專利名稱：用于混合利用多個(gè)麥克風(fēng)錄音的麥克風(fēng)信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種根據(jù)權(quán)利要求I的前序部分所述的方法。由W02004/084185A1已知一種此類的方法。
背景技術(shù)：
在為音樂唱片、電影、無線電廣播、聲音檔案、電腦游戲、多媒體演示或網(wǎng)站制作錄 音時(shí)，為了采集廣_的聲學(xué)場景，已知的是(Michael Dickreiter等人的“Handbuch derTonstudiotechnik，，，ISBN9783598117657，第 211-212、230-235、265-266、439、479 頁)，使用多個(gè)麥克風(fēng)替代只一個(gè)單獨(dú)麥克風(fēng)。為此一般需要“多麥克風(fēng)錄音”的表現(xiàn)力。廣闊的聲學(xué)場景例如可以是ー個(gè)具有ー個(gè)包括很多樂器的樂團(tuán)的音樂廳。為了采集聲音的細(xì)節(jié)，在這里分別利用一個(gè)單獨(dú)的、就近安置的麥克風(fēng)為每個(gè)單獨(dú)的樂器錄音，并且為了采集包括在音樂廳中的回聲和聽眾嘈雜聲(尤其是掌聲)在內(nèi)的聲學(xué)全貌，還附加地在較遠(yuǎn)的距離安置一些其他的麥克風(fēng)。另ー個(gè)針對廣闊的聲學(xué)場景的例子是ー個(gè)在錄音棚內(nèi)被錄音的由多個(gè)打擊樂器組成的打擊樂組。這種情況下，在“多麥克風(fēng)錄音”時(shí)在各個(gè)打擊樂器前分別就近安置ー個(gè)麥克風(fēng)并且在打擊樂演奏者上方安裝一個(gè)附加的麥克風(fēng)。這種類型的多麥克風(fēng)錄音能夠以較高質(zhì)量采集場景細(xì)節(jié)及全貌的盡可能多的聲學(xué)和聲音的特質(zhì)，并且能夠?qū)⑵渌茉斓妙H具美感。多個(gè)麥克風(fēng)中的每ー個(gè)麥克風(fēng)信號通常被錄制為多音軌錄音。在后續(xù)混合麥克風(fēng)信號時(shí)進(jìn)行其他的藝術(shù)加工。在特別情況下，也可以直接“現(xiàn)場”混合并且只錄制混合的結(jié)果?；旌系乃囆g(shù)目的通常在于所有聲源的音量的ー種協(xié)調(diào)關(guān)系、ー種自然的聲音和聲學(xué)全貌的一種逼真的空間印象。在一個(gè)混音控制臺(tái)或在數(shù)字聲音剪輯系統(tǒng)(Tonschnittsystem)的混合功能中的常見的混合技術(shù)中，對所傳輸?shù)柠溈孙L(fēng)信號進(jìn)行求和，從ー個(gè)求和器(“總線”)輸出，該求和器在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)一般的數(shù)學(xué)加法。在圖I中示例性地描述了在常見的混音控制臺(tái)或數(shù)字聲音剪輯系統(tǒng)的信號路徑中的唯一的求和始端。在圖2中示例性地示出了在常見的混音控制臺(tái)或數(shù)字聲音剪輯系統(tǒng)的信號路徑中的求和器(“總線”)中求和的串聯(lián)電路。在圖I和圖2中，附圖標(biāo)記的意思是100第一麥克風(fēng)信號101第二麥克風(fēng)信號110基于加法的求和級111求和信號199結(jié)果信號200第η個(gè)求和信號201第η+2個(gè)麥克風(fēng)信號210第η+1個(gè)基于加法的求和級
