ES2606642T3 - Método y sistema para generación de función de transferencia relacionada con la cabeza mediante mezcla lineal de funciones de transferencia relacionadas con la cabeza - Google Patents

Abstract

Un método para determinar una función de transferencia relacionada con la cabeza (HRTF), incluyendo dicho método la etapa de: (a) realizar, en respuesta a una señal indicativa de una dirección de llegada, una mezcla lineal utilizando datos de un conjunto de funciones HRTF acopladas para determinar una función HRTF para la dirección de llegada, en donde el conjunto de funciones HRTF acopladas comprende valores de datos que determinan un conjunto de funciones HRTFs acopladas, comprendiendo el conjunto de funciones HRTFs acopladas un conjunto de funciones HRTFs acopladas del oído izquierdo y un conjunto de funciones HRTFs acopladas del oído derecho para la dirección de llegada, en donde las funciones HRTFs acopladas se determinan a partir de funciones de HRTFs normales para las mismas direcciones de llegada modificando la respuesta de fase de cada función HRTF normal por encima de una frecuencia de acoplamiento de tal modo que la diferencia entre la fase de una función HRTF acoplada del oído izquierdo y una función HRTF acoplada del oído derecho para la misma dirección de llegada sea al menos prácticamente constante como una función de la frecuencia, para todas las frecuencias prácticamente por encima de la frecuencia de acoplamiento.

Description

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DESCRIPCION

Metodo y sistema para generacion de funcion de transferencia relacionada con la cabeza mediante mezcla lineal de funciones de transferencia relacionadas con la cabeza

REFERENCIA CRUZADA PARA SOLICITUDES DE PATENTES RELACIONADAS

Esta solicitud reivindica la prioridad para la solicitud de patente provisional de Estados Unidos n° 61/614,610, presentada con fecha 23 de marzo de 2012.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

CAMPO DE LA INVENCION

La presente invencion se refiere a metodos y sistemas para realizar una interpolacion sobre funciones de transferencia relacionadas con la cabeza (HRTF) para generar funciones HRTF interpoladas. Mas concretamente, la invencion se refiere a metodos y sistemas para realizar una mezcla lineal sobre funciones HRTF acopladas (esto es, sobre valores que determinan las funciones HRTF acopladas) para determinar las funciones HRTF interpoladas, para realizar un filtrado con las funciones HRTF interpoladas y para predeterminar las funciones HRTF acopladas para tener propiedades de modo que se pueda realizar una interpolacion en una manera especialmente deseable (mediante mezcla lineal).

El documento AU732016 da a conocer un metodo para generar funciones HRTF interpoladas, en donde la interpolacion se realiza en un conjunto de funciones HRTf que se obtiene por alineacion temporal y una fase minima que convierte las funciones HRTF originales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Mediante esta idea inventiva, que se incluye en las reivindicaciones, la expresion de realizar una operacion “sobre” senales o datos (p.ej., filtrado, escalamiento o transformacion de las senales o datos) se utiliza en un amplio sentido para indicar la realizacion de la operacion directamente sobre las senales o datos, o sobre versiones procesadas de las senales o datos (p.ej., sobre versiones de las senales que se han sometido a un filtrado preliminar antes de la realizacion de la operacion correspondiente).

A traves de esta idea inventiva que se incluye en las reivindicaciones, la expresion “mezcla lineal” de valores (p.ej., coeficientes que determinan funciones de transferencia relacionadas con la cabeza) indica la determinacion de una combinacion lineal de los valores. En este caso, la realizacion de una “interpolacion lineal” sobre funciones de transferencia relacionada con la cabeza (HRTFs) para determinar una funcion HRTF interpolada indica la realizacion de una mezcla lineal de los valores que determinan las funciones HRTF (determinacion de una combinacion lineal de dichos valores) para determinar valores que determinen la funcion HRTF interpolada.

A traves de esta idea inventiva que se incluye en las reivindicaciones, el termino “sistema” se utiliza en un amplio sentido para indicar un dispositivo, un sistema o subsistema. A modo de ejemplo, un subsistema que pone en practica un mapeado de puesta en correspondencia puede referirse como un sistema de mapeado (o un mapeador) y un sistema que incluye dicho subsistema (p.ej., un sistema que realiza varios tipos de procesamiento sobre la entrada de audio, en donde el subsistema determina una funcion de transferencia para uso en una de las operaciones de procesamiento) puede referirse tambien como un sistema de mapeado (o un mapeador).

A traves de esta idea inventiva, que se incluye en las reivindicaciones, el termino “presentar” indica el proceso de convertir una senal de audio (p.ej., una senal de audio multicanal) en una o mas alimentaciones de altavoces (en donde cada alimentacion de altavoz es una senal de audio a aplicarse directamente a un altavoz o a un amplificador y altavoz en serie), o el proceso de convertir una senal de audio en una o mas alimentaciones de altavoces y convertir las alimentaciones de altavoces en sonido utilizando uno o mas altavoces. En este ultimo caso, la presentacion se refiere, a veces, como presentacion “por” los altavoces).

A traves de esta idea inventiva, que se incluye en las reivindicaciones, los terminos “altavoz” y “caja acustica” se utilizan de forma sinonima para indicar cualquier transductor de emision de sonido. Esta definicion incluye los altavoces puestos en practica como multiples transductores (p.ej., altavoces de graves y de agudos).

A traves de toda esta idea inventiva, que se incluye en las reivindicaciones, la expresion verbal “incluye” se utiliza en un amplio sentido para indicar “es o incluye” y otras formas del verbo “incluir” se utilizan en el mismo amplio sentido. A modo de ejemplo, la expresion de “un filtro que incluye un filtro de realimentacion” (o la expresion “un filtro que incluye un filtro de realimentacion”) indica aqrn un filtro que es un filtro de realimentacion (esto es, no incluye un filtro de reenvfo) o un filtro que incluye un filtro de realimentacion (y al menos otro filtro).

A traves de esta idea inventiva, que se incluye en las reivindicaciones, el termino “virtualizador” (o “sistema

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virtualizador”) indica un sistema acoplado y configurado para recibir N senales de audio de entrada (indicativas del sonido desde un conjunto de localizaciones origen) y para generar M senales de audio de salida para reproduccion por un conjunto de M altavoces ffsicos (p.ej., auriculares y altavoces) situados en localizaciones de salida diferentes de las localizaciones origen, en donde cada uno de N y M es un numero mayor que uno. N puede ser igual o diferente que M. Un virtualizador genera (o intenta generar) las senales de audio de salida de modo que cuando se reproducen, el usuario en escucha percibe las senales reproducidas como siendo emitidas desde las localizaciones origen en lugar de las localizaciones de salida de los altavoces ffsicos (las localizaciones origen y las localizaciones de salida son relativas al usuario en escucha). A modo de ejemplo, en el caso de que M = 2 y N =1, un virtualizador mezcla la senal de entrada para generar senales de salida izquierda y derecha para una reproduccion estereo (o reproduccion por auriculares). A modo de otro ejemplo, en el caso de que M = 2 y N > 3, un virtualizador realiza una mezcla descendente de las N senales de entrada para su reproduccion estereo. En otro ejemplo en el que N = M = 2, las senales de entrada son indicativas de sonido procedente de dos localizaciones origen posteriores (detras de la cabeza del usuario en escucha) y el virtualizador genera dos senales de audio de salida para su reproduccion por altavoces estereo situados en frente del usuario en escucha de modo que el usuario en escucha perciba las senales reproducidas como siendo emitidas desde las localizaciones origen (por detras de la cabeza del usuario en escucha) en lugar de las localizaciones de altavoces (en frente de la cabeza del usuario en escucha).

Las Funciones de Transferencia Relacionadas con la Cabeza ("HRTFs") son las caractensticas de filtros (representadas como respuestas de impulsos o respuestas de frecuencia) que representan la manera en que el sonido en el espacio libre se propaga a los dos ofdos de una persona humana. Las funciones HRTF vanan de una persona a otra y variando tambien dependiendo del angulo de llegada de las ondas acusticas. La aplicacion de un filtro de HRTF del ofdo derecho (esto es, aplicacion de un filtro que tenga una respuesta de impulsos de HRTF del ofdo derecho) a una senal sonora, x(t), producina una senal filtrada de HRTF, XR(t), indicativa de la senal sonora como se percibina por un usuario en escucha despues de propagarse en una direccion de llegada espedfica desde una fuente origen al ofdo derecho del usuario en escucha. La aplicacion de un filtro HRTF del ID (esto es, la aplicacion de un filtro que tenga una respuesta de impulsos de HRTF del ofdo izquierdo) a la senal sonora, x(t), producina una senal filtrada de HRTF, XL(t), indicativa de la senal sonora que se hubiera percibido por el usuario en escucha despues de la propagacion en una direccion de llegada espedfica desde una fuente origen al ofdo izquierdo del usuario en escucha.

Aunque las funciones HRTF se suelen referir, en esta descripcion, como “respuestas de impulsos”, cada una de dichas funciones HRTF podna referirse alternativamente por otras expresiones, incluyendo “funcion de transferencia”, “respuesta de frecuencia” y “respuesta de filtro”. Una funcion HRTF podna estar representada como una respuesta de impulsos en el dominio del tiempo o como una respuesta de frecuencia en el dominio de la frecuencia.

Podemos definir la direccion de llegada en terminos de los angulos de Azimuth y de Elevacion (Az, El), o en los terminos de un vector unitario (x, y, z). A modo de ejemplo, en la Figura 1 la direccion de llegada del sonido (en los ofdos del usuario en escucha 1) pueden definirse en terminos de un vector unitario (x, y, z), en donde los ejes x e y son segun se ilustra, y el eje z es perpendicular al plano de la Figura 1 y la direccion de llegada del sonido puede definirse tambien en terminos del angulo Azimuth Az ilustrado (p.ej., con un angulo de Elevacion, El, igual a cero).

La Figura 2 ilustra la direccion de llegada del sonido (emitido desde la posicion origen S), en la localizacion L (p.ej., la localizacion del ofdo de un oyente), definida en los terminos de un vector unitario (x, y, z), en donde los ejes x, y, y z son segun se ilustra, y en terminos del angulo Azimuth Az y del angulo de Elevacion, El.

Es frecuente realizar medidas de las funciones HRTFs para individuos que emiten sonido desde diferentes direcciones y la captura de la respuesta en los ofdos del usuario en escucha. Pueden realizarse mediciones proximas al ffmpano del usuario en escucha o a la entrada del canal del ofdo bloqueado, o mediante otros metodos que son bien conocidos en esta tecnica. Las respuestas de HRTF medidas pueden modificarse de varias maneras (tambien conocidas en esta tecnica) para compensar la ecualizacion del altavoz que se utiliza en las mediciones, asf como para compensar la ecualizacion de auriculares que se utilizaran mas tarde en la presentacion del material binaural al escuchante.

Un uso tipo de funciones HRTF es como respuestas de filtros para el procesamiento de la senal previsto para crear la ilusion del sonido en 3D, para un usuario en escucha que utiliza auriculares. Otros usos ffpicos para las funciones HRTF incluyen la creacion de una reproduccion mejorada de senales de audio a traves de los altavoces. A modo de ejemplo, es convencional utilizar funciones HRTF para poner en practica un virtualizador que genera senales de audio de salida (en respuesta a las senales de audio de entrada indicativas de sonido procedente de un conjunto de localizaciones origen) de modo que, cuando las senales de audio de salida sean reproducidas por altavoces, se perciben como siendo emitidas desde las localizaciones origen en lugar de desde las localizaciones de los altavoces ffsicos (en donde las localizaciones origen y las localizaciones de salida son relativas al usuario en escucha). Virtualizadores pueden ponerse en practica en una amplia diversidad de dispositivos multimedia que contienen altavoces estereo (televisiones, PCs, iPod docks) o estan previstos para utilizarse con altavoces estereo o con auriculares.

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Un sonido envolvente virtual puede ayudar a crear la percepcion de que existen mas fuentes de sonido que altavoces ffsicos existen (p.ej., auriculares o altavoces). En condiciones normales, al menos dos altavoces se requieren para un usuario en escucha normal para percibir el sonido reproducido como si se emitiera desde multiples fuentes origen. Es convencional para los sistemas envolventes virtuales utilizar funciones HRTF para generar senales de audio que, cuando se reproducen por altavoces ffsicos (p.ej., un par de altavoces ffsicos) situados en frente de un usuario en escucha se perciben en los ffmpanos del oyente como sonido procedente de altavoces en cualquiera de una amplia diversidad de posiciones (incluyendo las posiciones detras del usuario en escucha).

La mayor parte o la totalidad de los usos convencionales de las funciones HRTF se beneficiaffan de las formas de realizacion de la invencion.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION

En una clase de formas de realizacion, la invencion es un metodo para realizar una mezcla lineal en funciones HRTF acopladas (esto es, sobre valores que determinan las funciones HRTF acopladas) para determinar una funcion HRTF interpolada para cualquier direccion de llegada especificada dentro de una gama (p.ej., una gama que abarca al menos 60 grados en una plana o una gama completa de 360 grados en un plano) en donde las funciones HRTF acopladas han sido predeterminadas para tener propiedades de modo que la mezcla lineal pueda realizarse en ellas (para generar funciones HRTF interpoladas) sin introducir una distorsion de filtrado tipo peine importante (en el sentido de que cada funcion HRTF interpolada determinada por dicha mezcla lineal tenga una respuesta de magnitud que no presente ninguna distorsion de filtrado tipo peine importante).

En condiciones normales, la mezcla lineal se realiza sobre valores de un “conjunto de funciones HRTF acopladas” predeterminado, en donde el conjunto de funciones HRTF acopladas comprende valores que determinan un conjunto de funciones HRTF acopladas, correspondiendo cada una de las funciones HRTF acopladas a una de entre un conjunto de al menos dos direcciones de llegada. En condiciones normales, el conjunto de funciones HRTF acopladas incluye un pequeno numero de funciones HRTFs acopladas, cada una para una direccion diferente de entre un pequeno numero de direcciones de llegada dentro de un espacio (p.ej., un plano, o parte de un plano) y una interpolacion lineal realizada sobre funciones HRTF acopladas en el conjunto determina una funcion HRTF para cualquier direccion de llegada especificada en el espacio. En condiciones normales, el conjunto de funciones HRTF acopladas incluye un par de funciones HRTF acopladas (una funcion HRTF acoplada del ofdo izquierdo y una funcion HRTF acoplada del ofdo derecho) para cada uno de entre un pequeno numero de angulos de llegada que abarcan un espacio (p.ej., un plano horizontal) y se cuantizan para una resolucion angular particular. A modo de ejemplo, el conjunto de funciones HRTF acopladas puede consistir en un par de funciones HRTF acopladas para cada uno de doce angulos de llegada alrededor de un cffculo de 360 grados, con una resolucion angular de 30 grados (esto es, angulos de 0, 30, 60,..., 300 y 330 grados).

