CN112313970B - 增强具有左输入通道和右输入通道的音频信号的方法和*** - Google Patents

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Abstract

一种音频***提供了对输入音频信号的空间增强、串扰处理和串扰补偿。串扰补偿对由对空间增强信号应用串扰处理引起的频谱缺陷进行补偿。串扰补偿可以在串扰处理之前，在串扰处理之后或与串扰处理并行地执行。串扰补偿包括：对左输入通道和右输入通道的中间分量和边侧分量应用滤波器，以补偿由音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷。串扰处理可以包括串扰模拟或串扰消除。在一些实施方式中，串扰补偿可以与空间上增强音频信号的子带空间处理整合。

Description

增强具有左输入通道和右输入通道的音频信号的方法和***
背景技术
1.本公开内容的领域
本公开内容的实施方式总体涉及音频信号处理领域，并且更特别地涉及空间增强的多通道音频的串扰处理。
2.相关技术的描述
立体声再现涉及对包含声场的空间特性的信号进行编码和再现。立体声使得收听者能够使用耳机或扬声器从立体声信号感知到声场中的空间感。然而，通过将原始信号与原始信号的经延迟的且可能是反转的或相位改变的版本组合对立体声的处理可能在得到的信号中产生可听见的且通常在感知上令人不愉快的梳状滤波伪差(artifact)。感知到的这样的伪差的效果可能从混音中的特定声波元素的轻微音质变化到显著衰减或放大(即，声音减弱等)变化。
发明内容
实施方式涉及增强包括左输入通道和右输入通道的音频信号。从左输入通道和右输入通道生成非空间分量和空间分量。通过对非空间分量应用第一滤波器来生成中间补偿通道，中间补偿通道补偿由音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷。通过对空间分量应用第二滤波器来生成边侧补偿通道，边侧补偿通道补偿由音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷。从中间补偿通道和边侧补偿通道生成左补偿通道和右补偿通道。使用左补偿通道来生成左输出通道，并且使用右补偿通道来生成右输出通道。
在一些实施方式中，对音频信号执行串扰处理和子带空间处理。串扰处理可以包括串扰消除或串扰模拟。串扰模拟可以用于生成到头戴式扬声器的输出，以模拟使用扬声器可能会经历的串扰。串扰消除可以用于生成到扬声器的输出，以去除使用扬声器可能会经历的串扰。串扰处理可以在串扰消除之前，在串扰消除之后或与串扰消除并行地执行。子带空间处理包括：对左输入通道和右输入通道的非空间分量和空间分量的子带应用增益。串扰处理在存在子带空间处理或不存在子带空间处理的情况下补偿由串扰消除或串扰模拟引起的频谱缺陷。
在一些实施方式中，***增强具有左输入通道和右输入通道的音频信号。***包括被配置成进行以下操作的电路：从左输入通道和右输入通道生成非空间分量和空间分量；通过对非空间分量应用第一滤波器来生成中间补偿通道，该中间补偿通道补偿由音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷；通过对空间分量应用第二滤波器来生成边侧补偿通道，边侧补偿通道补偿由音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷。电路还被配置成：从中间补偿通道和边侧补偿通道生成左补偿通道和右补偿通道；并使用左补偿通道来生成左输出通道；以及使用右补偿通道来生成右输出通道。
在一些实施方式中，串扰补偿与子带空间处理整合。将左输入通道和右输入通道处理成空间分量和非空间分量。对空间分量的子带应用第一子带增益以生成增强空间分量，并且对非空间分量的子带应用第二子带增益以生成增强非空间分量。通过对增强非空间分量应用滤波器来生成中间增强补偿通道。中间增强补偿通道包括增强非空间分量，该增强非空间分量具有对由音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷的补偿。从中间增强补偿通道生成左增强补偿通道和右增强补偿通道。从左补偿通道生成左输出通道，并且从右增强补偿通道生成右输出通道。
在一些实施方式中，通过对增强空间分量应用第二滤波器来生成边侧增强补偿通道，边侧增强补偿通道包括增强空间分量，该增强空间分量具有对由音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷的补偿。从中间增强补偿通道和边侧增强补偿通道生成左增强补偿通道和右增强补偿通道。
其他方面包括部件、装置、***、改进、方法、处理、应用、计算机可读介质以及与上述中任何一个相关的其他技术。
附图说明
图1A示出了根据一个实施方式的用于扬声器的立体声音频再现***的示例。
图1B示出了根据一个实施方式的用于耳机的立体声音频再现***的示例。
图2A示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰消除的音频***的示例。
图2B示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰消除的音频***的示例。
图3示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰消除的音频***的示例。
图4示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰消除的音频***的示例。
图5A示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰模拟的音频***的示例。
图5B示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰模拟的音频***的示例。
图5C示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰模拟的音频***的示例。
图6示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰模拟的音频***的示例。
图7示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰模拟的音频***的示例。
图8示出了根据一个实施方式的串扰补偿处理器的示例。
图9示出了根据一个实施方式的串扰补偿处理器的示例。
图10示出了根据一个实施方式的串扰补偿处理器的示例。
图11示出了根据一个实施方式的串扰补偿处理器的示例。
图12示出了根据一个实施方式的空间频带划分器的示例。
图13示出了根据一个实施方式的空间频带处理器的示例。
图14示出了根据一个实施方式的空间频带组合器的示例。
图15示出了根据一个实施方式的串扰消除处理器。
图16A示出了根据一个实施方式的串扰模拟处理器。
图16B示出了根据一个实施方式的串扰模拟处理器。
图17示出了根据一个实施方式的组合器。
图18示出了根据一个实施方式的组合器。
图19示出了根据一个实施方式的组合器。
图20示出了根据一个实施方式的组合器。
图21至图26示出了根据一个实施方式的使用串扰消除和串扰补偿的信号的空间分量和非空间分量的曲线图。
图27A和图27B示出了根据一个实施方式的根据串扰消除延迟的针对串扰补偿处理器的滤波器设置的表。
图28A、图28B、图28C、图28D和图28E示出了根据一些实施方式的串扰消除、串扰补偿和子带空间处理的示例。
图29A、图29B、图29C、图29D、图29E、图29F、图29G和图29H示出了根据一些实施方式的串扰模拟、串扰补偿和子带空间处理的示例。
图30是根据一些实施方式的计算机的示意性框图。
具体实施方式
说明书中描述的特征和优点并非是包括一切的，并且特别地，考虑附图、说明书和权利要求书，许多附加的特征和优点对于本领域的普通技术人员将是明显的。此外，应当注意的是，本说明书中使用的语言主要出于可读性和指导性目的来进行选择，而并非被选择用于界定或限制本发明的主题。
附图(图)和下面的描述仅通过说明的方式涉及优选实施方式。应当注意的是，根据下面的讨论，本文中所公开的结构和方法的替选实施方式将容易地被识别为在不脱离本发明的原理的情况下可以采用的可行的替选方案。
现在将详细参考其示例在附图中示出的本发明的若干实施方式。注意，在可行的情况下，类似或相似的附图标记可以在附图中使用并且可以指示类似或相似的功能。附图仅出于说明的目的来描绘实施方式。本领域技术人员根据以下描述将容易认识到，在不脱离在本文中描述的原理的情况下，可以采用本文中所示的结构和方法的替选实施方式。
本文中所讨论的音频***提供对空间增强音频信号的串扰处理。串扰处理可以包括针对扬声器的串扰消除或针对耳机的串扰模拟。对空间增强信号执行串扰处理的音频***可以包括串扰补偿处理器，该串扰补偿处理器在存在或不存在空间增强的情况下对由音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷进行调整。
