[發明專利]音頻系統的串擾消除裝置

無效

• 申請號: 200610148780.X
• 申請日: 2006-12-30
• 公開（公告）號: CN101212834A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: 吳長根;南時旭;宋正珉;柳大河
• 申請（專利權）人: 上海樂金廣電電子有限公司
• 主分類號: H04R3/12
• 分類號: H04R3/12;H04R3/02;H04S7/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 王月珍

技術領域

本發明涉及到在包含至少兩個聲道揚聲器的音頻系統中，消除聲道間干涉引起的串話(串擾：crosstalk)的裝置。

背景技術

人類如果沒有視覺幫助聽聲音時，便能夠判斷出聲音的方向，到音源的距離和聽覺空間的大小有多大。僅靠聽聲音便能夠判斷出音源位置等3項指標信息的原因在于：音源到達兩耳所需時間不同，到達兩耳時聲音的大小不同，以及通過聲音在空氣中傳播的特性來判斷的。

這樣，人類便能夠利用兩耳來聽自然的音頻信號，以立體感的形態來識別距離和方向。利用雙聲道麥克風錄下自然音頻信號，然后聽取具有立體感的雙聲道音頻信號，便能夠聽到立體感的音樂。

但是，通過雙聲道揚聲器播放這種音頻信號時，在到達兩耳以前的空間內，會引起各聲道信號間的干涉，所以因為該干涉現象，便會產生一邊聲道音頻信號混入到另一邊聲道內的串擾(cross-talk，串話)。發生串擾時如果聽取音頻，便很難聽到具有立體感的聲音，甚至有時會無法感知到立體感。

消除串擾的技術為輸入雙聲道音頻信號后，在輸出裝置使用合適形態的揚聲器來消除串擾，通過揚聲器聽取時，會大大提高所感覺到的立體感。

普通立體音響是指當聽者沒有位于發出聲音的音源空間聽音樂時，能夠使聽者感覺到方向感、距離感和空間感的音響。對于單純的立體聲音信號，加入了空間感知內容，將其轉換為立體音響信號，這種技術被稱為立體音響生成技術。立體音響生成方式包括利用多個揚聲器的多聲道方式和利用兩個揚聲器或耳機的雙聲道。與多聲道方式在揚聲器環繞的水平面上形成音相(sound?image)不同，雙聲道方式在3維空間任意位置都存在音相，所以立體音響生成方式一般多使用雙聲道方式。

處于音源生成空間的聽者兩耳分別戴上耳機，利用耳機聽信號時，能夠聽到與直接到現場相同的音響效果。這種信號中不僅包含有音源的位置和方向感，而且能夠包含環繞在音源周圍的空間感。生成立體音響的雙聲道方式是利用人類兩耳感覺聲音的特性，生成立體音響，并利用雙聲道進行播放。

一般來說，為了將單純音放在3維空間生成立體音響，使用雙聲道空間傳輸函數，此時，雙空間傳輸函數使用從空間測定出的數據化頭部傳輸函數(Head-related?transfer?function，HRTF)。

頭部傳輸函數(HRTF)顯示的是從音源發出的聲音到達人類兩耳的路徑概念，它由聲音從音源到耳膜傳播時，聲音傳輸路徑的單位沖擊應答(impulse?response)所定義。為了將空間音響特性加入到耳機或音頻中，它使用概略的時間區域數值，這種HRTF內包含了能感覺到方向感的聲道間時間差和級別差信息，以及音源到耳膜間路徑上存在的頭部、身體和耳朵等的反射和衍射信息。利用它，能夠在單純音內加入所需的相當于3維位置的空間信息，能夠被作為頭部傳輸函數使用，并能夠生成立體聲音。

同時，通過立體聲揚聲器聽取立體音響時，左/右揚聲器中產生的音響信號傳輸到聽者耳朵，在空間中，因混入了干涉，所以在聽者所在地，揚聲器產生聲音時的雙聲道音響信號便無法按原樣保存。因此，利用雙聲道形態錄音，或者生成的立體音響中3維信息受到丟損，便無法感覺到立體感。在聽者所在地，各聲道音響信號中，除原來信號外混入的信號被稱為串擾，一般都得使用transaural濾波器將其消除。

Transaural濾波器基本上通過雙聲道揚聲器將具有音源方向信息的信號傳輸到聽者耳朵。此種濾波器最初為Schroeder和Atal形態，Cooper和Bauck是其改善形態。此種濾波器輸入揚聲器產生的雙聲道音響信號，輸出雙聲道音響信號，它是空間傳輸函數的逆函數。此時的空間傳輸函數是包含了發生音響信號聲道間干涉等空間特性的函數，它主要利用數據庫化的頭部傳輸信號。生成transaural濾波時，一般將具有互相對稱的方位角的4個頭部傳輸函數作為空間傳輸函數使用。

Transaural濾波器輸出的音響信號到達兩耳時，因為保存了原來的信息，所以在聽取時，仍然能夠聽到原來的立體聲音。

串擾的生成過程，以及為了消除它所使用的transaural濾波器如圖1所示。

如圖1所示，x為雙聲道揚聲器110、120放出的到達聽者兩耳130、140的信號，y為在聽者兩耳10、140測出的音響信號，H為從揚聲器110、120到兩耳130、140間測定的空間傳輸函數行列，如圖數學式1所示，transaural濾波器被定為H^-1。

【數學式1?】