产生增强下混频信号的装置、产生增强下混频信号的方法以及计算机程序制造方法及图纸

一种用于基于多声道麦克风信号产生增强下混频信号的装置，包括：空间分析器，被配置为基于多声道麦克风信号来计算空间提示参数集合，空间提示参数集合包括对直达声的到达方向加以描述的方向信息、直达声功率信息以及散射声功率信息。该装置还包括：滤波器计算器，根据对直达声的到达方向加以描述的方向信息、直达声功率信息以及散射声功率信息来计算增强滤波器参数。该装置还包括：滤波器，使用增强滤波器参数对麦克风信号或从麦克风信号中导出的信号进行滤波，以获得增强下混频信号。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2011年2月15日，申请号为201180020677.6的专利技术专利申请“产生增强下混频信号的装置、产生增强下混频信号的方法以及计算机程序”的分案申请。 
根据本专利技术的实施例涉及一种用于产生增强下混频信号的装置、一种用于产生增强下混频信号的方法、以及一种产生增强下混频信号的计算机程序。 根据本专利技术的实施例涉及一种针对空间音频麦克风的增强下混频计算。 
技术介绍
利用小麦克风配置记录环绕声音仍是一种挑战。最广泛已知的这种配置之一是声场麦克风以及对应的环绕解码器(例如，参见参考文献[3])，对应的环绕解码器对声场麦克风的四个几乎一致的麦克风胶囊信号进行滤波和组合，以产生环绕声音输出声道。尽管保持了高单声道信号保真度，但是该方法的缺陷在于其与一阶麦克风方向响应的有限方向性相关的有限声道分离。 备选地，可以应用基于观察到的声场的参数表示的技术。在参考文献[2]中，已经提出了一种使用传统的一致立体麦克风对来记录环境声音。示出了如何根据这些定向麦克风信号估计空间提示参数直射-散射声比和声音到达方向，以及如何应用该信息来驱动空间音频编码合成，从而产生环境声音。在参考文献[2]中，还讨论了参数信息(即，声音的到达方向(DOA)和声场的散射声比(DSR))如何用于直接计算在MPEG环绕(MPS)编码方案中使用的特定空间参数(例如， 参见参考文献[6])。 MPEG环绕是多声道音频信号的参数表示，代表了高质量空间音频编码的高效方法。MPS利用了以下事实：从感知的观点，多声道音频信号相对于不同的扩音器声道包含显著冗余。MPS编码器考虑多个扬声器信号作为输入，其中，必须预先知道扬声器的对应空间配置。基于这些输入信号，MPS编码器计算频率子带下的空间参数，例如，两个声道之间的声道电平差(CLD)和两个声道之间的声道间相关性(ICC)。然后根据这些空间参数导出实际MPS辅助信息。此外，编码器计算能够由一个或多个音频声道构成的下混频信号。 已经发现立体声麦克风输入信号非常适合于估计空间提示参数。然而，还发现未处理的立体声麦克风输入信号通常不太适合于直接用作对应的MPEG环绕下混频信号。在许多情况下已经发现，左声道和右声道之间的串扰太高，导致MPEG环绕解码信号中的不良声道分离。 由于这种情况，需要一种基于多声道麦克风信号产生增强下混频信号的构思，使得增强下混频信号在MPEG环绕解码之后产生足够好的空间音频质量和定位特性。 
技术实现思路
通过所要求保护的用于产生增强下混频信号的装置、所要求保护的用于产生增强下混频信号的方法以及所要求保护的用于产生增强下混频信号的计算机程序来实现上述目标。 根据本专利技术的实施例创建了一种用于基于多声道麦克风信号产生增强下混频信号的装置。该装置包括：空间分析器，被配置为基于多声道麦克风信号来计算空间提示参数集合，空间提示参数集合包括对直达声的到达方向加以描述的方向信息、直达声功率信息以及散射声功率信息。该装置还包括：滤波器计算器，根据对直达声的到达方向加以描述的方向信息、直达声功率信息以及散射声功率信息来计算增强滤波器参数。该装置还包括：滤波器，使用增强滤波器参数对麦克风信号或从麦克风信号中导出的信号进行滤波，以获得增强下混频信号。 根据本专利技术的该实施例基于以下发现：可以通过滤波操作根据输入的多声道麦克风信号导出比输入的多声道麦克风信号更适合的增强下混频信号，以及可以根据空间提示参数高效地导出针对这种信号增强滤波操作的滤波器参数。 相应地，能够再使用同样的信息(即，空间提示参数，也非常适合于导出MPGE环绕参数)，来计算增强滤波器参数。相应地，可以使用上述构思来创建高效系统。 此外，即使多声道麦克风信号的声道信号仅包括低空间分离，也能够导出在MPEG环绕解码器中被处理时允许良好声道分离的下混频信号。相应地，与传统系统相比，增强下混频信号可以在MPEG环绕解码之后产生显著改善的空间音频质量和定位特性。 总之，根据本专利技术的上述实施例允许以适度计算量来提供具有良好空间分离特性的增强下混频信号。 在优选实施例中，滤波器计算器被配置为计算增强滤波器参数，使得增强下混频信号与期望下混频信号近似。使用该方法，可以确保增强滤波器参数非常适合于期望的滤波结果。例如，可以计算增强滤波器参数，使得增强下混频信号的一个或多个统计特性与下混频信号的期望统计特性近似。