CN1235443C - 多声道音频重放装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种利用位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放方法，包括步骤：对于输入音频信号在一个区域内形成多个第一虚拟声像，其中一个位置在一个三维空间内可调；通过调整对于为形成多个第一虚拟声像而加以处理的音频信号的多个第一虚拟声像的作用调整一个第二虚拟声像的位置；以及将所述第二虚拟声像的位置的调整所相对于的所述音频信号中与左路输出有关的信号相加，将所述第二虚拟声像的位置的调整所相对于的所述音频信号中与右路输出有关的信号相加，从而产生左、右路音频输出，以形成所述第二虚拟声像。

Description

多声道音频重放装置和方法

技术领域

本发明与三维音频重放装置有关，具体地说与利用位置可调的虚拟声像的扬声器音频重放装置和方法有关。这种装置和方法可用于便携/个人多声道音频播放器、便携/个人数字音频广播接收机、多媒体个人计算机、HD电视机、音频/视频家庭影院和电视会议。

背景技术

通常，在一个听众要按照他的喜好调整扬声器位置或扬声器之间的空间时，他必需直接移动扬声器单元，改变它们的位置和朝向。然而，由于技术的发展，可以执行一个过程，使得在一个虚拟空间内的一些虚拟扬声器位置处形成相应的声像。

在采用传统的三维音频重放改变一个虚拟声像的位置时，必需提供与这个位置相应的传递函数的系数，于是就可能出现存储器容量大和改变系数时反应速度慢的问题。

为了减小存储器容量，可以使用在一些预定角度的系数。然而，由于这些系数是用一个传递函数的近似表达式得到的，因此对解这个传递函数的近似式的运算性能有要求，从而在获得这些系数时发生时间延迟。此外，由于用一个简单的控制解这个表达式很困难，因此需要一个中央处理单元协助。

随着DVD、数字TV和HDTV广播的出现，现在已经开展了多声道音频业务。为了有效地欣赏多声道音频，必需配备与声道数相应的那么多扬声器和放大器。因此，出现了用现有的双声道输出***不能达到多声道音频效果的问题。为了解决这个问题，希望有一种方法能在通过两个声道重放多声道音频时提供与用许多扬声器的情况类似的效果。

这种方法可以通过用两个输出口在一个三维空间内提供许多虚拟声像来实现。按照传统的形成虚拟声像的方法，在形成单一个虚拟声像时，要使用一组与左耳和右耳相应的传递函数。在形成N个虚拟声像时，就要使用与右耳相应的N个传递函数和与左耳相应的N个传递函数。也就是说，运算量与需形成的虚拟声像的数量正比上升，在预定各位置提供虚拟声像的这些传递函数必需存储在存储器内，从而导致必需增大存储器容量的问题。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种利用一些虚拟声像进行扬声器音频重放的多声道音频重放装置和方法，这些虚拟声像的位置可以加以改变，而不需要改变滤波器的系数。

因此，为了达到这个目的，本发明提供了一种利用位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放装置，所述装置包括：一个虚拟声像形成单元，用来按照扬声器的配置情况抵消在至少一个输入音频信号内发生的串音，得出在声音从三维空间内一个点发至聆听者双耳时发生的传递函数，以及利用这些传递函数在一个三维空间内形成多个第一虚拟声像；一个控制器，用来产生调整至少一个第二虚拟声像的位置的调整因子；一个输出位置调整器，用来以利用控制器产生的加权因子和时间延迟因子的调整因子控制由虚拟声像形成单元形成多个第一虚拟声像的至少一个音频信号，调整所述至少一个第二虚拟声像的位置；以及一个加法器，用来将所述至少一个第二虚拟声像的位置的调整所相对于的所述至少一个音频信号中与左路输出有关的信号相加，将所述至少一个第二虚拟声像的位置的调整所相对于的所述至少一个音频信号中与右路输出有关的信号相加，从而产生左、右路音频输出，以形成所述至少一个第二虚拟声像。

在另一方面，本发明提供了这样一种利用位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放装置，所述装置包括：一个控制器，用来产生调整至少一个第二虚拟声像的位置的调整因子；一个输出位置调整器，用来以利用控制器产生的加权因子和时间延迟因子的调整因子控制至少一个输入音频信号，调整所述至少一个第二虚拟声像的位置；一个虚拟声像形成单元，用来按照扬声器的配置情况抵消在输出位置调整器内受到第二虚拟声像位置调整的至少一个音频信号内发生的串音，得出在声音从三维空间内一个位置发至聆听者双耳时发生的传递函数，以及利用这些传递函数在一个三维空间内形成多个第一虚拟声像；以及一个加法器，用来将受到输出位置调整器和虚拟声像形成单元处理的至少一个音频信号中与左路输出有关的信号相加，将受到输出位置调整器和虚拟声像形成单元处理的至少一个音频信号中与右路输出有关的信号相加，从而产生左、右音频信号，以形成所述至少一个第二虚拟声像。

又一方面，本发明提供了这样一种对于一个输入单声道音频信号利用一个位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放装置，这种装置包括：一个控制器，用来根据对于输入单声道音频信号将形成的一个第一虚拟声像的预定位置A和将形成的另一个第一虚拟声像的预定位置B产生调整将形成的一个第二虚拟声像的位置的加权值和相位延迟值；一个输出位置调整器，用来将输入单声道音频信号分成两路信号，并将加权值和相位延迟值作用于每个相应分路的单声道音频信号，调整将形成第二虚拟声像的位置；一个虚拟声像形成单元，包括一个将通过将对位置A的加权值和相位延迟值作用于一路分路的单声道音频信号而得到的一个单声道音频信号乘以用来在预定位置A形成第一虚拟声像的传递函数的A传递函数处理器，以及一个将通过将对位置B的加权值和相位延迟值作用于另一路分路的单声道音频信号而得到的一个单声道音频信号乘以用来在预定位置B形成第一虚拟声像的传递函数的B传递函数处理器；以及一个加法器，用来将通过乘以用来在预定位置A和B形成第一虚拟声像的传递函数而得到的这些音频信号中与聆听者的右耳相应的信号相加以及与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生形成第二虚拟声像的左、右路信号。

