用于声音再现的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于将音频信号再现为如同源自于相对于收听者的标称位置（211）和方位的第一方向的声音再现系统。该系统包括第一声音传感器装置（105），其被配置为生成从对应于第一方向的第一位置到达标称位置（211）的声音；和第二声音传感器装置（107），其被配置为生成从对应于与第一方向不同的方向的第二位置达到标称位置（211）的声音。特别地，所述装置可以是位于给定位置的扬声器。驱动电路（103）从音频信号生成用于第一声音传感器装置（105）的第一驱动信号以及用于第二声音传感器装置（107）的第二驱动信号。所述第一位置和第二位置位于标称位置（211）和标称方向的声音锥形干扰区。可以实现更为灵活的扬声器定位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，特别但并非排他地涉及一种例如用于家庭影院应用的环绕立体声再现系统。
技术介绍
提供较传统立体声或单声道系统有所提升的空间体验的空间声音系统已经变得非常普遍。例如，(经常是除一个或两个低频效果(LFE)通道之外)具有五个或七个空间声道的环绕系统已经非常普遍地被用于诸如家庭影院系统之类的应用。在许多情况下，期望具有小形状因素的扬声器。然而，小的尺寸必然影响到声音再现的幅度和低频响应。因此，扬声器的音频质量和物理形状因素之间通常存在权衡。此外，空间声音系统经常使得该问题有所恶化，原因在于它们不仅趋于使用大量扬声器而且还由于声音源位置对于空间感知非常重要而限制了这些扬声器的放置自由度。例如，诸如家庭影院系统的环绕立体声系统利用多个扬声器来产生与全尺寸影院相类似的沉浸式声音体验。为了最具说服力和沉浸式的声音体验，所有扬声器都必须能够进行全范围的音频再现。此外，扬声器必须位于适当位置以提供所期望的空间体验。这就需要往往外观不佳并且难以放置在房间内的大型扬声器。许多消费者发现附加的扬声器造成了太多的混乱。因此，需要减小一些或全部扬声器的大小以使得它们较不容易看到并且能够更为容易地结合到房间 中。特别地，后方扬声器在大小和放置方面经常被认为是不便利的。然而，随着扬声器尺寸的减小，低频性能以及在给定频率可实现的最大声压级(SPL)也有所降低。为了解决这样的问题，大多数家庭影院系统采用了卫星低音炮装置，其中卫星是接近全范围的声音再现装置，并且低音炮仅对最低频率进行加强。卫星低音炮装置通常需要从低音炮到卫星扬声器的交叉频率尽可能低。在房间环境中，低频(〈120 Hz)声音源的定位是困难的。这使得能够在房间内几乎自由地放置低音炮。如果交叉频率过高(高于120Hz)，则与低音炮相关的定位线索就变得显而易见，这使得低频源易于被定位。为了良好的声音质量以及适当的立体声想象效果，卫星因此必须能够进行几乎全范围的声音再现。如果卫星无法覆盖从120 Hz到20 kHz的整个音频范围则系统妥协。设计人员能够选择在从120 Hz到卫星扬声器的低频截止(cut off)的系统频率响应中留出间隙，或者提高到低音炮的交叉频率。这两个妥协都会低音频质量和沉浸式收听体验。因此，在许多情况下，一方面的大小和扬声器放置之间的权衡以及另一方面的音频质量和空间体验趋于是次优的。所以，有所改进的声音再现系统将是有益的，特别是允许灵活性有所提高、扬声器放置的自由度有所提高、音频质量有所改善、声压级有所提高、空间体验有所改善和/或性能有所改善的系统将是有益的
技术实现思路
因此，本专利技术寻求优选地单独或以任意组合克服、缓解或消除以上所提到的一个或多个缺陷。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于将音频信号再现为如同源自于相对于收听者的标称位置和标称方位的第一方向的声音再现系统，该声音再现系统包括第一声音传感器装置，其被配置为生成从对应于第一方向的第一位置到达标称位置的声音；第二声音传感器装置，其被配置为生成从对应于与第一方向不同的方向的第二位置到达标称位置的声音；驱动电路，其用于从音频信号生成用于第一声音传感器装置的第一驱动信号以及用于第二声音传感器装置的第二驱动信号；其中所述第一位置和第二位置位于标称位置和标称方向的声音锥形干扰区(sound cone of confusion)。在许多实施例中，本专利技术可以提供有所改善的声音质量以及所期望的空间声音源感知，同时为声音传感器的位置提供了附加的灵活性。特别地，其允许多个声音传感器与支配空间感知的一个声音传感器相结合，而位于不同位置的(多个)其它声音源显著改善音频质量而并不会明显影响空间感知。处于标称位置并且以标称方向所定向的收听者的空间感知可以由来自第一声音传感器装置的声音所支配，而来自第二传感器装置的声音可以支配或明显影响收听者所感知的音频质量。在许多实施例中，本专利技术允许音频质量、声压级、空间感知、声音传感器装置形状因素和定位中的两个或更多个之间有所改善的权衡。该方法可以在许多不同应用中得以应用，例如包括诸如平面屏幕电视或监视器的平面屏幕显示的声音再现、计算机多媒体扬声器、汽车音频系统或家庭影院应用。声音锥形干扰区是三维空间中的圆锥体，其中耳间时差(ITD)和耳间级差(ILD)充分接近而不会为位于圆锥体原点的用户提`供明显不同的空间线索。