專利名稱：用于移動(dòng)立體聲內(nèi)容的改善的頭相關(guān)傳遞函數(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音頻信號(hào)處理的領(lǐng)域，更具體地涉及通過濾波器處理聲道以提供空間維度的感覺，包括在使用雙耳或跨耳重放系統(tǒng)收聽時(shí)正確定位一個(gè)移動(dòng)的信號(hào)。
背景技術(shù)：
圖1顯示了一個(gè)普通的雙耳重放系統(tǒng)，包括通過多個(gè)例如FIR濾波器的頭相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)濾波器處理多個(gè)聲道以便為收聽者20提供每個(gè)輸入聲道從特定方向出現(xiàn)的印象。圖1顯示了由信息的第一聲道11(聲道1)，第二聲道(聲道2)，...，和第N聲道12(聲道N)組成的N個(gè)音頻源的處理。雙耳重放系統(tǒng)用于使用收聽者20佩戴的一對(duì)耳機(jī)19進(jìn)行的重放。每個(gè)聲道被一對(duì)HRTF濾波器處理，一個(gè)濾波器針對(duì)通過收聽者左耳22的重放，另一個(gè)針對(duì)通過收聽者20的右耳23的播放。因此第一HRTF濾波器對(duì)13和14直到第NHRTF濾波器對(duì)15和16被顯示。針對(duì)通過收聽者20左耳22重放的每個(gè)HRTF濾波器的輸出由加法器18相加，而針對(duì)通過收聽者20右耳23重放的每個(gè)HRTF濾波器的輸出由加法器17相加。收聽者20感覺到的每個(gè)聲道的入射方向通過被應(yīng)用于該聲道的HRTF濾波器對(duì)的選擇來確定。例如，在圖1中，聲道1(11)通過濾波器對(duì)13，14進(jìn)行處理，以使得經(jīng)由耳機(jī)19為收聽者提供的音頻輸入給收聽者一種聲道1(11)的聲音是從例如位置21的被表示為θ1的特定到達(dá)方位角入射到該收聽者的印象。同樣地，針對(duì)第二聲道的HRTF濾波器對(duì)被設(shè)計(jì)以使得聲道2的聲音是從被表示為θ2的特定到達(dá)方位角入射到收聽者，而針對(duì)第N聲道的HRTF濾波器對(duì)被設(shè)計(jì)以使得聲道N(12)的聲音是從被表示為θN的特定到達(dá)方位角入射到收聽者。
為了簡單起見，圖1只顯示了例如來自感覺源21的對(duì)應(yīng)于聲道1的感覺聲音的到達(dá)角度的到達(dá)方位角。通常，HRTF濾波器可被用來為收聽者20提供對(duì)應(yīng)于由入射方位角和入射仰角兩者指定的任意到達(dá)方向的刺激。
HRTF濾波器對(duì)是指為收聽者的雙耳22，23處理單個(gè)聲道所需的兩個(gè)單獨(dú)的HRTF濾波器的組合，每只耳朵一個(gè)HRTF濾波器。因此，對(duì)于兩聲道的聲音，兩個(gè)HRTF濾波器對(duì)被使用。
這里的描述主要針對(duì)兩輸入聲道即立體聲輸入對(duì)系統(tǒng)被詳細(xì)提供。把這里描述的情況擴(kuò)展到三個(gè)或更多個(gè)輸入聲道是直接的，因此這樣的擴(kuò)展被認(rèn)為包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖2顯示了包括兩個(gè)音頻輸入即左聲道輸入31和右聲道輸入32的立體聲雙耳化器系統(tǒng)。兩個(gè)聲道輸入中的每一個(gè)被單獨(dú)處理，左聲道輸入通過HRTF對(duì)33，34處理，而右聲道輸入通過另一HRTF對(duì)35，36處理。在一個(gè)典型的情況中，左聲道輸入31和右聲道輸入32是為了對(duì)稱的重放，以使得使用這兩個(gè)HRTF對(duì)的雙耳化的目標(biāo)是為收聽者提供分別從相對(duì)收聽者20的中平面被對(duì)稱放置的左右角度位置聽到左右聲道的感覺。參考圖2，如果HRTF對(duì)33，34，35，36是針對(duì)對(duì)稱收聽的，左聲道被感覺是來自在位于方位角θ的源37，而右聲道被感覺是來自在為左側(cè)感覺源37的方位角的負(fù)值的方位角上的源38，即來自方位角-θ。
在這種對(duì)稱條件下做了一些簡化的假設(shè)。首先是收聽者的頭部和聲音感覺是對(duì)稱的。這意味著HRTF(θ，L)＝HRTF(-θ，R) (1)此外，從左聲源37到左耳22的HRTF等于從右聲源38到右耳23的HRTF。把這樣的HRTF表示為HRTFnear。同樣地，在這種對(duì)稱假設(shè)下，從左聲源37到右耳23的HRTF等于從右聲源38到左耳22的HRTF。把這種HRTF表示為HRTFfar。
在雙耳化器中，HRTF濾波器通常通過測量虛擬頭部或人類收聽者頭部的真實(shí)HRTF響應(yīng)而得到。相對(duì)完善的雙耳處理系統(tǒng)使用對(duì)應(yīng)多個(gè)收聽者和/或多種聲音入射方位角和仰角的大型HRTF測量庫。
對(duì)于現(xiàn)今使用的雙耳系統(tǒng)來說，在例如圖2所示的雙耳處理系統(tǒng)中簡單使用測量的θ和-θ的HRTF對(duì)是普遍的。換句話說，假設(shè)測量的HRTF對(duì)是對(duì)稱的，HRTFnear＝HRTF(θ，L)HRTFfar＝HRTF(θ，R) (2)即使通過測量發(fā)現(xiàn)在其上測量HRTF對(duì)的收聽者頭部響應(yīng)是不對(duì)稱的，使得公式1不成立，例如圖2所示的雙耳化器可通過使用由對(duì)測量的HRTF取平均形成的HRTF濾波器對(duì)被強(qiáng)制為對(duì)稱的。即，為了對(duì)稱收聽似乎來自位于方位角θ和-θ上的被稱為“虛擬聲源”、也叫做“虛擬揚(yáng)聲器”的聲源的左右方，用于雙耳處理的濾波器被設(shè)置為HRTFnear=HRTF(θ,L)+HRTF(-θ,R)2]]>HRTFfar=HRTF(θ,R)+HRTF(-θ,L)2···(3)]]>其中，HRTF(θ，L)和HRTF(θ，R)是為了在角度θ上的感覺源，針對(duì)左右角度分別測量的HRTF。因此，遠(yuǎn)近HRTF是指在對(duì)稱情況下的實(shí)際測量或假設(shè)的HRTF，或非對(duì)稱情況下的平均HRTF。
寬泛地(且粗略地)說，這種雙耳化器通過用與例如37的虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器相對(duì)應(yīng)的HRTF對(duì)呈現(xiàn)左側(cè)音頻輸入信號(hào)，用與例如38的虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器相對(duì)應(yīng)的HRTF對(duì)呈現(xiàn)右側(cè)音頻輸入信號(hào)，來模擬正常立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)工作的方式。已知這對(duì)于為收聽者提供聲音即左右聲道輸入是分別從左右虛擬揚(yáng)聲器位置發(fā)出的感覺來說很有效。
在例如通過真實(shí)立體聲揚(yáng)聲器的聲音再現(xiàn)中，通常還期望能夠?yàn)槭章犝咛峁┳笥乙纛l輸入源31和32似乎不僅來自于正確擺放在收聽者左右的揚(yáng)聲器還來自于在這樣的左右揚(yáng)聲器位置之間的一個(gè)或多個(gè)聲源的感覺。假設(shè)在別處有一個(gè)聲音分量，例如，在收聽者之前的別處。作為一個(gè)例子，假設(shè)在左右輸入聲道的假定位置之間的中點(diǎn)有一個(gè)聲源。例如在現(xiàn)代的立體聲錄音中這對(duì)于要以雖然衰減但仍相等的幅度饋送給左右聲道的音頻信號(hào)是普通的，以使得當(dāng)這種左右聲道輸入在收聽者前面的立體聲揚(yáng)聲器上重放時(shí)，收聽者被給予該聲音源是從位于左右揚(yáng)聲器中央的被稱為“幻象揚(yáng)聲器”的聲源發(fā)出的印象。術(shù)語“幻象”被用于這樣的揚(yáng)聲器，因?yàn)樵谀抢锊淮嬖谡鎸?shí)的揚(yáng)聲器。這常常被稱為“幻象中心”，而產(chǎn)生聲音是來自該中心的感覺的處理被稱為“創(chuàng)建中心聲像”。
同樣地，通過為左右聲道輸入按比例地提供不同量的信號(hào)，聲音從左右揚(yáng)聲器位置之間的其它地方發(fā)出的感覺被提供給收聽者。
通過在左右聲道之間分割一個(gè)輸入來創(chuàng)建立體聲對(duì)被稱為“移動(dòng)”，均勻分割該信號(hào)被稱為“中心移動(dòng)”。
希望能在針對(duì)通過一組耳機(jī)進(jìn)行的重放的雙耳化器系統(tǒng)中提供相同感覺，即創(chuàng)建中心聲像。
舉一個(gè)例子，考慮被稱為MonoInput的中心移動(dòng)的音頻輸入信號(hào)，例如，在兩個(gè)聲道輸入之間被分開。例如，假設(shè)兩個(gè)信號(hào)LeftAudio和RightAudio被創(chuàng)建為LeftAudio=MonoInput2]]>RightAudio=MonoInput2···(4)]]>這種針對(duì)立體聲揚(yáng)聲器再現(xiàn)的中心移動(dòng)信號(hào)的結(jié)果是要被感覺為信號(hào)從中前位置發(fā)出。
如果公式4中的輸入LeftAudio和RightAudio被輸入到圖2的雙耳化器中，左耳22和右耳23被分別提供以下被表示為LeftEar和RightEar的信號(hào)LeftEar＝HRTFnearLeftAudio+HRTFfarRightAudioRightEar＝HRTFnearRightAudio+HRTFfarLeftAudio， (5)其中，表示濾波操作，例如，在HRTFnear被表示成脈沖響應(yīng)，而LeftAudio被表示成時(shí)域輸入的情況下，HRTFnearLeftAudio表示卷積。因此，通過合并上述公式，
LeftEar=HRTFnear⊗MonoInput2+HRTFfar⊗MonoInput2]]>=HRTFnear+HRTFfar2⊗MonoInput]]>RightEar=HRTFnear⊗MonoInput2+HRTFfar⊗MonoInput2]]>=HRTFnear+HRTFfar2⊗MonoInput···(6)]]>期望對(duì)輸入的這種劃分會(huì)呈現(xiàn)在0°的虛擬揚(yáng)聲器位置的收聽感覺，即，左右耳被提供對(duì)應(yīng)于0°HRTF對(duì)的刺激。在實(shí)際中，這不會(huì)發(fā)生，因此收聽者不會(huì)感覺到信號(hào)MonoInput是來自于位于虛擬左右揚(yáng)聲器37和38中央的虛擬揚(yáng)聲器。同樣地，在左右聲道輸入之間不均勻劃分信號(hào)然后通過例如圖2所示的雙耳化器進(jìn)行雙耳化不能正確地創(chuàng)建在虛擬左右揚(yáng)聲器之間的聲源的期望虛擬位置的幻覺。
因此在本技術(shù)領(lǐng)域中需要雙耳化器和雙耳化系統(tǒng)為收聽者創(chuàng)建聲音從在雙耳化器系統(tǒng)的左右虛擬揚(yáng)聲器位置之間的位置發(fā)出的幻覺，其中左右虛擬揚(yáng)聲器位置是指為左聲道輸入和右聲道輸入假定的位置。
例如通過把單聲道信號(hào)劃分成左后和右后聲道輸入而被期望似乎來自于中后方的信號(hào)當(dāng)經(jīng)由使用對(duì)稱的后HRTF濾波器的雙耳化器在耳機(jī)上重放時(shí)，通常不會(huì)被感覺是來自于中后方，所述后HRTF濾波器是為了把后揚(yáng)聲器放置放在對(duì)稱的后虛擬揚(yáng)聲器位置上。
因此，在本技術(shù)領(lǐng)域中，還需要雙耳化器和雙耳化系統(tǒng)為收聽者創(chuàng)建對(duì)于后揚(yáng)聲器信號(hào)而言聲音從中后位置發(fā)出的幻覺，這些后揚(yáng)聲器信號(hào)例如為通過在左右虛擬后(環(huán)繞)揚(yáng)聲器之間中心移動(dòng)信號(hào)創(chuàng)建的四或五聲道系統(tǒng)的環(huán)繞聲信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
在這里以不同實(shí)施例和方面描述的是處理音頻信號(hào)的方法，接收音頻信號(hào)的設(shè)備，為處理器承載指令以實(shí)現(xiàn)處理音頻信號(hào)的方法的載體，以及承載濾波器數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)濾波器的載體。當(dāng)輸入包括一個(gè)移動(dòng)信號(hào)時(shí)，這些中的每一個(gè)為收聽者提供所述移動(dòng)信號(hào)分量從位于中心位置的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
本發(fā)明的一個(gè)方面是一種包括通過產(chǎn)生一對(duì)對(duì)應(yīng)于用HRTF濾波器對(duì)對(duì)每個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波的結(jié)果的輸出信號(hào)的處理對(duì)一對(duì)音頻輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，以及把HRTF濾波信號(hào)相加的方法。所述HRTF濾波器對(duì)是使得通過耳機(jī)收聽該對(duì)輸出信號(hào)的收聽者感受到來自一對(duì)期望的虛擬揚(yáng)聲器位置的聲音。此外，所述濾波是使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包含移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過耳機(jī)收聽這對(duì)輸出信號(hào)的收聽者被提供所述移動(dòng)信號(hào)分量是從位于虛擬揚(yáng)聲器位置之間的中心位置上的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
