BR112017017332B1 - Aparelho de processamento de sinal de áudio e método para filtrar um sinal de áudio - Google Patents
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Abstract
APARELHO DE PROCESSAMENTO DE SINAL DE ÁUDIO E MÉTODO PARA FILTRAR UM SINAL DE ÁUDIO. A invenção se refere a um aparelho de processamento de sinal de áudio (100) que compreende um determinador (101) que é configurado para determinar uma matriz de filtro C na base de uma matriz de função de transferência acústica H e uma matriz de função de transferência acústica-alvo VH, em que a matriz de função de transferência acústica H compreende funções de transferência de trajetos de propagação acústica entre alto-falantes e um ouvinte e a matriz de função de transferência acústica- alvo VH compreende funções de transferência-alvo de trajetos de propagação acústica-alvo, em que os trajetos de propagação acústica-alvo são definidos por uma disposição-alvo de posições de alto-falante virtual em relação ao ouvinte, em que um filtro (103) é configurado para filtrar o sinal de áudio de entrada na base da matriz de filtro C para obter sinais de áudio de entrada filtrados e um combinador (105) é configurado para combinar os sinais de áudio de entrada filtrados para obter sinais de áudio de saída.
Description
[0001] A invenção refere-se ao campo de processamento de sinal de áudio. Em particular, a invenção se refere a um aparelho de processamento de sinal de áudio e um método para filtrar um sinal de áudio para criar uma imagem de som virtual.
[0002] A redução de diafonia dentro de sinais de áudio é de maior interesse em uma pluralidade de aplicações. Por exemplo, quando se reproduz sinais de áudio binaurais para um ouvinte que usa alto-falantes, em que os sinais de áudio a serem ouvidos, por exemplo, na orelha esquerda do ouvinte são, normalmente, ouvidos na orelha direita do ouvinte. Esse efeito é denotado como diafonia e pode ser reduzido adicionando-se um filtro inverso, também denominado, na técnica, como uma unidade de cancelamento de diafonia, na cadeia de reprodução de áudio configurada para filtrar os sinais de áudio.
[0003] Matematicamente, o filtro inverso para realizar o cancelamento de diafonia pode ser expresso como uma matriz de filtro de cancelamento de diafonia C. O objetivo do cancelamento de diafonia é escolher a matriz de filtro de cancelamento de diafonia C, mais especificamente seus elementos, de tal forma que o resultado de uma multiplicação de matriz da matriz de filtro de cancelamento de diafonia C com uma matriz de função de transferência acústica (ATF) H é essencialmente igual à matriz identidade I, isto é, H*C « I, em que a matriz de ATF H é definida pelas funções de transferência a partir dos alto-falantes para as respectivas orelhas do ouvinte.
[0004] Encontrar uma solução de cancelamento de diafonia exata não é possível e aproximações são aplicadas. Devido ao fato de que filtros inversos são normalmente instáveis, essas aproximações usam uma regularização a fim de controlar o ganho do filtro de cancelamento de diafonia e reduzir a perda de faixa dinâmica. Entretanto, devido a condicionamento deficiente, os filtros inversos são sensíveis a erros. Em outras palavras, pequenos erros na cadeia de reprodução podem resultar em grandes erros em um ponto de reprodução, o que resulta em um ponto ideal estreito e uma coloração indesejada, conforme descrito em Takeuchi, T. e Nelson, P.A., “Optimal source distribution for binaural synthesis over loudspeakers”, Journal ASA 112(6), 2002.
[0005] Os sistemas de áudio são conhecidos na técnica, os quais combinam unidades de cancelamento de diafonia com unidades de binauralização para fornecer som surround virtual livre de diafonia, isto é, som livre de diafonia percebido pelo ouvinte a ser produzido em posições de alto- falante virtual. Entretanto, normalmente, tais unidades de binauralização introduzem pequenos erros inevitáveis, os quais são, então, amplificados pelas unidades de cancelamento de diafonia não perfeitas que resultam em mais coloração e percepção espacial errada.
[0006] É um objetivo da invenção fornecer um conceito aperfeiçoado para fornecer um som surround virtual essencialmente livre de diafonia.
[0007] Esse objetivo é alcançado pela matéria das reivindicações independentes. Formas de implantação adicionais ficam evidentes a partir das reivindicações dependentes, da descrição e das Figuras.
[0008] A invenção é baseada na ideia de tratar do problema de diafonia não pela serialização propensa a erro de um estágio de cancelamento de diafonia e um estágio de binauralização, mas, em vez disso, adaptando-se o estágio de cancelamento de diafonia para direcionar um conjunto de posições de alto-falante virtual desejadas em vez de tentar cancelar diretamente a diafonia dos alto-falantes reais. Dessa forma, o estágio de binauralização convencionalmente usado não é necessário e a serialização de erro é, dessa forma, evitada, enquanto se renderiza som surround virtual preciso e boa qualidade de som.
[0009] De acordo com um primeiro aspecto, a invenção fornece um aparelho de processamento de sinal de áudio para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo para obter um sinal de áudio de saída de canal esquerdo e para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal direito para obter um sinal de áudio de saída de canal direito, o sinal de áudio de saída de canal esquerdo e o sinal de áudio de saída de canal direito a serem transmitidos através de trajetos de propagação acústica para um ouvinte, em que funções de transferência dos trajetos de propagação acústica são definidas por uma matriz de função de transferência acústica (ATF) H, em que o aparelho de processamento de sinal de áudio compreende: um determinador que é configurado para determinar uma matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e em uma matriz de ATF-alvo VH, em que a matriz de ATF-alvo VH compreende funções de transferência-alvo de trajetos de propagação acústica- alvo, em que os trajetos de propagação acústica-alvo são definidos por uma disposição-alvo de posições de alto-falante virtual em relação ao ouvinte; em que um filtro é configurado para filtrar o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo com base na matriz de filtro C para obter um primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado e um segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado, e para filtrar o sinal de áudio de entrada de canal direito com base na matriz de filtro C para obter um primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado e um segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado; e um combinador é configurado para combinar o primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado e o primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado para obter o sinal de áudio de saída de canal esquerdo e para combinar o segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado e o segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado para obter o sinal de áudio de saída de canal direito. O filtro pode ser fornecido por uma unidade de cancelamento de diafonia.
