信息發(fā)生器260被配置為將雙聲道麥克風信號210a、210b的分量能量信息122a和雙聲道麥克風信號210a、210b的方向信息122b映射到空間提示信息262上。相應(yīng)地,獲得空間輔助信息262,使得空間提示信息262描述與具有多于兩個聲道的上混頻音頻信號相關(guān)聯(lián)的空間提不集合。
[0047]處理器216基于雙聲道麥克風信號210a、210b實現(xiàn)了對空間提示信息262的計算上非常高效的計算,空間提示信息262與具有多于兩個聲道的上混頻音頻信號相關(guān)聯(lián)。信號分析器220能夠從雙聲道麥克風信號中提取大量信息,即分量能量信息122a和方向信息122b,分量能量信息122a描述對直達聲分量的能量估計以及對散射聲分量的能量估計,方向信息122b描述了對雙聲道麥克風信號的直達聲分量所源自的方向的估計。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),信號分析器220基于雙聲道麥克風信號210a、2IOb獲得的該信息甚至對于具有多于兩個聲道的上混頻音頻信號也足以導出空間提示信息262。重要地,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)分量能量信息122a和方向信息122b足以直接確定空間提示信息262,而無需實際使用上混頻音頻聲道作為中間量。
[0048]此外,處理器216包括:濾波器計算器230,被配置為接收分量能量信息122a和方向信息122b,并且基于分量能量信息122a和方向信息122b提供增強濾波器參數(shù)信息232。相應(yīng)地,濾波器計算器230可以接管濾波器計算器130的功能。
[0049]綜上所述,裝置200能夠在兩種情況下,以高效方式使用相同的中間信息122a、122b高效地確定增強下混頻信號212和空間提示信息262。同樣,應(yīng)當注意,裝置200能夠使用空間上較小的麥克風裝置205來獲得(增強)下混頻信號212和空間提示信息262。盡管使用小麥克風裝置(可以是裝置200的部件或者可以在裝置200外部但與裝置200相連),但下混頻信號212包括非常良好的空間分離特性,這是因為通過濾波器計算器230來計算增強濾波器參數(shù)232。相應(yīng)地,(增強)下混頻信號212在與空間提示信息262相結(jié)合時可以非常適合于空間呈現(xiàn)(例如,使用MPEG環(huán)繞解碼器的空間呈現(xiàn))。
[0050]總之,圖2示出了空間音頻麥克風技術(shù)的示意框圖。如所見,在模塊216中使用立體聲麥克風輸入信號210a (也用X1 (t)表示)和210b (也用x2 (t)表示),來計算與多聲道上混頻信號(例如,雙聲道音頻信號212)相關(guān)聯(lián)的空間提示信息262的集合。此外,提供了雙聲道下混頻信號212。
[0051]在以下部分中,對基于分析立體聲麥克風信號確定空間提示信息262所需的步驟進行概述。這里,參照參考文獻[2]中的描述。
[0052]3.立體聲信號分析
[0053]在下文中,描述可以由空間分析器120或信號分析器220執(zhí)行的立體聲信號分析。應(yīng)當注意,在存在多于兩個所使用的麥克風并且存在多聲道麥克風信號的多于兩個聲道信號的一些實施例中,可以使用增強信號分析。
[0054]本文描述的立體聲信號分析可以用于提供空間提示參數(shù)122,可以采取分量能量信息122a和方向信息122b的形式。應(yīng)當注意,立體聲信號分析可以在時-頻域中執(zhí)行。相應(yīng)地,可以將多聲道麥克風信號110、210的聲道信號210a、210b轉(zhuǎn)換成用于其他分析目的的時-頻域表示。
[0055]麥克風信號X1 (t)和X2 (t)的時-頻域表示是X1 (k, i)和X2 (k, i),其中,k和i是時間和頻率索引。假定可以將Xjk,i)和X2(k,i)建模為:
[0056]X1 (k, i) = S(k, i) +N1 (k, i)
[0057]X2 (k, i) = a (k, i) S (k, i) +N2 (k, ), (I)
[0058]其中,a(k,i)是增益因子,S(k,i)是左聲道中的直達聲,Njk,i)和隊&,1)表示
散射聲。`
[0059]根據(jù)a,E{SS*} ,EiN1N1I,和E{N2N/}計算空間音頻編碼(SAC)下混頻信號112、212和輔助信息262,其中,E{.}是短時平均運算,并且*表示復共軛。在下文中導出這些值。
[0060]根據(jù)(I),遵循
[0061]E(XiIl) =
[0062]E{.X,Xi} = "2EprKE.闕}