另一種方法實(shí)施例包括用均衡濾波器均衡一對(duì)音頻輸入信號(hào)，并使用HRTF對(duì)對(duì)均衡輸入信號(hào)進(jìn)行雙耳化以提供一對(duì)雙耳化的輸出，該輸出為經(jīng)由耳機(jī)收聽所述雙耳化輸出的收聽者提供與音頻輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的聲音是從第一和第二虛擬揚(yáng)聲器位置發(fā)出的幻覺。該方法的組成部分被排列以使得均衡和雙耳化的組合等價(jià)于使用均衡HRTF對(duì)進(jìn)行雙耳化，均衡HRTF對(duì)的每個(gè)均衡HRTF是用于雙耳化由均衡濾波器均衡的均衡信號(hào)的對(duì)應(yīng)HRTF。均衡HRTF的平均基本上等于使收聽者聽到從在第一和第二虛擬揚(yáng)聲器位置之間的中心位置發(fā)出的聲音的期望HRTF。在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過耳機(jī)收聽該對(duì)雙耳化輸出的收聽者被提供所述移動(dòng)信號(hào)分量從位于中心位置的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
本發(fā)明的另一方面是為一組HRTF濾波器承載用于處理一對(duì)音頻輸入信號(hào)以為經(jīng)由耳機(jī)收聽處理后的信號(hào)的收聽者提供大致對(duì)應(yīng)于該音頻輸入信號(hào)的聲音從第一和第二虛擬揚(yáng)聲器位置發(fā)出的幻覺的濾波器數(shù)據(jù)的載體，所述HRTF濾波器被設(shè)計(jì)以使得該HRTF濾波器的平均近似于收聽來自在第一和第二虛擬揚(yáng)聲器位置之間的中心位置的聲音的收聽者的HRTF響應(yīng)。
本發(fā)明的另一方面是為一組HRTF濾波器承載處理一對(duì)音頻輸入信號(hào)以為經(jīng)由耳機(jī)收聽處理后的信號(hào)的收聽者提供對(duì)應(yīng)于該音頻輸入信號(hào)的聲音是從第一和第二虛擬揚(yáng)聲器位置發(fā)出的幻覺的濾波器數(shù)據(jù)的載體，以使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)之間移動(dòng)的信號(hào)分量為經(jīng)由耳機(jī)收聽處理后的信號(hào)的收聽者提供所述移動(dòng)信號(hào)分量是從在第一和第二虛擬揚(yáng)聲器位置之間的中間位置發(fā)出的幻覺。
本發(fā)明的另一方面是一種包括接收用于音頻再現(xiàn)的一對(duì)音頻輸入信號(hào)，混洗該輸入信號(hào)以創(chuàng)建與輸入信號(hào)之和成比例的第一信號(hào)(“和信號(hào)”)和與輸入信號(hào)之差成比例的第二信號(hào)(“差信號(hào)”)，并通過近似于近耳HRTF的均衡型式和遠(yuǎn)耳HRTF的均衡型式之和的濾波器對(duì)和信號(hào)進(jìn)行濾波的方法。近耳和遠(yuǎn)耳HRTF是針對(duì)收聽在對(duì)應(yīng)虛擬揚(yáng)聲器位置上的一對(duì)虛擬揚(yáng)聲器的收聽者而言的。所述均衡型式使用被設(shè)計(jì)以使得針對(duì)收聽位于虛擬揚(yáng)聲器位置之間中心位置上的虛擬聲源的收聽者，均衡近耳HRTF和均衡遠(yuǎn)耳HRTF的平均近似于中心HRTF的均衡濾波器來獲得。該方法進(jìn)一步包括針對(duì)收聽該對(duì)虛擬揚(yáng)聲器的收聽者通過近似于近耳HRTF的均衡型式和遠(yuǎn)耳HRTF的均衡型式之差的濾波器對(duì)差信號(hào)進(jìn)行濾波。該方法進(jìn)一步包括反混洗濾波和信號(hào)和濾波差信號(hào)以創(chuàng)建與濾波和與濾波差信號(hào)之和成比例的第一輸出信號(hào)以及與濾波和與濾波差信號(hào)之差成比例的第二輸出信號(hào)。所述方法使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包含移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過耳機(jī)收聽第一和第二輸出信號(hào)的收聽者被提供所述移動(dòng)信號(hào)分量是從位于中心位置的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
本發(fā)明的另一方面是一種包括對(duì)用于音頻再現(xiàn)的一對(duì)音頻輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，該濾波通過產(chǎn)生與用HRTF濾波器對(duì)對(duì)每個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波的結(jié)果相對(duì)應(yīng)的一對(duì)輸出信號(hào)的處理來進(jìn)行，把HRTF濾波信號(hào)相加，并串音消除相加的HRTF濾波信號(hào)的方法。串音消除是針對(duì)通過位于第一組揚(yáng)聲器位置的揚(yáng)聲器收聽該對(duì)輸出信號(hào)的收聽者而言的。所述HRTF濾波器對(duì)是使得收聽該對(duì)輸出信號(hào)的收聽者感受到來自位于期望虛擬揚(yáng)聲器位置的一對(duì)虛擬揚(yáng)聲器的聲音。所述濾波是使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包含移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過位于第一組揚(yáng)聲器位置的揚(yáng)聲器對(duì)收聽該對(duì)輸出信號(hào)的收聽者被提供所述移動(dòng)信號(hào)分量是從位于期望虛擬揚(yáng)聲器位置之間的中心位置上的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
本發(fā)明的另一方面是一種包括接收用于音頻再現(xiàn)的一對(duì)音頻輸入信號(hào)，混洗該輸入信號(hào)以創(chuàng)建與輸入信號(hào)之和成比例的第一信號(hào)(“和信號(hào)”)以及與輸入信號(hào)之差成比例的第二信號(hào)(“差信號(hào)”)，針對(duì)收聽位于中心位置的虛擬聲源的收聽者通過近似中心HRTF兩倍的濾波器對(duì)所述和信號(hào)進(jìn)行濾波，針對(duì)收聽一對(duì)虛擬揚(yáng)聲器的收聽者通過近似于近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之差的濾波器對(duì)所述差信號(hào)進(jìn)行濾波，并反混洗濾波和信號(hào)和濾波差信號(hào)以創(chuàng)建與濾波和與濾波差信號(hào)之和成比例的第一輸出信號(hào)以及與濾波和與濾波差信號(hào)之差成比例的第二輸出信號(hào)的方法。該方法使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包含移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過耳機(jī)收聽第一和第二輸出信號(hào)的收聽者被提供所述移動(dòng)信號(hào)分量是從位于中心位置的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
在該方法的一種型式中，近似于中心HRTF兩倍的濾波器作為由均衡濾波器分別對(duì)近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF進(jìn)行濾波而分別獲得的近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF的均衡型式之和來獲得，其中，近似于近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之差的濾波器是具有基本上等于近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF的均衡型式之差的響應(yīng)的濾波器。
在該方法的一種型式中，均衡濾波器是與近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之和成比例的濾波器的逆濾波器。在特定的實(shí)施例中，均衡濾波器的響應(yīng)通過在頻域反轉(zhuǎn)與近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之和成比例的濾波器響應(yīng)來確定。
在另一特定實(shí)施例中，均衡濾波器的響應(yīng)由自適應(yīng)濾波方法反轉(zhuǎn)與近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之和成比例的濾波器響應(yīng)來確定。
在該方法的一種型式中，近似于中心HRTF兩倍的濾波器是具有基本上等于期望中心HRTF的兩倍的響應(yīng)的濾波器。
在特定的配置中，音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，虛擬揚(yáng)聲器位于關(guān)于收聽者對(duì)稱的虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器位置和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置，并且收聽者和收聽是對(duì)稱的，以使得近HRTF是虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF以及虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF，并使得遠(yuǎn)HRTF是虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF以及虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF。
在該方法的示范性實(shí)施例中，音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器位置和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置，并且近HRTF與虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF的平均成正比，其中，遠(yuǎn)HRTF與虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF的平均成正比。
在另一示范性實(shí)施例中，音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于收聽者之前的左前虛擬揚(yáng)聲器位置和右前虛擬揚(yáng)聲器位置。
其它方面和特征將從說明書，附圖和權(quán)利要求中變清晰。


圖1顯示了一個(gè)普通的包括用多個(gè)HRTF濾波器處理音頻的多個(gè)聲道以為收聽者提供每個(gè)輸入聲道是從特定方向出現(xiàn)的印象的雙耳重放系統(tǒng)。盡管具有圖1結(jié)構(gòu)的雙耳化器可能是現(xiàn)有技術(shù)，具有根據(jù)在這里描述的一個(gè)或多個(gè)發(fā)明方面選擇的濾波器的雙耳化器不是現(xiàn)有技術(shù)。
圖2顯示了包含兩個(gè)音頻輸入的立體聲雙耳化器系統(tǒng)，左聲道輸入和右聲道輸入中的每一個(gè)通過一對(duì)HRTF濾波器進(jìn)行處理。盡管具有圖1結(jié)構(gòu)的雙耳化器可能是現(xiàn)有技術(shù)，具有根據(jù)在這里描述的一個(gè)或多個(gè)發(fā)明方面選擇的濾波器的雙耳化器不是現(xiàn)有技術(shù)。
圖3圖示了針對(duì)虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器，虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器和中間位置的三個(gè)聲源角度的HRTF的例子。
圖4A，4B，4C和4D顯示了一些在雙耳化器中使用的在θ＝±45°放置虛擬揚(yáng)聲器的典型HRTF濾波器。圖4A顯示了0°HRTF，圖4B顯示了近耳HRTF，圖4C顯示了遠(yuǎn)耳HRTF，而圖4D顯示了近耳和遠(yuǎn)耳HRTF的平均。
圖5A-5D顯示了如何使用均衡來修改遠(yuǎn)近HRTF濾波器以使得和更緊密地匹配期望的0°HRTF。圖5A顯示了應(yīng)用于遠(yuǎn)近HRTF的均衡濾波器的脈沖響應(yīng)。圖5B和5C分別顯示了均衡后的近耳和遠(yuǎn)耳HRTF，而圖5D顯示了作為結(jié)果的根據(jù)本發(fā)明的方面的均衡近耳和遠(yuǎn)耳HRTF的平均。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面設(shè)計(jì)的均衡濾波器的幅頻響應(yīng)。
圖7顯示了使用根據(jù)本發(fā)明的方面確定的均衡HRTF濾波器的雙耳化器的第一實(shí)施例。
圖8顯示了使用根據(jù)本發(fā)明的方面利用混洗器網(wǎng)絡(luò)(“混洗器”)確定的均衡HRTF濾波器的雙耳化器的第二實(shí)施例。
圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面使用為期望中心HRTF濾波器的和信號(hào)濾波器的雙耳化器的另一混洗器實(shí)施例。
圖10顯示了包括串聯(lián)在期望位置放置虛擬揚(yáng)聲器的雙耳化器和串音消除器的串音消除雙耳化濾波器實(shí)施例。雙耳化器部分包含本發(fā)明的方面。
圖11顯示了包含四個(gè)濾波器的串音消除雙耳化濾波器的替代實(shí)施例。
