[发明专利]使用子带滤波器的立体声呈现技术

说明书

技术领域

本发明一般地涉及信号处理，更特别地涉及提供转换函数的精确且有效率的实现的信号处理。

背景技术

用于实现转换函数的典型信号处理技术经常使用计算密集的高阶滤波器。立体声呈现技术是在只使用两个声道的声场中典型地运用转换函数来合成很多音频源的听觉效果的应用实例。立体声呈现技术产生二声道输出信号，具有从一个或者多个输入信号得出的空间线索，其中每个输入信号与对于一个收听者位置来说特定的位置相关。所得到的二声道输出信号，当在比如耳机或者扬声器的适当设备上回放时，旨在传达声场的相同听觉影像，该声场由源自一个或多个特定位置的输入声信号产生。

沿着由声源到耳朵或者其它感应器的路径的精确路径和遇到的物理特点将导致特定的声音修正。例如，比如大的开放空间或者反射表面的环境或结构特点影响声波，并产生例如回声的各种特征。在本公开中，更特别地提及的是对到达听者耳朵的声波的声音特点和效果。

由声源产生的声波沿着不同的声音路径到达听者的每只耳朵，其通常引起不同的修正。耳朵的位置与外耳、头、肩膀的形状使得声波以不同的声级和不同的谱形状在不同的时间到达每只耳朵。这些修正的累积效果称为头部相关转换函数(HRTF)。HRTF随个人而变化，也随声源与听者的相对位置的变化而变化。听者能够处理由HRTF修正的对两只耳朵的声音信号来确定声源的空间特征，比如源的方向、距离和空间宽度。

立体声呈现过程典型地包括向每个输入信号应用一对滤波器来模拟对该信号的HRTF的效果。每个滤波器对人类听觉系统内的一只耳朵执行HRTF。组合通过向输入信号应用左耳HRTF而产生的全部信号来产生立体声信号的左声道，并且组合通过向输入信号应用右耳HRTF而产生的全部信号来产生立体声信号的右声道。

可从各种源，如收音机和音频光盘，得到二声道信号以用于在扬声器或者耳机上再现，然而很多这些信号传达很少的立体声线索。如果有任何空间影响，这些信号的再现传达的立体声线索更少。这种限制在耳机上回放时尤其显著，其能产生“在头部内”的听觉影像。如果二声道信号传达足够的立体声线索，其在此称为立体声信号，该信号的再现能够产生包括强的空间感受的收听体验。

立体声呈现技术的一种应用是用由仅两个声道再现的多声道音频节目来改善收听体验。多声道音频节目，比如与DVD和HDTV广播的视频节目相关的多声道音频节目，其高品质再现典型地需要具有多声道的放大器和扬声器的适当的收听区域。通常，除非使用立体声呈现技术，否则二声道再现的空间感觉极差。

在对于具有五个输入声道的系统的立体声呈现的典型实现中，例如，立体声输出信号通过向每个输入信号应用两个全带滤波器而获得，一个输出声道使用一个滤波器，并且组合每个输出声道的滤波器输出。该滤波器典型地是有限冲激响应(FIR)数字滤波器，其能够通过卷积合适的离散时间脉冲响应和输入信号来实现。用于呈现HRTF的脉冲响应的长度直接影响实现滤波器所需的处理的计算复杂度。比如快速卷积技术的技术是已知的，其用于降低计算复杂度而又保持滤波器模拟所需HRTF所使用的精度；然而，需要能够实现高品质的转换函数并且计算复杂度更低的技术。

发明内容

本发明的一个目标是提供实现转换函数的滤波器的高效实现方式。

根据本发明的一个方面，一种子带域滤波器结构实现了用于包括立体声呈现的各种应用的HRTF。在一个实施例中，该滤波器结构包括幅度滤波器、分数样本延迟滤波器和相位校正滤波器，它们互相级联设置。存在不同但是等效的结构

根据本发明的其它方面，使用一种子带域滤波器结构以用于各种应用，包括：音量均衡，其中以逐子带的方式调整信号的音量；房间声音校正，其中根据回放信号的房间的声学性质以逐子带的方式对信号进行衡恒；以及助听，其中信号根据听者的听觉障碍以逐子带的方式对信号进行均衡。

可有利地与产生任何数目声道的输出信号的处理方法和系统一起使用本发明。

通过实施本发明而实现的处理方法可结合其它编码技术，例如高级音频编码(AAC)和环绕声道信号编码(MPEG环绕)。子带域滤波器结构可用于降低系统整体的计算复杂度，其中通过重新排列以及组合该结构的元件以消除子带或多声道中的冗余滤波来使用它。

本发明的各种特征以及其优选实施例可通过参考下列讨论和附图而更好地理解。下列提出的讨论和附图的内容仅作为例子，而不应该理解为表示对本发明范围的限制。

附图说明

图1a和1b是在音频编码系统中的编码器和解码器的示意方块图。

图2和3是立体声呈现五声道音频信息的音频解码器的示意方块图。