專利名稱：聲像定位設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲像(sound image)定位設(shè)備，其通過從前面的揚(yáng)聲器輸出已經(jīng)進(jìn)行了信號處理的后方聲道聲音來實(shí)現(xiàn)后方虛擬聲像定位，所述信號處理使用模擬從周圍到人耳的空間傳播特性的頭部相關(guān)(head-related)傳遞函數(shù)。
背景技術(shù)：
近來，已經(jīng)公開了各種設(shè)備，其通過使用模擬從周圍到人耳的空間傳播特性的模型頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(以下簡稱為“頭部相關(guān)傳遞函數(shù)”)來實(shí)現(xiàn)各種聲像定位。此外，由于布置真實(shí)的多聲道揚(yáng)聲器導(dǎo)致大規(guī)模的系統(tǒng)并且不實(shí)用，因此提出了一種聲像定位設(shè)備，其通過執(zhí)行消除空間傳播特性的串?dāng)_消除來實(shí)現(xiàn)后方虛擬聲像定位，并且增加了后方聲像定位(JP-A-2001-86599)。該串?dāng)_消除被認(rèn)為是增加后方定位的先決條件。也就是說，為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的聲像定位，在消除空間傳播特性的條件下增加后方聲像定位被認(rèn)為是必要的。
在串?dāng)_消除中，進(jìn)行信號處理，以便通過對模擬來自前面揚(yáng)聲器的傳播特性的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)進(jìn)行逆變換來產(chǎn)生將左前揚(yáng)聲器生成的聲音單獨(dú)地輸入到左耳并且將右前揚(yáng)聲器生成的聲音單獨(dú)地輸入到右耳的效果。由此，所述串?dāng)_消除產(chǎn)生以下效果聽眾覺得好像他或她正在使用耳機(jī)一樣。
在JP-A-2001-86599中，圖19示出了串?dāng)_消除方法。
然而，所述串?dāng)_消除具有這樣的問題它通常需要逆變換計(jì)算，因此需要大規(guī)模的處理。此外，聲音到耳朵的空間傳播方式取決于每個(gè)人，因?yàn)槁曇舾鶕?jù)臉部寬度等而不同地衍射。由于個(gè)體之間的這種差異，可能出現(xiàn)這樣的情況根本沒有獲得后方虛擬聲像定位(即，聽眾覺得好像他或她聽到來自后方的聲音一樣)的效果。此聲像定位的另一問題是它以精確定位的方式生效，即，它對揚(yáng)聲器的安裝角度和臉部方向敏感。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到以上所述，本發(fā)明的目的是在用于實(shí)現(xiàn)后方虛擬聲像定位的聲像定位設(shè)備中，通過簡單計(jì)算來更可靠地實(shí)現(xiàn)后方虛擬聲像定位。
在本發(fā)明中，用于解決上述問題的裝置被如下配置(1)本發(fā)明提供了一種聲像定位設(shè)備，包括L直接(direct)輸出部件，用于通過將左后音頻輸入聲道的音頻信號輸入具有通過將RLD除以LD獲得的特性的濾波器來產(chǎn)生輸出信號；L交叉(cross)輸出部件，用于通過將左后音頻輸入聲道的音頻信號輸入具有通過將RLC除以LC獲得的特性的濾波器來產(chǎn)生輸出信號；R交叉輸出部件，用于通過將右后音頻輸入聲道的音頻信號輸入具有通過將RRC除以RC獲得的特性的濾波器來產(chǎn)生輸出信號；R直接輸出部件，用于通過將右后音頻輸入聲道的音頻信號輸入具有通過將RRD除以RD獲得的特性的濾波器來產(chǎn)生輸出信號；第一加法部件，用于將L直接輸出部件的輸出信號和R交叉輸出部件的輸出信號之間的差信號加到左前音頻輸入聲道的音頻信號上；以及第二加法部件，用于將R直接輸出部件的輸出信號和L交叉輸出部件的輸出信號之間的差信號加到右前音頻輸入聲道的音頻信號上，其中LD是模擬從布置在左前位置上的真實(shí)揚(yáng)聲器FL到左耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；LC是模擬從真實(shí)揚(yáng)聲器FL到右耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；RC是模擬從布置在右前位置上的真實(shí)揚(yáng)聲器FR到左耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；RD是模擬從真實(shí)揚(yáng)聲器FR到右耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；RLD是模擬從虛擬揚(yáng)聲器VL到左耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)，所述虛擬揚(yáng)聲器VL關(guān)于中心線L而與真實(shí)揚(yáng)聲器FL對稱地布置，所述中心線L穿過聽眾頭部的中心，并且沿聽眾的左右方向延伸；RLC是模擬從虛擬揚(yáng)聲器VL到右耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；RRC是模擬從虛擬揚(yáng)聲器VR到左耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)，所述虛擬揚(yáng)聲器VR關(guān)于中心線L而與真實(shí)揚(yáng)聲器FR對稱地布置；以及RRD是模擬從虛擬揚(yáng)聲器VR到右耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)。
本發(fā)明的L直接輸出部件、L交叉輸出部件、R交叉輸出部件和R直接輸出部件處理后方音頻輸入聲道的音頻信號。對這些音頻信號的濾波計(jì)算使得僅僅將所述音頻信號輸入到各自具有通過將一個(gè)傳遞函數(shù)除以另一個(gè)而獲得的特性的濾波器。因此，可以通過執(zhí)行簡單計(jì)算來實(shí)現(xiàn)聲像定位設(shè)備。
本發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，與根據(jù)傳統(tǒng)理論用串?dāng)_消除進(jìn)行的信號處理(矩陣的逆的計(jì)算)所做的相比，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備更可靠地使聽眾覺得好像聲音是從后面輸出的一樣。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以產(chǎn)生比采用根據(jù)傳統(tǒng)理論的計(jì)算的處理更好的結(jié)果的一個(gè)原因在于，傳統(tǒng)設(shè)備沒有準(zhǔn)確地根據(jù)傳統(tǒng)理論操作，因?yàn)閭鹘y(tǒng)理論采用了這樣的模型，該模型基于一組頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的觀察結(jié)果，并且與包括實(shí)際聽眾的真實(shí)系統(tǒng)不同。因此，本發(fā)明產(chǎn)生比采用根據(jù)傳統(tǒng)理論的計(jì)算的處理更好的結(jié)果的事實(shí)與自然規(guī)律并不矛盾。
本發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，本發(fā)明的效果對聽眾的臉部方向不敏感，并且即使聽眾相對于前面的真實(shí)揚(yáng)聲器向前或向后移動，聲音從后面輸出的虛擬感覺也不被削弱?？梢酝茰y，本發(fā)明以復(fù)雜的方式利用了以下事實(shí)聲音從后面輸出的人的虛擬感覺不易受到聲音源的方向影響。
在第(1)項(xiàng)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例中，圖1示出的后方定位增加部件131(稍后描述)對應(yīng)于所述輸出部件以及所述加法部件的一部分。然而，本發(fā)明不限于這一示例。
通過將RLD除以LD獲得的特性是通過將RLD的增益除以LD的增益獲得的增益特性。這適用于L交叉輸出部件、R交叉輸出部件和R直接輸出部件。
術(shù)語“真實(shí)揚(yáng)聲器”是指實(shí)際安裝的揚(yáng)聲器，并且是與沒有實(shí)際安裝的虛擬揚(yáng)聲器相對的概念。
(2)在本發(fā)明中，真實(shí)揚(yáng)聲器被設(shè)置為關(guān)于聽眾的左右方向而互相對稱，而虛擬揚(yáng)聲器也被設(shè)置為關(guān)于聽眾的左右方向而互相對稱，并且，使頭部相關(guān)傳遞函數(shù)LD和RD相同，使LC和RC相同，使RLD和RRD相同，以及使RLC和RRC相同。
對于這一結(jié)構(gòu)，由于可以使每一對的左和右頭部相關(guān)傳遞函數(shù)相同，因此期望可以使所述設(shè)備比第(1)項(xiàng)的情況中更簡單。此外，由于每一對的左和右頭部相關(guān)傳遞函數(shù)完全相同，因此期望在基于頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的濾波器的頻率特性中出現(xiàn)復(fù)合峰值和傾角(dip)的現(xiàn)象得到抑制，由此所述設(shè)備變得更加健壯，即，更耐受聽眾(仿制頭部)的位置變化。與第(1)項(xiàng)的情況相比，第(2)項(xiàng)的設(shè)備將提高聲音從后面輸出的定位感。
