音頻再現設備的製作方法
2023-10-07 21:37:04 1
專利名稱：音頻再現設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種音頻再現設備，該設備具有一個用於接收n聲道輸入信號的輸入端、用於把l聲道輸出信號提供到l個揚聲器的輸出端以及用於處理輸入信號的音頻處理單元，該音頻處理單元包括用於增強n聲道輸入信號的m聲道信號部分的增強裝置，其中m≤n，增強裝置具有對於所述m聲道信號部分的每個聲道信號部分的一個非線性反對稱單調轉移函數。
從先前提交的沒有預先公開的專利申請PHNL000696EPP中可以獲知這種音頻再現設備。這種已知的音頻再現設備被用於增強多聲道聲音的再現。特別地，由一個非線性設備來處理中央和環繞聲道，以便增強語音可理解性和加強精細的環繞效果。
不過，通常希望只提高多聲道再現的語音可理解性。在這種情況下，可能不需要處理環繞效果。一個非常簡單的解決方案是把上述增強僅應用到中央聲道，通常用於語音而不是環繞聲道。這具有的缺點是中央聲道中的非語音信號仍然被處理。
本發明的目的是消除這個缺點。因此，根據本發明，在開始的段落中描述的音頻再現設備的特徵在於該音頻再現設備被提供了語音-音樂鑑別器，該語音-音樂鑑別器響應於指定給語音的所述m聲道信號部分中的聲道信號部分中的一個部分來提供一個控制信號，該控制信號指示所述聲道信號部分中的所述一個部分包括語音信號的概率p，所述控制信號控制增強裝置。
語音-音樂鑑別器本身是已知的並且在J.Audio Eng.Soc.第47卷第9期(1999年9月)的第720-725頁中Ronald M.Aarts和RobertToonen Dekker的A Real-time Speech-Music Discriminator(實時語音-音樂鑑別器)中進行了描述。在該文檔中描述的設備響應於單聲道音頻信號來提供一個具有在0和1之間的值p的信號，該信號指示音頻輸入信號包括語音的概率。根據本發明，例如所述文檔中描述的類型的語音-音樂鑑別器與PHNL000696EPP中描述的類型的聲音增強設備進行組合。在不影響環繞聲音或者不增強聲道信號部分的所述一個部分中除了語音之外的聲音的情況下實現語音增強的程度，也就是其被確定了概率值p的聲道，是根據概率p的值來進行的。
在一個更實際的實施例中，音頻再現設備的特徵在於n聲道輸入信號包括特別指定給語音的中央聲道信號部分以及環繞聲道信號部分，並且語音-音樂鑑別器響應於所述中央聲道信號部分來提供所述控制信號，而所述控制信號控制增強裝置來增強中央聲道信號部分和環繞聲道信號部分。特別地，音頻再現設備的特徵在於輸入信號包括中央聲道信號部分C、左和右聲道信號部分L和R以及左和右環繞聲道信號部分Ls和Rs，語音-音樂鑑別器響應於中央聲道信號部分C來提供控制信號，並且增強裝置被提供只用於中央聲道信號部分C和環繞聲道信號部分Ls和Rs，所述增強裝置由所述控制信號來控制。
在專利申請PHNL000696EPP中，給出了對於m聲道信號部分中的每一個的增強裝置的轉移函數；該轉移函數不適用於控制相關聲音信號的增強。根據本發明，轉移函數依賴於概率p。其例子在進一步的描述中給出。
本發明不僅僅涉及音頻再現設備，而且還涉及對經受語音增強的n聲道音頻信號的m聲道部分進行處理的方法。該方法的特徵在於響應於所述m聲道信號部分的聲道信號部分中的一個來產生一個控制信號，該控制信號指示聲道信號部分中的所述一個包括語音信號的概率，並且藉助於所述控制信號來控制增強m聲道音頻信號部分的過程。
本發明還涉及一種電腦程式，用於如所述方法所述地來處理經受語音增強的n聲道音頻信號的m聲道部分，該電腦程式能夠運行在具有說明書中描述的音頻再現設備的音頻再現裝備中的信號處理裝置上。與其相關地，本發明還涉及具有這種電腦程式的任何信息載體。
