CN100586227C - 立体声扩展网络中的输出均衡 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于立体声扩展(SW)立体声格式信号以适合耳机收听的方法、信号处理设备和计算机程序。本发明还涉及根据本发明进行信号处理的移动仪器。根据本发明，形成单独的单声道信号路径(ME)，以便通过至少从左右输入信号(L_in，R_in)中提取包含在所述信号(L_in，R_in)中的至少基本单声道信号分量、处理所提取的单声道信号分量以获得处理的单声道信号分量、以及将所述处理的单声道信号分量与左(L_out)或右(R_out)输出信号中的至少一个相结合，来均衡左右输出信号(L_out，R_out)的单声道分量的频谱。

Description

立体声扩展网络中的输出均衡

本发明涉及一种用于将立体声格式信号转换成适合用耳机重放的方法。本发明还涉及一种用于实现所述方法的信号处理设备。本发明进一步涉及一种包括实现所述方法的机器可执行步骤的计算机程序。最后，本发明涉及一种具有音频能力的移动仪器。

几十年来，用于制作音乐和其他音频录音以及公共广播的流行格式是众所周知的双声道立体声格式。双声道立体声格式包括两个独立的音轨或声道：左声道(L)和右声道(R)，他们用于使用单独的扬声器单元重放。所述声道是混音和/或录音和/或另外准备的，给听众提供期望的空间印象，听众位于跨度是理想上和听众成60度角的两个扬声器单元前面的中央。当通过以上述方式放置的左右扬声器收听双声道立体声录音时，听众体验到类似原始声音场景的空间印象。在此空间印象中，听众可观察到不同声源的方向，而且观众也获得了不同声源的距离感。换句话说，当收听双声道立体声录音时，声源似乎定位在听众前面的某处，并在左右扬声器单元之间的某区域内。

其他音频录音格式也是已知的，这些音频录音格式不只用两个扬声器单元，而是依靠使用多于两个的扬声器重放。例如，在四声道立体声***中，两个扬声器单元被放置在听众前面：一个放在左边，一个放在右边，还有另外两个扬声器单元放在听众后面：分别在左后方和右后方。此外，可以提供一个用于低频声音的单独的第五声道/扬声器。

这种多声道配置现在普遍应用在例如计算机游戏、电影院甚至家庭娱乐***中。这允许创造出声音场景的更详细的空间印象，在该声音场景中不仅能够听到来自听众前面某处的声音，而且能听到来自后面的，或直接来自听众侧面的声音。这些多声道***的录音可准备具有用于每个单独声道的独立音轨，或者除了正常双声道立体声格式之外的“额外”声道的信息也可编码在双声道立体声格式录音的左右声道信号中。在后一种情况下，在重放时需要专用解码器来提取例如左后和右后声道的信号。例如数字激光视盘(DVD)产品支持上述多声道声音配置。

此外，准备专用于通过耳机收听的录音的某些专用方法是已知的。这些方法例如包括由对应于声压信号的录音信号形成的双耳信号，在真实收听情况下，声压由人的耳膜捕获。这种录音例如可通过用仿真头来制作，该仿真头是一种配备有代替人双耳的两个麦克风的人造头。当通过耳机听到高质量的双耳录音时，听众体验到录音情况的原始、详细的三维声像。在不需要制作现实生活录音的情况下，也可以合成双耳信号。

本发明主要涉及这种通用双声道立体声录音、广播或类似的音频材料，它们经过混音和/或另外准备以通过两个扬声器单元重放，其中所述单元用于以上述方式相对于听众放置。在下文，短语“立体声”的使用是指上述双声道立体声格式类型。收听以在两个扬声器上重放的这种立体声格式的音频材料，在下文简称为“自然收听”。

当在自然收听情况下，在扬声器上重放立体声录音时，从左扬声器发出的声音不仅听众的左耳听得到，而且右耳也听得到，并且相应地，从右扬声器发出的声音左右耳都听得到。这个条件对正确空间感觉的听觉印象的生成至关重要。换句话说，为了生成声音好像从听众头部外面的空间或舞台产生的听觉印象，这个条件很重要。当通过耳机收听立体声录音时，在左耳只听见左声道，而在右耳只听到右声道。这使听觉印象既不自然听起来又累，而且声音场景或舞台完全包含在听众的头脑中：声音不象期望的那样形象化。