圖12顯示了包含混洗器網(wǎng)絡(luò)，和信號(hào)濾波器以及差濾波器網(wǎng)絡(luò)的串音消除雙耳化濾波器的另一個(gè)替代實(shí)施例。
圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明的方面用于處理立體聲輸入對(duì)的音頻處理系統(tǒng)的基于DSP設(shè)備的實(shí)施例。
圖14A顯示了接收五聲道音頻信息，并包括本發(fā)明的方面以為收聽者創(chuàng)建中后移動(dòng)信號(hào)是從收聽者的中后方發(fā)出的印象的基于處理系統(tǒng)的雙耳化器實(shí)施例。
圖14B顯示了接收四聲道音頻信號(hào)，并包括本發(fā)明的方面以為收聽者創(chuàng)建中前移動(dòng)信號(hào)是從收聽者的中前方發(fā)出，而中后移動(dòng)信號(hào)是從收聽者的中后方發(fā)出的印象的基于處理系統(tǒng)的雙耳化器實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)方面是雙耳化器和雙耳化方法，其針對(duì)立體聲輸入對(duì)的情況，針對(duì)位于第一聲源角度和第二聲源角度的兩個(gè)聲源使用測量的或假定的HRTF對(duì)為超過兩個(gè)的聲源角度雙耳化立體聲輸入對(duì)，例如，創(chuàng)建在立體聲輸入對(duì)之間移動(dòng)的信號(hào)是從位于第一和第二聲源角度之間的第三聲源角度上的聲源發(fā)出的幻覺。
圖3顯示了針對(duì)三個(gè)聲源角度的HRTF的例子，這三個(gè)聲源角度是針對(duì)虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器的被表示為θ的第一方位角，針對(duì)虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器，在對(duì)稱假設(shè)下在圖3中為-θ的角度，以及位于0度角，即在左右虛擬揚(yáng)聲器的中央的中心虛擬揚(yáng)聲器。對(duì)于中心虛擬揚(yáng)聲器，HRTF對(duì)被分別表示為對(duì)HRTF(0，L)和HRTF(0，R)。虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器HRTF對(duì)被分別表示為對(duì)HRTF(θ，L)和HRTF(θ，R)，而虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器HRTF對(duì)被分別表示為對(duì)HRTF(-θ，L)和HRTF(-θ，R)。
希望雙耳化立體聲輸入以使得該聲音似乎是來自方位角±θ上的虛擬揚(yáng)聲器。就像在背景技術(shù)部分中論述的那樣，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)中心移動(dòng)信號(hào)在針對(duì)位于方位角±θ上的虛擬揚(yáng)聲器通過如圖2的傳統(tǒng)雙耳重放系統(tǒng)重放時(shí)，通常為收聽者提供一個(gè)不完美的中心聲像。即，雙耳化器沒有很好地近似HRTF(0，L)和HRTF(0，R)。
參考圖2和公式1-6，當(dāng)表示為MonoInput的輸入被劃分成左右聲道輸入，并由圖2的立體雙耳系統(tǒng)處理時(shí)，在收聽者左右耳上的刺激，分別為LeftEar和RightEar，在假定對(duì)稱的情況下為LeftEar=RightEar=HRTFnear+HRTFfar2⊗MonoInput···(7)]]>期望LeftEar＝HRTF(0，L)MonoInputRightEar＝HRTF(0，R)MonoInput， (8)以便使收聽者具有MonoInput是從中心位置發(fā)出的幻覺。假設(shè)HRTF測量呈現(xiàn)出完美的對(duì)稱性。這樣，假設(shè)HRTF(0，L)＝HRTF(0，R)，并把該參數(shù)表示為HRTFctr。因此期望對(duì)于劃分成左右輸入的信號(hào)，LeftEar＝RightEar＝HRTFctrMonoInput. (9)比較公式7和9，為了為收聽者提供對(duì)MonoInput方向的正確感覺，稱為好的“幻象中心聲像”，期望
HRTFnear+HRTFfar2=HRTFctr.···(10)]]>根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，均衡濾波器被應(yīng)用于該輸入。通過把均衡濾波器限制為線性非時(shí)變?yōu)V波器，這種均衡濾波器的濾波可應(yīng)用于(a)在雙耳化之前的左右聲道輸入信號(hào)，或(b)針對(duì)左右虛擬揚(yáng)聲器位置的針對(duì)用戶的測量或假定的HRTF，以使得作為結(jié)果的遠(yuǎn)近HRTF的平均近似于期望的幻象中心HRTF。即，HRTFnear′+HRTFfar′2≈HRTFctr···(11)]]>其中HRTF’near和HRTF’far是包含均衡的HRTFnear和HRTFfar濾波器。
把例如脈沖響應(yīng)的均衡濾波器響應(yīng)表示為EQC。在雙耳化之前把這個(gè)濾波器用于左右聲道輸入等價(jià)于用從被表示為HRTFnear和HRTFfar的θ和-θHRTF對(duì)確定的HRTFnear和HRTF’far濾波器進(jìn)行雙耳化，假設(shè)對(duì)稱，所述均衡濾波器如下HRTF’near＝HRTFnearEQCHRTF’far＝HRTFfarEQC(12)與公式11合并，得到期望的關(guān)系HRTFnear′⊗EQC+HRTFfar′⊗EQC2=HRTFctr···(13)]]>在一個(gè)實(shí)施例中，均衡濾波器通過是期望HRTF濾波器和逆濾波器的組合的均衡濾波器得到。特別地，公式13被由下式給出的均衡濾波器滿足EQC=HRTFctr⊗inverse(HRTFnear+HRTFfar2),···(14)]]>其中，inverse()表示逆濾波的運(yùn)算，使得如果X和Y是在時(shí)域指定的濾波器，例如，像脈沖濾波器，Y＝inverse(X)表示YX是δ函數(shù)，其中是卷積。
在本技術(shù)領(lǐng)域中已知很多構(gòu)建逆濾波器的方法。在本技術(shù)領(lǐng)域中逆濾波器也被認(rèn)為是去卷積。在第一實(shí)現(xiàn)中，X和Y針對(duì)由表示脈沖響應(yīng)的有限長度向量指定的FIR濾波器，形成了基于Y的Toeplitz矩陣，被表示為Toeplitz(Y)。向量X是被選擇以使得Toeplitz(Y)Toeplitz(X)接近δ函數(shù)的有限長度向量。也就是說，Toeplitz(Y)，Toeplitz(X)接近單位矩陣，具有在最小二乘方意義下被最小化的誤差。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，可使用迭代方法確定這樣的逆。
本發(fā)明并不局限于確定逆濾波器的任意特定方法。一種可替代的方法把逆濾波問題構(gòu)造成自適應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)的問題。長度為m2的脈沖響應(yīng)Y的FIR濾波器緊接著長度為m1的脈沖響應(yīng)X的FIR濾波器。延遲輸入得到的參考輸出被從串聯(lián)濾波器X和Y的輸出中減去以產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)。Y的坐標(biāo)被自適應(yīng)地改變以最小化均方誤差信號(hào)。這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的自適應(yīng)濾波器問題，可用例如最小均方(LMS)方法或被稱為歸一化LMS方法的變形的標(biāo)準(zhǔn)方法來解決。參見例如S.Haykim，“Adaptive Filter Theory”，3rdEd.，Englewood Cliffs，NJPrentice Hall，1996.其它的逆濾波確定方法也可被使用。
逆濾波器的其它實(shí)施例也可在頻域確定。發(fā)明者針對(duì)與雙耳化器一起使用產(chǎn)生了一個(gè)HRTF濾波器庫。已知這些預(yù)先確定的HRTF濾波器在頻域表現(xiàn)平滑，以使得其頻率響應(yīng)可被反轉(zhuǎn)以產(chǎn)生頻率響應(yīng)是該HRTF濾波器頻率響應(yīng)的逆的濾波器。創(chuàng)建逆濾波器的方法是針對(duì)這種已知表現(xiàn)良好的HRTF濾波器反轉(zhuǎn) 而在另一個(gè)實(shí)施例中，濾波器 在頻域被如下反轉(zhuǎn)把脈沖響應(yīng)變換到頻域。
對(duì)幅度響應(yīng)進(jìn)行平滑，例如，在對(duì)數(shù)頻域尺度下，例如在1/3倍頻程的分辨率上。平滑是為了迫使平滑后的幅度響應(yīng)表現(xiàn)良好，因此可被反轉(zhuǎn)。
反轉(zhuǎn)平滑后的幅度響應(yīng)。
把相位響應(yīng)加到反轉(zhuǎn)后的平滑幅度濾波器上以使得作為結(jié)果的濾波器是最小相位濾波器。該濾波器在反轉(zhuǎn)前的原始相位不被使用。
因此，第一實(shí)施例包括使用被表示為EQC的均衡濾波器，該濾波器在一個(gè)實(shí)施例中如下計(jì)算EQC=HRTFctr⊗inverse(HRTFnear+HRTFnear2)]]>以修改HRTFnear和HRTFfar以創(chuàng)建均衡HRTF濾波器HRTF’near和HRTF’far，現(xiàn)在不再等于HRTF(θ，L)和HRTF(θ，R)，即理想狀態(tài)下的HRTFnear和HRTFfar。作為替代，左右聲道音頻輸入信號(hào)現(xiàn)在具有應(yīng)用于其上的全面均衡。
通常，這種均衡被發(fā)現(xiàn)不會(huì)引起整個(gè)處理的過度退化，因?yàn)槭章犝卟粫?huì)感覺到左右虛擬揚(yáng)聲器聽起來是壞的。
作為結(jié)果的均衡HRTF對(duì)HRTF’near和HRTF’far滿足下列準(zhǔn)則1.系統(tǒng)的響應(yīng)在輸入信號(hào)被完全移動(dòng)到左側(cè)或右側(cè)時(shí)針對(duì)被表示為θ和-θ的所選聲源位置等價(jià)于期望的HRTF響應(yīng)，但使用相對(duì)溫和的全面均衡EQC。
2. 系統(tǒng)的響應(yīng)在輸入信號(hào)是中心移動(dòng)的時(shí)候非常接近0°聲源的HRTF響應(yīng)。
圖4A，4B，4C和4D顯示了一些典型的用于雙耳化器以在θ＝±45°放置虛擬揚(yáng)聲器的HRTF濾波器。圖4A顯示了測量的0°HRTF，它是被表示為HRTFcenter的期望中心濾波器。圖4B顯示了測量的45°近耳HRTF，在雙耳化器中使用的HRTFnear。圖4C顯示了測量的45°遠(yuǎn)耳HRTF，在雙耳化器中使用的HRTFfar，而圖4D顯示了近耳和遠(yuǎn)耳45°HRTF的平均?？梢钥吹浇瓦h(yuǎn)耳HRTF之和與期望的0°HRTF并不匹配。
圖5A-5D顯示了均衡如何被使用以修改遠(yuǎn)近HRTF濾波器，以使得所述和與期望的0°HRTF更緊密地匹配。圖5A顯示了應(yīng)用于HRTFnear和HRTFfar的均衡濾波器EQC的脈沖響應(yīng)。圖5B顯示了均衡后的45°近耳HRTF，即HRTF’near。圖5C顯示了均衡后的45°遠(yuǎn)耳HRTF，即HRTF’far，而圖5D顯示了作為結(jié)果的均衡近耳HRTF和均衡遠(yuǎn)耳HRTF的平均。比較圖5D和圖4A，可以看到均衡后的遠(yuǎn)近HRTF的平均與測量的0°HRTF更緊密地匹配。
圖6顯示了均衡濾波器EQC的幅頻響應(yīng)。一旦確定了FIR濾波器HRTF’near和HRTF’far的濾波器系數(shù)，圖7和圖8顯示了使用這樣確定的均衡HRTF濾波器的雙耳化器的兩種可替換的實(shí)現(xiàn)。圖7顯示了第一實(shí)現(xiàn)40，其中四個(gè)濾波器脈沖響應(yīng)HRTF’near的兩個(gè)近濾波器41和44，以及脈沖響應(yīng)HRTF’far的兩個(gè)遠(yuǎn)濾波器42和43，被用來創(chuàng)建由加法器45和46相加的信號(hào)以產(chǎn)生左耳信號(hào)和右耳信號(hào)。
圖8顯示了使用Cooper和Bauck首先提出的混洗器結(jié)構(gòu)的第二實(shí)現(xiàn)50。參見例如Cooper和Bauck的名為HEAD DIFFRACTIONCOMPENSATED STEREO SYSTEM的美國專利4,893,342。包含加法器51和減法器52的混洗器產(chǎn)生作為左右音頻輸入信號(hào)之和的第一信號(hào)，以及作為左右音頻信號(hào)之差的第二信號(hào)。在混洗器實(shí)現(xiàn)50中，只需要兩個(gè)濾波器，針對(duì)第一混洗信號(hào)即和信號(hào)的具有脈沖響應(yīng)HRTF’near+HRTF’far的和濾波器53，以及針對(duì)第二混洗信號(hào)即差信號(hào)的具有脈沖響應(yīng)HRTF’near-HRTF’far的差濾波器54。作為結(jié)果的信號(hào)在反轉(zhuǎn)混洗器操作并且包括產(chǎn)生左耳信號(hào)的加法器55和產(chǎn)生右耳信號(hào)的減法器56的反混洗網(wǎng)絡(luò)(“反混洗器”)中反混洗。定標(biāo)可被包括例如作為由每條路徑中的兩個(gè)衰減器57和58或在該電路不同部分劃分的一系列衰減器進(jìn)行除法運(yùn)算。
注意在圖8中，和濾波器53具有通過均衡遠(yuǎn)近HRTF，近似等于期望中心HRTF濾波器響應(yīng)2*HRTFcenter的脈沖響應(yīng)。這是有意義的，因?yàn)榻佑蟹椿煜雌骶W(wǎng)絡(luò)55，56和衰減器57，58的和濾波器基本上是針對(duì)中心移動(dòng)信號(hào)的HRTF濾波器對(duì)。
在一種可替換的方法中，不預(yù)均衡遠(yuǎn)近HRTF，類似圖8的混洗器結(jié)構(gòu)被使用，但是用雙重期望中心濾波器代替和濾波器。
