[发明专利]响应于多通道音频通过使用至少一个反馈延迟网络产生双耳音频

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年4月29日提交的中国专利申请No.201410178258.0；2014年1月3日提交的美国临时申请No.61/923579；以及2014年5月5日提交的美国临时专利申请No.61/988617的优先权，这些申请中的每一个的全部内容通过引用并入这里。

技术领域

本发明涉及用于如下这样的方法(有时称为耳机虚拟化方法)和系统，其响应于多通道输入信号通过对于音频输入信号的一组通道中的每一个通道(例如，对于所有通道)应用双耳房间脉冲响应(BRIR)而产生双耳信号。在一些实施例中，至少一个反馈延迟网络(FDN)向通道的下混应用下混BRIR的晚期混响部分。

背景技术

耳机虚拟化(或双耳呈现)是一种旨在通过使用标准立体声耳机传输环绕声体验或身临其境的声场的技术。

早期耳机虚拟化器在双耳呈现中应用头部相关传递函数(HRTF)以传送空间信息。HRTF是表征在无回声的环境中声音如何从空间中的特定点(声源位置)发送到收听者的两耳的一组方向和距离相关滤波器对。可在呈现的经HRTF滤波的双耳内容中感知诸如耳间时间差(ITD)、耳间水平差(ILD)、头部遮蔽效果、由于肩部和耳廓反射导致的谱峰和谱凹口的必要空间线索(cue)。由于人头部大小的约束，HRTF不提供足够的或鲁棒的关于超出大致1米的源距离的线索。作为结果，仅基于HRTF的虚拟化器通常不能实现良好的外在化(externalization)或感知距离。

我们日常生活中的大多数的声音事件发生在混响环境中，在该环境中，除了通过HRTF被模型化的直接路径(从源到耳朵)以外，音频信号也通过各种反射路径到达收听者的耳朵。反射引入了对诸如距离、房间大小和空间的其它属性的听知觉深刻影响。为了在双耳呈现中传送该信息，除了直接路径HRTF中的线索以外，虚拟化器需要应用房间混响。双耳房间脉冲响应(BRIR)表征在特定声学环境中从空间中的特定点到收听者的耳朵的音频信号的变换。理论上，BRIR包含关于空间感知的所有声音线索。

图1是被配置为向多通道音频输入信号的各全频率范围通道(X₁、…、X_N)应用双耳房间脉冲响应(BRIR)的一种类型的常规耳机虚拟化器的框图。通道X₁、…、X_N中的每一个是与相对于假定的收听者的不同源方向(即，从相应的扬声器的假定位置到假定的收听者位置的直接路径的方向)对应的扬声器通道，并且，每个这种通道与用于相应的源方向的BRIR卷积。需要对于每个耳朵模拟来自各通道的声音路径。因此，在本文件的剩余部分中，术语BRIR将指的是一个脉冲响应或者与左耳和右耳相关联的一对脉冲响应。因此，子系统2被配置为将通道X₁与BRIR₁(用于相应的源方向的BRIR)卷积，子系统4被配置为将通道X_N与BRIR_N(用于相应的源方向的BRIR)卷积，等等。各BRIR子系统(子系统2、、…、4中的每一个)的输出是包含左通道和右通道的时域信号。BRIR子系统的左通道输出在加算元件6中被混合，并且BRIR子系统的右通道输出在加算元件8中被混合。元件6的输出是从虚拟化器输出的双耳音频信号的左通道L，元件8的输出是从虚拟化器输出的双耳音频信号的右通道R。

多通道音频输入信号还可包含在图1中被标识为“LFE”通道的低频效果(LFE)或低音炮通道。以常规的方式，LFE通道不与BRIR卷积，而作为替代，在图1的增益级5中衰减(例如，衰减-3dB或更多)，并且增益级5的输出(通过元件6和8)均等地混合到虚拟化器的双耳输出信号的各通道中。为了使级5的输出与BRIR子系统(子系统2、、…、4)的输出时间对准，在LFE路径中可能需要附加的延迟级。作为替代方案，LFE通道可简单地被忽略(即，不通过虚拟化器被断言(assert)或者被处理)。例如，本发明的图2实施例(后面将描述)简单地忽略由此处理的多通道音频输入信号的任何LFE通道。许多消费者耳机不能精确地再现LFE通道。

在一些常规的虚拟化器中，输入信号经受到变换到QMF(正交镜像滤波器)域中的时域到频域变换，以产生QMF域频率成分的通道。这些频率成分在QMF域中经受滤波(例如，在图1的子系统2、、…、4的QMF域实现中)，并且，得到的频率成分典型地然后变换回时域(例如，在图1的子系统2、、…、4中的每一个的最后级中)，使得虚拟化器的音频输出是时域信号(例如，时域双耳信号)。