[0063]= οΕ{551-Ε{Λι_Λ2}.(2)
[0064]應(yīng)當注意,這里可以將E{SS*}視為直達聲功率信息,同樣也可以視為直達聲能量信息,并且可以將EiN1N1I和E{N2N/}視為散射聲功率信息或散射聲能量信息??梢詫{SS*}和EiN1N1I視為分量能量信息,可以將a視為方向信息。
[0065]假定兩個麥克風信號的散射聲量相同,即,E(N1N1) =EiN2N2*! =E{NN*},并且假定N1與N2之間的歸一化互相關(guān)系數(shù)是Odiff,即,
【權(quán)利要求】
1.一種用于基于多聲道麥克風信號(110 ;210 ;310)產(chǎn)生增強下混頻信號(112 ;212 ;312)的裝置(100 ;200 ;300 ;500),該裝置包括: 空間分析器(120 ;220 ;320),被配置為基于多聲道麥克風信號來計算空間提示參數(shù)集合(E{Nr},E{SS*},a,α),空間提示參數(shù)集合包括對直達聲的到達方向加以描述的方向信息(a, α)、直達聲功率信息(E{SS*})以及散射聲功率信息(E{NN*}); 濾波器計算器(130;230;316),根據(jù)對直達聲的到達方向加以描述的方向信息(a,α )、直達聲功率信息(E{SS*})以及散射聲功率信息(E{NN*})來計算增強濾波器參數(shù)(132 ;232 ;332); 濾波器(140 ;240 ;340),使用增強濾波器參數(shù)(132 ;232 ;332)對麥克風信號(110 ;210;310)或從麥克風信號中導出的信號進行濾波,以獲得增強下混頻信號(112;212;312); 其中,濾波器計算器(130 ;230 ;316)被配置為根據(jù)對多聲道麥克風信號的第一聲道(X1)和多聲道麥克風信號的第二聲道(X2)之間的相關(guān)性加以描述的相關(guān)值來選擇性地執(zhí)行單聲道濾波或雙聲道濾波, 在單聲道濾波中,通過對多聲道麥克風信號(110 ;210 ;310)的第一聲道(X1)的濾波來導出增強下混頻信號(112;212;312)的第一聲道Cf1 ),并且通過對多聲道麥克風信號的第二聲道(X2)的濾波 來導出增強下混頻信號的第二聲道(A ).同時避免從多聲道麥克風信號的第一聲道到增強下混頻信號的第二聲道的串擾以及從多聲道麥克風信號的第二聲道到增強下混頻信號的第一聲道的串擾, 在雙聲道濾波中,通過對多聲道麥克風信號的第一和第二聲道(X1, X2)進行濾波來導出增強下混頻信號的第一聲道(Y1 ),并且通過對多聲道麥克風信號的第一和第二聲道(X1,X2)進行濾波來導出增強下混頻信號的第二聲道(y2)o
2.—種用于基于多聲道麥克風信號產(chǎn)生增強下混頻信號的方法,該方法包括: 基于多聲道麥克風信號來計算空間提示參數(shù)集合,空間提示參數(shù)集合包括對直達聲的到達方向加以描述的方向信息、直達聲功率信息以及散射聲功率信息; 根據(jù)對直達聲的到達方向加以描述的方向信息、直達聲功率信息以及散射聲功率信息來計算增強濾波器參數(shù); 使用增強濾波器參數(shù)對麥克風信號或從麥克風信號中導出的信號進行濾波,以獲得增強下混頻信號; 其中,該方法包括:根據(jù)對多聲道麥克風信號的第一聲道(X1)和多聲道麥克風信號的第二聲道(X2)之間的相關(guān)性加以描述的相關(guān)值選擇性地執(zhí)行單聲道濾波或雙聲道濾波, 在單聲道濾波中,通過對多聲道麥克風信號(110 ;210 ;310)的第一聲道(X1)的濾波來導出增強下混頻信號(112;212;312)的第一聲道(^ ),并且通過對多聲道麥克風信號的第二聲道(X2)的濾波來導出增強下混頻信號的第二聲道(t),同時避免從多聲道麥克風信號的第一聲道到增強下混頻信號的第二聲道的串擾以及從多聲道麥克風信號的第二聲道到增強下混頻信號的第一聲道的串擾,在雙聲道濾波中,通過對多聲道麥克風信號的第一和第二聲道(X1, X2)進行濾波來導出增強下混頻信號的第一聲道),并且通過對多聲道麥克風信號的第一和第二聲道(X1,X2)進行濾波來導出增 強下混頻信號的第二聲道(戌)。
【文檔編號】G10L19/00GK103811010SQ201410045881
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日:2010年2月24日
【發(fā)明者】法比安·庫奇, 于爾根·赫勒, 克里斯托弗·弗勒, 克里斯多佛·圖爾尼里 申請人:弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進協(xié)會
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