有理由支持这样一种观点：当以正常立体声格式的录音不经任何空间转换而直接通过耳机重放时，上述不自然的空间印象可能导致听觉疲劳。因此，为了补偿用耳机收听时所体验的不自然听觉状况，从相关技术中获知了所谓的空间增强器或立体声扩展网络。

大多数空间增强器或立体声扩展***背后的基本思想是：如果通过两个相隔很大距离的扬声器重放音乐，则听众通过耳机听到的声音应该与听众本该听到的声音很相似。换句话说，对通过耳机重放的立体声信号进行处理，以便在听众的耳朵里产生一种声音来自一对“虚拟扬声器”的印象，并且因此更象在听真实的原始声源。属于这一类的方法将在下文作为“虚拟扬声器方法”提及。

申请人早期公布的专利申请EP1194007公开了基于上述虚拟扬声器类型方法的立体声扩展网络。所述立体声扩展网络因此能够使声音形象化，以便听众体验到声音场景或舞台以类似于自然收听情形的方式位于他/她的头脑之外。

图1示意性地示出了根据虚拟扬声器方法的立体声扩展网络的例子。为了从概念上理解图1示出的立体声扩展网络的操作，可以考虑以下各项。输入信号L和R代表在自然收听情况下直接馈送到一对扬声器的立体声格式信号。由左扬声器发出的声音然后在两耳都能听到，同样类似地，由右扬声器发出的声音在两耳也都能听到。因此，在自然收听情况下，从两个扬声器到两耳有四条声学路径，即两条所谓的直接路径和两条所谓的串音路径。这些声学路径在立体声扩展网络中有他们对应的信号路径。

当扬声器相对于听众对称放置时，从左扬声器到左耳的直接路径与从右扬声器到右耳的直接路径是相同，同样类似地，从左扬声器到右耳的串音路径与从右扬声器到左耳的串音路径也相同。在图1中，我们用下标‘d’表示相同的直接路径，并用下标‘x’表示相同的串音路径。每个直接路径和串音路径都分别有与其相关联的离散时间传递函数H_d(z)和H_x(z)。串音路径传递函数H_x(z)包括一个延迟项，该延迟项模拟直接路径与串音路径之间的路径长度差。换句话说，在自然收听情况下，例如来自左扬声器的声音到达右耳(串音路径)比到达左耳(直接路径)稍晚一些。容易理解的是，上述由立体声扩展网络产生的在直接路径和串音路径之间的延迟，对耳机收听时产生正确的空间听觉印象起重要作用。本领域的技术人员都了解，在直接路径和串音路径中的时间延迟之间的差对应于耳间时间差(ITD)，而直接路径和串音路径的增益之间的差对应于耳间声级差(ILD)。ILD取决于频率，而ITD不取决于频率。

不幸的是，人类听觉***对高质量音乐录音所作的任何修改都极其敏感。即使相当没经验的听众都很容易地听出在空间处理中引入的任何类型的非自然信号。因此，能确保空间增强器或立体声扩展网络不对原始录音的质量有任何损坏是很有利的。

立体声录音的最主要元素之一是单声道分量。本领域的技术人员都知道：单声道分量是信号的一部分，其对L和R声道是共用的，并且因此在自然收听情况下，听到它在录音棚的中间。例如录制流行音乐时，主唱通常位于录音棚的中间。

当用图1所示的先有技术型立体声扩展网络处理包含主要单声道分量的立体声声音信号L、R时，导致在某些频率或频带的单声道信号的明显衰减。这是因为，在通过H_x(z)将延迟加到串音路径信号中时，在某些情况下这产生了与出现在直接路径中的信号波形基本相似而相位基本相反的信号。当对应于单声道分量的直接路径和串音路径信号加在一起时，这些信号之间的相位差引起在某些频率或频带的单声道分量的衰减。本文后面将这个作用简称为相消干扰。

作为空间处理结果，上述对单声道信号分量的有害修改对许多听众来说是不可接受的，并且这激励了人们设计能减轻该问题的信号处理方法。根据本申请人的观点，这个问题在先有技术设计中并没有得到满意解决。

美国专利6111958提出了音频空间增强仪器和方法，它试图通过在实际空间加宽之前产生伪立体声信号来减少对单声道分量进行空间处理的有害影响。上述文档涉及所谓的和-差处理，它没***任何双耳提示，并且因此它与耳机收听应用无关。

