產生空間立體聲的方法和裝置的製作方法
2023-09-10 18:59:05 3
專利名稱：產生空間立體聲的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本一般發明構思涉及立體聲再現系統，並具體地說，涉及這樣一種用於產生空間立體聲的方法和裝置，其中將通過諸如CD和MP3的介質再現的兩通道立體聲信號處理為空間立體聲。
背景技術：
近年來，已經實現了通過兩通道頭戴式耳機、耳機或揚聲器系統產生三維立體聲的技術。
同樣，為了通過兩通道耳機、頭戴式耳機或揚聲器系統實現該立體聲，開發了基於過程編碼音頻信息的立體聲增強系統。
美國專利第6597791號公開了傳統立體聲增強系統。
參考圖1，傳統的立體聲增強系統10接收左通道(L)信號12和右通道(R)信號14，並通過利用減法器32和加法器16給出的左通道18(24)和右通道20(26)的差信號34與和信號32，而產生兩個通道60和62的立體聲效果。也就是說，立體聲增強系統10將左通道信號18(24)和右通道信號20(26)、這兩個通道的差信號34與和信號32組合在一起，以加重立體聲效果。此時，通過多個濾波器44、48和均衡器40的衰減器46產生差信號32作為修正的差信號。採用加法器58、56產生兩個通道60和62。均衡器40通過終端42接收輸入，並產生要傳送到加法器58和56的3個信號50、52、54。
但是，由於如圖1所示的傳統立體聲增強系統10沒有考慮收聽者的頭在識別聲源方向時所起的重要作用，因此沒有對虛擬聲源進行定位。而且，由於沒有產生反射聲音，所以傳統立體聲增強系統無法提供空間感覺。
發明內容
本一般發明構思提供了用於產生空間立體聲的方法和裝置，其中向通過MP3播放器或CD播放器再現的兩通道立體聲信號提供兩通道立體聲效果，從而使收聽者可以有立體聲的感覺和空間感覺。
本一般發明構思的其他方面和優點將部分地在下面的描述中給出，部分地由該描述而顯而易見，或者可以通過實踐本一般發明構思而得知。
本一般發明構思的上述和/或其它方面可以通過提供一種產生空間立體聲的方法來達到，該方法包括由第一輸入通道信號和第二輸入通道信號產生立體聲信號，該方法將每個通道信號到達兩耳所花費的時間的時間差和兩耳之間的聲壓差施加到第一和第二輸入通道信號中的每一個，通過將第一和第二輸入通道信號疊加來產生第一和第二通道的中心通道，通過用第一輸入通道信號減去延遲的第二輸入通道信號來產生第一通道的環繞信號，通過使得第一通道的環繞信號異相來產生第二通道的環繞信號，由產生的第一通道的環繞信號產生多個反射聲音，將時間差和聲壓差施加到每個反射聲音，來由該反射聲音產生第一和第二通道的反射信號，將產生的第一通道的信號疊加，並將產生的第二通道的信號疊加。
本一般發明構思的上述和/或其它方面可以通過提供一種用於產生空間立體聲的裝置來達到，該裝置包括立體聲信號產生單元，用於通過將每個通道信號到達兩耳所花費的時間的時間差和兩耳之間的聲壓差施加到第一和第二輸入通道信號中的每一個，來由第一輸入通道信號和第二輸入通道信號產生立體聲信號；中心通道信號產生單元，用於通過將第一和第二輸入通道信號疊加來產生第一和第二通道的中心通道；環繞信號產生單元，用於通過用第一輸入通道信號減去延遲的第二輸入信號來產生第一通道的環繞信號，並通過使得第一通道的環繞信號異相來產生第二通道的環繞信號；反射聲音處理單元，用於由環繞信號產生單元中產生的環繞信號來產生多個反射聲音，並通過將時間差和聲壓差施加到每個反射聲音來從反射聲音中產生第一和第二通道的反射信號；和混合單元，用於將立體聲信號產生單元、環繞信號產生單元和反射聲音處理單元中產生的第一通道的信號疊加，並將立體聲信號產生單元、環繞信號產生單元和反射聲音處理單元中產生的第二通道的信號疊加。
本一般發明構思的上述和/或其它方面可以通過提供包含用於執行一種方法的計算機可讀代碼的計算機可讀記錄介質來達到，該方法包括通過將每個通道信號到達兩耳所花費的時間的時間差和兩耳之間形成的聲壓差施加到第一和第二輸入通道信號中的每一個，來由第一輸入通道信號和第二輸入通道信號產生第一和第二通道的立體聲信號；通過用第一輸入通道信號減去延遲的第二輸入通道信號來產生第一通道的環繞信號，並通過使得第一通道信號的第一環繞信號異相來產生第二通道的環繞信號；通過將時間差和聲壓差施加到每個反射聲音而從產生的環繞信號產生多個反射聲音，由反射聲音產生第一和第二通道的一個或多個反射信號，將產生的第一通道的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加以輸出第一通道信號，並將產生的第二通道的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加以輸出第二通道信號。
