專利名稱：頭戴耳機用立體聲音響裝置及聲音信號處理程序的制作方法
<技術領域>
本發(fā)明涉及使用頭戴耳機、用于進行自然的并具有擴展感的聲場再生的頭戴耳機用立體聲音響裝置及聲音信號處理程序。
<背景技術>
在通常的、使用頭戴耳機進行音樂再生的情況下，由于把聲像定位(頭內(nèi)定位)于聽眾的頭部中，故存在著不能進行具有擴展感的聲場再生這樣的問題。
<發(fā)明內(nèi)容>
本發(fā)明之目的在于，提供能夠進行具有擴展感的聲場再生的頭戴耳機用立體聲音響裝置及聲音信號處理程序。
本發(fā)明的第一頭戴耳機用立體聲音響裝置，在輸入了單聲道信號或立體聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置中，其特征在于具備不相關化處理部，使把單聲道輸入信號分開成雙聲道了的2個信號或構成立體聲輸入信號的2個信號之相關性減?。环瓷渎暩郊犹幚聿?，用于附加反射聲；以及聲像定位處理部，控制聲像定位位置。
本發(fā)明的第一聲音信號處理程序，它是在輸入了單聲道信號或立體聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置中使用的聲音信號處理程序，其特征在于用于使計算機執(zhí)行二不相關化處理，使把單聲道輸入信號分開成雙聲道了的2個信號或構成立體聲輸入信號的2個信號之相關性減??；反射聲附加處理，用于附加反射聲；以及聲像定位處理，控制聲像定位位置。
本發(fā)明的第二頭戴耳機用立體聲音響裝置，在輸入了雙聲道以上的正面聲信號及雙聲道以上的環(huán)繞聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置中，其特征在于設置了不相關化處理部，對正面聲輸入信號及環(huán)繞聲信號的每一個，使信號之相關性減??；反射聲附加處理部，用于附加反射聲；以及聲像定位處理部，控制聲像定位位置。
本發(fā)明的第二聲音信號處理程序，它是在輸入了雙聲道以上的正面聲信號及雙聲道以上的環(huán)繞聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置中使用的聲音信號處理程序，其特征在于具備用于使計算機對于正面聲輸入信號執(zhí)行使信號之相關性減小的不相關化處理；用于附加反射聲的反射聲附加處理；以及控制聲像定位位置的聲像定位處理的程序；以及用于使計算機對于環(huán)繞聲輸入信號執(zhí)行使信號之相關性減小的不相關化處理；用于附加反射聲的反射聲附加處理；以及控制聲像定位位置的聲像定位處理的程序。
按照本發(fā)明，可得到已能夠進行具有擴展感的聲場再生的頭戴耳機用立體聲音響裝置及聲音信號處理程序。
<附圖的簡單說明>


圖1為示出輸入了單聲道信號或立體聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置的結構的框圖。
圖2a及圖2b為示出構成左信號用不相關化處理部3a的第1 FIR數(shù)字濾波器的濾波特性、及右信號用不相關化處理部3b的第2 FIR數(shù)字濾波器的濾波特性的模式圖。
圖3為示出現(xiàn)有的基本聲像定位處理電路的框圖。
圖4為用于說明使用了頭部傳輸函數(shù)的聲像定位濾波器的計算方法的模式圖。
圖5為示出輸入了3聲道以上的正面聲信號及雙聲道環(huán)繞聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置的結構的電路圖。
<發(fā)明的具體實施方式
>
下面，參照附圖，說明有關本發(fā)明的實施形態(tài)。第1實施形態(tài)的說明圖1示出輸入了單聲道信號或立體聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置的結構。