211第η+1個(gè)求和信號由于聲音不可避免的多徑傳播，在多麥克風(fēng)錄音時(shí)，至少兩個(gè)麥克風(fēng)信號包括源于同一個(gè)聲源的聲音的聲音分量。這些聲音分量由于不同的聲音路徑以不同的運(yùn)行時(shí)間到達(dá)麥克風(fēng)，因此在常見的混合技術(shù)中，在求和器中出現(xiàn)梳狀濾波效應(yīng)，它們可被聽為聲音變異并且與聲音理想的真實(shí)性背道而馳。在常見的混合技術(shù)中，通過可調(diào)節(jié)地放大或在可能的情況下通過可調(diào)節(jié)地延遲所錄下的麥克風(fēng)信號來減小這種由梳狀濾波效應(yīng)引起的此類聲音變異。然而當(dāng)存在來自多于卩隹個(gè)聲源的多徑聲音傳播時(shí)，這種減小只在有限的程度內(nèi)是可能的。在任何情況下，都需要在混音控制臺(tái)或數(shù)字聲音剪輯系統(tǒng)中為找到最佳的妥協(xié)而付出可觀的調(diào)節(jié)花費(fèi)。在較早的DE 102008056704中描述了ー種縮混(所謂的“Downmixing”)，用于由ー種以其形成幻象聲源的多通道(例如五通道)音頻格式生成一種雙通道音頻格式。此處每兩個(gè)輸入信號被求和，其中利用校正因子對兩個(gè)待求和的輸入信號之一的頻譜系數(shù)進(jìn)行加權(quán)；利用校正因子加權(quán)的那個(gè)輸入信號優(yōu)先于另ー個(gè)輸入信號。然而,在DE102008056704中描述的對校正因子的確定導(dǎo)致，在優(yōu)先的信號的振幅相對于非優(yōu)先的信號的振幅小的情況下，干擾的側(cè)音可能變得可聽到。這樣的干擾出現(xiàn)的概率雖然小，但卻不易受影響。由WO 2004/084185A1已知在一種用于混合利用多個(gè)麥克風(fēng)錄音的麥克風(fēng)信號的方法中，由第一麥克風(fēng)信號和第二麥克風(fēng)信號分別形成采樣值的重疊時(shí)間窗ロ的譜值(Spektralwert)。第一麥克風(fēng)信號的譜值在第一求和級中分配到第二麥克風(fēng)信號的譜值上，同時(shí)形成第一求和信號的譜值，其中動(dòng)態(tài)校正兩個(gè)麥克風(fēng)信號之一的譜值。由第一求和信號的譜值形成一個(gè)結(jié)果信號的譜值，該結(jié)果信號的譜值經(jīng)受傅立葉逆變換和塊結(jié)合(Blockzusammenfiihrung)。通過這種方式可以為采樣值的姆個(gè)塊確定單獨(dú)的校正因子。通過對頻譜系數(shù)進(jìn)行依賴于信號的加權(quán)替代傳統(tǒng)加法的動(dòng)態(tài)校正減小了在多麥克風(fēng)混音時(shí)不希望的梳狀濾波效應(yīng)，這些梳狀濾波效應(yīng)在混音控制臺(tái)或數(shù)字聲音剪輯系統(tǒng)的求和環(huán)節(jié)中由于傳統(tǒng)的加法而形成。然而即便在這種方法中，如果優(yōu)先的信號的振幅相對于非優(yōu)先的信號的振幅要小，也可聽到干擾的側(cè)音。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于盡可能地平衡在多麥克風(fēng)錄音的混合過程中由于聲音分量的多徑傳播而形成的聲音變異。該任務(wù)的解決方案由權(quán)利要求I的特征給出。根據(jù)本發(fā)明的方法的有利的設(shè)計(jì)和改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中說明。


借助在圖3 — 6中示出的實(shí)施例解釋本發(fā)明。其中，圖3用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的配置的一般框圖；圖4類似于圖3中的框圖，然而具有的區(qū)別是，第一求和級擴(kuò)展了一定數(shù)量的其他求和級；
圖5在圖3和4中設(shè)置的第一求和級的框圖，以及圖6在圖4中設(shè)置的其他求和級的框圖。
在圖3至圖6中，附圖標(biāo)記具有下列意義100 第一麥克風(fēng)信號101 第二麥克風(fēng)信號199 結(jié)果信號201 第η+2個(gè)麥克風(fēng)信號300 第一麥克風(fēng)信號的譜值301 第二麥克風(fēng)信號的譜值310 第一求和級
·
