專利名稱：用于聲音再現(xiàn)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于聲音再現(xiàn)的系統(tǒng)和方法，特別但并非排他地涉及一種例如用于家庭影院應(yīng)用的環(huán)繞立體聲再現(xiàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
提供較傳統(tǒng)立體聲或單聲道系統(tǒng)有所提升的空間體驗(yàn)的空間聲音系統(tǒng)已經(jīng)變得非常普遍。例如，(經(jīng)常是除一個(gè)或兩個(gè)低頻效果(LFE)通道之外)具有五個(gè)或七個(gè)空間聲道的環(huán)繞系統(tǒng)已經(jīng)非常普遍地被用于諸如家庭影院系統(tǒng)之類的應(yīng)用。在許多情況下，期望具有小形狀因素的揚(yáng)聲器。然而，小的尺寸必然影響到聲音再現(xiàn)的幅度和低頻響應(yīng)。因此，揚(yáng)聲器的音頻質(zhì)量和物理形狀因素之間通常存在權(quán)衡。此外，空間聲音系統(tǒng)經(jīng)常使得該問(wèn)題有所惡化，原因在于它們不僅趨于使用大量揚(yáng)聲器而且還由于聲音源位置對(duì)于空間感知非常重要而限制了這些揚(yáng)聲器的放置自由度。例如，諸如家庭影院系統(tǒng)的環(huán)繞立體聲系統(tǒng)利用多個(gè)揚(yáng)聲器來(lái)產(chǎn)生與全尺寸影院相類似的沉浸式聲音體驗(yàn)。為了最具說(shuō)服力和沉浸式的聲音體驗(yàn)，所有揚(yáng)聲器都必須能夠進(jìn)行全范圍的音頻再現(xiàn)。此外，揚(yáng)聲器必須位于適當(dāng)位置以提供所期望的空間體驗(yàn)。這就需要往往外觀不佳并且難以放置在房間內(nèi)的大型揚(yáng)聲器。許多消費(fèi)者發(fā)現(xiàn)附加的揚(yáng)聲器造成了太多的混亂。因此，需要減小一些或全部揚(yáng)聲器的大小以使得它們較不容易看到并且能夠更為容易地結(jié)合到房間 中。特別地，后方揚(yáng)聲器在大小和放置方面經(jīng)常被認(rèn)為是不便利的。然而，隨著揚(yáng)聲器尺寸的減小，低頻性能以及在給定頻率可實(shí)現(xiàn)的最大聲壓級(jí)(SPL)也有所降低。為了解決這樣的問(wèn)題，大多數(shù)家庭影院系統(tǒng)采用了衛(wèi)星低音炮裝置，其中衛(wèi)星是接近全范圍的聲音再現(xiàn)裝置，并且低音炮僅對(duì)最低頻率進(jìn)行加強(qiáng)。衛(wèi)星低音炮裝置通常需要從低音炮到衛(wèi)星揚(yáng)聲器的交叉頻率盡可能低。在房間環(huán)境中，低頻(〈120 Hz)聲音源的定位是困難的。這使得能夠在房間內(nèi)幾乎自由地放置低音炮。如果交叉頻率過(guò)高(高于120Hz)，則與低音炮相關(guān)的定位線索就變得顯而易見(jiàn)，這使得低頻源易于被定位。為了良好的聲音質(zhì)量以及適當(dāng)?shù)牧Ⅲw聲想象效果，衛(wèi)星因此必須能夠進(jìn)行幾乎全范圍的聲音再現(xiàn)。如果衛(wèi)星無(wú)法覆蓋從120 Hz到20 kHz的整個(gè)音頻范圍則系統(tǒng)妥協(xié)。設(shè)計(jì)人員能夠選擇在從120 Hz到衛(wèi)星揚(yáng)聲器的低頻截止(cut off)的系統(tǒng)頻率響應(yīng)中留出間隙，或者提高到低音炮的交叉頻率。這兩個(gè)妥協(xié)都會(huì)低音頻質(zhì)量和沉浸式收聽(tīng)體驗(yàn)。因此，在許多情況下，一方面的大小和揚(yáng)聲器放置之間的權(quán)衡以及另一方面的音頻質(zhì)量和空間體驗(yàn)趨于是次優(yōu)的。所以，有所改進(jìn)的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)將是有益的，特別是允許靈活性有所提高、揚(yáng)聲器放置的自由度有所提高、音頻質(zhì)量有所改善、聲壓級(jí)有所提高、空間體驗(yàn)有所改善和/或性能有所改善的系統(tǒng)將是有益的
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明尋求優(yōu)選地單獨(dú)或以任意組合克服、緩解或消除以上所提到的一個(gè)或多個(gè)缺陷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于將音頻信號(hào)再現(xiàn)為如同源自于相對(duì)于收聽(tīng)者的標(biāo)稱位置和標(biāo)稱方位的第一方向的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，該聲音再現(xiàn)系統(tǒng)包括第一聲音傳感器裝置，其被配置為生成從對(duì)應(yīng)于第一方向的第一位置到達(dá)標(biāo)稱位置的聲音；第二聲音傳感器裝置，其被配置為生成從對(duì)應(yīng)于與第一方向不同的方向的第二位置到達(dá)標(biāo)稱位置的聲音；驅(qū)動(dòng)電路，其用于從音頻信號(hào)生成用于第一聲音傳感器裝置的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及用于第二聲音傳感器裝置的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)；其中所述第一位置和第二位置位于標(biāo)稱位置和標(biāo)稱方向的聲音錐形干擾區(qū)(sound cone of confusion)。在許多實(shí)施例中，本發(fā)明可以提供有所改善的聲音質(zhì)量以及所期望的空間聲音源感知，同時(shí)為聲音傳感器的位置提供了附加的靈活性。特別地，其允許多個(gè)聲音傳感器與支配空間感知的一個(gè)聲音傳感器相結(jié)合，而位于不同位置的(多個(gè))其它聲音源顯著改善音頻質(zhì)量而并不會(huì)明顯影響空間感知。處于標(biāo)稱位置并且以標(biāo)稱方向所定向的收聽(tīng)者的空間感知可以由來(lái)自第一聲音傳感器裝置的聲音所支配，而來(lái)自第二傳感器裝置的聲音可以支配或明顯影響收聽(tīng)者所感知的音頻質(zhì)量。在許多實(shí)施例中，本發(fā)明允許音頻質(zhì)量、聲壓級(jí)、空間感知、聲音傳感器裝置形狀因素和定位中的兩個(gè)或更多個(gè)之間有所改善的權(quán)衡。該方法可以在許多不同應(yīng)用中得以應(yīng)用，例如包括諸如平面屏幕電視或監(jiān)視器的平面屏幕顯示的聲音再現(xiàn)、計(jì)算機(jī)多媒體揚(yáng)聲器、汽車音頻系統(tǒng)或家庭影院應(yīng)用。聲音錐形干擾區(qū)是三維空間中的圓錐體，其中耳間時(shí)差(ITD)和耳間級(jí)差(ILD)充分接近而不會(huì)為位于圓錐體原點(diǎn)的用戶提`供明顯不同的空間線索。聲音錐形干擾區(qū)表示導(dǎo)致第一和第二位置的ITD和ILD數(shù)值在收聽(tīng)位置(和方位)實(shí)質(zhì)上相同的收聽(tīng)位置(和方位)、第一位置和第二位置的相對(duì)部署。因此，對(duì)于具體部署而言，聲音錐形干擾區(qū)可以針對(duì)給定第一位置和收聽(tīng)位置及方位來(lái)定義，或者等同地針對(duì)給定第二位置和收聽(tīng)位置及方位來(lái)定義。聲音錐形干擾區(qū)可以源于標(biāo)稱位置，并且包括其ITD小于從該位置到標(biāo)稱位置的平均聲音路徑延遲的10%且ILD小于標(biāo)稱位置處的平均水平的10%的所有空間坐標(biāo)。特別地，聲音錐形干擾區(qū)可以是針對(duì)其音頻路徑延遲變化不大于50 μ s并且路徑損失變化不大于I dB的位置集合。在許多實(shí)施例中，聲音錐形干擾區(qū)可以從ILD和ITD相同的理想圓錐體延伸達(dá)5°，或者在一些情況下甚至為10°。聲音再現(xiàn)例如可以是環(huán)繞立體聲系統(tǒng)并且音頻信號(hào)可以是環(huán)繞立體聲信號(hào)的空間通道，諸如左前或右前通道信號(hào)或者環(huán)繞或左后或右后通道信號(hào)。依據(jù)本發(fā)明的任選特征，所述驅(qū)動(dòng)電路被配置為生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)以對(duì)應(yīng)于比第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)更高的音頻信號(hào)頻率范圍。