本發(fā)明通過從前面的揚(yáng)聲器輸出后方音頻輸入聲道的聲音而更可靠地實(shí)現(xiàn)后方虛擬聲像定位。此外，本發(fā)明的效果對聽眾的臉部方向不敏感，并且即使聽眾相對于揚(yáng)聲器向前或向后移動，聲音從后面輸出的虛擬感覺也不被削弱。


通過參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選示例實(shí)施例，本發(fā)明的以上目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中圖1示出根據(jù)實(shí)施例的聲像定位設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖2示出用于設(shè)置根據(jù)該實(shí)施例的聲像定位設(shè)備的虛擬聲音源的方法、以及在根據(jù)該實(shí)施例的設(shè)備中使用的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的定義；圖3示出用于設(shè)置根據(jù)該實(shí)施例的聲像定位設(shè)備的后方定位增加部件的濾波器的方法；以及圖4A和4B示出根據(jù)該實(shí)施例的聲像定位設(shè)備的后方定位增加部件的濾波器的示例。
具體實(shí)施例方式
<實(shí)施例概況>
下面，將參考圖1到3來概述根據(jù)實(shí)施例的聲像定位設(shè)備。圖1示出了根據(jù)該實(shí)施例的設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。假設(shè)如圖1的右手部分所示，在聽眾100前面(相對于聽眾(仿制頭部)的臉部方向103)傾斜地實(shí)際布置Lch揚(yáng)聲器FL和Rch揚(yáng)聲器FR。對于信號系統(tǒng)，如在DSP 10的左側(cè)所示，將通過解碼器14的解碼產(chǎn)生的左前和右前音頻輸入聲道信號Lch和Rch以及左后和右后音頻輸入聲道信號LSch和RSch輸入到后處理DSP 13。在后方定位增加部件131中對左后和右后音頻輸入聲道信號LSch和RSch進(jìn)行信號處理，并且，通過加法器135A和135B將所得到的信號加到左前和右前音頻輸入聲道信號Lch和Rch上。以這一方式，實(shí)現(xiàn)對于后面的虛擬揚(yáng)聲器VL和VR的聲像定位(在下文中，這被稱為“后方定位的增加(addition)”)。執(zhí)行對于后面的虛擬揚(yáng)聲器VL和VR的聲像定位的原因在于通過真實(shí)揚(yáng)聲器輸出多聲道聲音需要大規(guī)模的系統(tǒng)，并且不一定實(shí)用。
為了實(shí)現(xiàn)這樣的后方虛擬聲像定位，此實(shí)施例的設(shè)備使用模擬從揚(yáng)聲器到雙耳的傳遞特性的模型頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的修正形式。此實(shí)施例的設(shè)備特征在于后方定位增加部件131。傳統(tǒng)設(shè)備配備有串?dāng)_消除電路，用于消除從揚(yáng)聲器FL和FR到雙耳M1和M2的傳遞特性(參見JP-A-2001-86599)。在此實(shí)施例的設(shè)備中，后方定位增加部件131也執(zhí)行對應(yīng)于串?dāng)_消除校正的處理。
在圖2中示出了用于設(shè)置虛擬聲音源的方法。如圖2所示，在此實(shí)施例的設(shè)備中，將虛擬揚(yáng)聲器VL和VR設(shè)置在關(guān)于中心線104而與前面的真實(shí)揚(yáng)聲器FL和FR對稱的位置上。
如圖3所示，后方定位增加部件131使用這樣的濾波器，所述濾波器具有通過對于每個(gè)角頻率ω、將頭部相關(guān)傳遞函數(shù)RearLD(ω)和RearRD(ω)的增益除以頭部相關(guān)傳遞函數(shù)LD(ω)和RD(ω)的增益而獲得的特性(被轉(zhuǎn)換為脈沖響應(yīng))，所述頭部相關(guān)傳遞函數(shù)LD(ω)和RD(ω)模擬從前面揚(yáng)聲器FL和FR到雙耳的空間傳播特性，所述頭部相關(guān)傳遞函數(shù)RearLD(ω)和RearRD(ω)模擬從后面虛擬揚(yáng)聲器VL和VR到雙耳的空間傳播特性。在后方定位增加部件131中，將后方音頻輸入聲道信號LSch和RSch乘以這些濾波器的特性，并且輸出所得到的信號?？梢酝茰y，以這一方式，與通過增益除法獲得的濾波器的特性取卷積產(chǎn)生了與消除從前面揚(yáng)聲器FL和FR到雙耳M1和M2的傳遞特性的串?dāng)_消除相似的效果。
