双耳信号的信号生成制造技术

描述了一种用于基于多声道信号来产生双耳信号的设备，所述多声道信号表示多个声道并且用于由扬声器配置来再现，所述扬声器配置具有与每个声道相关联的虚拟声源位置。所述设备包括：相关性减小器，用于以不同方式处理并因此减小在所述多个声道的左声道和右声道、所述多个声道的前声道和后声道、以及所述多个声道的中心声道和非中心声道中的至少一对声道之间的相关性，以得到彼此间相似性减小的声道集合；多个方向滤波器；第一混频器，用于将对向收听者的第一耳道的声传输加以建模的方向滤波器的输出进行混频；以及第二混频器，用于将对向收听者的第二耳道的声传输加以建模的方向滤波器的输出进行混频。根据另一方面，形成彼此间相似性减小的头部相关传递函数集合。

【技术实现步骤摘要】
双耳信号的信号生成本申请是申请日为2009年7月30日，申请号为200980138924.5的专利申请“双耳信号的信号生成”的分案申请。
本专利技术涉及产生双耳信号的与房间反射和/或回响有关的贡献、产生双耳信号自身、以及形成彼此间相似性减小的头部相关传递函数集合。
技术介绍
人类听觉系统能够确定感知到的声音来自哪个或哪些方向。为此，人类听觉系统评估右耳处接收到的声音与左耳处接收到的声音之间的特定差异。特定差异包括例如所谓的耳间提示，所述耳间提示是指耳朵之间的声音信号差。耳间提示是最重要的定位方法。耳朵之间的压力等级差(即，耳间声级差(ILD))是用于定位的最重要的单个提示。当声音从水平面以非零仰角到达时，该声音在每个耳朵中具有不同的声级。与未被遮挡的耳朵相比，被遮挡的耳朵具有必然受抑制的声像。用于定位的另一非常重要的特性是耳间时间差(ITD)。与未被遮挡的耳朵相比，被遮挡的耳朵离声源的距离更远，从而更晚获得声音波前。在低频下强调ITD的含义，与未被遮挡的耳朵相比，低频声音在到达被遮挡的耳朵时没有衰减很多。ITD在较高频率下不太重要，这是因为声音波长与耳朵之间的距离更接近。因此，换言之，定位利用以下事实:当声音从声源分别传播到收听者的左耳和右耳时，声音经过与收听者的头部、耳朵和肩膀的不同交互。当人收听立体声信号时会出现问题，其中将由扩音器装置经由耳机来再现的所述立体声信号。当收听者感到声源位于头部中时，收听者很有可能认为声音不自然、难听并且烦扰。这种现象在学术上通常称作“头内”定位。长期收听“头中”声音会导致收听疲劳。由于人类听觉系统在定位声源时所依赖的信息(即，耳间提示)丢失或不清楚，因此会出现这种现象。为了呈现立体声信号或者甚至具有多于两个声道的多声道信号以实现耳机再现，可以使用方向滤波器来对这些交互进行建模。例如，从解码后的多声道信号产生耳机输出可以包括:在解码之后利用一对方向滤波器对每个信号进行滤波。这些滤波器典型地对从房间内虚拟声源向收听者耳道的声音传输进行建模，所谓的双耳房间传递函数(BRTF)。BRTF执行时间修改、声级修改和谱修改、以及对房间反射和回响进行建模。可以在时间域或频域实现方向滤波器。然而，由于需要许多(B卩，NX2，其中N是解码声道的个数)滤波器，所以这些方向滤波器非常长，如，在44.1kHz下有20000个滤波器抽头，滤波过程需要非常大的计算量。因此，有时将方向滤波器减小到最小。所谓的头部相关传递函数(HRTF)包含方向信息，所述方向信息包括耳间提示。一般的处理模块用于对房间反射和回响进行建模。房间处理模块可以是在时域或频域的回响算法，并且可以对单声道或二声道输入信号起作用，其中所述单声道或二声道输入信号是通过对多声道输入信号的声道求和而从多声道输入信号得到的。例如，在W099/14983A1中描述了这种结构。如所描述的，房间处理模块实现房间反射和/或回响。房间反射和回响对于所定位的声音是重要的，尤其相对于距离和外化(externalization)-意味着在收听者头部外面感知到声音。前述文献还建议使用方向滤波器作为在相应声道的不同地延迟的版本上工作的FIR滤波器集合，以对从声源到相应耳朵的直接路径和不同反射进行建模。此外，在对通过一对耳机提供更愉悦收听体验的多种方法的描述中，该文献还建议分别相对于左后方声道和右后方声道的和与差，对中心声道与左前方声道的混合以及中心声道与右前方声道的混合进行延迟。然而，这样实现的收听结果仍然很大程度上缺乏双耳输出信号的空间宽度的减小以及缺乏外化。此外，已经认识到，除了上述呈现多声道信号以实现耳机再现的方法外，常常对电影对白和音乐中的语音的一部分感到不自然、有回响并且空间上不等。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种双耳信号生成方案，从而实现更稳定且舒适的耳机再现。