用于重放音頻信號(hào)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及聲學(xué)處理和聲音空間化的一般領(lǐng)域。
[0002] 本發(fā)明更具體地設(shè)及通過(guò)確定的重放設(shè)備來(lái)重放多聲道音頻信號(hào)，確定的重放設(shè) 備具有布置在重放設(shè)備固定位置處的多個(gè)揚(yáng)聲器。
【背景技術(shù)】
[0003] 本發(fā)明優(yōu)選地應(yīng)用至但不限制于音箱型的重放設(shè)備，又被稱作為"擋板 化affling)結(jié)構(gòu)"。W已知的方式，該種音箱由單個(gè)揚(yáng)聲器組成、或者由合并了用于重放音 頻信號(hào)的各種揚(yáng)聲器的一個(gè)結(jié)構(gòu)（揚(yáng)聲器與音箱是不可分開的）組成。一種示例性音箱具 體地是合并有各種揚(yáng)聲器的條狀音箱。
[0004] 本發(fā)明在應(yīng)用至所謂的"緊湊型的"音箱、或者更通常地緊湊型的重放設(shè)備時(shí)，也 呈現(xiàn)出特定的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] W已知的方式，緊湊型的重放設(shè)備是一種小尺寸（具體地，是相對(duì)于重放設(shè)備所 在的房間或會(huì)場(chǎng)的規(guī)模）的設(shè)備，并且其中的揚(yáng)聲器彼此相對(duì)靠近安裝。
[0006] 應(yīng)注意的是，設(shè)備可W是一個(gè)設(shè)備（諸如音箱），或者是由多個(gè)部件組成的變體， 多個(gè)部件被組合在一起W形成緊湊的組裝體，每個(gè)部件具有一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器。
[0007] 例如，緊湊型重放設(shè)備的長(zhǎng)度通常不超過(guò)2米，而相鄰的揚(yáng)聲器之間的間隔小于 50厘米。
[000引在重放設(shè)備的物理限制的情況下，特別是重放設(shè)備中揚(yáng)聲器在S維空間中的分布 所引起的限制，存在于現(xiàn)有技術(shù)中的各種方法試圖最優(yōu)化通過(guò)重放設(shè)備來(lái)重放多聲道音頻 信號(hào)。
[0009] 在文檔WO2012/025580中描述了該種方法的示例，其參照具有多個(gè)揚(yáng)聲器（多個(gè) 揚(yáng)聲器分布在房間中的不同位置處）的多個(gè)重放設(shè)備，W覆蓋擴(kuò)展的聽音區(qū)域（聽音區(qū)域 模仿聽音者的位置）。
[0010] 該種方法取決于空間分析期望重放的多聲道音頻信號(hào)，使得可W提取并定位音頻 信號(hào)中位于聲音重放窗口內(nèi)部的聲音對(duì)象，聲音重放窗口根據(jù)重放設(shè)備中的揚(yáng)聲器的物理 位置和擴(kuò)展的聽音區(qū)域的物理位置來(lái)限定。
[0011] 通過(guò)執(zhí)行第一重放處理，提取出的聲音對(duì)象根據(jù)它們?cè)诖翱趦?nèi)的位置而在聲音重 放窗口內(nèi)重放。該個(gè)第一重放處理可W例如是公知的波場(chǎng)合成（WF巧處理。
[001引 在應(yīng)用第二重放處理（諸如強(qiáng)度掃調(diào)效應(yīng)，effetpanoramiqued'intensity時(shí)， 多聲道音頻信號(hào)中的其它成分也在聲音重放窗口內(nèi)重放。
[001引盡管文檔W0 2012/025580在考慮重放設(shè)備中的揚(yáng)聲器的分布情況下，執(zhí)行了多 聲道音頻信號(hào)的空間分析和重放，特別地利用了聲音重放窗口的構(gòu)思，然而其限制于利用 具有揚(yáng)聲器的重放設(shè)備來(lái)使用，其中具有揚(yáng)聲器的重放設(shè)備傳遍要重放的信號(hào)的房間并且 用于在擴(kuò)展的聽音區(qū)域中重放。
[0014] 然而，文檔W0 2012/025580未明確地解決通過(guò)緊湊型的重放設(shè)備來(lái)重放多聲道 音頻信號(hào)。