WO公布97/00594公开了用于空间增强立体声和单声道分量的方法和仪器。基于使用模拟电路的这个解决方案，同样利用了从单声道信号合成的伪立体声信号的思想，以便进一步地空间增强单声道分量。然而，这种方法导致不可避免的原始录音质量的下降。

本发明的主要目的是：介绍一种新颖且简单的解决方案，用于以保证基本无讨厌的非自然信号地感觉立体声信号单声道分量的方式，对所述立体声格式信号进行空间处理，以使其变得适合用耳机重放。从广义上说，本发明适用于使用耳机收听立体声格式音频材料的这种情况，即作为分开的左右声道信号提供音频材料。音频材料可作为双声道立体声录音直接提供，或者它可从某其他已知的格式转换为这种双声道格式。

本发明指定了一种最好基于数字信号处理的信号处理方法，用于以输出信号的单声道分量的幅度谱能比某些现有技术方法保持更平坦的这样一种方式来均衡来自空间增强***的输出。这确保了在耳机收听情况下能基本无非自然信号地感觉空间增强信号的空间印象。通过以相对于直接声音略有延迟的方式给来自空间增强器的输出信号增加能量，来产生这种期望效果，并在那个频带内单声道信号分量需要放大以补偿由上面解释的相消干扰而引起的衰减。根据本发明的优选实施例，确定增加的能量水平的增益可根据原始立体声信号的单声道分量的长度而实时改变。

为了达到这些目的，根据本发明的方法其主要特征在于如独立权利要求1的特征部分所述的。根据本发明的信号处理设备其主要特征在于如独立权利要求9的特征部分所述的。根据本发明的计算机程序其主要特征在于如独立权利要求19的特征部分所述的。根据本发明具有音频能力的移动仪器其主要特征在于如独立权利要求21的特征部分所述的。

其他的从属权利要求给出了本发明的一些优选实施例。

根据一种解释，本发明可认为是附加模块类型，或是从空间增强器或立体声扩展网络本身分离出的“第三”声道。这个模块或声道以某种方式均衡来自空间增强器的输出，以便消除或最小化由单声道分量的幅度谱变化另外引起的非自然信号。因此，当本发明应用于增强耳机收听的高质量音乐录音所用的空间处理时，听众不会感觉到明显的声音质量下降。

涉及在耳机收听的空间增强中的单声道分量的行为的问题，之前没有受到太多的关注。实际上，根据相关技术的大多数空间增强器试图达到相当生动而因此相当不自然的效果，并且通常声称听众更喜欢这种效果。然而，本申请人的理解是，在高质量音乐录音的情况下这不是绝对真实的。即使各个听众的偏好不同，但仍能找到证据显示：相对于严重处理过的且空间上“过浓”的声音，许多听众更喜欢干净且因此自然的声音。

本发明首先采用客观上与声音质量相关的设计约束。根据本发明的方法和设备在避免/最小化有害和讨厌的再现声音的着色方面，特别在高质量和高保真音频材料的情况下，比现有技术的方法和设备更具优势。

根据本发明的方法特别适合与本申请人开发的、并在上述专利申请EP1194007中描述的立体声扩展网络一起使用。

然而应该理解到，本发明可与各种立体声扩展或相应的空间信号处理方法一起使用，其中在左右声道直接信号路径之间至少形成一条延迟引入串音信号路径，并且因此上述相消干扰作用可影响声音质量。

根据本发明的方法可使用基于硬件或软件的***来实现。本发明的一个相当大的优点是：它没有降低当今可从数字声源(诸如光盘播放器、小型盘播放器、MP3和AAC播放器)以及数字广播技术中获取的卓越音质。根据本发明的处理方案也非常简单以实时运行在便携式设备上，因为它可以适中的计算成本来实现。

在过去的十年中，上面提到的数字便携式设备及个人音频仪器已经越来越流行。其中，这种发展已经强烈地增加了在收听音乐录音、无线电广播等中耳机的应用。然而，商业可用的音乐录音和其他音频材料仍几乎全是双声道立体声格式，并因此用于通过扬声器而不是通过耳机重放。本发明提供了在不降低原始高音质的情况下将这种音频材料转换用于耳机收听的解决方案。本发明可在各种不同类型的便携式音频仪器中实现，也包括不同类型的无线通信设备。