在許多實(shí)施例中，這可以提供特別有利的性能。特別地，其經(jīng)?？梢蕴峁┯欣渴?，其中空間感知由可以非常小的第一傳感器裝置所支配，同時(shí)允許較低和中間頻率范圍的音頻質(zhì)量由第二傳感器裝置所支配，所述第二傳感器裝置可以具有比第一傳感器裝置更大的形狀因素并且其可以更為靈活地放置。實(shí)際上，空間位置可以由第一傳感器裝置來(lái)確定，由此允許在更為分散地放置可能更大的第二傳感器裝置時(shí)具有更大的靈活性。實(shí)際上，在許多實(shí)施例中，該方法可以創(chuàng)建源自于小形狀因素的揚(yáng)聲器的全范圍聲音的假象，所述小型揚(yáng)聲器自己無(wú)法輻射出低頻率。依據(jù)本發(fā)明的任選特征，第一聲音傳感器裝置和第二聲音傳感器裝置中的至少一個(gè)包括分別位于第一位置和第二位置的揚(yáng)聲器。這可以允許切合實(shí)際且低復(fù)雜度的實(shí)施方式。依據(jù)本發(fā)明的任選特征，所述聲音再現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)一步包括第三聲音傳感器裝置，其被配置為生成從對(duì)應(yīng)于不同于第一方向的方向的第三位置到達(dá)標(biāo)稱位置的聲音；并且其中所述驅(qū)動(dòng)電路被配置為從音頻信號(hào)進(jìn)一步生成用于第三聲音傳感器裝置的第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在許多實(shí)施例中，這可以提供有所改善的聲音質(zhì)量，并且當(dāng)在聲音傳感器位置、音頻質(zhì)量和空間體驗(yàn)之間進(jìn)行權(quán)衡時(shí)提供高度靈活性。依據(jù)本發(fā)明的任選特征，所述聲音再現(xiàn)系統(tǒng)被配置為將另外的音頻信號(hào)再現(xiàn)為如同源自于相對(duì)標(biāo)稱位置和標(biāo)稱方位的第二方向，并且所述聲音再現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)一步包括第三聲音傳感器裝置，其被配置為生成從對(duì)應(yīng)于第二方向的第三位置到達(dá)標(biāo)稱位置的聲音；并且其中所述驅(qū)動(dòng)電路被配置為通過(guò)將第一音頻信號(hào)和第二音頻信號(hào)的至少一些信號(hào)分量進(jìn)行合并而生成第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且從第二音頻信號(hào)生成用于第三聲音傳感器的第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這可以提供一種用于提供多個(gè)空間聲音源位置的特別高效且高性能的方法。實(shí)際上，第二聲音傳感器裝置可以被重復(fù)用于不同位置，其中每個(gè)位置僅需要一個(gè)附加傳感器裝置，其通?？梢允蔷哂形挥诒憷恢玫膯蝹€(gè)共享的較大揚(yáng)聲器所提供的較低頻率范圍的小型的較高頻率范圍的揚(yáng)聲器。第一和第二音頻信號(hào)例如可以是環(huán)繞立體聲信號(hào)的不同音頻信號(hào)，諸如左前和后方聲音 信號(hào)，或者右前和后方聲音信號(hào)。依據(jù)本發(fā)明的任選特征，所述驅(qū)動(dòng)電路被配置為生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)以使得來(lái)自第二傳感器裝置的聲音以相對(duì)于來(lái)自第一傳感器裝置的聲音I ms和50 ms之間的延遲到達(dá)標(biāo)稱位置。這可以提供第一傳感器裝置有所提高的優(yōu)勢(shì)度以便向收聽(tīng)者提供空間線索。來(lái)自兩個(gè)聲音傳感器裝置的聲音之間的相對(duì)延遲可以關(guān)于音頻信號(hào)進(jìn)行確定。例如，其可以被確定為音頻信號(hào)中同步的信號(hào)分量在標(biāo)稱位置處的時(shí)差。該方法可以使用優(yōu)先效應(yīng)而相對(duì)于來(lái)自第二聲音傳感器裝置的空間線索進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)來(lái)自第一聲音傳感器裝置的空間線索。依據(jù)本發(fā)明的任選特征，所述驅(qū)動(dòng)電路被配置為對(duì)第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的級(jí)差和時(shí)差中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)整以對(duì)從第一聲音傳感器裝置到標(biāo)稱位置的音頻路徑和從第二聲音傳感器裝置到標(biāo)稱位置的音頻路徑之間的距離差進(jìn)行補(bǔ)償。這可以在放置聲音傳感器裝置時(shí)提供有所改進(jìn)的性能和/或有所提高的靈活度。例如，聯(lián)網(wǎng)揚(yáng)聲器可以位于距收聽(tīng)位置不同的距離而并不會(huì)改變導(dǎo)致不可接受的衰退的距離。依據(jù)本發(fā)明的任選特征，所述聲音再現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)器，其被配置為從位于標(biāo)稱位置的麥克風(fēng)接收輸入信號(hào)并且響應(yīng)于所述麥克風(fēng)信號(hào)對(duì)時(shí)差和級(jí)差中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這在許多情況下可以提供導(dǎo)致有所改善的性能的特別有利的適配形式。
依據(jù)本發(fā)明的任選特征，音頻信號(hào)是環(huán)繞立體聲信號(hào)的空間通道，并且所述驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)一步被配置為響應(yīng)于環(huán)繞立體聲信號(hào)的第二空間通道生成第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這可以提供特別有效的環(huán)繞立體聲再現(xiàn)。該方法可以允許可能更大的揚(yáng)聲器裝置用于提供處于較低至中間范圍的頻率的音頻質(zhì)量與提供支配空間線索的小型較高頻揚(yáng)聲器相結(jié)合。音頻信號(hào)例如可以是左后或右后/環(huán)繞通道，其中第二空間通道是相對(duì)應(yīng)的前通道。因此，相同的第二聲音傳感器裝置可以被共享用于前和后/環(huán)繞通道由此減少所需的單獨(dú)聲音傳感器的數(shù)量。依據(jù)本發(fā)明的任選特征，第一聲音傳感器裝置被配置為輻射從第一方向經(jīng)由至少一次反射到達(dá)標(biāo)稱位置的有向聲音。在許多實(shí)施例中，這可以提供特別有利的設(shè)置。特別地，其可以在關(guān)于所期望接收的聲音源位置放置第一聲音傳感器裝置時(shí)提供附加的靈活性。在許多實(shí)施例中，其可以允許第一和第二聲音傳感器裝置被位于用戶的前面同時(shí)提供引向用戶的側(cè)方或后方的聲音感知。在一些實(shí)施例中，第一和第二位置具有不大于50 cm的水平差。依據(jù)本發(fā)明的任選特征，第一聲音傳感器裝置被配置為在第一位置生成虛擬聲音源；并且第二聲音傳感器裝置包括位于第二位置的揚(yáng)聲器。在許多實(shí)施例中，這可以提供特別有利的實(shí)施方式。特別地，其可以在關(guān)于所期望接收的聲音源位置放置第一聲音傳感器裝置時(shí)提供附加的靈活性。依據(jù)本發(fā)明的任選特征，第二聲音傳感器裝置被配置為在第二位置生成虛擬聲音源；并且所述第一聲音傳感器裝置包括位于第一位置的揚(yáng)聲器。在許多實(shí)施例中，這可以提`供特別有利的實(shí)施方式。特別地，其可以在關(guān)于所期望感知的聲音源位置放置第二聲音傳感器裝置時(shí)提供附加的靈活性。依據(jù)本發(fā)明的任選特征，第二位置可以使得對(duì)應(yīng)于第二位置的方向和第一方向之間的角度不小于20°，或者實(shí)際上在一些情況下，有利地不小于30°或甚至45°。在一些實(shí)施例中，第一位置和第二位置之間的距離不小于I米，或者在一些情況下甚至不小于2或3米。該方法可以允許放置不同聲音傳感器裝置時(shí)非常明顯的差異。實(shí)際上，該方法可以允許兩個(gè)揚(yáng)聲器相互遠(yuǎn)離地定位但是進(jìn)行合并以提供高的音頻質(zhì)量以及所感知的單個(gè)聲音源位置?？