本發明還涉及一種音頻再現設備，包括如上所述的音頻再現設備，產生或接收音頻信號的裝置，所述音頻信號被提供到音頻再現設備和連接到所述音頻再現設備的揚聲器。
通過參考如下所述的例子和附圖來闡明本發明並且使得本發明更加清楚，附
圖1示意地說明了根據本發明的音頻再現設備。
圖1所示的框圖示出了音頻再現設備1，該設備具有五個分立的輸入聲道左(L)、右(R)、中央(C)、左環繞(Ls)和右環繞(Rs)。由相應帶撇的符號給出輸出信號。應當指出，例如使用2到5解碼器可以從少於五個聲道中產生出五個輸入聲道。而且，例如使用5到2轉換裝置可以減少五個輸出信號。音頻再現設備1包括語音-音樂鑑別器2和增強裝置3。
音樂-鑑別器2是在上面提到的J.Audio Eng.Soc中的Ronald M.Aarts和Robert Toonen Dekker的文章中描述的類型，並且響應於一個輸入信號而經由中央聲道(C)來提供一個輸出信號，該輸出信號指示這個輸入信號可以被看作是語音的概率p。p的值可以在0和1之間；輸入信號是語音的概率越高，p就越接近於1。如果這個輸入信號是語音的可能性小，則p就接近於零。語音-音樂鑑別器2的輸出信號形成用於增強裝置的控制信號。
在本實施例中，在中央聲道和環繞聲道中引入了增強裝置。以相同的方式來處理所有三個聲道。不過，根據再現設置的需求，可以改變實現方式，以便由語音-音樂鑑別器控制的增強裝置只被引入到中央聲道，或者由語音-音樂鑑別器控制的增強裝置被引入到中央聲道中，而固定的增強裝置被引入到環繞聲道中。
增強裝置是專利申請PHNL000696EPP中描述的類型；不過，在本實施例中，轉移函數依賴於概率p。在中央和環繞聲道中的增強裝置的輸入x與輸出y之間的關係的一個特定例子是y(x，p)＝(1-p)x+pctgh(ax/c)。
對於p＝0，所述關係簡化為y＝x；這意味著如果對於中央聲道的輸入信號具有是語音的可能性小，則增強裝置沒有影響。對於p＝1，所述關係簡化為y＝c tgh(ax/c)。如果x比較小y＝ax；則在增強裝置中，增益a被應用到輸入信號(通常a＝2)。如果x比較大，則輸出信號y飽和到c。對於p的中間值，獲得這兩個區域之間的平滑轉換。對於p的所有值，在線性區域中y＝[1+(a-1)p]x。輸入信號語音的概率越高，則轉移函數中的增益就越高。這意味著中央聲道中的語音將被增強，但是環繞聲道中的音樂和噪聲有些受到消極影響。在非線性區域中，其中y飽和，在中央聲道中的語音增強是多餘的，而環繞聲道中的可能聲音失真是可接受的。
在中央和環繞聲道中的增強裝置的輸入x和輸出y之間的關係的另一個例子是y(x，p)＝c tgh[(1+ap)x/c]。對於小的x值，所述關係簡化成為y＝(1+ap)x。在a＝1的情況下，對於小信號的增益與第一次提及的a＝2情況下的轉移函數中的相同。對於比較大的信號，y再次飽和到c(c≠0)。清楚的是，其它轉移函數也是可能的。
由於語音-音樂鑑別器的性質，p的值是隨時間變化的。儘管由於p的變化會反映在相關的音頻信號的變化的增強中，而可能預期這將導致討厭的聲音，但是實際上這種討厭沒有出現。整體效果是語音被增強，從而給出了更高的可理解性。非語音聲音沒有被處理。
此外，應當指出，即使語音-音樂鑑別器做出了關於控制信號的錯誤判斷，也就是儘管輸入音頻信號已經被認為是語音但是p卻接近於零，反之亦然，這並不會導致討厭的假象(artefact)。只獲得了不同於最佳的中央和環繞聲道的輸出幅度。
可以利用一個算法來實現上述實施例，該算法的至少一部分的形式可以是能夠運行在音頻再現設備中的信號處理裝置上的電腦程式。附圖的一部分示出了執行某些可編程功能的單元，這些單元可以被認為是電腦程式的子部分。