<根據(jù)實(shí)施例的聲像定位設(shè)備的結(jié)構(gòu)>
下面，將參照圖1來描述根據(jù)實(shí)施例的聲像定位設(shè)備。如上所述，圖1示出了根據(jù)該實(shí)施例的設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。根據(jù)該實(shí)施例的聲像定位設(shè)備配備有接收來自各種源之一的輸入并對其進(jìn)行處理的DSP 10、以及控制器32、用戶接口33和存儲器31。根據(jù)該實(shí)施例的聲像定位設(shè)備還配備有D/A轉(zhuǎn)換器22，用于將DSP 10的數(shù)字音頻輸出信號轉(zhuǎn)換為模擬信號；電子音量調(diào)控器(volume)41，用于調(diào)整D/A轉(zhuǎn)換器22的音頻輸出信號的聲音音量；以及功率放大器42，用于放大已經(jīng)通過電子音量調(diào)控器41的音頻信號。在根據(jù)該實(shí)施例的聲像定位設(shè)備外部提供的揚(yáng)聲器FL和FR將功率放大器42的輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音，并且將其輸出給聽眾(仿制頭部)100。下面將描述各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)。
圖1所示的DSP(數(shù)字信號處理器)10配備有用于將輸入信號解碼的解碼器14以及用于處理解碼器14的輸出信號的后處理DSP 13。解碼器14接收和解碼諸如比特流、多PCM信號和數(shù)字音頻信號的多比特流的各種輸入信號之一。解碼器14輸出環(huán)繞音頻輸入信號，即，左前和右前音頻輸入聲道信號Lch和Rch、前部中心聲道信號Cch、以及左后和右后音頻輸入聲道信號LSch和RSch。
在至少配備有用于對后音頻輸入聲道信號LSch和RSch進(jìn)行后方定位的后方定位增加部件131以及加法器135A和135B的情況下，后處理DSP 13處理從解碼器14接收的環(huán)繞音頻輸入信號，并且輸出所得到的信號。在根據(jù)此實(shí)施例的設(shè)備中，如圖1所示，僅僅實(shí)際安裝前面的揚(yáng)聲器FL和FR。DSP10通過利用加法器135A和135B將后面的虛擬揚(yáng)聲器VL和VR的后音頻信號與前面的揚(yáng)聲器FL和FR的音頻輸入聲道信號Lch和Rch相組合，來執(zhí)行聲像定位。中心聲道音頻輸入信號Cch被分配給加法器135A和135B，并且通過加法器135A和135B而與左前和右前音頻輸入聲道信號Lch和Rch相組合。以這一方式將信號進(jìn)行混合的原因在于如上所述，通過真實(shí)揚(yáng)聲器輸出多聲道聲音需要大規(guī)模的系統(tǒng)，并且不一定實(shí)用。
為了執(zhí)行對與后方音頻輸入聲道信號LSch和RSch相對應(yīng)的后面虛擬揚(yáng)聲器VL和VR的聲像定位，后方定位增加部件131配備有濾波器131LD、131LC、131RC和131RD以及加法器131L和131R。利用在DSP 10的內(nèi)部或外部提供的ROM 31的一部分以及卷積計(jì)算部件來實(shí)現(xiàn)濾波器131LD、131LC、131RC和131RD中的每一個(gè)。將FIR濾波器參數(shù)存儲在ROM 31中，并且卷積計(jì)算部件將后方音頻輸入聲道信號LSch和RSch與從ROM 31讀取的FIR濾波器參數(shù)求卷積(convolute)。加法器131L將濾波器131LD和131RC的輸出加到一起，并且加法器131R將濾波器131RD和131LC的輸出加到一起。
為了通過處理后方音頻輸入聲道信號LSch和RSch來執(zhí)行對于虛擬揚(yáng)聲器VL和VR的聲像定位，后方定位增加部件131的濾波器131LD、131LC、131RC和131RD使用這樣的濾波器，該濾波器具有通過對于每個(gè)角頻率ω、將模擬從后面的虛擬揚(yáng)聲器VL和VR到雙耳的空間傳播特性的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的增益除以模擬從前面的揚(yáng)聲器FL和FR到雙耳的空間傳播特性的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的增益而獲得的特性(細(xì)節(jié)將稍后參照圖3進(jìn)行描述)。如圖1所示，將濾波器131LC和131RC的輸出乘以-1，以獲得相反相位的信號。
圖1所示的加法器131L和131R的功能塊具有用于將濾波器131LD、131LC、131RC和131RD的輸出互相組合的計(jì)算部件，并且將所得到的信號提供給加法器135A和135B。取代將濾波器131LC和131RC的輸出乘以-1的是，可以利用加法器135A和135B來執(zhí)行減法。