在例如图1A所示的扬声器布置中，由扬声器110L和110R两者产生的声波在收听者120的左耳125L和右耳125R处被接收。来自扬声器110L和110R中的每一个的声波在左耳125L与右耳125R之间具有略微的延迟，以及由收听者120的头部引起滤波。由在收听者的头部的相同侧的扬声器输出并且由收听者的该侧的耳朵接收的信号分量(例如，118L、118R)在本文中被称为“同侧声音分量”(例如，左耳处接收的左通道信号分量和右耳处接收的右通道信号分量)，以及由在收听者的头部的相对侧的扬声器输出的信号分量(112L、112R)在本文中被称为“对侧声音分量”(例如，右耳处接收的左通道信号分量和左耳处接收的右通道信号分量)。对侧声音分量引起串扰干扰，这导致对空间性的感知减弱。因此，可以对输入至扬声器110的音频信号应用串扰消除，以减少收听者120对串扰干扰的体验。
在例如图1B所示的头戴式扬声器布置中，专用左扬声器130L将声音发射到左耳125L中，并且专用的右扬声器130R将声音发射到右耳125R中。头戴式扬声器靠近用户的耳朵发射声波，并且因此产生较低的跨耳(trans-aural)声波传播或不产生跨耳声波传播，因此没有引起串扰干扰的对侧分量。收听者120的每个耳朵从对应的扬声器接收同侧声音分量，而不从另一扬声器接收对侧串扰声音分量。因此，收听者120将通过头戴式扬声器感知不同的且通常较小的声场。因此，可以对输入至头戴式扬声器110的音频信号应用串扰模拟，以模拟当由虚构的扬声器声源140L和140R输出音频信号时收听者120会经历的串扰干扰。
示例音频***
图2A、图2B、图3和图4示出了对空间增强音频信号E执行串扰消除的音频***的示例。这些音频***每个都接收输入信号X，并且生成具有降低的串扰干扰的用于扬声器的输出信号O。图5A、图5B、图5C、图6和图7示出了对空间增强音频信号执行串扰模拟的音频***的示例。这些音频***接收输入信号X，并且生成用于头戴式扬声器的输出信号O，该输出信号O模拟使用扬声器会经历的串扰干扰。串扰消除和串扰模拟也被称为“串扰处理”。在图2A到图7所示的每个音频***中，串扰补偿处理器去除由空间增强音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷。
可以以各种方式应用串扰补偿。在一个示例中，在串扰处理之前执行串扰补偿。例如，串扰补偿可以与输入音频信号X的子带空间处理并行执行以生成组合结果，并且该组合结果可以随后接受串扰处理。在另一示例中，串扰补偿与输入音频信号的子带空间处理整合，并且子带空间处理的输出随后接受串扰处理。在另一示例中，可以在对空间增强信号E执行串扰处理之后执行串扰补偿。
在一些实施方式中，串扰补偿可以包括输入音频信号X的中间分量和边侧分量的增强(例如，滤波)。在其他实施方式中，串扰补偿仅增强中间分量，或者仅增强边侧分量。
图2A示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰消除的音频***200的示例。音频***200接收包括左输入通道XL和右输入通道XR的输入音频信号X。在一些实施方式中，输入音频信号X是以数字比特流(例如，PCM数据)从源部件提供的。源部件可以是计算机、数字音频播放器、光盘播放器(例如，DVD、CD、蓝光)、数字音频流转化器或其它数字音频信号源。音频***200通过处理输入通道XL和XR生成包括两个输出通道OL和OR的输出音频信号O。音频输出信号O是具有串扰补偿和串扰消除的输入音频信号X的空间增强音频信号。虽然在图2A中未示出，但是音频***200还可以包括放大器，该放大器放大来自串扰消除处理器270的输出音频信号O，并且将信号O提供给诸如扬声器280L和280R的输出装置，所述输出装置将输出通道OL和OR转换为声音。
音频处理***200包括子带空间处理器210、串扰补偿处理器220、组合器260和串扰消除处理器270。音频处理***200对输入音频输入通道XL、XR执行串扰补偿和子带空间处理，将子带空间处理的结果与串扰补偿的结果组合，然后对组合的信号执行串扰消除。
子带空间处理器210包括空间频带划分器240、空间频带处理器245和空间频带组合器250。空间频带划分器240耦接到输入通道XL和XR以及空间频带处理器245。空间频带划分器240接收左输入通道XL和右输入通道XR，并且将输入通道处理成空间(或“边侧”)分量Ys和非空间(或“中间”)分量Ym。例如，可以基于左输入通道XL与右输入通道XR之间的差来生成空间分量Ys。可以基于左输入通道XL与右输入通道XR的和来生成非空间分量Ym。空间频带划分器240将空间分量Ys和非空间分量Ym提供给空间频带处理器245。下面结合图12讨论关于空间频带划分器的更多细节。
空间频带处理器245耦接到空间频带划分器240和空间频带组合器250。空间频带处理器245从空间频带划分器240接收空间分量Ys和非空间分量Ym，并且增强所接收的信号。特别地，空间频带处理器245从空间分量Ys生成增强空间分量Es，并且从非空间分量Ym生成增强非空间分量Em。
例如，空间频带处理器245将子带增益应用于空间分量Ys以生成增强空间分量Es，并且将子带增益应用于非空间分量Ym以生成增强非空间分量Em。在一些实施方式中，空间频带处理器245附加地或替选地向空间分量Ys提供子带延迟以生成增强空间分量Es，并且向非空间分量Ym提供子带延迟以生成增强非空间分量Em。子带增益和/或延迟对于空间分量Ys和非空间分量Ym的不同(例如，n个)子带可以是不同的，或者可以是相同的(例如，对于两个或更多个子带)。空间频带处理器245调整空间分量Ys和非空间分量Ym的不同子带相对于彼此的增益和/或延迟，以生成增强空间分量Es和增强非空间分量Em。空间频带处理器245然后将增强空间分量Es和增强非空间分量Em提供给空间频带组合器250。下面结合图13讨论关于空间频带划分器的更多细节。
空间频带组合器250耦接到空间频带处理器245，并且还耦接到组合器260。空间频带组合器250从空间频带处理器245接收增强空间分量Es和增强非空间分量Em，并且将增强空间分量Es和增强非空间分量Em组合成左空间增强通道EL和右空间增强通道ER。例如，可以基于增强空间分量Es和增强非空间分量Em的和来生成左空间增强通道EL，并且可以基于增强非空间分量Em与增强空间分量Es之间的差来生成右空间增强通道ER。空间频带组合器250向组合器260提供左空间增强通道EL和右空间增强通道ER。下面结合图14讨论关于空间频带划分器的更多细节。
串扰补偿处理器220执行串扰补偿以补偿串扰消除中的频谱缺陷或伪差。串扰补偿处理器220接收输入通道XL和XR，并且执行处理以补偿由串扰消除处理器270执行的对增强非空间分量Em和增强空间分量Es的随后串扰消除中的任何伪差。在一些实施方式中，串扰补偿处理器220可以通过应用滤波器来对非空间分量Xm和空间分量Xs执行增强以生成串扰补偿信号Z，该串扰补偿信号Z包括左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR。在其他实施方式中，串扰补偿处理器220可以仅对非空间分量Xm执行增强。下面结合图8到图10讨论关于串扰补偿处理器的更多细节。
组合器260组合左空间增强通道EL和左串扰补偿通道ZL以生成左增强补偿通道TL，并且组合右空间增强通道ER和右串扰补偿通道ZR以生成右增强补偿通道TR。组合器260耦接到串扰消除处理器270，并且向串扰消除处理器270提供左增强补偿通道TL和右增强补偿通道TR。下面结合图18讨论关于组合器260的附加细节。
串扰消除处理器270接收左增强补偿通道TL和右增强补偿通道TR，并且对通道TL、TR执行串扰消除以生成输出音频信号O，该输出音频信号O包括左输出通道OL和右输出通道OR。下面结合图15讨论关于串扰消除处理器270的更多细节。
图2B示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰消除的音频***202的示例。音频***202包括子带空间处理器210、串扰补偿处理器222、组合器262和串扰消除处理器270。除了串扰补偿处理器222通过应用滤波器来对非空间分量Xm执行增强以生成中间串扰补偿信号Zm之外，音频***202类似于音频***200。组合器262将中间串扰补偿信号Zm与来自子带空间处理器210的左空间增强通道EL和右空间增强通道ER组合。下面结合图10讨论关于串扰补偿处理器222的更多细节，并且下面结合图18讨论关于组合器262的更多细节。
图3示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰消除的音频***300的示例。音频***300包括子带空间处理器310，并且还包括串扰消除处理器270，子带空间处理器310包括串扰补偿处理器320。子带空间处理器310包括空间频带划分器240、空间频带处理器245、串扰补偿处理器320和空间频带组合器250。与图2A和图2B中所示的音频***200和202不同，串扰补偿处理器320与子带空间处理器310整合。