梢栽诜胖寐曇粼磿r(shí)實(shí)現(xiàn)有所提高的靈活性并且該方法至少可以允許第二聲音傳感器裝置與標(biāo)稱位置處的收聽(tīng)者所感知的所期望空間聲音源方向以一定距離分離地進(jìn)行定位。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于將音頻信號(hào)再現(xiàn)為如同源自于相對(duì)于收聽(tīng)者的標(biāo)稱位置和標(biāo)稱方位的第一方向的方法，該方法包括從音頻信號(hào)生成用于第一聲音傳感器裝置的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及用于第二聲音傳感器裝置的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)；第一聲音傳感器裝置生成從對(duì)應(yīng)于第一方向的第一位置到達(dá)標(biāo)稱位置的聲音；第二聲音傳感器裝置生成從對(duì)應(yīng)于與第一方向不同的方向的第二位置到達(dá)標(biāo)稱位置的聲音；并且其中所述第一位置和第二位置位于標(biāo)稱位置和標(biāo)稱方向的聲音錐形干擾區(qū)。參考隨后所描述的(多個(gè))實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它方面、特征以及優(yōu)勢(shì)將是顯而易見(jiàn)的并且將被闡明。


將僅通過(guò)示例參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中
圖1圖示了依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的部件示例；
圖2圖示了針對(duì)環(huán)繞立體聲家庭影院系統(tǒng)所設(shè)置的聲音源的示例；
圖3圖示了收聽(tīng)者的聲音錐形干擾區(qū)的示例；
圖4圖示了依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的部件示例；
圖5圖示了依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的部件示例；
圖6圖示了依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的部件示例；
圖7圖示了依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的部件示例；
圖8圖示了揚(yáng)聲器設(shè)置的示例；
圖9圖示了用于生成虛擬聲音源的系統(tǒng)的部件示例；
圖10圖示了依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的部件示例；和圖11圖示了依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的部件示例。
具體實(shí)施例方式
以下描述集中于可應(yīng)用于環(huán)繞立體聲再現(xiàn)系統(tǒng)特別是用于家庭影院應(yīng)用的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的本發(fā)明實(shí)施例。然而，將要意識(shí)到的是，本發(fā)明并不局限于該應(yīng)用而是可應(yīng)用于許多其它聲音再現(xiàn)系統(tǒng)以及在許多其它使用情形中得以應(yīng)用。圖1圖示了依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的部件示例。圖1特別圖示了與單個(gè)單聲道信號(hào)的再現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的部件，所述信號(hào)例如可以是環(huán)繞立體聲系統(tǒng)的單個(gè)空間通道。因此，所述聲音再現(xiàn)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括用于環(huán)繞立體聲系統(tǒng)的其它通道的再現(xiàn)并且特別是用于再現(xiàn)其它空間通道的其它功能。還要意識(shí)到的是，圖1的功能還可以被適當(dāng)用于其它通道的聲音再現(xiàn)。圖1的系統(tǒng)包括接收音頻信號(hào)的輸入電路101。該音頻信號(hào)例如可以是環(huán)繞立體聲音頻信號(hào)，其例如可以包括與可能的一個(gè)或兩個(gè)共享低頻效應(yīng)(LFE)通道一起的五個(gè)或七個(gè)空間通道。輸入電路101可以從任意適當(dāng)?shù)膬?nèi)部或外部源接收輸入音頻信號(hào)。輸入電路101耦合至驅(qū)動(dòng)電路103，其在該示例中是單通道驅(qū)動(dòng)電路。因此，輸入電路101將來(lái)自空間環(huán)繞立體聲通道之一的音頻信號(hào)提供至驅(qū)動(dòng)電路103。例如，圖1的部件可以被配置為再現(xiàn)環(huán)繞立體聲信號(hào)的環(huán)繞(后或側(cè)邊)左側(cè)通道。聲音由第一和第二聲音傳感器所再現(xiàn)，它們?cè)谠摼唧w不例中為常規(guī)揚(yáng)聲器105、107。驅(qū)動(dòng)電路103被配置為從音頻信號(hào)生成用于第一揚(yáng)聲器105的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及用于第二揚(yáng)聲器的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。因此，在該具體不例中，左后方聲音由兩個(gè)揚(yáng)聲器105、107的組合所再現(xiàn)。為了提供適當(dāng)?shù)目臻g體驗(yàn)，重要的是所再現(xiàn)的聲音在給定收聽(tīng)位置要被感知為源自于適當(dāng)方向。圖2圖示了針對(duì)諸如家庭影院系統(tǒng)的五通道的環(huán)繞立體聲空間聲音再現(xiàn)系統(tǒng)所設(shè)置的典型系統(tǒng)的示例。該系統(tǒng)包括其提供中前方通道的中央聲音源201，提供左前方通道的左前方聲音源203，提供右前方通道的右前方聲音源205，提供左后方通道的左后方聲音源207，以及提供右后方通道的右后方聲音源209。五個(gè)聲音源201-209共同在收聽(tīng)位置211提供空間聲音體驗(yàn)并且允許處于該位置的收聽(tīng)者體驗(yàn)到環(huán)繞且沉浸式的聲音體驗(yàn)。因此，典型的環(huán)繞立體聲系統(tǒng)被設(shè)置為向位于標(biāo)稱或基準(zhǔn)位置并且具有標(biāo)稱或基準(zhǔn)方位的收聽(tīng)者提供適當(dāng)?shù)目臻g體驗(yàn)，即在圖2的設(shè)置中，假設(shè)收聽(tīng)者面對(duì)中前方通道的聲音源201。將要意識(shí)到的是，標(biāo)稱(或基準(zhǔn))位置和方位并不取決于處于其它位置的任何實(shí)際收聽(tīng)者或多個(gè)收聽(tīng)者。相反，標(biāo)稱位置和方位是系統(tǒng)/設(shè)置的特征。標(biāo)稱位置和方位可以特別地表示已經(jīng)正對(duì)其優(yōu)化了空間體驗(yàn)的位置和方位。對(duì)于揚(yáng)聲器要被特別定位至收聽(tīng)位置側(cè)面或后面的要求通常被認(rèn)為是不利的，原因在于其不僅要求附加揚(yáng)聲器被定位在不便利的位置而且還要求這些揚(yáng)聲器被連接至驅(qū)動(dòng)源，諸如通常為家庭影院功放。在典型的系統(tǒng)設(shè)置中，需要從環(huán)繞立體聲源向通常臨近前方聲音源定位的放大器單元進(jìn)行走線。此外，為了實(shí)現(xiàn)所期望的音頻質(zhì)量，用作聲音源的所有揚(yáng)聲器通常都需要相當(dāng)大的形狀因數(shù)。為了緩和或減輕所感知的缺陷，需要在放置提供聲音再現(xiàn)的揚(yáng)聲器時(shí)具有盡可能多的自由度。然而，該期望通常與具體空間體驗(yàn)必須在標(biāo)稱位置提供的要求相抵觸。在圖1的方法中，通過(guò)允許兩個(gè)揚(yáng)聲器105、107分開(kāi)放置同時(shí)確保空間感知主要由第一揚(yáng)聲器105所生成來(lái)實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器105、107的放置的增強(qiáng)的靈活性。特別地，第一揚(yáng)聲器105被放置為使得來(lái)自那里的聲音從與空間通道相關(guān)聯(lián)的所期望方向到達(dá)標(biāo)稱位置。特別地，第一揚(yáng)聲器105被放置為使得來(lái)自它的聲音從對(duì)應(yīng)于左側(cè)環(huán)繞立體聲源的所期望位置的方向到達(dá)標(biāo)稱收聽(tīng)位置。第二揚(yáng)聲器107被放置在不同位置并且并不限制為聲音從所期望的空間聲音源位置的方向到達(dá)標(biāo)稱位置的位置。相反，該方法允許第二揚(yáng)聲器107被更自由地放置。例如，如果第二揚(yáng)聲器實(shí)質(zhì)上大于第一揚(yáng)聲器105,則這是特別有利的，因?yàn)槠淇梢栽试S第二揚(yáng)聲器107更為分散地放置。

