使用用于改善的多声道向上混合的多声道解相关制造技术

线性方程组被用来向上混合数量N的音频信号，以便产生更大数量M的音频信号，该数量M的音频信号相对于彼此是心理声学上解相关的并且可以被用于改善扩散声场的表现。线性方程由指定M维空间中的彼此基本上正交的向量的集合的矩阵限定。公开了用于推导线性方程组的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及对于音频信号的信号处理，并且更具体地涉及可以被用来产生表示扩散声场的音频信号的信号处理技术。这些信号处理技术可以被用在像向上混合(upmixing)之类的音频应用中，向上混合从较小数量的输入声道信号推导出某一数量的输出声道信号。
技术介绍
本专利技术可以被用来改善从向上混合获得的音频信号的质量；然而，本专利技术可以有利地与基本上任何要求表示扩散声场的一个或更多个音频信号的应用一起使用。在下面的描述中更具体地叙述向上混合应用。被称为向上混合的过程从较小数量N的音频信号声道推导出某一数量M的音频信号声道。例如，对于指定为左(L)、右(R)、中心(C)、左环绕(LS)和右环绕(RS)的五个声道的音频信号可以通过向上混合对于在这里指定为左输入(Li)和右输入(Ri)的两个输入声道的音频信号来获得。向上混合装置的一个示例为在Gundry，“A New ActiveMatrix Decoder for Surround Sound,，，19th AES Conference, May2001 中描述的Dolby Pro Logic^ n解码器。使用该特定技术的向上混合器分析两个输入信号声道的相位和振幅，以便确定它们表示的声场如何意图向收听者传递有方向性的印象。根据输入音频信号的期望的艺术效果，向上混合器应该能够产生对于五个声道的输出信号，以便为收听者在没有明显方向的包围扩散声场内提供具有明显方向的一个或更多个听觉成分的感觉。本专利技术涉及产生对于一个或更多个声道的输出音频信号，其可以通过一个或更多个声换能器创建具有较高质量的扩散声场。意图表不扩散声场的音频信号应该在收听者中产生声音从收听者周围的许多方向(如果不是全部方向的话)发出的印象。该效果与通过经由那些扬声器中的每一个再现相同的音频信号来创建两个扬声器之间的声音的明显方向或者幻像的公知的现象相反。高质量扩散声场典型地不能通过经由位于收听者周围的多个扬声器再现相同的音频信号来创建。结果得到的声场具有在不同的收听位置处在很大程度上变化的振幅，通常对于位置的非常小的变化而改变较大的量。并不罕见的是，收听区域内的某些位置对于一个耳朵似乎没有声音但对于另一个耳朵并非如此。结果得到的声场似乎不自然。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供用于推导可以被用来通过声换能器(诸如扬声器)产生较高质量的扩散声场的两个或更多个声道的音频信号的音频信号处理技术。根据本专利技术的一个方面，从N个输入音频信号推导出M个输出信号以呈现扩散声场，其中M大于N并且大于2。这通过从N个输入音频信号推导K个中间音频信号以使得每个中间信号与该N个输入音频信号心理声学上(psychoacoustically)解相关并且如果K大于I则与所有其它中间信号心理声学上解相关来进行。根据具有指定M维空间中的N+K个向量的集合的矩阵的系数的线性方程组来混合N个输入音频信号和K个中间信号，以便推导M个输出音频信号。N+K个向量中的至少K个向量与该集合中的所有其它向量基本上正交。数量K大于或等于I并且小于或等于M-N。根据本专利技术的另一个方面，用于线性方程组的系数的矩阵被获得以用于混合N个输入音频信号以便推导用于呈现扩散声场的M个输出音频信号。这通过如下步骤来进行获得第一矩阵，所述第一矩阵具有指定M维空间中的N个第一向量的集合的系数；推 导M维空间中的K个第二向量的集合，每个第二向量与每个第一向量基本上正交并且如果K大于I则与所有其它第二向量基本上正交；获得第二矩阵，所述第二矩阵具有指定K个第二向量的集合的系数；将第一矩阵与第二矩阵级联以便获得中间矩阵，所述中间矩阵具有指定N个第一向量的集合和K个第二向量的集合的并集的系数；并且优选地缩放中间矩阵的系数以获得信号处理矩阵，所述信号处理矩阵的弗罗贝尼乌斯范数在第一矩阵的弗罗贝尼乌斯范数的10%之内，其中所述信号处理矩阵的系数是线性方程组的系数。本专利技术的各种特征和其优选实施例可以通过参照以下论述和附图得到更好的理解，在几个附图中相同的附图标记代表相同的元件。以下论述和图中的内容仅以示例方式进行陈述，且不应当理解为表示对本专利技术的范围的限制。附图说明图I是可以并入本专利技术的方面的音频信号处理装置的示意性框图。图2是基础向上混合矩阵的示意性图示。图3是与扩增(augmentation)向上混合矩阵级联(concatenate)的基础向上混合矩阵的示意性图示。图4是使用延迟组件的信号解相关器的示意性图示。