特别地，串扰补偿处理器320耦接到空间频带处理器245以接收增强非空间分量Em和增强空间分量Es，使用增强非空间分量Em和增强空间分量Es(例如，而不是如上文针对音频***200和202所讨论的输入信号X)执行串扰补偿，以生成中间增强补偿通道Tm和边侧增强补偿通道Ts。空间频带组合器250接收中间增强补偿通道Tm和边侧增强补偿通道Ts，并且生成左增强补偿通道TL和右增强补偿通道TR。串扰消除处理器270通过对左增强补偿通道TL和右增强补偿通道TR执行串扰消除来生成输出音频信号O，该输出音频信号O包括左输出通道OL和右输出通道OR。下面结合图11讨论关于串扰补偿处理器320的更多细节。
图4示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰消除的音频***400的示例。与音频***200、202和300不同，音频***400在串扰消除之后执行串扰补偿。音频***400包括耦接到串扰消除处理器270的子带空间处理器210。串扰消除处理器270耦接到串扰补偿处理器420。串扰消除处理器270从子带空间处理器210接收左空间增强通道EL和右空间增强通道ER，并且执行串扰消除以生成左增强带内带外串扰通道CL和右增强带内带外串扰通道CR。串扰补偿处理器420接收左增强带内带外(in-out-band)串扰通道CL和右增强带内带外串扰通道CR，并且使用左增强带内带外串扰通道CL和右增强带内带外串扰通道CR的中间分量和边侧分量执行串扰补偿，以生成左输出通道OL和右输出通道OR。下面结合图8和图9讨论关于串扰补偿处理器420的更多细节。
图5A示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰模拟的音频***500的示例。音频***500对输入音频信号X执行串扰模拟，以生成输出音频信号O，该输出音频信号O包括用于左头戴式扬声器580L的左输出通道OL和用于右头戴式扬声器580R的右输出通道OR。音频***500包括子带空间处理器210、串扰补偿处理器520、串扰模拟处理器580和组合器560。
串扰补偿处理器520接收输入通道XL和XR，并且执行处理以补偿由串扰模拟处理器580生成的串扰模拟信号W和增强通道E的后续组合中的伪差。串扰补偿处理器520生成串扰补偿信号Z，该串扰补偿信号Z包括左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR。串扰模拟处理器580生成左串扰模拟通道WL和右串扰模拟通道WR。子带空间处理器210生成左增强通道EL和右增强通道ER。下面结合图9和图10讨论关于串扰补偿处理器520的更多细节。下面结合图16A和图16B讨论关于串扰模拟处理器580的更多细节。
组合器560接收左增强通道EL、右增强通道ER、左串扰模拟通道WL、右串扰模拟通道WR、左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR。组合器560通过组合左增强通道EL、右串扰模拟通道WR和左串扰补偿通道ZL来生成左输出通道OL。组合器560通过组合左增强通道EL、右串扰模拟通道WR和左串扰补偿通道ZL来生成右输出通道OR。下面结合图19讨论关于组合器560的更多细节。
图5B示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰模拟的音频***502的示例。除了串扰模拟处理器580和串扰补偿处理器520串联之外，音频***502与音频***500相似。特别地，串扰模拟处理器580接收输入通道XL和XR并且执行串扰模拟以生成左串扰模拟通道WL和右串扰模拟通道WR。串扰补偿处理器520接收左串扰模拟通道WL和右串扰模拟通道WR，并且执行串扰补偿以生成模拟补偿信号SC，该模拟补偿信号SC包括左模拟补偿通道SCL和右模拟补偿通道SCR。
组合器562将来自子带空间处理器210的左增强通道EL与右模拟补偿通道SCR组合以生成左输出通道OL，并且将来自子带空间处理器210的右增强通道ER与左模拟补偿通道SCL组合以生成右输出通道OR。下面结合图20讨论关于组合器562的更多细节。
图5C示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰模拟的音频***504的示例。除了在串扰模拟之前对输入信号X应用串扰补偿之外，音频***504与音频***502相似。串扰补偿处理器520接收输入通道XL和XR，并且执行串扰补偿以生成左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR。串扰模拟处理器580接收左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR，并且执行串扰模拟以生成模拟补偿信号SC，该模拟补偿信号SC包括左模拟补偿通道SCL和右模拟补偿通道SCR。组合器562组合左增强通道EL和右模拟补偿通道SCR以生成左输出通道OL，并且组合右增强通道ER和左模拟补偿通道SCL以生成右输出通道OR。
图6示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰模拟的音频***600的示例。与音频***500、502和504不同，串扰补偿处理器620与子带空间处理器610整合。音频***600包括子带空间处理器610、串扰模拟处理器580和组合器562，子带空间处理器610包括串扰补偿处理器620。串扰补偿处理器620耦接到空间频带处理器245以接收增强非空间分量Em和增强空间分量Es，执行串扰补偿以生成中间增强补偿通道Tm和边侧增强补偿通道Ts。空间频带组合器562接收中间增强补偿通道Tm和边侧增强补偿通道Ts，并且生成左增强补偿通道TL和右增强补偿通道TR。组合器562通过组合左增强补偿通道TL和右串扰模拟通道WR生成左输出通道OL，并且通过组合右增强补偿通道TR和左串扰模拟通道WL生成右输出通道OR。下面结合图11讨论关于串扰补偿处理器620的更多细节。
图7示出了根据一个实施方式的用于对空间增强音频信号执行串扰模拟的音频***700的示例。与音频***500、502、504和600不同，音频***700在串扰模拟之后执行串扰补偿。音频***700包括子带空间处理器210、串扰模拟处理器580、组合器562和串扰补偿处理器720。组合器562耦接到子带空间处理器210和串扰模拟处理器580，并且还耦接到串扰补偿处理器720。组合器562从子带空间处理器210接收左空间增强通道EL和右空间增强通道ER，并且从串扰模拟处理器580接收左串扰模拟通道WL和右串扰模拟通道WR。组合器562通过组合左空间增强通道EL和右串扰模拟通道WR生成左增强补偿通道TL，并且通过组合右空间增强通道ER和左串扰模拟通道WL生成右增强补偿通道TR。串扰补偿处理器720接收左增强补偿通道TL和右增强补偿通道TR，并且执行串扰补偿以生成左输出通道OL和右输出通道OR。下面结合图8和图9讨论关于串扰补偿处理器720的更多细节。
图8示出了根据一个实施方式的串扰补偿处理器800的示例。串扰补偿处理器800接收左输入通道和右输入通道，并且通过对输入通道应用串扰补偿来生成左输出通道和右输出通道。串扰补偿处理器800是图2A中所示的串扰补偿处理器220、图4中所示的串扰补偿处理器420、图5A、图5B和图5C中所示的串扰补偿处理器520、或者图7中所示的串扰补偿处理器720的示例。串扰补偿处理器800包括L/R至M/S转换器812、中间分量处理器820、边侧分量处理器830和M/S至L/R转换器814。
当串扰补偿处理器800是音频***200、400、500、504或700的一部分时，串扰补偿处理器800接收左输入通道和右输入通道(例如，XL和XR)，并且执行串扰补偿处理，例如以生成左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR。通道ZL、ZR可以用于补偿串扰处理例如串扰消除或串扰模拟中的任何伪差。L/R至M/S转换器812接收左输入音频通道XL和右输入音频通道XR，并且生成输入通道XL、XR的非空间分量Xm和空间分量Xs。通常，左通道和右通道可以被相加以生成左通道和右通道的非空间分量，并且左通道和右通道可以被相减以生成左通道和右通道的空间分量。
中间分量处理器820包括多个滤波器840，例如m个中间滤波器840(a)、840(b)到840(m)。这里，所述m个中间滤波器840中的每个中间滤波器处理非空间分量Xm的m个频带中的一个。中间分量处理器820通过处理非空间分量Xm来生成中间串扰补偿通道Zm。在一些实施方式中，使用具有通过模拟的串扰处理的非空间分量Xm的频率响应图来配置中间滤波器840。另外，通过分析频率响应图，可以估计作为串扰处理的伪差出现的、在预定阈值(例如，10dB)上的频率响应图中的任何频谱缺陷，例如峰或谷。这些伪差主要由于串扰处理中延迟的和可能反转的(例如，用于串扰消除)对边侧信号与它们对应的同侧信号的总和产生，从而有效地将梳状滤波器式频率响应引入到最终呈现的结果。可以由中间分量处理器820生成中间串扰补偿通道Zm以补偿估计的峰或谷，其中m个频带中的每个频带与峰或谷相对应。具体地，基于串扰处理中应用的特定延迟、滤波频率和增益，峰和谷在频率响应中向上和向下移位，引起频谱的特定区域中的能量的可变放大和/或衰减。每个中间滤波器840可以被配置成针对峰和谷中的一个或更多个进行调整。
