[发明专利]一种混合式听感声场扩宽方法

说明书

本发明公开了一种基于立体声增强器和混响器的混合式听感声场扩宽方法，所述方法包括：实时计算双通道输入信号的左右通道互相关系数，根据互相关系数所在区间，判断立体声增强器和混响器的权重因子；立体声增强运算，引入左右通道信号的差值L‑R，通过对左右通道信号的相位进行随机移动，移动范围为‑45°至45°，重构双通道音频信号；混响器运算，将双通道信号进行混响器滤波操作；通过权重因子，实时计算混合立体声增强器和混响器的输出信号并合成双通道混合声。本发明公开的混合式听感声场扩宽方法，能有效扩大声场宽度，实施简单，适用范围广。

技术领域

本发明涉及立体声和环绕声领域，公开了一种基于立体声增强器和混响器的混合式听感声场扩宽方法。

背景技术

随着电子消费市场的日趋成熟，消费者对电子产品的声音品质要求越来越高。各类立体声和环绕声标准也逐渐普及，常见的有杜比5.1通道环绕声、QSurround环绕声、Dobly Atmos[G.Sergi，Knocking at the door of cinematic artifice：Dolby Atmos，challenges and opportunities，The New Soundtrack，3(2)：107-121，2013]等。这些方法利用多个扬声器，能够较完美的再现声场，给听众身临其境的听觉感受，得到了广泛的认可，但价格昂贵。

为了更好适应消费电子市场的需求，双扬声器重放环绕声技术仅利用两个扬声器，获取更宽广的声场体验。目前有研究利用人工混响，产生一定空间的环境声学信息，获取更宽广的空间听觉感受[Begault DR，Trejo LJ.3-D sound for virtual reality andmultimedia[J].2000.]，通过对听音环境进行声学混响模拟，可对不同听音环境，营造不同的混响效果；通过引入双通道信号差分信号，并以此提供部分环境信息，降低左右通道的相关性，也可扩宽听感声场宽度[Cohen JM.Stereo image separation and perimeterenhancement：U.S.Patent 4,308,423[P].1981-12-29.]。如专利CN101065989中所提出的双扬声器立体声扩展网络方法，将左右通道信号经过延迟、缩小、反转后，重新生成左右通道的信号。专利CN202276412U也采用了类似的方案，将左右通道混合输出，取得声场扩宽效果。此类方案的目标是放大左右通道的差异信号，增强音频的环境成分，对单通道信号、双通道语音信号的处理能力有限。

此外，可采用HRTF函数，进行环绕声的重建[Begault DR，Trejo LJ.3-D soundfor virtual reality and multimedia[J].2000.]。专利CN101212843采用了HRTF函数方法，将原始信号中的左环绕信号和右环绕信号与特定角度特征的HRTF函数进行卷积，然后通过前方的双扬声器输出，提供了一种立体声扬声器的声场重放方案。该方法可以提供一定的立体声定位效果，但对双声道信号听众正前方的声场扩宽效果有限，并且存在声像狭窄、通用性低的缺点。

最后，还可以利用自适应信号处理和信号分离的方法，通过一定的约束条件，分离原始双通道信号中的主分量和环境分量，提高环境分量比例，得到一定的声场扩宽效果，但算法复杂度较高[Irwan R，Aarts RM.Two-to-five channel sound processing[J].Journal of the Audio Engineering Society，2002，50(11)：914-926.]。如专利CN106170991A采用了这种方法，将左右声道中的中心分量、侧分量和环境分量分离，调整主分量、侧分量以及环境分量的比例，并通过空间串扰消除，提高音频的声场扩宽效果。专利CN106572419A也采用了类似的实现方式，经过一系列复杂运算，将左右通道信号分解为直达声信号和环绕声信号，再将环绕声信号进行解相关处理，最终得到一组相关性很低的左右通道信号。此类方案的算法复杂度较高，实际工程实施的造价偏高，且对单通道信号和语音信号的分离效果有限。

发明内容