通过以下描述以及通过所附权利要求书，对本领域的技术人员而言，本发明的优选实施例及其优点将变得更加明显。

下面将参考附图更加详细地描述本发明，附图中：

图1.示意性地示出了依赖于虚拟扬声器方法的基本先有技术型立体声扩展网络；

图2.示意性地说明了本发明背后的基本思想；

图3.示意性地示出了与根据本发明的单声道均衡器模块一起的立体声扩展网络；

图4.举例说明了没有均衡情况下的立体声扩展网络的单声道分量的幅度响应；

图5.举例说明了根据本发明均衡的立体声扩展网络的单声道分量的幅度响应；

图6.举例说明了用二阶IIR滤波器实现的单声道均衡器模块的脉冲响应；以及

图7.举例说明了用二阶IIR滤波器实现的单声道均衡器模块的幅度响应。

图1示出了根据虚拟扬声器方法的基本先有技术型立体声扩展网络SW。如上面讨论过的，直接路径用下标‘d’表示，而串音路径用下标‘x’表示。每个直接路径和串音路径分别有各自的离散时间传递函数H_d(z)和H_x(z)。串音路径传递函数H_x(z)包括延迟项，以便产生正确的空间听觉印象。上述本申请人的专利申请EP1194007讨论了这种立体声扩展网络的操作，并且特别详细讨论了其优选平衡实施例。

图2示意性地示出了立体声信号L、R馈送到在听众正左方和正右方放置的一对扬声器的情况。当扬声器相对于听众对称放置时，从左扬声器到左耳的直接路径与从右扬声器到右耳的直接路径相同，并且类似地，从左耳到右扬声器的串音路径与从右耳到左扬声器的串音路径也相同。因此，左右直接路径传递函数H_d(z)可用同一个，左右串音路径传递函数H_x(z)也可用同一个。

容易看出，当到两个虚拟扬声器的输入信号L、R一样时，即单声道，当H_d和H_x幅度相等但相位相反时，在听众的耳朵中没有声音再现。在那种情况下，由于先前讨论的相消干扰作用，沿直接路径传播的声音被来自串音路径的声音完全抵消。

在实际实现H_d和H_x中，当设计使立体声扩展最大时，即虚拟扬声器跨度基本180°时，上面提到的单声道分量的衰减发生在以大约600Hz为中心的频率。当虚拟扬声器跨度为60°时，衰减就发生在2kHz以下。单声道分量衰减发生的频率取决于直接和串音路径(耳间时差ITD)之间的时延量，其中延迟明显依赖于虚拟扬声器的位置和跨度。原则上，单声道分量的严重衰减可发生在500Hz到2kHz之间的任何地方，取决于扬声器的位置和跨度以及建模的头部大小。

因此根据本发明，应该进行均衡立体声扩展网络的输出，以便输出信号的单声道分量幅度谱在上述频率上能基本保持平坦。单声道均衡器最明显的应用是补偿600Hz处幅度响应的倾斜，要不是上述原因，它通常可用于补偿500Hz到2kHz之间任何地方的幅度响应的倾斜。而且专业人士可理解到，要用的频率范围在特殊环境下可与上述相差很大，例如从400Hz到2.5kHz。此外，根据所用的滤波，单声道信号还可在该频带外稍微放大。更进一步地说，滤波可使在频带内分量的放大不等，例如该频带可基本上分为几部分。

为了在概念上更好地理解本发明，可以考虑将第三个虚拟扬声器M放在听众的正前方(见图2)。从这个第三扬声器M发出的声音在听众的两耳再现相同的声压。从概念上说本发明的基本思想是，使用所述扬声器M填充单声道分量中缺失、衰减的能量。因此，理想上到这个虚拟扬声器M的输入是信号L和R的单声道分量的带通版本，由时变增益g_m可选择地调制，其中增益g_m的值取决于立体声信号L和R的相似程度。当信号L和R几乎相等时，即高度单声道(低立体声)时，增益g_m应该大，而当所述信号L、R相差很大(高立体声)时，增益g_m应该小。

