專利名稱：音頻信號處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對于語音和音樂信號的音頻信號處理裝置。
盡管語音和聲音信號來自于由揚聲器的排列所確定的某個方向，然而有語音和音樂應(yīng)當如聽眾所能感知到的看來是來自不同方向的要求。
為了達到這一目的，依照本發(fā)明的音頻信號處理裝置裝備有用于通過一個或多個(n)不同的輸入通道提供語音和音樂信號的信號提供裝置，用來充分分離語音和音樂信號的分離裝置，用來按照想要的虛擬空間展寬來轉(zhuǎn)換音樂信號的第一轉(zhuǎn)換器裝置，通過它音樂信號能夠通過一個或多個(m)不同的輸出通道被聽到，和用于將語音信號和轉(zhuǎn)換后的音樂信號合并的合并裝置。
對于n＝2和m＝2的情況，即對于傳統(tǒng)的立體聲聲音再現(xiàn)來說，例如耳機的使用，通過依照本發(fā)明的音頻信號處理裝置的使用能夠聽到音樂帶有虛擬空間展開，而語音信號作為單一信號能夠通過兩個通道(左和右)被相等地分配，或能夠通過兩通道(左或右)中的一個被聽到，上述這些是確實的。以更寬的空間虛擬展開聽到的音樂在下文中為了簡化稱為“展寬的”音樂。從而，依照本發(fā)明的裝置使得加寬音樂但并不加寬語音成為可能，并且對各語音和音樂信號以及對語音和音樂的同時再現(xiàn)都起作用。
因為在某些情況下使語音從任何另外想要的方向出現(xiàn)會是所希望的，而且依照本發(fā)明提出確定語音信號發(fā)出方向的信號方向檢測裝置，和用來按照在語音信號能夠被聽到的方向想要的虛擬轉(zhuǎn)換來轉(zhuǎn)換語音信號的第二轉(zhuǎn)換器裝置，轉(zhuǎn)換后的語音信號和轉(zhuǎn)換后的音樂信號在合并裝置中被結(jié)合在一起，上述這些是可能的。
例如，不論演講者是固定的或來回走動的，或者即使存在幾個演講者連續(xù)地從不同的空間角度向聽眾席演說，本方法使得語音信號仍然從演講者的方向通過耳機被聽到成為可能。按照本發(fā)明的方法對視頻會議也可以是很重要的，其中語音也能夠被制成來源于顯示的視頻圖像上的演講者的方向，而不來源于圖像和聲音被記錄的方向。當圖像和聲音被感知的方向不一致時，可能會特別不理想并反過來影響語音的易懂性。
上面提到的第二轉(zhuǎn)換器裝置可以配備一個或幾個附加的輸入通道，通過它語音和位置信號能夠從具有位置記錄裝置的話筒被提供。另外的演講者的語音信號能夠以這種方式插入并像來自該演講者的方向一樣被再現(xiàn)。
本發(fā)明進一步涉及音頻再現(xiàn)系統(tǒng)，它裝備有上述的音頻信號處理裝置，并裝備有用于分離輸出通道產(chǎn)生放大的語音和音樂信號的聲音再現(xiàn)裝置。
本發(fā)明還涉及裝備有上述音頻信號處理裝置的視聽再現(xiàn)系統(tǒng)和圖像屏幕與聲音再現(xiàn)裝置一體化的單元。
現(xiàn)在，本發(fā)明將參照對應(yīng)的附圖
在下面被更詳細地說明，該附圖是表示依照本發(fā)明的音頻信號處理裝置的功能的方框圖。
在附圖中表示的圖形示出一個n路輸入信號Sn(M+S)被濾波的語音濾波器1，語音信號Sn(S)只在輸出時出現(xiàn)。音樂信號Sn(M)通過差分裝置2從輸入信號和語音信號中獲得。實際上，語音濾波器和差分裝置共同形成分離裝置，該分離裝置用來從音樂信號中充分地分離語音信號。這樣的分離裝置本質(zhì)上由卡拉OK(karaoke)技術(shù)而公知，并且基于以下的效果，例如，語音出現(xiàn)在某個頻帶或通過輸入信道用固定的加權(quán)或隨揚聲器的移動而改變的加權(quán)被分配。
在(第一)轉(zhuǎn)換器3中，音樂信號Sn(M)按照想要的虛擬空間加寬被轉(zhuǎn)換為所謂的加寬音樂信號Sm′(M)，由此音樂信號能夠通過各個通道被聽到。輸入通道數(shù)n顯然不需要等于輸出通道數(shù)m。這樣的音樂加寬技術(shù)也已經(jīng)公知，例如從US-A-5,742,687中可知。最終，通過合并裝置4語音信號Sn(S)能夠再次與加寬的音樂信號合并。以這種方式音樂信號被加寬，而語音信號象來自原始方向一樣被感知。如果存在兩個信道，并且音樂信號和語音信號通過兩個揚聲器L(左)和R(右)被放大和再現(xiàn)，用該系統(tǒng)能夠達到音樂象來自兩個虛擬的揚聲器一樣被感知，而語音象來自兩個揚聲器的兩者或兩者中的一個一樣被感知。
因為語音信號也能夠象來自可調(diào)整的方向一樣被感知會是所希望的，如圖所示的音頻信號處理裝置另外配備有信號方向檢測裝置5和第二轉(zhuǎn)換器裝置6。語音信號所來源的方向在信號方向確定裝置中被確定，例如通過公知的PCA(主分量分析)技術(shù)的使用。語音信號在語音信號能夠被聽到的方向上按照想要的虛擬轉(zhuǎn)換在轉(zhuǎn)換器裝置6中被轉(zhuǎn)換為語音信號Sm′(S)。以公知的方式信號經(jīng)過矩陣乘法，對于想要的虛擬通道的矩陣系數(shù)通過校準被確定，從而實現(xiàn)通過實際通道傳送的信號好像來自虛擬通道一樣被感知。如果存在兩個通道，并且語音以放大的形式通過兩個揚聲器L(左)和R(右)被傳送，例如都同樣地強，這樣的矩陣乘法實現(xiàn)了感知較強的信號象來自一只揚聲器而不是另一只揚聲器，這意味著與由揚聲器確定的原始方向相比較，語音是由矩陣系數(shù)確定的不同的(虛擬的)方向被感知。
上面提到的第二轉(zhuǎn)換器裝置6可以另外配備有一個或幾個附加的輸入通道7，通過它語音和位置信號能夠從具有位置檢測裝置的話筒被提供。另外的演講者的語音信號從而能夠如同它們來自該演講者的方向一樣被插入和再現(xiàn)。
轉(zhuǎn)換的語音和音樂信號可以通過合并裝置4再次被結(jié)合在一起成為信號Sm′(M+S)。音樂信號從而被展寬，而語音信號象來自可以被調(diào)整的方向一樣被感知。如果存在兩個通道，并且音樂和語音以放大的形式通過兩個揚聲器L(左)和R(右)被傳送，通過該系統(tǒng)，實現(xiàn)音樂象來自兩個虛擬揚聲器一樣被感知而語音象來自某個選定的方向一樣被感知是有可能的。
顯然，本發(fā)明不限于僅存在兩個輸入和輸出通道的應(yīng)用。實際上任何希望的輸入和輸出通道的數(shù)目都是可能的。從而，單聲道信號S1(M+S)可以通過一個輸入通道提供給音頻處理裝置，而一個指定的語音信號則可以通過附加的輸入通道，而輸出信號以單通道或以立體聲被再現(xiàn)，例如在視頻會議的情況下。這樣的情況可以與信號S2(M+S)通過兩個分離的輸入通道被提供給該音頻信號處理裝置的情況相比。
權(quán)利要求
1.一種音頻信號處理裝置，設(shè)有用來通過一個或幾個(n)不同的輸入通道提供語音和音樂信號的信號提供裝置，用來充分地分離語音和音樂信號的分離裝置，用來按照想要的虛擬空間展寬轉(zhuǎn)換音樂信號的第一轉(zhuǎn)換器裝置，通過它音樂信號能夠通過一個或多個(m)不同的輸出通道被聽到，以及用來合并語音信號和轉(zhuǎn)換后的音樂信號的合并裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的音頻信號處理裝置，其特征在于，還設(shè)有用來確定語音信號來源方向的信號方向檢測裝置，和按照在語音信號能夠被聽到的方向上想要的虛擬變化來轉(zhuǎn)換語音信號的第二轉(zhuǎn)換器裝置，轉(zhuǎn)換后的語音信號和轉(zhuǎn)換后的音樂信號在合并裝置中被結(jié)合在一起。
3.如權(quán)利要求2所述的音頻信號處理裝置，其特征在于，第二轉(zhuǎn)換器裝置配有一個或多個附加的輸入通道，通過這些通道語音和位置信號能夠由具有位置記錄裝置的話筒提供。
4.設(shè)有權(quán)利要求1、2或3所述音頻信號處理裝置和設(shè)有用于各個輸出通道再現(xiàn)放大的語音和音樂信號的聲音再現(xiàn)裝置的一種音頻再現(xiàn)系統(tǒng)。
5.設(shè)有權(quán)利要求1、2或3所述音頻信號處理裝置和設(shè)有圖象屏幕與聲音再現(xiàn)裝置一體化的單元的視聽再現(xiàn)系統(tǒng)。
全文摘要
一種音頻信號處理裝置，包括通過一個或多個輸入通道以提供語音和音樂信號的信號提供裝置。該裝置還包括分離語音和音樂信號的分離裝置。第一轉(zhuǎn)換器裝置被用來從一個或多個輸入通道把音樂信號轉(zhuǎn)換為要求的虛擬展寬。合并裝置被用來合并語音信號和轉(zhuǎn)換后的音樂信號。
文檔編號G10K15/04GK1478371SQ00804172
公開日2004年2月25日 申請日期2000年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月24日
發(fā)明者R·M·阿爾茨, R·T·J·托寧德克爾斯, G·C·P·洛克霍夫, J 托寧德克爾斯, P 洛克霍夫, R M 阿爾茨 申請人:皇家菲利浦電子有限公司