[0010] Em uma primeira forma de implantação do aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, como tal, o determinador é configurado para determinar a matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e na matriz de ATF-alvo VH, de acordo com a seguinte equação:
em que HH denota a transposição hermitiana da matriz de ATF H, I denota uma matriz identidade, β denota um fator de regularização, M denota um atraso de modelagem e w denota uma frequência angular.
[0011] Em uma segunda forma de implantação do aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, como tal, o determinador é configurado para determinar a matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e na matriz de ATF-alvo VH, de acordo com a seguinte equação:
em que HH denota a transposição hermitiana da matriz de ATF H, M denota um atraso de modelagem e w denota uma frequência angular.
[0012] Em uma terceira forma de implantação do aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, como tal, o determinador é configurado para determinar a matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e na matriz de ATF-alvo VH, de acordo com a seguinte equação:
em que HH denota a transposição hermitiana da matriz de ATF H, I denota uma matriz identidade, β denota a fator de regularização, M denota um atraso de modelagem, w denota uma frequência angular e phase(A) denota uma operação de matriz que retorna uma matriz que contém apenas componentes de fase dos elementos da matriz A.
[0013] Em uma quarta forma de implantação do aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, como tal, o determinador é configurado para determinar a matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e na matriz de ATF-alvo VH, de acordo com a seguinte equação:
em que HH denota a transposição hermitiana da matriz de ATF H, M denota um atraso de modelagem, w denota uma frequência angular e phase(A) denota uma operação de matriz que retorna uma matriz que contém apenas componentes de fase dos elementos da matriz A.
[0014] Em uma quinta forma de implantação do aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, como tal ou qualquer forma de implantação anterior da mesma, o sinal de áudio de saída de canal esquerdo deve ser transmitido através de um primeiro trajeto de propagação acústica entre um alto-falante esquerdo e uma orelha esquerda do ouvinte e um segundo trajeto de propagação acústica entre o alto- falante esquerdo e uma orelha direita do ouvinte, em que o sinal de áudio de saída de canal direito deve ser transmitido através de um terceiro trajeto de propagação acústica entre um alto-falante direito e a orelha direita do ouvinte e um quarto trajeto de propagação acústica entre o alto-falante direito e a orelha esquerda do ouvinte, e em que uma primeira função de transferência do primeiro trajeto de propagação acústica, uma segunda função de transferência do segundo trajeto de propagação acústica, uma terceira função de transferência do terceiro trajeto de propagação acústica e uma quarta função de transferência do quarto trajeto de propagação acústica são a partir da matriz de ATF.
[0015] Em uma sexta forma de implantação do aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, como tal ou qualquer forma de implantação anterior da mesma, a matriz de ATF-alvo VH compreende uma primeira função de transferência-alvo de um primeiro trajeto de propagação acústica-alvo entre uma posição de alto- falante esquerdo virtual e uma orelha esquerda do ouvinte, uma segunda função de transferência-alvo de um segundo trajeto de propagação acústica-alvo entre a posição de alto-falante esquerdo virtual e uma orelha direita do ouvinte, uma terceira função de transferência-alvo de um terceiro trajeto de propagação acústica-alvo entre uma posição de alto-falante direito virtual e a orelha direita do ouvinte e uma quarta função de transferência-alvo de um quarto trajeto de propagação acústica-alvo entre a posição de alto-falante direito virtual e a orelha esquerda do ouvinte.
[0016] Em uma sétima forma de implantação do aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, como tal ou qualquer forma de implantação anterior da mesma, o determinador é adicionalmente configurado para recuperar a matriz de ATF ou a matriz de ATF-alvo a partir de um banco de dados.
[0017] Em uma oitava forma de implantação do aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, como tal ou qualquer forma de implantação anterior da mesma, o combinador é configurado para adicionar o primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado e o primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado para obter o sinal de áudio de saída de canal esquerdo e para adicionar o segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado e o segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado para obter o sinal de áudio de saída de canal direito.
[0018] Em uma nona forma de implantação do aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, como tal ou qualquer forma de implantação anterior da mesma, o aparelho compreende adicionalmente: um decompositor que é configurado para decompor o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo em um subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário e um subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo secundário e para decompor o sinal de áudio de entrada de canal direito em um subsinal de áudio de entrada de canal direito primário e um subsinal de áudio de entrada de canal direito secundário, em que o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário e o subsinal de áudio de entrada de canal direito primário são alocados em a banda de frequência predeterminada primária, e em que o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo secundário e o subsinal de áudio de entrada de canal direito secundário são alocados em uma banda de frequência predeterminada secundária; e um retardador que é configurado para atrasar o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo secundário por um tempo de atraso para obter um subsinal de áudio de saída de canal esquerdo secundário e para atrasar o subsinal de áudio de entrada de canal direito secundário por um tempo de atraso adicional para obter um subsinal de áudio de saída de canal direito secundário; em que o filtro é configurado para filtrar o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário com base na matriz de filtro C para obter um primeiro subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário filtrado e um segundo subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário filtrado e para filtrar o subsinal de áudio de entrada de canal direito primário com base na matriz de filtro C para obter um primeiro subsinal de áudio de entrada de canal direito primário filtrado e um segundo subsinal de áudio de entrada de canal direito primário filtrado; em que o combinador é configurado para combinar o primeiro subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário filtrado, o primeiro subsinal de áudio de entrada de canal direito primário filtrado e o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo secundário para obter o sinal de áudio de saída de canal esquerdo e para combinar o segundo subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário filtrado, o segundo subsinal de áudio de entrada de canal direito primário filtrado e o subsinal de áudio de entrada de canal direito secundário para obter o sinal de áudio de saída de canal direito.
[0019] Em uma décima forma de implantação do aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com a nona forma de implantação do primeiro aspecto da invenção, o decompositor é uma rede de cruzamento de áudio.
