CN1937854A - 用于再现双声道虚拟声音的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种通过双声道扬声器再现多声道音频输入信号的立体声产生装置，包括：预处理滤波器单元，用于降低在来自多声道音频信号的双声道音频信号之间的关联性和产生现实的感觉；虚拟扬声器滤波器单元，用于将从预处理滤波器单元输出的双声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源；信号校正滤波器单元，用于校正在除了双声道音频信号之外的剩余多声道音频信号与从虚拟扬声器滤波器单元输出的双声道音频信号之间的信号特性；相加单元，相加在从虚拟扬声器滤波器单元和信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第一声道的信号，以及相加在从虚拟扬声器滤波器单元和信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第二声道的信号。

Description

用于再现双声道虚拟声音的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种立体声系统，具体地涉及一种立体声产生装置和方法，其用于在调整剩余声道音频输入信号的输出增益和时延的同时产生双声道音频信号的虚拟声源，使得能够提供自然的立体声感觉。

背景技术

通常，音频再现系统通过仅仅使用两个扬声器而提供环绕声效果，诸如5.1声道系统。

在WO 99/49574(1999年1月6日申请的、题目为“音频信号处理方法和装置”的PCT/AU99/00002)中描述了用于通过2声道扬声器而再现5.1声道音频的传统的立体声产生系统。

图1是表示传统的立体声产生系统1的方框图。参见图1，所述传统的声音产生系统包括：与输入信号和脉冲响应的卷积相关的部分，它通过将头部相关传递函数(HRTF)用作为下混合技术而通过双声道扬声器产生5.1声道立体声感觉；以及用于向双声道加上卷积信号的部分。

参见图1，输入5.1声道音频信号。所述5.1声道包括左前声道2、右前声道、中央前声道、左环绕声道、右环绕声道和低频效果(LFE)声道。因此，与左前声道2相关联，对应的左前脉冲响应函数4与左前信号3卷积。左前脉冲响应函数4是要由收听者的左耳作为从位于理想位置的左前声道扬声器输出的理想尖峰信号而接收的脉冲响应，并且使用HRTF。输出信号7被加到用于耳机的左声道信号10。类似地，用于右声道扬声器的对应于收听者右耳的脉冲响应函数5与左前信号3卷积，以便产生要加到右声道信号11的输出信号9。

因此，左前声道2、右前声道、中央前声道、左环绕声道、右环绕声道和LFE声道的音频信号分别与对应的脉冲响应卷积，以便为每个声道产生两个信号，即左信号和右信号。然后，将所述6个声道的左信号彼此相加，将所述6个声道的右信号彼此相加，以便最后获得双声道输出信号。

如果再现双声道输出信号，则通过两个实际的扬声器来产生立体声感觉，就像虚拟扬声器即左前、右前、中央、左环绕和右环绕扬声器被布置在收听者周围。

但是，按照图1中所示的传统立体声声音产生系统1，如果在左环绕声道和右环绕声道之间的关联性高，则难于在收听者的后部产生声音图像。

这里，高关联性表示声音特征几乎是相同的，下面解释如果关联性高则为什么在收听者的后部难以产生声音图像的原因。

使用HRTF来形成虚拟声源，所述HRTF是在收听者耳朵(即人耳)处的听觉信号的特征，其依赖于收听者的头部和耳朵的形状。借助HRTF，能够通过从复杂路径的特征产生的现象感知三维音频，所述复杂路径的特征例如为在收听者头部的皮肤上的衍射和通过耳廓引起的反射，除了诸如听觉间等级差别(ILD)和听觉间时间差别(ITD)的简单路径差别之外，三维音频还相对于声音的入射方向而改变。

但是，虽然HRTF使得能够容易地区分在水平表面上的左右声音图像，但是由于标准HRTF误差，使得难以区别前后声音图像。为了区别前后声音图像的位置，应当测量实际使用者的精确频率。因为通常使用标准的仿真头(dummy head)，因此，由于在仿真头和实际使用者的频率特性之间的差而导致发生前/后混淆。

当使用环绕声道时，仅仅当声音图像位于收听者的左后部和右后部时才能够获得环绕声道的效果。当左右环绕声道的音频输入信号的关联性高时，所述声音图像位于收听者后部的中央。而且，由于使用标准仿真头，因此也导致发生前/后混淆，并且难以获得环绕声道的效果。

发明内容

本发明提供了一种立体声产生装置和方法，由此，通过使用双声道扬声器系统来产生由多声道扬声器系统提供的立体声感觉。另外，在多声道音频信号中，产生用于双声道音频信号的虚拟声源，并且调整用于剩余声道音频信号(即除了所述双声道音频信号之外)的输出增益和时延，使得能够提供自然的立体声感觉。

本发明的其他方面将部分地在后面的说明中给出，并且部分地从所述说明显而易见，或者可以通过本发明的实践来认知。

本发明的上述和/或其他方面可以通过提供一种立体声产生装置来实现，所述立体声产生装置用于将多声道音频输入信号再现作为双声道输出，所述装置包括：预处理滤波器单元，用于降低在来自多声道音频输入信号的双声道音频信号之间的关联性，并且产生现实的感觉；虚拟扬声器滤波器单元，用于将从所述预处理滤波器单元输出的双声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源；信号校正滤波器单元，用于校正在除了所述双声道音频输入信号之外的剩余的多声道音频输入信号与从所述虚拟扬声器滤波器单元输出的所述双声道音频信号之间的信号特性；以及，相加单元，用于相加在从所述虚拟扬声器滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第一声道的信号，以及相加在从所述虚拟扬声器滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第二声道的信号。

本发明的上述和/或其他方面还可以通过提供一种立体声产生装置来实现，所述立体声产生装置用于将多声道音频输入信号再现作为双声道音频信号输出，所述装置包括：预处理滤波器单元，用于成组地延迟(group-delay)在所述多声道音频输入信号中选择的双声道音频信号的预定频率分量；虚拟扬声器滤波器单元，用于将所选择的从所述预处理滤波器单元输出的双声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源；信号校正滤波器单元，用于校正在除了所选择的双声道音频信号之外的剩余多声道音频信号和从所述虚拟扬声器滤波器单元输出的所选择的双声道音频信号之间的输出电平和时延；以及，相加单元，用于相加在从所述虚拟扬声器滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第一声道的信号，以及相加在从所述虚拟扬声器滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第二声道的信号。

本发明的上述和/或其他方面也可以通过提供一种立体声产生装置来实现，所述立体声产生装置用于通过预先计算与双声道信号相关的双耳合成器和串音消除器来实现两个具有预定大小的矩阵结构的卷积，所述装置包括：延迟单元，用于用各自预定的延迟值来延迟第一和第二声道输入信号；增益单元，用于调整在所述延迟单元中延迟的第一和第二声道输入信号的每一个的输出电平；第一相加单元，用于相加所述第一声道输入信号和所述增益和延迟被调整的第二声道信号；第一滤波器单元，用于调整从所述第一相加单元输出的信号的频率特性；第二相加单元，用于相加所述第二声道输入信号和所述增益和延迟被调整的第一声道信号；以及，第二滤波器单元，用于调整从所述第二相加单元输出的信号的频率特性。

本发明的上述和/或其他方面还可以通过提供一种立体声产生装置来实现，所述立体声产生装置用于将多声道音频输入信号再现作为双声道输出信号，所述装置包括：虚拟环绕滤波器单元，用于降低在来自所述多声道音频输入信号的两个环绕声道音频信号之间的关联性，并且将所述两个环绕声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源；宽立体声产生单元，用于通过卷积双耳合成和串音消除器来将在所述多声道音频输入信号中的两个前声道音频信号产生作为加宽的立体声信号；以及，信号校正滤波器单元，用于校正在除了两个环绕声道信号和所述两个前声道音频信号之外的剩余的多声道音频输入信号和从所述虚拟环绕滤波器单元和所述宽立体声产生单元输出的声道音频信号之间的输出电平和时延。

