[发明专利]呈现中央声道音频

说明书

技术领域

本发明涉及音频信号处理。更具体地，本发明涉及响应于双声道立体声(“立体声”)音频来呈现三声道(左、中和右)音频。这样的方案有时称为“二到三(2:3)上混音器”。本发明的内容包括装置、方法和保存在计算机可读介质上的使计算机实施该方法的计算机程序。 

背景技术

“中央听众”是位于理想收听区(或“最佳位置”)的听众，例如，与一对立体声扬声器的距离相等。“偏离中央”的听众是位于这样的理想收听区外部的听众。在两个扬声器的立体声布置中，中央听众一般在两个扬声器之间的预期位置感知到“虚幻的”或“虚拟的”声像，而偏离中央的听众感知这样的虚拟声像更接近离其较近的扬声器。这种效应随着听众越来越偏离中心而增强(即虚拟声像越来越接近较近的扬声器)。 

已知采用双声道即左、右立体声音频信号，并且从这些信号导出从原始信号组合中获得的中央扬声器馈源。在一些已知的系统中，该组合是可变的。一些已知的系统也改变左、右扬声器馈源的增益。一般通过分析包含在立体声输入信号中的定向信息来控制在不同路径中的增益。例如，见美国专利4,024,344。这样获得中央声道的目的在于为偏离中央的听众抵消上述效应，以使声像尤其是中央声像被感知为来自它们的预期位置。不幸的是，采用这样获得的中央声道，不想要的副作用是使中央听众的立体声像退化(变窄)——改善偏离中央的听众的声像导致中央听众的声像恶化。中央听众为了在预期位置感知声像并不需要中央声道扬声器。因此，需要在改善一些听众的声场和防止另一些听众声场恶化之间寻求平衡。

发明内容

在一方面，本发明提供了一种从包括左、右立体声道的双立体声道导出包括左声道、中央声道和右声道的三声道的方法，该方法从左立体声道的可变比例导出左声道，从右立体声道的可变比例导出右声道，以及从左立体声道的可变比例与右立体声道的可变比例的组合中导出中央声道，其中每个所述可变比例是通过将增益因子应用到左或右立体声道来确定的。所述增益因子可以通过以下方式导出：确定在相对于根据第一模型的配置和相对于根据第二模型的配置位于中央的听众的耳朵处的声音在度量上的差异，在第一模型中双立体声道被应用于左、右扬声器，在第二模型中双立体声道被应用于左、右扬声器和中央扬声器；以及用增益因子控制在所述第二模型中立体声道应用于左、中和右扬声器的比例来最小化所述差异，同时使左和右立体声道的某一比例在所述双立体声道中存在声道间相关性时被应用于中央扬声器，其中损失因子控制两种相反条件之间的平衡，其中一个条件是没有信号应用于中央扬声器，而另一个条件是没有信号应用于左和右扬声器，使得在双立体声道中存在声道间相关性时，最小的中央声道增益随着损失因子增大而越来越偏离0。 

根据本发明的多个方面，从双声道立体声导出中央声道，以使偏离中央的听众的声像改善，同时又限制中央听众的声像恶化。 

根据本发明的多个方面，改善偏离中央的收听位置的体验是通过将左、右声道信号的加权总和应用到中央声道来实现的，其中权重的选择可达到有利于一些听众声场的改善和防止另一些听众声场的恶化的权衡效果。 

在一个方面，本发明提供了一种用于在从双声道立体声信号导出中央声道信号时计算最优增益的新方式，间接地允许在使用中央声道所导致的、偏离中央的听众所感知的声场的改善和中央听众所感知的声场的恶化之间的可控平衡。 

在示范性实施例中，考虑两种再现模型(系统1和2)以及将被中央听众听到的结果。系统1是接收不变的左、右声道信号的一对传 统扬声器。系统2增加一个接收左、右输入信号组合的中央声道的扬声器，对于左、右声道及其组合都具有时间可变的、信号相关的增益。在不同的条件和简化下，计算两种系统中的中央听众的左、右耳听到的声音的度量(例如，该度量是幅值或功率)。尽管有可能求解方程组来将增益设置为可最小化两个系统之间差异的值，但这样做可能没有什么用——结果是对于中央声道不发出声音，将是平凡解。 

因此，根据本发明的多个方面，引入进一步的约束——使左和/或右两个声道立体声输入信号的一部分在某些条件下被应用到中央声道。加权或“损失”因子的选择起着在两种相反条件之间平衡的作用，其中一个条件是没有信号被应用到中央扬声器，而另一个条件是没有信号应用到左和右扬声器。间接地，加权因子起着在一些听众的改善和另一些听众的恶化之间平衡的作用。通过使得可控量的左和/或右两个声道立体声输入信号在某些信号条件下被应用到中央声道，在改善偏离中央的听众所感知的声场的同时限制了中央听众所感知的声场恶化的程度。