[0020] Em uma décima primeira forma de implantação do aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, como tal ou qualquer forma de implantação anterior da mesma, o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo é formado por um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo frontal de um sinal de áudio de entrada de múltiplos canais e o sinal de áudio de entrada de canal direito é formado por um sinal de áudio de entrada de canal direito frontal do sinal de áudio de entrada de múltiplos canais e o sinal de áudio de saída de canal esquerdo é formado por um sinal de áudio de saída de canal esquerdo frontal e o sinal de áudio de saída de canal direito é formado por um sinal de áudio de saída de canal direito frontal, ou o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo é formado por um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo traseiro de um sinal de áudio de entrada de múltiplos canais e o sinal de áudio de entrada de canal direito é formado por um sinal de áudio de entrada de canal direito traseiro do sinal de áudio de entrada de múltiplos canais e o sinal de áudio de saída de canal esquerdo é formado por um sinal de áudio de saída de canal esquerdo traseiro e o sinal de áudio de saída de canal direito é formado por um sinal de áudio de saída de canal direito traseiro.
[0021] Em uma décima segunda forma de implantação do aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com a décima primeira forma de implantação do primeiro aspecto da invenção, o sinal de áudio de entrada de múltiplos canais compreende um sinal de áudio de entrada de canal central e o combinador é configurado para combinar o sinal de áudio de entrada de canal central, o sinal de áudio de saída de canal esquerdo frontal e o sinal de áudio de saída de canal esquerdo traseiro e para combinar o sinal de áudio de entrada de canal central, o sinal de áudio de saída de canal direito frontal e o sinal de áudio de saída de canal direito traseiro.
[0022] De acordo com um segundo aspecto, a invenção fornece um método de processamento de sinal de áudio para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo para obter um sinal de áudio de saída de canal esquerdo e para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal direito para obter um sinal de áudio de saída de canal direito, o sinal de áudio de saída de canal esquerdo e o sinal de áudio de saída de canal direito a serem transmitidos através de trajetos de propagação acústica para um ouvinte, em que funções de transferência dos trajetos de propagação acústica são definidas por uma matriz de função de transferência acústica (ATF) H, em que o método de processamento de sinal de áudio compreende as etapas de: determinar uma matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e em uma matriz de ATF-alvo VH, em que a matriz de ATF-alvo VH compreende funções de transferência-alvo de trajetos de propagação acústica-alvo, em que os trajetos de propagação acústica-alvo são definidos por uma disposição-alvo de uma pluralidade de posições de alto-falante virtual em relação ao ouvinte; filtrar o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo com base na matriz de filtro C para obter um primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado e um segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado e filtrar o sinal de áudio de entrada de canal direito com base na matriz de filtro C para obter um primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado e um segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado; e combinar o primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado e o primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado para obter o sinal de áudio de saída de canal esquerdo e combinar o segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado e o segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado para obter o sinal de áudio de saída de canal direito.
[0023] O método, de acordo com o segundo aspecto da invenção, pode ser realizado pelo aparelho, de acordo com o primeiro aspecto da invenção. Recursos adicionais do método, de acordo com o segundo aspecto da invenção, resultam diretamente da funcionalidade do aparelho, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, e suas formas de implantação diferentes.
[0024] De acordo com um terceiro aspecto, a invenção se refere a um programa de computador que compreende um código de programa para realizar o método, de acordo com o segundo aspecto da invenção, quando executado em um computador.
[0025] A invenção pode ser implantada em hardware e/ou software. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0026] As modalidades da invenção serão descritas em relação aos desenhos a seguir, em que:
[0027] A Figura 1 mostra um diagrama de um aparelho de processamento de sinal de áudio para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo e um sinal de áudio de entrada de canal direito, de acordo com uma modalidade;
[0028] A Figura 2 mostra um diagrama de um método de processamento de sinal de áudio para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo e um sinal de áudio de entrada de canal direito, de acordo com uma modalidade;
[0029] A Figura 3 mostra um diagrama de um aparelho de processamento de sinal de áudio para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo e um sinal de áudio de entrada de canal direito, de acordo com uma modalidade;
[0030] A Figura 4 mostra um diagrama de uma alocação de frequências para bandas de frequência predeterminadas, de acordo com uma modalidade;
[0031] A Figura 5 mostra um diagrama de um aparelho de processamento de sinal de áudio para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo e um sinal de áudio de entrada de canal direito, de acordo com uma modalidade; e
[0032] A Figura 6 mostra um diagrama de resultados de teste A/B entre técnicas de cancelamento de diafonia convencionais e modalidades da presente invenção.
[0033] A Figura 1 mostra um diagrama de um aparelho de processamento de sinal de áudio 100, de acordo com uma modalidade. O aparelho de processamento de sinal de áudio 100 é adaptado para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo L para obter um sinal de áudio de saída de canal esquerdo X1 e para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal direito R para obter um sinal de áudio de saída de canal direito X2.
[0034] O sinal de áudio de saída de canal esquerdo X1 e o sinal de áudio de saída de canal direito X2 devem ser transmitidos através de trajetos de propagação acústica para um ouvinte, em que funções de transferência dos trajetos de propagação acústica são definidas por uma matriz de função de transferência acústica (ATF) H.
[0035] O aparelho de processamento de sinal de áudio 100 compreende um determinador 101 que é configurado para determinar uma matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e em uma matriz de ATF-alvo VH, em que a matriz de ATF-alvo VH compreende funções de transferência-alvo de trajetos de propagação acústica-alvo, em que os trajetos de propagação acústica-alvo são definidos por uma disposição-alvo de posições de alto-falante virtual em relação ao ouvinte.
[0036] O termo “posição de alto-falante virtual” (assim como “alto- falante virtual”) é bem conhecido pela pessoa versada na técnica. Escolhendo- se funções de transferência adequadas, a posição, a partir da qual um ouvinte percebe o recebimento de um sinal de áudio emitido por um alto-falante, pode ser diferente da posição real do alto-falante. Essa posição é a “posição de alto- falante virtual” usada no presente documento e é associada a técnicas, tais como ampliação de som estéreo e surround virtual, em que a posição de alto-falante virtual se estende além, por exemplo, da colocação física de um par estéreo de alto-falantes e os locais entre os mesmos.
[0037] O aparelho de processamento de sinal de áudio 100 compreende adicionalmente um filtro 103 que é configurado para filtrar o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo L com base na matriz de filtro C para obter um primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado 107 e um segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado 109 e para filtrar o sinal de áudio de entrada de canal direito R com base na matriz de filtro C para obter um primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado 111 e um segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado 113, e um combinador 105 que é configurado para combinar o primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado 107 e o primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado 111 para obter o sinal de áudio de saída de canal esquerdo X1 e para combinar o segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado 109 e o segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado 113 para obter o sinal de áudio de saída de canal direito X2.