然而，第一和第二揚(yáng)聲器105、107都并非完全自由放置,而是被限制于相對(duì)于彼此落入標(biāo)稱位置和標(biāo)稱方向的聲音錐形干擾區(qū)上的位置。人耳聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)利用耳間時(shí)差(ITD)、耳間級(jí)差(ILD)和頻譜線索來(lái)定位聲音源。頻譜線索通常以高頻表明外耳形狀開(kāi)始影響到聲音擴(kuò)散的地方。在通常低于3 kHz的較低頻率，ITD和ILD是主要的定位形態(tài)。ITD和ILD是聲音到達(dá)每只耳朵所采用的不同聲音路徑的結(jié)果。在低頻(20至500 Hz)，雙耳的聲音的強(qiáng)度是大致相等的，并且ITD是主要的定位形態(tài)。ITD是聲音源通常由于路徑長(zhǎng)度的差異而到達(dá)每只耳朵的時(shí)間差異。隨著頻率增加，頭部開(kāi)始作為聲音陰影并且頭部不同部分處的聲音強(qiáng)度取決于源的位置。該聲音陰影效應(yīng)引起了耳朵處的強(qiáng)度差異。相對(duì)于頭部位于不同位置的聲音源導(dǎo)致了依賴于角度的ITD和ILD線索的組合。由于頭部的大致對(duì)稱性,對(duì)于大多數(shù)源方向而言,聲音源的ITD和ILD對(duì)于該具體的仰角(angular elevation)和方位角而言并不是唯一的。在沒(méi)有附加的頻譜信息的情況下，收聽(tīng)者難以區(qū)分源是來(lái)自一個(gè)還是另一個(gè)具有相同ITD和ILD的位置。如圖3的示例所圖示的，聲音源針對(duì)其具有相同ITD和ILD的點(diǎn)的軌跡被稱之為錐形干擾區(qū)。因此，聲音錐形干擾區(qū)表示收聽(tīng)位置(和方位)的相對(duì)部署，以及導(dǎo)致第一和第二位置的ITD和ILD數(shù)值對(duì)于處于收聽(tīng)位置(和方位)的標(biāo)稱用戶而言實(shí)質(zhì)上相同的聲音源位置。將要意識(shí)到的是，錐形干擾區(qū)并不僅由收聽(tīng)位置(和方位)所定義，而是由收聽(tīng)位置(和方位)以及錐形干擾區(qū)上的至少一個(gè)點(diǎn)所定義。因此，錐形干擾區(qū)定義了聲音源的位置的相對(duì)集合，以使得如果一個(gè)聲音源位置被確定(連同收聽(tīng)位置和方位一起)，則ITD和ILD數(shù)值對(duì)其而言實(shí)質(zhì)上相同的相對(duì)應(yīng)聲音錐形干擾區(qū)也就被定義。在許多情況下，錐形干擾區(qū)會(huì)成為障礙，尤其是利用頭戴式耳機(jī)收聽(tīng)，其前后反轉(zhuǎn)的問(wèn)題是眾所周知的。然而，在圖1的系統(tǒng)中，該現(xiàn)象被主動(dòng)用來(lái)將兩個(gè)進(jìn)行交互的揚(yáng)聲器放置在不同位置同時(shí)仍然允許它們被感知為源自于單個(gè)所期望的聲音源位置。因此，圖1的系統(tǒng)可以對(duì)錐形干擾區(qū)進(jìn)行開(kāi)發(fā)以創(chuàng)建強(qiáng)健且魯棒的聽(tīng)覺(jué)假象。實(shí)際上，由于聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)難以解釋錐形干擾區(qū)上的聲音源位置，所以該效應(yīng)被主動(dòng)開(kāi)發(fā)以屏蔽揚(yáng)聲器的位置。例如，如果低頻揚(yáng)聲器被放置在一個(gè)位置并且第二個(gè)高頻揚(yáng)聲器(高音用擴(kuò)音器)被放置在低頻揚(yáng)聲器位置以及收聽(tīng)位置和方位所創(chuàng)建的錐形干擾區(qū)上的另一個(gè)位置，則可以創(chuàng)建全范圍的聲音都完全來(lái)自該高音用擴(kuò)音器的假象。特別地，高音用擴(kuò)音器能夠再現(xiàn)高頻內(nèi)容，所述高頻內(nèi)容隨后在其聲音路徑上由收聽(tīng)者的頭部和外耳所過(guò)濾。這給出了針對(duì)高音用擴(kuò)音器的位置唯一的頻譜特征，這使得高音用擴(kuò)音器易于定位。在低頻，ITD和ILD與錐形干擾區(qū)上的任意位置相一致。低頻揚(yáng)聲器的位置并不對(duì)低頻信號(hào)造成明顯的頻譜成形，并且因此難以在錐形干擾區(qū)上精確定位。缺少較低頻揚(yáng)聲器的唯一可標(biāo)識(shí)位置允許聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)融合兩個(gè)聲音源，在高音用擴(kuò)音器處創(chuàng)建一個(gè)全范圍的聽(tīng)覺(jué)意象。該聽(tīng)覺(jué)假象非常強(qiáng)健，因?yàn)槎ㄎ痪€索與目標(biāo)聲音源位置(高音用擴(kuò)音器的位置)完全一致。因此，在這樣的示例中，聲音錐形干擾區(qū)可以由低頻揚(yáng)聲器以及收聽(tīng)位置和方位所給出，由此定義了高頻揚(yáng)聲器的適當(dāng)位置集合。等同地，聲音錐形干擾區(qū)可以由高頻揚(yáng)聲器的位置以及收聽(tīng)位置和方位所給出，由此定義了低頻揚(yáng)聲器的適當(dāng)位置集合。聲音錐形干擾區(qū)因此可以被認(rèn)為是對(duì)應(yīng)于空間中(標(biāo)稱)收聽(tīng)者的耳朵之間的時(shí)差和級(jí)差充分低而并不在收聽(tīng)位置提供實(shí)質(zhì)上不同的空間線索的那些相對(duì)位置。特別地，聲音錐形干擾區(qū)通常地可以對(duì)應(yīng)于ITD變化不大于50毫秒且ILD不大于2dB的空間位置。因此，在一些實(shí)施例中，聲音錐形干`擾區(qū)特別地可以定義音頻路徑延遲變化不大于50毫秒且路徑損失差異變化不大于I dB的位置集合。在一些實(shí)施例中，錐形干擾區(qū)可以包括ITD小于從多個(gè)位置到標(biāo)稱收聽(tīng)位置的平均聲音路徑延遲的10%并且ILD小于標(biāo)稱位置的平均水平的10%的這些空間位置。這樣的要求將使得ILD和ITD特性被感知為對(duì)應(yīng)于相同位置。在該情況下，組合聲音源的空間位置將被人耳感知為對(duì)應(yīng)于高頻聲音的頻率修改所指示的位置。因此，空間位置將被感知為高音用擴(kuò)音器的空間位置。在該不例中，第一揚(yáng)聲器105是高頻揚(yáng)聲器,諸如高音用擴(kuò)音器,而第二揚(yáng)聲器107是低頻揚(yáng)聲器。因此，由驅(qū)動(dòng)電路103生成用于第一揚(yáng)聲器105的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)通常包括輸入音頻信號(hào)的高通濾波，而由驅(qū)動(dòng)電路103生成用于第二揚(yáng)聲器107的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)通常包括輸入音頻信號(hào)的低通濾波。如圖4所示，驅(qū)動(dòng)電路103特別地可以包括高通濾波器和低通濾波器(例如連同適當(dāng)放大功能，其出于清楚和簡(jiǎn)明的目的而不在這里進(jìn)行明確討論)。因此，在該示例中，驅(qū)動(dòng)電路103生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)以對(duì)應(yīng)于比第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)更高的音頻信號(hào)頻率范圍。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)揚(yáng)聲器105、107均可以覆蓋頻譜的分離部分并且實(shí)際上可以共同覆蓋整個(gè)音頻帶。在其它實(shí)施例中，其它揚(yáng)聲器例如可以覆蓋音頻信號(hào)的其它頻率間隔。