專利名稱：一種避免合成噪聲的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子技術領域，尤其涉及一種避免合成噪聲的方法和裝置。
背景技術：
3D環(huán)繞立體聲是一種模擬環(huán)繞聲系統(tǒng)，將單聲道或雙聲道立體聲信號進行數(shù)字信號處理后輸出，產(chǎn)生三維的環(huán)繞聲音場效果?，F(xiàn)有的3D立體聲一般是基于頭部關聯(lián)傳輸函數(shù)(Head Related Transfer Function，HRTF)模型的，這種HRTF模型的3D立體聲原理是用一組濾波器來模擬聲源分別到達兩只人耳的傳輸路徑，不同的濾波器模擬不同方位聲源的傳輸函數(shù)。這樣，本來沒有方位感的聲音信號經(jīng)過濾波器處理后就產(chǎn)生了方位感和距離感，從而模擬了真實的3維空間的環(huán)境。
對于HRTF模型而言，濾波器是通過實驗構造產(chǎn)生的。首先確定人頭部的模型，在雙耳的位置安裝探針式的麥克風；然后以該頭部模型為球心，用一個揚聲器在球面的某個位置發(fā)出脈沖信號，這樣，安放在雙耳位置的麥克風采集到的信號就分別是該球面某個位置聲源到達雙耳的沖激響應，通過這種方法就產(chǎn)生了一對濾波器系數(shù)。利用這對濾波器系數(shù)就可以模擬從該球面某個位置發(fā)出的聲音。顯然，改變揚聲器的位置，即改變揚聲器的水平角度(方位角)和垂直角度(仰角)，即可獲得不同位置聲源到達雙耳的沖擊響應，進而得到模擬整個3維空間的一組濾波器系數(shù)。若設定x(n)是時域上的輸入信號，通過快速傅里葉變換(FFT)得到頻域上的輸入信號X(k)；H(k)是揚聲器到麥克風之間的傳輸函數(shù)，其中，HL1是左聲道的傳輸函數(shù)，HR1是右聲道傳輸函數(shù)；Y(k)是麥克風接收到的信號，即輸出信號，其中YL1(k)是左聲道輸出信號，YR1(k)是右聲道輸出信號，則可得Y(k)＝X(k)*H(k)，在通過逆快速傅里葉變換(IFFT)得到時域上的輸出信號。當然，如果X(k)是脈沖信號，則Y(k)即是沖擊響應，此時Y(k)＝H(k)。通過這種方式可以求出三維空間各個位置的傳輸函數(shù)，即濾波器系數(shù)，利用這些濾波器系數(shù)就可以模擬三維空間各個位置發(fā)出的聲音，如圖1所示。
實際上，三維空間是連續(xù)的，不可能獲得所有位置對應的濾波器系數(shù)，因此，只是在一些離散的位置獲得濾波器系數(shù)。例如，在水平方向的方位角每10度取一個聲源位置，垂直方向的仰角也是每10度取一個聲源位置，則在整個三維球面的聲源位置總數(shù)為(360/10)*((180/10)-1)+2＝614，即需要614對濾波器系數(shù)。由于是在離散的位置上獲得了模擬傳輸函數(shù)的濾波器系數(shù)，因此，即使是相鄰的濾波器，其濾波特性也存在一定的差異，當這種差異較大時，在濾波器切換過程中就會引入噪聲，也就是說，當采用不同的濾波器組來模擬聲音從不同方向射入的傳輸函數(shù)時，當聲音的方位角變化時需要進行濾波器的切換，由于切換前后的濾波器存在差異，因此會在過渡期引入噪聲，降低3D立體聲的質(zhì)量，使用戶感受較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種避免合成噪音的方法和裝置，以解決現(xiàn)有技術中存在的在過渡期引入噪聲，降低3D立體聲的質(zhì)量，使用戶感受較差的問題。