[0038] Falando matematicamente, o aparelho de processamento de sinal de áudio 100 não é configurado para determinar sua matriz de filtro C de forma que o produto da matriz de ATF H e da matriz de filtro C seja essencialmente igual à matriz identidade I (como é o caso em unidades de cancelamento de diafonia convencionais), mas, em vez disso, para determinar sua matriz de filtro C de forma que o produto da matriz de ATF H e da matriz de filtro C seja igual à matriz de ATF-alvo VH definida pela disposição-alvo de posições de alto-falante virtual em relação ao ouvinte. Mais especificamente, os elementos da matriz de ATF-alvo VH são definidos pelas funções de transferência que descrevem os respectivos trajetos de propagação acústica a partir das posições de alto-falante virtual desejadas para as orelhas do ouvinte. Essas funções de transferência podem ser funções de transferência relacionadas a cabeça (HRTFs) tomadas a partir de um banco de dados ou algumas funções de transferência baseadas em modelo.
[0039] Em uma modalidade, o determinador 101 é configurado para determinar a matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e na matriz de ATF- alvo VH com o uso de uma aproximação de quadrados mínimos de acordo com a seguinte equação:
em que HH denota a transposição hermitiana da matriz de ATF H, I denota a matriz identidade, β denota um fator de regularização, M denota um atraso de modelagem e w denota uma frequência angular.
[0040] O fator de regularização β é normalmente empregado a fim de alcançar a estabilidade e restringir o ganho do filtro. Quanto maior o fator de regularização β, menor é o ganho do filtro, mas às custas da precisão de reprodução e da qualidade de som. O fator de regularização β pode ser considerado como um ruído aditivo controlado, o qual é introduzido a fim de alcançar estabilidade. Devido ao fato de que o condicionamento deficiente do sistema de equação pode variar com a frequência, esse fator pode ser projetado para ser dependente de frequência.
[0041] De modo surpreendente, a abordagem sugerida pela presente invenção tem o efeito colateral vantajoso de que, em comparação com as unidades de cancelamento de diafonia convencionais, um fator de regularização relativamente pequeno β pode ser escolhido. Isso é devido ao fato de que o segundo termo da equação ((HH • VH)e-J'uM) atua como um controle de ganho, o qual é otimizado para reproduzir precisamente as dicas binaurais desejadas. Isto é, a estabilidade e a robustez do filtro são mantidas sem comprometer a precisão de reprodução binaural.
[0042] Dessa forma, em uma modalidade adicional, o fator de regularização β pode ser definido para zero, de forma que, nessa modalidade o determinador 101 seja configurado para determinar a matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e na matriz de ATF-alvo VH de acordo com a seguinte equação:
[0043] A qualidade de som de saída da presente invenção pode ser adicionalmente aperfeiçoada usando-se apenas as informações de fase contidas na matriz de ATF-alvo VH, isto é:
em que phase(A) denota uma operação de matriz que retorna uma matriz que contém apenas os componentes de fase dos elementos da matriz A.
[0044] Dessa forma, em uma modalidade adicional, o determinador 101 é configurado para determinar a matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e na matriz de ATF-alvo VH de acordo com a seguinte equação:
[0045] Essa abordagem corresponde essencialmente a aproximar funções de transferência relacionadas a cabeça(HRTFs) ou funções de transferência para um sistema de passagem total, isto é, magnitude constante e fase variável. Dessa forma, as diferenças de tempo interaural (ITDs) são preservadas enquanto as diferenças de nível interaural (ILDs) erradas são evitadas, o que resulta em redução considerável na coloração sem afetar significativamente o efeito de som surround.
[0046] Devido ao efeito vantajoso descrito acima da abordagem da presente invenção no fator de regularização β, também para essa modalidade, o fator de regularização β pode ser definido para zero. Dessa forma, em uma modalidade adicional, o determinador 101 é configurado para determinar a matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e na matriz de ATF-alvo VH de acordo com a seguinte equação:
[0047] A Figura 2 mostra um diagrama de um método de processamento de sinal de áudio 200, de acordo com uma modalidade. O método de processamento de sinal de áudio 200 é adaptado para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo L para obter um sinal de áudio de saída de canal esquerdo X1 e para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal direito R para obter um sinal de áudio de saída de canal direito X2.
[0048] O sinal de áudio de saída de canal esquerdo X1 e o sinal de áudio de saída de canal direito X2 devem ser transmitidos através de trajetos de propagação acústica para um ouvinte, em que funções de transferência dos trajetos de propagação acústica são definidas por uma matriz de função de transferência acústica (ATF) H.
[0049] O método de processamento de sinal de áudio 200 compreende uma etapa 201 de determinar uma matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e em uma matriz de ATF-alvo VH, em que a matriz de ATF-alvo VH compreende funções de transferência-alvo de trajetos de propagação acústica-alvo, em que os trajetos de propagação acústica-alvo são definidos por uma disposição-alvo de uma pluralidade de posições de alto-falante virtual em relação ao ouvinte, uma etapa 203 de filtrar o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo L com base na matriz de filtro C para obter um primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado 107 e um segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado 109 e de filtrar o sinal de áudio de entrada de canal direito R com base na matriz de filtro C para obter um primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado 111 e um segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado 113 e uma etapa 205 de combinar o primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado 107 e o primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado 111 para obter o sinal de áudio de saída de canal esquerdo X1 e combinar o segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado 109 e o segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado 113 para obter o sinal de áudio de saída de canal direito X2.
[0050] Uma pessoa versada na técnica observa que as etapas acima podem ser realizadas serialmente, em paralelo ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, as etapas 201 e 203 podem ser realizadas em paralelo umas as outras e em série vis-à-vis etapa 205.
[0051] A seguir, formas e modalidades de implantação adicionais do aparelho de processamento de sinal de áudio 100 e do método de processamento de sinal de áudio 200 são descritas.
[0052] A Figura 3 mostra um diagrama de um aparelho de processamento de sinal de áudio 100, de acordo com uma modalidade. O aparelho de processamento de sinal de áudio 100 é adaptado para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo L para obter um sinal de áudio de saída de canal esquerdo X1 e para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal direito R para obter um sinal de áudio de saída de canal direito X2.