311 第一求和信號的譜值320 塊形成和頻譜變換單元330 逆向頻譜變換和塊結(jié)合單元399 結(jié)果信號的譜值400 第η個(gè)求和信號的譜值401 第η+2個(gè)麥克風(fēng)信號的譜值410 第η+1個(gè)求和級411 第η+1個(gè)求和信號的譜值500 分配單元501 待優(yōu)先信號的譜值A(chǔ) (k)502 非待優(yōu)先信號的譜值B (k)510 用于校正因子值的計(jì)算單元511 校正因子值m(k)520 乘法器一加法器ー單元700 由単元320和第η+1個(gè)求和級410組成的第η個(gè)組件
具體實(shí)施例方式圖3示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的配置的一般框圖。第一麥克風(fēng)信號100和第二麥克風(fēng)信號101分別被傳輸?shù)僵`個(gè)相應(yīng)的塊形成和頻譜變換單元320中。在単元320中，所傳輸?shù)柠溈孙L(fēng)信號100和101首先被分為時(shí)間上重疊的信號段的塊，在此基礎(chǔ)上所形成的塊進(jìn)行傅立葉變換。此外，第一麥克風(fēng)信號100的譜值300或者第二麥克風(fēng)信號101的譜值301在模塊320的輸出端產(chǎn)生。譜值300和301隨后傳輸?shù)降谝磺蠛图?10，第一求和級由譜值300和301產(chǎn)生第一求和信號的譜值311。譜值311同時(shí)形成一個(gè)結(jié)果信號的譜值399，結(jié)果信號的譜值在単元330中首先進(jìn)行傅立葉逆變換。這樣形成的逆譜值隨后被結(jié)合為塊。由此產(chǎn)生的時(shí)間上重疊的信號段的塊累積成所述結(jié)果信號199。在圖4中示出的框圖和在圖3中的框圖結(jié)構(gòu)類似，然而具有的本質(zhì)的區(qū)別是，譜值399并不同時(shí)代表譜值311。更確切的說，在圖4中，在譜值311和譜值399之間插入了一個(gè)或多個(gè)相同的組件700的串聯(lián)電路，所述組件700各由ー個(gè)塊形成和頻譜變換單元320和ー個(gè)第η+1個(gè)求和級410組成。組件700在圖4中出于簡化的目的只在框圖中顯示了唯一一個(gè)組件700，該組件稍后進(jìn)行描述，其中標(biāo)數(shù)η用于連續(xù)的計(jì)數(shù)。組件700的所述串聯(lián)電路可以理解為，在串聯(lián)電路的始端，譜值400同時(shí)也形成第一求和信號311的譜值，而在串聯(lián)電路的末端，譜值411同時(shí)形成結(jié)果信號的譜值399。在串聯(lián)電路的所有其他段，ー個(gè)求和級410的譜值411同時(shí)形成下ー個(gè)求和級410的譜值400。第η+2個(gè)麥克風(fēng)信號201傳輸?shù)酱?lián)電路的組件700的每個(gè)塊形成和頻譜變換單元320，在塊形成和頻譜變換單元中，它被分成時(shí)間上重疊的信號段的塊。這些形成的時(shí)間上重疊的信號段的塊進(jìn)行傅立葉變換，由此產(chǎn)生第η+2個(gè)麥克風(fēng)信號的譜值401。第η個(gè)求和信號的譜值400和第η+2個(gè)麥克風(fēng)信號的譜值401隨后傳輸?shù)降讦?1個(gè)求和級410，第η+1個(gè)求和級由所述第η個(gè)求和信號的譜值和第η+2個(gè)麥克風(fēng)信號的譜值產(chǎn)生第η+1個(gè)求和信號的譜值411。圖5顯示了第一求和級310的細(xì)節(jié)。在求和級310中，第一麥克風(fēng)信號100的譜值300和第二麥克風(fēng)信號101的譜值301傳輸?shù)僵`個(gè)分配單元500，在該分配單元中，根據(jù) 制造商或使用者的選擇，區(qū)分単元500的輸出信號501、502的優(yōu)先次序。兩種備選的分配是可能的在優(yōu)先處理輸出線號501時(shí)，待優(yōu)先信號501的譜值A(chǔ)(k)分配給譜值301并且非待優(yōu)先信號502的譜值B(k)分配給譜值300。作為備選方案，待優(yōu)先信號501的譜值A(chǔ)(k)分配給譜值300并且非待優(yōu)先信號502的譜值B(k)分配給譜值301。