本發(fā)明提供一種避免合成噪聲的方法，應用于至少包含第一濾波器和第二濾波器的系統(tǒng)中，該第一濾波器在過渡期將向該第二濾波器切換，該方法包括分別確定所述第一濾波器和所述第二濾波器的輸出信號；若當前為濾波器切換過渡期，則分別為所述第一濾波器的輸出信號和所述第二濾波器的輸出信號設定權重，并利用該權重對所述兩個濾波器的輸出信號進行加權疊加操作；輸出加權疊加后的輸出信號。
所述確定所述第一濾波器和所述第二濾波器的輸出信號是根據(jù)公式
計算確定的，其中，YLm(k)表示第m濾波器的左聲道輸出信號，YRm(k)表示第m濾波器的右聲道輸出信號；X(k)表示輸入信號；(θm，m)表示輸入信號的方位角和仰角；HL(θm，m)表示第m濾波器來自(θm，m)位置的輸入信號到達左聲道的傳輸函數(shù)；HR(θm，m)表示第m濾波器來自(θm，m)位置的輸入信號到達右聲道的傳輸函數(shù)，m＝1或2。
將確定的所述輸出信號通過逆快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換到時域，重新確定輸出信號。
所述權重的設定原則為若未到達過渡期一半采樣點，則第一濾波器輸出信號的權重大于第二濾波器；否則，第一濾波器輸出信號的權重小于第二濾波器。
所述第一濾波器輸出信號的權重為b(i)，第二濾波器輸出信號的權重為(1-b(i))，其中，b(i)＝1-i/L，L表示一幀數(shù)據(jù)長度，等于128個采樣點，i表示當前采樣點的個數(shù)，取值為
，b(i)表示第i個采樣點時第一濾波器的權重，(1-b(i))表示第i個采樣點時第二濾波器的權重。
本發(fā)明還提供一種避免合成噪音的裝置，應用于至少包含第一濾波器和第二濾波器的系統(tǒng)中，該第一濾波器在過渡期將向該第二濾波器切換，該裝置包括信號確定單元，用于分別確定所述第一濾波器和所述第二濾波器的輸出信號；權重設定單元，若當前為濾波器切換過渡期，則分別為所述第一濾波器的輸出信號和所述第二濾波器的輸出信號設定權重；
加權疊加單元，用于利用所述權重對兩個濾波器的輸出信號進行加權疊加操作；輸出單元，用于輸出加權疊加后的輸出信號。
所述信號確定單元包括保存單元，用于保存公式 其中，YLm(k)表示第m濾波器的左聲道輸出信號，YRm(k)表示第m濾波器的右聲道輸出信號；X(k)表示輸入信號；(θm，m)表示輸入信號的方位角和仰角；HL(θm，m)表示第m濾波器來自(θm，m)位置的輸入信號到達左聲道的傳輸函數(shù)；HR(θm，m)表示第m濾波器來自(θm，m)位置的輸入信號到達右聲道的傳輸函數(shù)，m＝1或2；控制單元，用于利用所述公式計算確定所述第一濾波器和第二濾波器的輸出信號。
所述控制單元包括執(zhí)行單元，用于利用所述公式計算確定所述第一濾波器和第二濾波器的輸出信號；轉(zhuǎn)換單元，將確定的所述輸出信號通過逆快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換到時域，重新確定輸出信號。
權重設定單元包括判斷單元和操作單元，其中，所述判斷單元，用于判斷是否達到過渡期一半采樣點，并將判斷結(jié)果發(fā)送給所述操作單元；所述操作單元，用于接收所述判斷結(jié)果，若該判斷結(jié)果為未到達過渡期一半時間，則為第一濾波器輸出信號設定的權重大于第二濾波器；否則，為第一濾波器輸出信號設定的權重小于第二濾波器。
所述操作單元包括計數(shù)單元和設定單元，其中，所述計數(shù)單元，用于計數(shù)當前采樣點的個數(shù)，并將該個數(shù)發(fā)送給所述設定單元；所述設定單元，用于設定第一濾波器輸出信號的權重為b(i)，第二濾波器輸出信號的權重為(1-b(i))，其中，b(i)＝1-i/L，L表示一幀數(shù)據(jù)長度，等于128個采樣點，i表示當前采樣點的個數(shù)，取值為