[0053] O sinal de áudio de saída de canal esquerdo X1 e o sinal de áudio de saída de canal direito X2 devem ser transmitidos através de trajetos de propagação acústica para um ouvinte, em que funções de transferência dos trajetos de propagação acústica são definidas por uma matriz de função de transferência acústica (ATF) H.
[0054] O aparelho de processamento de sinal de áudio 100 compreende um determinador 101, o qual, na modalidade da Figura 3, é implantado como uma parte de um filtro 103 na forma de um corretor de diafonia. O determinador 101 é configurado para determinar uma matriz de filtro C com base na matriz de ATF H e em uma matriz de ATF-alvo VH, em que a matriz de ATF-alvo VH compreende funções de transferência-alvo de trajetos de propagação acústica-alvo, em que os trajetos de propagação acústica-alvo são definidos por uma disposição-alvo de posições de alto-falante virtual em relação ao ouvinte.
[0055] O aparelho de processamento de sinal de áudio 100 compreende adicionalmente um decompositor 315 que é configurado para decompor o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo (L) em um subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário e um subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo secundário e para decompor o sinal de áudio de entrada de canal direito R em um subsinal de áudio de entrada de canal direito primário e um subsinal de áudio de entrada de canal direito secundário. O subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário e o subsinal de áudio de entrada de canal direito primário são alocados em uma banda de frequência predeterminada primária e o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo secundário e o subsinal de áudio de entrada de canal direito secundário são alocados em uma banda de frequência predeterminada secundária.
[0056] A decomposição de frequência pode ser alcançada pelo decompositor 315 com o uso de, por exemplo, um banco de filtro de baixa complexidade e/ou uma rede de cruzamento de áudio. A rede de cruzamento de áudio pode ser uma rede de cruzamento de áudio analógica ou uma rede de cruzamento de áudio digital. Como apenas um exemplo, o decompositor 315, o determinador 101, o retardador 317 e o combinador 105 podem ser elementos distintos de um filtro digital.
[0057] O aparelho de processamento de sinal de áudio 100 mostrado na Figura 3 compreende adicionalmente um retardador 317 que é configurado para atrasar o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo secundário por um tempo de atraso para obter um subsinal de áudio de saída de canal esquerdo secundário e para atrasar o subsinal de áudio de entrada de canal direito secundário por um tempo de atraso adicional para obter um subsinal de áudio de saída de canal direito secundário. O retardador 317 pode ser uma linha de atraso digital.
[0058] O filtro 103 na forma de um corretor de diafonia é configurado para filtrar o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário com base na matriz de filtro C para obter um primeiro subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário filtrado e um segundo subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário filtrado e para filtrar o subsinal de áudio de entrada de canal direito primário com base na matriz de filtro C para obter um primeiro subsinal de áudio de entrada de canal direito primário filtrado e um segundo subsinal de áudio de entrada de canal direito primário filtrado.
[0059] O aparelho de processamento de sinal de áudio 100 mostrado na Figura 3 compreende adicionalmente um combinador 105 que é configurado para combinar o primeiro subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário filtrado, o primeiro subsinal de áudio de entrada de canal direito primário filtrado e o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo secundário para obter o sinal de áudio de saída de canal esquerdo X1 a ser fornecido a um alto-falante esquerdo 319 e para combinar o segundo subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário filtrado, o segundo subsinal de áudio de entrada de canal direito primário filtrado e o subsinal de áudio de entrada de canal direito secundário para obter o sinal de áudio de saída de canal direito X2 a ser fornecido a um alto-falante direito 321.
[0060] Em uma modalidade, o decompositor 315 divide os sinais de áudio de entrada em sub-bandas que consideram as propriedades acústicas dos alto-falantes 319 e 321, tal como corte de frequência baixa e limite de alta frequência. As frequências abaixo da frequência de corte e acima do limite de alta frequência são desviadas para evitar distorções. A banda de frequência predeterminada primária pode ser a banda de frequências médias mostradas na Figura 4 e a banda de frequência predeterminada secundária pode ser a banda (ou bandas) de frequências baixas e altas mostradas na Figura 4. Em uma modalidade, o decompositor 315 é uma rede de cruzamento de áudio.
[0061] A Figura 5 mostra um diagrama de um aparelho de processamento de sinal de áudio 100, de acordo com uma modalidade. O aparelho de processamento de sinal de áudio 100 é adaptado para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo para obter um sinal de áudio de saída de canal esquerdo X1 e para pré-distorcer um sinal de áudio de entrada de canal direito para obter um sinal de áudio de saída de canal direito X2. O diagrama se refere a um sistema de áudio virtual surround para filtrar um sinal de áudio de múltiplos canais.
[0062] O aparelho de processamento de sinal de áudio 100 compreende dois decompositores 315, dois filtros 103 na forma de dois corretores de diafonia, dois determinadores 101 implantados como parte do respectivo corretor de diafonia, dois retardadores 317 e um combinador 105 que tem a mesma funcionalidade, conforme descrito em conjunto com a Figura 3. O sinal de áudio de saída de canal esquerdo X1 é transmitido com um alto-falante esquerdo 319. O sinal de áudio de saída de canal direito X2 é transmitido por meio de um alto-falante direito 321.
[0063] Na porção superior do diagrama, o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo L é formado por um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo frontal do sinal de áudio de entrada de múltiplos canais e o sinal de áudio de entrada de canal direito R é formado por um sinal de áudio de entrada de canal direito frontal do sinal de áudio de entrada de múltiplos canais. Na porção inferior do diagrama, o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo L é formado por um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo traseiro do sinal de áudio de entrada de múltiplos canais e o sinal de áudio de entrada de canal direito R é formado por um sinal de áudio de entrada de canal direito traseiro do sinal de áudio de entrada de múltiplos canais.
[0064] O sinal de áudio de entrada de múltiplos canais compreende adicionalmente um sinal de áudio de entrada de canal central, em que o combinador 105 é configurado para combinar o sinal de áudio de entrada de canal central, o sinal de áudio de saída de canal esquerdo frontal e o sinal de áudio de saída de canal esquerdo traseiro e para combinar o sinal de áudio de entrada de canal central, o sinal de áudio de saída de canal direito frontal e o sinal de áudio de saída de canal direito traseiro.