本一般發明構思的上述和/或其它方面可以通過提供一種用於產生空間立體聲的裝置來實現，該裝置包括立體聲信號產生單元，用於從第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中產生第一和第二通道的立體聲信號，並根據第一時間差和第一聲壓差從第一和第二通道的第一立體聲信號中產生處理後的第一和第二通道的立體聲信號；環繞信號產生單元，用於根據第二時間差和第二聲壓差將第一和第二輸入通道信號之一處理為第一通道的環繞信號，並控制該第一通道的環繞信號的相位以產生第二通道的第二環繞信號；反射聲音處理單元，用於根據第三時間差和第三聲壓差從處理後的第一和第二輸入通道信號之一中產生第一和第二通道的反射信號；和混合單元，用於將第一和第二通道的立體聲信號、處理後的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加以產生第一通道信號和第二通道信號。
本一般發明構思的上述和/或其它方面可以通過提供一種用於產生空間立體聲的方法實現，該方法包括從第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中產生第一和第二通道的立體聲信號；根據第一時間差和第一聲壓差從第一和第二通道的第一立體聲信號中產生處理後的第一和第二通道的立體聲信號，根據第二時間差和第二聲壓差將第一和第二輸入通道信號之一處理為第一通道的環繞信號，控制該第一通道的環繞信號的相位以產生第二通道的第二環繞信號，根據第三時間差和第三聲壓差從處理後的第一和第二輸入通道信號之一中產生第一和第二通道的反射信號，並將第一和第二通道的立體聲信號、處理後的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加以產生第一通道信號和第二通道信號。
下面參照結合附圖給出的優選實施例的描述，本一般發明構思的上述和/或其它方面和優點將會變得明顯和更容易理解，附圖中圖1是示出傳統立體聲增強系統的方框圖；圖2是示出根據本一般發明構思的實施例的產生空間立體聲的裝置的方框圖；圖3是示出圖2中裝置的反射聲音處理單元的詳細圖；圖4是示出兩耳間時間差的概念圖；圖5是示出按照本一般發明構思的實施例在虛擬房間(room)中產生反射聲音的方法的概念圖；圖6是示出按照本一般發明構思的另一實施例的用於產生空間立體聲的裝置的方框圖；和圖7是示出按照本一般發明構思的實施例的圖6中裝置的反射聲音處理單元的詳細圖。
具體實施例方式
下面詳細參考在附圖中圖示了其示例的本一般發明構思的實施例，其中相似的附圖標記始終表示相似的元件。下面為了解釋本一般發明構思，通過參照附圖而描述這些實施例。
圖2是示出根據本一般發明構思的實施例的產生空間立體聲的裝置的方框圖。
參考圖2，空間立體聲裝置包括左立體聲信號產生單元210和右立體聲信號產生單元220、中心通道信號產生單元230、環繞信號產生單元240、反射聲音處理單元250和混合單元260。
左和右立體聲信號產生單元210、220通過將左通道信號和右通道信號中的每一個到達收聽者兩耳所花費的時間的時間差和聲壓差施加到輸入通道信號11和12，而產生第一通道的立體聲信號15a和第二通道的立體聲信號16a。
中心通道信號單元230通過將輸入通道信號11和12疊加來產生中心通道信號。
環繞信號產生單元240通過從一個通道信號減去延遲的另一個通道信號來產生左通道和右通道中的任一通道的環繞信號，並通過使得產生的環繞信號異相而產生另一個通道的環繞信號。
反射聲音處理單元250從環繞信號產生單元240產生的通道環繞信號中產生多個反射聲音(發射聲音信號)，並且通過將每個反射聲音到達收聽者兩耳所花費的時間的時間差和兩耳之間的聲壓差施加到每個反射聲音，而產生左通道的反射聲音32和右通道的反射聲音33。
混合單元260將左和右立體聲信號產生單元210、220、中心通道信號產生單元230、環繞信號產生單元240和反射聲音處理單元250產生的信號的左通道疊加，將所產生信號的右通道疊加，將所產生信號的左通道疊加，然後輸出左和右通道空間立體聲信號。
首先，從諸如MP3播放器和CD播放器的聲源再現裝置(未示出)產生的輸入通道信號11和12作為左和右立體聲輸入通道信號而輸入。此時，如果輸入通道信號11和12作為單通道輸入，則降低了給出空間感覺的效果。第一乘法器13和14用增益值(g1)調整輸入到左通道和右通道的輸入通道信號11和12的電平，以產生電平經過調整的通道信號15和16。此時，第一乘法器13和14的增益值(g1)可以是等於或小於1的正值以保證淨空(headroom)，並被同等地用於左和右通道信號。