這樣的實(shí)現(xiàn)如圖9所示，并且對(duì)應(yīng)于●處理來自混洗器的第一信號(hào)，即，與左右聲道輸入之和成比例的和信號(hào)，針對(duì)中心移動(dòng)信號(hào)分量使用形成定位中心虛擬揚(yáng)聲器聲像的濾波器。
●處理來自混洗器的第二信號(hào)，即，與左右聲道輸入之差成比例的差信號(hào)，以使得左右輸入被大致處理以便定位于期望的左側(cè)和期望的虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置。
圖9的實(shí)施例通過使用包含加法器51和減法器52的混洗器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生中心與差信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。盡管圖9的實(shí)施例使用左右均衡HRTF，然后把它們轉(zhuǎn)換成均衡HRTF的和與差，圖9的實(shí)施例把和濾波器替換為具有兩倍期望中心HRTF響應(yīng)的和濾波器59，并針對(duì)差濾波器60使用與非均衡差濾波器相等的響應(yīng)。該方法提供了在左右信號(hào)中一定定位誤差的代價(jià)下期望的高質(zhì)量中心HRTF聲像。
因此，第一和第二組實(shí)施例被如下表示1.以遠(yuǎn)近虛擬揚(yáng)聲器HRTF’開始，把均衡濾波應(yīng)用于這些遠(yuǎn)近虛擬揚(yáng)聲器HRTF’，迫使遠(yuǎn)近HRTF’之和近似于期望中心HRTF的兩倍。這為收聽者提供了在感覺的左右信號(hào)中一定均衡偏差的代價(jià)下期望的高質(zhì)量中心HRTF聲像。這種均衡誤差被發(fā)現(xiàn)并不是令人不快的。
2.以遠(yuǎn)近虛擬揚(yáng)聲器HRTF’和期望的中心HRTF開始，確定作為遠(yuǎn)近HRTF濾波器之差的差濾波器。使用例如混洗器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和信號(hào)和差信號(hào)。把期望的中心HRTF濾波器應(yīng)用于和信號(hào)，并把具有與遠(yuǎn)近揚(yáng)聲器HRTF濾波器之差成比例的響應(yīng)的濾波器應(yīng)用于差信號(hào)。把得到的兩個(gè)濾波信號(hào)反混洗并通過例如耳機(jī)應(yīng)用于左右耳。這為收聽者提供了在左右虛擬揚(yáng)聲器信號(hào)中一定定位誤差的代價(jià)下期望的高質(zhì)量中心聲像。
第三組實(shí)施例組合了兩種型式1和2，如下3.使用上面編號(hào)為1的方法根據(jù)均衡的遠(yuǎn)近HRTF產(chǎn)生和與差濾波器。把均衡濾波器響應(yīng)之和以及期望的中心HRTF取平均以產(chǎn)生平均的和信號(hào)濾波器。把均衡濾波器響應(yīng)之差以及非均衡HRTF濾波器之差取平均以產(chǎn)生平均的差信號(hào)濾波器。使用例如混洗器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和信號(hào)和差信號(hào)。把期望的平均和濾波器應(yīng)用于和信號(hào)，并把平均差信號(hào)濾波器應(yīng)用于差信號(hào)。把得到的兩個(gè)濾波信號(hào)反混洗并通過例如耳機(jī)應(yīng)用于左右耳。這為收聽者提供了在左右信號(hào)中一定EQ偏差和一定定位誤差的代價(jià)下期望的高質(zhì)量中心HRTF聲像。
其它可替換的實(shí)施例可以提供在中心聲像質(zhì)量和左右聲像質(zhì)量之間的折衷。在第一這種實(shí)施例中，例如圖6中針對(duì)位于±45°的虛擬揚(yáng)聲器的均衡濾波器被修改，以使得僅僅部分有效，從而得到一組相比在上述第一組實(shí)施例中描述的HRTF具有稍微不清楚的中心聲像的HRTF，但具有左右信號(hào)沒有被音染得與在上述第一組實(shí)施例中描述的均衡HRTF濾波器一起發(fā)生的同樣多的優(yōu)勢。
作為一個(gè)更具體的例子，均衡器通過把圖6的均衡曲線減半(在dB尺度上)來產(chǎn)生，以使得在每個(gè)頻率上，濾波器的影響被減半，同樣地，均衡濾波器的相位響應(yīng)(未顯示)被減半，同時(shí)保持表現(xiàn)良好的相位特性，例如，仍為最小相位濾波器。作為結(jié)果的濾波器是使得一對(duì)串聯(lián)的這種均衡濾波器提供與圖6中所示的濾波器相同的響應(yīng)。該均衡濾波器被用來針對(duì)期望的揚(yáng)聲器位置均衡例如測量的期望HRTF濾波器。當(dāng)作為結(jié)果的信號(hào)被重放給收聽者時(shí)，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)作為結(jié)果的遠(yuǎn)近均衡HRTF濾波器展現(xiàn)了一個(gè)部分改善的中心聲像，不過僅僅遭受了在左右聲像上較小的均衡誤差。
較大的揚(yáng)聲器角度盡管上面的描述顯示了用于在收聽者前方例如±30度或±45度放置虛擬L和R揚(yáng)聲器的技術(shù)，這里描述的方法和設(shè)備也能用于較大的虛擬揚(yáng)聲器角度，甚至高達(dá)±90度。使用實(shí)際擴(kuò)音器再現(xiàn)時(shí)，把擴(kuò)音器放置在相對(duì)收聽者接近±90度的位置，即收聽者的正左側(cè)和正右側(cè)，不能正確定位通過移動(dòng)創(chuàng)建的中心信號(hào)，例如，通過在左右揚(yáng)聲器之間均勻分割單聲道信號(hào)創(chuàng)建的中心移動(dòng)在這種情況下并不能恰當(dāng)?shù)貏?chuàng)建用于立體聲揚(yáng)聲器重放的幻象中心聲像。在通過真實(shí)揚(yáng)聲器重放的情況下，只有當(dāng)立體聲揚(yáng)聲器被對(duì)稱放置在收聽者的前方相對(duì)收聽者不超過±45度的時(shí)候，這種中心移動(dòng)被認(rèn)為可以針對(duì)收聽者正確創(chuàng)建中心位置，即，創(chuàng)建用于立體聲揚(yáng)聲器重放的幻象中心聲像。本發(fā)明的方面在虛擬左/右揚(yáng)聲器相對(duì)收聽者超過±90度時(shí)為通過耳機(jī)進(jìn)行的重放提供中前聲像位置。
通過揚(yáng)聲器進(jìn)行重放上述使用HRTF濾波器的方法和設(shè)備不僅適用于雙耳耳機(jī)重放，也可用于立體聲揚(yáng)聲器重放。經(jīng)由揚(yáng)聲器創(chuàng)建聲音位置的效果的技術(shù)，即經(jīng)由揚(yáng)聲器重放創(chuàng)建幻象聲源聲像的技術(shù)在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的，并且通常被稱為“串音消除雙耳”技術(shù)和“跨耳”濾波器。參見例如，Atal和Schroeder的名為APPARENT SOUND SOURCETRANSLATOR的美國專利3,236,949。串音指的是在收聽過程中收聽者左右耳之間的串音，例如，在揚(yáng)聲器的輸出和距離收聽者最遠(yuǎn)的耳朵之間的串音。舉一個(gè)例子，對(duì)于放置在收聽者前面的立體聲揚(yáng)聲器對(duì)，串音指的是左耳聽到來自右側(cè)揚(yáng)聲器的聲音，也指右耳聽到來自左側(cè)揚(yáng)聲器的聲音。因?yàn)檎５穆曇粜盘?hào)被串音干擾，串音被認(rèn)為嚴(yán)重模糊了位置。串音消除逆轉(zhuǎn)了串音的影響。
對(duì)于單聲道輸入，典型的串音消除濾波器包括針對(duì)像常規(guī)立體聲對(duì)那樣通常放置在收聽者前面的兩個(gè)揚(yáng)聲器，用所述揚(yáng)聲器上的信號(hào)處理該單聲道輸入信號(hào)，想要在收聽者的耳朵上提供與可歸因于來自虛擬聲音位置的聲音的雙耳響應(yīng)相對(duì)應(yīng)的刺激的兩個(gè)濾波器。
作為一個(gè)例子，考慮位于收聽者前面±30°角的兩個(gè)真實(shí)的揚(yáng)聲器，并假設(shè)希望為收聽者提供聲源在±60°的幻覺。串音消除雙耳化通過“取消”物理揚(yáng)聲器安裝給予的±30度的HRTF，并使用60度HRTF濾波器進(jìn)行雙耳化來實(shí)現(xiàn)此效果。
同時(shí)，這種串音消除技術(shù)可被用來創(chuàng)建在收聽者之前的幾乎任意的虛擬聲源角度(在收聽者后面的虛擬源位置很難獲得)，0度前側(cè)聲像仍然通過更普通的在兩個(gè)揚(yáng)聲器之間劃分輸入，被稱為中心移動(dòng)的方法，而不是通過使用HRTF來典型地創(chuàng)建，以使得由收聽者在中心定位的單聲道輸入以大約3～6dB的衰減被提供給左右揚(yáng)聲器。
假設(shè)希望處理用于在位于例如收聽者前面±30°的某一角度的揚(yáng)聲器上進(jìn)行重放的立體聲輸入信號(hào)對(duì)，并假設(shè)希望為收聽者提供收聽位于其它例如在收聽者前面±60°度位置的揚(yáng)聲器對(duì)的幻覺。一種實(shí)現(xiàn)這個(gè)的現(xiàn)有技術(shù)方法是創(chuàng)建串音消除雙耳化器。圖10顯示了這種作為把虛擬揚(yáng)聲器放置在例如±60°的期望位置的雙耳化器的串聯(lián)實(shí)現(xiàn)的串音消除雙耳化器。該雙耳化器在對(duì)稱情況下(或例如經(jīng)由公式3的強(qiáng)制對(duì)稱情況)包括兩個(gè)脈沖響應(yīng)被表示為HRTFnear的近HRTF濾波器61，62和兩個(gè)脈沖響應(yīng)被表示為HRTFfar的遠(yuǎn)HRTF濾波器63，64。每個(gè)遠(yuǎn)近濾波器的輸出被加法器65，66相加以形成左右雙耳化信號(hào)。雙耳化器緊接著串音消除器以消除在例如±30°角的真實(shí)揚(yáng)聲器位置創(chuàng)建的串音。該串音消除器接收來自雙耳化器的信號(hào)，并在對(duì)稱情況或強(qiáng)制對(duì)稱情況下包括脈沖響應(yīng)被表示為Xnear的近串音消除濾波器67，68，以及脈沖響應(yīng)被表示為Xfar的遠(yuǎn)串音消除濾波器69，70，跟隨有加法器71和72以消除在±30°角生成的串音。輸出是針對(duì)左側(cè)揚(yáng)聲器73和右側(cè)揚(yáng)聲器74的。
因?yàn)檫h(yuǎn)近雙耳化器和串音消除濾波器中的每一個(gè)都是線性非時(shí)變系統(tǒng)，雙耳化器的串聯(lián)可被表示成兩輸入兩輸出的系統(tǒng)。圖11顯示把這種串音消除雙耳化器實(shí)現(xiàn)為四個(gè)濾波器75，76，77和78以及兩個(gè)加法器79和80。這四個(gè)濾波器在對(duì)稱(或強(qiáng)制對(duì)稱)的情況下具有兩種不同的脈沖響應(yīng)濾波器75和76的被表示為Gnear的近脈沖響應(yīng)，以及濾波器77和78的被表示為Gfar的遠(yuǎn)脈沖響應(yīng)，其中，Gnear和Gfar中的每一個(gè)是HRTF濾波器HRTFnear和HRTFfar以及串音消除濾波器Xnear和Xfar的函數(shù)。
像眾所周知的那樣，如圖11所示的兩輸入兩輸出的對(duì)稱結(jié)構(gòu)也可用圖12中的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。圖12顯示了串音消除雙耳化器，包括具有產(chǎn)生和信號(hào)的加法器81和產(chǎn)生差信號(hào)的減法器82的混洗網(wǎng)絡(luò)90，濾波和信號(hào)的和信號(hào)濾波器83，這樣的和信號(hào)濾波器具有與Gnear+Gfar成比例的脈沖響應(yīng)，濾波差信號(hào)的差信號(hào)濾波器84，這樣的差信號(hào)濾波器具有與Gnear-Gfar成比例的脈沖響應(yīng)，緊接著是也包含為左側(cè)揚(yáng)聲器73產(chǎn)生左側(cè)揚(yáng)聲器信號(hào)的加法器85和為右側(cè)揚(yáng)聲器74產(chǎn)生右側(cè)揚(yáng)聲器信號(hào)的減法器86的反混洗網(wǎng)絡(luò)91。
因此，串音消除雙耳化濾波器由圖12中所示的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，它與圖8和圖9中所示的結(jié)構(gòu)相似。
在一個(gè)實(shí)施例中，和濾波器被設(shè)計(jì)以正確再現(xiàn)位于例如0°的中心的聲源。不計(jì)算這種濾波器是什么，一個(gè)實(shí)施例使用δ函數(shù)作為這樣的濾波器，使用在左右揚(yáng)聲器上收聽等量單聲道信號(hào)的收聽者把這種信號(hào)正確定位為來自中心的知識(shí)。在可替換的實(shí)施例中，串音消除濾波器被均衡化以迫使和濾波器近似于恒等濾波器，例如，脈沖響應(yīng)是δ函數(shù)的濾波器。在一個(gè)可替換的實(shí)施例中，和濾波器被替代為平坦的(δ函數(shù)脈沖響應(yīng))濾波器。
盡管本發(fā)明的雙耳應(yīng)用旨在校正“定位”感覺誤差，本發(fā)明的串音消除應(yīng)用通常校正出現(xiàn)在中心聲像上的普遍感覺的均衡誤差。
后側(cè)虛擬揚(yáng)聲器本發(fā)明的另一方面是通過雙耳化以模擬例如具有兩個(gè)后側(cè)虛擬揚(yáng)聲器位置的在±90度或更大角度上的揚(yáng)聲器來正確模擬中后側(cè)的聲源，并進(jìn)一步定位位于180度(中后)位置的幻象中心，就好像揚(yáng)聲器被放置在中后位置一樣。
在具體的例子中，考慮一個(gè)產(chǎn)生傳統(tǒng)五揚(yáng)聲器家庭影院效果的雙耳化器。這種“虛擬”五揚(yáng)聲器配置的左右環(huán)繞位置可以清晰的中后聲像被創(chuàng)建的附加優(yōu)勢來模擬。這允許例如Dolby Digital EXtm(Dolby實(shí)驗(yàn)室公司，San Francisco，CA)的具有中后揚(yáng)聲器的系統(tǒng)被模擬。
