[發明專利]雙耳信號的信號生成

有效

• 申請號: 201310481493.0
• 申請日: 2009-07-30
• 公開（公告）號: CN103634733A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 哈拉爾德·蒙特;伯恩哈德·諾伊格鮑爾;約翰內斯·希爾珀特;安德烈亞斯·悉塞勒;珍·普洛斯提斯
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍夫應用研究促進協會
• 主分類號: H04S3/00
• 分類號: H04S3/00;H04S7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

本申請是申請日為2009年7月30日，申請號為200980138924.5的專利申請“雙耳信號的信號生成”的分案申請。

技術領域

本發明涉及產生雙耳信號的與房間反射和/或回響有關的貢獻、產生雙耳信號自身、以及形成彼此間相似性減小的頭部相關傳遞函數集合。

背景技術

人類聽覺系統能夠確定感知到的聲音來自哪個或哪些方向。為此，人類聽覺系統評估右耳處接收到的聲音與左耳處接收到的聲音之間的特定差異。特定差異包括例如所謂的耳間提示，所述耳間提示是指耳朵之間的聲音信號差。耳間提示是最重要的定位方法。耳朵之間的壓力等級差(即，耳間聲級差(ILD))是用于定位的最重要的單個提示。當聲音從水平面以非零仰角到達時，該聲音在每個耳朵中具有不同的聲級。與未被遮擋的耳朵相比，被遮擋的耳朵具有必然受抑制的聲像。用于定位的另一非常重要的特性是耳間時間差(ITD)。與未被遮擋的耳朵相比，被遮擋的耳朵離聲源的距離更遠，從而更晚獲得聲音波前。在低頻下強調ITD的含義，與未被遮擋的耳朵相比，低頻聲音在到達被遮擋的耳朵時沒有衰減很多。ITD在較高頻率下不太重要，這是因為聲音波長與耳朵之間的距離更接近。因此，換言之，定位利用以下事實：當聲音從聲源分別傳播到收聽者的左耳和右耳時，聲音經過與收聽者的頭部、耳朵和肩膀的不同交互。

當人收聽立體聲信號時會出現問題，其中將由擴音器裝置經由耳機來再現的所述立體聲信號。當收聽者感到聲源位于頭部中時，收聽者很有可能認為聲音不自然、難聽并且煩擾。這種現象在學術上通常稱作“頭內”定位。長期收聽“頭中”聲音會導致收聽疲勞。由于人類聽覺系統在定位聲源時所依賴的信息(即，耳間提示)丟失或不清楚，因此會出現這種現象。

為了呈現立體聲信號或者甚至具有多于兩個聲道的多聲道信號以實現耳機再現，可以使用方向濾波器來對這些交互進行建模。例如，從解碼后的多聲道信號產生耳機輸出可以包括：在解碼之后利用一對方向濾波器對每個信號進行濾波。這些濾波器典型地對從房間內虛擬聲源向收聽者耳道的聲音傳輸進行建模，所謂的雙耳房間傳遞函數(BRTF)。BRTF執行時間修改、聲級修改和譜修改、以及對房間反射和回響進行建模。可以在時間域或頻域實現方向濾波器。

然而，由于需要許多(即，N×2，其中N是解碼聲道的個數)濾波器，所以這些方向濾波器非常長，如，在44.1kHz下有20000個濾波器抽頭，濾波過程需要非常大的計算量。因此，有時將方向濾波器減小到最小。所謂的頭部相關傳遞函數(HRTF)包含方向信息，所述方向信息包括耳間提示。一般的處理模塊用于對房間反射和回響進行建模。房間處理模塊可以是在時域或頻域的回響算法，并且可以對單聲道或二聲道輸入信號起作用，其中所述單聲道或二聲道輸入信號是通過對多聲道輸入信號的聲道求和而從多聲道輸入信號得到的。例如，在WO99/14983A1中描述了這種結構。如所描述的，房間處理模塊實現房間反射和/或回響。房間反射和回響對于所定位的聲音是重要的，尤其相對于距離和外化(externalization)——意味著在收聽者頭部外面感知到聲音。前述文獻還建議使用方向濾波器作為在相應聲道的不同地延遲的版本上工作的FIR濾波器集合，以對從聲源到相應耳朵的直接路徑和不同反射進行建模。此外，在對通過一對耳機提供更愉悅收聽體驗的多種方法的描述中，該文獻還建議分別相對于左后方聲道和右后方聲道的和與差，對中心聲道與左前方聲道的混合以及中心聲道與右前方聲道的混合進行延遲。

然而，這樣實現的收聽結果仍然很大程度上缺乏雙耳輸出信號的空間寬度的減小以及缺乏外化。此外，已經認識到，除了上述呈現多聲道信號以實現耳機再現的方法外，常常對電影對白和音樂中的語音的一部分感到不自然、有回響并且空間上不等。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種雙耳信號生成方案，從而實現更穩定且舒適的耳機再現。

根據權利要求1、3、4和7中任一項所述的設備以及根據權利要求16至19中任一項雙耳所述的方法實現了該目的。

本發明所基于的第一思想是，通過以下操作可以實現用于耳機再現的更穩定且舒適的雙耳信號：以不同方式處理并因此而減小在多個聲道的左聲道和右聲道、所述多個聲道的前聲道和后聲道、以及所述多個聲道的中心聲道和非中心聲道中的至少一對聲道之間的相似性，從而得到彼此間相似性減小的聲道集合。然后將該彼此間相似性減小的聲道集合饋送至多個方向濾波器，多個方向濾波器后面是分別針對左耳和右耳的相應混頻器。通過減小多聲道輸入信號的聲道的彼此間相似性，可以增大雙耳輸出信號的空間寬度并可以改善外化。