用于对单信号进行立体声化的装置和方法
【专利摘要】本发明涉及用于对单信号进行立体声化的装置和方法，所述装置包括：转换器，用于通过基于声源与传声器主轴之间的角度φ延迟和放大单信号来将单信号转换成主信号和旁信号。所述方法包括步骤：通过基于声源与传声器主轴之间的角度φ延迟和放大单信号来将单信号转换成主信号和旁信号。
【专利说明】用于对单信号进行立体声化的装置和方法
[0001] 本申请是申请号为200980127212. 3、申请日为2009年5月12日、发明名称为'根 据角度工作的装置和获得伪立体声音频信号的方法'的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002] 本发明涉及音频信号(尤其是声变换信号）及用于获得、传输、变换与再现该音频 信号的装置和方法。
【背景技术】
[0003] 通常，这些系统尝试为人耳投射或提示可分解的空间信息。这要么通过添加人工 的第一反射或人工的扩散声而再现两个或多个不同地获得的最终信号来实现，要么通过借 助于HRTF模拟与人头有关的声学场景来实现。这些解决措施尤其被用来将单声音频信号 变换成给耳朵传授实际空间性或虚空间性的音频信号。这些方法被称为"伪立体声"。
[0004] 相较于常规立体声信号，伪立体声信号通常具有缺点。尤其是，由于心理声学的 原因，声源的可定位性譬如在将频谱经不同的移相后分配到最终信号的方法中是受到限制 的。因同样的缘故，采用传播时间差也通常会导致矛盾的定位。同样由于心理声学的原因， 人工消音在听筒上会引起疲劳现象。尤其是Gerzon (见下文）已经给出了一系列的建议， 应该在声源的立体声投射中克服这种矛盾性。然而，即便在复杂的应用中，通常也不象它们 能投射传统立体声信号那样进行原始空间场景的再现。
[0005] 尤其是，以强度立体声方法的仿真为基础的伪立体声学存在特别的问题，即：以 8字形方向特性为基础的单声音频信号不能被立体声化，这是因为没有投射旁面入射的声 音。
[0006] 下面的文献构成了现有技术： US5173944考虑了在恒定90度、120度、240度和270度方位角下借助于HRTF从被不同 延迟的但统一放大的基信号中获得的信号，该信号与所述基信号叠加。这里，电平和传播时 间校正与原录音情况无关。
[0007] US6636608建议了要被立体声化的单信号的根据频率确定的相移，该相移在不同 的（同样与录音情况无关的！）增益的情况下既在左信道又在右信道与原单声音频信号叠 加。
[0008] 上面已提到的文献US5671287 (Gerzon)改善了 Orban所建议的方法(该方法从单 声音频信号中获取具有依赖于频率的相移的和信号和差信号-与录音情况无关)，其中所述 的改善同样是基于依赖于频率的相移或在容易改变求和或求差信号的情况下基于（与录音 情况无关的！）增益。
[0009] 本人的欧洲申请号06008455. 5通过采用依赖于角Φ的传播时间差和电平差，建 议了有计划地考虑用人工或测量技术获得的、包围了主轴和声源的角Φ。只要角度Φ等于 0,无论如何也不能实现兼容的立体声投射。
[0010] 下文阐述的发明体现了单声投射的声源的立体声再现的明显改善，这考虑了录音 情况。同时，针对上面讲述的迄今对于强度立体声仿真存在问题的8字形方向特性，应提供 立体声化的可靠方法。另外，对于包围主轴和声源的角Φ等于〇时，也应能实现兼容的立 体声投射。
【发明内容】
[0011] 本发明主题被描述如下： 根据本发明的用于对单信号进行立体声化的装置，包括： 转换器，用于通过基于声源与传声器主轴之间的角度Φ延迟和放大单信号来将单信 号转换成主信号和旁信号。优选地，所述转换器被配置成通过基于位于传声器主轴的一边 的开角α延迟和放大单信号来将单信号转换成主信号和旁信号。所述转换器被配置成通 过基于位于传声器主轴的另一边的另一开角β延迟和放大单信号来将单信号转换成主信 号和旁信号。所述开角α和所述另一开角β相等。所述转换器被配置成通过基于单信号 的方向特性延迟和放大单信号来将单信号转换成主信号和旁信号。所述角度Φ是零。所 述转换器包括：第一延迟器，用于根据声源与传声器主轴之间的角度Φ来将单信号延迟第 一延迟时间；第一放大器，用于根据所述角度Φ来将单信号放大第一增益，其中，所述转换 器被配置成基于由所述第一延迟器延迟且由所述第一放大器放大的单信号来创建旁信号。 所述第一延迟和所述第一增益还依赖于位于传声器主轴的一边的开角α、位于传声器主轴 的另一边的另一开角β和单信号的方向特性中的至少一个。所述转换器还包括用于根据 角度Φ将单信号放大第二增益的第二放大器，其中所述转换器被配置成基于由所述第二 放大器放大的单信号来创建主信号。所述转换器还包括第二延迟器和加法器，所述第二延 迟器用于根据角度Φ来将单信号延迟第二延迟，所述加法器用于将由所述第二延迟器延 迟的单信号添加到由所述第一延迟器延迟且由所述第一放大器放大的单信号，其中所述转 换器被配置成基于从所述加法器输出的添加信号来创建旁信号。所述转换器还包括用于根 据角度Φ将单信号放大第二增益的第二放大器，其中所述转换器被配置成基于所述添加 信号创建旁信号，其中所述加法器被配置成将由所述第二延迟器延迟且由所述第二放大器 放大的单信号添加到由所述第一延迟器延迟且由所述第一放大器放大的单信号。所述的装 置包括用于将所述主信号和所述旁信号转换成立体声信号的另一转换器。所述的装置包括 用于读取所述单信号和所述角度Φ的输入装置。所述角度Φ与录音情况或收听情况进行 匹配。