边侧分量处理器830包括多个滤波器850，例如m个边侧滤波器850(a)、850(b)到850(m)。边侧分量处理器830通过处理空间分量Xs来生成边侧串扰补偿通道Zs。在一些实施方式中，可以通过模拟获得具有串扰处理的空间分量Xs的频率响应图。通过分析频率响应图，可以估计作为串扰处理的伪差出现的、在预定阈值(例如，10dB)上的频率响应图中的任何频谱缺陷，例如峰或谷。边侧串扰补偿通道Zs可以由边侧分量处理器830生成以补偿估计的峰或谷。具体地，基于串扰处理中应用的特定延迟、滤波频率和增益，在频率响应中，峰和谷向上和向下移位，引起频谱的特定区域中的能量的可变放大和/或衰减。每个边侧滤波器850可以被配置成针对峰和谷中的一个或更多个进行调整。在一些实施方式中，中间分量处理器820和边侧分量处理器830可以包括不同数量的滤波器。
在一些实施方式中，中间滤波器840和边侧滤波器850可以包括具有由等式1定义的传递函数的双二阶滤波器：
Figure GDA0003208479350000121
其中z是复变量，并且a0、a1、a2、b0、b1和b2是数字滤波器系数。实现这种滤波器的一种方式是由等式2定义的直接I型(direct form I)拓扑：
Figure GDA0003208479350000122
其中X是输入向量，Y是输出。根据它们的最大字长和饱和行为，可以使用其它拓扑。
双二阶滤波器然后可以用于实现具有实值输入和输出的二阶滤波器。为了设计离散时间滤波器，设计连续时间滤波器，然后经由双线性变换将其变换为离散时间。此外，可以使用频率翘曲来补偿所产生的中心频率和带宽的移位。
例如，峰值滤波器可以具有由等式3定义的S平面传递函数：
Figure GDA0003208479350000131
其中s是复变量，A是峰的幅度，Q是滤波器“质量”，并且数字滤波器系数由下式定义：
b0＝1+αA
b1＝-2*cos(ω0)
b2＝1-αA
Figure GDA0003208479350000132
a1＝-2cos(ω0)
Figure GDA0003208479350000133
其中ω0是滤波器的中心频率，以弧度为单位，并且
Figure GDA0003208479350000134
此外，滤波器质量Q可以由等式4定义：
Figure GDA0003208479350000135
其中Δf是带宽，并且fc是中心频率。
M/S至L/R转换器814接收中间串扰补偿通道Zm和边侧串扰补偿通道Zs，并且生成左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR。通常，中间通道和边侧通道可以被相加以生成中间分量和边侧分量的左通道，并且中间通道和边侧通道可以被相减以生成中间分量和边侧分量的右通道。
当串扰补偿处理器800是音频***502的一部分时，串扰补偿处理器800从串扰模拟处理器580接收左串扰模拟通道WL和右串扰模拟通道WR，并且执行预处理(例如，如以上针对输入通道XL和XR所讨论的)以生成左模拟补偿通道SCL和右模拟补偿通道SCR。
当串扰补偿处理器800是音频***700的一部分时，串扰补偿处理器800从组合器562接收左增强补偿通道TL和右增强补偿通道TR，并且执行预处理(例如，如以上针对输入通道XL和XR所讨论的)以生成左输出通道OL和右输出通道OR。
图9示出了根据一个实施方式的串扰补偿处理器900的示例。与串扰补偿处理器800不同，串扰补偿处理器900对非空间分量Xm执行处理，而不是对非空间分量Xm和空间分量Xs两者执行处理。串扰补偿处理器900是图2A中示出的串扰补偿处理器220、图4中示出的串扰补偿处理器420、图5A、图5B和图5C中示出的串扰补偿处理器520、或图7中示出的串扰补偿处理器720的另一示例。串扰补偿处理器900包括L&R组合器910、中间分量处理器820和M至L/R转换器960。
例如，当串扰补偿处理器900是音频***200、500或504的一部分时，L&R组合器910接收左输入音频通道XL和右输入音频通道XR，并且通过将通道XL、XR相加来生成非空间分量Xm。中间分量处理器820接收非空间分量Xm，并且通过使用中间滤波器840(a)到840(m)处理非空间分量Xm来生成中间串扰补偿通道ZM。M至L/R转换器950接收中间串扰补偿通道Zm，使用中间串扰补偿通道Zm生成左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR中的每一个。例如，当串扰补偿处理器900是音频***400、502或700的一部分时，输入和输出信号可以与以上针对串扰补偿处理器800所讨论的不同。
图10示出了根据一个实施方式的串扰补偿处理器222的示例。串扰补偿处理器222是如以上结合图2B所讨论的音频***202的部件。与将中间串扰补偿通道Zm转换为左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR的串扰补偿处理器900不同，串扰补偿处理器222输出中间串扰补偿通道Zm。同样地，串扰补偿处理900包括L&R组合器910和中间分量处理器820，如以上针对串扰补偿处理器900所讨论的。
图11示出了根据一个实施方式的串扰补偿处理器1100的示例。串扰补偿处理器1100是图3中示出的串扰补偿处理器320或图6中示出的串扰补偿处理器620的示例。串扰补偿处理器1100整合在子带空间处理器内。串扰补偿处理器1100接收信号的输入中间分量Em和边侧分量Es，并且对中间分量和边侧分量执行串扰补偿以生成中间输出通道Tm和边侧输出通道Ts。
串扰补偿处理器1100包括中间分量处理器820和边侧分量处理器830。中间分量处理器820从空间频带处理器245接收增强非空间分量Em，并且使用中间滤波器840(a)到840(m)生成中间增强补偿通道Tm。边侧分量处理器830从空间频带处理器245接收增强空间分量Es，并且使用边侧滤波器850(a)到850(m)生成边侧增强补偿通道Ts。
图12示出了根据一个实施方式的空间频带划分器240的示例。空间频带划分器240是图2A至图7中示出的子带空间处理器210、310或610的部件。空间频带划分器240包括L/R至M/S转换器1212，该L/R至M/S转换器1212接收左输入通道XL和右输入通道XR，并且将这些输入转换为空间分量Ys和非空间分量Ym。
图13示出了根据一个实施方式的空间频带处理器245的示例。空间频带处理器245是图2A至图7中示出的子带空间处理器210、310或610的部件。空间频带处理器245接收非空间分量Ym，并且应用一组子带滤波器以生成增强非空间子带分量Em。空间频带处理器245还接收空间子带分量Ys，并且应用一组子带滤波器以生成增强非空间子带分量Em。子带滤波器可以包括峰值滤波器、陷波滤波器、低通滤波器、高通滤波器、低架滤波器、高架滤波器、带通滤波器、带阻滤波器和/或全通滤波器的各种组合。
更具体地，空间频带处理器245包括用于非空间分量Ym的n个频率子带中的每个频率子带的子带滤波器以及用于空间分量Ys的n个子带中的每个子带的子带滤波器。例如，对于n＝4个子带，空间频带处理器245包括用于非空间分量Ym的一系列子带滤波器，该一系列子带滤波器包括用于子带(1)的中间均衡(EQ)滤波器1362(1)、用于子带(2)的中间EQ滤波器1362(2)、用于子带(3)的中间EQ滤波器1362(3)以及用于子带(4)的中间EQ滤波器1362(4)。每个中间EQ滤波器1362将滤波器应用于非空间分量Ym的频率子带部分以生成增强非空间分量Em。
空间频带处理器245还包括用于空间分量Ys的频率子带的一系列子带滤波器，该一系列子带滤波器包括用于子带(1)的边侧均衡(EQ)滤波器1364(1)、用于子带(2)的边侧EQ滤波器1364(2)、用于子带(3)的边侧EQ滤波器1364(3)以及用于子带(4)的边侧EQ滤波器1364(4)。每个边侧EQ滤波器1364将滤波器应用于空间分量Ys的频率子带部分以生成增强空间分量Es。
非空间分量Ym和空间分量Ys的n个频率子带中的每一个可以对应于频率范围。例如，频率子带(1)可以对应于0Hz至300Hz，频率子带(2)可以对应于300Hz至510Hz，频率子带(3)可以对应于510Hz至2700Hz，以及频率子带(4)可以对应于2700Hz至奈奎斯特(Nyquist)频率。在一些实施方式中，n个频率子带是临界频带的合并集合。可以使用来自多种的音乐类型的音频样本的语料库(corpus)来确定临界频带。根据样本确定24个巴克(Bark)尺度临界频带上的中间分量与边侧分量的长期平均能量比率。然后将具有类似的长期平均比率的连续频带分组在一起以形成临界频带的集合。频率子带的范围以及频率子带的数目可以是可调整的。
图14示出了根据一个实施方式的空间频带组合器250的示例。空间频带组合器250是图2A至图7中示出的子带空间处理器210、310或610的部件。空间频带组合器250接收中间分量和边侧分量，对分量中的每一个应用增益，并且将中间分量和边侧分量转换为左通道和右通道。例如，空间频带组合器250接收增强非空间分量Em和增强空间分量Es，并且在将增强非空间分量Em和增强空间分量Es转换为左空间增强通道EL和右空间增强通道ER之前执行全局中间增益和全局边侧增益。