優(yōu)先分配的選擇決定聲學(xué)全貌的空間印象并且根據(jù)藝術(shù)要求而被選定。典型的可能性是，為了采集聲學(xué)全貌而確定的那些麥克風(fēng)(所謂的主麥克風(fēng))的信號或者根據(jù)本發(fā)明形成的求和信號分配給優(yōu)先的信號路徑，而靠近聲源安置的那些麥克風(fēng)(所謂的支持麥克風(fēng))的信號分配給非優(yōu)先的信號通路。待優(yōu)先信號501的分配后的譜值A(chǔ)(k)和非待優(yōu)先信號502的譜值B(k)隨后傳輸?shù)揭粋€(gè)用于校正因子值m(k)的計(jì)算單元510，該計(jì)算単元由譜值A(chǔ)(k)和B(k)以如下方式計(jì)算出校正因子值m(k)作為輸出信號511 :要么以如下方式計(jì)算校正因子m(k)eA (k) =Real (A (k)) · Real (A (k)) +Imag (A (k)) · Imag (A (k))X (k) =Real (A (k)) · Real (B (k)) +Imag (A (k)) · Imag (B (k))w (k) =D · X (k) /eA (k)m (k) = (w (k) 2+l) (1/2)-w (k)要么以如下方式計(jì)算校正因子m(k)eA (k) =Real (A (k)) · Real (A (k)) +Imag (A (k)) · Imag (A (k))eB (k) =Real (B (k)) · Real (B (k)) +Imag (B (k)) · Imag (B (k))X (k) =Real (A (k)) · Real (B (k)) +Imag (A (k)) · Imag (B (k)) w (k) =D · X (k) / (eA (k) +L · eB (k))m (k) = (w (k) 2+l) (1/2)-w (k)其中，m(k)指第k個(gè)校正因子A (k)指待優(yōu)先信號的第k個(gè)譜值B (k)指非待優(yōu)先信號的第k個(gè)譜值D指平衡的程度L指平衡的極限的程度。平衡的程度D是ー個(gè)確定以何種限度補(bǔ)償由梳狀濾波效應(yīng)引起的聲音變異的數(shù)值。它根據(jù)藝術(shù)的要求和所希望的聲音效果進(jìn)行選擇并且有利地處于O到I的范圍內(nèi)。如果D = 0，則聲音與傳統(tǒng)混合的聲音剛好一致。如果D = 1，則完全地去除了梳狀濾波效應(yīng)。對于D在O和I之間的值相應(yīng)地產(chǎn)生ー種在D = O時(shí)的聲音效果和在D=I時(shí)的聲音效果之間的聲音效果。平衡的極限的程度L是ー個(gè)確定以何種限度減少可被察覺的干擾側(cè)音出現(xiàn)的概率的數(shù)值。當(dāng)待優(yōu)先麥克風(fēng)信號的振幅相對于非待優(yōu)先麥克風(fēng)信號的振幅小的時(shí)候存在這個(gè)概率。L> = 0有效。如果L=0，則不減小干擾側(cè)音的概率。如此地選擇程度L，以致根據(jù)本發(fā)明剛好不再聽到側(cè)音。典型地，程度L處于O. 5的數(shù)量級。程度L越大，則干擾的概率越小，然而由此也部分地減小了通過調(diào)節(jié)D確定的對聲音變異的補(bǔ)償。待優(yōu)先信號501的譜值A(chǔ)(k)還附加地傳輸?shù)揭粋€(gè)乘法器520，而非待優(yōu)先信號502的譜值B(k)還附加地傳輸?shù)僵`個(gè)加法器530。此外，計(jì)算單元510的輸出信號511的校正因子值m(k)也傳輸?shù)匠朔ㄆ?20，在那里，它們與譜值A(chǔ)(k) 501復(fù)數(shù)(根據(jù)實(shí)部和虛部)相乗。乘法器520的結(jié)果值傳輸?shù)郊臃ㄆ?30，在那里它們與非待優(yōu)先的信號502的譜值B(k)復(fù)數(shù)(根據(jù)實(shí)部和虛部)相加。由此產(chǎn)生第一求和級310的第一求和信號的譜值311。因此，對于區(qū)分優(yōu)先次序而言決定性的內(nèi)容就是校正因子m(k)僅與在加法器530中執(zhí)行的加法的兩個(gè)加數(shù)中的ー個(gè)加數(shù)相乘。這樣該加數(shù)從麥克風(fēng)信號輸入端直到加法器530的整個(gè)信號線路都被“優(yōu)先” 了。