[0012] 根据本发明的用于对单信号进行立体声化的方法，包括步骤：通过基于声源与传 声器主轴之间的角度Φ延迟和放大单信号来将单信号转换成主信号和旁信号。
[0013] 根据本发明的用于对单信号进行立体声化的装置，包括：输入装置，用于读取计算 延迟和增益的参数；转换器，用于通过基于计算的延迟和增益延迟和放大单信号来将单信 号转换成主信号和旁信号。
[0014] (本人的欧洲申请号06008455. 5所建议的)通过采用依赖于角Φ的传播时间差和 电平差而有计划地考虑包围了主轴和声源的角Φ的技术方案，包括MS矩阵化，其中对于输 入信号Μ和S以及结果信号L和R适用以下关系：
【权利要求】
1. 用于对单信号进行立体声化的装置，包括： 转换器，用于通过基于声源与传声器主轴之间的角度Φ延迟和放大单信号来将单信 号转换成主信号和旁信号。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述转换器被配置成通过基于位于传声器主轴 的一边的开角α延迟和放大单信号来将单信号转换成主信号和旁信号。
3. 根据权利要求2所述的装置，其中，所述转换器被配置成通过基于位于传声器主轴 的另一边的另一开角β延迟和放大单信号来将单信号转换成主信号和旁信号。
4. 根据权利要求3所述的装置，其中，所述开角α和所述另一开角β相等。
5. 根据权利要求1至4之一所述的装置，其中，所述转换器被配置成通过基于单信号的 方向特性延迟和放大单信号来将单信号转换成主信号和旁信号。
6. 根据权利要求1至4之一所述的装置，其中，所述角度Φ是零。
7. 根据权利要求1至4之一所述的装置，其中，所述转换器包括： 第一延迟器，用于根据声源与传声器主轴之间的角度Φ来将单信号延迟第一延迟时 间； 第一放大器，用于根据所述角度Φ来将单信号放大第一增益， 其中，所述转换器被配置成基于由所述第一延迟器延迟且由所述第一放大器放大的单 信号来创建旁信号。
8. 根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一延迟和所述第一增益还依赖于位于传 声器主轴的一边的开角α、位于传声器主轴的另一边的另一开角β和单信号的方向特性 中的至少一个。
9. 根据权利要求7所述的装置，其中，所述转换器还包括用于根据角度Φ将单信号放 大第二增益的第二放大器，其中所述转换器被配置成基于由所述第二放大器放大的单信号 来创建主信号。
10. 根据权利要求7所述的装置，其中，所述转换器还包括第二延迟器和加法器，所述 第二延迟器用于根据角度Φ来将单信号延迟第二延迟，所述加法器用于将由所述第二延 迟器延迟的单信号添加到由所述第一延迟器延迟且由所述第一放大器放大的单信号，其中 所述转换器被配置成基于从所述加法器输出的添加信号来创建旁信号。
11. 根据权利要求10所述的装置，其中，所述转换器还包括用于根据角度Φ将单信号 放大第二增益的第二放大器，其中所述转换器被配置成基于所述添加信号创建旁信号，其 中所述加法器被配置成将由所述第二延迟器延迟且由所述第二放大器放大的单信号添加 到由所述第一延迟器延迟且由所述第一放大器放大的单信号。
12. 根据权利要求1至4之一所述的装置，包括用于将所述主信号和所述旁信号转换成 立体声信号的另一转换器。
13. 根据权利要求1至4之一所述的装置，包括用于读取所述单信号和所述角度Φ的 输入装置。
14. 根据权利要求1至4之一所述的装置，其中，所述角度Φ与录音情况或收听情况进 行匹配。
15. 用于对单信号进行立体声化的方法，包括步骤：通过基于声源与传声器主轴之间 的角度Φ延迟和放大单信号来将单信号转换成主信号和旁信号。
16.用于对单信号进行立体声化的装置，包括： 输入装置，用于读取计算延迟和增益的参数； 转换器，用于通过基于计算的延迟和增益延迟和放大单信号来将单信号转换成主信号 和旁信号。
【文档编号】H04S5/00GK104301856SQ201410418770
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2009年5月12日 优先权日:2008年5月13日
【发明者】C.帕尔 申请人:斯托明瑞士有限责任公司