En algunas formas de realizacion, el metodo inventivo utiliza (p.ej., incluye las etapas de determinacion y de utilizacion) un conjunto de funciones HRTF de base que determina, a su vez, un conjunto de funciones HRTF acopladas. A modo de ejemplo, el conjunto de funciones HRTF de base puede determinarse (a partir de un conjunto de funciones HRTF acopladas predeterminado) realizando un ajuste de mmimos cuadrados, u otro proceso de ajuste, para determinar los coeficientes del conjunto de funciones HRTF de base de modo que el conjunto de funciones HRTF de base determine el conjunto de funciones HRTF acopladas para estar dentro de una exactitud adecuada (predeterminada). El conjunto de funciones HRTF de base “determina” el conjunto de funciones HRTF acopladas en el sentido de que la combinacion lineal de valores (p.ej., coeficientes) del conjunto de funciones HRTF de base (en respuesta a una direccion de llegada especificada) determine la misma funcion HRTF (para estar dentro de la exactitud adecuada) determinada por una combinacion lineal de las funciones HRTFs acopladas en el conjunto de funciones HRTF acopladas en respuesta a la misma direccion de llegada.

Las funciones HRTF acopladas, generadas o utilizadas en formas de realizacion ffpicas de la invencion, difieren de las funciones HRTF normales (p.ej., funciones HRTF ffsicamente medidas) al tener un retardo de grupo inter-aural notablemente reducido a las altas frecuencias (por encima de una frecuencia de acoplamiento), mientras que proporcionan todavfa una respuesta de fase inter-aural bien adaptada (en comparacion con la que se proporciona por un par de funciones HRTF normales del ofdo izquierdo y del ofdo derecho) a bajas frecuencias (inferiores a la frecuencia de acoplamiento). La frecuencia de acoplamiento es mayor que 700 Hz y normalmente menor que 4 kHz. Las funciones HRTFs acopladas de un conjunto de funciones HRTf acopladas generadas (o utilizadas) en formas de realizacion ffpicas de la invencion se suelen determinar a partir de las funciones HRTF normales (para las mismas direcciones de llegada) modificando intencionadamente las respuesta de fase de cada funcion HRTF normal por encima de la frecuencia de acoplamiento (para obtener una funcion HRTF acoplada correspondiente). Esta operacion se realiza de modo que la respuesta de fase de todos los filtros HRTF acoplados en el conjunto esten acoplados por encima de la frecuencia de acoplamiento (es decir, de modo que la diferencia entre la fase de cada funcion HRTF acoplada del ofdo izquierdo y cada funcion HRTF acoplada del ofdo derecho sea al menos practicamente constante como una funcion de la frecuencia, para todas las frecuencias practicamente superiores a la frecuencia de acoplamiento, y preferentemente, de modo que la respuesta de fase de cada funcion HRTF acoplada en el conjunto sea al menos practicamente constante como una funcion de frecuencia para todas las

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frecuencias practicamente superiores a la frecuencia de acoplamiento).

En formas de realizacion tfpicas, el metodo inventivo incluye las etapas de:

(a) en respuesta a una senal indicativa de una direccion de llegada especificada (p.ej., datos indicativos de la direccion de llegada especificada), realizar una mezcla lineal de datos indicativos de funciones HRTF acopladas de un conjunto de funciones HRTF acopladas (en donde el conjunto de funciones HRTF acopladas comprende valores que determinan un conjunto de funciones HRTF acopladas, correspondiendo cada una de las funciones HRTF acopladas a una de entre un conjunto de al menos dos direcciones de llegada) para determinar una funcion HRTF para la direccion de llegada especificada; y

(b) realizar un filtrado de funciones HRTF en una senal de entrada de audio (p.ej., datos de audio en el dominio de la frecuencia indicativos de uno o mas canales de audio, o datos de audio en el dominio del tiempo indicativos de uno o mas canales de audio), utilizando la funcion HRTF para la direccion de llegada especificada. En algunas formas de realizacion, la etapa (a) incluye la etapa de realizar la mezcla lineal sobre coeficientes de un conjunto de funciones HRTF de base para determinar la funcion HRTF para la direccion de llegada especificada, en donde el conjunto de funciones HRTF de base determina el conjunto de funciones HRTF acopladas.

En algunas formas de realizacion, la invencion es un dispositivo de mapeado de correspondencia de funciones HRTF (y un metodo de mapeado de correspondencia puesto en practica por dicho dispositivo de mapeado de HRTF) configurado para realizar la interpolacion lineal (esto es, una mezcla lineal de) funciones HRTF acopladas de un conjunto de funciones HRTF acopladas, para determinar una funcion HRTF para cualquier direccion de llegada especificada dentro de un margen (p.ej., un margen que abarca al menos 60 grados en un plazo o una gama completa de 360 grados en un plano o incluso la gama completa de angulos de llegada en tres dimensiones). En algunas formas de realizacion, el dispositivo mapeador de funciones HRTF esta configurado para realizar una mezcla lineal de coeficientes de filtro de un conjunto de funciones HRTF de base (que, a su vez, determina un conjunto de funciones HRTF acopladas) para determinar una funcion HRTF para cualquier direccion de llegada especificada en un margen (p.ej., un margen que abarca al menos 60 grados en un plano, o una gama completa de 360 grados en un plano o incluso la gama completa de angulos de llegada en tres dimensiones).

En una clase de formas de realizacion, la invencion es un metodo y un sistema para realizar un filtrado de HRTF en una senal de entrada de audio (p.ej., datos de audio en el dominio de la frecuencia indicativos de uno o mas canales de audio, o datos de audio en el dominio del tiempo indicativos de uno o mas canales de audio). El sistema incluye un dispositivo mapeador de HRTF (acoplado para recibir una senal, p.ej., datos, indicativos de una direccion de llegada) y un subsistema de filtros de HRTF (p.ej., etapa) acoplado para recibir la senal de entrada de audio y configurado para filtrar la senal de entrada de audio utilizando una funcion HRTF determinada por el mapeador de correspondencia de HRTF en respuesta a la direccion de llegada. A modo de ejemplo, el dispositivo mapeador puede memorizar (o estar configurado para acceder) datos que determinan el conjunto de funciones HRTF de base (que, a su vez, determina un conjunto de funciones HRTF acopladas) y puede configurarse para realizar una combinacion lineal de coeficientes del conjunto de funciones HRTF de base en una manera determinada por la direccion de llegada (p.ej., una direccion de llegada, especificada como un angulo un vector unitario, que corresponde a un conjunto de datos de audio de entrada asignados al subsistema de filtro de funciones HRTFs) para determinar un par de funciones HRTF (esto es, una funcion HRTF del ofdo izquierdo y una funcion HRTF del ofdo derecho) para la direccion de llegada. El subsistema de filtros de funciones HRTF puede configurarse para filtrar un conjunto de datos de audio de entrada que se le asignan, con un par de funciones HRTF determinadas por el dispositivo mapeador para una direccion de llegada correspondiente a los datos de audio de entrada. En algunas formas de realizacion, el subsistema de filtros de HRTF pone en practica un virtualizador p.ej., un virtualizador configurado para procesar datos indicativos de senal de audio de entrada monofonica para generar canales de salida de audio izquierdo y derecho (a modo de ejemplo, para la presentacion a traves de auriculares con el fin de proporcionar a un oyente una impresion de sonido emitido desde una fuente en la direccion de llegada especificada). En algunas formas de realizacion, el virtualizador esta configurado para generar senales de audio de salida (en respuesta al audio de entrada indicativo del sonido procedente de una fuente fija) indicativo del sonido procedente de una fuente que esta suavemente panoramizada entre angulos de llegada en un espacio abarcado por un conjunto de funciones HRTF acopladas (sin introducir ninguna distorsion de filtrado tipo peine importante).

Utilizando un conjunto de funciones HRTF acopladas determinado en conformidad con una clase de formas de realizacion de la invencion, la senal de audio de entrada puede procesarse de modo que parezca llegar desde cualquier angulo en un espacio abarcado por el conjunto de funciones HRTF acopladas, incluyendo los angulos que no corresponden exactamente a las funciones HRTFs acopladas que se incluyen en el conjunto, sin introducir ninguna distorsion de filtrado de tipo peine importante.

Formas de realizacion tfpicas de la invencion determinan (o determinan y utilizan) un conjunto de funciones HRTF acopladas que satisface los tres criterios siguientes (a veces referidos aqrn por conveniencia como la “Regla Dorada”):

1. La respuesta de fase inter-aural de cada par de filtros de HRTF (esto es, cada funcion HRTF del ofdo izquierdo

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y cada funcion HRTF del ofdo derecho creada para una direccion de llegada especificada) que se crean a partir del conjunto de funciones HRTF acopladas (mediante un proceso de mezcla lineal), adaptando la respuesta de fase inter-aural de un par correspondiente de funciones HRTF normales del ofdo izquierdo y del ofdo derecho con error de fase menor que el 20 % (o mas preferentemente, con un error de fase menor que el 5 %) para todas las frecuencias inferiores a una frecuencia de acoplamiento. La frecuencia de acoplamiento es mayor que 700 Hz y suele ser inferior a 4 kHz. Dicho de otro modo, el valor absoluto de la diferencia entre la fase de la funcion HRTF del ofdo izquierdo creada a partir del conjunto y la fase de la funcion HRTF del ofdo derecho correspondiente creada a partir del conjunto difieren menos del 20 % (o mas preferentemente, menos del 5 %), respecto al valor absoluto de la diferencia entre la fase de la funcion HRTF normal del ofdo izquierdo correspondiente y la fase de la funcion HRTF normal del ofdo derecho correspondiente, en cada frecuencia inferior a la frecuencia de acoplamiento. En frecuencias superiores a la frecuencia de acoplamiento, la respuesta de fase de los filtros de HRTF que se crean a partir del conjunto (mediante el proceso de mezcla lineal), se desvfan del comportamiento de las funciones HRTf normales, de modo que el retardo del grupo interaural (a dichas altas frecuencias) es notablemente reducido en comparacion con las funciones HRTF normales;

2. La respuesta de magnitud de cada filtro de HRTF creado a partir del conjunto (mediante un proceso de mezcla lineal) para una direccion de llegada esta dentro del margen previsto para las funciones HRTF normales para la direccion de llegada (p.ej., en el sentido de que no presentan ninguna distorsion de filtrado tipo peine importante en relacion con la respuesta de magnitud de un filtro de HRTF normal tfpico para la direccion de llegada); y

3. El margen de angulo de llegada que puede abarcarse por el proceso de mezcla (para generar un par de funciones HRTF para cada angulo de llegada en el margen mediante un proceso de mezcla lineal de funciones HRTF acopladas en el conjunto) es al menos de 60 grados (y preferentemente es de 360 grados).

Un aspecto de la idea inventiva es un sistema configurado para realizar cualquier forma de realizacion del metodo inventivo. En algunas formas de realizacion, el sistema inventivo es o incluye un procesador de uso general o especial (p.ej., un procesador de senal digital de audio) programado con software (o firmware) y/o de cualquier otro modo configurado para realizar una forma de realizacion del metodo inventivo. En algunas formas de realizacion, el sistema inventivo el sistema inventivo se pone en practica mediante una configuracion apropiada (p.ej., mediante programacion) un procesador de senal digital de audio (DSP) configurable. El procesador DSP de audio puede ser un procesador DSP de audio convencional que sea configurable (p.ej., programable mediante software o firmware apropiado o de cualquier otro modo, configurable en respuesta a los datos de control) para realizar cualquiera de una diversidad de operaciones sobre la senal de audio de entrada asf como para realizar una forma de realizacion del metodo inventivo. En condiciones operativas, el DSP de audio que ha sido configurado para realizar una forma de realizacion del metodo inventivo en conformidad con la invencion esta acoplado para recibir al menos una senal de audio de entrada, y al menos una senal indicativa de una direccion de llegada, y el DSP realiza normalmente una diversidad de operaciones sobre dicha senal de audio ademas de realizar su filtrado de HRTF en conformidad con la forma de realizacion del metodo inventivo.

Otros aspectos de la invencion son metodos para generar un conjunto de funciones HRTF acopladas (p.ej., uno que satisface la denominada Regla Dorada aqrn descrita), un soporte legible por ordenador (p.ej., un disco) que memoriza (en forma tangible) un codigo para programar un procesador u otro sistema para realizar cualquier forma de realizacion del metodo inventivo, y un soporte legible por ordenador (p.ej., un disco) que memoriza (en forma tangible) datos que determinan un conjunto de funciones HRTF acopladas, en donde el conjunto de funciones HRTF acopladas ha sido determinado en conformidad con una forma de realizacion de la invencion (p.ej., para satisfacer la denominada Regla Dorada aqrn descrita).

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es un diagrama que ilustra la definicion de una direccion de llegada del sonido (en los ofdos del usuario en escucha) en terminos de un vector unitario (x, y, z) en donde el eje z es perpendicular al plano de la Figura 1 y en terminos del angulo Azimuth Az (con un angulo de Elevacion, El, igual a cero).

La Figura 2 es un diagrama que ilustra la definicion de una direccion de llegada del sonido (emitido desde una posicion de origen S) en la localizacion L, en terminos de un vector unitario (x, y, z) y en terminos del angulo Azimuth Az y del angulo de Elevacion, El.