圖6顯示了第η+1個(gè)求和級410的細(xì)節(jié)。第η+1個(gè)求和級410在其結(jié)構(gòu)上與第一求和級310相同，然而具有的區(qū)別是，這里第η個(gè)求和信號的譜值400和第η+2個(gè)麥克風(fēng)信號的譜值401傳輸?shù)椒峙鋯卧?00，此外，加法器530的結(jié)果值形成了第η+1個(gè)求和信號的譜值411。
權(quán)利要求
1.用于混合利用多個(gè)麥克風(fēng)錄音(多麥克風(fēng)錄音)的麥克風(fēng)信號的方法，其中已存在聲音分量的多徑傳播，其中 一使一個(gè)第一麥克風(fēng)信號(100)和一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(101)分別進(jìn)行采樣值的塊形成和傅立葉變換，其中形成相應(yīng)的麥克風(fēng)信號(100，101)的譜值(300，301)， 一在一個(gè)第一求和級(310)中將第一麥克風(fēng)信號(100)的譜值(300)分配到第二麥克風(fēng)信號(101)的譜值(301)上，同時(shí)形成第一求和信號的譜值(311)，其中動(dòng)態(tài)校正兩個(gè)麥克風(fēng)信號(100、101)之一的譜值(300，301)， 一由第一求和信號的譜值(311)形成一個(gè)結(jié)果信號的譜值(399)，并且一使結(jié)果信號的譜值(399)進(jìn)行傅立葉逆變換和采樣值的塊結(jié)合，其中形成所述結(jié)果信號(199), 其特征在于，為了形成第一求和信號的譜值(311)，從第一麥克風(fēng)信號(100)的譜值(300)和第二麥克風(fēng)信號(101)的譜值(301)中選取兩個(gè)信號之一的譜值(300，301)，該信號相對于另一個(gè)信號是待優(yōu)先的，待優(yōu)先信號的譜值(A(k))分別與所屬的校正因子m(k)相乘，并且非待優(yōu)先信號的譜值(B(k))和待優(yōu)先信號的校正后的譜值m(k) -A(k)相加，同時(shí)形成一個(gè)結(jié)果信號(399)的譜值。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，校正因子m(k)如下地進(jìn)行計(jì)算 eA (k) =Real (A (k)) Real (A (k)) +Imag (A (k)) Imag (A (k)) x (k) =Real (A (k)) Real (B (k)) +Imag (A (k)) Imag (B (k)) w (k) =D x (k) /eA (k) m (k) = (w (k)2+l) (1/2)-w (k) 或如下地進(jìn)行計(jì)算 eA (k) =Real (A (k)) Real (A (k)) +Imag (A (k)) Imag (A (k)) eB (k) =Real (B (k)) Real (B (k)) +Imag (B (k)) Imag (B (k)) x (k) =Real (A (k)) Real (B (k)) +Imag (A (k)) Imag (B (k)) w (k) =D x (k) / (eA (k) +L eB (k)) m (k) = (w (k) 2+l) (1/2)-w (k) 并且 m(k)指第k個(gè)校正因子 并且 A(k)指待優(yōu)先信號的第k個(gè)譜值 并且 B (k)指非待優(yōu)先信號的第k個(gè)譜值 并且 D 指平衡的程度 并且 L 平衡的極限的程度。