本发明的上述和/或其他方面也可以通过提供一种立体声产生装置来实现，所述立体声产生装置包括：第一滤波器单元，用于接收在至少5个输入音频信号中的环绕音频信号，并且产生相对于收听点在预定位置的虚拟声源；第二滤波器单元，用于接收在所述至少5个输入音频信号中的剩余音频信号，并且补偿由所述虚拟环绕滤波器单元在所述环绕音频信号中引发的延迟和增益差；以及，输出单元，用于组合第一选择的那些环绕音频信号和剩余的音频信号以产生左输出信号，以及组合第二选择的那些环绕音频信号和剩余的音频信号以产生右输出信号。

本发明的上述和/或其他方面还可以通过提供一种立体声产生装置来实现，所述立体声产生装置用于将多声道音频输入信号再现作为双声道输出信号，所述装置包括：虚拟环绕滤波器单元，用于降低在所述多声道音频输入信号中的双声道音频信号之间的关联性以产生现实的感觉，并且将所述双声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源；信号校正滤波器单元，用于校正在除了所述双声道音频输入信号之外的剩余的多声道音频输入信号和从虚拟环绕滤波器单元输出的双声道音频信号之间的信号特性；以及，相加单元，用于相加在从所述虚拟环绕滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第一声道的信号，以及相加在从所述虚拟环绕滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第二声道的信号。

本发明的上述和/或其他方面也可以通过提供一种立体声产生方法来实现，所述立体声产生方法用于将虚拟效果施加到双声道信号，所述方法包括：将第一和第二声道信号的频带划分为高频带和低频带；分样(decimating)所述第一和第二声道低频带信号的每一个；通过降低在各自的分样信号(decimated signal)之间的关联性而产生虚拟声源并且在预定位置上输出该虚拟声源；相对于作为虚拟声源而输出的所述第一和第二声道信号执行内插；低通滤波所述被内插的第一和第二声道信号；以及，相加所述被低通滤波的第一声道信号和被延迟的高频第一声道信号，并且相加所述被低通滤波的第二声道信号和所述被延迟的高频第二声道信号。

本发明的上述和/或其他方面也可以通过提供一种立体声产生方法来实现，所述立体声产生方法用于将虚拟效果应用到双声道信号，所述方法包括：通过减低在第一和第二声道信号之间的关联性和产生现实的感觉来执行预处理滤波；将所述被预处理滤波的第一和第二声道信号的频带划分为高频带和低频带；分样所述第一和第二声道低频带信号的每一个；通过将各个分样信号输出作为在预定位置的虚拟声源来执行虚拟扬声器滤波；相对于作为虚拟声源而输出的虚拟扬声器滤波的第一和第二声道信号执行内插；低通滤波所述被内插的第一和第二声道信号；以及，相加所述低通滤波的第一声道信号和被延迟的高频第一声道信号，并且相加所述低通滤波的第二声道信号和所述被延迟的高频第二声道信号。

本发明的上述和/或其他方面还可以通过提供一种立体声产生方法来实现，所述立体声产生方法用于将多声道音频输入信号再现作为双声道输出，所述方法包括：降低在所述多声道音频输入信号中的双声道音频信号之间的关联性，并且产生现实的感觉；将所述双声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源；以及，按照所述双声道音频信号的输出电平和时延来调整除了所述双声道音频信号之外的剩余的多声道音频信号，并且将所调整的信号输出为双声道信号。

本发明的上述和/或其他方面还可以通过提供一种立体声产生方法来实现，所述立体声产生方法用于在收听者的左后部和右后部产生虚拟扬声器，所述方法包括：调整左声道输入信号的增益和延迟；调整右声道输入信号的增益和延迟；相加所述左声道输入信号和所述增益和延迟被调整的右声道信号以获得第一相加信号；调整第一相加信号的频率特性并且将结果输出到左扬声器；相加所述右声道输入信号和所述增益和延迟被调整的左声道信号以获得第二相加信号；以及，调整所述第二相加信号的频率特性并且将结果输出到右扬声器。

附图说明

通过下面结合附图说明实施例，本发明的这些和/或其他方面将会变得更加清楚和更容易理解，其中：

图1是表示传统的立体声产生系统的方框图；

图2是表示按照本发明实施例的用于通过双声道来再现多声道音频信号的立体声产生装置的方框图；

图3是表示按照本发明实施例的图2的立体声产生装置的虚拟环绕滤波器单元的示意图；

图4是表示按照本发明实施例的图3的虚拟环绕滤波器单元的预处理滤波器单元的示意图；

图5是表示按照本发明另一个实施例的图3的虚拟环绕滤波器单元的预处理滤波器单元的示意图；

图6是表示按照本发明实施例的图3的虚拟环绕滤波器单元的虚拟扬声器滤波器单元的详细示意图；

图7是表示按照本发明实施例的图6的虚拟扬声器滤波器单元的设计方框图；

图8是表示按照本发明实施例的图6的虚拟扬声器滤波器单元的近似设计方框图；

图9是表示按照本发明实施例的图6的虚拟扬声器滤波器单元的方框图；

图10是表示按照本发明另一个实施例的图6的虚拟扬声器滤波器单元的近似示意图；

图11是表示按照本发明另一个实施例的图6的虚拟扬声器滤波器单元的方框图；

图12是表示按照本发明另一个实施例的图2的立体声产生装置的虚拟环绕滤波器单元的方框图；

图13是表示按照本发明另一个实施例的图2的立体声产生装置的虚拟环绕滤波器单元的方框图；

图14是表示按照本发明实施例的图2的立体声产生装置的信号校正滤波器单元的详细方框图；

图15是表示按照本发明另一个实施例的用于通过双声道来再现多声道音频信号的立体声产生装置的方框图；以及

图16是表示按照本发明实施例的图15的立体声产生装置的信号校正滤波器单元的详细方框图。

具体实施方式

现在详细说明本发明总的构思的实施例，其例子被表示在附图中。在全部附图中，类似的附图标号表示类似的元件。通过参见附图来说明所述实施例，以便解释本发明总的构思。

图2是表示按照本发明实施例的用于通过双声道来再现多声道音频信号的立体声产生装置的方框图。

图2中表示的立体声产生装置包括多声道音频信号100、虚拟环绕滤波器单元200、信号校正滤波器单元300、第一相加单元401、第二相加单元402、左声道扬声器500和右声道扬声器600。

多声道音频信号100包括左声道信号(L)、中央声道信号(C)、低频效果声道信号(LFE)、右声道信号(R)、左环绕声道信号(Ls)和右环绕声道信号(Rs)。虽然在本实施例中将5.1声道说明为例子，但是本领域普通技术人员应当明白，本实施例可以被应用到其它的多声道信号，例如6.1声道和7.1声道。

虚拟环绕滤波器单元200具有用于在所述多声道音频信号中的左环绕声道信号(Ls)和右环绕声道信号(Rs)的输入。

虚拟环绕滤波器单元200在收听者的左后部和右后部产生现实感觉和虚拟声源的同时降低在输入的左右环绕声道信号Ls和Rs之间的关联性。现在参见图3～7来详细说明这个操作。

信号校正滤波器单元300具有用于在所述多声道音频信号中的左声道信号(L)、中央声道信号(C)、低频效果声道信号(LFE)、和右声道信号(R)的输入。

在通过虚拟环绕滤波器单元200输出的左右环绕声道信号(Ls，Rs)的输出中，输出增益改变并且发生时延。信号校正滤波器单元300可以按照所述左右环绕声道信号(Ls，Rs)的输出增益和时延来调整左声道信号(L)、中央声道信号(C)、低频效果声道信号(LFE)、右声道信号(R)的增益和时延。

第一相加单元401相加从虚拟环绕滤波器单元200和信号校正滤波器单元300输出的左侧声道信号，第二相加单元402相加从虚拟环绕滤波器单元200和信号校正滤波器单元300输出的右侧声道信号。然后，向左声道扬声器500输出相加后的左侧信号，向右声道扬声器600输出相加后的右侧信号。