[0015]然而，使用緊湊型的重放設(shè)備存在某些限制，具體地，在可能期望的聽音區(qū)域的尺 寸方面，W及與重放設(shè)備上揚(yáng)聲器的物理布置相關(guān)的聲音重放窗口的尺寸方面，聽音區(qū)域 的尺寸和聲音重放窗口的尺寸通常小于由多個(gè)實(shí)體組成的重放設(shè)備（傳遍設(shè)備所在的房 間或會(huì)場(chǎng)）的尺寸，如在文檔WO2012/025580所設(shè)想的。
[0016]因此，需要一種重放多聲道音頻信號(hào)的方法，其特別適合于緊湊型的重放設(shè)備，并 且具體地緊湊型的音箱，W及可W針對(duì)信號(hào)中的成分，在保持辨識(shí)度和清晰度的情況下，最 優(yōu)化提供的音頻信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明具體地通過(guò)如下來(lái)滿足該個(gè)需求，提出了一種通過(guò)具有多個(gè)揚(yáng)聲器的重放 設(shè)備來(lái)重放多聲道音頻信號(hào)的方法，揚(yáng)聲器布置在重放設(shè)備的固定位置處，并且相對(duì)于"參 考"空間位置來(lái)限定用于重放聲音的空間窗口。本發(fā)明的重放方法是值得注意的，其包括W 下步驟：
[0018]?空間分析步驟，即空間分析多聲道音頻信號(hào)，該個(gè)步驟包括：
[0019]?從信號(hào)中提取至少一個(gè)聲音對(duì)象；化及
[0020] ?針對(duì)每個(gè)提取出的聲音對(duì)象，估算該個(gè)聲音對(duì)象的傳播或定位特性，并且估算該 個(gè)聲音對(duì)象相對(duì)于重放設(shè)備的聲音重放空間窗口的位置；W及
[0021] ?重放步驟，即通過(guò)重放設(shè)備中的多個(gè)揚(yáng)聲器來(lái)重放音頻信號(hào)，在該個(gè)步驟期間， 將重放處理應(yīng)用至從音頻信號(hào)中提取出的每個(gè)聲音對(duì)象，用于通過(guò)重放設(shè)備多個(gè)揚(yáng)聲器中 的至少一個(gè)揚(yáng)聲器來(lái)重放那個(gè)對(duì)象，該個(gè)重放處理取決于如在空間分析步驟期間估算的聲 音對(duì)象的傳播或定位特性及其相對(duì)于聲音重放空間窗口的位置。
[0022] 重放處理包括：每當(dāng)聲音對(duì)象在空間分析步驟期間估算為傳播或者位于重放設(shè)備 的重放空間窗口外部時(shí)，利用重放設(shè)備中的揚(yáng)聲器在重放設(shè)備的重放空間窗口外部產(chǎn)生至 少一個(gè)虛擬聲源。
[0023]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種用于通過(guò)具有多個(gè)揚(yáng)聲器的重放設(shè)備來(lái)重放多聲道 音頻信號(hào)的系統(tǒng)，所述揚(yáng)聲器布置在重放設(shè)備的固定位置處，并且相對(duì)于參考位置來(lái)限定 用于重放聲音的空間窗口，所述重放系統(tǒng)包括：
[0024]?空間分析裝置，其用于空間分析多聲道音頻信號(hào)，該些裝置包括：
[0025]?提取裝置，其用于從信號(hào)中提取至少一個(gè)聲音對(duì)象；W及
[0026]?估算裝置，其估算該個(gè)聲音對(duì)象的傳播或定位特性，并且估算該個(gè)聲音對(duì)象相對(duì) 于重放設(shè)備的聲音重放空間窗口的位置；W及
[0027]?重放裝置，其用于通過(guò)重放設(shè)備中的多個(gè)揚(yáng)聲器來(lái)重放音頻信號(hào)，該個(gè)裝置適用 于將重放處理應(yīng)用至從音頻信號(hào)中提取出的每個(gè)聲音對(duì)象，用于通過(guò)重放設(shè)備多個(gè)揚(yáng)聲器 中的至少一個(gè)揚(yáng)聲器來(lái)重放那個(gè)對(duì)象，該個(gè)重放處理取決于如在空間分析過(guò)程期間所估算 的聲音對(duì)象的傳播或定位特性及其相對(duì)于聲音重放空間窗口的位置。
[002引重放處理包括：每當(dāng)聲音對(duì)象通過(guò)空間分析裝置估算為傳播或者位于重放設(shè)備的 重放空間窗口外部時(shí)，利用重放設(shè)備中的揚(yáng)聲器在重放設(shè)備的重放空間窗口外部產(chǎn)生至少 一個(gè)虛擬聲源。
