[发明专利]音频信号处理装置和音频信号滤波方法

说明书

本发明涉及一种音频信号处理装置(100)，包括：确定器(101)，用于基于声学传递函数矩阵H和目标声学传递函数矩阵VH确定滤波矩阵C，其中，所述声学传递函数矩阵H包括扬声器和收听者之间的声学传播路径的传递函数，所述目标声学传递函数矩阵VH包括目标声学传播路径的目标传递函数，所述目标声学传播路径由虚拟扬声器位置相对于所述收听者的目标布置来定义；滤波器(103)，用于基于所述滤波矩阵C对所述输入音频信号进行滤波以获取滤波输入音频信号；合路器(105)，用于合并所述滤波输入音频信号以获取输出音频信号。

技术领域

本发明涉及音频信号处理领域。特别地，本发明涉及一种音频信号处理装置和音频信号滤波方法，用以创建虚拟声音图像。

背景技术

减少音频信号内的串扰对于多数应用来说具有重要意义。例如，当使用扬声器为收听者重现双声道音频信号时，收听者的右耳通常也会听到收听者的左耳所要听到的音频信号。该效果表示为串扰，其可通过向用于对音频信号进行滤波的音频重现链中添加逆滤波器来降低。逆滤波器在本领域中也称为串扰消除单元。

在数学上，用于实现串扰消除的逆滤波器可以表达为串扰消除滤波矩阵C。串扰消除的目的是，通过使串扰消除滤波矩阵C与声学传递函数(Acoustic Transfer Function，简称ATF)矩阵H的矩阵相乘的结果约等于单位矩阵I，即H*C≈I，来选择串扰消除滤波矩阵C，更具体地是选择其元素，其中，ATF矩阵H由从扬声器到收听者的各个耳朵的传递函数来定义。

找到精确的串扰消除解决方案是不可能的，但却可以应用近似方案。因为逆滤波器通常不稳定，所以这些近似方案使用正则化以便控制串扰消除滤波器的增益并减少动态范围损失。然而，由于病态性，逆滤波器对误差很敏感。换句话说，重现链中的小误差能够导致重现点处的大误差，导致如Takeuchi,T.和Nelson,P.A.在ASA期刊112(6),2002中的《用于扬声器上的双声道合成的最佳来源分布》所描述的狭窄的最佳听音位置和非期望的音染。

在本领域中，音频系统为众所周知，其将串扰消除单元与双声道化单元相结合，用于提供无串扰的虚拟环绕声，即收听者感知到的在虚拟扬声器位置处产生的无串扰声音。然而，这种双声道化单元通常会引入不可避免的小误差，这些误差随后会被非完全串扰消除单元放大从而导致更多的音染和错误的空间感知。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于提供基本无串扰的虚拟环绕声的改进概念。

该目的是通过独立权利要求的主旨实现的。根据从属权利要求、说明书和附图，进一步的实施形式显而易见。

本发明以解决串扰问题的理念为基础，不是通过串扰消除阶段和双声道化阶段的易错序列化，而是通过采用串扰消除阶段来将一组期望的虚拟扬声器位置作为目标，而非试图直接消除来自真实扬声器的串扰。这样，在渲染准确的虚拟环绕声和良好音质时，就不需要传统使用的双声道化阶段，从而也避免了错误序列化。