La Figura 3 es un conjunto de trazados (magnitud respecto al tiempo) de pares de respuesta de impulsos de funciones HRTF convencionalmente determinadas para angulos de Azimuth de 35 y 55 grados (etiquetado HRTFl(35,0) y HRTFr(35,0) y HRTFl(55,0) y HRTFr(55,0)), un par de respuestas de impulsos de HRTF convencionalmente determinadas (medidas) para un angulo de Azimuth de 45 grados (etiquetado HRTFl(45,0) y HRTFr(45,0), y un par de respuestas de impulsos sintetizados HRTF para un angulo de Azimuth de 45 grados (etiquetado (HRTFl(35,0) + HRTFl(55,0))/2 y (HRTFr(35,0) + HRTFr(55,0))/2) generado mediante la mezcla lineal de las respuestas de impulsos de HRTF convencionales para angulos de Azimuth de 35 y 55 grados.

La Figura 4 es un grafico de la respuesta de frecuencia de la funcion HRTF del ofdo derecho sintetizada ((HRTFr

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La Figura 5(a) es un trazado de las respuestas de frecuencia (magnitud respecto a la frecuencia) de los no sintetizados 35, 45 y 55 grados, con la funcion HRTFrs del ofdo derecho de la Figura 3.

La Figura 5(b) es un trazado de las respuestas de fase (fase respecto a frecuencia) de los no sintetizados 35, 45 y 55 grados con la funcion HRTFrs del ofdo derecho de la Figura 3.

La Figura 6(a) es un trazado de las respuestas de fase del ofdo derecho, de las funciones HRTF acopladas (generadas en conformidad con una forma de realizacion de la invencion) para angulos de Azimuth de 35 y 55 grados.

La Figura 6(b) es un trazado de las respuestas de fase del ofdo derecho, de las funciones HRTF acopladas (generadas en conformidad con otra forma de realizacion de la invencion) para angulos de Azimuth de 35 y 55 grados.

La Figura 7 es un trazado de las respuestas de frecuencia (magnitud respecto a la frecuencia) de una funcion HRTF del ofdo derecho convencionalmente determinada para un angulo de Azimuth de 45 grados (etiquetado como HRTFr(45,0)), y un trazado de la respuesta de frecuencia de una funcion HRTF del ofdo derecho (etiquetado (HRTFzr(35, 0) + HRTFzr(55, 0)/2) determinado en conformidad con una forma de realizacion de la invencion mediante una mezcla lineal de las funciones HRTF acopladas (tambien determinadas en conformidad con la invencion) para angulos de Azimuth de 35 y 55 grados.

La Figura 8 es un grafico (trazado de magnitud respecto a la frecuencia con la frecuencia expresada en unidades del mdice k del contenedor de FFT) de una funcion de ponderacion W(k), utilizada en algunas formas de realizacion de la invencion para determinar las funciones HRTFs acopladas.

La Figura 9 es un diagrama de bloques de una forma de realizacion del sistema inventivo.

La Figura 10 es diagrama de bloques de una forma de realizacion del sistema inventivo, que incluye un dispositivo mapeador de correspondencia de funciones HRTF 10 y un procesador de audio 20, y esta configurado para procesar una senal de audio monofonica, para presentacion a traves de auriculares, con el fin de proporcionar a un usuario en escucha una impresion de un sonido localizado en un angulo de Azimuth especificado, Az.

La Figura 11 es un diagrama de bloques de otra forma de realizacion del sistema inventivo, que incluye un mezclador 30 y un dispositivo mapeador de HRTF 40.

La Figura 12 es un diagrama de bloques de otra forma de realizacion del sistema inventivo.

La Figura 13 es un diagrama de bloques de otra forma de realizacion del sistema inventivo.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS FORMAS DE REALIZACION PREFERIDAS

Numerosas formas de realizacion de la presente invencion son tecnologicamente posibles. Sera evidente para los expertos en esta tecnica, a partir de la presente idea inventiva, como proceder para su puesta en practica. Formas de realizacion del sistema inventivo, soporte y metodo se describiran haciendo referencia a las Figuras 3 a 13.

En este caso, un “conjunto” de funciones HRTF indica un conjunto de funciones HRTF que corresponden a multiples direcciones de llegada. Una tabla de consulta puede memorizar un conjunto de funciones HRTF, y puede proporcionar (en respuesta a la entrada indicativa de una direccion de llegada) un par de funciones HRTF del ofdo izquierdo y del ofdo derecho (incluidas en el conjunto) que corresponden a la direccion de llegada. En condiciones normales, una funcion HRTF del ofdo izquierdo y una funcion HRTF del ofdo derecho (correspondientes a cada direccion de llegada) estan incluidas en un conjunto.

Las funciones HRTF del ofdo izquierdo y del ofdo derecho puestas en practica como respuestas de impulsos de longitud finita (que es la manera en la que se suelen poner en practica) se referira a veces, aqrn como: HRTFl(x, y, z, n) y HRTFR(x, y, z, n), respectivamente, en donde (x, y, z) identifican el vector unitario que define la direccion de llegada correspondiente (como alternativa, las funciones HRTF se definen con referencia a los angulos de Azimuth de elevacion, Az y El, en lugar de las coordenadas de posicion x, y y z, en algunas formas de realizacion de la presente invencion) y en donde 0 < n < N, en donde N es del orden de magnitud de los filtros de FIR, y n es el numero de muestras de respuestas de impulsos. A veces, para mayor simplicidad, haremos referencia a dichos filtros sin referencia a las muestras de respuesta de impulsos que los comprenden (p.ej., los filtros seran referidos como (HRTFl(x, y, z) o HRTFl(Az, El)), cuando no surge ninguna confusion a partir de la emision de referencia al numero de muestras de respuesta de impulsos, n.

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En este caso, la expresion “HRTF normal” indica una respuesta de filtro que se asemeja estrechamente a la denominada Funcion de Transferencia relacionada con la Cabeza de un sujeto humano real. Una funcion HRTF normal puede crearse por cualquiera de una diversidad de metodos bien conocidos en esta tecnica. Un aspecto de la presente invencion es un nuevo tipo de funcion HRTF (referido aqu como una funcion HRTF acoplada) que difiere de las funciones HRTF normales en formas espedficas a describirse.

En este caso la expresion “conjunto de funciones HRTF de base” indica un conjunto de respuestas de filtro (en general, coeficientes de filtro FlR) que pueden combinarse linealmente juntas para generar funciones HRTF (coeficientes de HRTF) para diversas direcciones de llegada. Numerosos metodos son conocidos en esta tecnica para obtener conjuntos de tamano reducido de coeficientes de filtro, incluyendo el metodo que se suele referir como un analisis de componentes principales.

En este caso, la expresion “mapeador de HRTF” indica un metodo o sistema que determina un par de respuestas de impulsos de HRTF (una respuesta del ofdo izquierdo y una respuesta del ofdo derecho) en respuesta a una direccion de llegada especificada (p.ej., una direccion especificada como un angulo o como un vector unitario). Un mapeador de funciones HRTF puede operar utilizando un conjunto de funciones HRTF y puede determinar el par de funciones HRTF para la direccion especificada seleccionando la funcion HRTF en el conjunto cuya direccion de llegada correspondiente es la mas proxima a la direccion de llegada especificada. Como alternativa, un mapeador de funciones HRTf puede determinar cada funcion HRTF para la direccion demandada interpolando entre funciones HRTF en el conjunto, en donde la interpolacion esta entre funciones HRTF en el conjunto que tienen direcciones de llegada correspondientes proximas a la direccion demandada. Ambas de estas tecnicas (coincidencia mas cercana e interpolacion) son bien conocidas en esta tecnica.

A modo de ejemplo, un conjunto de funciones HRTF puede contener un conjunto de coeficientes de respuesta de impulsos que representan funciones HRTF para multiples direcciones de llegada, incluyendo varias direcciones en el plano horizontal (El=0). Si el conjunto incluye entradas para (Az=35°, El=0°) y (Az=55°, El=0°), en tal caso, un mapeador de funciones HRTF podna proporcionar una respuesta de HRTF estimada para (Az=45°, El=0°) mediante alguna forma de mezcla:

M?77y(45,0) = mix{HRTFL( 35,0), HRTFL{ 55,0)) HRTF, (45,0) = mi.x(HRTF, (35,0), HRTF, (55,0))

Como alternativa, un mapeador de funciones HRTFs puede producir los filtros de HRTF para un angulo de llegada particular mediante una mezcla lineal de coeficientes de filtros juntos a partir de un conjunto de funciones HRTF de base. Una exposicion mas detallada de este ejemplo se proporciona en la descripcion siguiente con respecto a las funciones HRTF acopladas de formato B.

Se esta intentando realizar cada operacion de mezcla de las ecuaciones (1.1) mediante una promediacion simple de las respuestas de impulsos, p.ej., como sigue:

HRTFL{45,0,n) =

HRTFL(35,0,n) + HRTF,(55,Q,'t)

HRTF,{ 45,0,„) = HRTF,Q5An^HRTF,(55M

0-2)

Sin embargo, el metodo de interpolacion lineal simple para la mezcla (p.ej., como en las ecuaciones (1.2)) de funciones HRTF convencionalmente generadas da lugar a problemas debido a la existencia de diferencias importantes de retardos de grupo entre las respuestas que se mezclan (p.ej., respuestas convencionalmente determinadas HRTFr(35,0) y HrTFr(55,0) en las ecuaciones (1.2)).

La Figura 3 ilustra respuestas de impulsos de funciones HRTF normales tfpicas para angulos de Azimuth de 35 y 55 grados (las respuestas etiquetadas HRTFl(35,0) y HRTFr(35,0), y las respuestas etiquetadas HRTFl(55,0) y HRTFr(55,0) en la Figura 3) junto con un par de funciones HRTF de 45 grados de Azimuth (medidos) verdaderas (etiquetado HRTFl(45,0) y hRtFr(45,0) en la Figura 3). La Figura 3 ilustra, ademas, un par de funciones HRTF de 45 grados sintetizadas (etiquetado (HRTFl(35,0) + HRTFl(55,0))/2 y (HRTFr(35,0) + HRTFr(55,0))/2 en la Figura 3), generadas promediando las respuestas de 35 y 55 grados en la manera ilustrada en las ecuaciones (1.2). La Figura 4 ilustra las respuestas de frecuencia de las funciones promediadas ("(HRTFr (35,0) + HRTFr(55,0))/2") con respecto a los valores verdaderos de la funcion HRTF del ofdo derecho ("HRTFr(45,0)") para el angulo de Azimuth de 45 grados.

En la Figura 5(a), las respuestas de frecuencia (magnitud respecto a la frecuencia) de los filtros de HRTFr de 35, 45 y 55 grados verdaderos (de la Figura 3) son objeto de trazado. En la Figura 5(b), las respuestas de fases (fase respecto a la frecuencia) de los filtros de HRTFr de 35, 45 y 55 grados verdaderos (de la Figura 3) son objeto de trazado.

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Como es evidente a partir de la Figura 3, las respuestas de impulsos de funciones HRTFr(35,0) y HRTFr(55,0) muestran retardos notablemente diferentes (segun se indica por la frecuencia de coeficientes cercanos a cero al inicio de cada una de estas respuestas de impulsos). Estos retardos iniciales son causados por el tiempo dedicado a la propagacion del sonido al ofdo mas distante (puesto que los angulos de Azimuth de 35, 45 y 55 grados implican que el sonido alcance primero el ofdo izquierdo y por ello, existira un retardo para el ofdo derecho, y este retardo aumentara a medida que aumente el valor de Azimuth (desde a 35 a 55 grados). Es tambien evidente a partir de la Figura 3 que las respuestas de la funcion HRTFr(45,0) tiene un retardo inicial que esta, algunas veces, entre los retardos de las respuestas de 35 y 55 grados (como estana previsto). Sin embargo, la respuesta creada por la promediacion de las respuestas de impulsos de 35 y 55 grados parece ser muy disimilar a la respuesta de impulsos de 45 grados verdaderos (HRTFr(45,0)). Esta diferencia, que es bastante notable en los trazados de respuestas de impulsos de la Figura 3, es incluso mas evidente en las respuestas de impulsos de la Figura 4.

A modo de ejemplo, existe una muesca profunda en la Figura 4 a aproximadamente 3.5 kHz en la respuesta de filtro que fue creada promediando las funciones HRTF de 35 y 55 grados. La funcion HRTF de 45 grados “correcta” (etiquetada "HRTFr(45,0)" en la Figura 4) no tiene una muesca a aproximadamente 3.5 Hz. Por ello es evidente que la operacion de mezcla realizada para generar la respuesta promediada "(HRTFr (35,0) + HRTFr(55,0))/2" introdujo indeseablemente la muestra, lo que es un ejemplo de introduccion de un artefacto normalmente referido como "filtrado en peine". Observese que las muescas (artefactos de filtrado de tipo peine) aparecen tambien en la Figura 4 en la respuesta de filtros sintetizada (creada promediando las funciones HRTFs de 35 y 55 grados), a las frecuencias de 10 kHz y 17 kHz.

La causa de este filtrado en peine (combing) puede observarse examinado la respuesta de fase de los filtros de HRTFr, segun se ilustra en la Figura 5(b). Es evidente a partir de la Figura 5(b) que, a la frecuencia de 3.5 kHz, la funcion HRTF de 35 grados para el ofdo derecho tiene un desplazamiento de fase de -600 grados mientras que la funcion HRTF de 55 grados para el ofdo derecho tiene un desplazamiento de fase de -780 grados. La diferencia de fase de 180 grados entre los filtros de 35 y 55 grados significa que cualquier suma de estos filtros (como ocurrina cuando son promediados), dara lugar a una cancelacion parcial de la respuesta a la frecuencia de 3.5 kHz (y por lo tanto, aparece la muesca profunda ilustrada en la Figura 4).

Aunque sena deseable utilizar tecnicas de interpolacion lineal (tal como el metodo de promediacion anteriormente descrito) para poner en practica un mapeador de correspondencia de funciones HRTF, los problemas de filtrado en peine (combing) del tipo descrito presentan una dificultad importante, puesto que las muescas resultantes daran lugar a artefactos audibles en las funciones HRTF que se producen tal como un mapeador de funciones HRTFs. Si la resolucion espacial del conjunto de funciones HRTF se aumenta (p.ej., utilizando un conjunto mayor, con mediciones realizadas en una rejilla de escala mas fina), los problemas de formacion de muescas, notching, seguiran estando normalmente presentes (pero las muescas en la respuesta interpolada pueden aparecer a frecuencias mas altas).