如上所述，如果输入信号是6.1声道音频信号，则包括后环绕声道，并且具有所述5.1声道。在这种情况下，可以在所述立体声产生装置中包括与虚拟环绕滤波器单元200相同的另一个虚拟环绕滤波器，并且可以将后环绕声道音频信号划分为两个部分以及输入到所述附加的虚拟环绕滤波器。

如果输入信号是7.1声道音频信号，则包括两个后环绕声道，并且具有所述5.1声道。在这种情况下，可以在所述装置中包括与所述虚拟环绕滤波器单元200相同的另一个虚拟环绕滤波器，并且向所述附加的虚拟环绕滤波器输入所述两个后环绕声道音频信号。

图3是表示按照本发明实施例的图2的立体声产生装置的虚拟环绕滤波器单元200(未在图3中标注)的示意图。

虚拟环绕滤波器单元200包括预处理滤波器单元220和虚拟扬声器滤波器单元280。

预处理滤波器单元220降低在输入的左环绕声道信号(Ls)和输入的右环绕声道信号(Rs)之间的关联性，以便可以改善环绕声道声音的定位和实际感觉。

当在左右环绕声声道信号Ls和Rs之间的关联性高时，不在收听者的左右后部侧产生声音图像，而是替代地在收听者的中央后部产生声音图像来作为幻像(phantom)声音图像。而且，由于前/后混淆，因此所述声音图像听起来好像始发自收听者的前侧，由此使得难于感知环绕效果。

因此，预处理滤波器单元220降低在左右环绕声道信号(Ls，Rs)之间的关联性，并且产生现实感觉，以便可以产生自然的环绕声道效果。将参见图4和5来更详细地说明预处理滤波器单元220。

虚拟扬声器滤波器单元280接收来自预处理滤波器单元220输出的信号，并且将虚拟声源布置在收听者的左后部和右后部，以便可以产生立体声感觉。将参见图6和7来更详细地说明虚拟扬声器滤波器单元280。

图4是表示按照本发明实施例的图3的虚拟环绕滤波器单元(即图2中的附图标号200)的预处理滤波器单元220(在图4中没有标记)的示意图。

通过使用彼此非对称的多个延迟单元、多个增益单元和多个相加单元来实现预处理滤波器单元220。

即，预处理滤波器单元220包括第一延迟单元221、第二延迟单元222、第三延迟单元223、第四延迟单元224、第一增益单元225、第二增益单元226、第一相加单元227、第二相加单元228、第一滤波器229、第二滤波器230、第三滤波器231、第四滤波器232、第五延迟单元233、第六延迟单元234、第三增益单元235、第四增益单元236、第三相加单元237、和第四相加单元238。预处理滤波器单元220也可以包括第五增益单元239和第六增益单元240。

第一延迟单元221将左环绕声道信号Ls延迟预定的时间(即第一预定时间)。在本实施例中，第一延迟单元221可以由具有为Z^-mLL的传递函数的延迟滤波器来实现。

第二延迟单元222将右环绕声道信号Rs延迟预定的时间(即第二预定时间)。在本实施例中，第二延迟单元222可以由具有为Z^-mRR的传递函数的延迟滤波器来实现。

第一延迟单元221和第二延迟单元222彼此非对称，即所述预定延迟时间彼此不同。换句话说，第一预定时间与第二预定时间不同。

第三延迟单元223将左环绕声道信号Ls延迟预定时间(即第三预定时间)。在本实施例中，第三延迟单元223可以由具有为Z^-mLR的传递函数的延迟滤波器来实现。

第四延迟单元224将右环绕声道信号Rs延迟预定时间(即第四预定时间)。在本实施例中，第四延迟单元224可以由具有Z^-mRL传递函数的延迟滤波器来实现。

第三延迟单元223和第四延迟单元224彼此非对称，即所述预定延迟时间彼此不同。换句话说，第三预定时间与第四预定时间不同。

第一增益单元225改变第三延迟单元223的输出增益，第二增益单元226改变第四延迟单元224的输出增益。

第二相加单元228相加第一延迟单元221和第二增益单元226的输出。第一相加单元227相加第二延迟单元222和第一增益单元225的输出。

这里，第一增益单元225和第二增益单元226分别将被延迟的左环绕声道信号Ls和被延迟的右环绕声道信号Rs的输出增益减少预定的幅度。这些第一和第二增益单元225和226防止所述两个声道的音频信号的混合。

第一滤波器229滤波第二相加单元228的输出信号，第二滤波器230滤波第一相加单元227的输出信号。第一和第二滤波器229和230的输出信号被输入到虚拟扬声器滤波器单元280(参见图3)。如上所述，第五和第六增益单元239和240可以分别增益调整第一和第二滤波器229和230的输出信号。但是，第五和第六增益单元239和240不需要必需被包括在预处理滤波器单元220中。第一和第二滤波器229和230或第五和第六增益单元239和240的输出信号在其间具有降低的关联性。

第五延迟单元233将第一和第三滤波器229和231的输出信号延迟预定时间(即第五预定时间)。在本实施例中，第五延迟单元233可以由具有Z^-mLLs传递函数的延迟滤波器来实现。

第六延迟单元234将第二和第四滤波器230和232的输出信号延迟预定时间(即第六预定时间)。在本实施例中，第六延迟单元234可以由具有为Z^-mRRs的传递函数的延迟滤波器来实现。第五延迟单元233和第六延迟单元234彼处非对称，即所述预定延迟时间彼此不同。换句话说，第五预定时间与第六预定时间彼此不同。

按照本发明的当前实施例，第一到第四滤波器229到232可以是低通滤波器。

第三增益单元235改变第五延迟单元233的输出增益，第四增益单元236改变第六延迟单元234的输出增益。

第三相加单元237相加第三增益单元235的输出信号和左环绕声道信号(Ls)，第四相加单元238相加第四增益单元236的输出信号和右环绕声道信号(Rs)。

图5是表示按照本发明另一个实施例的图3的虚拟环绕滤波器单元(即图2中的附图标号200)的预处理滤波器单元220的示意图。

图5的预处理滤波器单元220具有与图4的预处理滤波器单元220的那些类似的特征。但是，图5的预处理滤波器单元220可以通过使用被应用到人工混响器(artificial reverberator)的全频带滤波器以便人工地再现空间的混响(reverberation)特性而产生更自然的宽立体声效果。而且，所述全频带滤波器具有延迟预定频率分量的特性，并且通过应用这个特性，使得能够相对于单声道信号产生立体声效果。

在图5中所示的预处理滤波器单元220中，左环绕声道信号(Ls)和右环绕声道信号(Rs)的每一个被应用到两个全频带滤波器。即，左环绕声道信号(Ls)通过串联的两个左全频带滤波器而被转换为多个混响声音。而且，右环绕声道信号(Rs)通过串联的两个右全频带滤波器而被转换为多个混响声音。因此，可以使用混响声音来减低在左环绕声道信号Ls和右环绕声道信号Rs之间的关联性。

首先，现在说明用于全频带滤波左环绕声道信号(Ls)的处理。在左全频带滤波器中，第一到第四加法器255、253、260和258分别连接到第一和第二延迟单元251和256的输入端和输出端。输入信号分别通过第一和第三乘法器262和267被前馈到使用衰减系数(GL)而形成的第二和第四加法器253和258。第二和第四加法器253和258的相加输出分别通过使用衰减系数(-GL)而形成的第二和第四乘法器254和259被反馈到第一和第三加法器255和260。

所述两个右全频带滤波器的结构可以与左环绕声道信号Ls的所述两个左全频带滤波器的相同。为了说明的目的，在图5中，所述两个右全频带滤波器被布置在所述两个左全频带滤波器之下。所述两个右全频带滤波器可以包括第五到第八加法器265、263、270和268、第三和第四延迟单元261和266、第四到第八乘法器272、264、267和269。

这里，当输入信号是单声道信号时，为了使得所述单声道信号成为立体声信号，分别将第四延迟单元251、256、261和266的延迟值不同地设置为L0、L1、R0和R1。在每个声道中串联的两个延迟单元的延迟值具有关系L0＞L1、R0＞R1或L0＜L1、R0＜R1。这是通过非对称来最大化降低关联性，如同在上述的图4的预处理滤波器单元220中。