例如，低音炮可以支持例如上達(dá)120 Hz的頻率，第二揚(yáng)聲器107可以覆蓋例如從120 Hz到500 Hz的頻率間隔，第三揚(yáng)聲器可以覆蓋例如從500Hz到1. 5 kHz的頻率間隔，以及第一揚(yáng)聲器可以覆蓋例如從1. 5 kHz到例如20 kHz的頻率間隔。在許多實(shí)施例中，第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)較低的3 dB截止頻率可以有利地不小于400 Hz、600 Hz,800 HzU kHz或者甚至2 kHz。所選擇的頻率越高，第一揚(yáng)聲器105就可以越小且更為分散。在許多實(shí)施例中，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的較高的3 dB截止頻率可以有利地不小于400Hz,600 Hz,800 HzU kHz或者甚至2 kHz。所選擇的頻率越高，第二揚(yáng)聲器所覆蓋的頻率間隔越大并且因此第一揚(yáng)聲器可以更小且更為分散。第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)較低的3 dB截止頻率以及第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)較高的3 dB截止頻率實(shí)質(zhì)上可以彼此有所不同，并且例如差異可以不小于200 Hz,400 Hz,600 Hz,800 Hz或者甚至I kHz。在一些實(shí)施例中，第一和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的交叉頻率可以處于從200 Hz到2kHz的間隔中，并且經(jīng)常有利地處于從600 Hz到1. 5 kHz的間隔中。交叉頻率可以被確定為兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)針對(duì)其相對(duì)于輸入音頻信號(hào)的衰減相同的頻率。這樣的交叉和截止頻率特別地可以允許小形狀因數(shù)的高頻驅(qū)動(dòng)器提供主要空間線索。特別地，針對(duì)不同揚(yáng)聲器適當(dāng)選擇頻率范圍可以確保從第二揚(yáng)聲器107所提供的空間線索被限制為ITD和ILD線索。因此，該設(shè)計(jì)可以確保第二揚(yáng)聲器107僅提供也與第一揚(yáng)聲器105的位置的空間線索相一致的空間線索。實(shí)際上，在許多常規(guī)的衛(wèi)星低音炮部署中，交叉頻率被選擇為適應(yīng)揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)。在所描述的方法中，只要該頻率保持低于閾值，收聽(tīng)位置處的效果強(qiáng)度就與交叉頻率無(wú)關(guān)。該閾值是頭部關(guān)聯(lián)傳輸功能(HRTF)的函數(shù)，并且是聲音路徑由于從外耳的擴(kuò)散所導(dǎo)致的頻譜修改開(kāi)始貢獻(xiàn)明顯 的定位線索的點(diǎn)。針對(duì)個(gè)體收聽(tīng)者的閾值是其解剖(anatomy )的函數(shù)并且可隨用戶種群而有所變化。然而，可以選擇覆蓋幾乎整個(gè)種群的標(biāo)稱閾值。已經(jīng)證明了像800 Hz那么高的交叉頻率工作極好，并且實(shí)際上在許多實(shí)施例中交叉頻率可能更高。在該示例中，物理的第一和第二揚(yáng)聲器105、107直接置于錐形干擾區(qū)上，其中第一揚(yáng)聲器105位于空間聲音源感知的所期望位置。對(duì)于左側(cè)立體聲通道而言，第一揚(yáng)聲器105例如可以在收聽(tīng)者左后方位于聲音錐形干擾區(qū)上。第二揚(yáng)聲器107可以以顯著距離并且在明顯不同于第一揚(yáng)聲器105的方向進(jìn)行放置。例如，第二揚(yáng)聲器可以被放置在收聽(tīng)位置前方。這在許多實(shí)施例中是特別有利的，因?yàn)榈诙P(yáng)聲器107例如可以臨近于其它通道的環(huán)繞立體聲揚(yáng)聲器進(jìn)行放置并且特別接近于用于呈現(xiàn)前側(cè)通道的揚(yáng)聲器。然而，第二揚(yáng)聲器107被放置為使得其與第一揚(yáng)聲器105處于相同的聲音錐形干擾區(qū)上。作為結(jié)果，從兩個(gè)揚(yáng)聲器105、107所再現(xiàn)的聲音將被感知為從第一揚(yáng)聲器105 (即從左后方向)到達(dá)收聽(tīng)位置。第一和第二揚(yáng)聲器105、107可以被放置在相互距離不小于I米、2米或者甚至3米的位置。揚(yáng)聲器105、107可以相對(duì)于標(biāo)稱收聽(tīng)位置被放置在完全不同的方向。在一些實(shí)施例中，到兩個(gè)揚(yáng)聲器的方向可以變化不小于20°，并且實(shí)際上在一些實(shí)施例中不小于30。、45?；蛘呱踔?0°。
所描述的方法因此使用了一種允許例如后方環(huán)繞揚(yáng)聲器的大小減小至極致而并不使得收聽(tīng)位置處的客觀音頻質(zhì)量和空間性能有所衰減的處理和揚(yáng)聲器布局機(jī)制。這樣的大小減小允許揚(yáng)聲器單元的成本和功耗明顯降低。減小后方揚(yáng)聲器的大小對(duì)于家庭影院系統(tǒng)的生活方式范圍而言是非常期望見(jiàn)到的。降低功耗是朝向由電池供電的環(huán)繞立體聲揚(yáng)聲器無(wú)線操作的使能步驟。尺寸的減小通過(guò)使用心理聲音驅(qū)動(dòng)的信號(hào)處理以及多個(gè)揚(yáng)聲器單元所實(shí)現(xiàn)，所述多個(gè)揚(yáng)聲器單元相對(duì)收聽(tīng)位置合理放置以確保定位線索與目標(biāo)源位置相一致。該方法提供了一種利用其創(chuàng)建心理聲學(xué)假象的非常魯棒的方法。這種類型的聽(tīng)覺(jué)假象進(jìn)一步獨(dú)立于個(gè)體收聽(tīng)者的高頻聲音傳輸功能。這允許該假象對(duì)于幾乎所有具有標(biāo)稱聽(tīng)力的用戶都是有效的。該處理所增加的優(yōu)勢(shì)是能夠在數(shù)字或模擬電路上執(zhí)行的必要過(guò)濾操作的簡(jiǎn)單性。該假象還并不局限于水平平面中的聲音源。高頻源或者實(shí)際上的低頻源還能夠被置于收聽(tīng)者上方或下方。只要低頻源位于相同的錐形干擾區(qū)上，高頻源位置處的全范圍音頻的假象就將是魯棒的。然而，雖然聲音源不必處于水平平面中，但是在一些實(shí)施例中，它們不明顯與之偏離會(huì)是有利的。在許多實(shí)施例中，至少錐形干擾區(qū)上的第一和第二聲音傳感器位置之間的垂直差異可以不大于50 cm或者甚至25 cm。這在甜點(diǎn)(sweet spot)的大小方面會(huì)具有優(yōu)勢(shì)。實(shí)際上，如果兩個(gè)揚(yáng)聲器都位于水平平面中并且與收聽(tīng)者等距離，則對(duì)于沿耳間軸線的所有布置都可以顯示出魯棒的效果。在圖1的示例中，兩個(gè)揚(yáng)聲器105、107被用來(lái)向驅(qū)動(dòng)電路103呈現(xiàn)輸入音頻信號(hào)。然而，在其它實(shí)施例中可以使用多于兩個(gè)的揚(yáng)聲器。例如，不同于覆蓋例如上達(dá)I kHz的頻率范圍的單個(gè)低/中范圍揚(yáng)聲器，該頻率范圍可以由低范圍揚(yáng)聲器和中范圍揚(yáng)聲器所覆蓋。在這樣的情況下，(多個(gè))額外揚(yáng)聲器不需要與任意其它揚(yáng)聲器定位在一起，而是例如可以被定位在其它位置。只要這些位置處于錐形干擾區(qū)(并且覆蓋低于耳朵的依賴方向的過(guò)濾的頻率范圍)，附加揚(yáng)聲器將不向用戶提供新的空間線索并且所再現(xiàn)的總體聲音將被感知為源自于單個(gè)源。在圖1的示例中，揚(yáng)聲器105、107所呈現(xiàn)的音頻信號(hào)是環(huán)繞立體聲信號(hào)的空間通道。特別地，該空間通道可以是左側(cè)環(huán)繞通道。在一些實(shí)施例中，第二揚(yáng)聲器107可以被用來(lái)呈現(xiàn)兩個(gè)(或更多)空間通道。例如，第二揚(yáng)聲器107可以被定位在收聽(tīng)位置左前方并且因此被定位在適于呈現(xiàn)左前方空間通道的位置。圖5圖示了這樣的實(shí)施例的示例。在該示例中，第二揚(yáng)聲器107也被用作左前方的揚(yáng)聲器203。