En una clase de forma de realizacion, la presente invencion es un mapeador de funciones HRTF que puede determinar un par de funciones HRTFs (HRTFl y HRTFr) para una direccion de llegada arbitraria, formando una suma ponderada de funciones HRTF de una biblioteca pequena (conjunto) de funciones HRTF especialmente generadas (p.ej., un conjunto de menos de 50 funciones HRTFs). Si el conjunto contiene L entradas (d =1,..., L), el mapeador puede calcular:

HRTFl (x, y,z,n) = £ WIf/ ’ x IRd (n)

7 (i-3)

HRTFr (x, }',Z,n) = £ WR^ > x lRd («)

d-\.

en donde los valores WL y WR son conjuntos de coeficientes de ponderacion (cada uno para una direccion de llegada espedfica, determinada por las coordenadas x, y, y z, y el mdice del conjunto, d), y los coeficientes IRd(n) son las respuestas de impulsos en el conjunto.

Las funciones HRTF generadas espedficamente (referidas aqrn como “funciones HRTF acopladas” o “filtros HRTF acoplados”) en el conjunto inventivo de las funciones HRTF (referido aqrn como un “conjunto de funciones HRTF acopladas”) se crean de forma artificial (p.ej., modificando las funciones HRTF “normales”) de modo que las respuestas en el conjunto puedan mezclarse linealmente segun las ecuaciones (1.3) para obtener funciones HRTF para direcciones de llegada arbitrarias. El conjunto de funciones HRTF acopladas suele incluir un par de funciones HRTF acopladas (una funcion HRTF del ofdo izquierdo y una funcion HRTF del ofdo derecho) para cada uno de varios angulos de llegada que abarcan un espacio dado (p.ej., un plano horizontal) y son objeto de cuantizacion para una resolucion angular particular (p.ej., un conjunto de funciones HRTF acopladas representa angulos de llegada con una resolucion angular de 30 grados alrededor de un drculo de 360 grados: 0, 30, 60,..., 300 y 330 grados). Las funciones HRTF acopladas en el conjunto se determinan de modo que difieran de las funciones HrTf “normales” (verdaderas, p.ej., medidas) para los angulos de llegada del conjunto. Concretamente, difieren en cuanto que la respuesta de fase de cada funcion HRTF normal se

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modifica intencionadamente por encima de una frecuencia de acoplamiento espedfica (para obtener una funcion HRTF acoplada correspondiente). Mas concretamente, la respuesta de fase de cada funcion HRTF normal es intencionadamente modificada de modo que la respuesta de fase de todos los filtros de HRTF acoplados en el conjunto esten acoplados por encima de la frecuencia de acoplamiento (esto es, de modo que la diferencia de fase inter-aural, entre las fases de cada funcion HRTF acoplada del ofdo izquierdo y cada funcion HRTF acoplada del ofdo derecho, sea al menos practicamente constante como una funcion de la frecuencia para todas las frecuencias practicamente superiores a la frecuencia de acoplamiento y preferentemente, de modo que la respuesta de fase de cada funcion HRTF acoplada en el conjunto sea al menos practicamente constante como una funcion de la frecuencia para todas las frecuencias practicamente superiores a la frecuencia de acoplamiento).

La creacion de los conjuntos de funciones HRTF acopladas hace uso de la denominada Teona Duplex de Localizacion de Sonidos, propuesta por Lord Rayleigh. La teona del duplex se basa en que las diferencias de retardo en las funciones HRTF proporcionan importantes pistas para los escuchantes humanos a mas bajas frecuencias (hasta una frecuencia en la gama desde aproximadamente 1000 Hz a aproximadamente 1500 Hz) y que las diferencia de amplitud proporcionan pistas importantes para los escuchantes humanos a mas altas frecuencias. La teona de duplex no implica que las propiedades de fases o retardos de las funciones HRTF, a mas altas frecuencias, carezcan totalmente de importancia, sino que simplemente son de importancia relativamente mas baja, con diferencias de amplitud siendo mas importantes a las altas frecuencias.

Para determinar un conjunto de funciones HRTF acopladas, se comienza seleccionando una "frecuencia de acoplamiento" (Fc), que es la frecuencia por debajo de la que cada par de las funciones HRTF acopladas para una direccion de llegada (es decir, funciones HRTF acopladas del ofdo izquierdo y del ofdo derecho para la direccion de llegada) tienen una respuesta de fase inter-aural (la fase relativa entre los filtros del ofdo izquierdo y del ofdo derecho, como una funcion de la frecuencia) que adapta estrechamente la respuesta de fase inter-aural de las funciones HRTFs "normales" de la izquierda y de la derecha para la misma direccion de llegada. En formas de realizacion preferidas, las respuestas de fases inter-aurales se adaptan estrechamente en el sentid de que la fase de cada funcion HRTF acoplada esta dentro del 20 % (o mas preferentemente, dentro del 5 %) de la fase de la funcion HRTF "normal" correspondiente, para frecuencias inferiores a la frecuencia de acoplamiento.

Para apreciar el concepto de la “adaptacion estrecha” observada entre respuestas de fase inter-aurales, se considera la respuesta de fase de 35 y 55 grados de las funciones HRTFrs acopladas (HRTFzr(35, 0), HRTFZr(55, 0), HRTFCr(35, 0), y HRTFCr(55, 0)), segun se ilustra en las Figuras 6(a) y 6(b). Las respuestas de magnitud de estas funciones HrTf acopladas (no trazadas en las Figuras 6(a) y 6(b) son las mismas que las de las funciones HRTF "normales” correspondientes (esto es, HRTFr(35, 0) y HRTFr(55, 0) de las Figuras 5(a) y 5(b)) a partir de las cuales se determinaron (de modo que las respuestas de magnitud son las mismas que las trazadas en la Figura 5(a)). Para determinar cada una de las funciones HRTFrs acopladas desde una funcion HRTF normal correspondiente, solamente se modifica la respuesta de fase (relativa a la que tiene la funcion HRTF normal correspondiente) y solamente por encima de la frecuencia de acoplamiento (que es Fc =1000 Hz, en este ejemplo). El resultado de esta modificacion de la respuesta de fase es permitir a las funciones HRTF acopladas mezclarse linealmente juntas sin causar la presencia de artefactos de filtros de peine indeseable (en el sentido de que cada funcion HRTF interpolada, determinada por dicha mezcla lineal, tiene una respuesta de magnitud que no presenta una distorsion de filtrado tipo peine importante).

De este modo, la respuesta de fase de HRTFZr(35, 0) de la Figura 6(a) se adapta estrictamente a la de la funcion HRTFr normal (35, 0) de la Figura 5(b) por debajo de la frecuencia de acoplamiento (Fc =1000 Hz), la de la funcion HRTFZr (55, 0) de la Figura 6(a) que coincide estrechamente con la de la funcion HRTFr normal (55, 0) de la Figura 5(b) por debajo de la frecuencia de acoplamiento (Fc =1000 Hz), la de la funcion HRTFCr(35, 0) de la Figura 6(b) que se adapta estrechamente a la de la funcion HRTFr normal (35,0) de la Figura 5(b) inferior a la frecuencia de acoplamiento (Fc =1000 Hz) y la de la funcion HRTFCr (55, 0) de la Figura 6(b) se adapta estrechamente a la de la funcion HRTFr normal (35, 0) de la Figura 5(b) inferior a la frecuencia de acoplamiento (Fc =1000 Hz). Las respuestas de fase de la funcion HRTFZr(35, 0) y HRTFzr(55, 0) de la Figura 6(a) difieren notablemente de las de la funcion HRTFr normal (35, 0) y de la funcion HrTFr(55, 0) normal de la Figura 5(b) superior a la frecuencia de acoplamiento, y las respuestas de fase de HRTFCr(35, 0) y HRTFCr(55, 0) de la Figura 6(b) difieren notablemente de la funcion HrTFr(35, 0) normal y de la funcion HRTFr(55, 0) normal de la Figura 5(b) superior a la frecuencia de acoplamiento.

Las respuestas de fase de las funciones HRTFZr(35, 0) y HRTFZr(55, 0) de la Figura 6(a) estan acopladas a frecuencias superiores a la frecuencia de acoplamiento (de modo que las respuestas de fase inter-aurales

determinadas a partir de ellas y la funcion HRTFZl(35, 0) y HRTFZl(55, 0) del ofdo izquierdo correspondiente

coincidinan o casi coincidinan a las frecuencias notablemente superiores a la frecuencia de acoplamiento. De modo similar, las respuestas de fase de las funciones HRTFCr(35, 0) y HRTFCr(55, 0) de la Figura 6(b) estan acopladas a

frecuencias superiores a la frecuencia de acoplamiento (de modo que las respuestas de fase inter-aurales

determinadas a partir de ellas y las funciones HRTFCl(35, 0) y HRTFCl(55, 0), del ofdo izquierdo correspondientes, coincidinan o casi coincidinan a frecuencias notablemente superiores a la frecuencia de acoplamiento). Segun se ilustra en la Figura 6(b), las respuestas de fase trazadas para las funciones HRTFCr(35, 0) y HRTFCr(55, 0) no se desvfan entre sf en mas de un angulo aproximado de 90 grados y consideramos que se trata de la “coincidencia”

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mas proxima de las respuestas de fase, puesto que esta coincidencia asegura que estos filtros acoplados puedan ser objeto de mezcla lineal juntos sin causar un efecto de combing importante.

La Figura 7 es un trazado de la respuesta de frecuencia (magnitud respecto a la frecuencia) de funciones HRTFr(45,0) del ofdo derecho convencionalmente determinadas (normales) que se ilustran en la Figura 5(b), y un trazado de la respuesta de frecuencia de una funcion HRTF del ofdo derecho (etiquetada (HRTFZr(35, 0) + HRTFZr(55, 0)/2) determinada en conformidad con una forma de realizacion de la invencion mediante una mezcla lineal de las funciones HRTFZr(35, 0) y HRTFzr(55, 0) de la Figura 6(a). La mezcla lineal se realiza anadiendo las funciones HRTFZr(35, 0) y HRTFZr(55, 0) y dividiendo la suma por 2. Como es evidente a partir de la Figura 7, la funcion HRTF del ofdo derecho de la idea inventiva (HRTFzr(35, 0) + HRTFzr(55, 0)/2) carece de artefactos de filtros de tipo peine.

En la Figura 6(a), la funcion HRTFr (35,0) y |a funcj6n (55,0) en sus trazados de fase, muestran las

respuestas de fase de “cero extendido” de estas funciones HRTFs acopladas. De modo similar, la Figura 6(b) ilustra

la fase de los filtros de^^* (35,0) y HRTFh (55,0) con |g fase (SUperjor a \a frecuencia de acoplamiento de 1 kHz) siendo modificada para un desvanecimiento suave hacia una fase constante (a frecuencias bastante superiores a la frecuencia de acoplamiento).

Las funciones HRTFs acopladas pueden crearse en conformidad con la invencion mediante una diversidad de metodos. Un metodo preferido funciona tomando un par de funciones HRTF normales (esto es, funciones HRTFs del ofdo izquierdo/ofdo derecho medidas a partir de una cabeza ficticia o un sujeto real, o creadas a partir de cualquier metodo convencional para generar funciones HRTF adecuadas) y modificando la respuesta de fase de las funciones HRTF normales a altas frecuencias (superiores a la frecuencia de acoplamiento).

A continuacion se describiran ejemplos de metodos para determinar un par de funciones HRTF acopladas del ofdo izquierdo y del ofdo derecho, a partir de un par de funciones HRTF normales del ofdo izquierdo y del ofdo derecho en conformidad con la invencion.

Al poner en practica estos metodos a modo de ejemplo, la modificacion de la respuesta de fase de las funciones HRTF normales puede realizarse utilizando una funcion de ponderacion del dominio de la frecuencia (a veces, referida como un vector de ponderacion), W(k), en donde k es un mdice que indica la frecuencia (p.ej., un mdice de contenedor de FFT), que opera sobre la respuesta de fase de cada funcion HRTF original (normal). La funcion de ponderacion W(k) debe ser una curva alisada, por ejemplo del tipo ilustrado en la Figura 8. En el caso tfpico de que las funciones HRTF normales sean utilizadas con el uso de una Transformada de Fourier Rapida (FFT) de longitud K, el mdice k del contenedor FFT corresponde a la frecuencia: f = k*Fs/K, en donde Fs es la frecuencia de muestreo de la senal digital. En el ejemplo de la Figura 8 de la funcion de ponderacion, si los indices del contenedor de frecuencia ki y k2 corresponden a las frecuencias de 1 kHz y de 2 kHz, la frecuencia de acoplamiento, Fc, es Fc = 1 kHz, y ki « 1000*K/Fs, y k2 » 2000*K/Fs.