，b(i)表示第i個采樣點時第一濾波器的權重，(1-b(i))表示第i個采樣點時第二濾波器的權重。
本發(fā)明通過在濾波器切換過渡期，分別為第一濾波器的輸出信號和第二濾波器的輸出信號設定權重，并利用該權重對所述兩個濾波器的輸出信號進行加權疊加操作，輸出加權疊加后的輸出信號的方法，避免了在濾波器切換過程中由于濾波器的濾波特性的差異引入的噪聲，提高了3D立體聲的質(zhì)量，使得用戶體驗較好。


圖1為背景技術中信號處理流程圖；圖2為本發(fā)明實施例裝置結(jié)構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例方法步驟流程示意圖；圖4為本發(fā)明實施例斜坡函數(shù)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例信號處理流程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明應用于至少包含第一濾波器和第二濾波器的系統(tǒng)中，該第一濾波器在過渡期將向該第二濾波器切換，該方法主要包括首先，分別確定第一濾波器和第二濾波器的輸出信號；然后，若當前為濾波器切換過渡期，則分別為所述第一濾波器的輸出信號和所述第二濾波器的輸出信號設定權重，并利用該權重對所述兩個濾波器的輸出信號進行加權疊加操作；最后，輸出加權疊加后的輸出信號。
下面結(jié)合說明書附圖詳細說明本發(fā)明。
如圖2所示，為本發(fā)明實施例裝置結(jié)構示意圖，該裝置應用于至少包含第一濾波器和第二濾波器的系統(tǒng)中，該第一濾波器在過渡期將向該第二濾波器切換，包括信號確定單元11、權重設定單元12、加權疊加單元13和輸出單元14，其中，信號確定單元11用于分別確定第一濾波器和第二濾波器的輸出信號；權重設定單元12用于若當前為濾波器切換過渡期，則分別為所述第一濾波器的輸出信號和所述第二濾波器的輸出信號設定權重；加權疊加單元13用于利用所述權重對兩個濾波器的輸出信號進行加權疊加操作；輸出單元14用于輸出加權疊加后的輸出信號。
所述信號確定單元11包括保存單元21和控制單元22，其中，保存單元21用于保存公式 其中，YLm(k)表示第m濾波器的左聲道輸出信號，YRm(k)表示第m濾波器的右聲道輸出信號；X(k)表示輸入信號；(θm，m)表示輸入信號的方位角和仰角；HL(θm，m)表示第m濾波器來自(θm，m)位置的輸入信號到達左聲道的傳輸函數(shù)；HR(θm，m)表示第m濾波器來自(θm，m)位置的輸入信號到達右聲道的傳輸函數(shù)，m＝1或2；控制單元22用于利用所述公式計算確定所述第一濾波器和第二濾波器的輸出信號。
進一步地，所述控制單元22包括執(zhí)行單元31和轉(zhuǎn)換單元32，其中，執(zhí)行單元31用于利用所述公式計算確定所述第一濾波器和第二濾波器的輸出信號；轉(zhuǎn)換單元32將確定的所述輸出信號通過逆快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換到時域，重新確定輸出信號。
另外，權重設定單元12包括判斷單元23和操作單元24，其中，判斷單元23用于判斷是否達到過渡期一半采樣點，并將判斷結(jié)果發(fā)送給所述操作單元24；操作單元24用于接收所述判斷結(jié)果，若該判斷結(jié)果為未到達過渡期一半時間，則為第一濾波器輸出信號設定的權重大于第二濾波器；否則，為第一濾波器輸出信號設定的權重小于第二濾波器。