[0029] 在本文中使用了用于"通過(guò)揚(yáng)聲器重放"步驟（或者裝置）的術(shù)語(yǔ)，W表示產(chǎn)生并 且傳送用于驅(qū)動(dòng)重放設(shè)備中揚(yáng)聲器的信號(hào)的步驟（或者裝置）。然后該些信號(hào)通過(guò)重放設(shè) 備中的揚(yáng)聲器播放（即，發(fā)射），W重放多聲道音頻信號(hào)。
[0030] 此外，在本文中使用了術(shù)語(yǔ)"參考空間位置"，其還等同地覆蓋表征音頻信號(hào)的目 標(biāo)聽音者位置的空間中的點(diǎn)，或者可W容納一個(gè)或多個(gè)聽音者的空間的更大的擴(kuò)展區(qū)域。 對(duì)于緊湊型的重放設(shè)備，即使本發(fā)明的重放方法可W達(dá)到特別廣闊的聽音區(qū)域，也更特別 地關(guān)注點(diǎn)參考空間位置。
[0031] 因而，本發(fā)明提出了利用多聲道音頻信號(hào)的空間分析方法用于重放，來(lái)試圖將組 成音頻信號(hào)的聲音對(duì)象分開，其首先根據(jù)聲音對(duì)象在=維空間中的傳播或定位特性（即， 如可定位的聲源產(chǎn)生的離散特性），其次根據(jù)聲音對(duì)象相對(duì)于聲音重放窗口的位置，所述聲 音重放窗口是通過(guò)參考空間位置和在重放設(shè)備上（或者中）的揚(yáng)聲器相對(duì)于參考空間位置 的物理位置而限定的。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)應(yīng)用重放處理至提取出的對(duì)象來(lái)將聲音對(duì)象分開，所 述重放處理考慮了聲音對(duì)象的定位或傳播特性、W及該些對(duì)象源自的聲源在聲音重放窗口 內(nèi)部或外部的位置。換言之，在本發(fā)明中，應(yīng)用至要重放的多聲道信號(hào)中的聲音對(duì)象的重放 處理，與如在多聲道信號(hào)的空間分析期間所提取的該些對(duì)象的空間特性直接相關(guān)。
[0033] 更具體地，通過(guò)執(zhí)行重放處理（其包括在窗口外部產(chǎn)生虛擬聲源），由重放設(shè)備中 的揚(yáng)聲器在窗口外部有利地重放在空間分析步驟期間識(shí)別為傳播或位于重放設(shè)備的重放 空間窗口外部的聲音對(duì)象。
[0034] 相反地，當(dāng)提取出的聲音對(duì)象估算為定位于并且位于重放設(shè)備的聲音重放空間窗 口內(nèi)部時(shí)，在重放步驟期間應(yīng)用至聲音對(duì)象的重放處理優(yōu)選地適用于重放在重放設(shè)備的聲 音空間窗口內(nèi)部、聲音對(duì)象源自的聲源位置處的聲音對(duì)象。
[0035] 可W通過(guò)重放設(shè)備中的揚(yáng)聲器來(lái)播放聲音對(duì)象（而不需要復(fù)雜的空間濾波方 法），而在聲音重放空間窗口內(nèi)直接執(zhí)行該種重放。例如，對(duì)象通過(guò)一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器來(lái)無(wú) 變化地播放，或者僅通過(guò)應(yīng)用強(qiáng)度掃調(diào)效應(yīng)來(lái)播放。該些技術(shù)是已知的并且實(shí)施起來(lái)相對(duì) 簡(jiǎn)單。
[0036] 在變體中，重放空間窗口內(nèi)部的重放處理可W包括；使用重放設(shè)備中的揚(yáng)聲器來(lái) 產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)虛擬聲源，并且虛擬聲源位于在重放設(shè)備的聲音重放空間窗口內(nèi)部。其可 W具體地包括WR5類型的處理或者其衍生的處理。
[0037] 然后，虛擬聲源的方向或位置、W及在適當(dāng)?shù)那闆r下的振幅是從定位聲音對(duì)象 (其從多聲道信號(hào)中提取出）的聲源的估算位置、和虛擬聲源對(duì)于多聲道信號(hào)的影響（例 如，在聲音電平方面）中確定出的。