在該示例中，這是通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路103所實(shí)現(xiàn)的，所述驅(qū)動(dòng)電路103包括將左前方通道的音頻信號(hào)與左側(cè)環(huán)繞通道經(jīng)低通濾波的音頻信號(hào)相結(jié)合的合成器。因此，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)從兩個(gè)空間通道的音頻信號(hào)所 生成。驅(qū)動(dòng)電路103可以(通常在至少一個(gè)音頻信號(hào)的濾波之后)將第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)特別地生成為兩個(gè)通道的音頻信號(hào)的加權(quán)和。該方法當(dāng)然可以類似地被用于例如后方環(huán)繞通道。作為具體示例，圖5圖示了一種環(huán)繞立體聲系統(tǒng)，其中兩個(gè)全范圍揚(yáng)聲器再現(xiàn)了左前方和右前方的通道。兩個(gè)高頻傳感器以對(duì)全范圍揚(yáng)聲器的角位置成鏡像的角度被放置在收聽(tīng)者后方，這將它們放置在與前方揚(yáng)聲器相同的錐形干擾區(qū)上。環(huán)繞左側(cè)和右側(cè)通道被劃分為低頻部分和高頻部分。高頻部分由高頻揚(yáng)聲器所再現(xiàn)，而低頻部分則被添加至收聽(tīng)者前方的全范圍通道。其效果是產(chǎn)生非常顯著的全范圍聲音來(lái)自后方高頻揚(yáng)聲器的印象。該系統(tǒng)支持非常緊湊的后方環(huán)繞立體聲揚(yáng)聲器。給定高頻揚(yáng)聲器使用非常少的功率，所以它們可以由電池供電并且從環(huán)繞立體聲接收器無(wú)線接收 音樂(lè)信號(hào)。此外，前方的兩個(gè)全范圍揚(yáng)聲器在呈現(xiàn)兩個(gè)前側(cè)通道以及環(huán)繞通道的較低頻部分兩方面進(jìn)行加倍。因此，該系統(tǒng)甚至能夠在不進(jìn)行進(jìn)一步修改的情況下利用已經(jīng)在家庭影院系統(tǒng)中被用于前方通道的揚(yáng)聲器類型。將要意識(shí)到的是，該方法絕非限于創(chuàng)建后方通道的假象。例如，該系統(tǒng)可以被反轉(zhuǎn)以使得全范圍揚(yáng)聲器是針對(duì)收聽(tīng)者的后方并且高頻源被放置在用戶前方。這特別被用于由于形狀因數(shù)限制而不允許集成全范圍揚(yáng)聲器而需要在設(shè)備的位置進(jìn)行全范圍聲音定位的設(shè)備。示例包括平板電視和計(jì)算機(jī)監(jiān)視器。在一些實(shí)施例中，呈現(xiàn)音頻信號(hào)的揚(yáng)聲器105、107可以距收聽(tīng)位置的距離有所變化但是仍然處于錐形干擾區(qū)上而進(jìn)行放置。實(shí)際上，應(yīng)當(dāng)注意的是，錐形干擾區(qū)表示三維對(duì)象/表面而并不僅僅是環(huán)。實(shí)際上，并不需要將揚(yáng)聲器距收聽(tīng)者進(jìn)行等距定位。如果揚(yáng)聲器距收聽(tīng)位置以有所變化的距離進(jìn)行放置，則可以應(yīng)用延遲補(bǔ)償以確保所有聲音分量在收聽(tīng)者位置的恒定到達(dá)時(shí)間。特別地，驅(qū)動(dòng)電路103可以包括用于調(diào)節(jié)第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的級(jí)差和/或時(shí)差的功能。例如，圖6圖示了驅(qū)動(dòng)電路103可以如何包括延遲601，所述延遲601相對(duì)于第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和輸入音頻信號(hào)之間的延遲而增加第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)和輸入音頻信號(hào)之間的延遲。該延遲被設(shè)置為對(duì)與第二揚(yáng)聲器107到收聽(tīng)位置相比從收聽(tīng)位置到第一揚(yáng)聲器105的有所增加的距離進(jìn)行補(bǔ)償。因此，該延遲對(duì)分別從第一和第二揚(yáng)聲器105、107到標(biāo)稱收聽(tīng)位置的音頻路徑的傳播延遲中的差異進(jìn)行了補(bǔ)償。因此，在這樣的系統(tǒng)中，通過(guò)將揚(yáng)聲器105、107放置在聲音錐形干擾區(qū)上而對(duì)提供空間線索的耳間時(shí)差和/或耳間級(jí)差進(jìn)行管理，而揚(yáng)聲器105、107之間(而不是用戶的雙耳之間)的絕對(duì)(或平均)時(shí)差或級(jí)差通過(guò)處理驅(qū)動(dòng)信號(hào)而得以被控制。在一些實(shí)施例中，揚(yáng)聲器間時(shí)差或級(jí)差(或二者)的調(diào)節(jié)可以針對(duì)設(shè)置的具體特性而進(jìn)行自動(dòng)適配。例如，位于收聽(tīng)位置的麥克風(fēng)可以被用來(lái)記錄多通道系統(tǒng)的聲音輸出并且計(jì)算到揚(yáng)聲器的相對(duì)距離。該距離可以被轉(zhuǎn)換為基于樣本的延遲線路并且被用來(lái)對(duì)相應(yīng)低頻和高頻信號(hào)的發(fā)射時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)償以確保定位線索的一致性。該麥克風(fēng)還可以被用來(lái)調(diào)節(jié)音頻系統(tǒng)的屬性(諸如個(gè)體聲音源的頻率響應(yīng)和振幅)以便優(yōu)化收聽(tīng)體驗(yàn)。在一些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電路可以被配置為生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)以使得來(lái)自第二揚(yáng)聲器107的聲音以相對(duì)于來(lái)自第一揚(yáng)聲器105的聲音I毫秒和50毫秒之間的延遲到達(dá)標(biāo)稱位置。因此，輸入音頻信號(hào)的同步音頻分量將導(dǎo)致收聽(tīng)位置處相對(duì)于第一揚(yáng)聲器而從第二揚(yáng)聲器107有所延遲的聲音。這樣的方法可以對(duì)被稱作“優(yōu)先效應(yīng)”(也被稱作“哈斯效應(yīng)”或“第一波前法則”)的心理聲音現(xiàn)象進(jìn)行開(kāi)發(fā)。該現(xiàn)象指示，當(dāng)從處于不同位置的兩個(gè)源且以足夠小的延遲接收相同的聲音信號(hào)時(shí)，該聲音被感知為僅來(lái)自在前的聲音源的方向，即來(lái)自第一個(gè)到達(dá)的信號(hào)。因此，該心理聲音現(xiàn)象是指人腦從首先接收的信號(hào)分量得出大部分空間線索的事實(shí)。實(shí)際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)甚至在應(yīng)用于音頻信號(hào)的不同頻率間隔時(shí)也獲得了這樣的效應(yīng)。通過(guò)使用優(yōu)先效應(yīng)，可能創(chuàng)建出對(duì)所感知的具有有限帶寬的衛(wèi)星揚(yáng)聲器的音頻質(zhì)量和帶寬有所改善的假象。該優(yōu)先效應(yīng)是一種基于聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)中時(shí)間加權(quán)的心理聲音現(xiàn)象。出于定位的目的，聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)以最大重要性對(duì)首先到達(dá)耳朵的聲音進(jìn)行加權(quán)。如果被放置在不同位置的兩個(gè)揚(yáng)聲器發(fā)出相同的信號(hào)，則其信號(hào)首先到達(dá)收聽(tīng)者耳朵的揚(yáng)聲器將被感知為聲音源的單獨(dú)來(lái)源。根據(jù)刺激的類型，這在到達(dá)耳朵的聲音之間的延遲大于I ms并且小于5 - 50 ms的閾值的條件下是有效的。如所提到的，還已經(jīng)顯示出的是，優(yōu)先效應(yīng)在聲音源被劃分到不同頻帶中并且由不同揚(yáng)聲器再現(xiàn)時(shí)部分有效。因此，優(yōu)先效應(yīng)可以被用來(lái)進(jìn)一步改善位于第一揚(yáng)聲器105的位置處的單個(gè)源的空間感知。