CN1244084A - 多声道信号的模拟装置及方法 - Google Patents
多声道信号的模拟装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1244084A CN1244084A CN 98116835 CN98116835A CN1244084A CN 1244084 A CN1244084 A CN 1244084A CN 98116835 CN98116835 CN 98116835 CN 98116835 A CN98116835 A CN 98116835A CN 1244084 A CN1244084 A CN 1244084A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- output
- analogue means
- means according
- channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Stereophonic System (AREA)
Abstract
一种多声道信号的模拟装置及方法,模拟装置包括;一输入缓冲器;一存储器;一信号处理器,耦合至输入缓冲器及存储器的输出端,并输入音频信号及存储的系数作回旋积分处理;一输出缓冲器,耦合至信号处理器的输出端;一控制器,耦合至输入缓冲器、存储器、信号处理器及输出缓冲器。模拟方法,包括下列步骤:输入音频信号于一输入缓冲器;储存头部相关的系数于存储器中;对所接收的输入音频信号及存储器输出的头部相关系数作回旋积分处理。
Description
本发明涉及一种声信号处理装置及方法，特别是一种多声道信号的模拟装置及方法。
多功能数字盘(Digital Versatile Disk，DVD)，影像及声音质量皆胜过VCD与LD，所以数字化高质量影片已逐渐走入家庭。一般而言，DVD所采用的AC-3数字声源压缩标准，须有左，右，中间，左环绕(Left Surround)，右环绕(Right Surround)，重低音(LowFrequency Effects)等六个声源频道，所以需用六个扬声器作相对的输出设备，其中重低音扬声器的摆放位置可随意，用数字表示即为5.1或5+1，而不用6。然而，一般个人电脑或家庭音响，因空间的限制，仅配备两个扬声器，无法体验六个声源频道的高质量声音。若想享受高质量声音而又要另外再加一套音响设备，实又过度浪费。
本发明主要目的在于提供一种使用一对扬声器或一副耳机即可模拟多声道的临场效果的声信号模拟装置及方法。主要原理是采用3D声源定位技术，于空间中产生若干个虚拟声源(即多声道***的各个扬声器)，称为虚拟扬声器，故能模拟多声道效果。至于3D声源定位的原理，是将空间中某个方向的声源导入人左右耳的物理***，以一个数字模型来描述，称为人体头部相关转换函数HRTF(headrelated transfer function)。将声源信号与HRTF作回旋积分(convolution)运算后再经由一对扬声器或一副耳机播放出来，即可产生声音来自各方向的效果。由于不同位置的声源所相对应的转换函数(HRTF)参数均不同，故于存储器中须存放多组不同方向的转换函数(HRTF)，以产生各个不同方向的虚拟扬声器。
本发明的再一目的在于应用3D声源定位技术以提供一种利用两个扬声器以模拟出类似5.1个扬声器效果的方法。
为实现上述目的，本发明是采用3D声源定位技术，由两个扬声器直接模拟出类似5.1个声源的效果，而且将此技术以硬件实施，内建在通用数字盘DVD中，故可适用于家电或个人电脑。
结合附图及实施例对本发明详细说明如下：
附图说明：
图1为本发明的多声道模拟装置的示意图；
图2为本发明的多声道声信号模拟装置的方法流程图；
图3为利用3D声源定位技术作声源处理的示意图；
图4为本发明的多声道声源定位模拟装置的电路方框图。
请参考图1，图1为本发明的多声道模拟装置。一经AC标准编码的音频信号首先由AC-3解码器(1)加以解码成为六个音频信号，亦即左声道、右声道、中间声道、左环绕声道、右环绕声道及重低音声道。这六个经解码的音频信号再送至3D声源定位to AC-3模拟器(2)以进行信号处理，将六个信号分别定位在其应有的方位上。例如，把原本六个声源频道中的中间声道，定位在听者正前方，左声道定位在左前方等。等六个声源频道全部定位后再混音，最后通过一对扬声器或耳机播出，而把原本应有六个不同方位的扬声器才能形成的临场方向感，重现出来。其中3D声源定位技术是用人体头部相关转换函数HRTF(Head Related Transfer Function)，将一个声源定位，也就是把声源处理成为具有人耳用来判别方位的两耳之间的时间差(Interaural Time Difference)与两耳之间的强度差(Interaural Intensity Difference)的左右两个声道，再用耳机或扬声器传入我们的耳朵，使人耳听起来误以为此声音是从空间中某一方位所传来，此外更可加入都卜勒效应、反射、混晌、消除交互干扰等，而达到真正的立体空间效果。
如图2所示，对实施本发明的方法所需的步骤加以说明：首先，进行步骤21，计算听者与AC-3规格中5+1个扬声器分别的相对位置向量，以取得多声道***中各声源(扬声器)的位置。由于不同的多声道***各有不同的输出声源(扬声器)配置方式，本步骤的目的是藉由使用者所选取不同的多声道***，以设定***中各声源(扬声器)的位置。接着进行步骤22，根据上述位置向量拾取所需的头部相关转换函数(Head Related Transfer Function，HRTF)系数。本步骤接续上个步骤所得的各声源位置，于存储器中取得相对应的HRTF系数。然后进行步骤23，读取输入的AC-3六个声道的声源数据。然后执行HRTF 3D运算步骤，根据读入的各声源数据，及其相对应的HRTF参数作3D运算(回旋积分)，以求得其左右输出信号。其中声源的HRTF 3D处理的示意图，如图3所示，其中h(0)，h(1)，…h(N-1)为HRTF系数，Z-1为单位时间延迟(unittime delay)。然后判断是否使用扬声器25。由于只有使用扬声器时才有交互干扰现象，本步骤判别是否使用扬声器以决定接续的步骤是否要执行交互干扰消除运算。如果是使用扬声器则执行交互干扰消除运算步骤26以消除左右扬声器交互干扰现象。最后即时输出3D定位处理后的结果到一对扬声器或耳机以藉由一对扬声器或耳机的左右输出信号，虚拟出AC-3所需的5+1个扬声器的多声道***中各声源(扬声器)的位置。