如圖1所示，加法器135A具有用于將后方定位增加部件131的輸出信號之一、左前音頻輸入聲道信號Lch和中心聲道音頻輸入信號Cch組合(相加)到一起的計(jì)算部件，并且加法器135B具有用于將后方定位增加部件131的輸出信號中的另一個(gè)、右前音頻輸入聲道信號Rch和中心音頻輸入信號Cch組合(相加)到一起的計(jì)算部件。所述這些計(jì)算部件將所得到的信號提供給D/A轉(zhuǎn)換器22。
圖1所示的控制器32根據(jù)從用戶接口33接收的指令來控制后處理DSP13內(nèi)部的操作。將用于控制后處理DSP 13的各種控制數(shù)據(jù)存儲在存儲器31中。例如，將后方定位增加部件131的FIR濾波器參數(shù)存儲在存儲器31中。用戶接口33具有操縱器和GUI，并且向控制器32發(fā)送指令。
圖1所示的D/A轉(zhuǎn)換器22具有D/A轉(zhuǎn)換器IC，并且將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。
例如，作為電子音量控制IC的電子音量調(diào)控器41調(diào)整D/A轉(zhuǎn)換器22的輸出信號的音量，并且將所得到的信號提供給功率放大器42。功率放大器42放大電子音量調(diào)控器41的模擬輸出信號，并且將所得到的信號提供給揚(yáng)聲器FL和FR。
<實(shí)施例的設(shè)備的虛擬聲音源的設(shè)置>
將參照圖2來描述根據(jù)實(shí)施例的設(shè)備的虛擬聲音源的設(shè)置。圖2示出了用于這一設(shè)置的方法、以及在根據(jù)該實(shí)施例的設(shè)備中使用的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的定義。如上所述，在根據(jù)該實(shí)施例的設(shè)備中，通過處理后方音頻輸入聲道信號來執(zhí)行對虛擬聲音源的聲像定位。如圖2所示，在此實(shí)施例中，將虛擬揚(yáng)聲器VL和VR設(shè)置在關(guān)于中心線104而與前面的揚(yáng)聲器FL和FR對稱的位置上。中心線104穿過聽眾100的中心，并且沿聽眾100的左右方向延伸。
如圖2所示，將虛擬揚(yáng)聲器VL和VR設(shè)置在關(guān)于聽眾100的左右中心線104而與前面的揚(yáng)聲器FL和FR對稱的位置上提供了以下優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)閺那懊娴膿P(yáng)聲器FL和FR起的傳播距離等于后面的虛擬揚(yáng)聲器VL和VR的傳播距離，所以由于前/后傳播時(shí)間之間的差導(dǎo)致的相位差和由于前/后傳播距離之間的差導(dǎo)致的聲音音量差近似相同。此外，由于聲音入射的前/后角度相同，因此可以使出現(xiàn)在頭部的干擾的程度差異較小。結(jié)果，期望在后方定位增加部件131的濾波器的頻率特性中出現(xiàn)復(fù)合峰值和傾角(dip)的現(xiàn)象得到抑制，由此所述設(shè)備變得健壯，即，耐受聽眾(仿制頭部)100的位置變化。
此外，在根據(jù)該實(shí)施例的設(shè)備中，左前和右前揚(yáng)聲器FL和FR被設(shè)置在關(guān)于表示聽眾100的臉部方向103的線而互相對稱的位置上，并且后面的虛擬揚(yáng)聲器VL和VR也被設(shè)置在關(guān)于同一條線而互相對稱的位置上，由此，可以使得左和右頭部相關(guān)傳遞函數(shù)相同。結(jié)果，期望在后方定位增加部件131的濾波器的頻率特性中出現(xiàn)復(fù)合峰值和傾角的現(xiàn)象被進(jìn)一步抑制，由此所述設(shè)備變得更加健壯，即，更加耐受聽眾(仿制頭部)100的位置變化。
<實(shí)施例的設(shè)備的后方定位增加部件的濾波器的設(shè)置>
下面，將參照上面參照過的圖2以及圖3和4來描述用于設(shè)置后方定位增加部件131的濾波器的方法。
