[发明专利]双耳信号的信号生成

说明书

本申请是申请日为2009年7月30日，申请号为200980138924.5的专利申请“双耳信号的信号生成”的分案申请。

技术领域

本发明涉及产生双耳信号的与房间反射和/或回响有关的贡献、产生双耳信号自身、以及形成彼此间相似性减小的头部相关传递函数集合。

背景技术

人类听觉系统能够确定感知到的声音来自哪个或哪些方向。为此，人类听觉系统评估右耳处接收到的声音与左耳处接收到的声音之间的特定差异。特定差异包括例如所谓的耳间提示，所述耳间提示是指耳朵之间的声音信号差。耳间提示是最重要的定位方法。耳朵之间的压力等级差(即，耳间声级差(ILD))是用于定位的最重要的单个提示。当声音从水平面以非零仰角到达时，该声音在每个耳朵中具有不同的声级。与未被遮挡的耳朵相比，被遮挡的耳朵具有必然受抑制的声像。用于定位的另一非常重要的特性是耳间时间差(ITD)。与未被遮挡的耳朵相比，被遮挡的耳朵离声源的距离更远，从而更晚获得声音波前。在低频下强调ITD的含义，与未被遮挡的耳朵相比，低频声音在到达被遮挡的耳朵时没有衰减很多。ITD在较高频率下不太重要，这是因为声音波长与耳朵之间的距离更接近。因此，换言之，定位利用以下事实：当声音从声源分别传播到收听者的左耳和右耳时，声音经过与收听者的头部、耳朵和肩膀的不同交互。

当人收听立体声信号时会出现问题，其中将由扩音器装置经由耳机来再现的所述立体声信号。当收听者感到声源位于头部中时，收听者很有可能认为声音不自然、难听并且烦扰。这种现象在学术上通常称作“头内”定位。长期收听“头中”声音会导致收听疲劳。由于人类听觉系统在定位声源时所依赖的信息(即，耳间提示)丢失或不清楚，因此会出现这种现象。

为了呈现立体声信号或者甚至具有多于两个声道的多声道信号以实现耳机再现，可以使用方向滤波器来对这些交互进行建模。例如，从解码后的多声道信号产生耳机输出可以包括：在解码之后利用一对方向滤波器对每个信号进行滤波。这些滤波器典型地对从房间内虚拟声源向收听者耳道的声音传输进行建模，所谓的双耳房间传递函数(BRTF)。BRTF执行时间修改、声级修改和谱修改、以及对房间反射和回响进行建模。可以在时间域或频域实现方向滤波器。

然而，由于需要许多(即，N×2，其中N是解码声道的个数)滤波器，所以这些方向滤波器非常长，如，在44.1kHz下有20000个滤波器抽头，滤波过程需要非常大的计算量。因此，有时将方向滤波器减小到最小。所谓的头部相关传递函数(HRTF)包含方向信息，所述方向信息包括耳间提示。一般的处理模块用于对房间反射和回响进行建模。房间处理模块可以是在时域或频域的回响算法，并且可以对单声道或二声道输入信号起作用，其中所述单声道或二声道输入信号是通过对多声道输入信号的声道求和而从多声道输入信号得到的。例如，在WO99/14983A1中描述了这种结构。如所描述的，房间处理模块实现房间反射和/或回响。房间反射和回响对于所定位的声音是重要的，尤其相对于距离和外化(externalization)——意味着在收听者头部外面感知到声音。前述文献还建议使用方向滤波器作为在相应声道的不同地延迟的版本上工作的FIR滤波器集合，以对从声源到相应耳朵的直接路径和不同反射进行建模。此外，在对通过一对耳机提供更愉悦收听体验的多种方法的描述中，该文献还建议分别相对于左后方声道和右后方声道的和与差，对中心声道与左前方声道的混合以及中心声道与右前方声道的混合进行延迟。

然而，这样实现的收听结果仍然很大程度上缺乏双耳输出信号的空间宽度的减小以及缺乏外化。此外，已经认识到，除了上述呈现多声道信号以实现耳机再现的方法外，常常对电影对白和音乐中的语音的一部分感到不自然、有回响并且空间上不等。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种双耳信号生成方案，从而实现更稳定且舒适的耳机再现。

根据权利要求1、3、4和7中任一项所述的设备以及根据权利要求16至19中任一项双耳所述的方法实现了该目的。

本发明所基于的第一思想是，通过以下操作可以实现用于耳机再现的更稳定且舒适的双耳信号：以不同方式处理并因此而减小在多个声道的左声道和右声道、所述多个声道的前声道和后声道、以及所述多个声道的中心声道和非中心声道中的至少一对声道之间的相似性，从而得到彼此间相似性减小的声道集合。然后将该彼此间相似性减小的声道集合馈送至多个方向滤波器，多个方向滤波器后面是分别针对左耳和右耳的相应混频器。通过减小多声道输入信号的声道的彼此间相似性，可以增大双耳输出信号的空间宽度并可以改善外化。