En una clase de formas de realizacion del metodo inventivo para determinar las funciones HRTF acopladas (esto es, un par de funciones HRTF acopladas del ofdo izquierdo y del ofdo derecho para cada direccion de llegada en un conjunto de direcciones de llegada) de un conjunto de funciones HRTF acopladas en respuesta a las funciones HRTF normales (esto es, un par de funciones HRTF normales del ofdo izquierdo y del ofdo derecho para cada una de las direccion de llegada en el conjunto), el metodo incluye las etapas siguientes:

1. Utilizando una Transformada de Fourier Rapida de longitud K, convertir cada par de funciones HRTF normales, HRTFi_{x,y,z,n) y HRTFr(x, y, z, n), en un par de respuestas de frecuencia, FRi_(k) y FRr(I<), en donde k es el indice

f_kxFs

entero de los contenedores de frecuencias, con una frecuencia central K (en donde 2 k < N/2, y en donde Fs es la tasa de muestreo);

2. a continuacion, determinar los componentes de magnitud y de fase (Ml, Mr, Pl, Pr), de modo que se tenga FRl(K) = ML(k)eiPL(k> y FRR(k) = MR(k)efPR(-k’>, y en donde los componentes de fase (Pl,Pr) no estan siendo envolventes, de modo que cualesquiera discontinuidades de mayor magnitud que n se eliminan mediante la adicion de multiplos enteros de 2n a las muestras del vector, p.ej., utilizando la funcion "unwrap" de Matlab convencional);

3. Si el par de funciones HRTF normales corresponde a una direccion de llegada que radica en el hemisferio izquierdo (de modo que y>0), entonces realizar las etapas siguientes para calcular FR'l y FRR:

(a) calcular el vector de fase modificado: P’(k) = (PR(k) - Pl(K))*W(K), en donde W(k) es la funcion de ponderacion anteriormente definida; y

(b) a continuacion, calcular FR'l y FRR como sigue:

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FR\(k) = ML{k)eiP‘{k]

FR' R(k) = M R(k)el{^t'*F'w'

4. Si el par de funciones HRTF normales corresponde a una derecho (de modo que y<0), entonces, realizar las etapas de:

(a) calcular el vector de fase modificado: P'(k)=(PL(k)-PR(k)* W(k);

(b) a continuacion, calcular FRL y FRR como sigue:

FR\{k) = M L(k)eWkHPW)

FR'R(k)-M R{k)e’Prik) .

direccion de llegada que radica en el hemisferio y

5. Si el par de funciones HRTF normales corresponde a una direccion de llegada que radica en el plano medial (de modo que y=0), entonces no existe necesidad alguna de modificar la fase de la respuesta del ofdo lejano, por lo que simplemente calculamos:

imagen1

imagen2

y

6. Por ultimo, utilizar la Transformada de Fourier Inversa para calcular las funciones HRTF acopladas (y anadir un retardo extra de g muestras para ambas funciones HRTFs acopladas) como sigue:

HRTF* (a, y,z,n)= !FFT[ FR 'L(k)x e~UMK}

HRTF*(.v, v, z,n)= IFFT{ FR'R(k)x}

La modificacion que se realiza para la respuesta de fase en la etapa 3 (o la etapa 4) dara lugar, con frecuencia, a algunas de las denominadas 'manchas de tiempo' de las respuestas de impulsos finales, de modo que un filtro HRTF FIR que era originalmente causal puede transformarse en un filtro FIR de tipo a-causal. Para proteger contra esta perdida de tiempo, puede necesitarse un retardo anadido en ambos filtros de HRTF acoplados en el ofdo izquierdo y en el ofdo derecho, segun se pone en practica en la etapa 6. Un valor tfpico de g sena g=48.

El proceso anteriormente descrito con referencia a las etapas 1-6 debe repetirse para cada par de los filtros HRTFl y HRTFr normales, para obtener cada filtro HRTFZl acoplado y cada filtro HRTFZr acoplado en el conjunto de HRTF acoplado. Pueden realizarse variaciones al proceso descrito.

A modo de ejemplo, la etapa 3(b) anterior ilustra que la respuesta de fase del canal izquierdo original se esta preservando, mientras que la respuesta del canal derecho se genera utilizando la fase izquierda mas la diferencia de fase derecha-izquierda modificada. Como una alternativa, las ecuaciones en la etapa 3(b) podnan modificarse para leerse:

FR',{k) = ML(k) FR'R{k) = MR(k)ejPW

En este caso la respuesta de fase de la funcion HRTF del ofdo izquierdo original esta completamente desechada, y la nueva funcion HRTF del ofdo derecho se plasma con la diferencia de fase derecha-izquierda modificada.

Otra variacion sobre el metodo descrito implica el desplazamiento de fase de ambas funciones HRTF del ofdo izquierdo y del ofdo derecho (con desplazamientos de fase opuestos):

FR\{k) = ML{k)e-‘FW*

FR’K(k) = MR{k)eiPW/2 ‘

Por supuesto, si las ecuaciones alternativas (1.4 o 1.5) son sustituidas en la etapa 3(b) anterior, entonces, deben

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aplicarse las ecuaciones complementarias correspondientes en la etapa 4(b) (para permitir el caso en donde la direccion de llegada de la funcion HRTF esta en el hemisferio derecho).

La simetna impkcita por las ecuaciones (1.5) se emplea en otra clase de forma de realizacion del metodo inventivo para determinar las funciones HRTF acopladas (esto es, un par de funciones HRTF acopladas del ofdo izquierdo y del ofdo derecho para cada direccion de llegada en un conjunto de direcciones de llegada) de un conjunto de funciones HRTF acoplada en respuesta a las funciones HRTF normales (esto es, un par de funciones HRTF normales del ofdo izquierdo y del ofdo derecho para cada una de las direcciones de llegada en el conjunto). En estas formas de realizacion, el metodo incluye las etapas siguientes:

1. Utilizando una Transformada de Fourier Rapida de longitud K, convertir cada par de funciones HRTF normales, HRTFl{x, y, z, n) y HRTFr (x, y, z, n), en un par de respuestas de frecuencia, FRi_(k) y FRr(I<), en donde k es el

f kxFs

indice entero de los contenedores de frecuencia, que se centran a la frecuencia K (en donde -NF ^ k < NF, y en donde Fs es la tasa de muestreo);

2. a continuacion, determinar los componentes de magnitud y de fase (Ml, Mr, Pl, Pr), de modo que FRl(K) = ML(k)dPL(k) y FRr(K) = Mr^^^r^, y en donde los componentes de fase (Pl,Pr) estan “no envueltas" (de modo que cualesquiera discontinuidades de magnitud mayor que n se eliminan mediante la adicion de multiplos enteros de 2n para las muestras del vector, p.ej., utilizando la funcion de "no envolvente" de Matlab convencional);

3. calcular el vector de fase modificado: P'(k) = (PR(k)-PL(k))* W(k);

4. a continuacion, calcular FRL y FRR son como sigue:

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FR'R(k) = MR(k)eiPW/2 .

y

5. por ultimo, utilizar la transformada de Fourier inversa para calcular las funciones HRTFs acopladas (y anadir un retardo extra de g muestras para las funciones HRTFs acopladas):

HRTF? (a-, y,zln) = IFFT{ FR\(k)x }

HRTF*(.v, >\ z, n) = IFFT{FR \(k)xe~2*,gt/K}

Un metodo alternativo (a veces referido aqrn como un “metodo de extension de fase constante”) puede ponerse en practica con la etapa siguiente (etapa 3a) realizada en lugar de la etapa 3 anterior:

3a. calcular el vector de fase modificado:

imagen4

La ecuacion modificada, establecida en la etapa sustituto 3a, tiene el efecto de forzar la fase (P'(k)) a altas frecuencias para ser igual a la fase a la frecuencia de acoplamiento, segun se ilustra en el ejemplo de la Figura 6(b).

A continuacion, describimos otra clase de formas de realizacion de la invencion en donde un conjunto de funciones HRTF acopladas se determina mediante un conjunto de funciones HRTF de base.

Un conjunto de funciones HRTF tfpico (p.ej., un conjunto de funciones HRTF acopladas) consiste en un conjunto de parametros de respuestas de impulsos (funciones HRTF del ofdo izquierdo y del ofdo derecho), en donde cada par corresponde a una direccion de llegada particular. En este caso, la funcion de un mapeador de HRTF es tomar una direccion de llegada especificada (p.ej., determinada por un vector de direccion de llegada, (x, y, z)) y determinar un par de filtros de HRTFl y HRTFr correspondiente a la direccion de llegada especificada, buscando funciones HRTF en un conjunto de funciones HRTF (p.ej., un conjunto de funciones HRTF acopladas) que esten proximas a la direccion de llegada especificada y realizar alguna interpolacion sobre las funciones HRTF en el conjunto.

Si el conjunto de funciones HRTF ha sido generado en conformidad con la invencion para comprender funciones HRTF acopladas (dichas funciones HRTF acopladas estan “acopladas” a altas frecuencias segun se describio con

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anterioridad), entonces la interpolacion puede ser una interpolacion lineal. Puesto que se usa una interpolacion lineal (mezcla lineal), ello implica que el conjunto de funciones HRTF acopladas puede determinate por un conjunto de funciones HRTF de base. Un conjunto de funciones HRTF de base preferido de interes es la base armonica esferica (a veces referida como formato B).

El proceso bien conocido de un ajuste de mmimos cuadrados (u otro proceso de ajuste) puede utilizarse para representar un conjunto de funciones HRTF acopladas en terminos de un conjunto de funciones HRTF de base, sobre la base de armonicos esfericos. A modo de ejemplo, un conjunto de armonicos esfericos de base de primer grado (Hw, Hx, Hy, y Hz), puede determinarse de modo que cualquier funcion HRTF del ofdo izquierdo (o del ofdo derecho) (para cualquier direccion de llegada espedfica x, y, z, o cualquier direccion de llegada espedfica x, y, z, en una gama que abarca al menos 60 grados) puede generarse como:

HRTFl{x, y,z,n) = Hw(n) + xHx(n)+ yHr(n)+zHz(n)

(^1.0)

HRTFr(x, y, z,n) = Hw(n) + xHx (n)- yHr (n) + zHz(n)

en donde los cuatros conjuntos de coeficientes de filtros de FIR (Hw, Hx, Hy, Hz) del conjunto de funciones HRTF de base se determina para proporcionar un mejor ajuste de mmimos cuadrados para un conjunto de funciones HRTF acopladas. Poniendo en practica las ecuaciones (1.6) una tabla de coeficientes de cuatro filtros FIR (HW, Hx, Hy, Hz) basta para determinar una funcion HRTF del ofdo izquierdo (y del ofdo derecho) para cualquier direccion de llegada especificada, y de este modo, los cuatro filtros FIR (Hw, Hx, Hy, Hz) determinan un conjunto de funciones HRTF acopladas.

Una representacion armonica esferica de mas alto grado proporcionara una exactitud anadida. A modo de ejemplo, una representacion de segundo grado de un conjunto de funciones HRTF de base (Hw, Hx, Hy, Hz, Hx2, Hy2, Hz2, Hxy, Hyz) puede definirse de modo que cualquier funcion HRTF del ofdo izquierdo (o del ofdo derecho) para una direccion llegada espedfica x, y, z, o cualquier direccion de llegada espedfica x, y, z, en un margen que abarca a menos 60 grados) puede generarse como:

HRTFl(x, y, Z,n) = Hw(11) + xHx (n) + yHr (n) + ZHz («) + (x2 - y2)HX2(n)

+2xyHY2 O) + 2 xZHxz (n) + 2 yzHa (11) + (2 z1 -x1- y2)HZ2(n) HRTFr{x, y,z,n)= Hw(») + xHx (h)- yHr (n) + ZHz (n) + (j:3 - y2)Hxl(n)

-2xyHY,(n) + 2xzHxz(n)-2yzNn{n) + (2z'-x2-y2)Hzl(n)

(1.7)

en donde los nueve conjuntos de coeficientes de filtros FIR (Hw, Hx, Hy, Hz, Hx2, Hy2, Hxz, Hyz, Hz2) del conjunto de funciones HRTF de base se determinan para proporcionar un mejor ajuste de mmimos cuadrados para un conjunto de funciones HRTF acopladas. Poniendo en practica las ecuaciones (1.7), una tabla de coeficientes de los nueve filtros FIR basta para determinar una funcion HRTF del ofdo izquierdo (o del ofdo derecho) para cualquier direccion de llegada especificada, y de este modo, los nueve filtros FIR determinan un conjunto de funciones HRTF acopladas.

Ecuaciones simplificadas resultaran si los angulos de llegada estan limitados al plano horizontal (como pueda desearse normalmente). En este caso, todos los componentes z del conjunto armonico esferico puede desecharse, de modo que se simplifican las ecuaciones de 2° grado (ecuaciones 1.7) para convertirse en:

HRTFl(x, y, z, n) = Hv (n) + xHx (n) + yHr (n) + (x2 - y2)HX2(n) -I- 2xyHy.,(n)

HRTFr(x, y, 17) = Hw (n) + xHx (n) - yHr (n) + (x2 - y2)HX2(n) - 2xyHY2(n)

(1-8)

Las ecuaciones 1.8 pueden expresarse, de forma alternativa, en terminos del angulo de Azimuth, Az, como sigue:

HRTFL(AZ,n) = //li,(n)+cos(Az)//>.(n)-)-siii(/l7)//1.(«)

+cos{2 Az)H x 2 (n) + Sin(2AZ)H Y2 (n)

HRTFx(Az,n) = Hw(n) + cos(AZ)Hx (n)-sin(Az)HY(n)

+cos(2AZ)H X2(n)~ Sin(2Az)H Y2(n)

En una forma de realizacion preferida, un mapeador de correspondencia de funciones HRTFs horizontal de tercer orden opera utilizando una representacion de tercer grado de un conjunto base definido de modo que cualquier funcion HRTF del ofdo izquierdo (o del ofdo derecho) para cualquier direccion de llegada especificada se genera como:

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HRTFl (Az,n) = Hw (n) + cos(.Az)Hx («) + sin(Az)//r (n)

+ cos(2Ai)//V2(n)+ sin{2Az)H y2(ri)

+ cos(3Az)H xi(n) + sin(3Az)Hri(n)

HRTFr {Az, n) = (n) + cos {Az)H x (n) - sin(As) Hr (n)

+cos(2i4i)//x2(«)-i/n(2Az)//,.2(/j)

+ cos(3Az)//x ,(«) - sin(3Az)Hyl («)

en donde los siete conjuntos de coeficientes de filtros FIR (Hw, Hx, Hy, Hx2, Hy2, Hx3, y Hy3) del conjunto de funciones HRTF de base se determinan para proporcionar un mejor ajuste de mrnimos cuadrados para un conjunto de funciones HRTF acopladas. De este modo, los siete filtros FIR determinan un conjunto de funciones HRTF acopladas. Un mapeador de funciones HRTF que emplea un conjunto de funciones HRTF de base definido de este modo es un forma de realizacion preferida de la presente invencion, puesto que permite que un conjunto de funciones HRTF de base constituido por solamente 7 filtros (Hw(n), Hx(n), H (n), Hx2(n), Hy2(n), Hx3(n), y Hy3(n)) se utilice para generar un filtro de HRTF del ofdo izquierdo (y del ofdo derecho) para cualquier direccion de llegada en el plano horizontal, con un alto grado de exactitud de fase para frecuencias hasta la frecuencia de acoplamiento (p.ej., hasta una frecuencia de 1000 Hz o superior).

A continuacion, se describe el uso de pequenos conjuntos de funciones HRTF de base (cada uno de los cuales determina un conjunto de funciones HRTF acopladas) para una mezcla de senales en conformidad con formas de realizacion de la presente invencion.

Es posible poner en practica un dispositivo mapeador de funciones HRTF como un aparato que emplea un pequeno conjunto de funciones HRTF de base (p.ej., del tipo definido con referencia a las ecuaciones 1.10) para determinar un conjunto de funciones HRTF acopladas, y para realizar una mezcla de senales utilizando dicho aparato en conformidad con las formas de realizacion de la presente invencion.