第一后側(cè)信號(hào)實(shí)施例包括均衡近后和遠(yuǎn)后HRTF濾波器以使得均衡的近后和遠(yuǎn)后濾波器之和近似于期望的中后HRTF濾波器。處理例如經(jīng)由雙耳化器的環(huán)繞聲輸入的左后和右后信號(hào)，使用預(yù)均衡的第一后側(cè)信號(hào)實(shí)施例，將導(dǎo)致耳機(jī)感覺到中后移動(dòng)聲源從中后方出現(xiàn)，但兩個(gè)環(huán)繞聲聲像(左后和右后)聽起來具有可忍受的均衡誤差?？商鎿Q地，通過使用利用混洗器加上近似于期望中后HRTF的和信號(hào)HRTF濾波器的雙耳化器創(chuàng)建重放信號(hào)，該信號(hào)在通過耳機(jī)再現(xiàn)時(shí)，聽起來像準(zhǔn)確地來自中心，而左后和右后信號(hào)聽起來來自稍微偏離期望位置的左后和右后揚(yáng)聲器。
另一實(shí)施例包括組合前后處理以既處理后側(cè)信號(hào)又處理前側(cè)信號(hào)。注意例如四聲道聲音的環(huán)繞聲可以處理左前和右前信號(hào)，以及左后和右后信號(hào)，以正確再現(xiàn)虛擬中前聲音和虛擬中后聲音。
注意，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解上述濾波器實(shí)現(xiàn)并不包括音頻放大器及其它類似元件。此外，上述實(shí)施例是針對(duì)數(shù)字濾波的。因此，對(duì)于模擬輸入，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解模數(shù)轉(zhuǎn)換器將被包括。進(jìn)一步，可以理解數(shù)模轉(zhuǎn)換器可被用來把數(shù)字信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換為用于通過耳機(jī)或在跨耳濾波情況下通過擴(kuò)音器進(jìn)行重放的模擬輸出。
此外，在本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解數(shù)字濾波器可通過許多方法實(shí)現(xiàn)。
圖13顯示了一種根據(jù)本發(fā)明的方面用于處理立體聲輸入對(duì)的音頻處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)形式。該音頻處理系統(tǒng)包括用于把模擬輸入轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器97，以及用于把處理后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號(hào)的數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器98。在可替換的實(shí)施例中，塊97不包括A/D轉(zhuǎn)換器而包括為數(shù)字輸入信號(hào)提供的SPDIF接口。該系統(tǒng)包括能夠足夠快地處理輸入以產(chǎn)生輸出的DSP設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，DSP設(shè)備包括用于在沒有處理器開銷的情況下與A/D和D/A轉(zhuǎn)換器97，98通信的呈串行端口96形式的接口電路，并且在一個(gè)實(shí)施例中，包括能夠無需干擾輸入/輸出處理的操作把數(shù)據(jù)從片外存儲(chǔ)器復(fù)制到片內(nèi)存儲(chǔ)器95的設(shè)備外存儲(chǔ)器92和DMA引擎。實(shí)現(xiàn)這里描述的本發(fā)明的方面的代碼可位于片外存儲(chǔ)器，并在需要時(shí)被載入片內(nèi)存儲(chǔ)器。DSP設(shè)備包括包含使DSP設(shè)備的處理器93實(shí)現(xiàn)這里所述的濾波的代碼的程序存儲(chǔ)器94。外部總線多路復(fù)用器針對(duì)需要外部存儲(chǔ)器的情況被包含在內(nèi)。
同樣地，圖14A顯示了接收呈現(xiàn)打算通過前側(cè)揚(yáng)聲器重放的左，中，右側(cè)信號(hào)和打算通過后側(cè)揚(yáng)聲器重放的左環(huán)繞和右環(huán)繞信號(hào)的形式的五聲道音頻信息的雙耳化系統(tǒng)。雙耳化器根據(jù)本發(fā)明的方面針對(duì)包括左環(huán)繞和右環(huán)繞信號(hào)的每個(gè)輸入實(shí)現(xiàn)HRTF濾波器對(duì)，以使得通過耳機(jī)收聽的收聽者感受到中后移動(dòng)的信號(hào)來自于收聽者的中后方。雙耳化器使用例如包含處理器的DSP設(shè)備的處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器被包括用于保存指令，包括使處理器執(zhí)行上述濾波的任何參數(shù)。
同樣地，圖14B顯示了接收呈現(xiàn)打算通過前側(cè)揚(yáng)聲器重放的左右信號(hào)和打算通過后側(cè)揚(yáng)聲器重放的左后和右后信號(hào)的形式的四聲道音頻信息的雙耳化系統(tǒng)。雙耳化器根據(jù)本發(fā)明的方面針對(duì)包括左右信號(hào)以及左后和右后信號(hào)的每個(gè)輸入實(shí)現(xiàn)HRTF濾波器對(duì)，以使得通過耳機(jī)收聽的收聽者感受到中前移動(dòng)的信號(hào)來自于收聽者的中前方，并且中后移動(dòng)的信號(hào)來自于收聽者的中后方。雙耳化器使用例如包含處理器的DSP設(shè)備的處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器被包括用于保存指令，包括使處理器執(zhí)行上述濾波的任何參數(shù)。
因此，這里描述的方法在一個(gè)實(shí)施例中可由包括一個(gè)或多個(gè)接收包含指令的代碼段的處理器的機(jī)器來執(zhí)行。對(duì)于這里描述的任意方法，當(dāng)所述指令被機(jī)器執(zhí)行時(shí)，該機(jī)器實(shí)現(xiàn)所述方法。任何可執(zhí)行指定該機(jī)器采用的行動(dòng)的一組指令(順序或其它)的機(jī)器被包括。從而，一種典型的機(jī)器由包括一個(gè)或多個(gè)處理器的典型處理系統(tǒng)舉例說明。每個(gè)處理器包括一個(gè)或多個(gè)CPU，一個(gè)圖形處理單元和一個(gè)可編程DSP單元。該處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括包含主RAM和/或靜態(tài)RAM，和/或ROM的存儲(chǔ)器子系統(tǒng)?？偩€子系統(tǒng)也可被包括用來在元件之間進(jìn)行通訊。如果該處理系統(tǒng)需要顯示器，這樣的顯示器也可被包括，例如，液晶顯示器(LCD)或陰極射線管(CRT)顯示器。如果需要人工數(shù)據(jù)輸入，該處理系統(tǒng)還包括例如一個(gè)或多個(gè)的包含字母數(shù)字輸入單元的輸入設(shè)備，例如鍵盤，例如鼠標(biāo)的定位設(shè)備等等。這里使用的術(shù)語存儲(chǔ)器單元也包括例如磁盤驅(qū)動(dòng)器單元的存儲(chǔ)系統(tǒng)。在一些配置中，該處理系統(tǒng)可以包括聲音輸出設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備。存儲(chǔ)器子系統(tǒng)因此包括承載包含用于在被處理系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)在這里描述的一個(gè)或多個(gè)方法的指令的機(jī)器可讀代碼段(例如，軟件)的載體。該軟件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行它的期間可存在于硬盤內(nèi)，也可全部或至少部分存在于RAM和/或處理器內(nèi)。這樣，存儲(chǔ)器和處理器也可以組成承載機(jī)器可讀代碼的載體。
在可替換的實(shí)施例中，該機(jī)器像獨(dú)立設(shè)備一樣操作，或者也可以是連接的，例如在網(wǎng)狀配置中網(wǎng)絡(luò)連接到其它機(jī)器上，該設(shè)備可以在服務(wù)器-客戶機(jī)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中以服務(wù)器或客戶機(jī)的性能進(jìn)行操作，或在對(duì)等或分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中作為一個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作。該機(jī)器可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)，輸入板PC，機(jī)頂盒(STB)，個(gè)人數(shù)字助理(PDA)，便攜式電話，萬維網(wǎng)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)路由器，交換機(jī)或網(wǎng)橋，或能夠執(zhí)行指定該機(jī)器采用的行為的指令(順序或其它)的任意機(jī)器。
注意盡管一些圖表僅顯示了承載代碼的單個(gè)處理器和單個(gè)存儲(chǔ)器，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解為了不使發(fā)明方面模糊，上述許多元件被包括，而不僅是被顯式地顯示或描述的元件。例如，盡管只有單個(gè)機(jī)器被顯示，術(shù)語“機(jī)器”也可以包括獨(dú)立或共同執(zhí)行一組(或多組)指令以實(shí)現(xiàn)在這里描述的任意一個(gè)或多個(gè)方法的機(jī)器的任意集合。
因此，這里所述的每種方法的一個(gè)實(shí)施例呈現(xiàn)在處理系統(tǒng)上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序的形式，例如，作為雙耳化系統(tǒng)一部分的一個(gè)或多個(gè)處理器，或在其它實(shí)施例中的跨耳系統(tǒng)。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員懂得本發(fā)明的實(shí)施例可作為方法，例如特定目的儀器的設(shè)備，例如數(shù)字處理系統(tǒng)的設(shè)備或載體被具體化，例如，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。載體承載了一個(gè)或多個(gè)用于控制處理系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)一種方法的計(jì)算機(jī)可讀代碼段。因此，本發(fā)明的方面可以表現(xiàn)為一種方法，一種完全地硬件實(shí)施例，一個(gè)完全地軟件實(shí)施例或混合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。此外，本發(fā)明可以表現(xiàn)為承載嵌入到該載體中的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼段的載體(例如，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體上的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品)的形式。
軟件可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)一步傳輸或接收。盡管載體作為單個(gè)媒體被顯示在一個(gè)示范性實(shí)施例中，術(shù)語“載體”應(yīng)該可以包括保存一組或多組指令的單個(gè)媒體或多個(gè)媒體(例如，集中式或分布式數(shù)據(jù)庫，和/或關(guān)聯(lián)的高速緩存和服務(wù)器)。術(shù)語“載體”也可以包括能夠存儲(chǔ)，解碼或承載一組用于機(jī)器執(zhí)行以使機(jī)器實(shí)現(xiàn)任意一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明的方法的指令的任意媒體。載體可表現(xiàn)為多種形式，包括但不限于非易失性媒體，易失性媒體和傳輸媒體。非易失性媒體包括例如光盤，磁盤和磁光盤。易失性媒體包括例如主存儲(chǔ)器的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。傳輸媒體包括同軸電纜，銅線和光纖，包括組成總線系統(tǒng)的電纜。傳輸媒體也可以具有例如在無線電波和紅外數(shù)據(jù)通訊過程中產(chǎn)生的聲波或光波的形式。例如，術(shù)語“載體”因此也可以包括但不限于固態(tài)存儲(chǔ)器，光和磁的媒體，以及載波信號(hào)。
本發(fā)明的其它實(shí)施例呈現(xiàn)為濾波器承載計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)以處理一對(duì)立體聲輸入的載體的形式。所述數(shù)據(jù)可以是濾波器的脈沖響應(yīng)，或?yàn)V波器的頻域變換函數(shù)的形式。所述濾波器包括兩個(gè)像上面描述的那樣設(shè)計(jì)的HRTF濾波器。在處理是針對(duì)耳機(jī)收聽的情況下，HRTF濾波器被用來濾波雙耳化器中的輸入數(shù)據(jù)，而在揚(yáng)聲器收聽的情況下，HRTF濾波器被并入串音消除的雙耳化器中。