進一步地，所述操作單元24包括計數(shù)單元33和設定單元34，其中，計數(shù)單元33用于計數(shù)當前采樣點的個數(shù)，并將該個數(shù)發(fā)送給所述設定單元34；設定單元34用于設定第一濾波器輸出信號的權重為b(i)，第二濾波器輸出信號的權重為(1-b(i))，其中，b(i)＝1-i/L，L表示一幀數(shù)據(jù)長度，等于128個采樣點，i表示當前采樣點的個數(shù)，取值為
，b(i)表示第i個采樣點時第一濾波器的權重，(1-b(i))表示第i個采樣點時第二濾波器的權重。
如圖3所示，為本發(fā)明實施例方法步驟流程示意圖，該方法包括步驟301分別確定第一濾波器和第二濾波器的輸出信號。
在本發(fā)明實施例中，設定原始信號是一個沒有任何方位感的單聲道輸入信號X(k)，在0＜t＜t1時刻，要模擬在(θ1，1)位置的聲源，即輸入信號，在t＞t1時刻，要模擬在(θ2，2)位置的聲源，其中，(θ，)表示輸入信號，即聲源的方位角和仰角。在(θ1，1)和(θ2，2)這兩個位置的傳輸函數(shù)可以用兩組濾波器的系數(shù)表示，分別為HL(θ1，1)、HR(θ1，1)和HL(θ2，2)、HR(θ2，2)，其中，HL(θm，m)表示來自(θm，m)位置的聲源到達左耳的傳輸函數(shù)，HR(θm，m)表示來自(θm，m)位置的聲源到達右耳的傳輸函數(shù)，其中，m＝1或2。對于左耳而言，t1時刻之前接收到的信號，即第一濾波器輸出信號是YL1(k)＝X(k)*HL(θ1，1)，t1時刻之后得到的信號，即第二濾波器輸出信號是YL2(k)＝X(k)*HL(θ2，2)，同理，對于右耳而言，t1時刻之前接收到的信號，即第一濾波器輸出信號是YR1(k)＝X(k)*HR(θ1，1)，t1時刻之后得到的信號，即第二濾波器輸出信號是YR2(k)＝X(k)*HR(θ2，2)。顯然，若HL(θ1，1)和HL(θ2，2)存在較大差異，則會使Y1(k)和Y2(k)在t1時刻發(fā)生突變，從而引起噪聲。
本發(fā)明實施例中，當確定了YL1(k)＝X(k)*HL(θ1，1)、YR1(k)＝X(k)*HR(θ1，1)和YL2(k)＝X(k)*HL(θ2，2)、YR2(k)＝X(k)*HR(θ2，2)之后，可以進一步地將這兩組濾波器的輸出信號通過IFFT變換后轉(zhuǎn)換到時域，即yl1(n)＝IFFT(YL1(k))、yr1(n)＝IFFT(YR1(k))和yl2(n)＝IFFT(YL2(k))、yr2(n)＝IFFT(YR2(k))，重新確定輸出信號。當然，此處也可以不進行IFFT變化而進行后續(xù)操作，或進行其他方式的變換進行轉(zhuǎn)換。
步驟302若當前為濾波器切換過渡期，則分別為所述第一濾波器的輸出信號和所述第二濾波器的輸出信號設定權重，利用該權重對兩個濾波器的輸出信號進行加權疊加操作。
所謂過渡期是指濾波器的切換期間。例如，在本實施例中設定在水平方向的方位角每10度取一個聲源位置，則當?shù)竭_第一濾波器的第9度方位角時就可以看作是過渡期的開始，當?shù)竭_第二濾波器的第1度方位角時可以看作是過渡期的結(jié)束，當然，也可以利用其他大小的角度作為過渡期的開始和結(jié)束。
由于在過渡期第一濾波器和第二濾波器的切換時，可能會因為濾波特性存在較大差異而引起噪聲，因此，本發(fā)明實施例中，將切換前后的濾波器都進行濾波，將兩個濾波器的輸出信號通過進行加權疊加操作實現(xiàn)輸出平滑，具體實現(xiàn)如下若當前為濾波器切換過渡期，則為步驟301中通過IFFT變化后確定的兩個濾波器的輸出信號設定權重，在本實施例中，該權重的設定原則可以為若未到達過渡期一半采樣點，則第一濾波器輸出信號的權重大于第二濾波器；否則，第一濾波器輸出信號的權重小于第二濾波器。例如，可以通過公式(1)進行加權疊加操作yl(n)=b(i)*yl1(n)+(1-b(i))*yl2(n)yr(n)=b(i)*yr1(n)+(1-b(i))*yr2(n)---(1)]]>