相应地，可以实现增强的下混频信号非常适合于期望值，其中可以在期望相关性方面以数值方式定义期望值。 在优选实施例中，滤波器计算器被配置为根据空间提示参数计算多声道麦克风信号(或，更精确地，多声道麦克风信号的声道信号)与下混频信号的期望声道信号之间的期望相关值。在这种情况下，滤波器计算器优选地被配置为根据期望互相关值计算增强滤波器参数。已经发现，所述互相关值是对下混频信号的声道信号是否呈现足够良好声道分离特性的良好度量。同样，还发现，可以基于空间提示参数以适度的计算量来计算期望的相关值。 在优选实施例中，滤波器计算器被配置为根据方向相关增益因子和一个或多个下混频矩阵值来计算期望互相关值，方向相关增益因子描述了多声道麦克风信号的直达声分量对多个扩音器信号的期望贡献，一个或多个下混频矩阵值描述了多个音频声道(例如，扩音器信号) 对增强下混频信号的一个或多个声道的贡献。已经发现，方向相关增益因子和下混频矩阵值均非常适合于计算期望互相关值，并且发现方向相关增益因子和增强下混频矩阵值是容易获得的。此外，已经发现基于所述信息容易获得期望互相关值。 在优选实施例中，滤波器计算器被配置为将方向信息映射到方向相关增益因子。已经发现，多声道幅度平移(panning)定律可以用于根据方向信息以适度工作量确定增益因子。已经发现，到达方向信息非常适合于确定方向相关增益因子，方向相关增益因子例如可以描述哪个扬声器应当呈现直达声分量。容易理解，根据到达方向信息(简要地，被指定为方向信息)向不同扬声器信号分发直达声分量，并且确定对哪个扬声器应当呈现直达声分量加以描述的增益因子相对简单。例如，用于将方向信息映射到方向相关增益因子集合的映射规则可以简单地确定与到达方向相关联的那些扬声器能够呈现(或主要呈现)直达声分量，而与其他方向相关联的其他扬声器仅呈现直达声分量的一小部分，或者甚至抑制直达声分量。 在优选实施例中，滤波器计算器被配置为考虑直达声功率信息和散射声功率信息，来计算期望互相关值。已经发现，对两个所述声音分量(直达声分量和散射声分量)的功率的考虑获得特别良好的听觉印象，这是因为直达声分量和散射声分量均可以被适当地分配给(典型地，多声道)下混频信号的声道信号。 在优选实施例中，滤波器计算器被配置为根据方向信息对直达声功率信息加权，并且对散射声功率信息应用与方向信息无关的预定权重，以便计算期望互相关值。相应地，可以在直达声分量与散射声分量之间进行区分，以获得对期望互相关值的特别现实的估计。 在优选实施例中，滤波器计算器被配置为基于维纳-霍普夫(Wiener-Hopf)方程导出增强滤波器参数。在这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于基于多声道麦克风信号(110；210；310)产生增强下混频信号(112；212；312)的装置(100；200；300；500)，该装置包括：空间分析器(120；220；320)，被配置为基于多声道麦克风信号来计算空间提示参数集合(E{NN*}，E{SS*}，a，α)，空间提示参数集合包括对直达声的到达方向加以描述的方向信息(a，α)、直达声功率信息(E{SS*})以及散射声功率信息(E{NN*})；滤波器计算器(130；230；316)，根据对直达声的到达方向加以描述的方向信息(a，α)、直达声功率信息(E{SS*})以及散射声功率信息(E{NN*})来计算增强滤波器参数(132；232；332)；滤波器(140；240；340)，使用增强滤波器参数(132；232；332)对麦克风信号(110；210；310)或从麦克风信号中导出的信号进行滤波，以获得增强下混频信号(112；212；312)；其中，滤波器计算器(130；230；316)被配置为根据对多声道麦克风信号的第一声道(X1)和多声道麦克风信号的第二声道(X2)之间的相关性加以描述的相关值来选择性地执行单声道滤波或双声道滤波，在单声道滤波中，通过对多声道麦克风信号(110；210；310)的第一声道(X1)的滤波来导出增强下混频信号(112；212；312)的第一声道并且通过对多声道麦克风信号的第二声道(X2)的滤波来导出增强下混频信号的第二声道同时避免从多声道麦克风信号的第一声道到增强下混频信号的第二声道的串扰以及从多声道麦克风信号的第二声道到增强下混频信号的第一声道的串扰，在双声道滤波中，通过对多声道麦克风信号的第一和第二声道(X1，X2)进行滤波来导出增强下混频信号的第一声道并且通过对多声道麦克风信号的第一和第二声道(X1，X2)进行滤波来导出增强下混频信号的第二声道...

【技术特征摘要】
2010.02.24 US 61/307,5531.一种用于基于多声道麦克风信号(110；210；310)产生增强下混
频信号(112...

【专利技术属性】
技术研发人员：法比安·库奇，于尔根·赫勒，克里斯托弗·弗勒，克里斯多佛·图尔尼里，
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：德国;DE