El mapeador de funciones HRTF 10 de la Figura 10 es un ejemplo de dicho mapeador de funciones HRTF que emplea el pequeno conjunto de funciones HRTF de base definido con referencia a las ecuaciones 1.10, para determinar un conjunto de funciones HRTF acopladas. El aparato de la Figura 10 incluye tambien un procesador de audio 20 (que es un virtualizador) configurado para procesar una senal de audio monofonica ("Sig"), para generar canales de salida de audio izquierdo y derecho (OutL y OutR) para presentacion a traves de auriculares, con el fin de proporcionar a un usuario en escucha una impresion de un sonido localizado en un angulo de Azimuth especificado, Az.

En el sistema ilustrado en la Figura 10, un canal de entrada de audio unico (Sig) se procesa por dos filtros FIR 21 y 22 (cada uno etiquetado con el operador de convolucion, ®), puesto en practica por el procesador 20, para obtener las senales del ofdo izquierdo y del ofdo derecho, OutL y OutR respectivamente (para presentacion a traves de auriculares). Los coeficientes del filtro para el filtro de FIR del ofdo izquierdo 21 se determinan en el mapeador 10 a partir del conjunto de funciones HRTF de base (Hw, Hx, Hy, Hx2, Hy2, Hx3, Hy3 de las ecuaciones 1.10) ponderando cada uno de los coeficientes del conjunto de funciones HRTF de base con una correspondiente de entre las funciones trigonometricas de seno y coseno (mostradas en las ecuaciones 1.10) del angulo de Azimuth, Az (esto es, Hw(n) no esta ponderada, Hx(n) se multiplica por cos(Az), HY(n) se multiplica por sin(Az), y asf sucesivamente) y sumando los siete coeficientes ponderados (incluyendo HW(n)), para cada valor de n, en la etapa de adicion 13. Los coeficientes del filtro para el filtro de FIR del ofdo derecho 22 se determinan en el mapeador 10 a partir del conjunto de funciones HRTF de base (Hw, Hx, Hy, Hx2, Hy2, Hx3, Hy3 de las ecuaciones 1.10) ponderando cada uno de los coeficientes del conjunto de funciones HRTF de base con una correspondiente de entre las funciones de seno y coseno (ilustradas en las ecuaciones 1.10) del angulo de Azimuth, Az (esto es, Hw(n) no esta ponderada, Hx(n) se multiplica por cos(Az), HY(n) se multiplica por sin(Az) y asf sucesivamente), multiplicando cada una de las versiones ponderadas de los coeficientes HY(n), HY2(n), y Hy3 (n) por un elemento negativo (en elementos de multiplicacion 11) y sumando los siete coeficientes ponderados resultantes en la etapa de adicion 12.

De este modo, el sistema de la Figura 10 descompone el procesamiento en dos componentes principales. En primer lugar, el mapeador de HRTF 10 se utiliza para calcular los coeficientes de filtros FIR, HRTFL(Az,n) y HRTFR(Az,n), que se aplican por los filtros 21 y 22. En segundo lugar, los filtros FIR 21 y 22 (del procesador 20) se configuran con los coeficientes de filtros FIR que se calcularon por el mapeador de HRTF, y los filtros configurados 21 y 22 procesan luego la entrada de audio para obtener las senales de salida de auriculares.

Un sistema de mezcla puede configurarse en una forma muy diferente (segun se ilustra en la Figura 11) para obtener el mismo resultado (producido por el sistema de la Figura 10) en respuesta a la misma senal de audio de entrada y direccion de llegada especificada (angulo de Azimuth). El aparato ilustrado en la Figura 11 (que pone en practica un virtualizador) esta configurado para procesar una senal de audio monofonica ("InSig") para generar canales de salida de audio izquierdo y derecho (binaural) (OutL y OutR), que pueden presentarse a traves de auriculares con el fin de proporcionar a un usuario en escucha una impresion de un sonido localizado en una

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direccion de llegada especificada (angulo de Azimuth, Az).

En la Figura 11, la etapa de movimiento panoramico de la senal (panoramizador) 30 genera un conjunto de siete senales intermedias en respuesta a la senal de entrada ("InSig"), segun las ecuaciones siguientes:

W = InSig X = InSigxcos(Az)

Y = InSig xsin(Az)

X2= lnSigxcos(2Az) (1.11) y2 = /n5/gxsin(2AZ)

X 3 = InSig x cos(3/4z)

K3 = //!5/gxsin(3Ai) i en donde Az es el angulo de Azimuth especificado.

Cada una de las siete senales intermedias se filtra luego en la etapa de filtro de funciones HRTF 40, mediante su convolucion (en la etapa 44) con los coeficientes de filtros FIR de un filtro FIR correspondiente de un conjunto de funciones HRTF de base (es decir, InSig es convolucionado con coeficientes Hw, InSig- cos(Az) es convolucionado con coeficientes Hx de las ecuaciones 1.10, InSig- sin(Az) esta convolucionado con coeficientes Hy de las ecuaciones 1.10, InSig- cos(2Az) esta convolucionado con coeficientes Hx2 de las ecuaciones 1.10, e InSig- sin(2Az) esta convolucionado con coeficientes Hy2 de las ecuaciones 1.10, InSig- cos(3Az) esta convolucionado con coeficientes Hx3 de las ecuaciones 1.10, e InSig- sin(3Az) esta convolucionado con coeficientes Hy3 de las ecuaciones 1.10). Las salidas de la etapa de convolucion 44, se anaden luego (en una etapa de adicion 41) para generar la senal de salida de canal izquierdo, OutL. Algunas de las salidas de etapa de convolucion 44 se multiplican por un elemento negativo en elementos de multiplicacion 42 (esto es, cada uno de sin(Az) convolucionado con coeficientes HY, InSig- sin(2Az) convolucionado con coeficientes Hy2, y InSig- sin(3Az) convolucionado con coeficientes Hy3 se multiplica por un elemento negativo en el elemento 42), y las salidas de los elementos de multiplicacion 42 se anaden a las otras salidas de la etapa de convolucion (en la etapa de adicion 43) para generar la senal de salida de canal derecho, OutR. Los coeficientes de filtros aplicados en la etapa de convolucion 44 son los del conjunto de funciones HRTF de base denominados Hw, Hx, Hy, Hx2, Hy2, Hx3, Hy3 de las ecuaciones 1.10.

Si un conjunto de M senales de entrada, InSigm, ha de procesarse para una reproduccion binaural, un conjunto unico de senales intermedias puede obtenerse en el panoramizador 30, con todas las M senales de entrada presentes:

M .

W = '£lnSigm

m=1

M

X = 2>Ste„xcos(AzJ

7IJ=1

M

Y = YjlnSigmXsin(AzJ

m-\

M

X2='£lnSigmxcos(2AzJ (1.12)

Af

Y2 — £ InSigm xsin(2Azra)

m=l

M

.Y3 = ^ InSig m xcos(3/4zm)

m=1

M

Y 3 = XlnSlxsin(3Az„,)

Una vez que se han generado estas senales intermedias, son filtradas en la etapa de convolucion 44 como sigue:

WflunJ=W®Hw

Xfillerti=X®Hx

X2fiUlred=X2®Hxl Y2filltred^Y2®Hrl X3filu«d=X3 ®HX3 Y2fa„rti =Y3®Hyi

(M3)

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y las senales de salida del o^do izquierdo y del ofdo derecho se derivan como sigue:

OuiL — + X fltmJ + Yplerrij + X 2fhmi + Y2 f,Urtd + X 3 plurcd + Y3fiilcriJ

OutK - ^juier,,i+ Xj}U',ed — Y^"^ + X 2fi,Ured — Y2fiUircd + X 3fil,crcJ — Y2 fllcrci

(1.14).

Por consiguiente, las operaciones combinadas mostradas en las ecuaciones (1.12), (1.13), y (1.14) permiten un conjunto de M senales de entrada, {InSigm: 1<m<M} (cada una con un angulo de Azimuth correspondiente, Azm) a presentarse de forma binaural, utilizando solamente 7 filtros FIR. Puede existir un angulo de Azimuth diferente Azm, para cada una de las senales de entrada. Esto significa que el pequeno numero de conjuntos de filtros FIR en el conjunto de funciones HRTF de base habilita un metodo eficiente para la presentacion binaural de grandes numeros de senales de entrada, aplicando el proceso puesto en practica por el sistema de la Figura 11 para multiples senales de entrada segun se ilustra en la Figura 12.

En la Figura 12, cada uno de los bloques 30i representa un panoramizador 30 de la Figura 11 durante el procesamiento de la "i"-esima senal de entrada (en donde el mdice i vana desde 1 a M inclusive) y una etapa de adicion 31 esta acoplada y configurada para sumar las salidas generadas en los bloques 30i-30M para generar las siete senales intermedias establecidas en las ecuaciones 1.12.

Otra forma de realizacion del sistema inventivo y del metodo para procesar un conjunto de M senales de entrada,

InSigm, se describira haciendo referencia a la Figura 13. En esta forma de realizacion, M senales de entrada se

procesan para una reproduccion binaural, utilizando el hecho de que los formatos de senales intermedias pueden modificarse tambien mediante una mezcla ascendente. Dentro de este contexto, el termino “mezcla ascendente” se refiere a un proceso en el que una senal intermedia de mas baja resultado (constituida por un menor numero de

canales) se procesa para crear una senal intermedia de mas alta resolucion (constituida por un mayor numero de

senales intermedias). Numerosos metodos son conocidos en esta tecnica para la mezcla ascendente de dichas senales intermedias, a modo de ejemplo, incluyendo las descritas en la patente de los Estados Unidos 8,103,006, para el inventor actual (y asignarse al beneficiario de cesion de la presente invencion). El proceso de mezcla ascendente permite la utilizacion de una senal intermedia de mas baja resolucion, con la mezcla ascendente realizada antes del filtrado de funciones HRTF, segun se ilustra en la Figura 13.

En la Figura 13, cada uno de los bloques 130i representa el mismo panoramizador (a referirse como el panoramizador de la Figura 13) durante el procesamiento de la "i"-esima senal de entrada, InSigi (en donde el mdice i vana desde 1 a M inclusive), y la etapa de adicion 131 esta acoplada y configurada para sumar las salidas generadas en los bloques 130i-130m para generar senales intermedias que son objeto de mezcla ascendente en la etapa de mezcla ascendente 132. La etapa 40 (que es identica a la etapa 40 de la Figura 11) filtra la salida de la etapa 132.

El panoramizador de la Figura 13 pasa a traves de la senal de entrada actual ("InSigi") a la etapa 131. El panoramizador de la Figura 13 incluye las etapas 34 y 35, que generan los valores cos(Azi) y sin(Azi), respectivamente, en respuesta al angulo de Azimuth Azi actual. El panoramizador de la Figura 13 incluye tambien las etapas de multiplicacion 36 y 37, que generan los valores InSigi cos(Azi) e InSigi sin(Azi), respectivamente, en respuesta a la senal de entrada actual InSigi y las salidas de las etapas 34 y 35.

La etapa de adicion 131 esta acoplada y configurada para sumar las salidas generadas en los bloques 130i-130m para generar tres senales intermedias como sigue: la etapa 131 suma las M salidas "InSigi" para generar una senal intermedia; la etapa 131 suma los M valores InSigi cos(Azi) para generar una segunda senal intermedia y la etapa 131 suma los M valores InSigi sin(Azi) para generar una tercera senal intermedia. Cada una de las tres senales intermedias corresponde a un canal diferente. La etapa de mezcla ascendente 132 realiza una mezcla ascendente de las tres senales intermedias desde la etapa 131 (p.ej., en una manera convencional) para generar siete senales intermedias de mezcla ascendente, cada una de las cuales corresponde a uno diferente de entre siete canales. La etapa 40 filtra estas siete senales de mezcla ascendente en la misma manera que la etapa 40 de Figura 11 filtra las siete senales asignadas por la etapa 30 de Figura 11.

La forma particular de las senales intermedias anteriormente descritas (con referencia a las Figuras 11, 12, y 13) puede modificarse para formar conjuntos alternativos de base para la descomposicion del conjunto de funciones HRTF de base, composicion se apreciara por un experto en esta tecnica. En todas dichas formas de realizacion de la invencion, el uso de un conjunto de funciones HRTF de base para simplificar el procesamiento de audio (p.ej., como en el sistema de la Figura 12 o la Figura 13) solamente es posible si el conjunto de funciones HRTF de base ha sido establecido de modo que permita la creacion de filtros de HRTF mediante una mezcla lineal (p.ej., mediante los elementos 34, 35, 36, 37, 131, y 132 de la Figura 13, o mediante los elementos de la etapa 10 que se ilustra en la Figura 10). Si el conjunto de base determina un conjunto de los filtros de HRTF acoplados segun la invencion, permitira la creacion de los filtros de HRTF por los que han sido modificados para “acoplarse” son mas adecuados la mezcla lineal.