而且，滤波器的乘法器的增益值可以具有相同的值，并且当必要时，可以被不同地设置。例如，如图5中所示，第一乘法器262和第二乘法器254可以分别具有值GL和-GL。而且，为了防止异相(out-of-phase)现象，所述衰减系数(GL和GR)可以具有相同的符号或相反的符号(sign)，但是，相关联地连接的两个滤波器的增益被做成具有相同的符号。

图6是表示按照本发明实施例的图3的虚拟环绕滤波器单元(即图2中的附图标号200)的虚拟扬声器滤波器单元280的详细示意图。

在图6中所示的虚拟扬声器滤波器单元280将如上参见图4和5所述的从预处理滤波器单元220输出的左右环绕声道信号(Ls，Rs)转换为分别在收听者左后部和右后部的虚拟声源。

虚拟扬声器滤波器单元280具有这样的结构，其中，从预处理滤波器单元220输出的左右环绕声道信号(Ls，Rs)被四个有限脉冲响应(FIR)滤波器K₁₁、K₁₂、K₂₁、K₂₂卷积和相加。

使用FIR滤波器K₁₁来卷积左环绕声道信号(Ls)，使用FIR滤波器K₁₂来卷积右环绕声道信号(Rs)。所述两个被卷积的信号然后被相加和产生为左声道输出信号。也使用FIR滤波器K₂₁来卷积左环绕声道信号(Ls)，并且也使用FIR滤波器K₂₂来卷积右环绕声道信号(Rs)。则两个被卷积的信号被相加和产生作为右声道输出信号。这些左右声道输出信号被分别加到后述的信号校正滤波器单元300(参见图1)的输出信号，并且产生双声道的最后的输出信号。

图7是表示按照本发明实施例的图6的虚拟扬声器滤波器单元280的设计方框图。

首先，虚拟扬声器滤波器单元280包括：双耳合成滤波器B₁₁、B₁₂、B₂₁、B₂₂，它们被实现为在虚拟声源和虚拟收听者之间的头部相关传递函数(HRTF)矩阵；以及串音消除滤波器C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂，它们被实现为在虚拟收听者和双声道输出位置之间的HRTF矩阵的逆矩阵。

所述双耳合成滤波器B₁₁、B₁₂、B₂₁、B₂₂被设计如下。通过使用作为在声源和虚拟收听者(或者实际收听者)的耳鼓之间的声音传递函数的HRTF来实现所述双耳合成滤波器B₁₁、B₁₂、B₂₁、B₂₂。

所述HRTF包含用于指示声音传输的空间的特性的信息，包括听觉间等级差别(ILD)、听觉间时间差别(ITD)和收听者的耳廓的形状。具体地，所述HRTF包括关于耳廓的信息，其对上下声音定位具有关键影响。因为具有复杂形状的耳廓的建模是不容易的，因此通常通过使用仿真头的测量来获得所述HRTF。通常，相对于仿真头的前中心，在90度和110度之间布置环绕扬声器。因此，为了将虚拟扬声器定位在90度和110度之间，在所述仿真头的前中心的左和右的90度和110度之间测量HRTF。

假定对应于在位于所述仿真头的左侧90度和110度之间的声源与所述仿真头的左耳和右耳之间的路径的HRTF分别是B₁₁和B₂₁，并且对应于在位于所述仿真头的右侧90度和110度之间的声源与所述仿真头的左耳和右耳之间的路径的HRTF分别是B₁₂和B₂₂。

如果通过耳机来输出所述双耳合成的输出信号，则收听者感觉到在前中心的左侧和右侧的90度和110度之间产生的声音图像。当通过耳机再现信号时，所述双耳合成展示最佳的性能。

但是，如果通过两个扬声器来再现信号，则在两个扬声器和两耳之间发生串音，使得定位性能变差。即，虽然仅仅在左耳听到所述左声道声音并且仅仅在右耳听到所述右声道声音，但是发生在双声道之间的串音现象。结果，也在右耳中听到所述左声道声音，并且也在左耳中听到所述右声道声音。因此，定位的感觉变差，以至于未将声音图像定位在精确的点上。

因此，串音取消滤波器单元C₁₁、C₁₂、C₂₁和C₂₂被设计来消除串音。对于这个设计，应当测量在收听者(其对应于虚拟收听者)和两个扬声器之间的HRTF。

假定在位于收听者左侧的预定位置(其可以通过仿真头测量)的扬声器与所述仿真头的左耳和右耳之间的HRTF分别是H₁₁和H₂₁，并且在位于所述仿真头的右侧的预定位置的扬声器与所述仿真头的左耳和右耳之间的HRTF分别是H₁₂和H₂₂，则将串音消除滤波器矩阵(C(z))设计为HRTF的逆矩阵，如在下面的方程1：

$\left[\begin{array}{cc}{C}_{11}\left(z\right)& C_{12}\left(z\right)\\ C_{21}\left(z\right)& C_{22}\left(z\right)\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{H}_{11}\left(z\right)& H_{12}\left(z\right)\\ H_{21}\left(z\right)& H_{22}\left(z\right)\end{array}\right]}^{-1}---\left(1\right)$

所述双耳合成滤波器矩阵将虚拟扬声器定位在左右环绕扬声器的位置。所述串音消除滤波器矩阵消除在所述两个扬声器(即虚拟扬声器)和收听者两耳之间的串音。因此，通过如在下面的方程2中相乘两个滤波器矩阵而计算虚拟扬声器滤波器单元280的矩阵K(z)

$\left[\begin{array}{cc}{K}_{11}\left(z\right)& K_{12}\left(z\right)\\ K_{21}\left(z\right)& K_{22}\left(z\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{C}_{11}\left(z\right)& C_{12}\left(z\right)\\ C_{21}\left(z\right)& C_{22}\left(z\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{B}_{11}\left(z\right)& B_{12}\left(z\right)\\ B_{21}\left(z\right)& B_{22}\left(z\right)\end{array}\right]---\left(2\right)$

正如可以在图6中看出，虚拟扬声器滤波器单元280包括四个滤波器，并且执行四次卷积操作。因此，虚拟扬声器滤波器单元280在滤波器的阶高时需要大量的计算。

数字媒体产品的当前趋势是包括被安装的立体声扬声器系统。在诸如便携媒体播放器(PMP)和个人数字助理(PDA)以及电视机之类的便携设备中，将两个扬声器彼此靠近地布置。

因此，当两个扬声器被彼此布置得比到收听者的距离更近时，K₁₁(z)和K₁₂(z)由于串音消除特性而具有高的关联性，而K₂₁(z)和K₂₂(z)也具有高的关联性。

因此，当两个扬声器相对于收听者非对称地布置时，可以如下面的表达式3那样来假设虚拟扬声器滤波器系数：

$K_{12}\left(z\right)\≅{\text{\α}}_1{z}^{{-\mathrm{\β}}_1}{K}_{11}\left(z\right)\text{,}$ $K_{21}\left(z\right)\text{\≅}{\mathrm{\α}}_2{z}^{{-\mathrm{\β}}_2}{K}_{22}\left(z\right)---\left(3\right)$

这里，增益值(α)是在两个HRTF之间的级差，延迟值(β)是在两个HRTF之间的延迟差。从在扬声器和收听者的双耳之间的两个HRTF的脉冲响应的最大值之间的差或在均方根(RMS)值之间的差获得在两个HRTF之间的级差(α)。当在扬声器和双耳之间的两个HRTF的脉冲响应的互相关(cross-correlation)函数变为最大值时，从该时间获得在两个HRTF之间的延迟差(β)。在另一个实施例中，可以通过在相对于预先设计的格形(lattice)结构的两个滤波器的脉冲响应的最大值之间的差来确定所述增益值(α)，并且可以将延迟值(β)确定为当相对于预先设计的格形结构的两个滤波器的脉冲响应的互相关函数变为最大值时的时间。