而實(shí)際上僅依賴于優(yōu)先效應(yīng)在許多情況下可能是次優(yōu)的(例如，假象并不完全有效并且可能導(dǎo)致失真的立體聲意象)，優(yōu)先效應(yīng)和錐形干擾區(qū)的利用的組合提供了實(shí)質(zhì)上有所改進(jìn)的假象。因此，優(yōu)先效應(yīng)可以被用來(lái)進(jìn)一步提高例如關(guān)于收聽(tīng)者頭部的小幅移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的假象的魯棒性。這是通過(guò)向低·頻通道添加延遲來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該延遲被選擇以使得來(lái)自低頻通道的低頻信息在高頻信息之后大約I至τ ms到達(dá)收聽(tīng)位置。根據(jù)音頻信號(hào)，延遲時(shí)間τ的范圍可以為5至50 ms，并且可以通過(guò)基于給定系統(tǒng)、交叉頻率、聲音環(huán)境和輸入信號(hào)的優(yōu)化而進(jìn)行選擇。該方法例如可以由圖6的系統(tǒng)來(lái)實(shí)施，其確定所要補(bǔ)償?shù)膫鞑r(shí)差所需的適當(dāng)延遲并且隨后將延遲601設(shè)置為例如大于所計(jì)算數(shù)值10毫秒。在一些實(shí)施方式中，該方法可以被用來(lái)在多個(gè)位置的源提供全范圍源的假象。特別地，這可以通過(guò)使用單個(gè)低頻傳感器以及多個(gè)高頻單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的方法的示例在圖7中示出。在該示例中，使用交叉網(wǎng)絡(luò)將N通道的多通道信號(hào)(Xjt)，X2 (t), X3(t)，...Xn(t))的每個(gè)通道劃分為兩個(gè)頻率分區(qū)。所產(chǎn)生的每個(gè)高頻信號(hào)被直接發(fā)送到位于錐形干擾區(qū)703上的N個(gè)高頻揚(yáng)聲器701。每個(gè)通道的低頻信號(hào)被相加并且傳送至同樣處于所述錐形干擾區(qū)上的低頻揚(yáng)聲器705。在該示例中，包括延遲707的集合以對(duì)每個(gè)通道提供路徑長(zhǎng)度差補(bǔ)償和/或優(yōu)先效應(yīng)增強(qiáng)。因此，在圖7的示例中，該系統(tǒng)被配置為再現(xiàn)從與第一音頻揚(yáng)聲器不同的方向到達(dá)標(biāo)稱收聽(tīng)位置的至少一個(gè)附加聲音信號(hào)。這是通過(guò)包括放置在不同方向的另外揚(yáng)聲器并且從附加音頻信號(hào)生成用于該音頻揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此外，通過(guò)合并兩個(gè)音頻信號(hào)來(lái)生成用于第二揚(yáng)聲器705的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。特別地，該合并可以是加權(quán)和，其中加權(quán)可以反映兩個(gè)信號(hào)相對(duì)所期望的量。在之前的示例中，聲音由直接放置在聲音錐形的適當(dāng)位置上的物理?yè)P(yáng)聲器所提供。然而，在其它實(shí)施例中，聲音可以不由處于這樣的位置的物理?yè)P(yáng)聲器所提供，而是可以由處于錐形干擾區(qū)上的虛擬聲音源來(lái)提供。因此，該方法可以使用能夠提供位于錐形干擾區(qū)上的虛擬聲音源的聲音傳感器裝置，而不使用錐形干擾區(qū)上的物理?yè)P(yáng)聲器。聲音傳感器裝置例如可以是物理?yè)P(yáng)聲器，但是例如可替換地或除此之外，可以是傳感器陣列、有向揚(yáng)聲器、調(diào)制超聲傳感器等。作為示例，位于錐形干擾區(qū)上的常規(guī)全范圍揚(yáng)聲器可以被用作第二揚(yáng)聲器107，而第一揚(yáng)聲器105被聲音傳感器裝置所替代，所述聲音傳感器裝置被配置為輻射經(jīng)由至少一次反射而從第一方向到達(dá)標(biāo)稱位置的有向聲音。因此，在該示例中，使用聲音的有向波束創(chuàng)建高頻源，所述有向波束在從例如墻面反射時(shí)將被擴(kuò)散到房間中。在這種情況下，收聽(tīng)者將把墻面上的反射點(diǎn)感知為聲音源的來(lái)源。因此，聲音傳感器裝置可以被配置為輻射高度有向的聲波束以使得其在處于標(biāo)稱收聽(tīng)位置和方位的錐形干擾區(qū)的點(diǎn)擊中墻面。這樣的音頻福射例如可以通過(guò)高頻單元的大型陣列以及與適當(dāng)音頻波束形成算法相結(jié)合的波束形成來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為另一個(gè)示例，可以使用超聲或參數(shù)揚(yáng)聲器來(lái)生成波束以在朝向墻面上的反射點(diǎn)的方向輻射經(jīng)調(diào)制的超聲信號(hào)。這可以投射通過(guò)高頻音頻所調(diào)制的高強(qiáng)度超聲的高度有向的波束。當(dāng)超聲通過(guò)空氣傳播時(shí)，音頻信號(hào)通過(guò)非線性而被解調(diào)以形成聲音的高度有向的波束。當(dāng)該聲音波束遇到諸如墻面或大型物體的障礙物時(shí)，音頻頻率的聲音通過(guò)寬泛的角度范圍進(jìn)行反射因此提供了位于入射點(diǎn)的聲音源的感知。將要意識(shí)到的是，在一些實(shí)施例中，高頻傳感器作為虛擬聲音源而低頻傳感器是位于錐形干擾區(qū)上的物理?yè)P(yáng)聲器可能是有利的。例如，當(dāng)使用所描述的方法生成后方通道時(shí)，這可以允許所有聲音傳感器被放置在用戶前方而仍然提供聲音從后方到達(dá)收聽(tīng)者的空間感知。因此，在一些實(shí)施例中，原始示例的物理高頻揚(yáng)聲器可以被虛擬聲音源所替代。該方法的主要優(yōu)勢(shì)在于后方揚(yáng)聲器不再需要物理出現(xiàn)。在其它實(shí)施例中，第二揚(yáng)聲器107可以被虛擬聲音源所替代而第一揚(yáng)聲器105可能被保持為位于錐形干擾區(qū)上的物理?yè)P(yáng)聲器。因此，在一些實(shí)施例中，例如使用諸如串話干擾消除或立體聲偶極方法的技術(shù)，(多個(gè))低頻揚(yáng)聲器可以被虛擬源所替代。該方法的主要優(yōu)勢(shì)在于，可以在前方平面中的任意角度位置相對(duì)容易地創(chuàng)建虛擬低頻源，并且因此定位高頻傳感器的限制可以被放松，這是因?yàn)榈皖l虛擬聲音源能夠相對(duì)容易地被放置在具體高頻傳感器位置的錐形干擾區(qū)終止的任何地方。換句話說(shuō)，給定高頻傳感器的任意位置，可以在從所選擇位置出現(xiàn)的聲音錐形干擾區(qū)所給出的適當(dāng)位置合成補(bǔ)充的虛擬低頻源。優(yōu)選地，揚(yáng)聲器和收聽(tīng)者的位置在虛擬源被定位于適當(dāng)錐形干擾區(qū)上之前是已知的。確定揚(yáng)聲器的相對(duì)位置的方法是公知的并且將要意識(shí)到的是可以使用用于做這個(gè)的任意適當(dāng)方法。將要意識(shí)到的是，存在用于生成虛擬聲音源(其可以被認(rèn)為是并非物理出現(xiàn)在收聽(tīng)者所感知其所處的位置的聲音源)的不同技術(shù)和算法。通過(guò)利用對(duì)應(yīng)于目標(biāo)位置的確切或近似定位線索在收聽(tīng)者的耳朵處產(chǎn)生音頻信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬源的創(chuàng)建。在下文中，將要描述如何能夠生成虛擬聲音源的具體示例。在圖8中示意性給出了從一對(duì)揚(yáng)聲器所發(fā)射的聲音要到達(dá)耳朵所采取的聲音路徑。該聲音路徑創(chuàng)建了頻譜濾波以及使得揚(yáng)聲器可易于由收聽(tīng)者定位的特定于揚(yáng)聲器位置的ITD和ILD。每條聲音路徑可以被表示為變換函數(shù)#，其中第一下標(biāo)是指揚(yáng)聲器的角位置而第二下標(biāo)則針對(duì)于耳朵。耳朵信號(hào)可以使用以下矩陣等式進(jìn)行數(shù)學(xué)表示
權(quán)利要求
