轉(zhuǎn)換音頻信號的音頻設(shè)備及其方法本申請要求于2012年12月17日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局的第10-2012-0147621號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)和2012年3月30日提交到美國專利商標局的美國臨時申請的利益，這些申請的公開通過引用全部包含于此。技術(shù)領(lǐng)域示例性實施例的多個方面涉及一種轉(zhuǎn)換音頻信號的音頻設(shè)備及其方法，更具體地講，提供一種用于將二維(2D)音頻信號轉(zhuǎn)換為具有高度分量的三維(3D)音頻信號的音頻設(shè)備及其轉(zhuǎn)換音頻信號的方法。

背景技術(shù)：
存在各種聲道的音頻信號(例如，2.1聲道音頻信號、5.1聲道音頻信號等)來向用戶提供音頻信號。諸如2.1聲道音頻信號或5.1聲道音頻信號的音頻信號基于與用戶的耳朵相同的高度來形成二維(2D)聲場以提供給用戶。在3D圖像市場增長的同時，具有高度分量的三維(3D)音頻已被發(fā)展以為即將到來的超高清晰度TV(UHDTV)時代而準備。例如，已經(jīng)開發(fā)了具有各種高度聲場的音頻信號(例如，22.2聲道音頻信號)。具體地講，22.2聲道音頻信號具有用于產(chǎn)生與人的耳朵相同的高度的聲場的10個音頻聲道、用于產(chǎn)生高于人的耳朵的聲場的9個音頻聲道以及用于產(chǎn)生低于人的耳朵的聲場的3個音頻聲道和2個低聲道。由于這樣的22.2聲道音頻信號，音頻設(shè)備再現(xiàn)3D環(huán)繞聲場。然而，大多數(shù)音頻內(nèi)容是形成2D聲場的音頻信號(如，2.1聲道音頻信號或5.1聲道音頻信號)。因此，需要將形成2D聲場的音頻信號轉(zhuǎn)換為3D音頻信號以向用戶提供具有3D效果的3D環(huán)繞聲場的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
示例性實施例至少解決上面的問題和/或缺點以及上面沒有描述的其他缺點。另外，示例性實施例不被要求克服上述的缺點，而且示例性實施例可不克服上述任何問題。示例性實施例提供一種轉(zhuǎn)換音頻信號的音頻設(shè)備及其方法，其中，所述音頻設(shè)備用于估計具有多個聲道的音頻信號的源，并基于估計的源的位置，將接收的音頻信號的源置于具有高度分量的三維(3D)位置中，以向用戶提供具有高度分量的3D音頻信號。根據(jù)示例性實施例的一方面，提供一種轉(zhuǎn)換音頻設(shè)備的音頻信號的方法，所述方法包括：接收包括多個聲道的第一音頻信號；比較所述多個聲道的音頻信號，來估計第一音頻信號的源位置；基于估計的源位置，將第一音頻信號的源定位到具有高度分量的3D位置；基于定位的源將第一音頻信號轉(zhuǎn)換為包括所述多個聲道和與所述多個聲道具有不同的高度的至少一個聲道的第二音頻信號；輸出第二音頻信號。所述方法還可包括：將所述多個聲道的音頻信號中的每個音頻信號轉(zhuǎn)換為頻域，其中，可將轉(zhuǎn)換為頻域的所述多個聲道的音頻信號的能量和所述聲道的相關(guān)性中的至少一個進行比較，來估計第一音頻信號的源位置。響應(yīng)于估計的源位置存在于由輸出所述多個聲道的多個揚聲器形成的二維(2D)平面內(nèi)，可將第一音頻信號的源定位到3D位置?？蓪⒋嬖谟谟伤龆鄠€揚聲器形成的2D平面內(nèi)的源位置可定位到由所述多個揚聲器和輸出至少一個聲道的至少一個揚聲器形成的3D立體空間的表面。