当使用方程3时，虚拟扬声器滤波器单元280(见图3)可以被表达为图8的方框图。另外，可以再次将图8的方框图表达为图9的方框图。

图9是表示按照本发明实施例的图6的虚拟扬声器滤波器单元280(见图3)的方框图。参见图9，第一增益单元412使用第一预定增益值调整被输入的左声道信号(Y_L)的增益。

第二增益单元416使用第二预定增益值调整被输入的右声道信号(Y_R)的增益。

第一延迟单元414使用第一预定延迟值来延迟在第一增益单元412中被增益调整的左声道信号(Y_L)。

第二延迟单元418使用第二预定延迟值来延迟在第二增益单元416中被增益调整的右声道信号(Y_R)。

第一相加单元419-1相加被输入的左声道信号(Y_L)和通过第二增益单元416和第二延迟单元418而被增益和延迟调整的右声道信号(Y_R)。

第二相加单元419-2相加被输入的右声道信号(Y_R)和通过第一增益单元412和第一延迟单元414而被增益和延迟调整的左声道信号(Y_L)。

第一滤波器单元422具有作为在扬声器和收听者的双耳之间的声音传递函数的HRTF的逆HRTF形式，并且调整在第一相加单元419-1中混合的信号的频率特性。第一滤波器单元422的输出信号(S_L)被输出到左扬声器。

第二滤波器单元424具有作为在扬声器和收听者的双耳之间的声音传递函数的HRTF的逆HRTF形式，并且调整在第二相加单元419-2中混合的信号的频率特性。第二滤波器单元424的输出信号(S_R)被输出到右扬声器。

因此，图9的虚拟扬声器滤波器单元280包括两个增益单元412和416、两个延迟单元414和418以及两个滤波器422和424。

结果，当相对于在图6和7的虚拟扬声器滤波器单元280的结构中的四个滤波器执行四次卷积时，相对于在图8和9的本实施例的虚拟扬声器滤波器单元280中的两个滤波器仅仅执行两次卷积，使得可以降低计算量和存储器的大小。

另外，当两个扬声器相对于收听者对称地布置时，虚拟扬声器滤波器矩阵变为K₁₁(z)=K₂₂(z)和K₂₁(z)=K₁₂(z)。因此，可以将虚拟扬声器滤波器矩阵表达为下面的表达式4：

$K_2\left(z\right)\≅{\mathrm{\αz}}^{-\mathrm{\β}}{K}_1\left(z\right)---\left(4\right)$

通过使用表达式4，可以将虚拟扬声器矩阵表达为在图10中表示的方框图。图10是按照本发明另一个实施例的图6的虚拟扬声器滤波器单元280(见图3)的近似示意图。以与在图9的虚拟扬声器滤波器单元280中相同的方式来计算增益值(α)和延迟值(β)。可以将图10的方框图再一次表达为图11的方框图。图11是表示按照本发明另一个实施例的图6的虚拟扬声器滤波器单元280(见图3)的方框图。

参见图11，第一和第二滤波器单元512和514分别调整输入的左右声道信号的频率特性。

第一和第二增益单元522和526使用预定的增益值来分别调整第一和第二滤波器单元512和514的输出信号的增益。

第一和第二延迟单元524和528使用预定的延迟值来分别延迟在第一和第二增益单元522和526中被增益调整的信号。

第一相加单元529-1相加第一滤波器单元512的输出信号和第二延迟单元528的被增益和延迟调整的输出信号。

第二相加单元529-2相加第二滤波器单元514的输出信号和第一延迟单元524的被增益和延迟调整的输出信号。

图12和图13表示图2的虚拟环绕滤波器单元200的其他实施例。

通常，对于虚拟声源的定位有影响的频带是低频带。而且，在具有很短波长的高频带中，串音消除滤波器的性能变差，并且不能去除串音分量。因此，在图2的虚拟环绕滤波器单元200中，仅仅执行低频带的信号处理如下。即，通过使用低通滤波器和高通滤波器来将输入信号划分为两个频带。通过高通滤波器的高频信号不被信号处理，而通过低通滤波器的信号被分样。所分样(decimated)的信号的采样频率被降低。因此，预处理滤波器单元220的延迟滤波器系数被降低，并且虚拟扬声器滤波器单元280的FIR阶数被降低，使得可以大大地降低虚拟环绕滤波器200的计算量和存储器量。

图12是表示按照本发明另一个实施例的图2的虚拟环绕滤波器单元200的方框图。参见图12，第一和第二声道信号(Ls，Rs)通过预处理滤波器单元220以降低关联性和产生现实的感觉。被预处理滤波的第一和第二声道信号的每一个通过高通滤波器(HPF)512和518与低通滤波器(LPF)514和516被划分为高频带和低频带。此时，分别通过分样单元524和526来分样通过两个LPF 514和516而输出的低频带信号，以便降低采样频率。而且，通过延迟单元522和528，将通过两个HPF 512和518输出的高频带信号延迟预定的时间，以便将高频带信号与低频带信号的路径同步。因此，每个被分样的信号通过虚拟扬声器滤波器单元280被输出作为在预定位置的双声道虚拟声源。这里，所分样的信号由于低采样频率而降低虚拟扬声器滤波器单元280的FIR滤波器阶数。从虚拟扬声器滤波器单元280输出的双声道信号用于通过内插器542和544的内插。在此，内插器542和544将通过分样而降低的采样频率调整为原始的采样频率。被内插的信号然后通过LPF 552和554而被低通滤波。

最后，第一和第二加法器562和564相加分别从LPF 552和554输出的被低通滤波的第一和第二声道信号与分别从HPF 512和518输出的并且在延迟单元522和528中延迟的高频第一和第二声道信号。

在此，预处理滤波器单元220执行全频带信号的滤波。

因此，对于全频带信号产生空间感觉。而且，因为仅仅相对于低频带信号来定位虚拟声源，因此可以将仅仅处理低频带信号的多速率(multi-rate)处理应用到虚拟扬声器滤波器单元280。

可以使用图4和5的实施例的任何一个来实现预处理滤波器单元220，并且可以使用图6、9和11的实施例的任何一个来实现虚拟扬声器滤波器单元280。

图13是表示按照本发明另一个实施例的图2的虚拟环绕滤波器单元200的方框图。参见图13，分别通过HPF 612和618与LPF 614和616来将第一和第二声道信号划分为高频带信号和低频带信号。分别通过分样单元624和626来分样通过两个LPF 614和616而输出的低频带信号的每一个。而且，由两个HPF 612和618输出的高频带信号被延迟预定时间，以便将高频带信号与低频带信号的路径同步。在所分样的信号中，通过预处理滤波器单元220和虚拟扬声器滤波器单元280来降低关联性，并且将低频带信号输出作为被转换为具有预定位置的虚拟声源的双声道信号。

从虚拟扬声器滤波器单元280输出的双声道信号通过内插器642和644内插。所述内插信号被LPF 652和654低通滤波。

最后，第一和第二加法器662和664相加被低通滤波的第一和第二声道信号与从HPF 612和618输出的并且在延迟单元622和628中延迟的高频第一和第二声道信号。

可以使用图4和5的实施例的任何一个来实现预处理滤波器单元220，并且可以使用图6、9和11的实施例的任何一个来实现虚拟扬声器滤波器单元280。

图14是表示按照本发明实施例的图2的信号校正滤波器单元300的详细方框图。

图14的信号校正滤波器单元300包括具有预定增益值(Ga，Gb，Gc，Gd)的增益单元710、720、730和740和具有预定延迟值(Z^-Δ)的延迟单元715、725、735和745。