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Formas de realizacion tipicas de la presente invencion generan (o determinan y utilizan) un conjunto de funciones HRTF acopladas que satisface los tres criterios siguientes (a veces referidos aqu por conveniente como la "Regla Dorada"):

1. La respuesta de fase inter-aural de cada par de filtros HRTF (es decir, cada filtro HRTF del ofdo izquierdo y filtro HRTF del ofdo derecho creados para una direccion de llegada especificada) que se crean a partir del conjunto de funciones HRTF acopladas (mediante un proceso de mezcla lineal) se adaptan a las respuestas de fase inter-aural de un par correspondiente de funciones HRTF normales del ofdo izquierdo y del ofdo derecho con un error de fase inferior al 20 % (o mas preferentemente, con un error de fase inferior al 5 %) para todas las frecuencias inferiores a la frecuencia de acoplamiento. Dicho de otro modo, el valor absoluto de la diferencia entre la fase de la funcion HRTF del ofdo izquierdo creada a partir del conjunto y la fase de la funcion HRTF del ofdo derecho correspondiente creada a partir del conjunto difieren en menos del 20 % (o mas preferentemente, en menos del 5 %) con respecto al valor absoluto de la diferencia entre la fase de la funcion HRTF normal del ofdo izquierdo correspondiente y la fase de la funcion HRTF normal del ofdo derecho correspondiente, en cada frecuencia inferior a la frecuencia de acoplamiento. La frecuencia de acoplamiento es superior a 700 Hz y suele ser inferior a 4 kHz. A frecuencias superiores a la frecuencia de acoplamiento, las respuestas de fase de los filtros de HRTF que se crean a partir del conjunto (mediante un proceso de mezcla lineal) se desvfan del comportamiento operativo de las funciones HRTF normales, de modo que el retardo del grupo inter-aural (a dichas altas frecuencias) es notablemente reducido en comparacion con las funciones HRTF normales;

2. La respuesta de magnitud de cada filtro HRTF creado a partir del conjunto (mediante un proceso de mezcla lineal) para una direccion de llegada esta dentro del margen previsto para las funciones HRTF normales para la direccion de llegada (p.ej., en el sentido de que no presentan ninguna distorsion de filtrado en peine importante en relacion con la respuesta de magnitud de un filtro de HRTF normal tfpico para la direccion de llegada); y

3. El margen de los angulos de llegada que pueden que pueden abarcarse por el proceso de mezcla (para generar un par de funciones HRTF para cada angulo de llegada en el margen mediante un proceso de mezcla lineal de las funciones HRTF acopladas en el conjunto) es al menos de 60 grados (y preferentemente es de 360 grados).

En las formas de realizacion en las que el metodo inventivo incluye la determinacion de un conjunto de funciones HRTF de base que, a su vez, determina un conjunto de funciones HRTF acopladas (p.ej., realizando un ajuste de mmimos cuadrados u otro proceso de ajuste para determinar los coeficientes del conjunto de funciones HRTF de base de modo que el conjunto de funciones HRTF de base determine el conjunto de funciones HRTF acopladas para dentro de una exactitud adecuada) o utiliza dicho conjunto de funciones HRTF de base para determinar un par de funciones HRTF en respuesta a una direccion de llegada, el conjunto de funciones HRTf acopladas satisface preferentemente la denominada Regla Dorada.

En condiciones normales, un conjunto de funciones HRTF acopladas que satisface dicha Regla Dorada comprende valores de datos que determinan un conjunto de funciones HRTF acopladas del ofdo izquierdo y un conjunto de funciones HRTF acopladas del ofdo derecho para los angulos de llegada que abarcan un margen de angulos de llegada, una funcion HRTF del ofdo izquierdo determinada (mediante una mezcla lineal en conformidad con una forma de realizacion de la invencion) para cualquier angulo de llegada en el margen y una funcion HRTF del ofdo derecho determinada (mediante una mezcla lineal en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion) para dicho angulo de llegada tienen una respuesta de fase inter-aural que adapta la respuesta de fase inter-aural de una funcion HRTF normal del ofdo izquierdo tfpica para dicho angulo de llegada en relacion con una funcion HRTF normal del ofdo derecho tfpica para dicho angulo de llegada con un error de fase inferior al 20 % (y preferentemente, inferior al 5 %) para todas las frecuencias inferiores a la frecuencia de acoplamiento (en donde la frecuencia de acoplamiento es mayor que 700 Hz y normalmente inferior a 4 kHz), y

la funcion HRTF del ofdo izquierdo determinada (mediante una mezcla lineal en conformidad con una forma de realizacion de la invencion) para cualquier angulo de llegada en el margen tiene una respuesta de magnitud que no presenta ninguna distorsion del filtrado tipo peine importante en relacion con la respuesta de magnitud de la funcion HRTF normal del ofdo izquierdo tfpica para dicho angulo de llegada, y la funcion HRTF del ofdo derecho determinada (mediante una mezcla lineal en conformidad con la forma de realizacion de la invencion) para cualquier angulo de llegada en el margen tiene una respuesta de magnitud que no presenta ninguna distorsion de filtrado tipo peine importante en relacion con la respuesta de magnitud de la funcion HRTF normal del ofdo izquierdo tfpica para dicho angulo de llegada,

en donde dicho margen de angulos de llegada es al menos de 60 grados (preferentemente, dicho margen de angulos de llegada es de 360 grados).

Se ha propuesto para simplificar las bibliotecas informaticas de HRTF mediante conjuntos armonicos esfericos de base (p.ej., segun se describe en la patente de Estados Unidos 6,021,206 para el inventor actual), pero todos dichos intentos previos para simplificar las funciones HRTF mediante el uso de una base armonica esferica han sufrido problemas de filtrado en peine importantes del tipo aqrn descrito. Por consiguiente, las bibliotecas de funciones

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HRTF armonicas esfericas determinadas no satisfacen el segundo criterio de la Regla Dorada anteriormente establecida.

Ademas, algunos intentos iniciales para crear filtros de binauralizacion con elementos de circuitos analogicos dieron lugar a filtros de HRTF que satisfadan el segundo criterio de la Regla de Oro como un efecto secundario accidental de las limitaciones de las tecnicas de circuitos analogicos. A modo de ejemplo, dicho filtro de HRTF se describe en el informe de Bauer, titulado "Auriculares estereofonicos y altavoces binaurales” en Journal of the Audio Engineering Society, abril 1961, Volumen 9, N° 2. Sin embargo, dichas funciones HRTF no satisficieron el primer criterio de la Regla Dorada.

Formas de realizacion tipicas de la presente invencion son metodos de generacion de un conjunto de funciones HRTF acopladas que representan angulos de llegada que abarcan un espacio dado (p.ej., un plano horizontal) y son objeto de cuantizacion para una resultado angular particular (p.ej., un conjunto de funciones HRTF acopladas que representan angulos de llegada con una resolucion angular de 30 grados alrededor de un drculo de 360 grados - 0, 30, 60,..., 300, y 330 grados). Las funciones HRTF acopladas en el conjunto estan construidas de modo que difieran de las funciones HRTF verdaderas (esto es, medidas) para los angulos de llegada en el conjunto (excepto para el Azimuth de 0 y 180 grados, puesto que estos angulos de HRTF suelen tener una fase inter-aural cero y por lo tanto, no requieren ningun procesamiento especial para hacerlos respetar la Regla Dorada). Mas concretamente, difieren en que la respuesta de fase de las funciones HRTF se modifica intencionadamente por encima de una frecuencia de acoplamiento espedfica. Mas concretamente, las fases se modifican de modo que la respuesta de fase de las funciones HRTF en el conjunto esten acopadas (es decir, sean las mismas o casi las mismas) por encima de la frecuencia de acoplamiento. En condiciones normales, la frecuencia de acoplamiento por encima de la cual la respuesta de fase se acopla se elige dependiendo de la resolucion angular de las funciones HRTF incluidas en el conjunto. Preferentemente, la frecuencia de corte se elige de modo que la resolucion angular del conjunto aumente (esto es, mas funciones HRTF acopladas se anaden al conjunto), con lo que tambien aumenta la frecuencia de acoplamiento.

En formas de realizacion alternativas, cada funcion HRTF acoplada (o cada una de un subconjunto de las funciones HRTF aplicadas) se aplica en conformidad con la invencion segun se define y aplica en el dominio de la frecuencia (p.ej., cada senal a transformarse en conformidad con dicha funcion HRTF se somete a una transformacion del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia, se aplica luego la funcion HRTF a los componentes de frecuencia resultantes y las componentes transformadas se someten luego a una transformacion del dominio de la frecuencia al dominio del tiempo).

En algunas formas de realizacion, el sistema inventivo es o incluye un procesador de uso general acoplado para recibir o para generar datos de entrada indicativos de al menos un canal de entrada de audio y programado con software (o firmware) y/o de cualquier otro modo configurado (p.ej., en respuesta a los datos de control) para realizar cualquiera de una diversidad de operaciones sobre los datos de entrada, incluyendo una forma de realizacion del metodo inventivo. Dicho procesador de uso general se acoplana normalmente a un dispositivo de entrada (p.ej., un raton y/o un teclado), una memoria y un dispositivo de presentacion visual. A modo de ejemplo, el sistema de las Figura 9, 10, 11, 12, o 13 podna ponerse en practica como un procesador de uso general, programado y/o de cualquier otro modo configurado para realizar cualquiera de una diversidad de operaciones sobre los datos de entrada incluyendo una forma de realizacion del metodo inventivo para generar datos de salida de audio. Un convertidor digital a analogico (DAC) convencional podna operar sobre los datos de salida de audio para generar versiones analogicas de las senales de audio de salida para su reproduccion por altavoces ffsicos.

La Figura 9 es un diagrama de bloques de un sistema (que puede ponerse en practica como un DSP de audio programable) que ha sido configurado para realizar una forma de realizacion del metodo inventivo. El sistema incluye una etapa de filtro de HRTF 9, acoplada para recibir una senal de entrada de audio (p.ej., datos de audio del dominio de la frecuencia indicativos del sonido, o datos de audio del dominio del tiempo indicativos del sonido) y el mapeador de HRTF 7. El mapeador de HRTF 7 incluye una memoria 8 que memoriza los datos que determinan un conjunto de funciones HRTF acopladas (p.ej., datos que determinan un conjunto de funciones HRTf de base que, a su vez, determina un conjunto de funciones HRTF acopladas) y se acopla para recibir datos (“Direccion de llegada”) indicativos de una direccion de llegada (p.ej., especificada como un angulo o como un vector unitario) que corresponde a un conjunto de datos de audio de entrada asignados a la etapa 9. En las puestas en practica tfpicas, el mapeador 7 pone en practica una tabla de consulta configurada para la recuperacion desde la memoria 8, en respuesta a los datos de la Direccion de Llegada, datos suficientes para realizar una mezcla lineal para determinar un par de funciones HRTF (una funcion HRTF del ofdo izquierdo y una funcion HRTF del ofdo derecho) para la direccion de llegada.

El mapeador 7 esta acoplado de forma opcional a un soporte legible por ordenador externo 8a que memoriza datos que determinan el conjunto de funciones HRTF acopladas (y de modo opcional, tambien un codigo para la programacion del mapeador 7 y/o de la etapa 9 para realizar una forma de realizacion del metodo inventivo) y el mapeador 7 esta configurado para acceder (desde el soporte 8a) a datos indicativos del conjunto de funciones HRTF acopladas (p.ej., datos indicativos de funciones nadas de las funciones HRTF acopladas del conjunto). El mapeador 7 no incluye opcionalmente una memoria 8 cuando el mapeador 7 esta asf configurado para acceder al soporte

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externo 8a. Los datos que determinan el conjunto de funciones HRTF acopladas (memorizados en la memoria 8 o accedidas por el mapeador 7 desde un soporte externo) pueden ser coeficientes de un conjunto de funciones HRTF de base que determinan el conjunto de funciones HRTF acopladas.

El mapeador 7 esta configurado para determinar un par de respuestas de impulsos de HRTF (una respuesta del ofdo izquierdo y una respuesta del ofdo derecho) en respuesta a una direccion de llegada especificada (p.ej., una direccion de llegada, especificada como un angulo o como un vector unitario, correspondiente a un conjunto de datos de audio de entrada). El mapeador 7 esta configurado para determinar cada funcion HRTF para la direccion especificada realizando una interpolacion lineal sobre las funciones HRTF acopladas en el conjunto (realizando una mezcla lineal sobre valores que determinan las funciones HRTF acopladas). En condiciones normales, la interpolacion esta entre funciones HRTF acopladas en el conjunto que tienen direcciones de llegada correspondientes proximas a la direccion especificada. Como alternativa, el mapeador 7 esta configurado para acceder a los coeficientes de un conjunto de funciones HRTF de base (que determina el conjunto de funciones HRTF acopladas) y para realizar una mezcla lineal sobre los coeficientes para determinar cada funcion HRTF para la direccion especificada.

La etapa 9 (que es un virtualizador) esta configurada para procesar datos indicativos de senales de audio de entrada monofonicas (“Audio de entrada”), incluyendo la aplicacion del par de funciones HRTF (determinado por el mapeador 7) para generar senales de audio de salida de canal izquierdo y de canal derecho (OutputL y OutputR). A modo de ejemplo, las senales de audio de salida pueden ser adecuadas para la presentacion a traves de auriculares, con el fin de proporcionar al usuario en escucha una impresion de sonido emitido desde una fuente en la direccion de llegada especificada. Si los datos indicativos de una secuencia de direcciones de llegada (para un conjunto de datos de audio de entrada) se asignan al sistema de la Figura 9, la etapa 9 puede realizar un filtrado de funciones HRTF (utilizando una secuencia de pares de funciones HRTF determinado por el mapeador 7 en respuesta a los datos de la direccion de llegada) para generar una secuencia de senales de audio de salida del canal izquierdo y del canal derecho que pueden presentarse para proporcionar a un usuario en escucha una impresion de sonido emitido desde una fuente panoramizadora a traves de la secuencia de direcciones de llegada.

En funcionamiento, un DSP de audio que ha sido configurado para realizar una virtualizacion del sonido envolvente en conformidad con la invencion (p.ej., el sistema de virtualizador de la Figura 9, o el sistema de cualquiera de las Figuras 10, 11, 12, o 13) esta acoplado para recibir al menos la senal de entrada de audio y el DSP realiza normalmente una diversidad de operaciones sobre el audio de entrada ademas (asf como) un filtrado por una funcion HRTF. En conformidad con varias formas de realizacion de la invencion, un DSP de audio es utilizable para efectuar una forma de realizacion del metodo inventivo despues de configurarse (p.ej., programarse) para emplear un conjunto de funciones HRTF acopladas (p.ej., un conjunto de funciones hRtF de base que determina un conjunto de funciones HRTF acopladas) para generar al menos una senal de audio de salida en respuesta a cada senal de audio de entrada realizando el metodo sobre las senales de audio de entrada.

Otros aspectos de la invencion son un soporte legible por ordenador (p.ej., un disco) que memoriza (en forma tangible) un codigo para la programacion de un procesador u otro sistema para realizar cualquier forma de realizacion del metodo inventivo y un soporte legible por ordenador (p.ej., un disco) que memoriza datos (en forma tangible) que determinan un conjunto de funciones HRTF acopladas, en donde el conjunto de funciones HRTF acopladas ha sido determinado en conformidad con una forma de realizacion de la invencion (p.ej., para satisfacer la Regla Dorada aqrn descrita). Un ejemplo de dicho soporte es un soporte legible por ordenador 8a ilustrado en la Figura 9.