图5是使用具有双峰的依赖于频率的相位变化的子带滤波器和具有依赖于频率的延迟的子带滤波器的信号解相关器的示意性图示。图6是可以用来实施本专利技术的各个方面的装置的示意性框图。具体实施例方式A.介绍图I是可以并入本专利技术的方面的装置10的示意性框图。装置10从信号路径19接收一个或更多个输入声道的音频信号，并且沿着信号路径59产生对于多个输出声道的音频信号。穿过信号路径19的细线以及穿过其它信号路径的细线指示这些信号路径承载一个或更多个声道的信号。穿过的细线正下方的符号N和M分别指示各个信号路径承载N个和M个声道的信号。一些穿过的细线的正下方的符号X和y指示相应的信号路径承载未指定数量的信号，其对于理解本专利技术的目的而言是不重要的。在装置10中，输入信号分析器20从信号路径19接收一个或更多个输入声道的音频信号并且分析它们以便确定输入信号的什么部分表示扩散声场并且什么部分表示非扩散的声场。扩散声场在收听者中产生声音从收听者周围的许多方向(如果不是全部方向的话)发出的印象。非扩散声场产生声音从特定的方向发出或者从相对窄范围的方向发出的印象。扩散和非扩散声场之间的区别是主观的并且可能不一定是明确的。虽然这可能影响利用本专利技术的方面的实际的实现方式的性能，但是它不影响本专利技术基本的原理。输入音频信号的被认为表示非扩散声场的部分沿着信号路径28通到非扩散信号处理器30，该非扩散信号处理器30沿着信号路径39产生一组M个信号，该M个信号意图通过多个声换能器(诸如扬声器)再现非扩散声场。执行此类处理的向上混合装置的一个示例是上述的Dolby Pro Logic II解码器。输入音频信号的被认为表示扩散声场的部分沿着信号路径29通到扩散信号处理器40，该扩散信号处理器40沿着信号路径49产生一组M个信号，该M个信号意图通过多个声换能器(诸如扬声器)再现扩散声场。本专利技术涉及在扩散信号处理器40中执行的处理。求和组件50将来自非扩散信号处理器30的M个信号中的每一个与来自扩散信号处理器40的M个信号中的相应的一个结合，以便产生用于M个输出声道中的相应的一个的音频信号。用于每个输出声道的音频信号意图驱动声换能器，诸如扬声器。本专利技术涉及开发并且使用线性混合方程组来产生可以表示扩散声场的音频信号的集合。这些混合方程可以被用在例如扩散信号处理器40中。本公开内容的其余部分假设数量N大于或等于一,数量M大于或等于三,并且数量M大于数量N。装置10仅仅是本专利技术可以如何被使用的一个示例。本专利技术可以被并入在功能或者结构方面与图I中示出的装置不同的其它装置中。例如，表示声场的扩散和非扩散部分两者的信号可以由单个组件处理。下面描述根据由矩阵限定的线性方程组混合信号的对于不同的扩散信号处理器40的几个实现方式。对于扩散信号处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.22 US 61/297,6991.一种用于从N个输入音频信号推导出M个输出音频信号以呈现扩散声场的方法，其中M大于N并且大于2，并且其中所述方法包括如下步骤 接收所述N个输入音频信号； 从所述N个输入音频信号推导K个中间音频信号以使得每个中间信号与所述N个输入音频信号是心理声学上解相关的并且如果K大于I则与所有其它中间信号是心理声学上解相关的，其中K大于或等于I并且小于或等于M-N ；以及 混合所述N个输入音频信号和所述K个中间信号来推导所述M个输出音频信号，其中所述混合根据具有指定M维空间中的N+K个向量的集合的矩阵的系数的线性方程组来执行，并且其中N+K个向量中的至少K个向量与所述集合中的所有其它向量基本上正交。2.根据权利要求I所述的方法，所述方法通过延迟所述N个输入音频信号中的一个输入音频信号来推导所述K个中间信号中的每一个。3.根据权利要求I所述的方法，所述方法通过包括如下步骤的方法来推导各个中间信号 根据第一脉冲响应在第一频率子带中对N个输入音频信号中的一个输入音频信号进行滤波以便获得第一子带信号，并且根据第二脉冲响应在第二频率子带中对N个输入音频信号中的一个输入音频信号进行滤波以便获得第二子带信号，所述第一子带信号具有依赖于频率的相位变化，所述相位变化具有频率上的双峰分布，所述双峰分布具有基本上等于正90度和负90度的峰值，所述第二子带信号具有依赖于频率的延迟，其中 第二脉冲响应与第一脉冲响应不相等， 第二频率子带包括高于包括在第一频率子带内的频率的频率，以及 第一频率子带包括低于包括在第二频率子带内的频率的频率；以及 根据第一子带信号和第二子带信号的结合推导相应的中间信号。4.根据权利要求I到3中的任一项所述的方法，其中N大于I。5.根据权利要求I到4中的任一项所述的方法，其中 所述矩阵包括对于具有通过第一缩放因子P缩放的系数的N个向量的系数的第一子...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·麦格拉斯，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：