按照圖2所示的那樣來定義從前面的揚(yáng)聲器FL和FR以及后面的虛擬揚(yáng)聲器VL和VR到兩個(gè)頭部M1和M2的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)。如圖2所示，將具有字符“D”(代表“直接”)的符號賦予從揚(yáng)聲器到更靠近該揚(yáng)聲器的耳朵的路徑的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)，并且將具有字符“C”(代表“交叉”)的符號賦予從揚(yáng)聲器到離該揚(yáng)聲器較遠(yuǎn)的耳朵的路徑的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)。將具有字符“Rear”的符號賦予從后面的虛擬揚(yáng)聲器起的路徑的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)。此外，將具有字符“L”(代表“左”)的符號賦予從偏左側(cè)的揚(yáng)聲器起的路徑的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)，并且將具有字符“R”(代表“右”)的符號賦予從偏右側(cè)的揚(yáng)聲器起的路徑的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)。例如，利用RearLC(ω)來表示從左后路徑102LC起的路徑的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)，其中，如上所述，ω是角頻率(這也適用于以下情況)。每個(gè)如此定義的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)是模型頭部相關(guān)傳遞函數(shù)。這些模型頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的實(shí)際測量數(shù)據(jù)是公開的，因此可以使用。
下面，將參照圖3來具體描述后方定位增加部件131的濾波器。僅為圖1的一部分(后方定位增加部件131)的圖3圖示了這些濾波器的設(shè)置方法。如圖3所示，后方定位增加部件131的每個(gè)濾波器的特性是從關(guān)于聽眾100的左右中心線104而互相對稱的兩個(gè)位置起的路徑的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(參見圖2所示的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的定義)的增益之間的比率。作為表示濾波器131LD、131LC、131RC和131RD中的每一個(gè)的特性的符號的一部分的符號“/”是指對于每個(gè)角頻率ω的增益除法(在以dB(即，利用對數(shù)表示法)表示增益的情況下，所得到的值是dB值之間的差)。在圖3中，濾波器131LD、131LC、131RC和131RD的特性被表示為頻率特性。然而，由于輸入的數(shù)字音頻信號是時(shí)序數(shù)據(jù)，因此用FIR濾波器對輸入信號求卷積，所述FIR濾波器具有通過轉(zhuǎn)換頻率特性獲得的系數(shù)(增益差)。
如圖2所示，由于虛擬聲音源VL和VR被設(shè)置在關(guān)于表示聽眾100的臉部方向103的線而互相對稱的位置上，并且揚(yáng)聲器FL和FR也被設(shè)置在關(guān)于同一條線而互相對稱的位置上，因此可以認(rèn)為頭部相關(guān)傳遞函數(shù)彼此左右對稱。因此，濾波器131LD和131RD的特性相同，并且濾波器131LC和131RC的特性相同。
下面，將參照圖4A和4B來描述后方定位增加部件131的濾波器的具體示例。圖4A和4B示出了虛擬聲音源VL和VR被設(shè)置在關(guān)于表示聽眾100的臉部方向103的線而互相對稱的位置上、并且揚(yáng)聲器FL和FR也被設(shè)置在關(guān)于同一條線而互相對稱的位置上的情況下，濾波器131LD、131LC、131RC和131RD的示例特性(參見圖3)。因此，濾波器131LD和131RD的頻率特性相同，并且濾波器131LC和131RC的頻率特性相同。圖4A示出了表示濾波器131LD和131RD的特性的曲線53。圖4B示出了表示濾波器131LC和131RC的特性的曲線56。
在圖4A和4B的示例中，前面的揚(yáng)聲器FL和FR相對于聽眾100的臉部方向103的設(shè)置角度是30°，并且后面的虛擬揚(yáng)聲器VL和VR相對于方向103的設(shè)置角度是150°。通過這一設(shè)置，前面的揚(yáng)聲器FL和FR與虛擬聲音源VL和VR關(guān)于圖2所示的中心線104對稱。