可以根據發生在兩耳的信號的聲壓差來感知聲源與收聽者的相對方向。感知聲源的方向的代表性方法是耳間時差(ITD)和耳間電平差(ILD)。ITD表示由於從聲源到兩耳的路徑長度差而導致的傳遞到收聽者兩耳的信號的時間差，如圖4所示。ITD可以用下面的等式1表示ITD＝r(θ+sinθ)/C0.........(1)其中C0表示聲音的速度，在空氣中大約是344m/s，θ表示聲源和收聽者正面中心(front center)之間的角度，而r表示具有耳朵43的收聽者430的形體半徑。
ITD可以在等於或小於大約700Hz的低頻帶中被有效地感知。
同時，ILD表示傳遞到收聽者兩耳的信號的振幅差或電平差。ILD是由於主要在頭部和耳內發生的聲音擴散而造成的。
因此，通過利用ITD和ILD，可以對聲源進行定位。也就是說，可以通過延遲值來實施ITD，並可以通過調整增益來實施ILD。
通常，當用戶用頭戴式耳機或耳機收聽立體聲信號時，在頭內或兩耳內會形成聲音圖像。如果移動該聲音圖像使得感覺該聲音圖像就象聲音來自兩個揚聲器一樣，則收聽者可以感覺到立體聲感覺。因此，在本實施例中，利用ITD和ILD的左通道信號和右通道信號的聲音圖像可以移動。從第一乘法器13輸出的左通道信號(電平調整後的輸入通道信號)15到達左聲音圖像的左耳。該左通道信號15通過具有增益值(g2)的第二乘法器17和具有預定延遲係數的延遲濾波器19而到達左聲音圖像的右耳。同樣，從第一乘法器14輸出的右通道信號(電平調整後的輸入通道信號)16到達右聲音圖像的右耳。該右通道信號16通過具有增益值(g2)的第二乘法器18和具有預定延遲係數的延遲濾波器20到達右聲音圖像的左耳。在此，延遲濾波器19和20執行ITD操作，第二乘法器17和18執行ILD操作。在此，ILD不考慮頻率分量的差，如與頭相關的傳輸函數(HRTF)，而是採用增益值(g2)。
為了保持左和右通道信號的質量為最大，將左和右通道聲音圖像的近處的耳朵的信號15、16沒有改變地輸出，而將遠處的耳朵的信號(15a和16a)延遲ITD量並減小ILD電平，然後輸出。通過這樣做，以少量的計算提供了立體聲感覺。但是，為了提供更為精確的立體聲感覺，第二乘法器17和18可以被諸如HRTF或低通濾波器的ILD濾波器代替，其中向該ILD濾波器施加考慮到頻率分量差的ILD。
到達左耳的信號15和從延遲濾波器20輸出的信號在左第一加法器21中疊加。同樣，到達右耳的信號16和從延遲濾波器19輸出的信號在右第一加法器22中疊加。
而且，通過產生中心通道信號和環繞通道信號，本實施例提供了給出被聲音環繞的感覺的效果。
也就是說，左和右通道信號15、16在第二加法器23中疊加，並被產生為中心通道信號。第三乘法器24將該中心通道信號的電平乘以增益值(g3)。因此，該中心通道信號通過第三乘法器24而被調整了電平，然後被輸出到左第一加法器21和右第一加法器22。同樣，第三加法器27將通過具有增益值-1的乘法器25和延遲濾波器26輸出的右通道信號16與左通道信號15疊加，並產生環繞通道信號(或單通道環繞聲)。在此，延遲濾波器26用於降低左通道信號和右通道信號之間的相關性。因此，環繞信號在第四乘法器28中被調整了電平，然後被輸出給左第一加法器21。而且，環繞信號通過具有增益值-1的乘法器29被異相180°，然後被輸出給右第一加法器22。也就是說，通過將異相180°的左和右環繞通道信號與左和右輸出信號相加，而更強化了立體聲感覺。
同時，為了避免在通過頭戴式耳機或耳機再現聲音時可能出現的頭內定位，並且為了讓收聽者感覺到聲音圖像似乎位於頭外，應當設計虛擬房間來再現多個反射聲音。
從第四乘法器28輸出的單通道環繞信號通過第五乘法器30被調整電平，並被輸入給反射聲音處理單元31。反射聲音處理單元31從該單通道環繞信號中產生多個反射聲音，並通過採用ITD和ILD將該反射聲音分為左通道反射聲音信號32和右通道反射聲音信號33。因此，左通道反射聲音信號32被輸出給左第一加法器21，而右通道反射聲音信號33被輸出給右第一加法器22。
結果，第一加法器21和22將分別從第一乘法器13和14、延遲濾波器19和20、第三乘法器24、第四乘法器28和子聲音處理單元31輸出的左通道信號和右通道信號疊加。
空間立體聲的最終左通道輸出信號和最終右通道輸出信號是從左第一加法器21輸出的信號34和從右第一加法器22輸出的信號35。因此，最終左通道信號和最終右通道信號可以通過放大器而被輸出到兩通道頭戴式耳機或耳機，或者如果適當調整了乘法器的增益值，則可以被輸出到兩通道揚聲器。
圖3是示出了根據本發明實施例的圖2中裝置的反射聲音處理單元31的詳細圖。
首先，在頭戴式耳機再現系統中，如果沒有準確再現或沒有提供立體聲，則很容易發生在收聽者頭內形成聲音圖像的頭內定位現象。因此，通過將虛擬房間中產生的反射聲音與頭戴式耳機的再現聲音疊加，可以消除頭內定位現象，並且可以使聲音圖像在收聽者頭外的期望位置形成。