第一音頻信號可通過使用所述多個揚聲器的位置信息和所述至少一個揚聲器的位置信息被轉(zhuǎn)換為第二音頻信號。輸出所述多個聲道的多個揚聲器可被定位在平面上，輸出所述至少一個聲道的所述至少一個揚聲器可被定位在與輸出所述多個聲道的所述多個揚聲器具有不同的高度的平面上。將第一音頻信號轉(zhuǎn)換為第二音頻信號的步驟可包括：響應(yīng)于音頻設(shè)備的屏幕高于收聽者的頭部的位置，按收聽者觀看屏幕的中心的角度移動3D立體空間的中心軸，以校正所述多個揚聲器的位置信息和所述至少一個揚聲器的位置信息。估計第一音頻信號的源位置的步驟可包括：將轉(zhuǎn)換為頻域的所述多個聲道的音頻信號的能量和所述多個聲道的相關(guān)性中的至少一個進行比較，來確定第一音頻信號的源位置的運動。響應(yīng)于第一音頻信號的源具有大于或等于預(yù)設(shè)值的運動，根據(jù)第一音頻信號的源的運動軌跡，可第一音頻信號的源位置定位到3D位置。根據(jù)另一示例性實施例的一方面，提供一種音頻設(shè)備，包括：接收器，接收包括多個聲道的第一音頻信號；源位置估計器，比較所述多個聲道的音頻信號，來估計第一音頻信號的源位置；音頻信號轉(zhuǎn)換器，基于估計的源位置，將第一音頻信號的源定位到具有高度分量的3D位置，并基于定位的源，將第一音頻信號轉(zhuǎn)換為包括所述多個聲道和與所述多個聲道具有不同的高度的至少一個聲道的第二音頻信號；輸出部分，輸出第二音頻信號。音頻設(shè)備還可包括：域轉(zhuǎn)換器，將所述多個聲道的音頻信號轉(zhuǎn)換為頻域，其中，源位置估計器可將轉(zhuǎn)換為頻域的所述多個聲道的音頻信號的能量和所述多個聲道的相關(guān)性中的至少一個進行比較，來估計第一音頻信號的源位置。輸出部分可包括：多個揚聲器，輸出所述多個聲道的音頻信號，其中，響應(yīng)于估計的源位置存在于由所述多個揚聲器形成的2D平面內(nèi)，音頻信號轉(zhuǎn)換器可將第一音頻信號的源定位到3D位置定位。輸出部分還可包括：至少一個揚聲器，輸出所述至少一個聲道的音頻信號，其中，音頻信號轉(zhuǎn)換器可將存在于由所述多個揚聲器形成的2D平面內(nèi)的源位置定位到由所述多個揚聲器和所述至少一個揚聲器形成的3D立體空間的表面定位。音頻信號轉(zhuǎn)換器可通過使用所述多個揚聲器的位置信息和所述至少一個揚聲器的位置信息，將第一音頻信號轉(zhuǎn)換為第二音頻信號。所述多個揚聲器可被布置在平面上，輸出所述至少一個聲道的至少一個揚聲器可被布置在與輸出所述多個聲道的所述多個揚聲器具有不同的高度的平面上。音頻設(shè)備還可包括：布局解析器，存儲所述多個揚聲器的位置信息和所述至少一個揚聲器的位置信息。響應(yīng)于音頻設(shè)備的屏幕高于收聽者的頭部的位置，布局解析器可按收聽者觀看屏幕的中心的角度移動3D立體空間的中心軸，以校正所述多個揚聲器的位置信息和所述至少一個揚聲器的位置信息。源位置估計器可將轉(zhuǎn)換為頻域的所述多個聲道的音頻信號的能量和所述多個聲道的相關(guān)性中的至少一個進行比較，來確定第一音頻信號的源位置的運動。響應(yīng)于第一音頻信號的源具有大于或等于預(yù)設(shè)值的運動，音頻信號轉(zhuǎn)換器可根據(jù)第一音頻信號的運動軌跡將第一音頻信號的源位置定位到3D位置。根據(jù)另一示例性實施例的一方面，提供一種用于轉(zhuǎn)換音頻設(shè)備的音頻信號的方法，所述方法包括：基于第一音頻信號的源位置，將包括多個聲道的第一音頻信號的源定位到具有高度分量的3D位置；基于定位的源，將第一音頻信號轉(zhuǎn)換為包括所述多個聲道和與所述多個聲道具有不同的高度的所述至少一個聲道的第二音頻信號。