如圖4A所示，由曲線53表示的濾波器131LD和131RD的頻率響應(yīng)是通過將由曲線52表示的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)RearLD(ω)、RearRD(ω)(RearLD(ω)＝RearRD(ω))的增益除以由曲線51表示的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)LD(ω)、RD(ω)(LD(ω)＝RD(ω))的增益而獲得的頻率響應(yīng)(在以dB(即，利用對數(shù)表示法)表示增益的情況下，所得到的值是dB值之間的差)。同樣，由如圖4B所示的曲線56表示的交叉方向?yàn)V波器131LC和131RC的頻率響應(yīng)是通過將由曲線54表示的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的增益除以由曲線55表示的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)的增益而獲得的頻率響應(yīng)。這些頭部相關(guān)傳遞函數(shù)是與上述揚(yáng)聲器設(shè)置角度相對應(yīng)的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)。
將描述其特性在圖4A和4B中被示出的濾波器的實(shí)現(xiàn)。通過計(jì)算如圖4A和4B所示的增益除法值，作為工廠設(shè)置值預(yù)先確定后方定位增加部件131的濾波器的特性，并且將該特性作為FIR濾波器參數(shù)存儲在圖1所示的存儲器31中?？梢詾殛P(guān)于聽眾100的臉部方向103的揚(yáng)聲器設(shè)置角度的各種模式設(shè)置多組FIR濾波器參數(shù)。例如，這使得有可能根據(jù)用戶設(shè)置的揚(yáng)聲器設(shè)置角度(通過用戶接口33來輸入這些信息)來選擇一組參數(shù)。控制器32將與這些角度相對應(yīng)的濾波器系數(shù)作為用于后方定位增加部件131的控制參數(shù)讀出，并且將它們提供給后方定位增加部件131。如上面參照圖1所述的那樣，在這些FIR濾波器參數(shù)的基礎(chǔ)上，后方定位增加部件131的每個(gè)濾波器將后方音頻輸入聲道信號LSch或RLch與其FIR濾波器特性求卷積。
本發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，與串?dāng)_消除的信號處理(矩陣的逆的計(jì)算)所做的相比，根據(jù)本實(shí)施例的設(shè)備更可靠地使聽眾覺得好像聲音是從后面輸出的，盡管它們實(shí)際上是從前面的揚(yáng)聲器輸出的?？梢酝茰y，上述除法計(jì)算產(chǎn)生了與消除從前面的揚(yáng)聲器FL和FR到雙耳M1和M2的傳遞特性的串?dāng)_消除相似的效果。
權(quán)利要求1所述的本發(fā)明的所述方面可被不同地表示如下(A)本發(fā)明提供了一種聲像定位設(shè)備，其包括濾波器計(jì)算部件，用于根據(jù)以下公式進(jìn)行卷積計(jì)算和加法計(jì)算OutputL＝LD(z)×LSch-RC(z)×RSchOutputR＝-LC(z)×LSch+RD(z)×RSch(“×”是指卷積，并且“+”是指加法)其中，LSch和RSch是左后和右后音頻輸入聲道的音頻信號序列，并且利用矩陣來表示傳遞函數(shù)LD(z)、LC(z)、RC(z)和RD(z)；以及相加部件，用于將作為濾波器計(jì)算部件的計(jì)算結(jié)果的OutputL和OutputR加到各個(gè)音頻信號Lch和Rch上，所述各個(gè)音頻信號Lch和Rch是左前和右前音頻輸入聲道的音頻信號本身、或者是通過對左前和右前音頻輸入聲道的音頻信號進(jìn)行信號處理而獲得的，其中濾波器計(jì)算部件分別使用與LD(ω)和RLD(ω)的增益比、LC(ω)和RLC(ω)的增益比、RC(ω)和RRC(ω)的增益比以及RD(ω)和RRD(ω)的增益比的頻率響應(yīng)相對應(yīng)的脈沖響應(yīng)，作為LD(z)、LC(z)、RC(z)和RD(z)，其中ω是角頻率；LD(ω)和LC(ω)分別是模擬從假設(shè)實(shí)際安裝的左前揚(yáng)聲器到左耳和右耳的空間傳播特性的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；RC(ω)和RD(ω)分別是模擬從假設(shè)實(shí)際安裝的右前揚(yáng)聲器到左耳和右耳的空間傳播特性的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；VLD(ω)和VLC(ω)分別是模擬從關(guān)于聽眾的左右中心線而與左前揚(yáng)聲器前后對稱的左后虛擬揚(yáng)聲器到左耳和右耳的空間傳播特性的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；并且，VRC(ω)和VRD(ω)分別是模擬從關(guān)于所述左右中心線而與右前揚(yáng)聲器前后對稱的右后虛擬揚(yáng)聲器到左耳和右耳的空間傳播特性的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)。這里，在整個(gè)說明書中，“R”表示后部，例如，RLD(ω)表示后部的LD(ω)，并且RRD(ω)表示后部的RD(ω)。
