用于完整音频信号的相分层设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于恢复音频信号中包含的本来封闭和隐藏的信息的设备和方法。该信号包括初级基准信号和多个冗余副本信号，该副本信号除了在振幅和相位之外在所有方面都与所述初级基准信号大致相同，以便将音频信号内容展开或开放成层，这导致表示如在自然中的行为那样的声音的全向音频信号。所述音频再现系统使用同相电路和分离的相分层技术电路来驱动独立的多个混合信道，以从离散的音频信号产生开放的大致完整的声音，以便使得大致完整的音频信号能够形成，或者能够将现有不完整音频信号转化为大致完整的音频信号。

【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用于建立大致完整的音频信号的方法和设备，具体涉及ー种用于从离散音频信号恢复信息以重构或产生大致完整的、近乎全向的声音事件的方法和设备。
技术介绍
声音作为压カ和速度存在于诸如空气的介质中。声音始于诸如语音、摔门、琴弓划过小提琴弦等的机械扰动。声源的振动导致波的形成或图案。波在各个方向上辐射，例如三维、全方向、球状地辐射。正是这些移动的波被作为声音听到。当具有可用基准吋，存在三种通常测量的任何声压的分量频率、振幅和相位。自电子音频信号出现以来，一直在努力以听者无法说出复制品和原声的区別的方式来捕获、存储和再现原始声音事件的精确复制品。电子音频信号是ー种波动的电量，其变化将所有声音信息表示为代码。我们已经知道如何以高保真度从信号代码中破解大部分频率和振幅信息部分，使得如今可以享受到宽的带宽和宽阔的动态范围。相位是声音的ー个主要分量，其包括以高保真度表现常规装置还未能再现的声音的时空信息元素的几乎所有耦合。作为结果，常规地再现的音频信号在这一点上是不完整的。理想的完整音频信号将是如下的信号，其中包括频率、振幅和相位的所有声音分量被完全开放、发送和以相同的保真度再现。这样的信号也将是与原始声音事件无法区分的；例如，在所有方向上三维地、全方向地、球状地辐射，而不像现有不完整信号那样辐射。由于现有的、不完整音频信号仅能为声音的ー些分量(频率和振幅)提供高保真复制，声再现迄今为止局限于ニ维层面。诸如立体声、双声道立体声和各种环绕声技术等的现有技术方法提供了设计用于人工补偿本来天然存在的时空信息的信号处理增强方法和设备。以下限制让原始声音事件内容元素被锁在信号代码内丢失、隐藏、埋藏、隔离、叠起，但仍然包含在信号内部。本专利技术是一种用于产生大致完整的音频信号的方法和设备，所述方法和设备不是通过引入人工元素，而是通过开放或展开到目前为止隐藏在音频信号内的信肩、ο“相位”ー词有多种用法。术语相位在音频中的一般用法大部分局限为扬声器的正确“定相”的思想或术语“绝对相位”，以描述制造商的产品。相位的其它重要方面为单耳相位，其中，典型地，延迟的声音被施加到一只耳朵或被同时施加到两只耳朵。现有技术表现出在双耳相位领域的大量工作，双耳相位是指由于两耳之间路径长度的差值导致的延时。 但相位作为声音的限定特性的思想并未被广泛地讨论。通常也没有提供測量。在本文中， 相位与作为构建过程的听カ的规则有关。也就是说，大脑获取从耳朵到达其的数据，并且应用规则和功能以构建声音的再现。这些规则涉及难以置信地微妙和复杂的复合的力学、生物学和神经学过程。当应用于本专利技术吋，相位使得声音能以与原始声事件基本上无法区分的方式通过信号提供给耳朵，以与初始捕获、发送或记录的声音类似和相似的方式传播声音。所接收的声波从耳朵向大脑的传输完成了听觉过程。可以认为，相位是在以较高的精度重建听觉体验的能力中“丢失的环节”。本专利技术使用相位来为听者提供听起来与原始事件基本无法区分的听觉体验。相位同样是ー个信号与基准信号的相对量度。在声事件中，相对相位受到时间和空间两者的影响。这是重要的，因为在正常的听觉体验中，无论记录单个(或単)信号，还是记录诸如立体声的多个信号，所记录的信号都表示相对于与在麦克风的位置处的已记录信号有关的信息的相位。当使用多个麦克风时，每个已记录信号的相位相对信息对于相对于声源的麦克风位置以及在其中进行记录的空间的音响效果都是唯一的。因此，可以通过将多个麦克风的输出加在一起而使用该多个麦克风来产生单声道信号，或者可以记录用于立体声或环绕声应用的离散信号。通常，信号从记录穿过所选电子器件并最终到达收听环境的路径将对于每个信号各不相同。虽然已将大量的努力付诸于为收听环境增强已记录信号，包括头相关传递函数和数字信号处理以产生用于不同空间的幻觉的人工混响，但实际上不可能将听者从在其中听到声音的空间的音响效果分开。然而，由于就像可以用多个麦克风记录信号一祥，可以通过在房间内摆放多个扬声器实现在物理空间内的分级分频 (cross-overs)，所以可以使用原始信号提取包含在记录过程中的信息并在记录的信号中引入分级分频器(graduated crossovers)，并且很像在物理空间中分层那样将这些信号一起分层，以便传输更逼真的动态信号。为了描述本专利技术，本文将采用包括相分层、相分层电路或PLC的各种术语，以及诸如分级分频器的术语。如果任何声音分量相比其原始形式失真，所有声音分量都会被影响。因此，影响相位、振幅或频率的因素可以影响全部。立体声是ー种“效栗”，而不是自然中存在的。立体声效果产生ー种“幻像声像”， 这种幻像声像听起来就像声音来自两个立体声扬声器之间的中心处某个地方，而事实上那里却什么也没有。这是ー种“幻觉”。限定立体声系统的品质的基础是幻像声像能够多么好地产生逼真的“音场”。音场发生在通常称为“最佳听音位置”的地方。也就是由立体声系统生成的音场产生非常令人信服的幻像声像，使得听者体验“身临其境”的虚拟现实的地方。当听者移动到最佳听音位置以外时，无论过于向左或是向右远离发生幻像声像的地方， 音场都会分裂开。一旦离开最佳听音位置，幻觉就会消失。今天使用的大多数消费类音频设备基于立体声标准。存在几种用于音频电子器件的信号处理器。一种处理器被设计成解决与环境相关的问题，例如图形均衡器(graphic equalizer)，并且被设计成将房间调谐至平坦的频率响应，使得当音频系统播放吋，房间不增加声音或从声音中减少声音。另ー种信号处理器调节信号，例如混响系统，并且被设计成用于在录音棚中制作加工唱片，这种唱片听起来就像现场录制的一祥。音频工程师在其工作中使用这些和其它工具。另ー种信号处理器使用心理声学技术，该技术基于对大脑如何解释从耳朵送至大脑的信息进行的研究。许多这类心理声学信号处理器已经主要用于帮助解决与立体声有关的某些问题，并且有时也可用于单声道和离散信号应用中，但往往作为次要优点。立体声具有局限性，例如，其中包含幻像声像的最佳听音区域。不像其中大量听众可以同时共享的现场音，例如在音乐会上可能听到的那样，立体声具有在两个扬声器之间的局限区域，听众必须聚集在该区域中，以便感受虚幻音场。立体声的这种缺点导致各种发展，这些发展被设计用于克服音场规模局限性，并且和或者寻求扩展最佳听音位置的方式， 或者如在作为家庭影院和环绕声基础的电影院音响的情况中那样，用不同的技术完全消除最佳听音位置。因此，用于开发某种信号处理器的其中ー种激励因素一直是增强立体声体验。本专利技术不受最佳听音位置的限制，而是可以在任何地点、任何时间和任何听觉条件下体验。此外，本专利技术可用于所有音频信号和信号通道(单耳、立体声、合成多声道和离散多声道、记录和再现声、以及发送声)，如在本专利技术之前一直被隐藏和埋藏地保持的所有包含信肩、ο高保真的其中ー个规则是保持对原始声音事件的忠实度，这意味着“不加改变地听到信号”。因此，用于设计严肃音乐聆听的目标是沿音频通路保持现有技术允许的尽可能高的信号完整性。因此，好的音频实际上是好的科学，并且好的音频没有理由不能和不应应用于所有音频信号。每当音频信号通过任何声学、机械或电气装置吋，就会产生失真。音频设计师努力限制失真量以保持忠实的再现或保真度，以使得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴里·史蒂芬·戈德法布，
申请(专利权)人：巴里·史蒂芬·戈德法布，
类型：发明
国别省市：