通过增益单元710来改变左声道信号(L)的输出增益，并且通过延迟单元715来延迟左声道信号(L)。

通过增益单元720来改变中央声道信号(C)的输出增益，并且通过延迟单元725来延迟中央声道信号(C)。

通过增益单元730来改变LFE声道信号(LFE)的输出增益，并且通过延迟单元735来延迟LFE声道信号(LFE)。

通过增益单元740来改变右声道信号(R)的输出增益，并且通过延迟单元745来延迟右声道信号(R)。

第一相加单元700-1相加从延迟单元715、725和735输出的信号。

第二相加单元700-2相加从延迟单元725、735和745输出的信号。

如果左右环绕声道信号通过虚拟环绕滤波器单元200，则左右环绕声道信号的输出增益和时延从被输入到图2的立体声产生装置的原始信号的那些改变。因此，根据虚拟环绕滤波器单元200的特性，调整左声道(L)、中央声道(C)、LFE声道(LFE)和右声道(R)信号的输出增益和时延。在此，“根据虚拟环绕滤波器的特性”不表示通过在输入信号中的改变来确定在左右环绕声道信号的输出增益和时延中的改变。相反，这表示通过虚拟环绕滤波器单元200的元件来确定在由信号校正滤波器单元300引发的输出增益和时延中的改变。

在此，通过比较虚拟环绕滤波器单元200的输入信号和输出信号的RMS值来确定增益单元710、720、730和740的增益值(Ga，Gb，Gc，Gd)。通过使用虚拟环绕滤波器单元200的脉冲响应或通过使用组延迟来获得延迟单元715、725、735和745的延迟值(Z^-Δ)。例如，可以根据先前实施例的FIR滤波器(K₁₁)的组延迟来确定时延值。

图15是表示按照本发明另一个实施例的用于通过双声道来再现多声道音频信号的立体声产生装置的方框图。

图15所示的立体声产生装置包括多声道音频输入信号800、信号校正滤波器单元810、宽立体声产生单元820、虚拟环绕滤波器单元830、第一和第二相加单元850和860、左声道扬声器890-1和右声道扬声器890-2。

所述多声道音频信号800包括左声道信号(L)、中央声道信号(C)、低频效果声道信号(LFE)、右声道信号(R)、左环绕声道信号(Ls)和右环绕声道信号(Rs)。

虚拟环绕滤波器单元830可以类似于图2的虚拟环绕滤波器单元200。

宽立体声产生单元820接收左右声道信号(L，R)的输入，并且产生加宽的立体声信号。宽立体声产生单元820包括：加宽滤波器，用于执行左/右双耳合成和串音消除器的卷积；以及全景(panorama)滤波器，用于执行所述加宽滤波器和左/右直接滤波器(direct filter)的卷积。所述加宽滤波器根据在预定位置测量的HRTF来产生作为在任意位置的虚拟声源的左右声道信号(L，R)，并且根据应用了HRTF的滤波器系数来去除虚拟声源的串音。左右直接滤波器调整在立体声声道的声源信号和去除串音的虚拟声源之间的诸如增益和延迟之类的信号特性。

信号校正滤波器单元810接收在多声道音频输入信号800中的中央声道(C)和LFE声道的信号。

由此改变通过虚拟环绕滤波器单元830而输出的左右环绕声道信号(Ls，Rs)和通过宽立体声产生单元820而输出的左右声道信号(L，R)的输出增益和时延。信号校正滤波器单元810按照从虚拟环绕滤波器单元830输出的左右环绕声道信号(Ls，Rs)和从宽立体声产生单元820输出的左右声道信号(L，R)的输出增益和时延来调整中央声道信号(C)和LFE声道信号(LFE)的增益和时延。

第一相加单元850相加从虚拟环绕滤波器单元830、信号校正滤波器单元810和宽立体声产生单元820输出的左声道信号。第二相加单元860相加从虚拟环绕滤波器单元830、信号校正滤波器单元810和宽立体声产生单元820输出的右声道信号。然后，通过左声道扬声器890-1输出相加后的左信号，通过右声道扬声器890-2输出相加后的右信号。

图16是表示按照本发明实施例的图15的信号校正滤波器单元810的详细方框图。

图15的信号校正滤波器单元810包括具有预定增益值(Ga，Gb)的增益单元910和920以及具有预定延迟值(Z^-Δ)的延迟单元915和925。

通过增益单元910来改变中央声道信号(C)的输出增益，并且在延迟单元915中延迟中央声道信号(C)。

通过增益单元920来改变LFE声道信号(LFE)的输出增益，并且在延迟单元925中延迟LFE声道信号(LFE)。

第一相加单元900-1相加从延迟单元915和925输出的信号。第二相加单元900-2也相加从延迟单元915和925输出的信号。

在此，通过比较虚拟环绕滤波器单元830的输入信号和输出信号的RMS值来确定增益单元910和920的增益值(Ga，Gb)。通过使用虚拟环绕滤波器单元830的脉冲响应或通过使用组延迟来获得延迟单元915和925的延迟值(Z^-Δ)。

应当明白，虽然已经参照收听者和收听者或虚拟收听者的双耳说明了本发明的实施例，但是可以使用本发明实施例的装置来产生在立体声产生系统和/或虚拟环绕系统的收听点周围的立体声。所述收听点可以指收听者感知最佳立体声效果的位置，并且这可以使用例如上述的仿真头来近似。因此，当如在此所述各种实施例的装置运行时，收听者不必实际上位于收听点。

本发明总的构思也可以被体现为在计算机可读记录介质上的计算机可读代码。所述计算机可读记录介质是可以存储可以随后由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。所述计算机可读记录介质的例子包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储器件和载波(carrier waver)(诸如通过因特网的数据传输)。所述计算机可读记录介质也可以被分布在网络耦接的计算机系统上，以便以分布的方式来存储和执行所述计算机可读代码。而且，可以由本发明总的构思所属技术领域中的熟练的程序员来容易地解释用于实现本发明总的构思的功能程序、代码和代码段。

按照如上所述的本发明总的构思的各个实施例，可以使用双声道输出来再现多声道音频信号，并且通过仅仅使用双声道输出，可以实现多声道扬声器系统的立体声感觉。

而且，与左右环绕声道音频输入信号相关联，通过在收听者的左后部和右后部产生虚拟扬声器，可以有效地向收听者提供立体声感觉。

而且，即使当在左右环绕声道音频输入信号之间的关联性高时，也可以改善所述声音的定位，并且可以产生实际的声音，以便可以向收听者提供更为改善的立体声。

虽然已经示出和说明了本发明总的构思的一些实施例，但本领域技术人员会明白，在不脱离本发明总的构思的原理和精神的情况下，可以在这些实施例中进行改变，本发明的范围被限定在所附的权利要求和它们的等同内容中。

涉及本申请的交叉参考

本申请要求2005年12月13日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请第10-2005-0122433号和2005年9月22日申请的美国临时申请第60/719,191号的权益，其公开通过引用被整体包括在此作为参考。

Claims (47)

1.一种立体声产生装置，用于将多声道音频输入信号再现作为双声道输出信号，所述装置包括：

预处理滤波器单元，用于降低在来自多声道音频输入信号的双声道音频信号之间的关联性，并且产生现实的感觉；

虚拟扬声器滤波器单元，用于将从所述预处理滤波器单元输出的双声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源；

信号校正滤波器单元，用于校正在除了所述双声道音频输入信号之外的剩余的多声道音频输入信号与从所述虚拟扬声器滤波器单元输出的所述双声道音频信号之间的信号特性；以及，

相加单元，用于相加在从所述虚拟扬声器滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第一声道的信号，以及相加在从所述虚拟扬声器滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第二声道的信号。