请参考图4，藉一实施例来说明本发明的的模拟装置。经AC-3编码的音频信号在经过AC-3解码器1解码还原成六个声道，后送至本发明的模拟装置以进行信号处理，其中六个声道的音频信号由提供控制信号以控制及协调整个装置运作的控制器42发出控制信号而送至一输入缓冲器43，由于重低音声道信号的定位效果并非可被人耳非常明显的感受，因此，重低音声道信号也可不必送入输入缓冲器43以进行后续的信号处理，而是在其余五个声道的音频信号进行信号处理后，再与之合成，以送至输出装置(扬声器或耳机)。送至输入缓冲器43的五个声道的音频信号被送至一由第一乘法器46及第一加法器48所组成的第一信号处理器54。一储存有多组HRTF系数及交互干扰消除滤波器系数的存储器41。亦会将一组预先储存的HRTF系数送至第一暂存器44，然后再送至第一信号处理器54。第一乘法器46包括多个并行乘法器以将输入的多声道信号与HRTF系数相乘，然后将相乘结果送至包括有多个并行及串行加法器的第一加法器48进行相加运算。亦即，第一信号处理器(54)所作的运算即是作回旋积分(卷积)(convolution)运算。经HRTF 3D运算处理后的左及右声道信号再分别送至输出缓冲器50储存。如果输出装置是一副耳机时，则此左、右声道的信号即可与重低音信号经合成器53合成后直接输出至耳机，而达到以一副耳机模拟六个声道的立体声效果。
如所使用的输出装置为一对扬声器时，则将左、右声道的输出信号再进行交互干扰消除处理，以消除交互干扰信号，而使音质更好。该交互干扰消除处理运算将由以下实施例说明。
为消除左、右声道信号的交互干扰，一交互干扰消除滤波器55(由第二暂存器45、第二乘法器47及第二加法器49所组成)被用来进行进一步的信号处理。第二暂存器45用以储存运算过程的暂态系数，其与第二乘法器47及第二加法器49形成回授回路，其中第二加法器49的输出耦合至第二暂存器45的输入端，第二暂存器45的输出耦合至第二乘法器47的输入端。第二乘法器47包括多个并行乘法器以将来自存储器41的交互干扰消除滤波器系数及HRTF(即上述左、右声道信号)的输出结果相乘，然后再将相乘结果送至包括多个并行及串行加法器的第二加法器49进行相加运算。经交互干扰消除滤波处理后的左、右声道信号再分别送至第二输出缓冲器51储存。此经交互干扰消除滤波处理后的信号与重低音信号经合成器53合成后直接输出至一对扬声器，本发明可实现以一对扬声器模拟六个声道的立体环绕效果。
本发明与现有技术相比具有如下效果：
本发明亦可在上述实施例中再加入一数据选择器(52)，用以选择输出装置为一副耳机或一对扬声器。
本发明仅利用一副耳机或一对扬声器即可模拟通用数字盘DVD的六个声道。本发明的模拟装置及方法可利用现有的家庭音响或个人电脑的一对扬声器来形成六个声源频道的高音质声音，因而节省了额外四个扬声器的费用及摆置空间。此外，本发明的模拟装置及方法可以一晶片来完成而内建于DVD Player、DVD-Rom或其他具有多声道环场音响效果的装置中，因此并不会增加整个装置的额外空间。
上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非限制本发明。
Claims (29)
1、一种多声道信号的模拟装置，其特征在于，包括：
一输入缓冲器，用以接收音频信号；
一存储器，储存有至少二组系数；
一信号处理器，耦合至输入缓冲器及存储器的输出端，并对所接收的输入音频信号及存储器输出的系数作回旋积分处理以产生一输出信号；
一输出缓冲器，耦合至信号处理器的输出端，用以接收其输出信号，再将该输出信号输出至一输出装置；
一控制器，耦合至输入缓冲器、存储器、信号处理器及输出缓冲器，用以控制及协调模拟装置的运作。
2、根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述输入音频信号为经解码器解码的音频信号。
3、根据权利要求2所述的模拟装置，其特征在于，所述输入音频信号包括左声道、右声道、中间声道、左环绕声道、右环绕声道及重低音声道的信号。
4、根据权利要求3所述的模拟装置，其特征在于，所述重低音声道信号未经所述信号处理器处理直接送至所述输出装置。
5、根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述存储器储存的系数为人体头部相关转换函数系数及交互干扰消除滤波器系数。
6、根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述信号处理器包括一乘法器及一加法器。
7、根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述输出装置为一副耳机。
8、根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述输出装置为一对扬声器。
9、根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述模拟装置制作于一晶片内。
10、根据权利要求3所述的模拟装置，其特征在于，还包括一合成器，用以接收所述输出缓冲器的输出信号及重低音声道信号，并将这些信号合成以输出至所述输出装置。
11、一种多声道信号的模拟装置，包括：
一模拟器及一控制器，控制器连接至模拟器，用以提供控制信号以控制及协调模拟器的运作，其特征在于，还包括：
一输入缓冲器，用以接收输入的音频信号；
一存储器，储存有数组系数；