有各种方法提取单声道分量数目的估计，或者相应地估计信号L、R的立体声数目。例如在专利公布EP955789中提出一种估计立体声的方法。一种简单方法是用左右声道信号的瞬间均值(L+R)/2。该方法的好处是信号(L+R)/2能基本瞬间确定。更复杂的方法是使用信号L、R间的相干函数。这可广泛理解为用两个声道的历史来获得对它们公共分量的改进估计，即通过声道间的相似性或相关性。例如，这可通过比较声道的谱值来获得。例如，如果可用一段20ms的信号样本，则有可能计算两个声道的频谱，相互比较它们，并只将那些大致包含相同能量数的频带保留为单声道分量。将来有可能广泛应用的多声道格式可以提供提取单声道分量的其他方式，以及将单声道分量与空间处理的声道混合的其他方式。例如，5.1格式包括单独的中央声道。

负责给第三虚拟扬声器M提供信号的带通滤波器H_m(z)的中心频率和带宽必须匹配，以补偿立体声扩展网络SW中单声道分量的衰减。最好将第三虚拟扬声器M放置在距听众比左右虚拟扬声器L、R远一点，以防止由增加的中央声源引起的声级(soundstage)缩小。就信号处理而言，这对应于给对应第三虚拟扬声器M的信号上增加特定延迟。为了做到这一点，并入传递函数H_m(z)的附加延迟应该是1ms的数量级，但其具体值不重要，并且它也可以是负值，比如-1ms，或比如从-5ms到50ms。应该注意到，在图2中去掉了公共延迟，因此表示直接路径的传递函数H_d(z)在时间n＝0处开始响应。

图3示意性地示出了作为第三声道附加到立体声扩展网络SW中的单声道均衡器ME的框图。图3还示出了在立体声扩展网络SW前面的可选预处理块PP，用于在立体声信号L、R进入实际立体声扩展网络SW之前对他们去相关。预处理块PP的作用将在下文详细讨论。

在本例中，立体声信号L、R的单声道分量用平均信号(L+R)/2来估计。由任选时变的增益g_m实现的单声道均衡器以及数字滤波器z^-NH_m(z)包含在“第三”声道ME的顶部。

z^-N是N个采样的纯延迟，并且H_m(z)通常是具有平缓的上截止(cut-on)和下截止(cut-off)斜率的带通滤波器。这种滤波器可例如通过二阶无限脉冲响应滤波器(IIR)部分非常有效地实现，它的z变换如下：

$H_m\left(z\right)=\frac{b_0+b_1{z}^{-1}+b_2{z}^{-2}}{1+a_1{z}^{-1}+a_2{z}^{-2}}---\left(1\right)$

在采样率为44.1kHz时一组合适的参数值的示例如下：

b₀＝0.0277，

b₁＝0，

b₂＝-0.0277，

a₁＝-1.93825995619348，

a₂＝0.94457402736173.

这个IIR滤波器的最大增益是0dB。单声道分量的准确均衡要求总增益g_m接近1，但实际中发现取略大于0.5、对应于大约-5dB的值效果更好。如果g_m进一步增大，则可能使空间效应的音质没有任何明显提高。增益g_m可以是时变的或是给定的常数值。

图4和5示出了根据本发明带单声道均衡和不带单声道均衡的立体声扩展网络的幅度响应的示例。这些例子中的采样频率为44.1kHz，并且均衡器传递函数H_m(z)是输出相对于H_d延迟55个采样的二阶IIR滤波器。

图6和7示出了故意设计成不能获得非常准确均衡的H_m(z)的脉冲响应和幅度响应的实例。

专业技术人员清楚的是，在浮点精度中实现上面给定的二阶IIR滤波器H_m(z)相当简单。但是在定点精度中实现IIR滤波器却非常困难，并且因为这个原因，我们在此给出如何只用非常基本的指令集来运行根据本发明的单声道均衡器的实例，该指令集即是固点平台诸如数字信号处理器(DSP)上的软件程序代码。

有可能在没有显式乘法的情况下运行单声道均衡器。然而，为了处理16位音频，有必要内部使用32位变量。实现是基于状态变量描述的，其2*2反馈矩阵包含两个共扼极点的实部和虚部，它们是传递函数分母的根。实部在对角线上，而虚部不在对角线上，左下角元素为正号，而右上角元素为负号。以这种方式近似极点的位置比用具有接近恰当多项式的系数的差分方程更准确。该方法使得选择极点位置以及状态变量描述中参数的其他值成为可能，因此所有乘法可以通过位移和加法来计算。滤波器H_m(z)的校正方程由