根据权利要求1、3、4和7中任一项所述的设备以及根据权利要求16至19中任一项双耳所述的方法实现了该目的。本专利技术所基于的第一思想是，通过以下操作可以实现用于耳机再现的更稳定且舒适的双耳信号:以不同方式处理并因此而减小在多个声道的左声道和右声道、所述多个声道的前声道和后声道、以及所述多个声道的中心声道和非中心声道中的至少一对声道之间的相似性，从而得到彼此间相似性减小的声道集合。然后将该彼此间相似性减小的声道集合馈送至多个方向滤波器，多个方向滤波器后面是分别针对左耳和右耳的相应混频器。通过减小多声道输入信号的声道的彼此间相似性，可以增大双耳输出信号的空间宽度并可以改善外化。本专利技术所基于的另一思想是，通过以下操作可以实现用于耳机再现的更稳定且舒适的双耳信号:在谱变化的意义上，在所述多个声道中的至少两个声道之间，以不同方式执行相位和/或幅度修改，从而得到彼此间相似性减小的声道集合，然后可以将所述彼此间相似性减小的声道集合馈送至多个方向滤波器，所述多个方向滤波器后面是分别针对左耳和右耳的相应混频器。同样，通过减小多声道输入信号的声道的彼此间相似性，可以增大双耳输出信号的空间宽度并可以改善外化。当通过以下方式来形成彼此间相似性减小的头部相关传递函数集合时，也可以实现上述优点:使原始的多个头部相关传递函数的脉冲响应相对于彼此而延迟，或在谱变化的意义上，相对于彼此以不同方式修改原始的多个头部相关传递函数的脉冲响应的相位响应和/或幅度响应。可以例如，响应于要使用的虚拟声源位置的指示，通过使用头部相关传递函数作为方向滤波器，作为设计步骤离线地进行形成，或者在双耳信号生成期间在线地进行形成。本专利技术所基于的另一思想是，在以下情况下，电影或音乐中的一些部分产生更自然地感知的耳机再现:形成多声道信号的声道的单声道或立体声下混频，其中将对所述多声道信号应用房间处理器以产生双耳信号的与房间反射/回响有关的贡献，使得所述多个声道以在多声道信号的至少两个声道之间不同的声级处对单声道或立体声下混频作出贡献。例如，专利技术人意识到，典型地电影对白和音乐中的话音主要被混频到多声道信号的中心声道，并且中心声道信号在被馈送至房间处理模块时产生常常不自然的回响和在谱方面不等的感知输出。然而专利技术人发现，通过利用声级降低(例如3-12dB或具体地6dB的衰减)将中心声道馈送至房间处理模块，可以克服这种缺陷。【附图说明】在下文中，关于附图更详细地描述了优选实施例，附图中:图1示出了根据实施例的用于生成双耳信号的设备的框图；图2示出了根据另一实施例的用于形成彼此间相似性递减的头部相关传递函数集合的设备的框图；图3示出了根据另一实施例的用于生成双耳信号的与房间反射和/或回响有关的贡献的设备；图4a和4b示出了根据不同实施例的图3的房间处理器的框图；图5示出了根据实施例的图3的下混频发生器发生器的框图；图6示出了根据实施例的对使用空间音频编码的多声道信号的图示加以表示的示意图；图7示出了根据实施例的双耳输出信号发生器；图8示出了根据另一实施例的双耳输出信号发生器的框图；图9示出了根据另一实施例的双耳输出信号发生器的框图；图10示出了根据另一实施例的双耳输出信号发生器的框图；图11示出了根据另一实施例的双耳输出信号发生器的框图；图12示出了根据实施例的图11的双耳空间音频解码器的框图；以及图13示出了根据实施例的图11的修本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于基于多声道信号来产生双耳信号的与房间反射/回响有关的贡献的设备，所述多声道信号表示多个声道并且用于由扬声器配置来再现，所述扬声器配置具有与每个声道相关联的虚拟声源位置，所述设备包括：下混频发生器，用于形成多声道信号的声道的单声道或立体声下混频；以及房间处理器，用于基于单声道或立体声下混频通过对房间反射/回响进行建模，来产生双耳信号的与房间反射/回响有关的贡献，其中，下混频发生器被配置为形成单声道或立体声下混频，使得所述多个声道以在多声道信号的至少两个声道之间不同的声级，对单声道或立体声下混频作出贡献，其中，下混频发生器被配置为形成单声道或立体声下混频，使得所述多个声道中的中心声道相对于多声道信号的其他声道而言以声级降低的方式来对单声道或立体声下混频作出贡献。

【技术特征摘要】