2.按照权利要求1的装置，其中，所述预处理滤波器单元包括：

第一延迟单元，用于将在所述双声道音频输入信号中的第一声道音频信号延迟第一时段；以及

第二延迟单元，用于将在所述双声道音频输入信号中的第二声道音频信号延迟第二时段。

3.按照权利要求2的装置，其中，所述预处理滤波器单元包括：

第三延迟单元，用于将在所述双声道音频输入信号中的第一声道音频信号延迟第三时段；

第四延迟单元，用于将在所述双声道音频输入信号中的第二声道音频信号延迟第四时段；

第一增益单元，用于调整第三延迟单元的输出增益；

第二增益单元，用于调整第四延迟单元的输出增益；

第一相加单元，用于相加第一延迟单元的输出和第二增益单元的输出；以及

第二相加单元，用于相加第二延迟单元的输出和第一增益单元的输出。

4.按照权利要求3的装置，其中，所述预处理滤波器单元包括：

第一滤波器，用于低通滤波第一相加单元的输出信号；

第二滤波器，用于低通滤波第二相加单元的输出信号；

第五延迟单元，用于将第一滤波器的输出信号延迟第五时段；

第六延迟单元，用于将第二滤波器的输出信号延迟第六时段；

第三增益单元，用于调整第五延迟单元的输出增益；

第四增益单元，用于调整第六延迟单元的输出增益；

第三相加单元，用于相加第一声道音频信号和第三增益单元的输出信号；以及

第四相加单元，用于相加第二声道音频信号和第四增益单元的输出信号。

5.按照权利要求4的装置，其中，所述第一到第六时段彼此不同。

6.按照权利要求1的装置，其中，所述虚拟扬声器滤波器单元包括：

双耳合成单元，用于将从所述预处理滤波器单元输出的第一声道音频信号和第二声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源；以及

串音消除器，用于消除从所述双耳合成单元输出的信号的串音现象。

7.按照权利要求1的装置，其中，所述虚拟扬声器滤波器单元包括：

延迟单元，用于用各自的预定延迟值来延迟第一和第二声道音频输入信号；

增益单元，用于调整在所述延迟单元中延迟的所述第一和第二声道音频输入信号的每一个的输出增益；

第一相加单元，用于相加所述第一声道音频输入信号和增益及延迟被调整的第二声道信号；

第一滤波器单元，用于调整从所述第一相加单元输出的信号的频率特性；

第二相加单元，用于相加所述第二声道音频输入信号和增益及延迟被调整的第一声道信号；以及

第二滤波器单元，用于调整从所述第二相加单元输出的信号的频率特性。

8.按照权利要求1的装置，其中，所述虚拟扬声器滤波器单元包括：

第一和第二滤波器单元，用于调整第一和第二声道信号的频率特性；

延迟单元，用于用各自预定的延迟值来延迟所述第一和第二滤波器单元的输出信号；

增益单元，用于调整在所述延迟单元中延迟的信号的每一个的输出电平；

第一相加单元，用于相加第一滤波器单元的输出信号和第二滤波器单元的增益和延迟被调整的输出信号；以及

第二相加单元，用于相加所述第二滤波器单元的输出信号和所述第一滤波器单元的增益和延迟被调整的输出信号。

9.按照权利要求8的装置，其中，通过在与在扬声器和收听者双耳之间的两个头部相关传递函数(HRTF)相关联的各自的脉冲响应之间的最大差来确定所述增益单元的增益。

10.按照权利要求8的装置，其中，通过当与在扬声器和收听者的双耳之间的两个HRTF相关联的脉冲响应的互相关函数变为最大值时的时间来确定延迟单元的延迟。

11.按照权利要求8的装置，其中，通过在与预先设计的格形结构的两个滤波器相关联的脉冲响应的最大值之间的差来确定增益。

12.按照权利要求8的装置，其中，通过当与预先设计的格形结构的两个滤波器相关联的脉冲响应的互相关函数变为最大值时的时间来确定延迟。

13.按照权利要求1的装置，其中，所述信号校正滤波器单元包括：

增益单元，用于调整除了所述双声道音频输入信号之外的多声道音频输入信号的增益；以及

延迟单元，用于将除了所述双声道音频输入信号之外的多声道音频输入信号延迟预定时间。

14.按照权利要求13的装置，其中，通过比较虚拟扬声器滤波器单元的输出信号和所述两个声道音频输入信号而确定所述增益单元的增益。

15.按照权利要求13的装置，其中，通过比较所述虚拟扬声器滤波器单元的输出信号的均方根(RMS)值和所述两个声道音频输入信号的RMS值来确定所述增益单元的增益。

16.按照权利要求13的装置，其中，根据串音消除器的组延迟来确定所述预定时间。

17.按照权利要求1的装置，其中，所述相加单元包括：

第一相加单元，用于相加在从所述虚拟扬声器滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频输入信号中的要输出到第一声道的信号；以及

第二相加单元，用于相加在从所述虚拟扬声器滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频输入信号中要输出到第二声道的信号。

18.一种立体声产生装置，用于将多声道音频输入信号再现作为双声道音频信号输出，所述装置包括：

预处理滤波器单元，用于成组地延迟在所述多声道音频输入信号中选择的双声道音频信号的预定频率分量；

虚拟扬声器滤波器单元，用于将所选择的从所述预处理滤波器单元输出的双声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源；

信号校正滤波器单元，用于校正在除了所选择的双声道音频信号之外的剩余多声道音频信号和所选择的从所述虚拟扬声器滤波器单元输出的双声道音频信号之间的输出电平和时延；以及，

相加单元，用于相加在从所述虚拟扬声器滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第一声道的信号，并且相加在从所述虚拟扬声器滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第二声道的信号。

19.按照权利要求18的装置，其中，在所述预处理滤波器单元中，与所述第一和第二声道的每一个相关联地串联“n”个全带通滤波器。

20.按照权利要求19的装置，其中，所述全带通滤波器的每一个包括：

延迟单元，用于将输入的音频信号延迟预定时间；

第一增益单元，用于调整输入音频信号的增益；

第一相加单元，用于相加所述第一增益单元的输出和所述延迟单元的输出；

第二增益单元，用于调整所述第一相加单元的输出增益；以及

第二相加单元，用于相加所述第二增益单元的输出信号和所述输入音频信号。

21.按照权利要求20的装置，其中，所述第一增益单元和所述第二增益单元的增益是相等的，但是具有相反的符号。

22.一种立体声产生装置，用于通过预先计算与双声道信号相关联的双耳合成器和串音消除器而进行两个具有预定大小的矩阵结构的卷积，所述装置包括：

延迟单元，用于用各自预定的延迟值来延迟第一和第二声道输入信号；

增益单元，用于调整在所述延迟单元中延迟的第一和第二声道输入信号的每一个的输出电平；

第一相加单元，用于相加所述第一声道输入信号和所述增益和延迟被调整的第二声道信号；

第一滤波器单元，用于调整从所述第一相加单元输出的信号的频率特性；

第二相加单元，用于相加所述第二声道输入信号和所述增益和延迟被调整的第一声道信号；以及，

第二滤波器单元，用于调整从所述第二相加单元输出的信号的频率特性。

23.一种立体声产生装置，用于将多声道音频输入信号再现作为双声道输出信号，所述装置包括：

虚拟环绕滤波器单元，用于降低在来自所述多声道音频输入信号的两个环绕声道音频信号之间的关联性，并且将所述两个环绕声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源；

宽立体声产生单元，用于通过卷积双耳合成和串音消除器而产生在所述多声道音频输入信号中的两个前声道音频信号来作为加宽的立体声信号；以及，

信号校正滤波器单元，用于校正在除了两个环绕声道信号和所述两个前声道音频信号之外的剩余的多声道音频输入信号和从所述虚拟环绕滤波器单元和所述宽立体声产生单元输出的声道音频信号之间的输出电平和时延。

24.按照权利要求23的装置，还包括：

相加单元，用于相加在从虚拟扬声器滤波器单元、所述信号校正滤波器单元和所述宽立体声产生单元输出的多声道音频信号中要通过第一声道而输出的信号，以及相加要通过第二声道输出的信号。

25.按照权利要求23的装置，其中，所述信号校正滤波器单元包括：

增益单元，用于调整除了所述两个环绕声道音频信号和所述两个前声道音频信号之外的多声道音频信号的增益；以及

延迟单元，用于将除了所述两个环绕声道音频信号和所述两个前声道音频信号之外的多声道音频信号延迟预定时间。

26.按照权利要求25的装置，其中，通过将所述虚拟扬声器滤波器单元和所述宽立体声产生单元的输出信号与所述两个环绕声道音频输入信号和所述两个前声道信号相比较而确定增益单元的增益。