[0065] A Figura 6 mostra um diagrama de resultados de teste A/B entre técnicas de cancelamento de diafonia convencionais e modalidades da presente invenção. Os atributos avaliados foram envelopamento (por exemplo, impressão espacial percebida) e qualidade de som (por exemplo, preferência). Os dados foram analisados com o uso do modelo Bradley-Terry-Luce (BTL), o qual dá uma escala de preferência relativa, cujos valores são refletivos no eixo geométrico Y. Os sinais foram apresentados através de alto-falantes de TV. No total, 13 indivíduos participaram no teste.
[0066] Os resultados para o teste de escuta comparam as modalidades da presente invenção (XTC1) com cancelamento de diafonia convencional (XTC) e o som estéreo original. É claramente observado que a presente invenção é significativamente preferencial sobre as soluções do estado da técnica em relação à amplitude e à qualidade de som.
[0067] As modalidades da presente invenção fornecem, dentre outras, as vantagens a seguir. Menos regularização é necessária a fim de controlar o ganho dos filtros. Devido ao fato de que o problema não é mais otimizado para se aproximar de uma inversão exata, mas de um conjunto de funções de transferência, s filtros resultantes são mais estáveis e robustos. Os filtros robustos sugerem um ponto ideal mais amplo. Menos coloração é introduzida no ponto de reprodução e um efeito de som 3D realista pode ser alcançado sem comprometer a qualidade de som, como é o caso com soluções convencionais. A presente invenção fornece uma redução substancial em complexidade dos filtros, dado que a unidade de binauralização não é mais necessária. A invenção pode ser empregada com qualquer configuração de alto- falante (ângulos de abrangência diferentes, geometrias e tamanho de alto- falante) e pode ser facilmente estendida para mais de dois canais.
[0068] As modalidades da invenção são aplicadas dentro de terminais de áudio que tem pelo menos dois alto-falantes, tais como TVs, sistemas de alta fidelidade (HiFi), sistemas de cinema, dispositivos móveis, tais como telefone inteligente ou computadores do tipo tablet ou sistemas de teleconferência. As modalidades da invenção são implantadas em conjuntos de chip semicondutores.
[0069] As modalidades da invenção podem ser implantadas em um programa de computador para operar em um sistema de computador, incluindo, pelo menos, porções de código para realizar as etapas de um método, de acordo com a invenção, quando se opera em um aparelho programável, tal como um sistema de computador, ou se permite que um aparelho programável realize funções de um dispositivo ou sistema, de acordo com a invenção.
[0070] Um programa de computador é uma lista de instruções, tal como um programa de aplicação particular e/ou um sistema operacional. O programa de computador pode incluir, por exemplo, um ou mais dentre: uma sub-rotina, uma função, um procedimento, um método de objeto, uma implantação de objeto, uma aplicação executável, um miniaplicativo, um servlet, um código de fonte, um código de objeto, uma biblioteca compartilhada/biblioteca de carga dinâmica e/ou outra sequência de instruções projetadas para execução em um sistema de computador.
[0071] O programa de computador pode ser armazenado internamente em uma mídia de armazenamento legível por computador ou transmitido para o sistema de computador por meio de uma mídia de transmissão legível por computador. Todo ou parte do programa de computador pode ser fornecido em mídias legíveis por computador transitórias ou não transitórias permanente, removível ou remotamente acopladas a um sistema de processamento de informações. As mídias legíveis por computador podem incluir, por exemplo, e sem limitação, qualquer número dos seguintes: mídias de armazenamento magnético, incluindo mídias de armazenamento em disco e fita; mídias de armazenamento óptico, tais como mídias em disco compacto (por exemplo, CD-ROM, CD-R, etc.) e mídias de armazenamento em disco de vídeo digital; mídias de armazenamento de memória não volátil, incluindo unidades de memória com base em semicondutor, tais como memória FLASH, EEPROM, EPROM, ROM; memórias digitais ferromagnéticas; MRAM; mídias de armazenamento volátil, incluindo registros, armazenamentos temporários ou caches, memória principal, RAM, etc.; e mídias de transmissão de dados, incluindo redes de computador, equipamento de telecomunicação ponto a ponto e mídias de transmissão de onda de portadora, para citar apenas alguns.
[0072] Um processo de computador inclui tipicamente um programa ou uma porção de um programa de execução (operação), valores de programa de corrente e informações de estado e os recursos usados pelo sistema operacional para gerenciar a execução do processo. Um sistema operacional (OS) é o software que gerencia o compartilhamento dos recursos de um computador e fornece programadores com uma interface usada para acessar aqueles recursos. Um sistema operacional processa dados de sistema e entrada de usuário e responde alocando-se e gerenciando-se tarefas e recursos de sistema interno como um serviço para usuários e programas do sistema.
[0073] O sistema de computador pode incluir, por exemplo, pelo menos uma unidade de processamento, memória associada e diversos dispositivos de entrada/saída (I/O). Quando se executa o programa de computador, o sistema de computador processa informações de acordo com o programa de computador e produz informações de saída resultantes por meio de dispositivos I/O.
[0074] As conexões, conforme discutido no presente documento, podem ser qualquer tipo de conexão adequada para transferir sinais a partir de ou para os respectivos nós, unidades ou dispositivos, por exemplo, por meio de dispositivos intermediários. Consequentemente, a menos que sugerido ou declarado de outro modo, as conexões podem, por exemplo, ser conexões diretas ou conexões indiretas. As conexões podem ser ilustradas ou descritas com referência a serem uma conexão única, uma pluralidade de conexões, conexões unidirecionais ou conexões bidirecionais. Entretanto, modalidades diferentes podem variar a implantação das conexões. Por exemplo, conexões unidirecionais separadas podem ser usadas em vez de as conexões bidirecionais e vice-versa. Além disso, a pluralidade de conexões pode ser substituída com uma única conexão que transfere múltiplos sinais serialmente ou em de uma forma multiplexada em tempo. Do mesmo modo, as conexões únicas que portam múltiplos sinais podem ser separadas em diversas conexões diferentes que portam subconjuntos desses sinais. Portanto, muitas opções existem para transferir sinais.