Aunque formas de realizacion espedficas de la presente invencion y aplicaciones de la invencion han sido aqrn descritas, sera evidente para los expertos en esta tecnica que son posibles numerosas variaciones sobre las formas de realizacion y aplicaciones aqrn descritas sin desviarse por ello del alcance de proteccion de la invencion aqrn descrito y reivindicado. Debe entenderse que aunque algunas formas de realizacion de la invencion han sido ilustradas y descritas, la invencion no ha de estar limitada a las formas de realizacion espedficas aqrn descritas e ilustradas o los metodos espedficos descritos.

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   REIVINDICACIONES

   1. Un metodo para determinar una funcion de transferencia relacionada con la cabeza (HRTF), incluyendo dicho metodo la etapa de:

   (a) realizar, en respuesta a una senal indicativa de una direccion de llegada, una mezcla lineal utilizando datos de un conjunto de funciones HRTF acopladas para determinar una funcion HRTF para la direccion de llegada, en donde el conjunto de funciones HRTF acopladas comprende valores de datos que determinan un conjunto de funciones HRTFs acopladas, comprendiendo el conjunto de funciones HRTFs acopladas un conjunto de funciones HRTFs acopladas del ofdo izquierdo y un conjunto de funciones HRTFs acopladas del ofdo derecho para la direccion de llegada, en donde las funciones HRTFs acopladas se determinan a partir de funciones de HRTFs normales para las mismas direcciones de llegada modificando la respuesta de fase de cada funcion HRTF normal por encima de una frecuencia de acoplamiento de tal modo que la diferencia entre la fase de una funcion HRTF acoplada del ofdo izquierdo y una funcion HRTF acoplada del ofdo derecho para la misma direccion de llegada sea al menos practicamente constante como una funcion de la frecuencia, para todas las frecuencias practicamente por encima de la frecuencia de acoplamiento.
2. 2. El metodo segun la reivindicacion 1, que incluye, ademas, la etapa de:

   (b) realizar un filtrado de funciones HRTF en una senal de entrada de audio (p.ej., datos de audio del dominio frecuencial indicativos de uno o varios canales de audio, o datos de audio del dominio del tiempo indicativos de uno o mas canales de audio) utilizando la funcion HRTF determinada en la etapa (a) para la direccion de llegada.
3. 3. El metodo segun la reivindicacion 1, en donde el conjunto de funciones HRTF acopladas es un conjunto de funciones HRTF de base que comprende coeficientes que determinan el conjunto de funciones HRTF acopladas, y la etapa (a) incluye la etapa de realizacion de una mezcla lineal utilizando coeficientes del conjunto de funciones HRTF de base para determinar la funcion HRTF para la direccion de llegada.
4. 4. El metodo segun la reivindicacion 1, en donde la etapa (a) incluye la etapa de realizacion de una mezcla lineal sobre los datos indicativos de funciones HRTF acopladas determinadas por el conjunto de funciones HRTF acopladas y datos indicativos de la direccion de llegada, y en donde la funcion HRTF determinada para la direccion de llegada es una version interpolada de las funciones HRTF acopladas que tienen una respuesta de magnitud que no presenta distorsion de filtrado en peine importante.
5. 5. El metodo segun la reivindicacion 1, en donde la etapa (a) incluye la etapa de realizar una mezcla lineal sobre los datos del conjunto de funciones HRTF acopladas con el fin de determinar una funcion HRTF del ofdo izquierdo para la direccion de llegada y una funcion HRTF del ofdo derecho para la direccion de llegada y preferentemente, en donde el conjunto de funciones HRTFs acopladas comprende valores de datos que determinan un conjunto de funciones HRTF acopladas del ofdo izquierdo y un conjunto de funciones HRTF acopladas del ofdo derecho para los angulos de llegada que cubren un margen de angulos de llegada, la funcion HRTF del ofdo izquierdo determinada en la etapa (a) para cualquier angulo de llegada en el margen y la funcion HRTF del ofdo derecho determinada en la etapa (a) para dicho angulo de llegada tienen una respuesta de fase inter-aural que coincide con la respuesta de fase inter-aural de una funcion HRTF normal del ofdo izquierdo tfpica para dicho angulo de llegada y una funcion HRTF normal del ofdo derecho tfpica para dicho angulo de llegada con un error de fase inferior al 20 % para todas las frecuencias inferiores a una frecuencia de acoplamiento, en donde la frecuencia de acoplamiento es mayor que 700 Hz, y

   la funcion HRTF del ofdo izquierdo determinada en la etapa (a) para cualquier angulo de llegada en el margen tiene una respuesta de magnitud que no presenta ninguna distorsion de filtrado en peine importante en relacion con la respuesta de magnitud de la funcion HRTF normal del ofdo izquierdo tfpica para dicho angulo de llegada y la funcion HRTF del ofdo derecho determinada en la etapa (a) para cualquier angulo de llegada en el margen tiene una respuesta de magnitud que no presenta distorsion de filtrado en peine importante en relacion con la respuesta de magnitud de la funcion HRTF normal del ofdo derecho tfpica para dicho angulo de llegada,

   en donde dicho margen de los angulos de llegada es al menos de 60 grados.
6. 6. Un sistema para determinar una funcion de transferencia relacionada con la cabeza (HRTF) interpolada, acoplada para recibir una senal indicativa de una direccion de llegada, y configurado para realizar una mezcla lineal de valores que determinan funciones HRTF acopladas de un conjunto de funciones HRTF acopladas para generar datos que determinan una funcion HRTF interpolada para la direccion de llegada, en donde el conjunto de funciones HRTF acopladas comprende valores de datos que determinan un conjunto de funciones HRTF acopladas del ofdo izquierdo y un conjunto de funciones HRTF acopladas del ofdo derecho para direcciones de llegada que cubren un margen de direcciones de llegada, y la direccion de llegada es cualquiera de las direcciones de llegada dentro del margen, en donde las funciones HRTF acopladas se determinan a partir de funciones HRTF normales para las mismas direcciones de llegada modificando la respuesta de fase de cada funcion HRTF normal por encima de una frecuencia de acoplamiento de tal modo que la diferencia entre la fase de una funcion HRTF acoplada del ofdo

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   izquierdo y una funcion HRTF acoplada del o^do derecho para la misma direccion de llegada sea al menos practicamente constante como una funcion de la frecuencia, para todas las frecuencias practicamente superiores a la frecuencia de acoplamiento.
7. 7. El sistema segun la reivindicacion 6, que incluye, ademas, un subsistema de filtro de funcion HRTF acoplado para recibir datos indicativos de la funcion HRTF interpolada, en donde el subsistema de filtro de funcion HRTF esta acoplado para recibir una senal de entrada de audio y configurado para filtrar dicha senal de entrada de audio en respuesta a los datos indicativos de la funcion HRTF interpolada, aplicando dicha funcion HRTF interpolada a la senal de entrada de audio y preferentemente, en donde la senal de entrada de audio son datos de audio monofonicos y el subsistema de filtro de funcion HRTF pone en practica un virtualizador configurado para generar senales de audio de salida de canales izquierdo y derecho en respuesta a los datos de audio monofonicos, incluyendo mediante aplicacion de dicha funcion HRTF interpolada a dicha senal de audio de entrada monofonica.
8. 8. El sistema segun la reivindicacion 6, en donde dichos valores son coeficientes de un conjunto de funciones HRTF de base y el conjunto de funciones HRTF de base determina el conjunto de funciones HRTF acopladas.
9. 9. El sistema segun la reivindicacion 6, en donde la funcion HRTF interpolada tiene una respuesta de magnitud que no presenta distorsion de filtrado en peine importante.
10. 10. El sistema segun la reivindicacion 6, en donde las direcciones de llegada dentro del margen cubren al menos un angulo de 60 grados en un plano y preferentemente, en donde las direcciones de llegada en el margen cubren un margen total de 360 grados en un plano.
11. 11. El sistema segun la reivindicacion 6, en donde dicho sistema esta configurado para realizar una mezcla lineal de los valores que determinan las funciones HRTF acopladas de un conjunto de funciones HRTF acopladas para generar datos que determinan una funcion HRTF del ofdo izquierdo para la direccion de llegada y una funcion HRTF del ofdo derecho para la direccion de llegada, y preferentemente, en donde el conjunto de funciones HRTF acopladas comprende valores de datos que determinan un conjunto de funciones HRTF acopladas del ofdo izquierdo y un conjunto de funciones HRTF acopladas del ofdo derecho para los angulos de llegada que abarcan un margen de angulos de llegada, estando el sistema configurado para generar datos que determinan la funcion HRTF del ofdo izquierdo para cualquier angulo de llegada en el margen y datos que determinan la funcion HRTF del ofdo derecho para dicho angulo de llegada, de modo que dicha funcion HRTF del ofdo izquierdo y dicha funcion HRTF del ofdo derecho para dicho angulo de llegada tengan una respuesta de fase inter-aural que coincide con la respuesta de fase inter-aural de una funcion HRTF normal del ofdo izquierdo tfpica para dicho angulo de llegada y una funcion HRTF normal del ofdo derecho tfpica para dicho angulo de llegada con un error de fase inferior al 20 % para todas las frecuencias inferiores a una frecuencia de acoplamiento, en donde la frecuencia de acoplamiento es mayor que 700 Hz, y

    el sistema esta configurado para generar los datos que determinan la funcion HRTF del ofdo izquierdo para cualquier angulo de llegada en el margen y los datos que determinan la funcion HRTF del ofdo derecho para dicho angulo de llegada, de modo que dicha funcion HRTF del ofdo izquierdo para el angulo de llegada tenga una respuesta de magnitud que no presente una distorsion de filtrado tipo peine importante en relacion con la respuesta de magnitud de la funcion HRTF normal del ofdo izquierdo tfpica para dicho angulo de llegada y de modo que dicha funcion HRTF del ofdo derecho para el angulo de llegada tenga una respuesta de magnitud que no presente una distorsion de filtrado tipo peine importante en relacion con la respuesta de magnitud de la funcion HRTf normal del ofdo derecho para dicho angulo de llegada,

    en donde dicho margen de angulos de llegada es al menos de 60 grados.
12. 12. El sistema segun la reivindicacion 6, en donde las funciones HRTF acopladas se determinan a partir de las funciones HRTF normales para las mismas direcciones de llegada modificando la respuesta de fase de cada funcion HRTF normal por encima de una frecuencia de acoplamiento de modo que la respuesta de fase de cada funcion HRTF acoplada sea practicamente constante con una funcion de la frecuencia para todas las frecuencias practicamente superiores a la frecuencia de acoplamiento.
13. 13. Un metodo para determinar un conjunto de funciones de transferencia relacionadas con la cabeza acopladas (HRTFs), para un conjunto de angulos de llegada que abarcan un margen de angulos de llegada, en donde las funciones HRTF acopladas incluyen una funcion HRTF acoplada del ofdo izquierdo y una funcion HRTF acoplada del ofdo derecho para cada uno de los angulos de llegada en el conjunto, incluyendo dicho metodo la etapa de:

    procesar datos indicativos de un conjunto de funciones HRTF del ofdo izquierdo y un conjunto de funciones HRTF del ofdo derecho normales para cada uno de los angulos de llegada en el conjunto de angulos de llegada, para generar datos de HRTF acoplados, en donde los datos de HRTF acoplados son indicativos de una funcion HRTF acoplada del ofdo izquierdo y una funcion HRTF acoplada del ofdo derecho para cada uno de los angulos de llegada en el conjunto, de modo que la mezcla lineal de valores de los datos de HRTF acoplados, en respuesta a los datos indicativos de cualquier angulo de llegada en el margen, determina una funcion HRTF interpolada para dicho

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    cualquier angulo de llegada en el margen, teniendo dicha funcion HRTF interpolada una respuesta de magnitud que no presenta ninguna distorsion de filtrado tipo peine importante en donde el procesamiento incluye la modificacion de la respuesta de fase de cada funcion HRTF normal por encima de una frecuencia de acoplamiento, de modo que la diferencia entre la fase de cada funcion HRTF acoplada del ofdo izquierdo y cada funcion HRTF acoplada del ofdo derecho correspondiente sea al menos practicamente constante como una funcion de la frecuencia, para todas las frecuencias practicamente superiores a la frecuencia de acoplamiento.
14. 14. El metodo segun la reivindicacion 13, en donde los datos de HRTF acoplados se generan de modo que una mezcla lineal de valores de los datos de HRTF acoplados, en respuesta a datos indicativos de cualquier angulo de llegada en el margen, determina una funcion HRTF del ofdo izquierdo para el angulo de llegada y una funcion HRTF del ofdo derecho para dicho angulo de llegada, y en donde dicha funcion HRTF del ofdo izquierdo y dicha funcion HRTF del ofdo derecho para dicho angulo de llegada tengan una respuesta de fase inter-aural que coincide con la respuesta de fase inter-aural de una funcion HRTF normal del ofdo izquierdo tfpica para dicho angulo de llegada y una funcion HRTF normal del ofdo derecho tfpica para dicho angulo de llegada con un error de fase menor que el 20 % para todas las frecuencias inferiores a una frecuencia de acoplamiento, en donde la frecuencia de acoplamiento es mayor que 700 Hz, y

    dicha funcion HRTF del ofdo izquierdo para el angulo de llegada tiene una respuesta de magnitud que no presenta distorsion de filtrado tipo peine importante en relacion con la respuesta de magnitud de la funcion HRTF normal del ofdo izquierdo tfpica para dicho angulo de llegada, y dicha funcion HRTF del ofdo derecho para el angulo de llegada tiene una respuesta de magnitud que no presenta una distorsion de filtrado de tipo peine importante en relacion con la respuesta de magnitud de la funcion HRTF normal del ofdo derecho tfpica para dicho angulo de llegada,

    en donde dicha gama de angulo de llegada es al menos de 60 grados.
15. 15. El metodo segun la reivindicacion 13, que incluye tambien una etapa de:

    procesar los datos de HRTF acoplados para generar un conjunto de funciones HRTF de base, que incluye la realizacion de un proceso de ajuste para determinar valores del conjunto de funciones HRTF de base, de modo que el conjunto de funciones HRTF de base determine el conjunto de funciones HRTF acopladas dentro de una exactitud predeterminada.