27.按照权利要求25的装置，其中，通过将所述虚拟扬声器滤波器单元和所述宽立体声产生单元的输出信号的RMS值与剩余的声道音频信号的RMS值相比较而确定增益单元的增益。

28.一种立体声产生装置，包括：

第一滤波器单元，用于接收在至少5个输入音频信号中的环绕音频信号，并且产生相对于收听点在预定位置的虚拟声源；

第二滤波器单元，用于接收在所述至少5个输入音频信号中的剩余音频信号，并且补偿由所述虚拟环绕滤波器单元在所述环绕音频信号中引发的延迟和增益差；以及，

输出单元，用于组合第一选择的那些环绕音频信号和剩余的音频信号以产生左输出信号，并且组合第二选择的那些环绕音频信号和剩余的音频信号以产生右输出信号。

29.按照权利要求28的立体声产生装置，还包括：

左扬声器，用于输出左输出信号；以及

右扬声器，用于输出右输出信号。

30.按照权利要求29的立体声产生装置，其中，所述左扬声器和所述右扬声器被布置为彼此相距第一预定距离，并且所述左右扬声器被布置为与所述收听点相距第二预定距离，使得所述第二预定距离大于所述第一预定距离。

31.按照权利要求28的立体声产生装置，其中，所述环绕音频信号包括左右环绕信号，剩余音频信号包括左信号、右信号、中央信号和低频效果信号。

32.一种立体声产生装置，用于将多声道音频输入信号再现作为双声道输出信号，所述装置包括：

虚拟环绕滤波器单元，用于降低在所述多声道音频输入信号中的双声道音频信号之间的关联性以产生现实的感觉，并且将所述双声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源；

信号校正滤波器单元，用于校正在除了所述双声道音频输入信号之外的剩余的多声道音频输入信号和从虚拟环绕滤波器单元输出的双声道音频信号之间的信号特性；以及，

相加单元，用于相加在从所述虚拟环绕滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第一声道的信号，并且相加在从所述虚拟环绕滤波器单元和所述信号校正滤波器单元输出的多声道音频信号中要输出到第二声道的信号。

33.按照权利要求32的立体声产生装置，其中，所述虚拟环绕滤波器单元包括：

延迟单元，用于用各自预定的延迟值来延迟第一和第二声道输入信号；

增益单元，用于调整在所述延迟单元中延迟的第一和第二声道输入信号的每一个的输出电平；

第一相加单元，用于相加所述第一声道输入信号和所述增益和延迟被调整的第二声道信号；

第一滤波器单元，用于调整从所述第一相加单元输出的信号的频率特性；

第二相加单元，用于相加所述第二声道输入信号和所述增益和延迟被调整的第一声道信号；以及，

第二滤波器单元，用于调整从所述第二相加单元输出的信号的频率特性。

34.一种立体声产生方法，用于将虚拟效果应用到双声道信号，所述方法包括：

将第一和第二声道信号的频带划分为高频带和低频带；

分样所述第一和第二声道低频带信号的每一个；

通过降低在各自分样信号之间的关联性而产生虚拟声源并且在预定位置输出虚拟声源；

相对于作为虚拟声源而输出的所述第一和第二声道信号执行内插；

低通滤波所述被内插的第一和第二声道信号；以及

相加所述被低通滤波的第一声道信号和被延迟的高频第一声道信号，并且相加所述被低通滤波的第二声道信号和所述被延迟的高频第二声道信号。

35.按照权利要求34的方法，其中，所述虚拟声源的产生包括：

通过降低在各自的分样信号之间的关联性并且产生现实感觉来执行预处理滤波；以及

通过将各自的分样信号输出作为在预定位置的虚拟声源来执行虚拟扬声器滤波。

36.一种立体声产生方法，用于将虚拟效果应用到双声道信号，所述方法包括：

通过减低在第一和第二声道信号之间的关联性来执行预处理滤波，并且产生现实的感觉；

将所述被预处理滤波的第一和第二声道信号的频带划分为高频带和低频带；

分样所述第一和第二声道低频带信号的每一个；

通过输出作为在预定位置的虚拟声源的各自分样信号来执行虚拟扬声器滤波；

相对于作为虚拟声源而输出的被虚拟扬声器滤波的第一和第二声道信号执行内插；

低通滤波所述被内插的第一和第二声道信号；以及

相加所述被低通滤波的第一声道信号和被延迟的高频第一声道信号，并且相加所述被低通滤波的第二声道信号和所述被延迟的高频第二声道信号。

37.一种立体声产生方法，用于将多声道音频输入信号再现作为双声道输出信号，所述方法包括：

降低在所述多声道音频输入信号中的双声道音频信号之间的关联性，并且产生现实的感觉；

将所述双声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源；以及，

按照所述转换后的双声道音频信号的输出电平和时延来调整除了所述双声道音频信号之外的剩余的多声道音频信号，并且，将所调整的信号输出作为双声道信号。

38.按照权利要求37的方法，还包括：

在输出被调整的信号后，相加要输出到第一声道的信号，并且相加要输出到第二声道的信号。

39.按照权利要求37的方法，其中，在所述多声道音频输入信号中的所述双声道音频信号之间的关联性的降低和现实感觉的产生包括：

通过将第一声道音频信号延迟第一预定时间而执行第一延迟操作；

通过将第二声道音频信号延迟第二预定时间而执行第二延迟操作；

通过将第一声道音频信号延迟第三预定时间而执行第三延迟操作；

通过将第二声道音频信号延迟第四预定时间而执行第四延迟操作；

通过相加通过将第一预定增益乘以所述第一延迟操作的输出和所述第二延迟操作的输出的每一个而获得的值来执行第一相加；

通过相加通过将第二预定增益乘以所述第二延迟操作的输出和所述第三延迟操作的输出的每一个而获得的值来执行第二相加；

通过滤波第一信号并且将所述第一滤波信号延迟第五预定时间而执行第五延迟操作，所述第一信号是通过相加第一延迟操作的输出和第四延迟操作的输出而获得的；

通过滤波第二信号并且将所述第二滤波信号延迟第六预定时间而执行第六延迟操作，所述第二信号是通过相加第二延迟操作的输出和第三延迟操作的输出而获得的；以及

通过分别相加所述第五和第六延迟操作的输出与第一和第二声道的音频信号来执行第三和第四相加。

40.按照权利要求39的方法，其中，将所述第三和所述第四相加的输出信号分别乘以不同的增益。

41.按照权利要求39的方法，其中，所述第一延迟操作和所述第六延迟操作彼此非对称。

42.按照权利要求37的方法，其中，通过相乘双耳合成滤波器矩阵和串音消除滤波器矩阵来执行所述将双声道音频信号转换为在预定位置的虚拟声源。

43.一种立体声产生方法，用于在收听者的左后部和右后部产生虚拟扬声器，所述方法包括：

调整左声道输入信号的增益和延迟；

调整右声道输入信号的增益和延迟；

相加所述左声道输入信号和所述增益和延迟被调整的右声道信号以获得第一相加信号；

调整第一相加信号的频率特性，并且将结果输出到左扬声器；

相加所述右声道输入信号和所述增益和延迟被调整的左声道信号以获得第二相加信号；以及，

调整所述第二相加信号的频率特性，并且将结果输出到右扬声器。

44.按照权利要求43的方法，其中，通过在与在扬声器和收听者双耳之间的两个头部相关传递函数(HRTF)相关联的各自脉冲响应之间的最大差来确定所述增益。

45.按照权利要求43的方法，其中，通过当与在扬声器和收听者的双耳之间的两个HRTF相关联的脉冲响应的互相关函数变为最大值时的时间来确定延迟。

46.按照权利要求43的方法，其中，通过在与预先设计的格形结构的两个滤波器相关联的脉冲响应的最大值之间的差来确定增益。

47.按照权利要求43的方法，其中，通过当与预先设计的格形结构的两个滤波器相关联的脉冲响应的互相关函数变为最大值时的时间来确定延迟。

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