[003引基于產(chǎn)生虛擬聲源的該種重放處理可W更好地控制W該種方式重放的聲音對(duì)象 的方向性。
[0039] 在重放步驟期間應(yīng)用根據(jù)在空間分析步驟期間確定出的聲音對(duì)象的特性所選擇 的上述重放處理，可W將傳播的對(duì)象、或者來(lái)自重放窗口外部的對(duì)象遠(yuǎn)離位于窗口內(nèi)部的 對(duì)象（其中，該些對(duì)象典型地包括語(yǔ)音或?qū)υ挘?br>[0040] 該用于增加由聽音者（或者多個(gè)聽音者）所感知的聲音場(chǎng)景的表面寬度，其中聽 音者位于相對(duì)于由重放設(shè)備提供的標(biāo)定聲音重放窗口的參考空間位置處，所述窗口特別受 到緊湊型的重放設(shè)備的限制。換言之，盡管重放設(shè)備是緊湊型的，但是聽音者具有沉浸于聲 音場(chǎng)景中的感覺（被包圍在聲音場(chǎng)景中的感覺）。
[0041] 此外，除了如聽音者所感知的聲音場(chǎng)景放大之外，還在定位于并且位于聲音重放 窗口內(nèi)部的聲音對(duì)象、與傳播或者定位在窗口外部的對(duì)象之間建立了更大的對(duì)比度。因而， W更高的準(zhǔn)確度和更好的方向性來(lái)重放定位并且確定為位于重放窗口內(nèi)部的對(duì)象。因此， 通過(guò)本發(fā)明建立的對(duì)比度對(duì)于在參考位置處的聽音者增強(qiáng)了該些聲音對(duì)象的清晰度和辨 識(shí)度。
[0042] 換言么本發(fā)明利用了在屯、理聲學(xué)中周知的命名為"雞尾酒會(huì)（cocktailparty) 效應(yīng)"的現(xiàn)象，其表示人類聽覺系統(tǒng)的性能；在增雜的環(huán)境中選擇聲源并且即使它們未引起 人類的注意也會(huì)處理該些聲源。
[0043] 通過(guò)將在空間分析期間從音頻信號(hào)中提取出的聲音對(duì)象的特性、與在重放步驟期 間要應(yīng)用的重放處理（用于通過(guò)重放設(shè)備中的揚(yáng)聲器來(lái)重放該些聲音對(duì)象）相關(guān)聯(lián)，本發(fā) 明在保持聲音信號(hào)（其來(lái)自重放窗口內(nèi)部）中的定位對(duì)象的準(zhǔn)確度和清晰度的情況下，即 使在緊湊型的重放設(shè)備上，也能夠使得要重放的多聲道音頻信號(hào)具有很好的質(zhì)量。本發(fā) 明可W應(yīng)用至任意格式的多聲道信號(hào)，諸如采用W下格式之一的信號(hào)；立體聲、5. 1、7. 1、 10. 2、高階立體聲化0A)等。
[0044] 應(yīng)注意的是，通過(guò)本發(fā)明W通常方式執(zhí)行的處理其本身不在于試圖修改多聲道音 頻信號(hào)的聲音場(chǎng)景的特性，而是增強(qiáng)在聲音重放窗口內(nèi)部的定位聲音對(duì)象的辨識(shí)度，并且 還使得聽音者能夠沉浸在聲音場(chǎng)景中。
[0045] 在變體的實(shí)施方式中，空間分析步驟還包括；估算聲音對(duì)象相對(duì)于重放設(shè)備的聲 音重放空間窗口中屯、的位置。
[0046] 因此，可W在重放步驟期間根據(jù)聲音對(duì)象在聲音重放空間窗口中屯、，或者不是中 屯、而仍在聲音重放空間窗口內(nèi)部的位置處，來(lái)應(yīng)用不同的重放處理，由此將中屯、聲音對(duì)象 與其它的聲音對(duì)象更好地分開。該樣，與位于窗口內(nèi)部的其它對(duì)象相比，對(duì)于中屯、對(duì)象可W 獲得更大的對(duì)比度和更好的辨識(shí)度。可W觀察出，中屯、通常與諸如語(yǔ)音或?qū)υ挼穆曇魧?duì)象 相關(guān)。
[0047] 如上所述，當(dāng)重放設(shè)備是音箱（其中布置有多個(gè)揚(yáng)聲器）時(shí)，本發(fā)明具有優(yōu)選的而 非限定性的應(yīng)用方式。例如，該種音箱是具有多個(gè)揚(yáng)聲器的條狀音箱。
[0048] 在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，空間分析步驟包括將接收到的音頻信號(hào)分解為多個(gè) 頻率子帶，其中在至少一個(gè)頻率子帶上提取出至少一個(gè)聲音對(duì)象。