$\left[\begin{array}{c}{x}_1(n+1)\\ x_2(n+1)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1-1/32& -(1/16+1/128)\\ 1/16+1/128& 1-1/32\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_1\left(n\right)\\ x_2\left(n\right)\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]u\left(n\right)---\left(2\right)$

和

$y\left(n\right)=\frac{1}{64}(\left[\begin{array}{cc}2& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_1\left(n\right)\\ x_2\left(n\right)\end{array}\right]+u\left(n\right))---\left(3\right)$

定义，其中x₁和x₂是状态变量，u是输入，且y是输出。

所述滤波器H_m(z)中加入了衰减，所以其最大增益大约-5dB。因此，如果u是16位音频信号，则y也能存储在16位变量中。然而，状态变量x₁和x₂必须是32位。要仔细选择方程2和3中列出的参数，以在没有任何溢出危险的情况下确保足够的动态范围。甚至在输入是高度压缩的流行音乐时，也剩下3或4位净空间，并且信噪比很好。

然而，应该注意到，对算法进行优化是一个人工过程，并且例如如果滤波器H_m(z)必须设计用于另一采样频率，则必须再作一次。因此，应把上面提到的理解为并不限制本发明可能实施例的示例。

当输入是纯单声道时，这意味着信号L、R相同，可以使用去相关来产生伪立体声信号，该信号被进一步传到立体声扩展网络。图3示出了在立体声扩展网络之前使用可选预处理块PP对信号L、R进行去相关。这种伪立体声处理经常被称为mono-to-3D。根据本发明的单声道均衡器ME在此应用中也工作良好，因为它增强了在主唱和主乐器具有大部分其能量的频率处的中央声像。本发明以轻微缩小声级为代价改进了整体音质，就像它用于没有去相关的两声道立体声一样。因此，根据本发明的单声道均衡器ME能用在对单声道和立体声输入的“轻微扩展”预调中。

根据本发明的单声道均衡器ME能与各种不同类型的空间增强器或立体声扩展网络一起使用。本发明最好与本申请人在早期专利申请EP1194007中公开的平衡立体声扩展网络一起使用。除了在此公开的单声道均衡器ME之外，所述平衡立体声扩展网络可进一步与已知的不同类型的前/后处理方法一起使用。

因此，对于专业技术人员显而易见的是：本发明并不只局限于上述实施例，而是可在所附权利要求书范围内自由改动。

也有可能用模拟电子技术来实现根据本发明的方法，但是对任何专业技术人员来说显然是：优选实施例是基于数字信号处理技术的。数字信号处理结构也可以是不同于IIR结构的例如有限脉冲响应(FIR)结构。

在前面的实例中，首先从左右输入信号中提取单声道信号分量，然后进行针对所述信号分量的带通滤波和其他处理步骤。然而，也有可能以在其他处理步骤之前进行带通滤波的方式来构建单声道信号路径ME。在某些应用中这是有利的。例如，如果先进行带通滤波，就有可能在应用可能非常复杂的算法提取单声道分量之前对左右声道进行下降抽样。因此，包含在单声道信号路径ME中的处理步骤可以任何彼此合适的顺序执行。

本公开的发明特别用于将具有以通用双声道立体声格式的信号的音频材料转换为适合耳机收听。这包括所有音频材料，例如语音、音乐或特效声音，这些音频材料经过录音和/或混音和/或其他处理生成两个独立的音频声道，其中所述声道也可进一步包含单声道分量，或者所述声道可通过例如去相关和/或增加混响的方法从单声道单一声道源生成。这也允许用如本发明所述的方法来改进收听不同类型单声道音频材料时的空间印象。

提供用于处理的立体声信号的媒体例如可包括激光唱盘、小型盘、MP3、AAC或任何其他数字媒体，包括公共电视、无线电或其他广播、计算机还有电新设备，诸如移动或多媒体电话、PDA、web便笺簿等。立体声信号也可作为模拟信号提供，其中在数字网络中处理之前该模拟信号先进行AD转换。

