[發(fā)明專利]雙耳信號(hào)的信號(hào)生成

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310481727.1
• 申請(qǐng)日: 2009-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103561378A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 哈拉爾德·蒙特;伯恩哈德·諾伊格鮑爾;約翰內(nèi)斯·希爾珀特;安德烈亞斯·悉塞勒;珍·普洛斯提斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)
• 主分類號(hào): H04S3/00
• 分類號(hào): H04S3/00;H04S7/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 王波波

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年7月30日，申請(qǐng)?zhí)枮?00980138924.5的專利申請(qǐng)“雙耳信號(hào)的信號(hào)生成”的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及產(chǎn)生雙耳信號(hào)的與房間反射和／或回響有關(guān)的貢獻(xiàn)、產(chǎn)生雙耳信號(hào)自身、以及形成彼此間相似性減小的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)集合。

背景技術(shù)

人類聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)能夠確定感知到的聲音來(lái)自哪個(gè)或哪些方向。為此，人類聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)評(píng)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(hào)差。耳間提示是最重要的定位方法。耳朵之間的壓力等級(jí)差(即，耳間聲級(jí)差(ILD))是用于定位的最重要的單個(gè)提示。當(dāng)聲音從水平面以非零仰角到達(dá)時(shí)，該聲音在每個(gè)耳朵中具有不同的聲級(jí)。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(shí)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(yuǎn)，從而更晚獲得聲音波前。在低頻下強(qiáng)調(diào)ITD的含義，與未被遮擋的耳朵相比，低頻聲音在到達(dá)被遮擋的耳朵時(shí)沒(méi)有衰減很多。ITD在較高頻率下不太重要，這是因?yàn)槁曇舨ㄩL(zhǎng)與耳朵之間的距離更接近。因此，換言之，定位利用以下事實(shí)：當(dāng)聲音從聲源分別傳播到收聽(tīng)者的左耳和右耳時(shí)，聲音經(jīng)過(guò)與收聽(tīng)者的頭部、耳朵和肩膀的不同交互。

當(dāng)人收聽(tīng)立體聲信號(hào)時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，其中將由擴(kuò)音器裝置經(jīng)由耳機(jī)來(lái)再現(xiàn)的所述立體聲信號(hào)。當(dāng)收聽(tīng)者感到聲源位于頭部中時(shí)，收聽(tīng)者很有可能認(rèn)為聲音不自然、難聽(tīng)并且煩擾。這種現(xiàn)象在學(xué)術(shù)上通常稱作“頭內(nèi)”定位。長(zhǎng)期收聽(tīng)“頭中”聲音會(huì)導(dǎo)致收聽(tīng)疲勞。由于人類聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)在定位聲源時(shí)所依賴的信息(即，耳間提示)丟失或不清楚，因此會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

為了呈現(xiàn)立體聲信號(hào)或者甚至具有多于兩個(gè)聲道的多聲道信號(hào)以實(shí)現(xiàn)耳機(jī)再現(xiàn)，可以使用方向?yàn)V波器來(lái)對(duì)這些交互進(jìn)行建模。例如，從解碼后的多聲道信號(hào)產(chǎn)生耳機(jī)輸出可以包括：在解碼之后利用一對(duì)方向?yàn)V波器對(duì)每個(gè)信號(hào)進(jìn)行濾波。這些濾波器典型地對(duì)從房間內(nèi)虛擬聲源向收聽(tīng)者耳道的聲音傳輸進(jìn)行建模，所謂的雙耳房間傳遞函數(shù)(BRTF)。BRTF執(zhí)行時(shí)間修改、聲級(jí)修改和譜修改、以及對(duì)房間反射和回響進(jìn)行建模。可以在時(shí)間域或頻域?qū)崿F(xiàn)方向?yàn)V波器。

然而，由于需要許多(即，N×2，其中N是解碼聲道的個(gè)數(shù))濾波器，所以這些方向?yàn)V波器非常長(zhǎng)，如，在44.1kHz下有20000個(gè)濾波器抽頭，濾波過(guò)程需要非常大的計(jì)算量。因此，有時(shí)將方向?yàn)V波器減小到最小。所謂的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(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(duì)房間反射和回響進(jìn)行建模。房間處理模塊可以是在時(shí)域或頻域的回響算法，并且可以對(duì)單聲道或二聲道輸入信號(hào)起作用，其中所述單聲道或二聲道輸入信號(hào)是通過(guò)對(duì)多聲道輸入信號(hào)的聲道求和而從多聲道輸入信號(hào)得到的。例如，在WO99/14983A1中描述了這種結(jié)構(gòu)。如所描述的，房間處理模塊實(shí)現(xiàn)房間反射和／或回響。房間反射和回響對(duì)于所定位的聲音是重要的，尤其相對(duì)于距離和外化(externalization)——意味著在收聽(tīng)者頭部外面感知到聲音。前述文獻(xiàn)還建議使用方向?yàn)V波器作為在相應(yīng)聲道的不同地延遲的版本上工作的FIR濾波器集合，以對(duì)從聲源到相應(yīng)耳朵的直接路徑和不同反射進(jìn)行建模。此外，在對(duì)通過(guò)一對(duì)耳機(jī)提供更愉悅收聽(tīng)體驗(yàn)的多種方法的描述中，該文獻(xiàn)還建議分別相對(duì)于左后方聲道和右后方聲道的和與差，對(duì)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(jìn)行延遲。

然而，這樣實(shí)現(xiàn)的收聽(tīng)結(jié)果仍然很大程度上缺乏雙耳輸出信號(hào)的空間寬度的減小以及缺乏外化。此外，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，除了上述呈現(xiàn)多聲道信號(hào)以實(shí)現(xiàn)耳機(jī)再現(xiàn)的方法外，常常對(duì)電影對(duì)白和音樂(lè)中的語(yǔ)音的一部分感到不自然、有回響并且空間上不等。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是提供一種雙耳信號(hào)生成方案，從而實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定且舒適的耳機(jī)再現(xiàn)。

根據(jù)權(quán)利要求1、3、4和7中任一項(xiàng)所述的設(shè)備以及根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項(xiàng)雙耳所述的方法實(shí)現(xiàn)了該目的。

本發(fā)明所基于的第一思想是，通過(guò)以下操作可以實(shí)現(xiàn)用于耳機(jī)再現(xiàn)的更穩(wěn)定且舒適的雙耳信號(hào)：以不同方式處理并因此而減小在多個(gè)聲道的左聲道和右聲道、所述多個(gè)聲道的前聲道和后聲道、以及所述多個(gè)聲道的中心聲道和非中心聲道中的至少一對(duì)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(gè)方向?yàn)V波器，多個(gè)方向?yàn)V波器后面是分別針對(duì)左耳和右耳的相應(yīng)混頻器。通過(guò)減小多聲道輸入信號(hào)的聲道的彼此間相似性，可以增大雙耳輸出信號(hào)的空間寬度并可以改善外化。