一第一信号处理器，耦合至输入缓冲器及存储器的输出端，并对所接收的输入音频信号及存储器输出的系数作回旋处理以产生一第一输出信号；
一第一输出缓冲器，耦合至第一信号处理器的输出端，用以接收第一输出信号；
一交互干扰消除滤波器，耦合至第一输出缓冲器的输出端及第一暂存器的输出端，用以接收来自第一输出缓冲器的第一输出信号及存储器输出的系数以作回旋积分处理以产生第二输出信号；及
一数据选择器，耦合至第一输出缓冲器及第二输出缓冲器，用以选择输出第一输出信号或第二输出信号至一输出装置。
12、根据权利要求11所述的模拟装置，其特征在于，所述输入音频信号为经解码器解码的音频信号。
13、根据权利要求12所述的模拟装置，其特征在于，所述输入音频信号包括左声道、右声道、中间声道、左环绕声道、右环绕声道及重低音声道的信号。
14、根据权利要求13所述的模拟装置，其特征在于，所述重低音声道信号未经所述信号处理器处理即送至所述输出装置。
15、根据权利要求11所述的模拟装置，其特征在于，所述存储器所储存的系数为人体头部相关转换函数系数及交互干扰消除滤波器系数。
16、根据权利要求11所述的模拟装置，其特征在于，所述第一及第二信号处理器各包括一乘法器及一加法器。
17、根据权利要求11所述的模拟装置，其特征在于，所述输出装置为一副耳机。
18、根据权利要求11所述的模拟装置，其特征在于，所述输出装置为一对扬声器。
19、根据权利要求11所述的模拟装置，其特征在于，模拟装置制作于一晶片内。
20、根据权利要求13所述的模拟装置，其特征在于，还包括一合成器，用以接收所述输出缓冲器的输出信号及所述重低音声道信号，并将这些信号合成以输出至所述输出装置。
21、根据权利要求11所述的模拟装置，其特征在于，还包括一形成回授回路的第二暂存器、第二乘法器及第二加法器。
22、一种多声道信号的模拟方法，其特征在于，包括下列步骤：
输入音频信号于一输入缓冲器；
储存头部相关转换函数的系数于一存储器中；
以一信号处理器对所接收的输入音频信号及存储器输出的头部相关转换函数的系数作回旋积分处理以产生一输出信号；以及
输出所述输出信号至一输出装置。
23、根据权利要求22所述的模拟装置，其特征在于，所述音频信号为经解码器解码的音频信号。
24、根据权利要求23所述的模拟装置，其特征在于，所述音频信号包括左声道、右声道、中间声道、左环绕声道、右环绕声道及重低音声道信号。
25、根据权利要求24所述的模拟装置，其特征在于，所述重低音声道信号未经所述信号处理器处理，直接送至所述输出装置。
26、根据权利要求22所述的模拟装置，其特征在于，所述存储器所储存的系数为人体头部相关转换函数系数及交互干扰消除滤波器系数。
27、根据权利要求25所述的模拟装置，其特征在于，包括一合成器，以接收所述处理后的音频信号及未处理的重低音声道信号，并将这些信号合成以输出至所述输出装置。
28、根据权利要求22所述的模拟装置，其特征在于，所述输出装置为一对扬声器。
29、根据权利要求22所述的模拟装置，其特征在于，所述输出装置为一副耳机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 98116835 CN1244084A (zh) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | 多声道信号的模拟装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 98116835 CN1244084A (zh) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | 多声道信号的模拟装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1244084A true CN1244084A (zh) | 2000-02-09 |
Family
ID=5225236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 98116835 Pending CN1244084A (zh) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | 多声道信号的模拟装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1244084A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102752691A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-10-24 | 郝立 | 一种音频处理技术、3d幻音及其应用 |
| CN102760437A (zh) * | 2011-04-29 | 2012-10-31 | 上海交通大学 | 实时声道控制转换的音频解码装置 |
| CN106373582A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-02-01 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 多声道音频的处理方法和装置 |
| CN107040862A (zh) * | 2016-02-03 | 2017-08-11 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 音频处理方法及处理*** |
-
1998
- 1998-07-30 CN CN 98116835 patent/CN1244084A/zh active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102760437A (zh) * | 2011-04-29 | 2012-10-31 | 上海交通大学 | 实时声道控制转换的音频解码装置 |