反射聲音可以通過房間的簡單結構模型來實施。圖5是示出在給定的虛擬房間550中的一個聲源520的鏡像源之一的圖。鏡像聲源510是通過以虛擬牆表面作為其對稱軸的聲源520的反射產生的虛擬聲源。反射聲音從聲源520到收聽者530兩耳所耗費的延遲時間可被替代為反射聲音經過從鏡像聲源510到收聽者530兩耳的直線距離所耗費的延遲時間。而且，該反射聲音的強度可以根據牆面的吸聲程度從鏡像聲源的強度中計算出來。由於聲音被虛擬房間的牆面反射，而再次產生虛擬聲源以及原始聲源，成為無數個新的聲源。在這無數個虛擬聲源中，有限個聲源被設置為合適的電平。這樣就計算出每個虛擬聲源的延遲時間和強度。然後，相對於到收聽者的入射角而計算出每個虛擬聲源的ITD和ILD。要計算的每一個參數都根據給定房間的形狀、邊界條件、以及收聽者和聲源的位置而變化。因此，為了產生有效的反射聲音，虛擬房間應當設計合適。
反射聲音處理單元31是這樣的濾波器單元，用於通過將在收聽者的頭部產生的立體聲感覺和相對於該虛擬房間的空間感覺施加到每個通道的一個輸入信號，而以兩個通道輸出左耳和右耳收聽到的立體聲信號。根據虛擬揚聲器的位置、以及虛擬房間的形狀和條件，反射聲音處理單元31產生不同的反射聲音。如果虛擬揚聲器位於具有預定形狀和邊界條件的虛擬房間中並且收聽者位於最佳位置，則可以將由該虛擬房間的虛擬牆面反射的反射聲音、以及從虛擬揚聲器直接傳送到收聽者的直達聲傳送給收聽者。每個反射聲音和直達聲都具有不同的延遲時間、不同的聲壓大小和到收聽者的不同的入射角。
圖3的反射聲音處理單元31包括延遲濾波單元310、乘法單元320、反饋梳狀濾波單元330、ITD和ILD濾波單元340、以及混合單元350。
首先，在具有預定形狀和邊界條件的虛擬房間中，事先將虛擬揚聲器安排在預定位置，並設置各濾波器係數(例如時間延遲係數[，]和增益值)。因此，為了提供適宜的空間感覺和立體聲感覺，該虛擬房間應當設計合適。
延遲濾波單元310通過根據多個時間延遲係數(d11，d21，...，dn1)延遲一個通道輸入信號，而產生多個反射聲音。用於產生多個反射聲音的延遲時間(d11，d21，...，dn1)使得反射聲音順序地從位於虛擬房間中的虛擬揚聲器產生的多個鏡像聲源(1，2，...n)傳送到收聽者，並且該延遲時間根據該虛擬房間的大小而被設置為互不相同的值。
乘法單元320將在延遲濾波單元310中延遲的反射聲音分別乘以不同的預定增益值(g11，g21，...，gn1)。在此，與n個反射聲音相關的增益值(g11，g21，...，gn1)分別與這n個聲音的相對聲壓量成正比，並根據虛擬房間的吸聲程度而被設置為不同的值。
通過施加了多個不同時間延遲係數(d12，d22，...，dn2)和增益值(g12，g22，...，gn2)的反饋環，反饋梳狀濾波單元330根據在乘法單元320中相乘的每一反射聲音而連續產生多個反射聲音。也就是說，通過與一個反射聲音相關的反饋環，一個反饋梳狀濾波器連續產生被延遲並調整了增益的多個反射聲音。此時，時間延遲值(d12，d22，...，dn2)和增益值(g12，g22，...，gn2)都根據虛擬房間的大小和吸聲程度而被設置為不同的值。而且，每個增益值(g12，g22，...，gn2)的絕對值都小於1。
ITD和ILD濾波單元340通過採用每個反射聲音到達兩耳所耗費時間的時間差以及兩耳之間的聲壓差，而將反饋梳狀濾波單元330中產生的每個反射聲音分成左通道信號和右通道信號。也就是說，反饋梳狀濾波單元330中產生的每個反射聲音都通過ITD和ILD濾波單元340輸入左邊和右邊，以移動聲音圖像。然後，左和右信號中只有一個信號被傳遞通過採用ILD和ILD的延遲濾波器和乘法器。延遲濾波器和乘法器分別具有時間延遲值(d13，d23，...，dn3)和增益值(g13，g23，...，gn3)。乘法器可以被ILD濾波器所代替。也就是說，為了提供更為準確的立體聲感覺，乘法器可以被諸如HRTF或低通濾波器的ILD濾波器代替，其中向該ILD濾波器施加了考慮頻率分量差的ILD。
如果從反饋梳狀濾波器330輸出的信號41的聲音圖像在左手邊，則信號41是左通道信號，而通過延遲濾波器和乘法器輸出的信號42是右通道信號。而且，如果從反饋梳狀濾波器330輸出的信號41的聲音圖像在右手邊，則信號41是右通道信號，而通過延遲濾波器和乘法器輸出的信號42是左通道信號。
此時，分別施加到延遲濾波器和乘法器的時間延遲值(d13，d23，...，dn3)和增益值(g13，g23，...，gn3)使得到達收聽者兩耳的相應反射聲音具有時間差和電平差，並且根據聲音的入射角而設置。如果反射聲音分別具有多個不同的入射角，則可以產生具有立體聲感覺和空間感覺的聲音效果。
混合單元350將在ITD和ILD濾波單元340中分為左通道(L)和右通道(R)的信號的左通道信號疊加，併疊加右通道信號。也就是說，左加法器(未示出)將從ITD和ILD濾波單元340輸出的左通道信號和右通道號中的左通道信號疊加，而右加法器(未示出)將右通道信號疊加。最後，混合單元350輸出左通道反射聲音信號44和右通道反射聲音信號45。
通過將虛擬揚聲器定位在具有預定形狀和邊界條件的虛擬房間的預定位置，而合適地設置每個濾波器係數。因此，為了提供適宜的立體聲感覺和空間感覺，虛擬房間應當設計合適。
圖6是示出按照本一般發明構思的另一實施例的用於產生空間立體聲的裝置的方框圖。
在圖6的立體聲產生裝置中，只有反射聲音處理單元650與圖2中裝置的反射聲音處理單元的設計不同，而其它塊或組件可以與圖2中的相同。也就是說，從第四乘法器28輸出的環繞信號經過具有增益值(g5)的第五乘法器30而被調整了電平，並被輸入到反射聲音產生單元612。反射聲音產生單元612從該環繞信號(或電平調整後的環繞信號)中產生單通道反射聲音信號618，並將該信號618作為左通道環繞信號和右通道環繞信號輸出到左第一加法器21和右第一加法器22。
圖7是示出按照本一般發明構思的實施例的圖6中裝置的反射聲音處理單元612的詳細圖。
圖7的反射聲音處理單元612是從一個通道信號中輸出給出空間感覺的單通道立體聲信號的濾波單元。
延遲濾波器53通過根據時間延遲係數延遲作為一個通道信號輸入的信號52，來產生反射聲音。信號52可以是由圖2和圖6的環繞信號產生單元240產生的環繞信號。
乘法器54具有根據虛擬房間的吸聲程度而設置的預定增益值(g)，並通過將延遲濾波器53延遲的信號乘以該增益值來調整該信號的增益。因此，通過延遲濾波器53和乘法器54產生輸入信號52作為一個增益調整後的反射信號。
全通濾波器55和56具有不同的延遲係數和增益值，並被串聯連接。全通濾波器55和56通過對一個反射聲音進行全通濾波，而產生多個反射聲音。
也就是說，在全通濾波器55和56中，其中延遲器55-3和56-3的輸入端及輸出端與加法器55-1、55-2、56-1、56-2連接，輸入信號通過具有衰減係數(-g)的乘法器55-4和56-4被前饋到第一加法器55-2和56-2，同時，第一加法器55-2和56-2的疊加後的輸出通過具有衰減係數(g)的乘法器55-6和56-6被反饋到第二加法器55-1和56-1。而且，在全通濾波器55和56中，根據虛擬房間的大小來設置時間延遲係數，並根據虛擬房間的吸聲程度來設置增益值。
因此，通過延遲濾波器53、乘法器54和全通濾波器55、56，而輸出單通道環繞信號作為包括多個反射聲音的信號。
通過將虛擬揚聲器和麥克風設置在具有預定形狀和邊界條件的虛擬房間的預定位置處，而合適地設置每個濾波係數。
本一般發明構思也可以被實施為計算機可讀記錄介質上的計算機可讀代碼。計算機可讀記錄介質是可以存儲以後可由計算機系統讀取的數據的任何數據存儲裝置。計算機可讀記錄介質的例子包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、CD-ROM、磁帶、軟盤、光學數據存儲裝置和載波(如通過網際網路的數據傳輸)。計算機可讀記錄介質還可以分布在與計算機系統耦接的網絡上，從而以分布方式存儲和執行該計算機可讀代碼。
按照上述實施例，收聽者可以從兩通道立體聲中感覺立體聲。本一般發明構思通過定位多個虛擬聲源而提供了立體聲感覺，並通過產生反射聲音而提供了空間感覺。
而且，傳統技術採用HRTF使得音調變化並且計算量增加，而本一般發明構思沒有採用HRTF，只是通過延遲和增益調整實現了空間聲音。因此，音調很少改變並且計算量也小。例如，如果本一般發明構思被應用到CD播放器或MP3播放器，並且收聽者通過兩通道頭戴式耳機或耳機收聽應用了本發明的音樂，則該收聽者可以感覺到立體聲感覺和空間感覺而音調幾乎沒有任何改變，使得收聽變得更愉快和更方便。
儘管已示出和描述了本一般發明構思的一些實施例，但本領域的技術人員應當理解，可以對這些實施例進行修改，而不脫離本一般發明構思的原理和精神，本一般發明構思的範圍由所附權利要求及其等價物限定。
權利要求
1.一種產生空間立體聲的方法，該方法包括通過將第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中的每一通道信號到達兩耳所花費的時間的時間差和兩耳之間形成的聲壓差施加到第一和第二輸入通道信號中的每一個，而從第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中產生第一和第二通道的立體聲信號；通過從第一輸入通道信號中減去延遲的第二輸入通道信號來產生第一通道的環繞信號，並通過使得第一通道的環繞信號異相來產生第二通道的環繞信號；從產生的第一或第二通道的環繞信號中產生多個反射聲音，通過將所述時間差和兩耳之間的聲壓差施加到每個反射聲音，來從所產生的反射聲音中產生第一和第二通道的一個或多個反射信號；和將產生的第一通道的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加以輸出第一通道信號，並將產生的第二通道的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加以輸出第二通道信號。