其中，yl(n)和yr(n)分別表示平滑后左聲道輸和右聲道出的信號；b(i)＝1-i/L，L表示一幀數(shù)據(jù)長度，等于128個采樣點，i表示當前采樣點的個數(shù)，取值為
，b(i)為斜坡函數(shù)，表示第i個采樣點時第一濾波器的權重，(1-b(i))表示第i個采樣點時第二濾波器的權重。
如圖4所示，為b(i)與i之間的關系示意圖，從圖中可以看出，在過渡期的起始時刻，第一濾波器的輸出信號對于實際平滑后的輸出信號起絕對作用，即此時第一濾波器的輸出信號即為實際平滑后的輸出信號；在過渡期的結(jié)束時刻，第二濾波器的輸出信號即為實際平滑后的輸出信號；而在過渡期期間，第一濾波器輸出信號的權重逐漸較小，第二濾波器輸出信號的權重逐漸增大。
當然，在實際操作中，輸出信號的權重選擇可以有多種方式，例如，根據(jù)先驗知識在過渡期間不同階段設定固定權重等方法。
步驟303輸出加權疊加后的輸出信號。
當通過步驟302獲得了加權濾波后的yl(n)和yr(n)時，可以分別通過左聲道和右聲道輸出該yl(n)和yr(n)。
如圖5所示，為本發(fā)明實施例中，經(jīng)過平滑處理的信號流程示意圖，以左聲道為例，將第一濾波器和第二濾波器的輸出信號通過斜坡函數(shù)進行平滑處理后，再將平滑處理后的輸出信號進入左聲道。
通過本發(fā)明提供的方法及裝置，避免了在濾波器切換過程中由于濾波器的濾波特性的差異引入的噪聲，提高了3D立體聲的質(zhì)量，使得用戶體驗較好。
顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
1.一種避免合成噪聲的方法，應用于至少包含第一濾波器和第二濾波器的系統(tǒng)中，該第一濾波器在過渡期將向該第二濾波器切換，其特征在于，該方法包括分別確定所述第一濾波器和所述第二濾波器的輸出信號；若當前為濾波器切換過渡期，則分別為所述第一濾波器的輸出信號和所述第二濾波器的輸出信號設定權重，并利用該權重對兩個濾波器的輸出信號進行加權疊加操作；輸出加權疊加后的輸出信號。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述分別確定第一濾波器和所述第二濾波器的輸出信號是根據(jù)公式 計算確定的，其中，YLm(k)表示第m濾波器的左聲道輸出信號，YRm(k)表示第m濾波器的右聲道輸出信號；X(k)表示輸入信號；(θm，m)表示輸入信號的方位角和仰角；HL(θm，m)表示第m濾波器來自(θm，m)位置的輸入信號到達左聲道的傳輸函數(shù)；HR(θm，m)表示第m濾波器來自(θm，m)位置的輸入信號到達右聲道的傳輸函數(shù)，m＝1或2。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，將確定的所述輸出信號通過逆快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換到時域，重新確定輸出信號。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述權重的設定原則為若未到達過渡期一半采樣點，則第一濾波器輸出信號的權重大于第二濾波器；否則，第一濾波器輸出信號的權重小于第二濾波器。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一濾波器輸出信號的權重為b(i)，第二濾波器輸出信號的權重為(1-b(i))，其中，b(i)＝1-i/L，L表示一幀數(shù)據(jù)長度，等于128個采樣點，i表示當前采樣點的個數(shù)，取值為
