[发明专利]产生多信道音频信号的装置

说明书

技术领域

根据本发明所述的实施例涉及一种基于输入音频信号产生多信道音频信号的装置和方法。

根据本发明所述的一些实施例涉及一种音频信号处理，尤其涉及一种产生多信道信号的概念，其中，不是为每个扬声器传输特有的信号。

背景技术

当具有N个音频信道的信号通过具有M(M＞N)个再现信道的音频系统再现时，例如，存在以下的可能性：

(1)仅使用可用扬声器的一部分；

(2)产生一信号，该信号利用完整的可用再现系统。

第二种可能性是首选解决方案且在下文中也称为上混。

在上混的情况下，有两种不同的方法产生多信道信号。例如，现有的多信道信号被归结到更少数量的信道以便基于附加数据在接收器处重新产生原始信号。该方法也称为引导的上混。

另一种可能性是所谓的盲上混方法。该方法涉及无需在先知识的多信道延伸。没有用于控制过程的附加数据。也没有必须通过盲上混而再现或得到的原始声音效果或参考声音效果。

因此，存在实现盲上混的不同方法。

一种可能的方法称为直接音场概念。在这种情况下，直接声源最好由三个前信道(如所谓的5.1家庭影院系统)再现，这样听众可以在与原始双信道型式(如当输入信号为立体声信号时)相同的位置听到直接声源。

图2所示的是用于双信道系统的音频信号再现200的图解说明。显示了例如具有三个直接声源240(S1、S2、S3)的原始双信道型式。音频信号可以通过左扬声器220和右扬声器230为听众210再现，并且音频信号包括这三个直接声源的信号部分和由包围区域指示的音场部分250。这是例如标准的双信道立体声再现(三个源和音场)。

图3所示的是根据直接音场概念的盲上混的音频信号再现300的图解说明。示出了五个扬声器(中心310、左前320、右前330、左后340和右后350)用于再现多信道音频信号。

直接声源240由前面三个扬声器310、320和330再现。音频轨道中包含的音场部分250由前信道和环绕信道再现以便包围听众210。

音场部分是信号的不能分派给单个源而是分派给所有的声分量的组合，这产生了音响环境的效果。音场部分可以包括例如室内回声和室内混响，但是也包括听众的声音(如欢呼声)、自然的声音(如雨声)或人工音效(如乙烯裂开声)。

进一步可能的概念经常作为内带式概念提到。图4所示的是根据内带式概念所述的音频信号再现400的图解说明。扬声器的布置对应于图3所示的扬声器的布置。然而，每个声音类型，例如直接声源和像音场的声音是听众周围的位置。

由于所有的输出信号都是从相同输入信号产生的，输出信号应被进一步抗相关(decorrelate)。为此，可以使用很多已知的方法作为例如暂时延迟或全通滤波器的使用。提到的简单方法常常加剧了抗相关效应干扰缺陷。

例如，一个弊端是几乎所有的抗相关方法扭曲了输入信号的瞬时结构，使得暂时结构失去了瞬态特性。这将例如导致这样的效果：欢呼似的音场信号可能仅仅达到包围的效果，而不是身临其境的效果。

特殊信号类型(例如欢呼声或雨声)占据音场信号之中的特殊位置。它们是音场信号，未必产生空间效果。相反，它们通过独立部分的大量时间和空间叠加而产生包围感，这包括它们特有的直接声音特性，如单一掌声或单一雨滴声。通过叠加，形成的总信号大体得到了与从室内混响已知的相同统计特性。

尤其是这些信号类型难以用上混方法(通过引导上混以及盲上混)处理。而且经常导致有故障的上混，例如常常会听到类似梳齿型滤波器的效果。

已知的盲上混方法，其产生用于后信道的信号部分，因此不会发生这些非自然信号且产生声音效果，这是对效果的限制，例如，听众前面的拍手声，环绕信道仅仅产生发生欢呼的室内效果(包围音场)。但是尤其是在这些音场中，希望好像成为鼓掌听众的一员或呆在雨中(身临其境的音场)。为此，所有的部分(与内带式概念类似)应当分布在听众周围，但是无任何量度，这将再次导致非自然信号的声音效果。

在柏林2004年的美国电化学协会(AES)第116届大会中提出的A.Wagner、A.Walther、F.Melchior、M.Strauβ的“Generation of Highly Immersive Atmospheres for Wave Field Synthesis Reproduction(用于波场合成再现的高度融入音场的产生)”中，描述了如何能产生用于波场合成的身临其境的音场的方法。为此，听众被360°抗相关的包围声场包围，这将产生描述的声环境的效果。