[0075] As pessoas versadas na técnica reconhecerão que as barreiras entre blocos lógicos são meramente ilustrativas e que modalidades alternativas podem fundir blocos lógicos ou elementos de circuito ou impor uma decomposição alternativa de funcionalidade mediante diversos blocos lógicos ou elementos de circuito. Dessa forma, deve ser entendido que as arquiteturas retratadas no presente documento são meramente exemplificativas e que, de fato, muitas outras arquiteturas podem ser implantadas, as quais alcançam a mesma funcionalidade.
[0076] Dessa forma, qualquer disposição de componentes para alcançar a mesma funcionalidade é eficazmente “associada”, de forma que a funcionalidade desejada seja alcançada. Logo, quaisquer dois componentes combinados no presente documento para alcançar uma funcionalidade particular podem ser vistos como “associados” um ao outro, de forma que a funcionalidade desejada seja alcançada, independentemente de arquiteturas ou componentes intermediários. Do mesmo modo, quaisquer dois componentes associados dessa forma também podem ser vistos como “operacionalmente conectados” ou “operacionalmente acoplados” um ao outro para alcançar a funcionalidade desejada.
[0077] Além disso, as pessoas versadas na técnica reconhecerão que as barreiras entre as operações descritas acima são meramente ilustrativas. As múltiplas operações podem ser combinadas em uma única operação, uma única operação pode ser distribuída em operações adicionais e as operações podem ser executadas, pelo menos parcialmente, de modo sobreposto em tempo. Além disso, modalidades alternativas podem incluir múltiplas instâncias de uma operação em particular e a ordem das operações pode ser alterada em diversas outras modalidades.
[0078] Além disso, por exemplo, os exemplos, ou porções dos mesmos, podem ser implantados como representações suaves ou de código de um conjunto de circuitos físico ou de representações lógicas conversíveis em um conjunto de circuitos físico, tal como em uma linguagem de descrição de hardware de qualquer tipo apropriado.
[0079] Além disso, a invenção não é limitada a dispositivos ou unidades físicas implantadas em hardware não programável, mas também pode ser aplicada em dispositivos ou unidades programáveis que têm capacidade para realizar as funções de dispositivo desejadas operando-se de acordo com um código de programa adequado, tais como mainframes, minicomputadores, servidores, estações de trabalho, computadores pessoais, blocos de notas, assistentes pessoais digitais, jogos eletrônicos, sistemas automotivos e outros sistemas embutidos, telefones celulares e diversos outros dispositivos sem fio, comumente denotados neste pedido como “sistemas de computador”.
[0080] Entretanto, outras modificações, variações e alternativas também são possíveis. Os relatórios descritivos e os desenhos devem ser, consequentemente, determinados em um senso ilustrativo em vez de restritivo.
Claims (10)
1. Aparelho de processamento de sinal de áudio (100) para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo (L) para obter um sinal de áudio de saída de canal esquerdo (X1) e para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal direito (R) para obter um sinal de áudio de saída de canal direito (X2), em que o sinal de áudio de saída de canal esquerdo (X1) e o sinal de áudio de saída de canal direito (X2) devem ser transmitidos através de trajetos de propagação acústica para um ouvinte, CARACTERIZADO pelo fato de que funções de transferência dos trajetos de propagação acústica são definidas por uma matriz de função de transferência acústica (H), e que o aparelho de processamento de sinal de áudio compreende: um determinador (101) configurado para determinar uma matriz de filtro (C) com base na matriz de função de transferência acústica (H) e em uma matriz de função de transferência acústica-alvo (VH), em que a matriz de função de transferência acústica-alvo (VH) compreende funções de transferência-alvo de trajetos de propagação acústica-alvo, em que os trajetos de propagação acústica-alvo são definidos por uma disposição-alvo de posições de alto-falante virtual em relação ao ouvinte; um filtro (103) configurado para filtrar o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo (L) com base na matriz de filtro (C) para obter um primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado (107) e um segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado (109), e para filtrar o sinal de áudio de entrada de canal direito (R) com base na matriz de filtro (C) para obter um primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado (111) e um segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado (113); e um combinador (105) configurado para combinar o primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado (107) e o primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado (111) para obter o sinal de áudio de saída de canal esquerdo (X1), e para combinar o segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado (109) e o segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado (113) para obter o sinal de áudio de saída de canal direito (X2), caracterizado pelo fato de que o determinador (101) é configurado para determinar a matriz de filtro (C) com base na matriz de função de transferência acústica (H) e na matriz de função de transferência acústica-alvo (VH) de acordo com a seguinte equação:
em que HH denota a transposição hermitiana da matriz de função de transferência acústica (H), I denota uma matriz identidade, β denota um fator de regularização, M denota um atraso de modelagem, w denota uma frequência angular, e phase(A) denota uma operação de matriz que retorna uma matriz que contém apenas componentes de fase dos elementos da matriz A.
2. Aparelho de processamento de sinal de áudio (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal de áudio de saída de canal esquerdo (X1) deve ser transmitido por um primeiro trajeto de propagação acústica entre um alto-falante esquerdo e uma orelha esquerda do ouvinte e um segundo trajeto de propagação acústica entre o alto-falante esquerdo e uma orelha direita do ouvinte, em que o sinal de áudio de saída de canal direito (X2) deve ser transmitido através de um terceiro trajeto de propagação acústica entre um alto-falante direito e a orelha direita do ouvinte e um quarto trajeto de propagação acústica entre o alto-falante direito e a orelha esquerda do ouvinte, e em que uma primeira função de transferência do primeiro trajeto de propagação acústica, uma segunda função de transferência do segundo trajeto de propagação acústica, uma terceira função de transferência do terceiro trajeto de propagação acústica, e uma quarta função de transferência do quarto trajeto de propagação acústica formam a matriz de função de transferência acústica (H).
3. Aparelho de processamento de sinal de áudio (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a matriz de função de transferência acústica-alvo (VH) compreende uma primeira função de transferência-alvo de um primeiro trajeto de propagação acústica-alvo entre uma posição de alto-falante esquerdo virtual e uma orelha esquerda do ouvinte, uma segunda função de transferência-alvo de um segundo trajeto de propagação acústica-alvo entre a posição de alto-falante esquerdo virtual e uma orelha direita do ouvinte, uma terceira função de transferência-alvo de um terceiro trajeto de propagação acústica-alvo entre uma posição de alto-falante direito virtual e a orelha direita do ouvinte, e uma quarta função de transferência-alvo de um quarto trajeto de propagação acústica-alvo entre a posição de alto-falante direito virtual e a orelha esquerda do ouvinte.