2.根據權利要求1的方法，還包括通過疊加第一和第二輸入通道信號而產生中心通道信號，其中將該中心通道信號疊加到第一通道信號和第二通道信號上。
3.根據權利要求1的方法，其中產生立體聲信號的步驟包括從第二輸入通道信號中輸出通過具有耳間聲壓差的頻率響應和兩耳間的耳間時間差的延遲的濾波器處理的第一通道信號，以及從第一輸入通道信號中輸出通過具有耳間聲壓差的頻率響應和兩耳間的耳間時間差的延遲的濾波器處理的第二通道信號。
4.根據權利要求1的方法，產生立體聲信號的步驟包括輸出由第二輸入通道信號衰減和延遲的第一通道信號，並輸出由第一輸入通道信號衰減和延遲的第二通道信號。
5.根據權利要求1的方法，其中產生所述環繞信號的步驟包括輸出通過從第一輸入通道信號中減去延遲的第二輸入通道信號而獲得的信號作為第一通道的第一環繞信號，並輸出通過從延遲的第二通道信號中減去第一通道信號而獲得的信號作為第二通道的第二環繞信號。
6.根據權利要求1的方法，其中產生一個或多個反射聲音的步驟包括通過根據多個時間延遲係數延遲單通道環繞信號，來產生多個反射聲音；分別將延遲後的反射聲音乘以不同的預定增益值；通過採用多個不同的時間延遲和增益，由反饋環從每個相乘後的反射聲音中連續產生附加的反射聲音；通過將兩耳間的時間差和聲壓差施加到每個反射聲音，而從產生的反射聲音中產生第一和第二通道信號；和將產生的第一通道的反射信號疊加到第一通道，並將產生的第二通道的反射信號疊加到第二通道。
7.根據權利要求6的方法，其中產生反射聲音的步驟包括利用根據虛擬房間的大小給定的多個不同時間延遲係數，來產生反射聲音。
8.根據權利要求6的方法，其中對反射聲音的乘法操作包括將反射聲音分別乘以與虛擬房間的吸聲程度有關的不同的增益值。
9.根據權利要求6的方法，其中在所述反饋環中產生附加的反射聲音的步驟包括根據多個與虛擬房間的大小有關的不同的時間延遲係數、和多個與虛擬房間的吸聲程度有關的不同的增益值，而產生附加的反射聲音。
10.根據權利要求6的方法，其中產生第一和第二通道信號的步驟包括利用具有與每個反射聲音的不同入射角有關的耳間時間差的不同時間延遲係數，而產生第一和第二通道信號。
11.根據權利要求6的方法，其中產生第一和第二通道信號的步驟包括利用具有與每個反射聲音的不同入射角有關的耳間聲壓差的不同增益係數，而產生第一和第二通道信號。
12.根據權利要求6的方法，其中產生第一和第二通道信號的步驟包括產生通過這樣一種濾波器處理的第一和第二通道信號，該濾波器具有與每個反射聲音的不同入射角有關的耳間聲壓差的頻率響應。
13.一種產生空間立體聲的方法，該方法包括通過將第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中的每一通道信號到達兩耳所花費的時間的時間差和兩耳之間形成的聲壓差施加到第一和第二輸入通道信號中的每一個，而從第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中產生第一和第二通道的立體聲信號；通過疊加第一和第二輸入通道信號而產生第一和第二通道的中心通道；通過從第一輸入通道信號中減去延遲的第二輸入通道信號來產生第一通道的環繞信號，並通過使得第一通道的環繞信號異相，來產生第二通道的環繞信號；從產生的第一或第二通道的環繞信號中產生多個反射聲音，從所述多個反射聲音中產生第一通道的反射信號和第二通道的反射信號；和將產生的所有第一通道信號疊加在一起，並將產生的所有第二通道信號疊加在一起。
14.根據權利要求13的方法，其中產生反射聲音的步驟包括通過根據時間延遲係數延遲單通道環繞信號，來產生第一反射聲音；將延遲後的反射聲音乘以預定的增益值；和通過具有不同時間延遲係數和不同增益值並串聯連接的多個全通濾波器，而從相乘後的反射聲音中連續產生附加反射聲音。
15.根據權利要求14的方法，其中產生反射聲音的步驟包括根據與虛擬房間大小有關的時間延遲係數，來產生該反射聲音。
16.根據權利要求14的方法，其中對延遲的反射聲音的乘法操作包括將延遲的反射聲音乘以與虛擬房間的吸聲程度有關的增益值。
17.根據權利要求14的方法，其中通過全通濾波器產生附加反射聲音的步驟包括根據與虛擬房間的大小有關的時間延遲係數和與該虛擬房間的吸聲程度有關的增益值來產生該附加反射聲音。