附圖說明通過參照附圖描述特定示例性實施例，以上和/或其它方面將會變得更加清楚，其中：圖1是示出根據(jù)示例性實施例的音頻設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖2至圖5是示出根據(jù)示例性實施例的轉(zhuǎn)換音頻信號的方法的示圖；圖6是示出根據(jù)示例性實施例的源位置估計器和音頻信號轉(zhuǎn)換器的示意框圖；圖7是示出根據(jù)示例性實施例的轉(zhuǎn)換具有移動源的音頻信號的方法的示圖；圖8是示出根據(jù)示例性實施例的轉(zhuǎn)換音頻信號的方法的流程圖。具體實施方式參照附圖更詳細地描述示例性實施例。在以下描述中，甚至在不同的附圖中，相同的附圖標號被用于相同的元件。提供說明書中定義的諸如詳細的結(jié)構(gòu)和元件的內(nèi)容，以幫助全面理解示例性實施例。因此，在沒有這些特別定義的內(nèi)容的情況下，明顯的是示例性實施例可被執(zhí)行。另外，由于公知的功能或結(jié)構(gòu)將在不必要的細節(jié)模糊示例性實施例，因此對公知的功能或結(jié)構(gòu)不進行詳細描述。圖1是示出根據(jù)示例性實施例的音頻設(shè)備100的結(jié)構(gòu)的示意框圖。參照圖1，音頻設(shè)備100包括接收器110、域轉(zhuǎn)換器120、源位置估計器130、布局解析器140、音頻信號轉(zhuǎn)換器150和輸出部分160。這里，音頻設(shè)備100可以是家庭影院，但不限于此。因此，音頻設(shè)備100可以是輸出多個音頻聲道的任何類型的音頻設(shè)備。接收器110從外部設(shè)備(例如，數(shù)字視頻盤(DVD)設(shè)備、藍光盤(BD)設(shè)備等)或廣播站接收包括多個聲道的第一音頻信號。這里，接收的第一音頻信號可以是在二維(2D)平面上形成聲場的音頻信號(如2.1聲道音頻信號或5.1聲道音頻信號)。域轉(zhuǎn)換器120將具有多個聲道的第一音頻信號轉(zhuǎn)換為頻域。例如，域轉(zhuǎn)換器120可通過使用快速傅里葉變換(FFT)根據(jù)每個聲道將時域的第一音頻信號轉(zhuǎn)換為頻域。域轉(zhuǎn)換器120可將轉(zhuǎn)換為頻域的每個聲道的音頻信號劃分為多個子帶。源位置估計器130比較轉(zhuǎn)換為頻域的多個聲道的音頻信號來估計、確定或獲取第一音頻信號的源的位置。具體地講，源位置估計器130檢測每個聲道的子帶的能量，并計算聲道之間的相關(guān)性。源位置估計器130確定多個聲道中的具有最大能量的至少兩個聲道。源位置估計器130通過使用所述至少兩個聲道和計算的聲道之間的相關(guān)性來估計源的位置。例如，源位置估計器130根據(jù)確定的具有最大能量的至少兩個聲道是相鄰聲道還是左右聲道以及根據(jù)聲道間交叉相關(guān)性(ICC)值大于還是小于閾值0.5來估計每個子帶的至少一個源的位置。這里，源位置估計器130在包括各自輸出輸入音頻信號的聲道的揚聲器的2D空間內(nèi)估計源的位置。例如，如果5.1聲道音頻信號被輸入到接收器110，則用于輸出5.1聲道的5.1聲道音頻信號的揚聲器(即，中央揚聲器(C)，左前方揚聲器(LF)、右前方揚聲器(RF)、左后方揚聲器(LS)和右后方揚聲器(RS))可實現(xiàn)2D平面聲場(如圖2中所示)。源位置估計器130通過使用每個聲道的至少一個能量和聲道之間的相關(guān)性在2D平面上估計源位置210。布局解析器140存儲每個聲道的揚聲器的位置信息。