又一方面，本发明提供了这样一种对于输入左、右立体声音频信号L和R利用一些位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放装置，这种装置包括：一个控制器，用来根据对于输入左、右立体声音频信号L和R将形成的一个第一虚拟声像的预定位置A和将形成的另一个第一虚拟声像的预定位置B产生调整将形成的一些第二虚拟声像的位置C-左和C-右的加权值和相位延迟值；一个输出位置调整器，用来通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号相加建立一个A位置基准信号，以及通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号相加建立一个B位置基准信号，从而调整将形成这些第二虚拟声像的位置；一个虚拟声像形成单元，包括一个将A位置基准信号乘以用来在预定位置A形成第一虚拟声像的传递函数的A传递函数处理器，以及一个将B位置基准信号乘以用来在预定位置B形成第一虚拟声像的传递函数的B传递函数处理器；以及一个加法器，用来将由虚拟声像形成单元通过乘以传递函数而得到的这些信号中与聆听者的右耳相应的信号相加以及与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生用来在位置C-左和C-右形成第二虚拟声像的左、右路信号。

再一方面，本发明提供了这样一种对于左信号L、右信号R、后左信号SL、后右信号SR、中央信号C五个声道的输入音频信号利用一些位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放装置，这种装置包括：一个控制器，用来根据对于输入的五声道音频信号L、R、SL、SR和C将形成的一个第一虚拟声像的预定位置A和将形成的另一个第一虚拟声像的预定位置B产生调整将形成的一些第二虚拟声像的位置C-左和C-右的加权值和相位延迟值；一个输出位置调整器，用来通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R、后左信号SL和中央信号C而得到的信号相加建立一个A位置基准信号，以及通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L、后右信号SR和中央信号C而得到的信号相加建立一个B位置基准信号，从而调整将形成这些第二虚拟声像的位置；一个虚拟声像形成单元，包括一个将A位置基准信号乘以用来在预定位置A形成第一虚拟声像的传递函数的A传递函数处理器，以及一个将B位置基准信号乘以用来在预定位置B形成第一虚拟声像的传递函数的B传递函数处理器；以及一个加法器，用来将由虚拟声像形成单元通过乘以传递函数而得到的这些信号中与聆听者的右耳相应的信号相加以及与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生用来在位置C-左、C-右、中央、后左和后右形成第二虚拟声像的左、右路信号。

为了达到以上目的，本发明提供了一种利用位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放方法，所述方法包括下列步骤：对于输入音频信号在一个区域内形成多个第一虚拟声像，其中一个位置在一个三维空间内可调；通过调整对于为形成多个第一虚拟声像而加以处理的音频信号的多个第一虚拟声像的作用调整一个第二虚拟声像的位置；以及将所述第二虚拟声像的位置的调整所相对于的所述音频信号中与左路输出有关的信号相加，将所述第二虚拟声像的位置的调整所相对于的所述音频信号中与右路输出有关的信号相加，从而产生左、右路音频输出，以形成所述第二虚拟声像。

另一方面，本发明提供了这样一种对于一个输入单声道音频信号利用一些位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放方法，这种方法包括下列步骤：(a)对于输入音频信号产生在一个三维空间内的一个预定位置A形成一个第一虚拟声像的信号和在这个三维空间内的另一个预定位置B形成另一个第一虚拟声像的信号；(b)将一些加权值和时间延迟分别作用于在位置A和B形成第一虚拟声像的信号，以调整第一虚拟声像的空间位置和形成第一虚拟声像的信号之间的相位差；以及(c)将通过加权值和时间延迟作用的经调整的这些信号中与聆听者的右耳相应的信号相加以及与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生形成一个第二虚拟声像的左、右路信号。

又一方面，本发明提供了这样一种对于一个输入单声道音频信号利用一些位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放方法，这种方法包括下列步骤：(a)将与预定位置A和B相应的加权值和时间延迟作用于输入单声道音频信号，以调整将形成一个第二虚拟声像的位置；(b)将通过将对于位置A的加权值和时间延迟作用于输入单声道音频信号而得到的音频信号乘以在预定位置A形成第一虚拟声像的传递函数，以及将通过将对于位置B的加权值和时间延迟作用于输入单声道音频信号而得到的音频信号乘以在预定位置B形成第一虚拟声像的传递函数；以及(c)将通过乘以在预定位置A和B形成第一虚拟声像的传递函数而得到的这些音频信号中与聆听者的右耳相应的信号相加以及与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生形成第二虚拟声像的左、右路信号。

又一方面，本发明提供了这样一种对于输入左、右立体声音频信号L和R利用一些位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放方法，这种方法包括下列步骤：(a)对于输入左、右立体声音频信号L和R，通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号相加建立一个A位置基准信号，以及通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号相加建立一个B位置基准信号，从而调整将形成第二虚拟声像的位置C-左和C-右；(b)将A位置基准信号乘以在预定位置A形成第一虚拟声像的传递函数，以及将B位置基准信号乘以在预定位置B形成第一虚拟声像的传递函数；以及(c)将在步骤(b)得到的这些信号中与聆听者的右耳相应的信号相加，以及将在步骤(b)得到的这些信号中与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生在位置C-左和C-右形成第二虚拟声像的左、右路信号。

再一方面，本发明提供了这样一种对于左信号L、右信号R、后左信号SL、后右信号SR、中央信号C五个声道的输入音频信号利用一些位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放方法，这种方法包括下列步骤：(a)对于输入的五声道音频信号L、R、SL、SR和C，通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R、后左信号SL和中央信号C而得到的信号相加建立一个A位置基准信号，以及通过将一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L、后右信号SR和中央信号C而得到的信号相加建立一个B位置基准信号，从而调整将形成第二虚拟声像的位置C-左和C-右；(b)将A位置基准信号乘以在预定位置A形成第一虚拟声像的传递函数，以及将B位置基准信号乘以在预定位置B形成第一虚拟声像的传递函数；以及(c)将在步骤(b)得到的这些信号中与聆听者的右耳相应的信号相加，以及将在步骤(b)得到的这些信号中与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生在位置C-左、C-右、中央、后左和后右形成第二虚拟声像的左、右路信号。

附图说明

本发明的以上目的和优点通过以下结合附图对本发明的优选实施例所作的详细说明可以看得更为清楚。在这些附图中：

图1A至1C示出了在一个三维空间内形成虚拟声像的一些传统方法，其中图1A用于头机情况，图1B用于扬声器情况，而图1C为图1B的一般形式；

图2示出了设计消除在扬声器音频重放期间可能发生的串音的滤波器的方法；

图3A和3B为示出按照本发明通过扬声器形成一些位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的方法的两个实施例的方框图；