需要理解的是所述方法的步驟由執(zhí)行存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中指令(代碼段)的處理系統(tǒng)(即，計(jì)算機(jī))的適當(dāng)處理器(或處理器)在一個(gè)實(shí)施例中執(zhí)行。還需要理解的是本發(fā)明并不限于任意的特定的實(shí)現(xiàn)或編程技術(shù)，并且本發(fā)明可以使用任意的用于實(shí)現(xiàn)這里所述功能的適當(dāng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明并不限于任意的特定編程語言或操作系統(tǒng)。
貫穿本說明書，提及“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”表示連同該實(shí)施例描述的特定的特征，結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書的不同位置出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例”或“在實(shí)施例”并不一定指同一個(gè)實(shí)施例。此外，特定的特征，結(jié)構(gòu)或特性可以以任意適當(dāng)?shù)姆绞浇M合，這對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從這份公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中是顯而易見的。
同樣地，應(yīng)理解在本發(fā)明的示范性實(shí)施例的上面的描述中，為使公開內(nèi)容流暢，并幫助理解一個(gè)或多個(gè)不同方面的目的，本發(fā)明的不同特征在某些時(shí)候被聚集到單個(gè)實(shí)施例，圖形或其描述中。不管怎樣，公開的這個(gè)方法并不被解釋成反映要求專利保護(hù)的發(fā)明相比在每個(gè)權(quán)利要求中清楚所述的需要更多特征的意圖。而是像下面的權(quán)利要求反映的那樣，發(fā)明方面以比單個(gè)前述的公開實(shí)施例的所有特征少的特征展現(xiàn)。這樣，在詳細(xì)描述之后的權(quán)利要求由此被確切地并入這個(gè)詳細(xì)描述中，每個(gè)權(quán)利要求作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例建立。此外，盡管這里所述的一些實(shí)施例包括一些而不是其它特征，不同實(shí)施例的特征的組合也位于本發(fā)明的范圍內(nèi)，并像下面要求專利保護(hù)的那樣組成了不同的實(shí)施例。
此外，一些實(shí)施例在這里被描述為可由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器實(shí)現(xiàn)的方法或方法的元素的組合。因此，具有實(shí)現(xiàn)這種方法或方法元素的必要指令的處理器組成了用于實(shí)現(xiàn)該方法或方法元素的裝置。同樣地，在此描述的設(shè)備實(shí)施例的這里所述的元件是一個(gè)為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的用于實(shí)現(xiàn)由該元件執(zhí)行的功能的裝置的例子。
在這里的說明書和權(quán)利要求中，相等和基本相等包括在恒定比例內(nèi)相等的情況。
在這里引用的所有出版物，專利和專利申請(qǐng)?zhí)卮瞬⑷胱鳛閰⒖肌?br> 因此，盡管已經(jīng)描述了什么被認(rèn)為是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其它及進(jìn)一步的修改可在不背離本發(fā)明的精神的情況下獲得，并且意欲要求保護(hù)所有落在本發(fā)明范圍內(nèi)的這種變化和修改。例如，上面給出的任何公式僅僅是可以使用的過程的代表。功能可從框圖中添加或刪除，并且操作可在功能塊間相互交換。對(duì)于在本發(fā)明范圍內(nèi)描述的方法，步驟可被添加或刪除。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括接收用于音頻再現(xiàn)的一對(duì)音頻輸入信號(hào)；混洗所述輸入信號(hào)以創(chuàng)建與輸入信號(hào)之和成比例的第一信號(hào)(“和信號(hào)”)以及與輸入信號(hào)之差成比例的第二信號(hào)(“差信號(hào)”)；針對(duì)收聽位于中心位置的虛擬聲源的收聽者通過近似于中央HRTF兩倍的濾波器對(duì)所述和信號(hào)進(jìn)行濾波；針對(duì)收聽一對(duì)虛擬揚(yáng)聲器的收聽者通過近似于近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之差的濾波器對(duì)所述差信號(hào)進(jìn)行濾波；以及反混洗所述濾波和信號(hào)和濾波差信號(hào)以創(chuàng)建與所述濾波和與濾波差信號(hào)之和成比例的第一輸出信號(hào)，以及與所述濾波和與濾波差信號(hào)之差成比例的第二輸出信號(hào)，以使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包含移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過耳機(jī)收聽第一和第二輸出信號(hào)的收聽者被提供所述移動(dòng)信號(hào)分量是從位于中心位置的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中近似于中央HRTF兩倍的濾波器作為通過用均衡濾波器分別對(duì)所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF進(jìn)行濾波而分別獲得的近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF的均衡型式之和被獲得，而其中近似于所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之差的濾波器是具有基本上等于所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF的均衡型式之差的響應(yīng)的濾波器。
3.如權(quán)利要求2中所述的方法，其中所述均衡濾波器是與所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之和成比例的濾波器的逆濾波器。
4.如權(quán)利要求3中所述的方法，其中所述均衡濾波器的響應(yīng)通過在頻域反轉(zhuǎn)與所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之和成比例的濾波器響應(yīng)來確定。
5.如權(quán)利要求3中所述的方法，其中所述均衡濾波器的響應(yīng)由自適應(yīng)濾波器方法反轉(zhuǎn)與所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之和成比例的濾波器響應(yīng)來確定。
6.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中近似于中央HRTF兩倍的濾波器是具有基本上等于期望中央HRTF兩倍的響應(yīng)的濾波器。
7.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于關(guān)于所述收聽者對(duì)稱的虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器位置和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置，其中收聽者和收聽是對(duì)稱的以使得近HRTF是所述虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF以及所述虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF，并使得遠(yuǎn)HRTF是所述虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF以及所述虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF。
8.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器位置和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置，其中所述近HRTF與虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF的平均成正比，并且其中所述遠(yuǎn)HRTF與虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF的平均成正比。
9.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于所述收聽者前面的左前虛擬揚(yáng)聲器位置和右前虛擬揚(yáng)聲器位置。
10.如權(quán)利要求9中所述的方法，其中所述左前和右前虛擬揚(yáng)聲器位置位于與收聽者成45到90度之間數(shù)值的方位角上。
11.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于所述收聽者后面的左后虛擬揚(yáng)聲器位置和右后虛擬揚(yáng)聲器位置。
12.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)是用于環(huán)繞聲重放的一組超過兩個(gè)的輸入信號(hào)的子集，其中所述方法包括針對(duì)通過耳機(jī)進(jìn)行的收聽處理該組超過兩個(gè)的輸入信號(hào)，包括為每個(gè)所述輸入信號(hào)創(chuàng)建虛擬揚(yáng)聲器。
13.一種設(shè)備，包括用于混洗一對(duì)音頻輸入信號(hào)的裝置，所述用于混洗的裝置創(chuàng)建與所述輸入信號(hào)之和成比例的第一信號(hào)(“和信號(hào)”)以及與所述輸入信號(hào)之差成比例的第二信號(hào)(“差信號(hào)”)；用于針對(duì)收聽位于中心位置的虛擬聲源的收聽者通過近似于中央HRTF兩倍的濾波器對(duì)所述和信號(hào)進(jìn)行濾波的裝置，連接到所述用于混洗的裝置；用于針對(duì)收聽一對(duì)虛擬揚(yáng)聲器的收聽者通過近似于近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之差的濾波器對(duì)所述差信號(hào)進(jìn)行濾波的裝置，連接到所述用于混洗的裝置；以及用于反混洗所述濾波和信號(hào)和濾波差信號(hào)的裝置，所述用于反混洗的裝置連接到所述用于混洗的裝置，所述用于反混洗的裝置創(chuàng)建與所述濾波和與濾波差信號(hào)之和成比例的第一輸出信號(hào)，以及與所述濾波和與濾波差信號(hào)之差成比例的第二輸出信號(hào)，以使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包含移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過耳機(jī)收聽第一和第二輸出信號(hào)的收聽者被提供所述移動(dòng)信號(hào)分量是從位于中心位置的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
14.如權(quán)利要求13中所述的設(shè)備，其中近似于中央HRTF兩倍的濾波器作為通過用均衡濾波器分別對(duì)所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF進(jìn)行濾波而分別獲得的近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF的均衡型式之和被獲得，而其中近似于所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之差的濾波器是具有基本上等于所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF的均衡型式之差的響應(yīng)的濾波器。
15.如權(quán)利要求14中所述的設(shè)備，其中所述均衡濾波器是與所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之和成比例的濾波器的逆濾波器。
16.如權(quán)利要求15中所述的設(shè)備，其中所述均衡濾波器的響應(yīng)通過在頻域反轉(zhuǎn)與所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之和成比例的濾波器響應(yīng)來確定。
17.如權(quán)利要求15中所述的設(shè)備，其中所述均衡濾波器的響應(yīng)由自適應(yīng)濾波器方法反轉(zhuǎn)與所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之和成比例的濾波器響應(yīng)來確定。
18.如權(quán)利要求13中所述的設(shè)備，其中近似于中央HRTF兩倍的濾波器是具有基本上等于期望中央HRTF兩倍的響應(yīng)的濾波器。
19.如權(quán)利要求13中所述的設(shè)備，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于關(guān)于所述收聽者對(duì)稱的虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器位置和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置，其中收聽者和收聽是對(duì)稱的以使得近HRTF是所述虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF以及所述虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF，并使得遠(yuǎn)HRTF是所述虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF以及所述虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF。
20.如權(quán)利要求13中所述的設(shè)備，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器位置和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置，其中所述近HRTF與虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF的平均成正比，并且其中所述遠(yuǎn)HRTF與虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF的平均成正比。
21.如權(quán)利要求13中所述的設(shè)備，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于所述收聽者前面的左前虛擬揚(yáng)聲器位置和右前虛擬揚(yáng)聲器位置。
22.如權(quán)利要求21中所述的設(shè)備，其中所述左前和右前虛擬揚(yáng)聲器位置位于與收聽者成45到90度之間數(shù)值的方位角上。
23.如權(quán)利要求13中所述的設(shè)備，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于所述收聽者后面的左后虛擬揚(yáng)聲器位置和右后虛擬揚(yáng)聲器位置。
24.如權(quán)利要求13中所述的設(shè)備，其中所述音頻輸入信號(hào)是用于環(huán)繞聲重放的一組超過兩個(gè)的輸入信號(hào)的子集，其中所述方法包括針對(duì)通過耳機(jī)進(jìn)行的收聽處理該組超過兩個(gè)的輸入信號(hào)，包括為每個(gè)所述輸入信號(hào)創(chuàng)建虛擬揚(yáng)聲器。
25.一種設(shè)備，包括具有輸入以接收一對(duì)音頻輸入信號(hào)以創(chuàng)建與所述輸入信號(hào)之和成比例的第一信號(hào)(“和信號(hào)”)以及與所述輸入信號(hào)之差成比例的第二信號(hào)(“差信號(hào)”)的混洗器，該混洗器具有一個(gè)和信號(hào)輸出和一個(gè)差信號(hào)輸出；連接到所述和信號(hào)輸出以對(duì)該和信號(hào)進(jìn)行濾波的和濾波器，針對(duì)收聽位于中心位置的虛擬聲源的收聽者近似于中央HRTF的兩倍；連接到所述差信號(hào)輸出以對(duì)該差信號(hào)進(jìn)行濾波的差濾波器，該差濾波器針對(duì)收聽一組虛擬揚(yáng)聲器的收聽者近似于近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之差；以及連接到所述和濾波器和差濾波器的輸出以創(chuàng)建與所述濾波和與濾波差信號(hào)之和成比例的第一輸出信號(hào)以及與所述濾波和與濾波差信號(hào)之差成比例的第二輸出信號(hào)的反混洗器，以使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包含移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過耳機(jī)收聽第一和第二輸出信號(hào)的收聽者被提供所述移動(dòng)信號(hào)分量是從位于中心位置的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
26.如權(quán)利要求25中所述的設(shè)備，其中近似于中央HRTF兩倍的和濾波器的響應(yīng)作為通過用均衡濾波器分別對(duì)所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF進(jìn)行濾波而分別獲得的近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF的均衡型式之和被獲得，而其中所述差濾波器是具有基本上等于所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF的均衡型式之差的響應(yīng)的濾波器。
27.如權(quán)利要求26中所述的設(shè)備，其中所述均衡濾波器是與所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之和成比例的濾波器的逆濾波器。
28.如權(quán)利要求27中所述的設(shè)備，其中所述均衡濾波器的響應(yīng)通過在頻域反轉(zhuǎn)與所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之和成比例的濾波器響應(yīng)來確定。
29.如權(quán)利要求27中所述的設(shè)備，其中所述均衡濾波器的響應(yīng)由自適應(yīng)濾波器方法反轉(zhuǎn)與所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之和成比例的濾波器響應(yīng)來確定。
30.如權(quán)利要求25中所述的設(shè)備，其中所述和濾波器具有基本上等于期望中央HRTF的兩倍的響應(yīng)。
31.如權(quán)利要求25中所述的設(shè)備，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于關(guān)于所述收聽者對(duì)稱的虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器位置和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置，其中收聽者和收聽是對(duì)稱的以使得近HRTF是所述虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF以及所述虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF，并使得遠(yuǎn)HRTF是所述虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF以及所述虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF。
32.如權(quán)利要求25中所述的設(shè)備，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器位置和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置，其中所述近HRTF與虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF的平均成正比，并且其中所述遠(yuǎn)HRTF與虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF的平均成正比。
33.如權(quán)利要求25中所述的設(shè)備，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于所述收聽者前面的左前虛擬揚(yáng)聲器位置和右前虛擬揚(yáng)聲器位置。
34.如權(quán)利要求33中所述的設(shè)備，其中所述左前和右前虛擬揚(yáng)聲器位置位于與收聽者成45到90度之間數(shù)值的方位角上。
35.如權(quán)利要求25中所述的設(shè)備，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于所述收聽者后面的左后虛擬揚(yáng)聲器位置和右后虛擬揚(yáng)聲器位置。
36.如權(quán)利要求25中所述的設(shè)備，其中所述音頻輸入信號(hào)是用于環(huán)繞聲重放的一組超過兩個(gè)的輸入信號(hào)的子集，其中所述方法包括針對(duì)通過耳機(jī)進(jìn)行的收聽處理該組超過兩個(gè)的輸入信號(hào)，包括為每個(gè)所述輸入信號(hào)創(chuàng)建虛擬揚(yáng)聲器。
37.一種方法，包括通過產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于以下操作的結(jié)果的一對(duì)輸出信號(hào)的處理對(duì)一對(duì)音頻輸入信號(hào)進(jìn)行濾波用HRTF濾波器對(duì)對(duì)每個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波；并且把HRTF濾波信號(hào)相加，其中所述HRTF濾波器對(duì)使得通過耳機(jī)收聽該對(duì)輸出信號(hào)的收聽者感受到來自一對(duì)期望虛擬揚(yáng)聲器位置的聲音，并且其中所述濾波使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包含移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過耳機(jī)收聽該對(duì)輸出信號(hào)的收聽者被提供所述移動(dòng)信號(hào)分量是從位于所述虛擬揚(yáng)聲器位置之間的中心位置上的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
38.如權(quán)利要求37中所述的方法，其中所述HRTF濾波器對(duì)針對(duì)收聽位于期望虛擬揚(yáng)聲器位置的虛擬揚(yáng)聲器對(duì)的收聽者包括一個(gè)近耳HRTF和一個(gè)遠(yuǎn)耳HRTF，其中該對(duì)音頻輸入信號(hào)的濾波包括混洗所述輸入信號(hào)以創(chuàng)建與輸入信號(hào)之和成比例的第一信號(hào)(“和信號(hào)”)以及與輸入信號(hào)之差成比例的第二信號(hào)(“差信號(hào)”)；針對(duì)收聽位于中心位置的虛擬聲源的收聽者通過近似于中央HRTF兩倍的濾波器對(duì)所述和信號(hào)進(jìn)行濾波；通過近似于所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之差的濾波器對(duì)所述差信號(hào)進(jìn)行濾波；以及反混洗所述濾波和信號(hào)和濾波差信號(hào)以創(chuàng)建與所述濾波和與濾波差信號(hào)之和成比例的第一輸出信號(hào)，以及與所述濾波和與濾波差信號(hào)之差成比例的第二輸出信號(hào)。
39.如權(quán)利要求38中所述的方法，其中近似于中央HRTF兩倍的濾波器是具有基本上等于期望中央HRTF兩倍的響應(yīng)的濾波器。
40.如權(quán)利要求37中所述的方法，其中所述HRTF濾波器對(duì)包括一個(gè)均衡近耳HRTF和一個(gè)均衡遠(yuǎn)耳HRTF，該均衡近耳HRTF和均衡遠(yuǎn)耳HRTF通過針對(duì)收聽位于期望虛擬揚(yáng)聲器位置的虛擬揚(yáng)聲器對(duì)的收聽者分別均衡近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF來獲得，所述均衡使用一個(gè)被配置以使得針對(duì)收聽位于中心位置的虛擬聲源的收聽者所述均衡近耳HRTF和均衡遠(yuǎn)耳HRTF的平均是期望中心HRTF的均衡濾波器。
41.如權(quán)利要求40中所述的方法，其中所述均衡濾波器是與所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF的平均成比例的濾波器的逆濾波器。
42.如權(quán)利要求37中所述的方法，其中所述對(duì)該對(duì)音頻輸入信號(hào)進(jìn)行的濾波是使得該對(duì)音頻輸入信號(hào)之和被基本上等于期望中心HRTF的濾波器響應(yīng)濾波。
43.如權(quán)利要求37中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于關(guān)于所述收聽者對(duì)稱的虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器位置和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置，其中收聽者和收聽是對(duì)稱的以使得近HRTF是所述虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF以及所述虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF，并使得遠(yuǎn)HRTF是所述虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF以及所述虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF。
44.如權(quán)利要求37中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器位置和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置，其中所述近HRTF與虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF的平均成正比，并且其中所述遠(yuǎn)HRTF與虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF的平均成正比。
45.如權(quán)利要求37中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于所述收聽者前面的左前虛擬揚(yáng)聲器位置和右前虛擬揚(yáng)聲器位置。