具體地講，布局解析器140存儲用于輸出多個聲道的第一揚聲器的位置信息和與所述揚聲器具有不同的高度的第二揚聲器的位置信息，并將所述位置信息輸出到音頻信號轉(zhuǎn)換器150。這里，布局解析器140根據(jù)屏幕的位置將由第一揚聲器和第二揚聲器形成的三維(3D)立體空間的軸移動到第一揚聲器和第二揚聲器的正確的位置。具體地講，如果屏幕處于與收聽者的眼睛相同的位置，則屏幕的位置和收聽者的耳朵的位置在相同的平面上。因此，布局解析器140將第一揚聲器的位置信息和第二揚聲器的位置信息輸出到音頻信號轉(zhuǎn)換器150，而不改變3D空間的軸(如圖4中所示)。然而，如果屏幕的位置高于收聽者的眼睛(即，屏幕的位置高于收聽者的頭部的位置)，則布局解析器140按收聽者觀看屏幕的中心的角度來移動3D立體空間的中心軸，以校正第一揚聲器的位置信息和第二揚聲器的位置信息(如圖5中所示)，并將校正的第一揚聲器和第二揚聲器的位置信息輸出到音頻信號轉(zhuǎn)換器150。另外，如果屏幕的位置低于收聽者的眼睛(即，屏幕的位置低于收聽者的頭部的位置)，則布局解析器140按收聽者俯視屏幕的中心的角度來移動3D立體空間的中心軸，以校正第一揚聲器和第二揚聲器的位置信息，將校正的第一揚聲器和第二揚聲器的位置信息輸出到音頻信號轉(zhuǎn)換器150。音頻信號轉(zhuǎn)換器150基于源位置估計器130估計的源位置來確定具有高度分量的3D位置中第一音頻信號的源。音頻信號轉(zhuǎn)換器150還基于源的位置將第一音頻信號轉(zhuǎn)換為包括多個聲道的第二音頻信號和與所述多個聲道具有不同的高度的至少一個聲道。具體地講，音頻信號轉(zhuǎn)換器150將通過源位置估計器130估計的2D平面上的源的位置確定在由第一揚聲器和第二揚聲器形成的3D立體平面的表面上。例如，如果源位置估計器130估計源的位置(如圖2中所示)，則音頻信號轉(zhuǎn)換器150將2D平面上的源的位置定位到3D立體空間的表面(如圖3中所示)。這里，音頻信號轉(zhuǎn)換器150假設(shè)音頻源的位置從3D立體空間的表面投影到2D平面上，以將2D平面上的源定位到具有高度分量的3D立體空間的位置310。如果通過源位置估計器130估計的源的位置在由第一揚聲器形成的2D平面內(nèi)，音頻信號轉(zhuǎn)換器150將源的位置定位到3D立體空間的表面。例如，僅當源的位置存在于由揚聲器形成的圓圈內(nèi)時，音頻信號轉(zhuǎn)換器150將源的位置定位到3D立體空間的表面。然而，如果通過源位置估計器130估計的源的位置不存在于由第一揚聲器形成的2D平面內(nèi)，則音頻信號轉(zhuǎn)換器150不轉(zhuǎn)換具有N個聲道的第一音頻信號，將第一音頻信號按原樣輸出到輸出部分160。音頻信號轉(zhuǎn)換器150根據(jù)定位在3D立體空間的表面上的源的位置將具有M個聲道的第一音頻信號渲染為具有N個聲道的第二音頻信號。這里，第二音頻信號包括第一音頻信號的M個聲道和具有高度分量的至少一個聲道。具體地講，音頻信號轉(zhuǎn)換器150確定位于3D立體空間的表面上的源的位置，以確定最接近于定位的源的位置的至少三個揚聲器。這里，所述至少三個揚聲器可包括第一揚聲器中的至少一個和第二揚聲器中的至少一個，以包括具有不同高度的揚聲器。音頻信號轉(zhuǎn)換器150基于定位到3D立體空間的表面的位置，轉(zhuǎn)換與最接近于定位的位置的至少三個揚聲器相應(yīng)的聲道的音頻數(shù)據(jù)。這里，音頻信號轉(zhuǎn)換器150轉(zhuǎn)換與除了最接近于定位的位置的至少三個揚聲器之外的其他揚聲器相應(yīng)的聲道的音頻數(shù)據(jù)。