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，將第一求和級(310)擴(kuò)展N個(gè)其他求和級(410), 分別在第n+1個(gè)求和級(410)中使第n+2個(gè)麥克風(fēng)信號(201)進(jìn)行采樣值的塊形成和傅立葉變換，其中形成第n+2個(gè)麥克風(fēng)信號(201)的譜值(401)，分別在第n+1個(gè)求和級(410)中將第n個(gè)求和信號的譜值(400)分配到第n+2個(gè)麥克風(fēng)信號(201)的譜值(401)上，同時(shí)形成第n+1個(gè)求和信號的譜值(411)，其中要么動(dòng)態(tài)校正第n個(gè)求和信號的譜值(400)，要么動(dòng)態(tài)校正第n+2個(gè)麥克風(fēng)信號(201)的譜值(401)，分別在第n+1個(gè)求和級(410)中從第n個(gè)求和信號的譜值(400)和第n+2個(gè)麥克風(fēng)信號(201)的譜值(401)中選取兩個(gè)信號之一的譜值(400，401 )，該信號相對于兩個(gè)信號中的另一個(gè)是待優(yōu)先的，其中， n=[b“N]指求和級的連續(xù)的數(shù)字 并且 N指所擴(kuò)展的求和級的數(shù)量。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，平衡的程度D是一個(gè)確定以何種限度補(bǔ)償由梳狀濾波效應(yīng)引起的聲音變異的數(shù)值，其中根據(jù)藝術(shù)的要求和所希望的聲音效果選擇D的值。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，程度D的值處于0到I的范圍內(nèi)，其中對于D = 0，聲音與傳統(tǒng)混合的聲音剛好一致，并且對于D = 1，結(jié)果則是完全地去除了梳狀濾波效應(yīng)。
6.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，平衡的極限的程度L是一個(gè)確定以何種限度減少可被察覺的干擾側(cè)音出現(xiàn)的概率的數(shù)值，其中當(dāng)待優(yōu)先麥克風(fēng)信號的振幅相對于非待優(yōu)先麥克風(fēng)信號的振幅小的時(shí)候存在這個(gè)概率。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，平衡的極限的程度L大于或等于0，其中對于L=0，不減小干擾側(cè)音的概率，并且這樣選擇程度L，以致根據(jù)經(jīng)驗(yàn)剛好不再聽到側(cè)音。
8.如權(quán)利要求2、6或7所述的方法，其特征在于，平衡的極限的程度L處于0.5的數(shù)量級。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于混合利用多個(gè)麥克風(fēng)錄音的麥克風(fēng)信號的方法。為了盡可能地平衡在多麥克風(fēng)錄音的混合過程中由于聲音分量的多徑傳播而形成的聲音變異，建議，由一個(gè)第一麥克風(fēng)信號(100)和一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(101)分別形成采樣值的重疊時(shí)間窗口的譜值。在一個(gè)第一求和級(310)中將第一麥克風(fēng)信號(100)的譜值(300)分配到第二麥克風(fēng)信號(101)的譜值(301)上，同時(shí)形成第一求和信號的譜值，其中動(dòng)態(tài)校正兩個(gè)麥克風(fēng)信號(100、101)之一的譜值(300、301)。由第一求和信號的譜值(311)形成一個(gè)結(jié)果信號的譜值(399)，使該結(jié)果信號經(jīng)受傅立葉逆變換和塊結(jié)合。
文檔編號H04S3/00GK102687535SQ201080059745
公開日2012年9月19日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者J·格羅 申請人:無線電技術(shù)研究學(xué)院有限公司