，b(i)表示第i個采樣點時第一濾波器的權重，(1-b(i))表示第i個采樣點時第二濾波器的權重。
6.一種避免合成噪音的裝置，應用于至少包含第一濾波器和第二濾波器的系統(tǒng)中，該第一濾波器在過渡期將向該第二濾波器切換，其特征在于，該裝置包括信號確定單元，用于分別確定所述第一濾波器和所述第二濾波器的輸出信號；權重設定單元，用于若當前為濾波器切換過渡期，則分別為所述第一濾波器的輸出信號和所述第二濾波器的輸出信號設定權重；加權疊加單元，用于利用所述權重對兩個濾波器的輸出信號進行加權疊加操作；輸出單元，用于輸出加權疊加后的輸出信號。
7.如權利要求6所述裝置，其特征在于，所述信號確定單元包括保存單元，用于保存公式 其中，YLm(k)表示第m濾波器的左聲道輸出信號，YRm(k)表示第m濾波器的右聲道輸出信號；X(k)表示輸入信號；(θm，m)表示輸入信號的方位角和仰角；HL(θm，m)表示第m濾波器來自(θm，m)位置的輸入信號到達左聲道的傳輸函數(shù)；HR(θm，m)表示第m濾波器來自(θm，m)位置的輸入信號到達右聲道的傳輸函數(shù)，m＝1或2；控制單元，用于利用所述公式計算確定所述第一濾波器和所述第二濾波器的輸出信號。
8.如權利要求7所述裝置，其特征在于，所述控制單元包括執(zhí)行單元，用于利用所述公式計算確定所述第一濾波器和所述第二濾波器的輸出信號；轉(zhuǎn)換單元，將確定的所述輸出信號通過逆快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換到時域，重新確定輸出信號。
9.如權利要求6所述裝置，其特征在于，權重設定單元包括判斷單元和操作單元，其中，所述判斷單元，用于判斷是否達到過渡期一半采樣點，并將判斷結(jié)果發(fā)送給所述操作單元；所述操作單元，用于接收所述判斷結(jié)果，若該判斷結(jié)果為未到達過渡期一半時間，則為第一濾波器輸出信號設定的權重大于第二濾波器；否則，為第一濾波器輸出信號設定的權重小于第二濾波器。
10.如權利要求9所述裝置，其特征在于，所述操作單元包括計數(shù)單元和設定單元，其中，所述計數(shù)單元，用于計數(shù)當前采樣點的個數(shù)，并將該個數(shù)發(fā)送給所述設定單元；所述設定單元，用于設定第一濾波器輸出信號的權重為b(i)，第二濾波器輸出信號的權重為(1-b(i))，其中，b(i)＝1-i/L，L表示一幀數(shù)據(jù)長度，等于128個采樣點，i表示當前采樣點的個數(shù)，取值為
，b(i)表示第i個采樣點時第一濾波器的權重，(1-b(i))表示第i個采樣點時第二濾波器的權重。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種避免合成噪聲的方法，應用于至少包含第一濾波器和第二濾波器的系統(tǒng)中，該第一濾波器在過渡期將向該第二濾波器切換，該方法包括分別確定第一濾波器和第二濾波器的輸出信號；若當前為濾波器切換過渡期，則分別為所述第一濾波器的輸出信號和所述第二濾波器的輸出信號設定權重，并利用該權重對所述兩個濾波器的輸出信號進行加權疊加操作；輸出加權疊加后的輸出信號。通過本發(fā)明，避免了在濾波器切換過程中由于濾波器的濾波特性的差異引入的噪聲，提高了3D立體聲的質(zhì)量，使得用戶體驗較好。本發(fā)明還公開了一種避免合成噪聲的裝置。
文檔編號H04S1/00GK101039535SQ20071009863
公開日2007年9月19日 申請日期2007年4月23日 優(yōu)先權日2007年4月23日
發(fā)明者張晨, 馮宇紅 申請人:北京中星微電子有限公司