[发明专利]用于单声道相容性和外放扬声器相容性的双耳滤波器

说明书

相关申请的交叉引用

此申请要求于2008年9月25日提交的美国专利临时申请No.61/099,967的优先权，在此通过引用将其完全合并到此。

技术领域

本公开总体上涉及音频信号的信号处理，并且尤其涉及通过双耳滤波器针对空间化对音频输入进行处理，使得输出可在耳机上、或单声道地、或通过扬声器的集合播放。

背景技术

已知处理用于通过耳机重放的一个或多个音频输入信号的集合，使得收听者具有收听来自位于收听室中的预定位置的多个虚拟扬声器的声音的印象。在此，这种处理被称为空间化和双耳化(binauralization)。在此，处理音频输入信号的滤波器被称为双耳滤波器。如果不是因为这种处理，则通过耳机收听的收听者将具有声音位于该收听者头部内的印象。音频输入信号可以是单个信号、用于立体声再现的一对信号、多个环绕声信号(例如用于4.1环绕声的四个音频输入信号、用于5.1的五个音频输入信号、用于7.1的七个音频输入信号等)，并且也可以包括用于特定位置(例如特定声音源)的单独信号。对于将被空间化的各音频输入信号存在一对双耳滤波器。为了真实再现，双耳滤波器考虑从各虚拟扬声器到左耳和右耳中的每一个的头部相关传递函数(HRTF)，并且还考虑被模拟的收听室的早期回声和混响响应。

因此，已知通过双耳滤波器对信号进行预处理以产生一对音频输出信号——经双耳化的信号——以便用于通过耳机收听。

常常为如下这样的情况：人们希望通过单个扬声器(也就是说，通过为了单声道再现而对信号进行电子下混而单声道地)收听经双耳化的信号。一个示例是通过移动设备中的单声道外放扬声器进行收听。还常常存在如下这样的情况，人们希望通过一对间隔小的外放扬声器收听这些声音。在后者的情况下，经双耳化的输出信号也被下混，但是通过音频串扰进行而不是电子地进行。在两种情况下，经双耳化的、然后下混的信号听起来不自然，具体地说，听起来有混响且具有降低的可懂度和音频清晰度。难以在不折中经双耳化的音频中的空间和距离的印象的情况下消除该问题。

附图说明

图1示出包括用于处理单个输入信号的一对双耳滤波器并且包括本发明实施例的双耳化器的简化框图。

图2示出包括用于处理相应的一个或多个输入信号的一对或多对双耳滤波器并且包括本发明实施例的双耳化器的简化框图。

图3示出具有一个或多个音频输入信号并且生成被下混为单声道混音的左耳输出信号和右耳输出信号并且可以包括本发明实施例的双耳化器的简化框图。

图4A示出可包括本发明实施例的混洗(shuffling)操作，其后有根据双耳滤波器对的累加与差分滤波，后面为解混洗操作。

图4B示出可包括本发明实施例的对于表示双耳滤波器的脉冲响应的左和右输入信号的混洗操作，后面为解混洗操作。

图5示出示例双耳滤波器脉冲响应。

图6示出对表示其双耳化性质将被匹配的双耳滤波器脉冲响应的一对输入信号进行操作的信号处理装置实施例的简化框图。根据本发明一个或多个方面，该处理装置被配置用于输出表示能够双耳化并且产生自然声单声道混音的双耳滤波器脉冲响应的信号。

图7示出操作信号处理装置(例如图6的信号处理装置)以生成双耳脉冲响应的方法的实施例的简化流程图。

图8示出实施将表示双耳滤波器脉冲响应的一对信号转换为表示双耳滤波器的经修正的脉冲响应的信号的方法实施例的MATLAB(Mathworks，Inc.，Natick，Massachusetts)句法中的代码的一部分，。

图9示出在图6的装置实施例以及图7的方法实施例中使用的时间变化滤波器对于在不同时间的集合中的每一个处的脉冲的脉冲响应的图线。

图10示出在图6的装置实施例、图7的方法实施例中使用的时间变化滤波器的在不同时间的集合中的每一个处的频率响应幅度的图线。

图11示出初始左耳双耳滤波器脉冲响应和根据本发明实施例的左耳双耳滤波器脉冲响应。

图12示出初始双耳化累加滤波器脉冲响应和根据本发明实施例的双耳化累加滤波器脉冲响应。

图13示出初始双耳化差分滤波器脉冲响应和根据本发明实施例的双耳化差分滤波器脉冲响应。

图14A-图14E示出沿着本发明的示例双耳滤波器对实施例的滤波器脉冲响应的长度在变化时间间隔上的累加与差分滤波器响应中的作为频率的函数的能量的图线。

图15A和图15B示出本发明的示例双耳滤波器对实施例的分别对于累加和频率滤波器脉冲响应的时间-频率平面上的等衰减轮廓。