1.一種用于將音頻信號(hào)再現(xiàn)為如同源自于相對(duì)于收聽(tīng)者的標(biāo)稱位置(211)和標(biāo)稱方位的第一方向的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，該聲音再現(xiàn)系統(tǒng)包括 第一聲音傳感器裝置(105 )，其被配置為生成從對(duì)應(yīng)于第一方向的第一位置到達(dá)標(biāo)稱位置(211)的聲音； 第二聲音傳感器裝置(107)，其被配置為生成從對(duì)應(yīng)干與第一方向不同的方向的第二位置到達(dá)標(biāo)稱位置(211)的聲音； 驅(qū)動(dòng)電路(103)，其用于從音頻信號(hào)生成用于第一聲音傳感器裝置(105)的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及用于第二聲音傳感器裝置(107)的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)；其中 所述第一位置和第二位置位于標(biāo)稱位置(107)和標(biāo)稱方向的聲音錐形干擾區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)電路(103)被配置為生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)以對(duì)應(yīng)于比第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)更高的音頻信號(hào)頻率范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中第一聲音傳感器裝置(105)和第二聲音傳感器裝置(107)中的至少ー個(gè)包括分別位于第一位置和第二位置的揚(yáng)聲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括第三聲音傳感器裝置，其被配置為生成從對(duì)應(yīng)于不同于第一方向的方向的第三位置到達(dá)標(biāo)稱位置(211)的聲音；并且其中所述驅(qū)動(dòng)電路(103)被配置為從音頻信號(hào)進(jìn)ー步生成用于第三聲音傳感器裝置的第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，進(jìn)一歩被配置為將另外的音頻信號(hào)再現(xiàn)為如同源自于相對(duì)標(biāo)稱位置(211)和標(biāo)稱方位的第二方向，并且所述聲音再現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)ー步包括 第三聲音傳感器裝置，其被配置為生成從對(duì)應(yīng)于第二方向的第三位置到達(dá)標(biāo)稱位置的聲音; 并且其中所述驅(qū)動(dòng)電路(103)被配置為通過(guò)將第一音頻信號(hào)和第二音頻信號(hào)的至少ー些信號(hào)分量進(jìn)行合并而生成第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且從第二音頻信號(hào)生成用于第三聲音傳感器的第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)電路(103)被配置為生成第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)以使得來(lái)自第二傳感器裝置(107)的聲音以相對(duì)于來(lái)自第一傳感器裝置(105)的聲音I ms和50 ms之間的延遲到達(dá)標(biāo)稱位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)電路(103)被配置為對(duì)第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的級(jí)差和時(shí)差中的至少ー個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)以對(duì)從第一聲音傳感器裝置(105)到標(biāo)稱位置的音頻路徑和從第二聲音傳感器裝置(107)到標(biāo)稱位置的音頻路徑之間的距離差進(jìn)行補(bǔ)償。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括調(diào)節(jié)器，其被配置為從位于標(biāo)稱位置(211)的麥克風(fēng)接收輸入信號(hào)并且響應(yīng)于所述麥克風(fēng)信號(hào)對(duì)時(shí)差和級(jí)差中的至少ー個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中音頻信號(hào)是環(huán)繞立體聲信號(hào)的空間通道，并且所述驅(qū)動(dòng)電路(103)進(jìn)ー步被配置為響應(yīng)于環(huán)繞立體聲信號(hào)的第二空間通道生成第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中第一聲音傳感器裝置(105)被配置為輻射從第一方向經(jīng)由至少一次反射到達(dá)標(biāo)稱位置的有向聲音。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中第一聲音傳感器裝置(105)被配置為在第一位置生成虛擬聲音源；并且第二聲音傳感器裝置(107)包括位于第二位置的揚(yáng)聲器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中第二聲音傳感器裝置(107)被配置為在第二位置生成虛擬聲音源；并且所述第一聲音傳感器裝置(105)包括位于第一位置的揚(yáng)聲器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中第二位置使得對(duì)應(yīng)于第二位置的方向和第一方向之間的角度不小于20°。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中聲音錐形干擾區(qū)定義了針對(duì)其音頻路徑延遲變化不大于50微秒并且路徑損失變化不大于I dB的位置集合。
15.—種用于將音頻信號(hào)再現(xiàn)為如同源自于相對(duì)于收聽(tīng)者的標(biāo)稱位置(211)和標(biāo)稱方位的第一方向的方法，該方法包括 從音頻信號(hào)生成用于第一聲音傳感器裝置(105)的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及用于第二聲音傳感器裝置(107)的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 第一聲音傳感器裝置(105)生成從對(duì)應(yīng)于第一方向的第一位置到達(dá)標(biāo)稱位置(211)的聲音; 第二聲音傳感器裝置(107)生成從對(duì)應(yīng)于與第一方向不同的方向的第二位置到達(dá)標(biāo)稱位置(211)的聲音；并且其中 所述第一位置和第二位置位于標(biāo)稱位置(211)和標(biāo)稱方向的聲音錐形干擾區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于將音頻信號(hào)再現(xiàn)為如同源自于相對(duì)于收聽(tīng)者的標(biāo)稱位置(211)和方位的第一方向的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一聲音傳感器裝置(105)，其被配置為生成從對(duì)應(yīng)于第一方向的第一位置到達(dá)標(biāo)稱位置(211)的聲音；和第二聲音傳感器裝置(107)，其被配置為生成從對(duì)應(yīng)于與第一方向不同的方向的第二位置達(dá)到標(biāo)稱位置(211)的聲音。特別地，所述裝置可以是位于給定位置的揚(yáng)聲器。驅(qū)動(dòng)電路(103)從音頻信號(hào)生成用于第一聲音傳感器裝置(105)的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及用于第二聲音傳感器裝置(107)的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所述第一位置和第二位置位于標(biāo)稱位置(211)和標(biāo)稱方向的聲音錐形干擾區(qū)?？梢詫?shí)現(xiàn)更為靈活的揚(yáng)聲器定位。
文檔編號(hào)H04S7/00GK103053180SQ201180035879
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者W.J.拉姆布, W.P.J.德布魯恩, A.G.科爾勞施, T.P.J.皮特斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司