例如，如果輸入音頻信號是5.1聲道，則最接近于定位到3D立體空間的表面的位置的揚聲器是中央揚聲器、右前方揚聲器和右上方揚聲器，音頻信號轉(zhuǎn)換器150可基于定位到3D立體空間的表面的位置，將與中央揚聲器和右前方揚聲器相應(yīng)的5.1聲道的聲道的音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與中央揚聲器、右前方揚聲器和右上方揚聲器相應(yīng)的聲道的音頻數(shù)據(jù)。音頻信號轉(zhuǎn)換器150可按原樣輸出其他聲道的音頻數(shù)據(jù)。換句話講，音頻信號轉(zhuǎn)換器150將包括將被通過2D平面上的第一揚聲器輸出的多個聲道的第一音頻信號和第二音頻信號進行混合，其中，第二音頻信號包括：將被通過2D平面上的第一揚聲器輸出的多個聲道和將被通過與第一揚聲器具有不同的高度的第二揚聲器輸出的至少一個聲道。音頻信號轉(zhuǎn)換器150執(zhí)行信號處理(例如，子帶樣本求和以及頻率時間變換)，以將第二音頻信號輸出到輸出部分160。輸出部分160輸出包括N個聲道的第二音頻信號。這里，輸出部分160可包括在2D平面上布置的多個揚聲器和具有不同高度的至少一個揚聲器。例如，輸出部分160包括中央揚聲器、左前方揚聲器、右前方揚聲器、左后方揚聲器、右后方揚聲器和低音揚聲器，以在2D平面上輸出5.1聲道音頻信號。輸出部分160還包括左上揚聲器、右上揚聲器和后上揚聲器，以輸出3聲道音頻信號。然而，如上描述的揚聲器的布局不限于此，因此，可根據(jù)其他方法布置揚聲器。由于如上所述的音頻設(shè)備，所以可向用戶提供更立體的音頻。根據(jù)另一示例性實施例，可確定源的運動，以將2D音頻信號轉(zhuǎn)換為具有高度分量的3D立體音頻信號。現(xiàn)在將參照圖6對此進行描述。如圖6中所示，音頻設(shè)備100的源位置估計器130包括運動向量估計器131和移動源劃分器132，音頻設(shè)備100的音頻信號轉(zhuǎn)換器150包括移動源定位部分151、靜態(tài)源定位部分152和合成器153。運動向量估計器131基于通過使用每個聲道的能量和聲道之間的相關(guān)性估計的源的位置來估計源的運動向量。移動源劃分器132基于估計的源的運動向量確定源位置的運動。移動源劃分器132將具有大于或等于預(yù)設(shè)值的運動的源確定為移動源，將具有小于預(yù)設(shè)值的運動的源確定為靜態(tài)源。移動源劃分器132將移動源輸出到移動源定位部分151，將靜態(tài)源輸出到靜態(tài)源定位部分152。這里，左右方向上的運動的預(yù)設(shè)值可不同于(諸如，小于)前后方向上的運動的預(yù)設(shè)值。換句話講，移動源劃分器132可將具有左右方向(而不是上下方向)上的運動的源確定為移動源。移動源定位部分151根據(jù)第一音頻信號的移動源的運動軌跡將第一音頻信號的移動源的位置定位到3D位置。如圖7中所示，移動源定位部分151在2D平面上跟蹤源的運動路徑，以將源定位到3D位置，從而提供在3D立體空間的表面上移動源的效果。靜態(tài)源定位部分152在2D平面上按原樣定位第一音頻信號的靜態(tài)源。然而，這僅是示例性實施例，應(yīng)理解，靜態(tài)源定位部分152可在3D立體空間的平面上定位第一音頻信號的靜態(tài)源，使得靜態(tài)源具有高度分量(如圖2至圖5中所示)。合成器153將分別從移動源定位部分151和靜態(tài)源定位部分512輸出的音頻信號合成為第二音頻信號。這里，合成器153針對第二音頻信號執(zhí)行信號處理(例如，子帶樣本求和以及頻率時間變換)，并將第二音頻信號輸出到輸出部分160。