本發明並不限於上述實施例。修改是可能的。所以，可以使用其它語音-音樂鑑別器，例如給出關於輸入信號的「硬」判斷的鑑別器或者是語音(p＝1)或者是音樂/非語音(p＝0)，而沒有在中間的概率。這將導致語音增強開/關之間的硬切換。在這種情況下可以通過對語音-音樂鑑別器的輸出信號進行低通濾波來獲得改進。而且，具有如上所述的功能行為的其它轉移函數也是可能的。
權利要求
1.一種音頻再現設備，該設備具有用於接收n聲道輸入信號的輸入端、用於把l聲道輸出信號提供到l個揚聲器的輸出端以及用於處理輸入信號的音頻處理單元，該音頻處理單元包括用於增強n聲道輸入信號的m聲道信號部分的增強裝置，其中m≤n，增強裝置具有用於所述m聲道信號部分的每個聲道信號部分的一個非線性反對稱單調轉移函數，其特徵在於所述音頻再現設備裝備有語音-音樂鑑別器，該鑑別器響應於為語音指定的所述m聲道信號部分的聲道信號部分中的一個來提供一個控制信號，該控制信號指示聲道信號部分中的所述一個包括語音信號的概率p，所述控制信號控制增強裝置。
2.根據權利要求1所述的音頻再現設備，其特徵在於n聲道輸入信號包括特別為語音指定的中央聲道信號部分和環繞聲道信號部分，語音-音樂鑑別器響應於所述中央聲道信號部分來提供所述控制信號，而所述控制信號控制增強裝置來增強中央聲道信號部分和環繞聲道信號部分。
3.根據權利要求1或2所述的音頻再現設備，其特徵在於輸入信號包括中央聲道信號部分C、左和右聲道信號部分L和R以及左和右環繞聲道信號部分Ls和Rs，語音-音樂鑑別器響應於中央聲道信號部分C來提供控制信號，並且增強裝置被提供只用於中央聲道信號部分C和環繞聲道信號部分Ls和Rs，所述增強裝置由所述控制信號來控制。
4.根據上述任何一個權利要求所述的音頻再現設備，其特徵在於用於m聲道信號部分的每個的增強裝置的轉移函數依賴於概率p。
5.根據權利要求4所述的音頻再現設備，其特徵在於增強裝置的轉移函數是y(x，p)＝(1-p)x+pc tgh(ax/c)，其中a和c是調整過的常數。
6.根據權利要求4所述的音頻再現設備，其特徵在於增強裝置的轉移函數是y(x，p)＝c tgh[(1+ap)x/c]，其中a和c是調整過的常數。
7.一種處理經受語音增強的n聲道音頻信號的m聲道部分的方法，其特徵在於響應於所述m聲道信號部分的聲道信號部分中的一個來產生一個控制信號，該控制信號表示聲道信號部分中的所述一個包括語音信號的概率，並且藉助於所述控制信號來控制增強m聲道音頻信號部分的過程。
8.一種用於按照權利要求8所述的方法來處理經受語音增強的n聲道音頻信號的m聲道部分的電腦程式，該電腦程式能夠運行在具有按照權利要求1-7中的任何一個所述的音頻再現設備的音頻再現裝備中的信號處理裝置上。
9.具有根據權利要求8所述的電腦程式的信息載體。
10.一種音頻再現裝備，包括如權利要求1-6中的任何一個所述的音頻再現設備，用於產生或接收音頻信號的裝置，所述音頻信號被提供給音頻再現設備和連接到所述音頻再現設備的揚聲器。
全文摘要
一種音頻再現設備，該設備具有用於接收n聲道輸入信號的輸入端、用於把l聲道輸出信號提供到l個揚聲器的輸出端以及用於處理輸入信號的音頻處理單元。該音頻處理單元包括用於增強n聲道輸入信號的m聲道信號部分的增強裝置，其中m≤n，增強裝置具有對於所述m聲道信號部分的每個聲道信號部分的一個非線性反對稱單調轉移函數。所述音頻再現設備被提供了一個語音－音樂鑑別器，該鑑別器響應於為語音指定的所述m聲道信號部分的聲道信號部分中的一個來產生一個控制信號，該控制信號指示聲道信號部分的所述一個包括語音信號的概率p。利用所述控制信號來控制增強裝置。
文檔編號H04S3/00GK1552171SQ02817429
公開日2004年12月1日 申請日期2002年8月27日 優先權日2001年9月6日
發明者R·艾旺, R 艾旺, E·拉森 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司