圖1具備2個切換開關1、2，用于切換單聲道信號Mono與立體聲信號(左輸入信號Lin及右輸入信號Rin)；不相關化處理部3，對于由各切換開關1、2輸入的信號進行不相關化處理；反射聲附加處理部4，設置在不相關化處理部3的后級；以及聲像定位處理部5，設置在反射聲附加處理部4的后級。
在立體聲信號輸入時或在單聲道信號輸入時的任一種情況下，都由頭戴耳機用立體聲音響裝置輸出左輸出信號Lout及右輸出信號Rout。
下面，分別說明有關不相關化處理部3、反射聲附加處理部4及聲像定位處理部5。不相關化處理部3的說明不相關化處理部3是使2個輸入信號的相關性減小的裝置，在現(xiàn)有技術中，在從作為單聲道信號的1個信號生成2個模擬立體聲信號的情況下使用它。
圖1的不相關化處理部3采用了頻帶分割方式，它由設置在切換開關1后級的左信號用不相關化處理部3a、及設置在切換開關2后級的右信號用不相關化處理部3b構成。
在左信號用不相關化處理部3a中，由延時器DLa1延時輸入信號，同時由延時器DLa2延時它。延時器DLa1的延時時間與延時器DLa2的延時時間不同。
分別對輸入信號及各延時器DLa1、DLa2的輸出信號設置乘法器MLa1、MLa2、MLa3，把輸入信號及各延時器DLa1、DLa2的輸出信號輸入到對應的乘法器MLa1、MLa2、MLa3上，乘以系數(shù)。由加法器ALa把這些乘法器MLa1、MLa2、MLa3的輸出信號相加，作為左信號L1輸出。
右信號用不相關化處理部3b的結構也與左信號用不相關化處理部3a一樣，由延時器DRa1、DRa2、乘法器MRa1、MRa2、MRa3及加法器ARa構成。而且，加法器ARa的加法運算結果作為右信號R1輸出。
左信號用不相關化處理部3a由第1 FIR數(shù)字濾波器構成，右信號用不相關化處理部3b由第2 FIR數(shù)字濾波器構成。把第1 FIR數(shù)字濾波器的濾波特性示于圖2a，把第2 FIR數(shù)字濾波器的濾波特性示于圖2b。
如圖2a及圖2b所示，各FIR數(shù)字濾波器的濾波特性成為把頻帶分割成多個區(qū)域、交互地表示為通頻帶與阻頻帶那樣的特性。而且，在第1 FIR數(shù)字濾波器與第2 FIR數(shù)字濾波器之間成為這樣的特性，即使輸入信號如單聲道信號那樣是同一個信號，通頻帶與阻頻帶也互相相反，以使這些濾波器的輸出L1、R1成為互相不相關。反射聲附加處理部4的說明人根據(jù)在進行視聽的場所的天花板或墻壁上發(fā)生的反射聲或交混回響聲，感覺到聲的擴展感。因而，在不發(fā)生房間的反射聲或交混回響聲的頭戴耳機中，感覺不到擴展感。反射聲附加處理部4是在使用頭戴耳機視聽音樂的情況下，也使房間的反射聲或交混回響聲發(fā)生，對聽眾提供聲的擴展感的裝置。
反射聲附加處理部4由計算左信號用不相關化處理部3a的輸出信號L1與右信號用不相關化處理部3b的輸出信號R1之差分的加法器4a；左信號用反射聲附加部4b；以及右信號用反射聲附加部4c構成。
在左信號用反射聲附加部4b中，由串聯(lián)連接的多個延時器DLb1～DLbn的每一個把輸入信號L1延時每一個規(guī)定時間。分別對各延時器DLb1～DLbn的輸出信號設置乘法器MLb1～MLbn，把各延時器DLb1～DLbn的輸出信號輸入到對應的乘法器MLb1～MLbn上，乘以系數(shù)。由此，生成多種反射聲。
由各加法器ALb1～ALbn把各乘法器MLb1～MLbn的輸出信號加到輸入信號L1上，作為左信號L2輸出。由此，把多種反射聲附加到輸入信號L1上。
右信號用反射聲附加部4c的結構也與左信號用反射聲附加部4b一樣，由多個延時器DRb1～DRbn；多個乘法器MRb1～MRbn；以及多個ARb1～ARbn構成。而且，把加法器ARbn的加法運算結果作為右信號R2輸出。聲像定位處理部5的說明聲像定位處理部5是控制對聲像進行定位的位置的裝置。在說明圖1的聲像定位處理部5之前，說明有關現(xiàn)有的基本聲像定位處理電路。
圖3示出現(xiàn)有的基本聲像定位處理電路。
把輸入到輸入端子P1上的左信號送給第1聲像定位濾波器301及第2聲像定位濾波器302，以進行與各濾波器301、302的濾波系數(shù)對應的濾波處理。
把輸入到輸入端子P2上的右信號送給第3聲像定位濾波器303及第4聲像定位濾波器304，以進行與各濾波器303、304的濾波系數(shù)對應的濾波處理。第1聲像定位濾波器301的特性與第4聲像定位濾波器304的特性相同，第2聲像定位濾波器302的特性與第3聲像定位濾波器303的特性相同。
在用加法器311把第1聲像定位濾波器301的輸出與第3聲像定位濾波器303的輸出相加以后，作為Lout輸出。在用加法器312把第2聲像定位濾波器302的輸出與第4聲像定位濾波器304的輸出相加以后，作為Rout輸出。
各聲像定位濾波器可通過下面所示的頭部傳輸函數(shù)求出。作為各聲像定位濾波器通?？墒褂脭?shù)百種FIR(有限脈沖響應)數(shù)字濾波器。
說明有關使用了頭部傳輸函數(shù)的聲像定位濾波器的計算方法。如圖4所示，假定從配置在聽眾300前方的左右實有的揚聲器L、R的每一個、到聽眾300的左右各耳的傳輸路徑各自的傳輸函數(shù)分別為HLL、HLR、HRL、HRR。此外，假定從想使聲音定位的假想聲源位置P、到聽眾300的左右各耳的傳輸函數(shù)為WL、WR。這些傳輸函數(shù)都是在頻率軸上的描述。
為了作到在聽眾那里聽起來如同聲音從假想聲源位置輸出那樣而與聲音從實有揚聲器L、R輸出無關，如果假定輸入信號為X，來自實有揚聲器L、R的輸出信號為Lout、Rout，則下式(1)必須成立WLWRX=HLLHLRHRLHRRLoutRout---(1)]]>因而，由實有揚聲器L、R輸出的信號Lout、Rout可按下式(2)求出。
LourRout=1HLLHRR-HLRHRLHRR-HLR-HRLHLLWLWRX---(2)]]>進而，如果假定把實有揚聲器L、R設置成為從聽眾看是左右對稱的，則由于左右對稱的傳輸函數(shù)成為同一個函數(shù)，故下式(3)、(4)成立。假定該同一個傳輸函數(shù)為HTHR、HCRS。
HTHR＝HLL＝HRR…(3)HCRS＝HLR＝HRL…(4)因而，可將上述式(2)改寫成下式(5)。
LoutRout=1HLLHRR-HLRHRLHRR-HLR-HRLHLLWLWRX]]>=1H2THR-H2CRSHTHR-HCRS-HCRSHTHRWLWRX]]>=HTHRWL-HCRSWRH2THR-H2CRSHTHRWR-HCRSWLH2THR-H2CRSX]]> 把上述式(5)中的H1、H2作為變換成時間軸的濾波器，可使用數(shù)百種FIR數(shù)字濾波器。
圖3中的第1聲像定位濾波器301及第4聲像定位濾波器304的頻率特性相當于上述式(5)中的H1，第2聲像定位濾波器302及第3聲像定位濾波器303的頻率特性相當于上述式(5)中的H2。
說明有關圖1的聲像定位處理部5。圖1的聲像定位處理部5具備2個延時器DLc、DRc；2個乘法器MLc、MRc；以及2個加法器ALe、ARc。
把由左信號用反射聲附加部4b輸入的左信號L2送給加法器ALc，同時將其送給由延時器DLc及乘法器MLc構成的第1處理電路。
把由右信號用反射聲附加部4c輸入的右信號R2送給加法器ARc，同時將其送給由延時器DRc及乘法器MRc構成的第2處理電路。
在加法器ALc中，左信號L2與第2處理電路的輸出信號相加，將其作為左輸出信號Lout輸出。在加法器ARc中，右信號R2與第1處理電路的輸出信號相加，將其作為右輸出信號Rout輸出。
圖1的聲像定位處理部5是這樣的裝置，把圖3現(xiàn)有的基本聲像定位處理電路的第1聲像定位濾波器301及第4聲像定位濾波器304置換成作為濾波處理之一種的通過處理，同時，把現(xiàn)有的基本聲像定位處理電路的第2聲像定位濾波器302及第3聲像定位濾波器303分別置換成由延時器及乘法器構成的處理電路。
通過調(diào)整由延時器DLc及乘法器MLc構成的第1處理電路的濾波特性及由延時器DRc及乘當器MRc構成的第2處理電路的濾波特性，可使聲像定位于頭外。即，可作到聲像不定位于頭內(nèi)。第2實施形態(tài)的說明圖5示出輸入了3聲道以上的正面聲信號及雙聲道環(huán)繞聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置的結構。
由乘法器MC對中央輸入信號Center乘以系數(shù)。由加法器AL1把乘法器MC的輸出信號加到正面左輸入信號Lin上。由加法器AR1把乘法器MC的輸出信號加到正面右輸入信號Rin上。
對于由加法器AL1得到的正面左信號及由加法器AR1得到的正面右信號，設置了與圖1一樣的不相關化處理部103、反射聲附加處理部104及聲像定位處理部105。
此外，對于環(huán)繞聲左輸入信號Surround Lin及環(huán)繞聲右輸入信號Surround Rin，也設置了與圖1一樣的不相關化處理部203、反射聲附加處理部204及聲像定位處理部205。
利用加法器AL2，把由聲像定位處理部205得到的環(huán)繞聲左信號加到由聲像定位處理部105得到的正面左信號上，將其作為左輸出信號Lout輸出。
利用加法器AR2，把由聲像定位處理部205得到的環(huán)繞聲右信號加到由聲像定位處理部105得到的正面右信號上，將其作為右輸出信號Rout輸出。
權利要求
1.一種頭戴耳機用立體聲音響裝置，在輸入了單聲道信號或立體聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置中，其特征在于具備不相關化處理部，使把單聲道輸入信號分開成雙聲道了的2個信號或構成立體聲輸入信號的2個信號之相關性減?。环瓷渎暩郊犹幚聿?，用于附加反射聲；以及聲像定位處理部，控制聲像定位位置。
2.一種聲音信號處理程序，它是在輸入了單聲道信號或立體聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置中使用的聲音信號處理程序，其特征在于用于使計算機執(zhí)行不相關化處理，使把單聲道輸入信號分開成雙聲道了的2個信號或構成立體聲輸入信號的2個信號之相關性減?。环瓷渎暩郊犹幚?，用于附加反射聲；以及聲像定位處理，控制聲像定位位置。
3.一種頭戴耳機用立體聲音響裝置，在輸入了雙聲道以上的正面聲信號及雙聲道以上的環(huán)繞聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置中，其特征在于設置了不相關化處理部，對正面聲輸入信號及環(huán)繞聲信號的每一個，使信號之相關性減小；反射聲附加處理部，用于附加反射聲；以及聲像定位處理部，控制聲像定位位置。
4.一種聲音信號處理程序，它是在輸入了雙聲道以上的正面聲信號及雙聲道以上的環(huán)繞聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置中使用的聲音信號處理程序，其特征在于具備用于使計算機對于正面聲輸入信號執(zhí)行使信號之相關性減小的不相關化處理；用于附加反射聲的反射聲附加處理；以及控制聲像定位位置的聲像定位處理的程序；以及用于使計算機對于環(huán)繞聲輸入信號執(zhí)行使信號之相關性減小的不相關化處理；用于附加反射聲的反射聲附加處理；以及控制聲像定位位置的聲像定位處理的程序。
全文摘要
在輸入了單聲道信號或立體聲信號的頭戴耳機用立體聲音響裝置中，具備不相關化處理部，使把單聲道輸入信號分開成雙聲道了的2個信號或構成立體聲輸入信號的2個信號之相關性減??；反射聲附加處理部，用于附加反射聲；以及聲像定位處理部，控制聲像定位位置。
文檔編號H04S1/00GK1494812SQ0280563
公開日2004年5月5日 申請日期2002年2月25日 優(yōu)先權日2001年2月27日
發(fā)明者川野圣史, 山中誠 申請人:三洋電機株式會社