多通道音频转换器及其方法技术

一种可由原始音频信号（ｘ，ｘ＃－［ｌ］，ｘ＃－［ｒ］）产生增强的音频信号（ｕ，ｕ＃－［ｌ］，ｕ＃－［ｒ］，ｕ＃－［ｃ］，ｕ＃－［ｓ］）的方法和音频转换器，其中由所述原始音频信号（ｘ）可选择的产生信息信号（装置２３中）。根据此原始音频信号（ｘ，ｘ＃－［ｌ］，ｘ＃－［ｒ］），可确定（在装置２１和２２中）基本相互正交的一主信号ｙ（ｋ）和一剩余信号（或信号）ｑ（ｋ）。在至少两个频率范围内分析（装置２４中）主信号的频率分量，对应于主信号减去该主信号在一个或多个频率范围内的频率范围分量（ｙ＃－［ｂ］（ｋ））的差异信号ｙ＃－［ｒ］（｛ｙ（ｋ）－ｙ＃－［ｂ］（ｋ））被形成。差异音频信号ｙ＃－［ｒ］和剩余信号ｑ（ｋ）被转换为所述增强的音频信号ｕ（装置２５中），即公式（１）。从而在所述装置（２５）中该频率范围分量以不同于差异信号的形式也被转换，即，以公式ＴγＭ。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】现有技术本专利技术涉及一种多通道音频转换器，包括根据原始音频信号而产生一音频信号的装置，和用于将原始音频信号(x)转换成增强的音频信号(u)的装置。本专利技术还涉及一种根据原始音频信号(x)产生音频信号的方法，其中信息信号是根据所述原始音频信号(x)得到的，并用于将所述原始音频信号(x)转换成所述增强的音频信号(u)。这样一种多通道立体声系统和方法可从EP-A-0757506中得知。该已知系统是一种被称为卡拉OK的系统，其使用在编码处理中嵌入记录介质的环绕声道而构成。该系统和方法的缺点是，其需要一种专门的方法来编码和解码。并且该系统不能与现有的CD兼容，除非这些CD经过该系统专门的编码方法编码过。因此本专利技术的目的是提供一种系统和相应的方法，能够处理现有的音频载体，例如CD，从而使用户能够交互性地处理记录的音频信号。专利技术概述因此，根据本专利技术的多通道转换器特征在于，该转换装置包括确定装置，用于根据原始音频信号(x)来确定基本上相互正交的主信号(y(k))，和一个或多个剩余信号(q(k))；分析装置，用于在至少两个频率范围内分析主信号的频率分量；和用于形成一差异音频信号(yr{y(k)-yB(k))的装置，该差异信号对应于主信号(y(k))减去主信号在一个或多个频率范围内的频率范围分量(yB(k))，和用于将差异音频信号(yr)和剩余信号q(k)转化为所述增强音频信号(u)的装置。本专利技术中的转换装置包括根据原始音频信号来确定主信号的装置。通常这些原始信号由左路信号(x1)和右路信号(x2)两个信号构成，即立体声信号。但本专利技术并不局限于仅使用两路原始的立体声信号的系统，其原始记录可包含多于两路的原始信号(即左路，右路，中路(xc)和环绕信号(xs)或更为复杂的信号)。根据原始音频信号，主信号(y(k))和一个或多个剩余信号(q(k))将被确定。从而主方向也被确定了。主信号可以被定义为原始信号的线性组合y(k)＝∑wixi(k)，其中wi是权重因子且wi＝1。使能量最大化E(y2＝(k))将得到主信号。余下的信号(s)就是剩余信号。有几种公知的方法可执行这个过程。或者，可以使用权重因子wi(wr，wl，或者ws，wc)，在此情况下，主信号y(k)是由不同的原始音频信号的相对强度决定的。或者，可以由交互用户自己选择权重因子，这样，由用户来决定主方向或主信号。在任何情况下，主信号都是根据原始信号和剩余信号而产生的。在下一步，主信号的频率分量被分析，其中至少区分出两个频率范围。每个频率范围包括特定的音乐信息。至少产生一个对应于主信号(y)减去该主信号在特定频率范围内的频率分量(yb)的信号，并且最好也产生对应于频谱的剩余部分的其他信号。所述特定的频率范围可以是某个频率之上或之下的所有频率，但最好是一个频带。在这些信号随后的转换中，其转换矩阵不同于差异信号。在实施例中，区分出低，中，高三个频率范围，并且所述特定频率范围是中间的频率范围，即一个频带。简单地说，在简化的实施例中，中频范围从主信号中被除去。最好使用带阻滤波器，即，只有频谱的中间部分被除去。这将除去主信号中大部分的歌唱能量，从而在文字意义上允许“卡拉OK”的实现，即，大部分的歌唱能量从再生的声音中被除去，或者说对于该频率范围的主信号(yb(k))的转换矩阵是0。在此实施例中，只有差异信号被转换。本专利技术人发现本专利技术中的装置对于任何记录形式都能够实现很好的自动伴奏录音，即“卡拉OK”。