18.一種用於產生空間立體聲的裝置，該裝置包括立體聲信號產生單元，用於通過將第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中的每一通道信號到達兩耳所花費的時間的時間差和兩耳之間形成的聲壓差施加到第一和第二輸入通道信號中的每一個，而從第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中產生第一和第二通道的立體聲信號；中心通道信號產生單元，用於通過將第一和第二輸入通道信號疊加，來產生第一和第二通道的中心通道信號；環繞信號產生單元，用於通過從第一輸入通道信號中減去延遲的第二輸入通道信號來產生第一通道的環繞信號，並通過使得第一通道的環繞信號異相來產生第二通道的環繞信號；反射聲音處理單元，用於從環繞信號產生單元所產生的環繞信號中產生多個反射聲音，並通過將時間差和聲壓差施加到每個反射聲音，而從該反射聲音中產生第一和第二通道的反射信號；和混合單元，用於將立體聲信號產生單元、環繞信號產生單元和反射聲音處理單元產生的第一通道的信號疊加，並將立體聲信號產生單元、環繞信號產生單元和反射聲音處理單元產生的第二通道的信號疊加。
19.根據權利要求18的裝置，其中所述立體聲信號產生單元包括具有隨著頻率而改變或恆定的兩耳的耳間電平差的濾波器；和具有兩耳的耳間時間差的濾波器。
20.根據權利要求18的裝置，其中所述環繞信號產生單元包括第一乘法器，用於將一個輸入通道信號乘以增益值-1；延遲濾波器，用於將第一乘法器中異相的信號延遲預定的時間；加法器，將延遲後的信號和另一輸入通道信號疊加；第二乘法器，用於調整從加法器輸出的信號的電平；和第三乘法器，用於將第二乘法器所輸出的信號乘以增益值-1。
21.根據權利要求18的裝置，其中所述反射聲音處理單元包括延遲濾波單元，通過根據在虛擬房間中設置的多個不同時間延遲係數延遲單通道環繞信號，而產生多個反射聲音；乘法單元，用於將延遲濾波單元中所延遲的反射聲音分別乘以在該虛擬房間中測定的不同的預定增益值；反饋梳狀濾波單元，用於通過應用了在虛擬房間中測定的多個不同時間延遲和增益的反饋環，從在乘法單元相乘的每個反射聲音中產生附加反射聲音；聲音圖像移動濾波單元，用於根據反饋梳狀濾波單元中產生的反射聲音到達兩耳所花費的時間的時間差和兩耳之間的聲壓差，而將每個反射聲音分離開；和混合單元，用於將分離後的反射信號疊加到第一通道信號和第二通道信號。
22.根據權利要求18的裝置，其中所述反射聲音處理單元包括延遲濾波單元，用於通過根據時間延遲係數延遲單通道信號，來產生反射聲音；乘法器，用於將延遲濾波單元中延遲的反射聲音乘以預定增益值；和全通濾波單元，用於通過多個串聯連接並具有不同時間延遲係數和不同增益值的全通濾波器，而從乘法單元中相乘的反射聲音中產生多個反射聲音。
23.一種立體聲再現系統，包括聲源產生裝置，用於產生音頻源作為第一輸入通道信號和第二輸入通道信號；空間立體聲產生裝置用於通過將第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中的每一通道信號到達兩耳所花費的時間的時間差和兩耳之間的聲壓差施加到第一和第二輸入通道信號中的每一個，而從第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中產生第一和第二通道的立體聲信號，第一單元，用於通過從第一輸入通道信號中減去延遲的第二輸入通道信號來產生第一通道的環繞信號，並通過使得第一通道的環繞信號異相來產生第二通道的環繞信號；第二單元，用於通過將時間差和聲壓差施加到每個反射聲音，而從產生的環繞信號中產生多個反射聲音，而從該反射聲音中產生第一和第二通道的反射信號；加法器，用於疊加所產生的第一通道的信號和疊加所產生的第二通道的信號，以產生第一和第二疊加信號；和放大裝置，用於將空間立體聲產生裝置中產生的第一和第二疊加信號放大，並分別輸出第一和第二最終通道信號。
24.一種包含用於執行一種方法的計算機可讀代碼的計算機可讀記錄介質，該方法包括通過將第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中的每一通道信號到達兩耳所花費的時間的時間差和兩耳之間形成的聲壓差施加到第一和第二輸入通道信號中的每一個，而從第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中產生第一和第二通道的立體聲信號；通過從第一輸入通道信號中減去延遲的第二輸入通道信號來產生第一通道的環繞信號，並通過使得第一通道的第一環繞信號異相來產生第二通道的環繞信號；通過將時間差和聲壓差施加到每個反射聲音，而從產生的環繞信號中產生多個反射聲音，從該反射聲音中產生第一和第二通道的一個或多個反射信號；和將產生的第一通道的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加以輸出第一通道信號，並將產生的第二通道的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加以輸出第二通道信號。