如上所述，高度分量可被添加到移動源，以在3D立體空間的表面上定位移動源。因此，用戶可將具有2D聲場的音頻信號重組為具有更宏大壯觀效果的3D聲場。現(xiàn)在，將參照圖8詳細描述轉(zhuǎn)換音頻設(shè)備的音頻信號的方法。在操作S810，音頻設(shè)備100接收包括多個聲道的第一音頻信號。這里，第一音頻信號可以是在2D平面上具有聲場的音頻信號(如，2.1聲道音頻信號或5.1聲道音頻信號)。在操作S820，音頻設(shè)備100將第一音頻信號轉(zhuǎn)換為頻域。這里，音頻設(shè)備100可將第一音頻信號的多個聲道的每個音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為頻域。在操作S830，音頻設(shè)備100估計第一音頻信號的源位置。具體地講，音頻設(shè)備100可通過使用轉(zhuǎn)換為頻域的第一音頻信號的每個聲道的能量和聲道之間的相關(guān)性來估計第一音頻信號的源位置。這里，估計的第一音頻信號的源位置可存在于2D平面上。在操作S840，音頻設(shè)備100將第一音頻信號的源位置定位到具有高度分量的3D位置。具體地講，音頻設(shè)備100將存在于2D平面上的源位置定位到由音頻設(shè)備100的揚聲器形成的3D立體空間的表面，使得所述源位置具有高度分量。這里，僅當源位置存在于由用于輸出2D聲道的揚聲器形成的平面內(nèi)時，音頻設(shè)備100可定位源位置。在操作S850，音頻設(shè)備100基于定位的3D位置，將第一音頻信號轉(zhuǎn)換為第二音頻信號。這里，第二音頻信號可包括第一音頻信號的多個聲道和與第一音頻信號的多個聲道具有不同的高度的至少一個聲道。在操作S860，音頻設(shè)備100輸出第二音頻信號。根據(jù)上述轉(zhuǎn)換音頻信號的方法，可向用戶提供具有更立體效果的音頻。根據(jù)上述各種示例性實施例的音頻設(shè)備的音頻信號轉(zhuǎn)換方法可被實現(xiàn)為程序，然后被提供到音頻設(shè)備?？稍O(shè)置存儲程序的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，包括：接收包括多個聲道的第一音頻信號；比較多個聲道的第一音頻信號，以估計第一音頻信號的源位置；基于估計的源位置，將第一音頻信號的源位置定位到具有高度分量的3D位置定位；基于定位的源位置，將第一音頻信號轉(zhuǎn)換為包括多個聲道和與多個聲道具有不同的高度的至少一個聲道的第二音頻信號；輸出第二音頻信號。非暫時性計算機可讀介質(zhì)指示諸如寄存器、高速緩沖存儲器、存儲器等的短時間內(nèi)不存儲數(shù)據(jù)而是半永久地存儲數(shù)據(jù)并可被裝置讀取的介質(zhì)，。具體地講，上述應(yīng)用或程序可被存儲并提供在非暫時性計算機可讀介質(zhì)(例如，CD、DVD、硬盤、藍光盤、通用串行總線(USB)、存儲卡、ROM等)。另外，應(yīng)理解，在示例性實施例中，上述設(shè)備100的一個或多個單元可包括電路、處理器、微處理器等，并可執(zhí)行存儲在計算機可讀介質(zhì)中的計算機程序。上述示例性實施例和優(yōu)點僅是示例性的，而不應(yīng)被解釋為限制。本教導(dǎo)可容易地應(yīng)用于其他類型的設(shè)備。另外，示例性實施例的描述意在說明性，而不限制權(quán)利要求的范圍，并且多種替代、修改和改變對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是清楚的。