2008.07.31 US 61/085,2861.一种用于基于多声道信号来产生双耳信号的与房间反射/回响有关的贡献的设备，所述多声道信号表示多个声道并且用于由扬声器配置来再现，所述扬声器配置具有与每个声道相关联的虚拟声源位置，所述设备包括: 下混频发生器，用于形成多声道信号的声道的单声道或立体声下混频；以及 房间处理器，用于基于单声道或立体声下混频通过对房间反射/回响进行建模，来产生双耳信号的与房间反射/回响有关的贡献， 其中，下混频发生器被配置为形成单声道或立体声下混频，使得所述多个声道以在多声道信号的至少两个声道之间不同的声级，对单声道或立体声下混频作出贡献， 其中，下混频发生器被配置为形成单声道或立体声下混频，使得所述多个声道中的中心声道相对于多声道信号的其他声道而言以声级降低的方式来对单声道或立体声下混频作出贡献。2.根据权利要求1所述的设备，其中，下混频发生器被配置为通过空间音频编码，根据下混频信号以及对所述多个声道之间的声级差、相位差、时间差和/或相关性度量加以描述的关联空间参数，来重构所述多个声道。3.根据权利要求2所述的设备，其中，下混频发生器被配置为执行所述形成，使得至少两个声道中的第一声道相对于该至少两个声道中的第二声道而言，声级降低的量取决于空间参数。4.根据权利要求2所述的设备，其中，下混频发生器被配置为通过空间音频编码，根据立体声下混频信号、声道预测系数和残差信号(270)，来重构所述多个声道，其中所述声道预测系数描述如何将立体声下混频信号的声道线性地组合以预测中心声道、左声道和右声道构成的三元组，所述残差信号(270)反映了预测三元组时的预测残差。5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，下混频发生器被配置为执行所述形成，使得至少两个声道中的第一声道相对于该至少两个声道中的第二声道而言，声级降低的量取决于所述多个声道的各个单独声道之间的声级差和/或相关性。6.根据权利要求5所述的设备，其中，下混频发生器被配置为基于与下混频信号一起表示所述多个声道的空间参数，来获得所述多个声道的各个单独声道之间的声级差和/或相关性。7.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，下混频发生器被配置为执行所述形成，使得至少两个声道中的第一声道相对于该至少两个声道中的第二声道而言，声级降低的量随时间变化，如在多声道信号的辅助信息内传输的时间变化指示符所指示的一样。8.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括: 信号类型检测器，用于检测多声道信号内的语音阶段和非语音阶段，其中，下混频发生器被配置为执行所述形成，使得与在非语音阶段期间相比，在语音阶段期间声级降低的量更高。9.一种用于基于多声道信号来产生双耳信号的与房间反射/回响有关的贡献的方法，所述多声道信号表示多个声道并且用于由扬声器配置来再现，所述扬声器配置具有与每个声道相关联的虚拟声源位置，所述方法包括: 形成多声道信号的声道的单声道或立体声下混频；以及 基于单声道或立体声下混频通过对房间反射/回响进行建模，来产生双耳信号的与房间反射/回响有关的贡献， 其中，下混频发生器被配置为形成单声道或立体声下混频，使得所述多个声道以在多声道信号的至少两个声道之间不同的声级，对单声道或立体声下混频作出贡献， 其中，执行形成单声道或立体声下混频，使得所述多个声道中的中心声道相对于多声道信号的其他声道而言，以声级降低的方式来对单声道或立体声下混频作出贡献。10.一种用于基于多声道信号来产生双耳信号的与房间反射/回响有关的贡献的设备，所述多声道信号表示多个声道并且用于由扬声器配置来再现，所述扬声器配置具有与每个声道相关联的虚拟声源位置，所述设备包括: 下混频发生器，用于形成多声道信号的声道的单声道或立体声下混频；以及房间处理器，用于基于单声道或立体声下混频通过对房间反射/回响进行建模，来产生双耳信号的与房间反射/回响有关的贡献， 其中，下混频发生器被配置为形成单声道或立体声下混频，使得所述多个声道以在多声道信号的至少两个声道之间不同的声级，对单声道或立体声下混频作出贡献， 其中，下混频发生器被配置为通过空间音频编码，根据下混频信号以及对所述多个声道之间的声级差、相位差、时间差和/或相关性度量加以描述的关联空间参数，来重构所述多个声道；以及 其中，下混频发生器被配置为执行所述形成，使得至少两个声道中的第一声道相对于该至少两个声道中的第二声道而言，声级降低的量取决于空间参数。11.一种用于基于多声道信号来产...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德·蒙特，伯恩哈德·诺伊格鲍尔，约翰内斯·希尔珀特，安德烈亚斯·悉塞勒，珍·普洛斯提斯，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：