| CN102760437B (zh) * | 2011-04-29 | 2014-03-12 | 上海交通大学 | 实时声道控制转换的音频解码装置 |
| CN102752691A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-10-24 | 郝立 | 一种音频处理技术、3d幻音及其应用 |
| CN107040862A (zh) * | 2016-02-03 | 2017-08-11 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 音频处理方法及处理*** |
| CN106373582A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-02-01 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 多声道音频的处理方法和装置 |
| CN106373582B (zh) * | 2016-08-26 | 2020-08-04 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 多声道音频的处理方法和装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jot | Real-time spatial processing of sounds for music, multimedia and interactive human-computer interfaces | |
| EP1025743B1 (en) | Utilisation of filtering effects in stereo headphone devices to enhance spatialization of source around a listener | |
| KR101124382B1 (ko) | 향상된 지각적 품질을 갖는 스테레오 신호 생성방법 및 장치 | |
| KR0135850B1 (ko) | 음성재생장치 | |
| Hacihabiboglu et al. | Perceptual spatial audio recording, simulation, and rendering: An overview of spatial-audio techniques based on psychoacoustics | |
| CN101884227B (zh) | 音频信号处理 | |
| CN103329571B (zh) | 沉浸式音频呈现*** | |
| US6021206A (en) | Methods and apparatus for processing spatialised audio | |
| US5912976A (en) | Multi-channel audio enhancement system for use in recording and playback and methods for providing same | |
| US7889870B2 (en) | Method and apparatus to simulate 2-channel virtualized sound for multi-channel sound | |
| CN101112120A (zh) | 处理多声道音频输入信号以从其中产生至少两个声道输出信号的装置和方法、以及包括执行该方法的可执行代码的计算机可读介质 | |
| JP2001516537A (ja) | 多方向性音声復号 | |
| CN101946526A (zh) | 立体声扩展 | |
| Noisternig et al. | Framework for real-time auralization in architectural acoustics | |
| CN101924317B (zh) | 双声道处理装置及其方法与声音播放*** | |
| Jot et al. | Binaural simulation of complex acoustic scenes for interactive audio | |
| JP2006033847A (ja) | 最適な仮想音源を提供する音響再生装置及び音響再生方法 | |
| Jot | Synthesizing three-dimensional sound scenes in audio or multimedia production and interactive human-computer interfaces | |
| CN1244084A (zh) | 多声道信号的模拟装置及方法 | |
| US7065218B2 (en) | Method of generating a left modified and a right modified audio signal for a stereo system | |
| Maher et al. | Old and new techniques for artificial stereophonic image enhancement | |
| US11924623B2 (en) | Object-based audio spatializer | |
| US11665498B2 (en) | Object-based audio spatializer | |
| KR102559015B1 (ko) | 공연과 영상에 몰입감 향상을 위한 실감음향 처리 시스템 | |
| KR970005610B1 (ko) | 음장처리장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |