[发明专利]用于扬声器或耳机播放的虚拟音频处理

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求于2009年6月1日提交的题目为VIRTUAL 3DAUDIO PROCESSING FOR LOUDSPEAKER OR HEADPHONEPLAYBACK、发明人为Walsh等、序列号61/217,562的美国临时专利申请的优先权。序列号为61/217,562美国临时专利申请通过引用被结合于此。

声明：政府资助研究/开发

不适用

技术领域

本申请涉及处理音频信号，更具体地涉及处理音频信号以在虚拟通道上再现声音。

背景技术

音频在消费电子中提供内容丰富的多媒体体验方面扮演着重要角色。消费电子设备的可扩展性和移动性以及无线连接的发展，为用户提供了对内容的即时访问。图1a示出了用于通过本领域技术人员已知的耳机12或扬声器14进行播放的传统音频再现系统10。

传统音频再现系统10从音频或音频/视频源18(例如，CD播放器、TV调谐器、手持媒体播放器等)接收数字或模拟音频源信号16。音频再现系统10可以是家庭影院接收器或专用于选择、处理和路由广播音频和/或视频信号的自动音频系统。可选地，音频再现系统10和一个或多个音频信号源可以在消费电子设备中集成在一起，所述消费电子设备例如是便携式媒体播放器、电视机、膝上型计算机等。

音频输出信号20通常经过扬声器系统被处理并被输出以播放。这样的输出信号20可以是发送至耳机12或一对前置扬声器14的双通道信号，或用于环绕声播放的多通道信号。对于环绕声播放，音频再现系统10可以包括多通道解码器，如转让给Digital TheaterSystems，Inc.(DTS)的美国专利第5,974,380号中描述的，其通过引用结合于此。其它常用的多通道解码器包括和AC3。

音频再现系统10还包括标准处理设备(未示出)，例如用于连接模拟音频源的模数转换器，或数字音频输入接口。音频再现系统10可以包括用于处理音频信号的数字信号处理器，以及用于将处理后的输出信号转换为发送至换能器(耳机12或扬声器14)的电信号的数模转换器和信号放大器。

通常，扬声器14可以被布置为由各种应用决定的多种结构。扬声器14可以是如图1a所示的独立扬声器。可替换地，扬声器14可以结合到同一设备中，例如在诸如电视机、膝上型计算机、手持立体声播放器等消费电子设备的情形下。图1b示出了具有两个彼此平行布置的嵌入式扬声器24a、24b的膝上型计算机22。嵌入式扬声器彼此间隔较窄，如由a’所示。消费电子设备可以包括以各种朝向布置的嵌入式扬声器24a、24b，例如并列或上下布置。嵌入式扬声器24a、24b的空间和大小是特定于应用的，因此依赖于外壳的大小和物理限制。

由于技术和物理限制，在这样的设备中，音频播放常常作出妥协或被限制。这在具有扬声器间距较窄或用耳机播放声音的物理限制的电子设备(例如膝上型计算机、MP3播放器、移动电话等)中特别明显。一些设备由于扬声器之间的物理间隔以及由于扬声器和听众之间的相应小角度而被限制。在这样的声音系统中，听众感觉到的感觉声场(sound stage)的宽度通常劣于扬声器具有足够间隔的系统的情形。通常，产品设计者通过不包括中置扬声器来避免偏离电视机的美学设计。这种妥协在声音和对话是朝着中央扬声器时可能会限制电视的整体声音质量。

为了解决这些音频限制，通常使用音频处理方法以来通过一对耳机或一对扬声器再现两通道或多通道音频信号。这样的方法包括引人注目的空间增强效果来改进在具有窄间隔扬声器的应用中的音频播放。

在美国专利第5,671,287号中，Gerzon公开了具有低“回响(phasiness)”和基本平坦的再现总能量响应的伪立体声或定向分散效果。伪立体声效果包括很小的不愉快和不期望的主观副作用。其也可以提供控制伪立体声效果的各种参数(例如声源的角展度(angular spread)的大小)的简单方法。

在美国专利第6,370,256号中，McGrath公开了在头部跟踪聆听环境中作用于输入音频信号的头部相关传递函数，头部跟踪聆听环境包括连接至输入音频信号的一系列主分量滤波器，每个滤波器输出预定的模拟声音到达；一系列延迟部件，每个延迟部件连接至相应的一个主分量滤波器，并根据延迟输入将滤波器的输出延迟一可变量，从而产生滤波器延迟输出；求和装置，互连至所述一系列延迟部件，并将滤波器延迟输出求和，以产生音频扬声器输出信号；头部跟踪参数映射单元，具有当前方向信号输入并互连至所述一系列延迟元件的每一个，从而提供延迟输入。