更具体地，空间频带组合器250包括全局中间增益1422、全局边侧增益1424以及耦接至全局中间增益1422和全局边侧增益1424的M/S至L/R转换器1426。全局中间增益1422接收增强非空间分量Em并且应用增益，并且全局边侧增益1424接收增强空间分量Es并且应用增益。M/S至L/R转换器1426从全局中间增益1422接收增强非空间分量Em，以及从全局边侧增益1424接收增强空间分量Es，并且将这些输入转换为左空间增强通道EL和右空间增强通道ER。
当空间频带组合器250是图3中示出的子带空间处理器310或图6中示出的子带空间处理器610的一部分时，空间频带组合器250接收中间增强补偿通道Tm(而不是非空间分量Em)，并且接收边侧增强补偿通道Ts(而不是非空间分量Em)。空间频带组合器250处理中间增强补偿通道Tm和边侧增强补偿通道Ts，以生成左增强补偿通道TL和右增强补偿通道TR。
图15示出了根据一个实施方式的串扰消除处理器270。当如以上针对音频***200、202和300所讨论的在串扰补偿之后执行串扰消除时，串扰消除处理器270接收左增强补偿通道TL和右增强补偿通道TR，并且对通道TL、TR执行串扰消除以生成左输出通道OL和右输出通道OR。当如以上针对音频***400所讨论的在串扰补偿之前执行串扰消除时，串扰消除处理器270接收左空间增强通道EL和右空间增强通道ER，并且对通道EL、ER执行串扰消除以生成左增强带内带外串扰通道CL和右增强带内带外串扰通道CR。
在一个实施方式中，串扰消除处理器270包括带内带外划分器1510、反转器1520和1522、对侧估计器1530和1540、组合器1550和1552以及带内带外组合器1560。这些部件一起操作以将输入通道TL、TR划分为带内分量和带外分量，并且对带内分量执行串扰消除以生成输出通道OL、OR。
通过将输入音频信号T划分为不同的频带分量并且通过对选择性分量(例如，带内分量)执行串扰消除，可以针对特定频带执行串扰消除，同时避免其他频带上的劣化。如果在不将输入音频信号T划分为不同频带的情况下执行串扰消除，则这样的串扰消除之后的音频信号可能在低频率(例如，350Hz以下)、较高频率(例如，12000Hz以上)或者低频率和较高频率下在非空间分量和空间分量方面表现出显著的衰减或放大。通过对绝大多数有效的空间线索(cue)所在的带内(例如，在250Hz与14000Hz之间)选择性地执行串扰消除，可以保持混合中跨频谱的平衡的总能量，特别是非空间分量中平衡的总能量。
带内带外划分器1510将输入通道TL、TR分别分为带内通道TL,In、TR,In和带外通道TL,Out、TR,Out。特别地，带内带外划分器1510将左增强补偿通道TL划分为左带内通道TL,In和左带外通道TL,Out。类似地，带内带外划分器1510将右增强补偿通道TR分为右带内通道TR,In和右带外通道TR,Out。每个带内通道可以包含相应输入通道的与包括例如250Hz至14kHz的频率范围对应的部分。频带范围可以是例如根据扬声器参数可调整的。
反转器1520和对侧估计器1530一起操作以生成左对侧消除分量SL，以补偿由于左带内通道TL,In而引起的对侧声音分量。类似地，反转器1522和对侧估计器1540一起操作以生成右对侧消除分量SR，以补偿由于右带内通道TR,In而引起的对侧声音分量。
在一种方法中，反转器1520接收带内通道TL,In，并且将接收的带内通道TL,In的极性反转以生成反转的带内通道TL,In’。对侧估计器1530接收反转的带内通道TL,In’，并通过滤波提取反转的带内通道TL,In’的与对侧声音分量对应的部分。因为对反转的带内通道TL,In’执行滤波，所以由对侧估计器1530提取的部分变为带内通道TL,In的归于对侧声音分量的部分的反转。因此，由对侧估计器1530提取的部分变为左对侧消除分量SL，左对侧消除分量SL可以被加至对应的带内通道TR，In以减少由于带内通道TL，In而引起的对侧声音分量。在一些实施方式中，反转器1520和对侧估计器1530以不同次序实现。
反转器1522和对侧估计器1540针对带内通道TR，In执行类似的操作，以生成右对侧消除分量SR。因此，为了简洁起见，本文省去对其的详细描述。
在一个示例实现方式中，对侧估计器1530包括滤波器1532、放大器1534和延迟单元1536。滤波器1532接收反转的输入通道TL，In’，并且通过滤波函数提取反转的带内通道TL，In’的与对侧声音分量对应的部分。示例滤波器实现为具有选自5000Hz至10000Hz的中心频率和选自0.5至1.0的Q的陷波滤波器或高架滤波器。以分贝为单位的增益(GdB)可以从等式5得出：
GdB＝-3.0-log1.333(D) 等式(5)
其中，D是延迟单元1536和延迟单元1546在例如48KHz的采样率下的样本中的延迟量。替选实现是具有选自5000Hz至10000Hz的转角频率和选自0.5至1.0的Q的低通滤波器。此外，放大器1534将提取的部分放大对应的增益系数GL，In，并且延迟单元1536根据延迟函数D对来自放大器1534的放大的输出进行延迟以生成左对侧消除分量SL。对侧估计器1540包括滤波器1542、放大器1544和延迟单元1546，其对反转的带内通道TR，In’执行类似的操作以生成右对侧消除分量SR。在一个示例中，对侧估计器1530、1540根据以下等式生成左对侧消除分量SL和右对侧消除分量SR：
SL＝D[GL，In*F[TL，In’]] 等式(6)
SR＝D[GR，In*F[TR，In’]] 等式(7)
其中，F[]是滤波器函数，以及D[]是延迟函数。
串扰消除的配置可以由扬声器参数确定。在一个示例中，可以根据两个扬声器280之间相对于收听者形成的角度来确定滤波器中心频率、延迟量、放大器增益和滤波器增益。在一些实施方式中，扬声器角度之间的值用于内插其他值。
组合器1550将右对侧消除分量SR与左带内通道TL，In组合以生成左带内串扰通道UL，并且组合器1552将左对侧消除分量SL与右带内通道TR,In组合以生成右带内串扰通道UR。带内带外组合器1560将左带内串扰通道UL与带外通道TL,Out组合以生成左输出通道OL，并且将右带内串扰通道UR与带外通道TR,Out组合以生成右输出通道OR。
因此，左输出通道OL包括：与带内通道TR,In的归于对侧声音的部分的反转对应的右对侧消除分量SR；并且右输出通道OR包括：与带内通道TL,In的归于对侧声音的部分的反转对应的左对侧消除分量SL。在该配置中，到达右耳的由扩音器280R根据右输出通道OR输出的同侧声音分量的波前可以消除由扩音器280L根据左输出通道OL输出的对侧声音分量的波前。类似地，到达左耳的由扬声器280L根据左输出通道OL输出的同侧声音分量的波前可以消除由扩音器280R根据右输出通道OR输出的对侧声音分量的波前。因此，可以减少对侧声音分量以增强空间可检测性。
图16A示出了根据一个实施方式的串扰模拟处理器1600。串扰模拟处理器1600是分别如图5A、图5B、图5C、图6和图7中示出的音频***500、502、504、600和700的串扰模拟处理器580的示例。串扰模拟处理器1600生成对侧声音分量以输出至头戴式扬声器580L和580R，从而在头戴式扬声器580L和580R上提供类似扩音器的收听体验。
串扰模拟处理器1600包括左头影响(shadow)低通滤波器1602、左串扰延迟1604和左头影响增益1610以处理左输入通道XL。串扰模拟处理器1600还包括右头影响低通滤波器1606、右串扰延迟1608和右头影响增益1612以处理右输入通道XR。左头影响低通滤波器1602接收左输入通道XL，并且应用对通过收听者的头部之后的信号的频率响应进行建模的调制。左头影响低通滤波器1602的输出被提供至左串扰延迟1604，该左串扰延迟1604对左头影响低通滤波器1602的输出应用时间延迟。时间延迟表示对侧声音分量相对于同侧声音分量移过的跨耳距离。可以基于经验试验来生成频率响应以确定通过收听者的头部的声波调制的频率相关特性。例如并且参照图1B，可以通过使用——表示来自跨耳传播的声波调制的——频率响应对同侧声音分量118L进行滤波和时间延迟，来从传播至左耳125L的同侧声音分量118L得出传播至右耳125R的对侧声音分量112L，其中，该时间延迟对对侧声音分量112L(相对于同侧声音分量118R)行进到达右耳125R所增加的距离进行建模。在一些实施方式中，在头影响低通滤波器1602之前应用串扰延迟1604。左头影响增益1610对左串扰延迟1604的输出应用增益以生成左串扰模拟通道WL。可以以不同的顺序执行针对左通道和右通道中的每一个对头影响低通滤波器、串扰延迟和头影响增益的应用。
类似地，对于右输入通道XR，右头影响低通滤波器1606接收右输入通道XR，并且应用对收听者的头部的频率响应进行建模的调制。右头影响低通滤波器1606的输出被提供至右串扰延迟1608，该右串扰延迟1608对右头影响低通滤波器1606的输出应用时间延迟。右头影响增益1612对右串扰延迟1608的输出应用增益以生成右串扰模拟通道WR。
在一些实施方式中，头影响低通滤波器1602和1606具有2023Hz的截止频率。串扰延迟1604和1608应用0.792毫秒的延迟。头影响增益1610和1612应用-14.4dB的增益。图16B示出了根据一个实施方式的串扰模拟处理器1650。串扰模拟处理器1650是分别如图5A、图5B、图5C、图6和图7中示出的音频***500、502、504、600和700的串扰模拟处理器580的另一示例。除了串扰模拟处理器1600的部件之外，串扰模拟处理器1650还包括左头影响高通滤波器1624和右头影响高通滤波器1626。左头影响高通滤波器1624对左输入通道XL应用对通过收听者的头部之后的信号的频率响应进行建模的调制，而右头影响高通滤波器对右输入通道XR应用对通过收听者的头部之后的信号的频率响应进行建模的调制。在左输入通道XL和右输入通道XR上使用低通滤波器和高通滤波器两者可能会导致通过收听者的头部的频率响应的更准确的模型。
可以以不同的顺序布置串扰模拟处理器1600和1650的部件。例如，尽管串扰模拟处理器1650包括与左头影响高通滤波器1624耦接的左头影响低通滤波器1602、与左串扰延迟1604耦接的左头影响高通滤波器1624以及与左头影响增益1610耦接的左串扰延迟1604，但是可以重新布置部件1602、1624、1604和1610以以不同的顺序处理左输入通道XL。类似地，可以以不同的顺序布置处理右输入通道XR的部件1606、1626、1608和1612。
图17示出了根据一个实施方式的组合器260。组合器260可以是图2A中示出的音频***200的一部分。组合器260包括左汇总1702、右汇总1704和输出增益1706。组合器260从子带空间处理器210接收左空间增强通道EL和右空间增强通道ER，以及从串扰补偿处理器220接收左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR。左汇总1702将左空间增强通道EL与左串扰补偿通道ZL组合以生成左增强补偿通道TL。右汇总1704将右空间增强通道ER与右串扰补偿通道ZR组合以生成右增强补偿通道TR。输出增益1706对左增强补偿通道TL应用增益，并且输出左增强补偿通道TL。输出增益1706还对右增强补偿通道TR应用增益，并且输出右增强补偿通道TR。
图18示出了根据一个实施方式的组合器262。组合器262可以是图2B中示出的音频***202的一部分。组合器262包括如以上针对组合器260所讨论的左汇总1702、右汇总1704和输出增益1706。与组合器260不同，组合器262从串扰补偿处理器222接收中间串扰补偿信号Zm。M至L/R转换器1826将中间串扰补偿信号Zm分为左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR。组合器262从子带空间处理器210接收左空间增强通道EL和右空间增强通道ER，以及从M至L/R转换器1826接收左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR。左汇总1702将左空间增强通道EL与左串扰补偿通道ZL组合以生成左增强补偿通道TL。右汇总1704将右空间增强通道ER与右串扰补偿通道ZR组合以生成右增强补偿通道TR。输出增益1706对左增强补偿通道TL应用增益，并且输出左增强补偿通道TL。输出增益1706还对右增强补偿通道TR应用增益，并且输出右增强补偿通道TR。
图19示出了根据一个实施方式的组合器560。组合器560可以是图5A中示出的音频***500的一部分。组合器560包括左汇总1902、右汇总1904和输出增益1906。组合器560从子带空间处理器210接收左空间增强通道EL和右空间增强通道ER，从串扰补偿处理器520接收左串扰补偿通道ZL和右串扰补偿通道ZR，以及从串扰模拟处理器580接收左串扰模拟通道WL和右串扰模拟通道WR。左汇总1902组合左空间增强通道EL、左串扰补偿通道ZL和右串扰模拟通道WR以生成左输出通道OL。右汇总1904组合右空间增强通道ER、右串扰补偿通道ZR和左串扰模拟通道WL以生成右输出通道OR。输出增益1906对左输出通道OL应用增益，并且输出左输出通道OL。输出增益1906还对右输出通道OR应用增益，并且输出右输出通道OR。
图20示出了根据一个实施方式的组合器562。组合器562可以是分别在图5B、图5C、图6和图7中示出的音频***502、504、600和700的一部分。对于音频***502和504，组合器562从子带空间处理器210接收左空间增强通道EL和右空间增强通道ER，接收左模拟补偿通道SCL和右模拟补偿通道SCR，并且生成左输出通道OL和右输出通道OR。
左汇总2002组合左空间增强通道EL和左模拟补偿通道SCL以生成左输出通道OL。右汇总2004组合右空间增强通道ER和右模拟补偿通道SCR以生成右输出通道OR。输出增益2006对左输出通道OL和右输出通道OR应用增益，并且输出左输出通道OL和右输出通道OR。
对于音频***600，组合器562从子带空间处理器610接收左增强补偿通道TL和右增强补偿通道TR，从串扰模拟处理器580接收左串扰模拟通道WL和右串扰模拟通道WR。左汇总2002通过组合左增强补偿通道TL和右串扰模拟通道WR来生成左输出通道OL。右汇总2004通过组合右增强补偿通道TR和左串扰模拟通道WL来生成右输出通道OR。
对于音频***700，组合器562从子带空间处理器210接收左空间增强通道EL和右空间增强通道ER，并且从串扰模拟处理器580接收左串扰模拟通道WL和右串扰模拟通道WR。左汇总2002通过组合左空间增强通道EL和右串扰模拟通道WR来生成左增强补偿通道TL。右汇总2004通过组合右空间增强通道ER和左串扰模拟通道WL来生成右增强补偿通道TR。
示例串扰补偿
如上所述，串扰补偿处理器可以补偿由于各种串扰延迟和串扰消除中的增益而在空间信号分量和非空间信号分量中出现的梳状滤波伪差(artifact)。可以通过将校正滤波器独立地应用于非空间分量和空间分量来处理这些串扰消除伪差。可以在算法的总体信号流中的各点处***中间/边侧滤波(以及相关联的M/S去矩阵)，并且空间信号分量和非空间信号分量的频率响应中的串扰引起的梳状滤波器峰值和陷波可以并行处理。
图21至图26示出了当针对不同的扬声器角度和扬声器尺寸配置应用串扰补偿处理器的滤波器并且仅将串扰消除处理应用于输入信号时，对空间信号分量和非空间信号分量的影响。串扰补偿处理器可以选择性地使信号分量的频率响应平坦化，从而提供最小音质变化(colored)和最小增益调整的串扰消除后的输出。
在这些示例中，针对非空间(L+R或中间)分量中的所有梳状滤波器峰值和/或谷，以及除了空间(L-R或边侧)分量中的最低梳状滤波器峰值和/或谷之外的所有梳状滤波器峰值和/或谷，将补偿滤波器独立地应用于空间分量和非空间分量。补偿方法可以在过程上得出、通过耳朵和手或者其组合来调整。
图21示出了根据一个实施方式的串扰消除的信号的曲线图2100。线2102是白噪声输入信号。线2104是具有串扰消除的输入信号的非空间分量。线2106是具有串扰消除的输入信号的空间分量。对于10度的扬声器角度和较小的扬声器设置，串扰消除可以包括在48KHz采样率下的1个样本的串扰延迟、-3dB的串扰增益以及由350Hz的低频旁路和12000Hz的高频旁路定义的带内频率范围。
图22示出了根据一个实施方式的应用于图21的非空间分量的串扰补偿的曲线图2200。线2204表示应用至(如图21中的线2104所表示的)具有串扰消除的输入信号的非空间分量的串扰补偿。特别地，两个中间滤波器被应用于串扰消除的非空间分量，两个中间滤波器包括具有1000Hz中心频率、12.5dB增益和0.4Q的峰值陷波滤波器，以及具有15000Hz中心频率、-1dB增益和1.0Q的另一峰值陷波滤波器。尽管在图22中未示出，但是还可以利用串扰补偿来修改表示具有串扰消除的输入信号的空间分量的线2106。
图23示出了根据一个实施方式的串扰消除的信号的曲线图2300。线2302是白噪声输入信号。线2304是具有串扰消除的输入信号的非空间分量。线2306是具有串扰消除的输入信号的空间分量。对于30度的扬声器角度和较小的扬声器设置，串扰消除可以包括在48KHz采样率下的3个样本的串扰延迟、-6.875dB的串扰增益以及由350Hz的低频旁路和12000Hz的高频旁路定义的带内频率范围。
图24示出了根据一个实施方式的应用于图23的非空间分量和空间分量的串扰补偿的曲线图2400。线2404表示应用至(如图23中的线2304所表示的)具有串扰消除的输入信号的非空间分量的串扰补偿。三个中间滤波器被应用于串扰消除的非空间分量，三个中间滤波器包括具有650Hz中心频率、8.0dB增益和0.65Q的第一峰值陷波滤波器，具有5000Hz中心频率、-3.5dB增益和0.5Q的第二峰值陷波滤波器，以及具有16000Hz中心频率、2.5dB增益和2.0Q的第三峰值陷波滤波器。线2406表示应用至(如图23中的线2306所表示的)具有串扰消除的输入信号的空间分量的串扰补偿。两个边侧滤波器被应用于串扰消除的空间分量，两个边侧滤波器包括具有6830Hz中心频率、4.0dB增益和1.0Q的第一峰值陷波滤波器，以及具有15500Hz中心频率、-2.5dB增益和2.0Q的第二峰值陷波滤波器。通常，串扰补偿处理器所应用的中间滤波器和边侧滤波器的数目及其参数可以变化。
