[發明專利]濾波器設計方法及虛擬立體環繞聲信號的處理方法

有效

• 申請號: 201010224269.X
• 申請日: 2010-07-09
• 公開（公告）號: CN101977348A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 王小軍;周榮冠
• 申請（專利權）人: 瑞聲聲學科技(深圳)有限公司;瑞聲光電科技(常州)有限公司
• 主分類號: H04S3/00
• 分類號: H04S3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于虛擬立體環繞聲信號處理的濾波器設計方法以及采用所述濾波器對虛擬立體環繞聲信號的處理方法。

背景技術

當用耳機欣賞立體聲時，為了增加立體聲的多方位立體感，通常會采用虛擬立體環繞聲的方法，對立體聲信號進行信號處理，產生多角度多方位的虛擬聲源，加入到原始立體聲中，增加立體聲的包圍感、立體感。

由于人耳的耳廓效應，到達耳膜的聲波頻譜特征是與聲源的方向有關，人耳的聽覺系統在功能上相當于一個與聲音空間方向有關的濾波器，對不同空間方向聲音的頻譜信息，均通過所述濾波器處理到達耳膜，所述聲波頻譜特征稱為人腦音頻變換函數HRTF(Head-Related?Transfer?Function)，其中所述HRTF函數由多個參數決定，如：虛擬聲源角度，虛擬立體環繞聲傳輸頻率、立體環繞聲的傳輸強度等。

當模擬不同方向的虛擬聲源傳輸聲波時，需要用到HRTF傳輸函數。圖1是一種聲波在人耳與虛擬聲源之間傳輸的模擬傳輸路徑示意圖。在所述模擬傳輸過程中，設定輸入的立體環繞聲信號分別為左聲道立體環繞聲信號L和右聲道立體環繞聲信號R。當需要模擬水平方向，與雙耳垂線呈60度夾角的虛擬聲源時，需要用到所述方向的HRTF(60，0)函數。其中所述虛擬聲源11由HRTF傳輸函數分別傳輸至左耳13和右耳15，其路徑分別為R1、R2。

在上述虛擬聲源11模擬傳輸過程中，所述左聲道立體環繞聲信號L的HRTF傳輸函數H60L的沖擊響應時域圖如圖2所示，所述右聲道立體環繞聲信號L的HRTF傳輸函數H60R的沖擊響應時域圖如圖3所示。

再請參閱圖4及圖5，其中圖4是所述左耳13的HRTF傳輸函數頻域圖，圖5為是述右耳15的HRTF傳輸函數頻域圖。從圖4中的w1，和圖5中w2處可以看到，HRTF函數在8000Hz附近存在一波谷，所述波谷為HRTF傳輸函數在橫坐標以下且距離偏離橫坐標最遠的函數值。所述波谷所在區域即是立體環繞聲信號衰減最多的地方。

眾所周知，立體環繞聲信號的振幅與產生該立體環繞聲信號的聲源音質效果的重要因素。當在進行上述虛擬立體環繞聲信號處理時，所述波谷附近的聲道立體環繞聲信號有大幅衰減，如此導致所述虛擬聲源11的音質效果較差。

綜上可知，在所述虛擬聲源11產生虛擬立體聲模擬過程中，雖然能夠產生立體環繞聲音效果，但仍然存在因聲道立體環繞聲信號的大幅衰減，引起聽感不佳的缺陷。

發明內容

針對現有虛擬環繞聲處理帶來的聲道立體環繞聲信號衰減，引起聽感不佳的問題，提供一種有效減少立體環繞聲信號衰減，音質效果過好且聽感佳的虛擬立體聲信號處理的濾波器設計方法實為必要。

同時，本發明還有必要提供一種虛擬立體環繞聲信號的處理方法。

一種用于虛擬立體環繞聲信號處理的濾波器設計方法，所述方法包括：提供一虛擬立體環繞聲信號，并根據所述虛擬立體環繞聲信號選擇確定一HRTF傳輸函數；將所選擇的所述HRTF傳輸函數的振幅取反；對振幅取反后的所述HRTF傳輸函數增加相應增益，獲得一濾波函數，并根據所述濾波函數對應設計濾波器，以用于對虛擬立體環繞聲信號處理。

作為所述虛擬立體環繞聲信號處理的濾波器設計方法的進一步改進，其中在提供所述虛擬立體環繞聲信號步驟時，所述虛擬立體環繞聲信號包括左聲道輸出的左聲道立體環繞聲信號以及右聲道輸出的右聲道立體環繞聲信號，且每一聲道立體環繞聲信號對應一HRTF傳輸函數。

作為所述虛擬立體環繞聲信號處理的濾波器設計方法的進一步改進，其中在確定HRTF傳輸函數步驟中，所述HRTF傳輸函數可以是所述左聲道HRTF傳輸函數和所述右聲道HRTF傳輸函數中任意一個函數。

作為所述虛擬立體環繞聲信號處理的濾波器設計方法的進一步改進，其中當設計所述濾波器時，應根據左耳聲道、右耳聲道的HRTF傳輸函數的極限值范圍做相應的信號補償。

作為所述虛擬立體環繞聲信號處理的濾波器設計方法的進一步改進，其中所述濾波器可以用于處理多種算法的HRTF傳輸函數。

一種虛擬立體環繞聲信號的處理方法，其包括以下步驟：提供一虛擬立體環繞聲信號，，并根據所述虛擬立體環繞聲信號選擇確定一HRTF傳輸函數；將所選擇的所述HRTF傳輸函數的振幅取反；對振幅取反后的所述HRTF傳輸函數增加相應增益，獲得一濾波函數，并根據所述濾波函數對應設計濾波器；傳輸待處理的虛擬立體環繞聲信號至所述濾波器；所述濾波器接收所述待處理的虛擬立體環繞聲信號，并對應進行信號補償調整處理后輸出。