46.如權(quán)利要求45中所述的方法，其中所述左前和右前虛擬揚(yáng)聲器位置位于與收聽者成45到90度之間數(shù)值的方位角上。
47.如權(quán)利要求37中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于所述收聽者后面的左后虛擬揚(yáng)聲器位置和右后虛擬揚(yáng)聲器位置。
48.如權(quán)利要求37中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)是用于環(huán)繞聲重放的一組超過兩個(gè)的輸入信號(hào)的子集，其中所述方法包括針對(duì)通過耳機(jī)進(jìn)行的收聽處理該組超過兩個(gè)的輸入信號(hào)，包括為每個(gè)所述輸入信號(hào)創(chuàng)建虛擬揚(yáng)聲器。
49.一種方法，包括為了音頻再現(xiàn)，對(duì)一對(duì)音頻輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，所述濾波通過產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于以下操作的結(jié)果的一對(duì)輸出信號(hào)的處理進(jìn)行用HRTF濾波器對(duì)對(duì)每個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波；把HRTF濾波信號(hào)相加；并且串音消除相加后的HRTF濾波信號(hào)，其中所述串音消除是針對(duì)通過位于第一組揚(yáng)聲器位置的揚(yáng)聲器收聽該對(duì)輸出信號(hào)的收聽者的，其中所述HRTF濾波器對(duì)使得收聽該對(duì)輸出信號(hào)的收聽者感受到來自位于期望虛擬揚(yáng)聲器位置的一對(duì)虛擬揚(yáng)聲器的聲音，并且其中所述濾波使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包含移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過位于第一組揚(yáng)聲器位置的該組揚(yáng)聲器收聽該對(duì)輸出信號(hào)的收聽者被提供所述移動(dòng)信號(hào)分量是從位于所述期望虛擬揚(yáng)聲器位置之間的中心位置上的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
50.如權(quán)利要求49中所述的方法，其中所述HRTF濾波器對(duì)包括針對(duì)收聽位于期望虛擬揚(yáng)聲器位置的虛擬揚(yáng)聲器對(duì)的收聽者的一個(gè)近耳HRTF和一個(gè)遠(yuǎn)耳HRTF，其中對(duì)該對(duì)音頻輸入信號(hào)進(jìn)行的濾波包括混洗所述輸入信號(hào)以創(chuàng)建與輸入信號(hào)之和成比例的第一信號(hào)(“和信號(hào)”)以及與輸入信號(hào)之差成比例的第二信號(hào)(“差信號(hào)”)；針對(duì)收聽位于中心位置的虛擬聲源的收聽者通過近似于中央HRTF兩倍的濾波器對(duì)所述和信號(hào)進(jìn)行濾波；通過近似于所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF之差的濾波器對(duì)所述差信號(hào)進(jìn)行濾波；以及反混洗所述濾波和信號(hào)和濾波差信號(hào)以創(chuàng)建與所述濾波和與濾波差信號(hào)之和成比例的第一輸出信號(hào)，以及與所述濾波和與濾波差信號(hào)之差成比例的第二輸出信號(hào)。
51.如權(quán)利要求50中所述的方法，其中近似于中央HRTF兩倍的濾波器是具有基本上等于期望中央HRTF兩倍的響應(yīng)的濾波器。
52.如權(quán)利要求49中所述的方法，其中所述HRTF濾波器對(duì)包括一個(gè)均衡近耳HRTF和一個(gè)均衡遠(yuǎn)耳HRTF，該均衡近耳HRTF和均衡遠(yuǎn)耳HRTF通過針對(duì)收聽位于期望虛擬揚(yáng)聲器位置的虛擬揚(yáng)聲器對(duì)的收聽者分別均衡近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF來獲得，所述均衡使用一個(gè)被配置以使得針對(duì)收聽位于中心位置的虛擬聲源的收聽者所述均衡近耳HRTF和均衡遠(yuǎn)耳HRTF的平均是期望中心HRTF的均衡濾波器。
53.如權(quán)利要求52中所述的方法，其中所述均衡濾波器是與所述近耳HRTF和遠(yuǎn)耳HRTF的平均成比例的濾波器的逆濾波器。
54.如權(quán)利要求49中所述的方法，其中所述對(duì)該對(duì)音頻輸入信號(hào)進(jìn)行的濾波是使得該對(duì)音頻輸入信號(hào)之和被基本上等于期望中心HRTF的濾波器響應(yīng)濾波。
55.如權(quán)利要求49中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于關(guān)于所述收聽者對(duì)稱的虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器位置和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置，其中收聽者和收聽是對(duì)稱的以使得近HRTF是所述虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF以及所述虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF，并使得遠(yuǎn)HRTF是所述虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF以及所述虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF。
56.如權(quán)利要求49中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器位置和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器位置，其中所述近HRTF與虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF的平均成正比，并且其中所述遠(yuǎn)HRTF與虛擬左側(cè)揚(yáng)聲器至右耳HRTF和虛擬右側(cè)揚(yáng)聲器至左耳HRTF的平均成正比。
57.如權(quán)利要求49中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于所述收聽者前面的左前虛擬揚(yáng)聲器位置和右前虛擬揚(yáng)聲器位置。
58.如權(quán)利要求57中所述的方法，其中所述左前和右前虛擬揚(yáng)聲器位置位于與收聽者成45到90度之間數(shù)值的方位角上。
59.如權(quán)利要求49中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)包括一個(gè)左輸入和一個(gè)右輸入，其中所述虛擬揚(yáng)聲器對(duì)位于所述收聽者后面的左后虛擬揚(yáng)聲器位置和右后虛擬揚(yáng)聲器位置。
60.如權(quán)利要求49中所述的方法，其中所述音頻輸入信號(hào)是用于環(huán)繞聲重放的一組超過兩個(gè)的輸入信號(hào)的子集，其中所述方法包括針對(duì)通過耳機(jī)進(jìn)行的收聽處理該組超過兩個(gè)的輸入信號(hào)，包括為每個(gè)所述輸入信號(hào)創(chuàng)建虛擬揚(yáng)聲器。
61.一種方法，包括用均衡濾波器均衡一對(duì)音頻輸入信號(hào)；并且使用HRTF對(duì)雙耳化所述均衡輸入信號(hào)以提供一對(duì)為通過耳機(jī)收聽雙耳化輸出的收聽者提供與該音頻輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的聲音從第一和第二虛擬揚(yáng)聲器位置發(fā)出的幻覺的雙耳化輸出，以使得所述均衡和雙耳化的組合等價(jià)于使用均衡HRTF對(duì)進(jìn)行雙耳化，均衡HRTF對(duì)的每個(gè)均衡HRTF是用于雙耳化所述的被均衡濾波器均衡的均衡信號(hào)的對(duì)應(yīng)的HRTF，其中，針對(duì)收聽從位于第一和第二虛擬揚(yáng)聲器位置之間的中心位置發(fā)出的聲音的收聽者，所述均衡HRTF的平均基本上等于期望的HRTF，使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包括移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過耳機(jī)收聽該對(duì)雙耳化輸出的收聽者被提供所述移動(dòng)信號(hào)分量是從位于中心位置上的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
62.一種載體，為一組HRTF濾波器承載用于處理一對(duì)音頻輸入信號(hào)以為通過耳機(jī)收聽處理過的信號(hào)的收聽者提供大致對(duì)應(yīng)于所述音頻輸入信號(hào)的聲音是從第一和第二虛擬揚(yáng)聲器位置發(fā)出的幻覺的濾波器數(shù)據(jù)，所述HRTF濾波器被設(shè)計(jì)以使得該HRTF濾波器的平均近似于收聽來自位于所述第一和第二虛擬揚(yáng)聲器位置之間的中心位置上的聲音的收聽者的HRTF響應(yīng)。
63.一種載體，為一組HRTF濾波器承載用于處理一對(duì)音頻輸入信號(hào)以為通過耳機(jī)收聽處理過的信號(hào)的收聽者提供對(duì)應(yīng)于所述音頻輸入信號(hào)的聲音是從第一和第二虛擬揚(yáng)聲器位置發(fā)出的幻覺的濾波器數(shù)據(jù)，以使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)的每一個(gè)之間移動(dòng)的信號(hào)分量為通過耳機(jī)收聽處理過的信號(hào)的所述收聽者提供該移動(dòng)信號(hào)分量是從在所述第一和第二虛擬揚(yáng)聲器位置之間的中心位置上發(fā)出的幻覺。
64.一種方法，包括接收用于音頻再現(xiàn)的一對(duì)音頻輸入信號(hào)；混洗所述輸入信號(hào)以創(chuàng)建與該輸入信號(hào)之和成比例的第一信號(hào)(“和信號(hào)”)以及與該輸入信號(hào)之差成比例的第二信號(hào)(“差信號(hào)”)；通過近似于近耳HRTF的均衡型式和遠(yuǎn)耳HRTF的均衡型式之和的濾波器對(duì)所述和信號(hào)進(jìn)行濾波，所述近耳和遠(yuǎn)耳HRTF是針對(duì)收聽位于對(duì)應(yīng)虛擬揚(yáng)聲器位置的虛擬揚(yáng)聲器對(duì)的收聽者的，所述均衡型式使用被設(shè)計(jì)以使得所述均衡近耳HRTF和均衡遠(yuǎn)耳HRTF的平均近似于針對(duì)收聽位于所述虛擬揚(yáng)聲器位置之間的中心位置上的虛擬聲源的收聽者的中心HRTF的均衡濾波器來獲得；針對(duì)收聽該對(duì)虛擬揚(yáng)聲器的收聽者，通過近似于近耳HRTF的均衡型式和遠(yuǎn)耳HRTF的均衡型式之差的濾波器對(duì)所述差信號(hào)進(jìn)行濾波；以及反混洗所述濾波和信號(hào)和濾波差信號(hào)以創(chuàng)建與所述濾波和與濾波差信號(hào)之和成比例的第一輸出信號(hào)，以及與所述濾波和與濾波差信號(hào)之差成比例的第二輸出信號(hào)，以使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包含移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過耳機(jī)收聽所述第一和第二輸出信號(hào)的收聽者被提供該移動(dòng)信號(hào)分量是從位于中心位置的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理音頻信號(hào)的方法，一種接收音頻信號(hào)的設(shè)備，一種承載供處理器實(shí)現(xiàn)處理音頻信號(hào)的方法的指令的載體，以及一種承載濾波數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的濾波器的載體。所述方法包括通過產(chǎn)生一對(duì)對(duì)應(yīng)于用HRTF濾波器對(duì)對(duì)每個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波以及把HRTF濾波信號(hào)相加的結(jié)果的輸出信號(hào)的處理對(duì)一對(duì)音頻輸入信號(hào)進(jìn)行濾波。所述HRTF濾波器對(duì)是使得通過耳機(jī)收聽該對(duì)輸出信號(hào)的收聽者感受到來自一對(duì)期望的虛擬揚(yáng)聲器位置的聲音。此外，所述濾波是使得在該對(duì)音頻輸入信號(hào)包含移動(dòng)信號(hào)分量的情況下，通過耳機(jī)收聽這對(duì)輸出信號(hào)的收聽者被提供所述移動(dòng)信號(hào)分量是從位于虛擬揚(yáng)聲器位置之間的中心位置上的虛擬聲源發(fā)出的感覺。
文檔編號(hào)H04R5/02GK101040565SQ200580035027
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2005年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者大衛(wèi)·S.·麥克格拉斯 申請(qǐng)人:杜比實(shí)驗(yàn)室特許公司