图25示出了根据一个实施方式的串扰消除的信号的曲线图2500。线2502是白噪声输入信号。线2504是具有串扰消除的输入信号的非空间分量。线2506是具有串扰消除的输入信号的空间分量。对于50度的扬声器角度和较小的扬声器设置，串扰消除可以包括48KHz采样率下的5个样本的串扰延迟、-8.625dB的串扰增益以及由350Hz的低频旁路和12000Hz的高频旁路限定的带内。
图26示出了根据一个实施方式的应用于图25的非空间分量和空间分量的串扰补偿的曲线图2600。线2604表示应用于(如图25中的线2504所表示的)具有串扰消除的输入信号的非空间分量的串扰补偿。四个中间滤波器应用于串扰消除的非空间分量，这四个中间滤波器包括具有500Hz中心频率、6.0dB增益和0.65Q的第一峰值陷波滤波器、具有3200Hz中心频率、-4.5dB增益和0.6Q的第二峰值陷波滤波器、具有9500Hz中心频率、3.5dB增益和1.5Q的第三峰值陷波滤波器以及具有14000Hz中心频率、-2.0dB增益和2.0Q的第四峰值陷波滤波器。线2606表示应用至(如图25中的线2506所表示的)具有串扰消除的输入信号的空间分量的串扰补偿。三个边侧滤波器应用于串扰消除的空间分量，这三个边侧滤波器包括具有4000Hz中心频率、8.0dB增益和2.0Q的第一峰值陷波滤波器、具有8800Hz中心频率、-2.0dB增益和1.0Q的第二峰值陷波滤波器以及具有15000Hz中心频率、1.5dB增益和2.5Q的第三峰值陷波滤波器。
图27A示出了根据一个实施方式的针对串扰补偿处理器的作为串扰消除延迟的函数的滤波器设置的表2700。特别地，表2700提供了当串扰消除处理器在48Khz下应用350Hz至12000Hz的带内频率范围时串扰补偿处理器的中间滤波器840的中心频率(Fc)、增益和Q值。
图27B示出了根据一个实施方式的针对串扰补偿处理器的作为串扰消除延迟的函数的滤波器设置的表2750。特别地，表2750提供了当串扰消除处理器在48Khz下应用200Hz至14000Hz的带内频率范围时串扰补偿处理器的中间滤波器840的中心频率(Fc)、增益和Q值。
如图27A和图27B所示，不同的串扰延迟时间例如可能由扬声器位置或角度引起，并且可能导致不同的梳状滤波伪差。此外，在串扰消除中使用的不同的带内频率也可能导致不同的梳状滤波伪差。这样，串扰消除处理器的中间滤波器和边侧滤波器可以对中心频率、增益和Q应用不同的设置，以补偿梳状滤波伪差。
示例处理
本文中所讨论的音频***对输入音频信号执行各种类型的处理，包括子带空间处理(SBS)、串扰补偿处理(CCP)和串扰处理(CP)。串扰处理可以包括串扰模拟或串扰消除。SBS、CCP和CP的处理顺序可以变化。在一些实施方式中，可以集成SBS、CCP或CP处理的各个步骤。在图28A、图28B、图28C、图28D和图28E中示出了当串扰处理是串扰消除时的处理实施方式的一些示例，并且在图29A、图29B、图29C、图29D、图29E、图29F、图29G和图29H中示出了当串扰处理是串扰模拟时的处理实施方式的一些示例。
参照图28A，对输入音频信号X并行地执行子带空间处理与串扰补偿处理以生成结果，然后对结果应用串扰消除处理以生成输出音频信号O。
参照图28B，将子带空间处理与串扰补偿处理集成以从输入音频信号X生成结果。在图3中示出了串扰补偿处理器320与子带空间处理器310集成的示例。然后对结果应用串扰消除处理以生成输出音频信号O。
参照图28C，对输入音频信号X执行子带空间处理以生成结果，对子带空间处理的结果执行串扰消除处理，并且对串扰消除处理的结果执行串扰补偿处理，以生成输出音频信号O。
参照图28D，对输入音频信号X执行串扰补偿处理，以生成结果，对串扰补偿处理的结果执行子带空间处理，并且对串扰补偿处理的结果执行串扰消除处理，以生成输出音频信号O。
参照图28E，对输入音频信号X执行子带空间处理，以生成结果，对子带空间处理的结果执行串扰补偿处理，并且对串扰补偿处理的结果执行串扰消除处理，以生成输出音频信号O。
参照图29A，分别对输入音频信号X执行子带空间处理、串扰补偿处理和串扰模拟处理，并且将结果组合以生成输出音频信号O。
参照图29B，与对输入音频信号X执行串扰模拟处理和串扰补偿处理并行地，对输入音频信号X执行子带空间处理。将并行结果组合以生成输出音频信号O。此处，在串扰补偿处理之前应用串扰模拟处理。
参照图29C，与对输入音频信号X执行串扰补偿处理和串扰模拟处理并行地，对输入音频信号X执行子带空间处理。将并行结果组合以生成输出音频信号O。此处，在串扰模拟处理之前应用串扰补偿处理。
参照图29D，子带空间处理与串扰补偿处理集成，以从输入音频信号X生成结果。并行地，将串扰模拟处理应用于输入音频信号X。将并行结果组合以生成输出音频信号O。
参照图29E，分别对输入音频信号X应用子带空间处理和串扰模拟处理。对并行结果应用串扰补偿处理以生成输出音频信号O。
参照图29F，与对输入音频信号X应用串扰补偿处理和子带空间处理并行地，对输入音频信号X应用串扰模拟处理。将并行结果组合以生成输出音频信号O。此处，在子带空间处理之前执行串扰补偿处理。
参照图29G，与对输入音频信号X应用子带空间处理和串扰补偿处理并行地，对输入音频信号X应用串扰模拟处理。将并行结果组合以生成输出音频信号O。此处，在串扰补偿处理之前执行子带空间处理。
参照图29H，将串扰补偿处理应用于输入音频信号。对串扰补偿处理的结果并行地应用子带空间处理和串扰模拟。将子带空间处理和串扰模拟处理的结果组合以生成输出音频信号O。
示例计算机
图30是根据一个实施方式的计算机3000的示意性框图。计算机3000是实现音频***的电路的示例。示出了耦接至芯片组3004的至少一个处理器3002。芯片组3004包括存储器控制器集线器3020以及输入/输出(I/O)控制器集线器3022。存储器3006和图形适配器3012耦接至存储器控制器集线器3020，并且显示装置3018耦接至图形适配器3012。存储装置3008、键盘3010、定点装置3014和网络适配器3016耦接至I/O控制器集线器3022。计算机3000可以包括各种类型的输入或输出装置。计算机3000的其他实施方式具有不同的架构。例如，在一些实施方式中，存储器3006直接耦接至处理器3002。
存储装置3008包括一个或更多个非暂态计算机可读存储介质，诸如硬盘驱动器、致密盘只读存储器(CD-ROM)、DVD或固态存储器装置。存储器3006保持由处理器3002使用的指令和数据。定点装置3014与键盘3010结合使用以将数据输入到计算机***3000中。图形适配器3012在显示装置3018上显示图像和其他信息。在一些实施方式中，显示装置3018包括用于接收用户输入和选择的触摸屏能力。网络适配器3016将计算机***3000耦接至网络。计算机3000的一些实施方式具有与图30所示的部件不同的部件以及/或者除图30所示的部件之外的其他部件。
计算机3000适于执行用于提供本文中所描述的功能的计算机程序模块。例如，一些实施方式可以包括计算装置，该计算装置包括被配置成执行本文中所讨论的处理的一个或更多个模块。如本文中所使用的，术语“模块”是指用于提供指定功能的计算机程序指令和/或其他逻辑。因此，模块可以以硬件、固件和/或软件来实现。在一个实施方式中，由可执行的计算机程序指令形成的程序模块被存储在存储装置3008上、被加载到存储器3006中以及由处理器3002执行。
在阅读本公开内容后，本领域的技术人员还将认识到实现本文中所公开的原理的另外的替选实施方式。因此，虽然已经示出和描述了特定的实施方式和应用，但是应当理解，所公开的实施方式不限于本文所公开的精确构造和部件。在不脱离本文所描述的范围的情况下，可以在本文所公开的方法和设备的布置、操作和细节方面进行对本领域技术人员而言将是明显的各种修改、改变和变化。
本文描述的任何步骤、操作或处理都可以使用一个或更多个硬件或软件模块单独地或与其他装置组合地执行或实施。在一个实施方式中，软件模块用包括含计算机程序代码的计算机可读介质(例如，非暂态计算机可读介质)的计算机程序产品来实现，其中计算机程序代码可以由计算机处理器执行以执行所描述的任何或全部步骤、操作或处理。

Claims (22)

1.一种增强具有左输入通道和右输入通道的音频信号的方法，包括：
基于所述左输入通道和所述右输入通道的和生成非空间分量并且基于所述左输入通道和所述右输入通道的差生成空间分量；
通过对所述非空间分量应用第一滤波器来生成中间补偿通道，所述中间补偿通道补偿由所述音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷；
通过对所述空间分量应用第二滤波器来生成边侧补偿通道，所述边侧补偿通道补偿由所述音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷；
从所述中间补偿通道和所述边侧补偿通道生成左补偿通道和右补偿通道；
使用所述左补偿通道来生成左输出通道；以及
使用所述右补偿通道来生成右输出通道。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过应用串扰模拟或串扰消除之一来对所述音频信号应用所述串扰处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，应用所述串扰模拟包括：
通过对所述左输入通道应用第一低通滤波器、第一高通滤波器和第一延迟以对收听者的头部的频率响应建模，来生成左串扰模拟通道；
通过对所述右输入通道应用第二低通滤波器、第二高通滤波器和第二延迟以对所述收听者的头部的频率响应建模，来生成右串扰模拟通道；
组合所述左补偿通道和所述右串扰模拟通道，以生成所述左输出通道；以及
组合所述右补偿通道和所述左串扰模拟通道，以生成所述右输出通道。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：对所述音频信号应用所述串扰处理，以生成经串扰处理的音频信号；并且其中：
生成所述中间补偿通道包括：对所述经串扰处理的音频信号的非空间分量应用所述第一滤波器；并且
生成所述边侧补偿通道包括：对所述经串扰处理的音频信号的空间分量应用所述第二滤波器。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：对所述左补偿通道和所述右补偿通道应用所述串扰处理。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
对所述非空间分量的子带应用第一子带增益以生成增强非空间分量；以及
对所述空间分量的子带应用第二子带增益以生成增强空间分量；
并且其中：
生成所述中间补偿通道包括：对所述增强非空间分量应用所述第一滤波器；并且
生成所述边侧补偿通道包括：对所述增强空间分量应用所述第二滤波器。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
对所述左输入通道和所述右输入通道应用子带空间处理，以生成左空间增强通道和右空间增强通道；
通过组合所述左补偿通道和所述左空间增强通道，来生成左增强补偿通道；
通过组合所述右补偿通道和所述右空间增强通道，来生成右增强补偿通道；以及
对所述左增强补偿通道和所述右增强补偿通道应用所述串扰处理，以生成所述左输出通道和所述右输出通道。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述方法还包括：
对所述左输入通道和所述右输入通道应用子带空间处理，以生成左空间增强通道和右空间增强通道；以及
对所述左空间增强通道和所述右空间增强通道应用所述串扰处理，以生成左增强串扰通道和右增强串扰通道；
生成所述中间补偿通道包括：对所述左增强串扰通道和所述右增强串扰通道的非空间分量应用所述第一滤波器；并且
通过对所述左增强串扰通道和所述右增强串扰通道的空间分量应用所述第二滤波器来生成所述边侧补偿通道。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：对所述左补偿通道和所述右补偿通道应用子带空间处理，以生成空间增强补偿信号；以及对所述空间增强补偿信号应用所述串扰处理。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述方法还包括：对所述左输入通道和所述右输入通道应用子带空间处理，以生成空间增强信号；
生成所述中间补偿通道包括：对所述空间增强信号的非空间分量应用所述第一滤波器；
生成所述边侧补偿通道包括：对所述空间增强信号的空间分量应用所述第二滤波器；并且
所述方法还包括：使用从所述中间补偿通道和所述边侧补偿通道生成的所述左补偿通道和所述右补偿通道来应用所述串扰处理。
11.一种用于增强具有左输入通道和右输入通道的音频信号的***，包括：
电路，其被配置成：
基于所述左输入通道和所述右输入通道的和生成非空间分量并且基于所述左输入通道和所述右输入通道的差生成空间分量；
通过对所述非空间分量应用第一滤波器来生成中间补偿通道，所述中间补偿通道补偿由所述音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷；
通过对所述空间分量应用第二滤波器来生成边侧补偿通道，所述边侧补偿通道补偿由所述音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷；
从所述中间补偿通道和所述边侧补偿通道生成左补偿通道和右补偿通道；
使用所述左补偿通道来生成左输出通道；以及
使用所述右补偿通道来生成右输出通道。
12.根据权利要求11所述的***，其中，所述电路还被配置成通过应用串扰模拟或串扰消除之一来对所述音频信号应用所述串扰处理。
13.根据权利要求12所述的***，其中，被配置成应用所述串扰模拟的电路包括被配置成进行以下操作的电路：
通过对所述左输入通道应用第一低通滤波器、第一高通滤波器和第一延迟以对收听者的头部的频率响应建模，来生成左串扰模拟通道；
通过对所述右输入通道应用第二低通滤波器、第二高通滤波器和第二延迟以对所述收听者的头部的频率响应建模，来生成右串扰模拟通道；
组合所述左补偿通道和所述右串扰模拟通道，以生成所述左输出通道；以及
组合所述右补偿通道和所述左串扰模拟通道，以生成所述右输出通道。
14.根据权利要求11所述的***，其中，所述电路还被配置成对所述音频信号应用所述串扰处理，以生成经串扰处理的音频信号，并且其中：
被配置成生成所述中间补偿通道的电路包括：被配置成对所述经串扰处理的音频信号的非空间分量应用所述第一滤波器的电路；并且
被配置成生成所述边侧补偿通道的电路包括：被配置成对所述经串扰处理的音频信号的空间分量应用所述第二滤波器的电路。
15.根据权利要求11所述的***，其中，所述电路还被配置成对所述左补偿通道和所述右补偿通道应用所述串扰处理。
16.根据权利要求11所述的***，其中，
所述电路还被配置成：
对所述非空间分量的子带应用第一子带增益以生成增强非空间分量；以及
对所述空间分量的子带应用第二子带增益以生成增强空间分量；
被配置成生成所述中间补偿通道的电路包括：被配置成对所述增强非空间分量应用所述第一滤波器的电路；并且
被配置成生成所述边侧补偿通道的电路包括：被配置成对所述增强空间分量应用所述第二滤波器的电路。
17.根据权利要求11所述的***，其中，所述电路还被配置成：
对所述左输入通道和所述右输入通道应用子带空间处理，以生成左空间增强通道和右空间增强通道；
通过组合所述左补偿通道和所述左空间增强通道，来生成左增强补偿通道；
通过组合所述右补偿通道和所述右空间增强通道，来生成右增强补偿通道；以及
对所述左增强补偿通道和所述右增强补偿通道应用所述串扰处理，以生成所述左输出通道和所述右输出通道。
18.根据权利要求11所述的***，其中，
所述电路还被配置成：
对所述左输入通道和所述右输入通道应用子带空间处理，以生成左空间增强通道和右空间增强通道；以及
对所述左空间增强通道和所述右空间增强通道应用所述串扰处理，以生成左增强串扰通道和右增强串扰通道；
被配置成生成所述中间补偿通道的电路包括：被配置成对所述左增强串扰通道和所述右增强串扰通道的非空间分量应用所述第一滤波器的电路；并且
被配置成生成所述边侧补偿通道的电路包括：被配置成对所述左增强串扰通道和所述右增强串扰通道的空间分量应用所述第二滤波器的电路。
19.根据权利要求11所述的***，其中，所述电路还被配置成：对所述左补偿通道和所述右补偿通道应用子带空间处理，以生成空间增强补偿信号；以及对所述空间增强补偿信号应用所述串扰处理。
20.根据权利要求11所述的***，其中，
所述电路还被配置成对所述左输入通道和所述右输入通道应用子带空间处理，以生成空间增强信号；
被配置成生成所述中间补偿通道的电路包括：被配置成对所述空间增强信号的非空间分量应用所述第一滤波器的电路；
被配置成生成所述边侧补偿通道的电路包括：被配置成对所述空间增强信号的空间分量应用所述第二滤波器的电路；并且
所述电路还被配置成使用从所述中间补偿通道和所述边侧补偿通道生成的所述左补偿通道和所述右补偿通道来应用所述串扰处理。
21.一种存储有程序代码的非暂态计算机可读介质，所述程序代码在由处理器执行时使所述处理器：
基于音频信号的左输入通道和右输入通道的和生成非空间分量并且基于音频信号的左输入通道和右输入通道的差生成空间分量；
通过对所述非空间分量应用第一滤波器来生成中间补偿通道，所述中间补偿通道补偿由所述音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷；
通过对所述空间分量应用第二滤波器来生成边侧补偿通道，所述边侧补偿通道补偿由所述音频信号的串扰处理引起的频谱缺陷；
从所述中间补偿通道和所述边侧补偿通道生成左补偿通道和右补偿通道；
使用所述左补偿通道来生成左输出通道；以及
使用所述右补偿通道来生成右输出通道。
22.根据权利要求21所述的计算机可读介质，其中，所述程序代码还将所述处理器配置成通过应用串扰模拟或串扰消除之一来对所述音频信号执行所述串扰处理。
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