4. Aparelho de processamento de sinal de áudio (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o determinador (101) é adicionalmente configurado para recuperar a matriz de função de transferência acústica (H) ou a matriz de função de transferência acústica-alvo (VH) a partir de um banco de dados.
5. Aparelho de processamento de sinal de áudio (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o combinador (105) é configurado para adicionar o primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado (107) e o primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado (111) para obter o sinal de áudio de saída de canal esquerdo (X1), e para adicionar o segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado (109) e o segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado (113) para obter o sinal de áudio de saída de canal direito (X2).
6. Aparelho de processamento de sinal de áudio (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho compreende adicionalmente: um decompositor (315) configurado para decompor o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo (L) em um subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário e um subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo secundário, e para decompor o sinal de áudio de entrada de canal direito (R) em um subsinal de áudio de entrada de canal direito primário e um subsinal de áudio de entrada de canal direito secundário, em que o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário e o subsinal de áudio de entrada de canal direito primário são alocados em uma banda de frequência predeterminada primária, e em que o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo secundário e o subsinal de áudio de entrada de canal direito secundário são alocados em uma banda de frequência predeterminada secundária; e um retardador (317) configurado para atrasar o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo secundário por um tempo de atraso para obter um subsinal de áudio de saída de canal esquerdo secundário e para atrasar o subsinal de áudio de entrada de canal direito secundário por um tempo de atraso adicional para obter um subsinal de áudio de saída de canal direito secundário; em que o filtro (103) é configurado para filtrar o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário com base na matriz de filtro (C) para obter um primeiro subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário filtrado e um segundo subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário filtrado, e para filtrar o subsinal de áudio de entrada de canal direito primário com base na matriz de filtro (C) para obter um primeiro subsinal de áudio de entrada de canal direito primário filtrado e um segundo subsinal de áudio de entrada de canal direito primário filtrado; em que o combinador (105) é configurado para combinar o primeiro subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário filtrado, o primeiro subsinal de áudio de entrada de canal direito primário filtrado e o subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo secundário para obter o sinal de áudio de saída de canal esquerdo (X1), e para combinar o segundo subsinal de áudio de entrada de canal esquerdo primário filtrado, o segundo subsinal de áudio de entrada de canal direito primário filtrado e o subsinal de áudio de entrada de canal direito secundário para obter o sinal de áudio de saída de canal direito (X2).
7. Aparelho de processamento de sinal de áudio (100), de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o decompositor (615) é uma rede de cruzamento de áudio.
8. Aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo (L) é formado por um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo frontal de um sinal de áudio de entrada de múltiplos canais e o sinal de áudio de entrada de canal direito (R) é formado por um sinal de áudio de entrada de canal direito frontal do sinal de áudio de entrada de múltiplos canais e o sinal de áudio de saída de canal esquerdo (X1) é formado por um sinal de áudio de saída de canal esquerdo frontal e o sinal de áudio de saída de canal direito (X2) é formado por um sinal de áudio de saída de canal direito frontal, ou em que o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo (L) é formado por um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo traseiro de um sinal de áudio de entrada de múltiplos canais e o sinal de áudio de entrada de canal direito (R) é formado por um sinal de áudio de entrada de canal direito traseiro do sinal de áudio de entrada de múltiplos canais e o sinal de áudio de saída de canal esquerdo (X1) é formado por um sinal de áudio de saída de canal esquerdo traseiro e o sinal de áudio de saída de canal direito (X2) é formado por um sinal de áudio de saída de canal direito traseiro.
9. Aparelho de processamento de sinal de áudio, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal de áudio de entrada de múltiplos canais compreende um sinal de áudio de entrada de canal central, e em que o combinador (105) é configurado para combinar o sinal de áudio de entrada de canal central, o sinal de áudio de saída de canal esquerdo frontal, e o sinal de áudio de saída de canal esquerdo traseiro, e para combinar o sinal de áudio de entrada de canal central, o sinal de áudio de saída de canal direito frontal, e o sinal de áudio de saída de canal direito traseiro.
10. Método de processamento de sinal de áudio (200) para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal esquerdo (L) para obter um sinal de áudio de saída de canal esquerdo (X1) e para filtrar um sinal de áudio de entrada de canal direito (R) para obter um sinal de áudio de saída de canal direito (X2), em que o sinal de áudio de saída de canal esquerdo (X1) e o sinal de áudio de saída de canal direito (X2) devem ser transmitidos através de trajetos de propagação acústica para um ouvinte, CARACTERIZADO pelo fato de que funções de transferência dos trajetos de propagação acústica são definidas por uma matriz de função de transferência acústica (H), e que o método de processamento de sinal de áudio compreende as etapas de: determinar uma matriz de filtro (C) com base na matriz de função de transferência acústica (H) e em uma matriz de função de transferência acústica- alvo (VH), em que a matriz de função de transferência acústica-alvo (VH) compreende funções de transferência-alvo de trajetos de propagação acústica- alvo, em que os trajetos de propagação acústica-alvo são definidos por uma disposição-alvo de uma pluralidade de posições de alto-falante virtual em relação ao ouvinte; filtrar o sinal de áudio de entrada de canal esquerdo (L) com base na matriz de filtro (C) para obter um primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado e um segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado, e filtrar o sinal de áudio de entrada de canal direito (R) com base na matriz de filtro (C) para obter um primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado e um segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado; e combinar o primeiro sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado e o primeiro sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado para obter o sinal de áudio de saída de canal esquerdo (X1), e combinar o segundo sinal de áudio de entrada de canal esquerdo filtrado e o segundo sinal de áudio de entrada de canal direito filtrado para obter o sinal de áudio de saída de canal direito (X2), em que determinar a matriz de filtro (C) compreende determinar a matriz de filtro (C) de acordo com a seguinte equação:
em que HH denota a transposição hermitiana da matriz de função de transferência acústica (H), I denota uma matriz identidade, β denota um fator de regularização, M denota um atraso de modelagem, w denota uma frequência angular, e phase(A) denota uma operação de matriz que retorna uma matriz que contém apenas componentes de fase dos elementos da matriz A.
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