[發明專利]一種用于手持式播放裝置的立體聲擴展方法

有效

• 申請號: 201310283466.2
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103402158A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 謝波蓀;張承云;余光正
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04R5/00
• 分類號: H04R5/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及立體聲技術領域，具體涉及一種用于手持式播放裝置的立體聲擴展方法。

背景技術

普通的雙通路立體聲信號需要用一對立體聲揚聲器重放。標準的立體聲揚聲器是布置在傾聽者左前和右前的位置，相對傾聽者的張角是60°。但在實際應用中，也經常采用各種手持式播放裝置，如手機、MP3/MP4播放器、iPhone、ipad等，播放立體聲信號。受其結構的限制，這些手持式播放裝置的一對微型立體聲揚聲器之間的距離相當窄，通常只有幾個厘米到十幾厘米左右，因而相對傾聽者的張角也非常小，遠達不到60°的標準。當使用這些手持式播放裝置重放立體聲信號時，將會使感知的虛擬聲源集中在非常窄的區域而失去正常的立體聲效果。

立體聲擴展技術可用于彌補一對窄張角揚聲器重放立體聲信號所產生的問題。這是通過信號處理的方法對立體聲信號進行預校正處理，使得一對窄張角揚聲器重放出擴展的立體聲聽覺效果。這類技術是基于頭相關傳輸函數和聽覺傳輸信號處理原理，相關的專利技術包括Dolby實驗室的虛擬揚聲器技術，SRS的技術和華南理工大學的專利技術(兩揚聲器虛擬5.1通路環繞聲的信號處理方法，國家發明專利授權，ZL02134415.9)等。這些技術已被用于電視機立體聲重放中。

但是這些用于電視機的立體聲擴展技術并不適合直接用于手持式播放裝置。其原因是：

(1)用于電視機的立體聲擴展技術是按遠場揚聲器布置(揚聲器到傾聽者頭中心的距離大于1.0米)而設計的，信號處理所用的也是遠場頭相關傳輸函數。而實際應用中，手持式播放裝置的揚聲器與傾聽者頭中心的距離通常只有20到50厘米(0.2到0.5米)左右，屬于近場距離，需要用近場頭相關傳輸函數處理。

(2)通常情況下，電視機的一對立體聲揚聲器相對傾聽者的張角大約在15°到30°之間，其立體聲擴展處理也是按此參數設計的。而手持式播放裝置的一對微型立體聲揚聲器之間的距離相當窄，其相對于傾聽者的張角最大也就是10°。在這樣窄張角的情況下，擴展處理需要對信號的低頻部分作較大的提升(如現有的“立體聲偶極”技術)，信號處理比較困難。

(3)為了達到一定的重放效果，電視機的立體聲擴展信號處理相對復雜，對信號處理的計算和存儲量有一定的要求。相反，在手持式播放裝置中，由于其微型揚聲器本身的特性限制，對重放效果的要求可適當降低。但要求信號處理硬件比較簡單，因而對計算和存儲量要盡可能簡化。

(4)現有的立體聲擴展技術假定重放揚聲器是放置在雙耳的水平面內的。而在實際的傾聽中，手持式播放裝置不一定放置在于雙耳水平的平面?，F有的立體聲擴展技術不能適應這種變化。

雖然國外也有用于手持式播放裝置的立體聲擴展技術，但和用于電視機的立體聲擴展技術是類似的，并沒有很好地解決上面的問題。

發明內容

本發明為解決上述現有技術中存在的缺陷，提供適用于手持式播放裝置的立體聲擴展方法。該方法可在手持式播放裝置的窄立體聲揚聲器張角、近場揚聲器距離的條件下，重放出擴展的立體聲效果。同時，本發明的信號處理對計算和存儲量要求較低，適合于手持式播放裝置的信號處理硬件配置。

本發明是通過如下方式實現的：

一種用于手持式播放裝置的立體聲擴展方法，包括如下步驟：

步驟S1，讀入原始的雙通路立體聲信號，包括左通路信號L和右通路信號R；

步驟S2，將左通路信號L和右通路信號R分別進行相加和相減，得到和信號M＝L+R以及差信號S＝L-R；

步驟S3，將和信號M以及差信號S分別用一對聽覺傳輸濾波器Σ(f)和Δ(f)濾波，得到濾波后的和信號Σ(f)M和濾波后的差信號Δ(f)S；

步驟S4，對濾波后的和信號Σ(f)M以及濾波后差信號Δ(f)S分別進行相加和相減，得到新的左通路信號L`和新的右通路信號R`，饋給手持式播放裝置重放。

進一步地，步驟S3中所述的聽覺傳輸濾波器Σ(f)和Δ(f)，是通過剛性頭部模型的2.5°到5°聲源方向、0.2-0.5米距離的近場頭相關傳輸函數和30°聲源方向遠場頭相關傳輸函數得到，所述剛性頭部模型在任意聲源距離的頭相關傳輸函數可由下式計算：