声音锥形干扰区表示导致第一和第二位置的ITD和ILD数值在收听位置(和方位)实质上相同的收听位置(和方位)、第一位置和第二位置的相对部署。因此，对于具体部署而言，声音锥形干扰区可以针对给定第一位置和收听位置及方位来定义，或者等同地针对给定第二位置和收听位置及方位来定义。声音锥形干扰区可以源于标称位置，并且包括其ITD小于从该位置到标称位置的平均声音路径延迟的10%且ILD小于标称位置处的平均水平的10%的所有空间坐标。特别地，声音锥形干扰区可以是针对其音频路径延迟变化不大于50 μ s并且路径损失变化不大于I dB的位置集合。在许多实施例中，声音锥形干扰区可以从ILD和ITD相同的理想圆锥体延伸达5°，或者在一些情况下甚至为10°。声音再现例如可以是环绕立体声系统并且音频信号可以是环绕立体声信号的空间通道，诸如左前或右前通道信号或者环绕或左后或右后通道信号。依据本专利技术的任选特征，所述驱动电路被配置为生成第一驱动信号以对应于比第二驱动信号更高的音频信号频率范围。在许多实施例中，这可以提供特别有利的性能。特别地，其经常可以提供有利部署，其中空间感知由可以非常小的第一传感器装置所支配，同时允许较低和中间频率范围的音频质量由第二传感器装置所支配，所述第二传感器装置可以具有比第一传感器装置更大的形状因素并且其可以更为灵活地放置。实际上，空间位置可以由第一传感器装置来确定，由此允许在更为分散地放置可能更大的第二传感器装置时具有更大的灵活性。实际上，在许多实施例中，该方法可以创建源自于小形状因素的扬声器的全范围声音的假象，所述小型扬声器自己无法辐射出低频率。依据本专利技术的任选特征，第一声音传感器装置和第二声音传感器装置中的至少一个包括分别位于第一位置和第二位置的扬声器。这可以允许切合实际且低复杂度的实施方式。依据本专利技术的任选特征，所述声音再现系统进一步包括第三声音传感器装置，其被配置为生成从对应于不同于第一方向的方向的第三位置到达标称位置的声音；并且其中所述驱动电路被配置为从音频信号进一步生成用于第三声音传感器装置的第三驱动信号。在许多实施例中，这可以提供有所改善的声音质量，并且当在声音传感器位置、音频质量和空间体验之间进行权衡时提供高度灵活性。依据本专利技术的任选特征，所述声音再现系统被配置为将另外的音频信号再现为如同源自于相对标称位置和标称方位的第二方向，并且所述声音再现系统进一步包括第三声音传感器装置，其被配置为生成从对应于第二方向的第三位置到达标称位置的声音；并且其中所述驱动电路被配置为通过将第一音频信号和第二音频信号的至少一些信号分量进行合并而生成第二驱动信号，并且从第二音频信号生成用于第三声音传感器的第三驱动信号。这可以提供一种用于提供多个空间声音源位置的特别高效且高性能的方法。实际上，第二声音传感器装置可以被重复用于不同位置，其中每个位置仅需要一个附加传感器装置，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.22 EP 10170382.51.一种用于将音频信号再现为如同源自于相对于收听者的标称位置(211)和标称方位的第一方向的声音再现系统，该声音再现系统包括 第一声音传感器装置(105 )，其被配置为生成从对应于第一方向的第一位置到达标称位置(211)的声音； 第二声音传感器装置(107)，其被配置为生成从对应干与第一方向不同的方向的第二位置到达标称位置(211)的声音； 驱动电路(103)，其用于从音频信号生成用于第一声音传感器装置(105)的第一驱动信号以及用于第二声音传感器装置(107)的第二驱动信号；其中 所述第一位置和第二位置位于标称位置(107)和标称方向的声音锥形干扰区。2.根据权利要求1的声音再现系统，其中所述驱动电路(103)被配置为生成第一驱动信号以对应于比第二驱动信号更高的音频信号频率范围。3.根据权利要求1的声音再现系统，其中第一声音传感器装置(105)和第二声音传感器装置(107)中的至少ー个包括分别位于第一位置和第二位置的扬声器。4.根据权利要求1的声音再现系统，进一歩包括第三声音传感器装置，其被配置为生成从对应于不同于第一方向的方向的第三位置到达标称位置(211)的声音；并且其中所述驱动电路(103)被配置为从音频信号进ー步生成用于第三声音传感器装置的第三驱动信号。5.根据权利要求1的声音再现系统，进一歩被配置为将另外的音频信号再现为如同源自于相对标称位置(211)和标称方位的第二方向，并且所述声音再现系统进ー步包括 第三声音传感器装置，其被配置为生成从对应于第二方向的第三位置到达标称位置的声音; 并且其中所述驱动电路(103)被配置为通过将第一音频信号和第二音频信号的至少ー些信号分量进行合并而生成第二驱动信号，并且从第二音频信号生成用于第三声音传感器的第三驱动信号。6.根据权利要求1的声音再现系统，其中所述驱动电路(103)被配置为生成第一驱动信号和第二驱动信号以使得来自第二传感器装置(107)的声音以相对于来自第一传感器装置(105)的声音I ms和50 ms之间的延迟...

【专利技术属性】
技术研发人员：WJ拉姆布，WPJ德布鲁恩，AG科尔劳施，TPJ皮特斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：
国别省市：