盡管針對特定的優(yōu)選實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說清楚的是，在本發(fā)明的教導(dǎo)的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行各種改變和修改。顯然，這些改變和修改處于由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神、范圍和意圖之內(nèi)。
本申請基于2005年12月28日提交的日本專利申請第2005-379625號，其內(nèi)容被合并于此以供參考。
權(quán)利要求
1.一種聲像定位設(shè)備，包括L直接輸出部件，其通過將左后音頻輸入聲道的音頻信號輸入具有通過將RLD除以LD獲得的特性的濾波器來產(chǎn)生輸出信號；L交叉輸出部件，其通過將左后音頻輸入聲道的音頻信號輸入具有通過將RLC除以LC獲得的特性的濾波器來產(chǎn)生輸出信號；R交叉輸出部件，其通過將右后音頻輸入聲道的音頻信號輸入具有通過將RRC除以RC獲得的特性的濾波器來產(chǎn)生輸出信號；R直接輸出部件，其通過將右后音頻輸入聲道的音頻信號輸入具有通過將RRD除以RD獲得的特性的濾波器來產(chǎn)生輸出信號；第一加法部件，其將L直接輸出部件的輸出信號和R交叉輸出部件的輸出信號之間的差信號加到左前音頻輸入聲道的音頻信號上；以及第二加法部件，其將R直接輸出部件的輸出信號和L交叉輸出部件的輸出信號之間的差信號加到右前音頻輸入聲道的音頻信號上，其中LD是模擬從布置在左前位置上的真實(shí)揚(yáng)聲器FL到左耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；LC是模擬從真實(shí)揚(yáng)聲器FL到右耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；RC是模擬從布置在右前位置上的真實(shí)揚(yáng)聲器FR到左耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；RD是模擬從真實(shí)揚(yáng)聲器FR到右耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；RLD是模擬從虛擬揚(yáng)聲器VL到左耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)，所述虛擬揚(yáng)聲器VL關(guān)于中心線L而與真實(shí)揚(yáng)聲器FL對稱地布置，所述中心線L穿過聽眾頭部的中心，并且沿聽眾的左右方向延伸；RLC是模擬從虛擬揚(yáng)聲器VL到右耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)；RRC是模擬從虛擬揚(yáng)聲器VR到左耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)，所述虛擬揚(yáng)聲器VR關(guān)于中心線L而與真實(shí)揚(yáng)聲器FR對稱地布置；以及RRD是模擬從虛擬揚(yáng)聲器VR到右耳的空間傳播的頭部相關(guān)傳遞函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲像定位設(shè)備，其中，所述真實(shí)揚(yáng)聲器被設(shè)置為關(guān)于聽眾的左右方向而互相對稱，并且所述虛擬揚(yáng)聲器被設(shè)置為關(guān)于聽眾的左右方向而互相對稱；并且其中，頭部相關(guān)傳遞函數(shù)LD和RD相同，LC和RC相同，RLD和RRD相同，并且RLC和RRC相同。
全文摘要
一種聲像定位設(shè)備，包括L直接輸出部件，將左后聲道的音頻信號輸入具有將RLD除以LD獲得的特性的濾波器產(chǎn)生輸出信號；L交叉輸出部件，將左后聲道的音頻信號輸入具有將RLC除以LC獲得的特性的濾波器產(chǎn)生輸出信號；R交叉輸出部件，將右后聲道的音頻信號輸入具有將RRC除以RC獲得的特性的濾波器產(chǎn)生輸出信號；R直接輸出部件，將右后聲道的音頻信號輸入具有將RRD除以RD獲得的特性的濾波器產(chǎn)生輸出信號；第一加法部件，將L直接輸出部件的輸出信號和R交叉輸出部件的輸出信號之間的差加到左前聲道的音頻信號上；第二加法部件，將R直接輸出部件的輸出信號和L交叉輸出部件的輸出信號之間的差加到右前聲道的音頻信號。
文檔編號H04S5/02GK1993002SQ20061017121
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者片山真樹 申請人:雅馬哈株式會社