图4A和4B为示出形成一个新的单个虚拟声像的方法的两个实施例的详细方框图，这个虚拟声像的位置可以用按照本发明通过扬声器形成一些位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的方法的实施例进行调整；

图5A和5B分别为用两个扬声器形成一个位置可调的单个虚拟声像的实施例；

图6A和6B为示出由于相位差而引起的所形成的第二虚拟声像的位置的改变情况；

图7为用两个扬声器形成两个位置可通过调整加权值进行调整的虚拟声像的实施例；

图8为示出形成两个虚拟声像的方法的方框图，这两个虚拟声像的位置可以用按照本发明通过扬声器形成一些位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的方法的实施例进行调整；

图9为示出形成两个位置可以用按照本发明通过扬声器形成一些位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的方法的实施例简单地通过将第一虚拟声像之一配置在两个扬声器的中间加以调整的虚拟声像的方法的方框图；

图10为示出形成两个位置可以用按照本发明通过扬声器形成一些位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的方法的实施例简单地通过将第一虚拟声像对称地配置在聆听者的前左和前右方加以调整的虚拟声像的方法的方框图；

图11为示出用按照本发明通过扬声器形成一些位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的方法的实施例通过两个扬声器形成五个虚拟声像的方法的方框图；

图12为示出用通过扬声器形成一些位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的方法的实施例将第一虚拟声像之一配置在两个扬声器中间的方法的方框图；以及

图13为示出将第一虚拟声像对称地配置在聆听者的前左和前右方的方法的方框图，作为通过扬声器形成一些位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的方法的实施例。

具体实施方式

下面说明形成一个其位置可利用与头有关的传递函数加以调整的虚拟声像的方法、在通过一个扬声器重现虚拟声像期间出现的串音问题和解决串音问题的方法。然后，说明利用两个扬声器调整一个虚拟声像的位置的方法。

虚拟声像形成方法利用头相关传递函数(HRTF)。HRTF是一个将从一个声源到一个人的鼓膜的路径在数学上加以模型化的传递函数。HRTF的函数特性按照声源与头之间的相对位置关系改变。具体地说，HRTF是一个在频率平面内的传递函数，表示声音在自由声场内从一个声源到一个人的耳朵的传播情况，是一个反映在一个人的头、耳廓和躯干内频率畸变的特征函数。

下面将简要地回顾一下人听到声音的过程。人的耳朵统分为外耳、中耳和内耳。外耳通常称为耳廓，接收声音，因此对于感觉声音方向来说非常重要。外听道大约直径0.7cm、长2.5cm，将声音引至鼓膜。由于外听道大致呈一端封闭的管状，因此在某个特定频带会引起谐振。所以，有一个频带人的耳朵对它特别敏感。

通过外听道传送到鼓膜的声音发向中耳。声音使鼓膜振动，从而传送到就在鼓膜后的听骨。由于听骨具有放大声压的功能，从而使声音传送到耳蜗。于是，分布在耳蜗内部的底膜上的听觉神经就感觉到声音。

在耳朵结构方面，由于耳廓形状不规则，因此听觉神经感觉到的声信号的频谱在声音进入外听道前就畸变了。这种畸变的情况随声音的方向和距离而改变。因此，对于一个人感觉声音方向来说，频率成分的改变情况是非常重要的。HRTF就表示频率畸变的程度和范围。

HRTF主要取决于声源的位置。对于单个声源来说，聆听者左耳的HRTF可以不同于右耳的HRTF。而且，由于各人的耳廓和脸面的形状相互不同，因此各人的HRTF值之间也都可能有所差异。所以，测出许多不同个人的HRTF特性，加以平均后用作建模值。

HRTF基本上采用与测量一个***的脉冲响应相同的方法进行测量。也就是说，测量***响应一个输入冲激脉冲的输出，其结果就是脉冲响应。将脉冲响应变换到频率域，所得结果即为HRTF。

HRTF可以用许多不同方式进行测量。通常，HRTF的值随声源的方向和在外听道内测量HRTF的位置改变。已经在一次测试期间在一个外听道的几个不同位置对HRTF进行了测量。表明在外听道的开始处测量HRTF是非常有利的，因此大部分测试都考虑了这一点。在1960年，Robinson和Whittle在外向离外听道开始处6-9mm的位置测量了HRTF。Wiener在1947年，Shaw在1966年，Barkhard和Sachs在1975年，Morimoto和Ando在1980年，以及Lkabe和Miura在1990年都在外听道开始处对HRTF进行了测量。Mehrgardt和Mellert在1977年在内向离外听道开始处2mm的位置测量了HRTF。Platt和Laws在1978年，Platte在1979年，以及Genait在1984年都在内向离外听道开始处5mm的位置测量了HRTF。在以上提到的所有这些情况中都是在外听道没有封闭的状态下测量HRTF的。在其他一些情况中，采用封闭外听道测量HRTF。在外听道内部，有关声音方向的信息并不改变，但声压随测量位置改变。

对于在HRTF测量中所用的仿真头，通常使用KEMAR。KEMAR是Knowles电子公司制造的人体模型。测量在完全不会发生反射声的吸收室(anachoic chamber)内进行。KEMAR安装在可360°左右转动的转台上。一组扬声器配置在一段弧上，可上、下移动。利用在一个拾音器上收集到的信号值根据功率放大器输入端处的电压测量脉冲响应。

这样测得的HRTF指出在一个信号从一个空间点(例如一个扬声器的位置)发送到一个人的耳朵时发生的频率畸变。在将这种畸变加到一个音频信号上时，聆听者会觉得这声音似乎来自这些扬声器的位置以外的一个空间位置。

利用HRTF的方法称为双耳立体声法。双耳立体声***使听众感觉到一个三维声场，通过重放在模拟一个人头的仿真头的双耳处用一组头机或耳机录取的声音造成听众具有好像处在录音点的感觉。

在用两个扬声器重放在双耳立体声***中用一个仿真头模型记录的声音时，假设只应被左耳听到的声音也被右耳听到，而假设只应被右耳听到的声音也被左耳听到，也就是说发生串音。可以通过对输入扬声器的信号执行消除串音分量的倒置滤波消除串音，从而能较严格地实现再现一个声场。通过倒置滤波消除串音的方法称为传声法(transaural method)。传声法在扬声器前执行，产生经倒置滤波的信号，补偿表示从重放***到鼓膜的传递函数的HRTF。图2示出了在通过扬声器重放用双耳立体声法录制的理想三维声像重放信号时发生的串扰和度量在传声法中用来抵消串音的传递函数的方法。

扬声器重放期间发生的串音可用H11、H12、H21和H22表示。H11是从左扬声器发至左耳的信号，H12是从左扬声器发至右耳的信号，H21是从右扬声器发至左耳的信号，而H22是从右扬声器发至右耳的信号。处理抵消串音的处理器用“C”表示。由于信号H是一个2×2矩阵，因此处理器C用2×2的结构进行运算。因为左扬声器的输出必需只发至左耳而右扬声器的输出必需只发至右耳，所以对于运算结果D来说，理想情况是D11和D22为1而D12和D21为0。

根据式

$\left[\begin{array}{cc}{C}_{11}& C_{12}\\ C_{21}& C_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{H}_{11}& H_{12}\\ H_{21}& H_{22}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{D}_{11}& D_{12}\\ D_{21}& D_{22}\end{array}\right]$

可得最佳解C11、C12、C21和C22，使得D11和D12的值近似为1，D12和D21的值近似为0，而D11、D12、D21和D22的绝对值之和近似为2。如果处理串音的C11、C12、C21和C22的值计算出来后用于加到扬声器前的声信号，就能得到与所要求的三维声音近似的结果。

图1A至1C示出了利用双耳立体声法和传声法形成三维声像的方法。图1A所示的方法采用了利用左耳传递函数HRTF-L和右耳传递函数HRTF-R的双耳立体声法。图1B示出了利用C11、C12、C21和C22抵消扬声器重放期间发出的串音的方法。图1C示出了一种将图1B所示结构简化后的传统方法，其中L-Tr1为满足“C11*HRTF_L+C21*HRTF_R”的值，而R_Tr1为满足“C12*HRTF_L+C22*HRTF_R”的值。

随着电视会议和游戏市场的扩大，希望能获得与图像配合的三维音响效果。在这个技术领域内，一个三维音频的声像不是固定在一个预定的位置而是不断在移动的。也就是说，需要有调整一个声像的能力。在利用如传统方法中所用的HRTF的情况下，当原在一个虚拟位置形成的声像的位置改变时，必需将用于操作的HRTF改变成与目标位置相应的HRTF。因为在虚拟声像在三维空间内的位置改变时，要用原先为在三维空间内预定位置处形成一个虚拟声像所得到的特定传递函数进行处理，所以在一个虚拟声像的位置改变时要从传递函数库中读出一个与目标位置相应的传递函数来进行处理。在有许多虚拟声像需要移动时，存储传递函数的存储器的复杂程度便要增大，而且从为了移动一个虚拟声像请求改变传递函数到输出根据改变的传递函数得到的结果之间响应时间延迟也增大。

这些问题可以用本发明所提出的方法来解决，在将第一虚拟声源A和B配置在两个空间点处后，通过调整按照第一虚拟声像A和B的位置分别对它们进行加权的加权值来形成一个处在第一虚拟声像A和B之间的可动虚拟声像。按照本发明提出的这种方法，能改变一个虚拟声像在三维空间内的位置，而不需要每当要改变位置时都要改变HRTF。

即使在一个空间内形成两个虚拟声源，但听起来它们好像是一个。下面列举这种情况的一个例子。

在向左、右两个扬声器相等地发送一个单声道信号时，也就是在以双模重放声音时，这个信号的声像给出了声音似乎是从两个扬声器之间的中点发出的幻觉。在同样的声音在一个扬声器配置在聆听者正前方而另一个扬声器配置在聆听者的右方与前扬声器垂直的环境中重放时，聆听者感觉到声音好像来自他的右方在两个扬声器之间的一个位置。考虑到这种幻觉，就能通过调整分别用来形成两个虚拟声像的信号的加权值和这两个信号之间的相位差来形成在预定空间位置形成的一个单声道信号的两个虚拟声像之间移动的一个第三虚拟声像。

参见图3A和3B，按照本发明设计的形成一个位置可调的虚拟声像的装置包括虚拟声像形成单元310、输出位置调整器320、控制器330和加法器340。

如图3A所示，这种装置接收到输入信号后，就使这些输入信号通过虚拟声像形成单元310和受控制器330控制的输出位置调整器320，送至加法器340。加法器340产生输出信号L和R，送至相应的扬声器。

虚拟声像形成单元310根据输入信号在一个三维空间内形成处在位置A和位置B的第一虚拟声像。输出位置调整器320通过调整与两个第一虚拟声像A和B有关的相应信号之间的相位差、用从控制器330接收到的加权值和延迟时间作用于第一虚拟声像相关信号形成一个处在位置C处的第二虚拟声像。

按照本发明形成一个位置可调的虚拟声像的装置可以配置成先使输入信号通过虚拟声像形成单元310再通过输出位置调整器320，如图3A所示，也可以配置成先使输入信号通过输出位置调整器320再通过虚拟声像形成单元，如图3B所示。

图3B示出了输入信号先通过输出位置调整器320再通过虚拟声像形成单元310的情况。输入信号输入输出位置调整器320后，输出位置调整器320就将这些输入信号分别乘以与第一声像A和B相应的加权值，以形成一个第二虚拟声像C。这些加权值由控制器330提供。然后，输出位置调整器320调整相乘所得信号之间的相位差。虚拟声像形成单元310将输出位置调整器320的一些输出信号乘以形成第一虚拟声像A的传递函数以获得与第一虚拟声像A有关的信号，而将输出位置调整器320的其他一些输出信号乘以形成第一虚拟声像B的传递函数以获得与第一虚拟声像B有关的信号。加法器340将从虚拟声像形成单元310获得的第一虚拟声像A的信号与第一虚拟声像B的信号相加，产生一个聆听者实际听到的第二虚拟声像C的信号。

也就是说，多声道音频输入信号相继通过受控制器330控制的输出位置调整器320、用于扬声器的虚拟声像形成单元310和加法器340，从而产生通过两个扬声器达到多声道音频重放效果的信号L和R。具体地说，输出位置调整器320调整输入多声道音频信号的大小和这些多声道音频信号之间的相位差，使这些信号可以交叠，将调整得到的信号输出给扬声器的虚拟声像形成单元310。扬声器的虚拟声像形成单元310根据接收到的经调整的信号产生三维信号。三维信号由加法器340处理成信号L和R输出。

图4A和4B示出了形成一个在通过扬声器重放的三维空间内位置可调的虚拟声像的方法的详细实施例。如图4A和4B所示，应用形成两个虚拟声像的方法形成一个新的单个位置可调的虚拟声像的装置各包括虚拟声像形成单元410、输出位置调整器420、控制器430和加法器440。

图4A示出了本发明的将虚拟声像形成单元410配置在输出位置调整器420前的装置的详细配置情况。图4B示出了本发明的将输出位置调整器420配置在虚拟声像形成单元410前的装置的详细配置情况。

参见图4B，输出位置调整器420接收到输入单声道信号后，用控制器430提供的相应于第一虚拟声像A和B的加权值和相位延迟值分别对所接收的这些信号进行处理。

虚拟声像形成单元410将输出位置调整器420的一些输出乘以形成第一虚拟声像A的传递函数，产生与第一虚拟声像A有关的信号，而将输出位置调整器420的其他一些输出乘以形成第一虚拟声像B的传递函数，产生与第一虚拟声像B有关的信号。

加法器440将虚拟声像形成单元410的输出信号中与左路有关的那些信号相加，产生输出L，而将虚拟声像形成单元410的输出信号中与右路有关的那些信号相加，产生输出R，从而形成一个第二虚拟声像C。

对于单声道信号，在第一虚拟声像之一需配置在两个扬声器之间的中点的情况下，对L_Tr1和R_Tr1的运算和对L_Tr2和R_Tr2的运算之一可以在传递函数为1的假设下进行。在这种场合，运算数可以减少。

虚拟声像形成单元410的每个传递函数端的输入和输出假设具有相同的值。为了补偿形成一个第二虚拟声像时发生的相位差，在执行运算时发生的相位延迟通过调整值D1和D2加以消除。加权值W1和W2由控制器430调整，从而使按照传递函数在一个虚拟空间内形成的一个第二虚拟声像的位置可以在第一虚拟声像A和B之间加以调整。用来形成单个第二虚拟声像并调整这个第二虚拟声像的位置的加权值W1和W2的特征是W1+W2＝1。

在第一虚拟声像A和B如图5A所示那样形成的情况下，在将加权值W1作用于虚拟声像A和将加权值W2作用于虚拟声像B时，就在离第一虚拟声像A(1-W1)/(W1+W2)处形成第二虚拟声像C，如图5B所示。例如，如果W1＝0.5，W1＝W2＝0.5，于是虚拟声像位于第一虚拟声像A和B之间的中点。如果W1＝0.25而W2＝0.75，虚拟声像C就离第一虚拟声像B比离第一虚拟声像A更近一些。如果W1＝0.75而W2＝0.25，虚拟声像C就离第一虚拟声像A比离第一虚拟声像B更近一些。

对由于运算产生的相位差进行补偿的情况如下。参见图6A，第一虚拟声像A和B分别在离一个基准点相同的距离处形成。在通过将用来形成虚拟声像A的值D调整到一个比较大的值进行延迟时，所形成的声音似乎是从图6B中的第一虚拟声像A′处发出的。因此，最终的第二虚拟声像就处在连接第一虚拟声像A′至第一虚拟声像B的直线上。

如果假设声音传播的速度是每秒340m，而每秒的样点数(采样频率)用f_s表示，那么在1m内的样点数为

   340∶f_s＝1∶x

   x＝f_s/340(样点/米)

也就是说，为了通过执行延迟而形成虚拟声像A′所用的值D是与虚拟声像A′与虚拟声像A之间的距离相应的样本数。在从基准点到各虚拟声像A和B的距离相同而虚拟声像A′与虚拟声像A之间的距离为(La2-La1)时，以米为单位计算出(La2-La1)，再将计算得的米数乘以x，计算出需延迟的样点数。值D表示为：

      D＝(f_s/40)(La2-La1)(样点)

如果虚拟声像A′和A处在相同位置，(La2-La1)＝0，于是值D为0。

通过如上所述那样调整值W和D，就能调整根据第一虚拟声像A和B形成的第二虚拟声像C的位置。

以上说明了用于一个单声道信号的实施例。在这个实施例用于一个立体声或两个单声道信号时，必需为每个信号形成一个虚拟声像。这可以利用叠加特性来实现。

参见图7，为了形成两个虚拟声像配置了一个虚拟声像C1形成单元和一个虚拟声像C2形成单元。虚拟声像C1形成单元利用传递函数形成第一虚拟声像A1和B1，再通过将加权值W11和W12分别作用于第一虚拟声像A1和B1形成一个第二虚拟声像C1。虚拟声像C2形成单元利用传递函数形成第一虚拟声像A2和B2，再通过将加权值W21和W22分别作用于第一虚拟声像A2和B2形成一个第二虚拟声像C2。两个虚拟声像形成单元形成的虚拟声像C1和C2相加后，在通过两个扬声器重放声音时，聆听者就能感觉到这两个虚拟声像C1和C2。

图8示出了如图7所示那样形成两个虚拟声像的方法。图1示出了一种形成两个位置可调的虚拟声像的装置，它是通过扬声器形成位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的装置的一个实施例。图8所示装置配置成包括两个虚拟声像形成单元。控制器840产生和输出为了根据第一虚拟声像的位置形成一个第二虚拟声像所要使用的值D和W。第一输入的第一虚拟声像A1和B1由输出位置控制器810和虚拟声像形成单元820形成。第二虚拟声像C1由加法器830根据第一虚拟声像A1和B1形成。第二输入的第一虚拟声像A2和B2由输出位置控制器810和虚拟声像形成单元820形成。第二虚拟声像C2由加法器830根据第一虚拟声像A2和B2形成。最后，将第二虚拟声像C1和C2相加在一起。因此，通过扬声器形成两个虚拟声像C1和C2。在将第一虚拟声像之一定位在聆听者的正前方时，图8中所用的传递函数有些可改变为1。例如，在将第一虚拟声像B1和A2定位在扬声器L到扬声器R之间的中点时，在形成第一输入的虚拟声像的虚拟声像形成单元821内的L_Tr12和R_Tr12就分别与在形成第二输入的虚拟声像的虚拟声像形成单元823内的L_Tr21和R_Tr21完全相同。最简单的情况是所有的传递函数都为1。如果传递函数L_Tr12、T_Tr12、L_Tr21和R_Tr21都为1，图8就可简化为图9。

参见图9，接收到第一和第二输入，输出位置调整器910就接收控制器920提供的用来确定虚拟声像的位置的值W和D，用值W和D对第一和第二输入进行处理。虚拟声像形成单元930接收处理结果，加以运算，形成各个第一虚拟声像。加法器940分别将运算结果和分别与输入的左、右路有关的信号相加，得到用来形成虚拟声像C1和C2的音频输出值L和R。在虚拟声像形成单元930内使用的值L_Tr1和R_Tr1是用抵消扬声器之间的串音的倒置传递函数得到的值。

图10为示出通过在聆听者前方对称地形成第一虚拟声像来形成两个位置可调的虚拟声像的方法的方框图，作为通过扬声器形成一些位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的方法的一个实施例。由图10可见，在两个位置可调的虚拟声像的加权值相同和两个位置可调的虚拟声像的相位延迟相同时，也就是说，在聆听者的前右和前左对称地形成两个第二虚拟声像时，图9中的W1和D1就分别等于图9中的W4和D2，并且所用的传递函数相互对称，从而可以使实现更为简单。

图11示出了本发明用于通过两个扬声器重放DVD或HDTV多声道音频的情况。在图11中，示出了利用两个扬声器形成五个虚拟声像的方法，作为通过扬声器形成一些位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的方法的一个实施例。

虚拟声像C00定位于两个扬声器L和R之间的中点。虚拟声像C33和C44分别定位在左、右侧。虚拟声像C11定位在两个扬声器之间的中点到左侧之间的中点，而虚拟声像C22定位在两个扬声器之间的中点到右侧之间的中点。这些虚拟声像的位置通过控制用来形成虚拟声像的加权值加以调整。

因此，通过叠加可以只用两个扬声器来形成五个虚拟声像。图11可用图12和图13的结构来实现。

图12为示出将第一虚拟声像之一定位在两个扬声器之间的中点的方法的方框图，作为通过扬声器形成一些位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的方法的一个实施例。

多声道信号包括中间信号C、前左信号L、前右信号R、后左信号SL和后右信号SR。输出位置调整器1210接收到这五个声道的输入信号后，用控制器1220提供的加权值和延迟信息调整这五个声道的输入信号。输出位置调整器1210将调整结果送至虚拟声像形成单元1230。虚拟声像形成单元1230利用图2中所示的抵消扬声器之间的串音的传递函数得出定位虚拟声像的值。加法器1240对虚拟声像形成单元1230提供的值执行加法运算，产生五个虚拟声像信号。这五个虚拟声像信号有选择地相加后形成输出信号L和R。信号L和R通过两个扬声器重放，从而聆听者可以在即使只是两个声道重放的情况下感受到五个声道的重放效果。

图13为示出将第一虚拟声像对称地定位在聆听者的前左和前右方的方法的方框图，作为通过扬声器形成一些位置在一个三维空间内可调的虚拟声像的方法的一个实施例。

在处理强调前方信号的多声道音频时，输出位置调整器1310得出前方信号的分量和左、右声像的分量。虚拟声像形成单元1330对输出位置调整器1310提供的这些分量进行处理，形成处在三维空间内相应位置的各虚拟声像。加法器1340将处理得出的这些虚拟声像相加。

按照上面所说明的本发明，首先可以调整各虚拟声像的位置。其次，可以只用一组传递函数在不同的位置形成一个虚拟声像。第三，本发明可以不用复杂的运算单元实现。第四，可以用少数扬声器来达到多声道音响效果。最后，在虚拟声像数增大时复杂性并没有增加多少。

Claims (23)

1.一种利用位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放装置，所述装置包括：

一个虚拟声像形成单元，用来按照扬声器的配置情况抵消在至少一个输入音频信号内发生的串音，得出在声音从三维空间内一个点发至聆听者双耳时发生的传递函数，以及利用这些传递函数在一个三维空间内形成多个第一虚拟声像；

一个控制器，用来产生调整至少一个第二虚拟声像的位置的调整因子；

一个输出位置调整器，用来以利用控制器产生的加权因子和时间延迟因子的调整因子控制由虚拟声像形成单元形成多个第一虚拟声像的至少一个音频信号，调整所述至少一个第二虚拟声像的位置；以及

一个加法器，用来将所述至少一个第二虚拟声像的位置的调整所相对于的所述至少一个音频信号中与左路输出有关的信号相加，将所述至少一个第二虚拟声像的位置的调整所相对于的所述至少一个音频信号中与右路输出有关的信号相加，从而产生左、右路音频输出，以形成所述至少一个第二虚拟声像。

2.权利要求1的多声道音频重放装置，其中：如果表示在扬声器重放的情况下发生串音的矩阵H为

$H=\left[\begin{array}{cc}{H}_{11}& H_{12}\\ H_{21}& H_{22}\end{array}\right]$

其中矩阵的每个标有下标的元的第一下标表示扬声器的位置，第二下标表示聆听者耳朵的位置，“1”表示左，而“2”表示右，以及如果假设抵消在扬声器重放情况下发生的串音的矩阵C为

$C=\left[\begin{array}{cc}{C}_{11}& C_{12}\\ C_{21}& C_{22}\end{array}\right]$

其中矩阵的每个标有下标的元的第一下标表示扬声器的位置，第二下标表示聆听者耳朵的位置，“1”表示左，而“2”表示右，那么虚拟声像形成单元得出的每个传递函数是一个将声音从两个扬声器传送到聆听者两个耳朵的路径模型化的传递函数D，表示为

$D\≡\left[\begin{array}{cc}{D}_{11}& D_{12}\\ D_{21}& D_{22}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{C}_{11}& C_{12}\\ C_{21}& C_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{H}_{11}& H_{12}\\ H_{21}& H_{22}\end{array}\right]$

其中矩阵的每个标有下标的元的第一下标表示扬声器的位置，第二下标表示聆听者耳朵的位置，“1”表示左，而“2”表示右。

3.权利要求2的多声道音频重放装置，其中：在传递函数D中，计算矩阵C的最佳解，使得D₁₁和D₂₂为1，D₁₂和D₂₁为0，从而D₁₁、D₂₂、D₁₂和D₂₁的绝对值之和为2。

4.权利要求1的多声道音频重放装置，其中：控制器产生的调整因子包括至少一个加权因子和至少一个时间延迟因子。

5.权利要求1的多声道音频重放装置，其中：输出位置调整器应用控制器产生的调整因子调整处在虚拟声像形成单元形成的这些第一虚拟声像的位置之间的所述至少一个第二虚拟声像的位置。

6.一种利用位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放装置，所述装置包括：

一个控制器，用来产生调整至少一个第二虚拟声像的位置的调整因子；

一个输出位置调整器，用来以利用控制器产生的加权因子和时间延迟因子的调整因子控制至少一个输入音频信号，调整所述至少一个第二虚拟声像的位置；

一个虚拟声像形成单元，用来按照扬声器的配置情况抵消在输出位置调整器内受到第二虚拟声像位置调整的至少一个音频信号内发生的串音，得出在声音从三维空间内一个位置发至聆听者双耳时发生的传递函数，以及利用这些传递函数在一个三维空间内形成多个第一虚拟声像；以及

一个加法器，用来将受到输出位置调整器和虚拟声像形成单元处理的至少一个音频信号中与左路输出有关的信号相加，将受到输出位置调整器和虚拟声像形成单元处理的至少一个音频信号中与右路输出有关的信号相加，从而产生左、右音频信号，以形成所述至少一个第二虚拟声像。

7.权利要求6的多声道音频重放装置，其中：控制器产生的调整因子包括至少一个加权值和至少一个时间延迟因子。

8.权利要求6的多声道音频重放装置，其中：输出位置调整器应用控制器产生的调整因子调整处在虚拟声像形成单元形成的这些第一虚拟声像的位置之间的所述至少一个第二虚拟声像的位置。

9.权利要求6的多声道音频重放装置，其中：如果表示在扬声器重放的情况下发生串音的矩阵H为

$H=\left[\begin{array}{cc}{H}_{11}& H_{12}\\ H_{21}& H_{22}\end{array}\right]$

其中矩阵的每个标有下标的元的第一下标表示扬声器的位置，第二下标表示聆听者耳朵的位置，“1”表示左，而“2”表示右，以及如果假设抵消在扬声器重放情况下发生的串音的矩阵C为

$C=\left[\begin{array}{cc}{C}_{11}& C_{12}\\ C_{21}& C_{22}\end{array}\right]$

其中矩阵的每个标有下标的元的第一下标表示扬声器的位置，第二下标表示聆听者耳朵的位置，“1”表示左，而“2”表示右，那么虚拟声像形成单元得出的每个传递函数是一个将声音从两个扬声器传送到聆听者两个耳朵的路径模型化的传递函数D，表示为

$D\≡\left[\begin{array}{cc}{D}_{11}& D_{12}\\ D_{21}& D_{22}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{C}_{11}& C_{12}\\ C_{21}& C_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{H}_{11}& H_{12}\\ H_{21}& H_{22}\end{array}\right]$

其中矩阵的每个标有下标的元的第一下标表示扬声器的位置，第二下标表示聆听者耳朵的位置，“1”表示左，而“2”表示右。

10.权利要求9的多声道音频重放装置，其中，在传递函数D中，计算矩阵C的最佳，使得D₁₁和D₂₂为1，D₁₂和D₂₁为0，从而D₁₁、D₂₂、D₁₂和D₂₁的绝对值之和为2。

11.权利要求6的多声道音频重放装置，其中该多声道音频重放装置对于一个输入单声道音频信号利用一个位置可调的虚拟声像进行扬声器重放，

所述控制器根据对于输入单声道音频信号将形成的一个第一虚拟声像的预定位置A和将形成的另一个第一虚拟声像的预定位置B产生调整将形成的一个第二虚拟声像的位置的加权值和相位延迟值；

所述输出位置调整器将输入单声道音频信号分成两路信号，并将加权值和相位延迟值作用于每个相应分路的单声道音频信号，调整将形成第二虚拟声像的位置；

所述虚拟声像形成单元包括一个将通过将对位置A的加权值和相位延迟值作用于一路分路的单声道音频信号而得到的一个单声道音频信号乘以用来在预定位置A形成第一虚拟声像的传递函数的A传递函数处理器，以及一个将通过将对位置B的加权值和相位延迟值作用于另一路分路的单声道音频信号而得到的一个单声道音频信号乘以用来在预定位置B形成第一虚拟声像的传递函数的B传递函数处理器；以及

所述加法器将通过乘以用来在预定位置A和B形成第一虚拟声像的传递函数而得到的这些音频信号中与聆听者的右耳相应的信号相加以及与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生用于形成第二虚拟声像的左、右路信号。

12.权利要求6的多声道音频重放装置，其中该多声道音频重放装置对于输入左、右立体声音频信号L和R利用位置可调的虚拟声像进行扬声器重放，

所述控制器根据对于输入左、右立体声音频信号L和R将形成的一个第一虚拟声像的预定位置A和将形成的另一个第一虚拟声像的预定位置B产生调整将形成的一些第二虚拟声像的位置C-左和C-右的加权值和相位延迟值；

所述输出位置调整器通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号相加建立一个A位置基准信号，以及通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号相加建立一个B位置基准信号，从而调整将形成这些第二虚拟声像的位置；

所述虚拟声像形成单元包括一个将A位置基准信号乘以用来在预定位置A形成第一虚拟声像的传递函数的A传递函数处理器，以及一个将B位置基准信号乘以用来在预定位置B形成第一虚拟声像的传递函数的B传递函数处理器；以及

所述加法器将由虚拟声像形成单元通过乘以传递函数而得到的这些信号中与聆听者的右耳相应的信号相加以及与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生用来在位置C-左和C-右形成第二虚拟声像的左、右路信号。

13.权利要求12的多声道音频重放装置，其中：形成第一虚拟声像的预定位置A和B对称地配置在聆听者的前左和前右。

14.权利要求12的多声道音频重放装置，其中：输出位置调整器通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L建立一个A位置基准信号，通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R建立一个B位置基准信号，以及通过将一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号相加建立一个中央基准信号，从而调整将形成这些第二虚拟声像的位置；

虚拟声像形成单元还包括一个将中央基准信号乘以在预定位置A和B之间的中点形成虚拟声像的传递函数的中央传递函数处理器；以及

加法器将由虚拟声像形成单元通过乘以传递函数而得到的这些信号中与聆听者的左耳相应的信号与中央传递函数处理器的输出信号相加，产生左路信号，而将由虚拟声像形成单元通过乘以传递函数而得到的这些信号中与聆听者的右耳相应的信号与中央传递函数处理器的输出信号相加，产生右路信号。

15.权利要求6的多声道音频重放装置，其中该多声道音频重放装置对于左信号L、右信号R、后左信号SL、后右信号SR、中央信号C五个声道的输入音频信号利用位置可调的虚拟声像进行扬声器重放，

所述控制器根据对于输入的五声道音频信号L、R、SL、SR和C将形成的一个第一虚拟声像的预定位置A和将形成的另一个第一虚拟声像的预定位置B产生调整将形成的一些第二虚拟声像的位置C-左和C-右的加权值和相位延迟值；

所述输出位置调整器通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R、后左信号SL和中央信号C而得到的信号相加建立一个A位置基准信号，以及通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L、后右信号SR和中央信号C而得到的信号相加建立一个B位置基准信号，从而调整将形成这些第二虚拟声像的位置；

所述虚拟声像形成单元包括一个将A位置基准信号乘以用来在预定位置A形成第一虚拟声像的传递函数的A传递函数处理器，以及一个将B位置基准信号乘以用来在预定位置B形成第一虚拟声像的传递函数的B传递函数处理器；以及

所述加法器将由虚拟声像形成单元通过乘以传递函数而得到的这些信号中与聆听者的右耳相应的信号相加以及与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生用来在位置C-左、C-右、中央、后左和后右形成第二虚拟声像的左、右路信号。

16.权利要求15的多声道音频重放装置，其中：形成第一虚拟声像的预定位置A和B对称地配置在聆听者的前左和前右。

17.权利要求15的多声道音频重放装置，其中：输出位置调整器通过将后左信号SL与一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号相加建立一个A位置基准信号，通过将后右信号SR与一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号相加建立一个B位置基准信号，以及通过将中央信号C、一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号和一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于右信号而得到的信号相加建立一个中央基准信号，从而调整将形成这些第二虚拟声像的位置；

虚拟声像形成单元还包括一个将中央基准信号乘以在预定位置A和B之间的中点形成虚拟声像的传递函数的中央传递函数处理器；以及

加法器将由虚拟声像形成单元通过乘以传递函数而得到的这些信号中与聆听者的左耳相应的信号与中央传递函数处理器的输出信号相加，产生左路信号，而将由虚拟声像形成单元通过乘以传递函数而得到的这些信号中与聆听者的右耳相应的信号与中央传递函数处理器的输出信号相加，产生右路信号。

18.权利要求17的多声道音频重放装置，其中：输出位置调整器按照中央信号的重要性将加权值和相位延迟值作用于中央信号。

19.一种利用位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放方法，所述方法包括下列步骤：

(a)对于输入音频信号在一个区域内形成多个第一虚拟声像，其中一个位置在一个三维空间内可调；

(b)通过调整对于为形成多个第一虚拟声像而加以处理的音频信号的多个第一虚拟声像的作用调整一个第二虚拟声像的位置；以及

(c)将所述第二虚拟声像的位置的调整所相对于的所述音频信号中与左路输出有关的信号相加，将所述第二虚拟声像的位置的调整所相对于的所述音频信号中与右路输出有关的信号相加，从而产生左、右路音频输出，以形成所述第二虚拟声像。

20.权利要求19的多声道音频重放方法，其中该方法对于一个输入单声道音频信号利用位置可调的虚拟声像进行扬声器重放，

所述步骤(a)将与预定位置A和B相应的加权值和时间延迟作用于输入单声道音频信号，以调整将形成第二虚拟声像的位置；

所述步骤(b)将通过将对于位置A的加权值和时间延迟作用于输入单声道音频信号而得到的音频信号乘以在预定位置A形成第一虚拟声像的传递函数，以及将通过将对于位置B的加权值和时间延迟作用于输入单声道音频信号而得到的音频信号乘以在预定位置B形成第一虚拟声像的传递函数；以及

所述步骤(c)将通过乘以在预定位置A和B形成第一虚拟声像的传递函数而得到的这些音频信号中与聆听者的右耳相应的信号相加以及与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生用于形成第二虚拟声像的左、右路信号。

21.权利要求19的多声道音频重放方法，其中该方法对于输入左、右立体声音频信号L和R利用位置可调的虚拟声像进行扬声器重放，

所述步骤(a)对于输入左、右立体声音频信号L和R，通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号相加建立一个A位置基准信号，以及通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号相加建立一个B位置基准信号，从而调整将形成第二虚拟声像的位置C-左和C-右；

所述步骤(b)将A位置基准信号乘以在预定位置A形成第一虚拟声像的传递函数，以及将B位置基准信号乘以在预定位置B形成第一虚拟声像的传递函数；以及

所述步骤(c)将在步骤(b)得到的这些信号中与聆听者的右耳相应的信号相加，以及将在步骤(b)得到的这些信号中与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生用于在位置C-左和C-右形成第二虚拟声像的左、右路信号。

22.权利要求19的多声道音频重放方法，其中该方法对于左信号L、右信号R、后左信号SL、后右信号SR、中央信号C五个声道的输入音频信号利用一些位置可调的虚拟声像进行扬声器重放，

所述步骤(a)对于输入的五声道音频信号L、R、SL、SR和C，通过将一个通过将与预定位置A相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R、后左信号SL和中央信号C而得到的信号相加建立一个A位置基准信号，以及通过将一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于右信号R而得到的信号与一个通过将与预定位置B相应的加权值和相位延迟值作用于左信号L、后右信号SR和中央信号C而得到的信号相加建立一个B位置基准信号，从而调整将形成第二虚拟声像的位置C-左和C-右；

所述步骤(b)将A位置基准信号乘以在预定位置A形成第一虚拟声像的传递函数，以及将B位置基准信号乘以在预定位置B形成第一虚拟声像的传递函数；以及

所述步骤(c)将在步骤(b)得到的这些信号中与聆听者的右耳相应的信号相加，以及将在步骤(b)得到的这些信号中与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生用于在位置C-左、C-右、中央、后左和后右形成第二虚拟声像的左、右路信号。

23.一种对于一个输入单声道音频信号利用一些位置可调的虚拟声像进行扬声器重放的多声道音频重放方法，所述多声道音频重放方法包括下列步骤：

(a)对于输入音频信号产生在一个三维空间内的一个预定位置A形成一个第一虚拟声像的信号和在这个三维空间内的另一个预定位置B形成另一个第一虚拟声像的信号；

(b)将一些加权值和时间延迟分别作用于在位置A和B形成第一虚拟声像的信号，以调整第一虚拟声像的空间位置和形成第一虚拟声像的信号之间的相位差；以及

(c)将通过加权值和时间延迟作用的经调整的这些信号中与聆听者的右耳相应的信号相加以及与聆听者的左耳相应的信号相加，从而产生左、右路信号，以形成一个第二虚拟声像。

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