根据本发明的信号处理设备可结合到不同类型的便携式移动仪器诸如便携式播放器和通信设备中，而且可结合到非便携式设备诸如家庭立体声***或个人计算机中。单声道均衡器的实现可基于硬件或软件，或实际实现可根据具体应用是这两者的适当结合。

Claims (20)

1.一种用于立体声扩展或相应的空间信号处理的方法，所述方法包括：

-在将左右声道输入信号(L_in，R_in)处理成左右声道输出信号(L_out，R_out)以适合立体声耳机收听的立体声处理中，形成左右声道信号路径(L_d，R_d)，以及在所述左右声道信号路径(L_d，R_d)之间形成至少一条延迟引入串音信号路径(L_x，R_x)，其特征在于所述方法还包括：

-形成单独的单声道信号路径，以便通过至少如下方式来均衡所述左右声道输出信号(L_out，R_out)的单声道分量的频谱：从所述左右声道输入信号(L_in，R_in)中提取在所述左右声道输入信号(L_in，R_in)二者中共用的且包含在其内的至少基本单声道信号分量，

-处理所述单声道信号分量以获得处理的单声道信号分量，以及

-将所述处理的单声道信号分量与所述左(L_out)和所述右(R_out)声道输出信号中的至少一个相结合。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：基于所述左右输入信号(L_in，R_in)的瞬时均值，从所述左右输入信号中提取至少基本单声道信号分量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：基于所述左右输入信号(L_in，R_in)之间的相似性，从所述左右输入信号中提取至少基本单声道信号分量。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述单声道信号分量的处理包括所述单声道信号分量的频谱的处理。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述单声道信号分量的频谱的处理在从500Hz到2kHz的频率范围内进行。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述单声道信号分量的处理包括通过-5dB的增益大小来调整所述单声道信号分量的增益。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述增益的调整以时变方式进行。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述单声道信号分量的处理包括给所述单声道信号分量增加延迟。

9.一种用于立体声扩展或相应空间信号处理的设备，所述设备至少包括：

-左右声道信号路径(L_d，R_d)，以便将左右声道输入信号(L_in，R_in)处理成左右声道输出信号(L_out，R_out)以适合立体声耳机收听，以及

-在所述左右声道信号路径(L_d，R_d)之间至少一条延迟引入串音信号路径(L_x，R_x)，其特征在于：所述设备还包括：

单独的单声道信号路径，以便均衡所述左右声道输出信号(L_out，R_out)的单声道分量的频谱，所述单声道信号路径至少包括：

-用于从所述左右输入信号(L_in，R_in)中提取在所述左右声道输入信号(L_in，R_in)二者中共用的且包含在其内的至少基本单声道信号分量的装置，用于处理所述单声道信号分量以获得处理的单声道信号分量的装置，以及用于将所述处理的单声道信号分量与所述左(_Lout)或所述右(R_out)声道输出信号中的至少一个相结合的装置。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于：从所述左右输入信号(L_in，R_in)中提取至少基本单声道信号分量是基于确定所述左右输入信号的瞬时均值。

11.如权利要求9所述的设备，其特征在于：从所述左右声道输入信号(L_in，R_in)中提取至少基本单声道信号分量是基于所述左右输入信号之间相似性的。

12.如权利要求9所述的设备，其特征在于：所述单声道信号分量的处理包含所述单声道信号分量的频谱的处理。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于：用于处理所述单声道信号分量的频谱的装置包括数字无限脉冲响应或有限脉冲响应滤波器结构。

14.如权利要求12或13所述的设备，其特征在于：所述信号分量的频谱的处理在从500HZ到2kHz的频率范围内进行。

15.如权利要求9所述的设备，其特征在于：所述单声道信号分量的处理包含通过-5dB的增益大小来调整所述单声道信号分量增益。

16.如权利要求15所述的设备，其特征在于：用于调整所述增益的装置配置被配置为以时变方式调整所述增益。

17.如权利要求9所述的设备，其特征在于：用于处理所述单声道信号分量的装置被配置为给所述单声道信号分量增加延迟。

18.如权利要求9所述的设备，其特征在于：所述设备是数字信号处理设备。

19.一种具有音频能力的移动仪器，其特征在于：所述移动仪器包括如上述权利要求9-17中任一项所述的设备。

20.如权利要求19所述的移动仪器，其特征在于：移动仪器是便携式数字播放器或数字移动电信设备。

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