25.一種用於產生空間立體聲的裝置，包括立體聲信號產生單元，用於從第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中產生第一和第二通道的立體聲信號，並根據第一時間差和第一聲壓差而從第一和第二通道的第一立體聲信號中產生處理後的第一和第二通道的立體聲信號；環繞信號產生單元，用於根據第二時間差和第二聲壓差將第一和第二輸入通道信號之一處理為第一通道的環繞信號，並控制該第一通道的環繞信號的相位以產生第二通道的第二環繞信號；反射聲音處理單元，用於根據第三時間差和第三聲壓差從處理後的第一和第二輸入通道信號之一中產生第一和第二通道的反射信號；和混合單元，用於將第一和第二通道的立體聲信號、處理後的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加，以產生第一通道信號和第二通道信號。
26.根據權利要求25的裝置，其中所述混合單元將第一通道的立體聲信號、處理後的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加以產生第一通道信號，並將第二通道的立體聲信號、處理後的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加以產生第二通道信號。
27.根據權利要求25的裝置，其中所述環繞信號產生單元將處理後的第一和第二輸入通道信號中的一個輸入通道信號與另一個輸入通道信號疊加，以產生第一通道的環繞信號，並產生具有與第一通道環繞信號不同相位的第二通道環繞信號。
28.根據權利要求25的裝置，還包括中心通道信號產生單元，用於疊加第一和第二輸入通道信號，以產生第一和第二通道的中心通道信號；其中混合單元將該中心通道信號與第一和第二通道的立體聲信號、處理後的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加，以產生第一通道信號和第二通道信號。
29.根據權利要求25的裝置，其中該第三時間差包括多個時間差；該第三聲壓包括多個聲壓差；和該反射聲音處理單元根據所述多個時間差和多個聲壓差，而從處理後的第一和第二輸入通道信號之一中產生第一和第二通道的反射信號。
30.根據權利要求25的裝置，其中該反射聲音處理單元包括多個延遲單元，用於根據多個不同的延遲時間係數而延遲處理後的第一和第二輸入通道信號之一，以產生多個延遲信號；反饋單元，用於根據多個不同的時間延遲係數和多個不同的增益而處理所述多個延遲信號，將所述多個延遲信號與對應的多個處理後的延遲信號疊加，以產生多個反饋信號；聲音圖像移動濾波單元，用於根據多個第二不同時間延遲係數和多個第二不同增益來處理所述多個反饋信號，以產生多個第二反饋信號。
31.根據權利要求30的裝置，其中所述反射聲音處理單元包括混合器，用於將所述多個第一反饋信號和所述多個第二反饋信號混合，以產生第一和第二通道的反射信號。
32.根據權利要求25的裝置，其中所述第一、第二和第三時間差包括第一和第二通道信號分別到達兩耳所花費的時間的時間差。
33.根據權利要求25的裝置，其中所述第一、第二和第三時間差包括在兩耳之間形成並隨著頻率變化或保持恆定的聲壓差。
34.一種用於產生空間立體聲的方法，該方法包括從第一輸入通道信號和第二輸入通道信號中產生第一和第二通道的立體聲信號，並根據第一時間差和第一聲壓差，而從第一和第二通道的第一立體聲信號中產生處理後的第一和第二通道的立體聲信號；根據第二時間差和第二聲壓差將第一和第二輸入通道信號之一處理為第一通道的環繞信號，並控制該第一通道的環繞信號的相位，以產生第二通道的第二環繞信號；根據第三時間差和第三聲壓差從處理後的第一和第二輸入通道信號之一中產生第一和第二通道的反射信號；和將第一和第二通道的立體聲信號、處理後的立體聲信號、環繞信號和反射信號疊加，以產生第一通道信號和第二通道信號。
全文摘要
一種將兩通道立體聲信號處理為空間立體聲的方法，包括通過將每一通道信號到達兩耳所花費的時間的時間差、和在兩耳之間形成並隨著頻帶變化或保持恆定的聲壓差施加到第一和第二輸入通道信號，而產生第一和第二通道的立體聲信號；通過將第一和第二輸入通道信號疊加來產生第一和第二通道的中心通道；通過從第一和第二輸入通道信號中的一個通道信號減去另一個通道信號來產生第一通道的環繞信號，通過使得第一通道的環繞信號異相來產生第二通道的環繞信號；從產生的環繞信號中產生多個反射聲音，將時間差和聲壓差施加到每個反射聲音，從該反射聲音中處理第一和第二通道的反射信號；以及將產生的第一通道的信號疊加，並將產生的第二通道的信號疊加。
文檔編號H04S7/00GK1956606SQ20061013744
公開日2007年5月2日 申請日期2006年10月25日 優先權日2005年10月25日
發明者千仁圭 申請人:三星電子株式會社