转换装置最好包括形成频率范围主信号(yb(k))的装置，用于形成对应于主信号在该频率范围分量的频率范围主信号(yb(k))，和用于将差异音频信号(yr{y(k)-yb(k))，以及频率范围主信号(yb(k))和剩余信号q(k)转换成所述增强的音频信号(ul，ur，uc，us)的装置，用于差异音频信号(yr{y(k)-yb(k))的转换矩阵是不同于用于频率范围主信号(yb(k))的转换矩阵的。形成yr的一种方法是向主信号y(k)施加一个带阻滤波器。而不是向“纯粹的卡拉OK”模式那样完全的除去主信号的频率分量，在本专利技术的实施例中，频率范围主信号(yb(k))以不同于差异信号(yr{y(k)-yb(k))的方式被转换。这将使出现在所述信号yb(k)中的信息能够被更容易的处理，即，将歌唱者的声音从中心处“移动”至边侧的位置。音频转换器最好包括根据原始信号x得到一信息信号的装置，和根据信息信号得到差异音频信号(yr{y(k)-yb(k))的转换系数的装置。在本专利技术更加复杂和优越的实施例中，转换装置还包括交互性地作用于频率范围主信号(yb(k))的转换矩阵的装置。在此优选实施例中，由于频率范围主信号(yb(k))的转换而带来的转换总增益和/或表面声源的位置，可以根据用户而改变。这使得用户能够交互性的处理信号，即与歌唱者一起唱的同时将歌唱者的位置重定位在边侧，而用户自己则在中心的位置。为此，转换装置应包括用于改变频率范围主信号(yb(k))的转换矩阵的装置。特定的频率范围最好在300Hz到4.5kHz之间。 附图说明现在将参照相应的附图和标记来进一步阐述根据本专利技术的多通道音频转换器及其相应方法的其它优点，其中相同的元件以相同的附图标记来表示。在图中图1表示根据本专利技术的多通道音频转换器的部分操作，左路(xl)和右路(xr)音频信号振幅的组合所定义的二维状态区域；图2是根据本专利技术的多通道音频转换器的常规电路；图3是根据本专利技术的多通道音频转换器的几个实施例的概括；图4更详细地示出了根据本专利技术的音频转换器的一个实施例；图5至7概括了根据本专利技术的多通道音频转换器，在产生一个环绕信号时使用矩阵相乘的例子；图8示出了本专利技术的又一实施例；图9示出了本专利技术的又一实施例；图10示出了本专利技术的又一实施例。优选实施例的详述图1是由即时的左路(xl)和右路(xr)音频信号振幅的所定义的二维状态区域(Lissajous figure)图。延垂直轴线表示左路(xl)音频信号(在本立体声的例子中)的输入信号值，沿水平轴线表示右路(xr)音频信号的输入信号值。区域中的点表示立体声音乐中的大量取样。点区可能具有图示的椭圆形状，方向角为α。可以看出角α是该区域内所有点的平均值所提供的主信号的方向的信息。有几种已知的估计技术来估计主方向。最小平方法是公知的能够提供足够的方向或位置信息的算法。可以定义一个与主信号y正交的剩余信号q，来提供关于与主信号y相交的音频信号的信息。图2是根据本专利技术的多通道音频转换器的常规电路。原始信号x被送至确定装置21，其可能是一个专门的电路或是能实现相同功能的软件，用于确定主方向，例如，确定下述的权重因子w。关于x和w的数据被送至装置23，其用于确定送往装置25的系数。装置22确定主信号y和剩余信号q。主信号y被滤波装置24(F)滤波。得到信号yr(即主信号减去该主信号的频率分量)和对应于所述频率分量的信号yb。在装置25中执行一个映射，其中矢量(yr，q)被转换矩阵T(依据系数c)相乘而得到矢量u。图3是多通道音频转换器1的几种可能的实施例的组合。转换器1包括装置21用于确定信号的主方向，即权重因子wl和wr。这些权重因子指示着主信号的方向。权重因子可使用上述的某种平均方法来推出，或被可选择的列举出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多通道音频转换器，包括用于根据原始音频信号（ｘ）产生一音频信号的装置，和与其相耦合的转换装置，用于将所述原始音频信号（ｘ）转换为增强的音频信号（ｕ），其特征在于所述转换装置包括确定装置，用于根据原始音频信号（ｘ）来确定基本相互正交的主信号（ｙ（ｋ））和一个或多个剩余信号（ｑ（ｋ）），分析装置（２４），用于在至少两个频率范围内分析主信号的频率分量，形成一差异音频信号（ｙ↓［ｒ］｛ｙ（ｋ）－ｙ↓［ｂ］（ｋ）｝，该差异信号对应于主信号（ｙ（ｋ））减去主信号在一个或多个选定的频率范围内的频率范围分量（ｙ↓［ｂ］（ｋ）），和用于将差异音频信号（ｙ（ｋ）－ｙ↓［ｂ］（ｋ））和剩余信号（ｑ（ｋ））转换为所述增强的音频信号（ｕ）的装置（２５）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R欧万，RM阿尔茨，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]