CH708803A2 - Method and apparatus for folding of sound signals with head-related impulse responses. - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Klangsignalen. Mehrere Klangsignale s j (t) (1) werden jeweils mit zwei parallel arbeitenden Verzögerungselementen (2) verzögert, so dass die Differenz der Verzögerung einem gewünschten Wert entspricht, und mit Kerbfiltern (3) gefiltert, so dass die in den Spektren der dabei entstehenden Signale (3a) gewünschte Kerben entstehen, die für die Wahrnehmung von kopfbezogenen Impulsantworten wichtig sind. Um die durch die Anwendung der Kerbfilter entstehende Klangverfärbung der Signale (3a) auszugleichen und/oder den Signalen weitere gewünschte spektrale Eigenschaften hinzuzufügen, werden weitere Filter (4) angewendet. Die dabei entstehenden Signale werden, separat für das linke bzw. das rechte Ohr, addiert und ergeben so das linke Ausgangssignal (9) bzw. das rechte Ausgangssignal (10).The invention relates to a method and a device for processing sound signals. A plurality of sound signals sj (t) (1) are respectively delayed with two delay elements (2) operating in parallel, so that the difference of the delay corresponds to a desired value, and filtered with notch filters (3), so that the signals resulting in the spectra of the resulting signals (3a) create desired notches that are important for the perception of head-related impulse responses. In order to compensate for the sound discoloration of the signals (3a) resulting from the use of the notch filters and / or to add further desired spectral properties to the signals, further filters (4) are used. The resulting signals are added separately for the left and the right ear, thus producing the left output signal (9) and the right output signal (10).
Description
Beschreibung description
[0001 ] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Klangsignalen gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Klangsignalen gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 13. The invention relates to a method for processing sound signals according to the preamble of claim 1. The invention further relates to an apparatus for processing sound signals according to the preamble of claim 13.
[0002] Binaurale Klangsignale sind zweispurige Klangsignale, bestehend aus einem Signal für das linke Ohr und einem Signal für das rechte Ohr. Werden binaurale Klangsignale mit Kopfhörern abgespielt, ergibt sich beim Hörer ein räumlicher Klangeindruck. Binaurale Klangsignale können z.B. mit einem Kunstkopf mit Mikrophonen in den Ohren aufgenommen werden. Sie können aber auch synthetisch erzeugt werden, indem (Nachhall-freie) Klangsignale mit Impulsantworten, welche die Ausbreitung von Schall von einer Klangquelle zu den beiden Ohren des Hörers simulieren, gefaltet werden. Falls die Ausbreitung von Schall in einer reflexionsfreien Umgebung simuliert wird, wird die Impulsantwort als «kopfbezogene Impulsantwort» bezeichnet (auch «head related impulse response», HRIR, oder «head related transfer Funktion», HRTF, genannt). Binaural sound signals are two-track sound signals, consisting of a signal for the left ear and a signal for the right ear. If binaural sound signals are played with headphones, the listener gets a spatial sound impression. Binaural sound signals may e.g. be recorded with a dummy head with microphones in the ears. However, they can also be generated synthetically by folding (reverberation-free) sound signals with impulse responses simulating the propagation of sound from one sound source to the listener's two ears. If the propagation of sound in a reflection-free environment is simulated, the impulse response is referred to as the "head-related impulse response" (HRIR or head related transfer function HRTF).
[0003] Im Fall, dass eine akustische Umgebung mit Reflexionen (z.B. ein Konzertsaal) simuliert werden soll, werden mehrere kopfbezogene Impulsantworten benötigt (eine pro simulierte Reflexion und eine weitere für den Direktschall). In the event that an acoustic environment with reflections (e.g., a concert hall) is to be simulated, multiple head-related impulse responses are needed (one per simulated reflection and another for direct sound).
[0004] Für praktische Anwendungen von künstlich erzeugten binauralen Klangsignalen (z.B. in Computerspielen oder Telekonferenzanwendungen) besteht also ein Bedarf, mit geringem Rechenaufwand mehrere Signale mit mehreren, im allgemeinen Fall unterschiedlichen, kopfbezogenen Impulsantworten falten zu können. Thus, for practical applications of artificially generated binaural sound signals (e.g., in computer games or teleconferencing applications), there is a need to be able to fold multiple signals with multiple, generally different, head related impulse responses with little computational effort.
[0005] Aktuelle Verfahren wenden kopfbezogene Impulsantworten direkt als Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR-Filter) an, oder nehmen die Faltung mittels einer Fouriertransformation vor. Es gibt auch die Möglichkeit, die Impulsantworten als Minimum-Phase-Filter zu implementieren, d.h. als FIR-Filter, die kürzer als real gemessene kopfbezogene Impulsantworten sind. Current methods directly apply head related impulse responses as finite impulse response (FIR) filters, or perform convolution by Fourier transform. There is also the possibility to implement the impulse responses as a minimum-phase filter, i. as FIR filters that are shorter than real measured head-related impulse responses.
[0006] Verfahren, welche auf FIR-Filtern basieren, verursachen einen beträchtlichen Rechenaufwand und Verfahren, welche Fourier-Transformationen benutzen sind in ihrer Flexibilität eingeschränkt und der zusätzliche Rechenaufwand für die Fouriertransformationen ist nicht vernachlässigbar. Methods based on FIR filters cause considerable computational effort, and methods using Fourier transforms are limited in their flexibility, and the additional computational cost of the Fourier transforms is not negligible.
[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das es erlaubt, mehrere Signale effizient mit unterschiedlichen kopfbezogenen Impulsantworten zu falten und dabei einen für die Wahrnehmung von kopfbezogenen Impulsantworten zentralen Aspekt, namentlich die Position und Tiefe von Kerben (engl. «Notches») im Spektrum der entsprechenden Transferfunktion, speziell zu berücksichtigen. The object of the present invention is to develop a method that allows to fold several signals efficiently with different head-related impulse responses and thereby a central for the perception of head-related impulse responses aspect, namely the position and depth of notches (engl. "Notches") in the spectrum of the corresponding transfer function, specially taken into account.
[0008] Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. The object is solved by the features of patent claim 1.
[0009] Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, bei gleichem Rechenaufwand (oder gleichem Stromverbrauch), mehr Klangsignale gleichzeitig mit kopfbezogenen Impulsantworten gefaltet werden können, und im Vergleich zu anderen hochgradig optimierten Verfahren, wie z.B. dem in der Schweiz unter Nummer 00890/12 zum Patent angemeldeten Verfahren, die für die Wahrnehmung äusserst wichtigen Kerben im Spektrum präzis kontrolliert werden können. Advantageous developments emerge from the dependent claims. The advantage of the invention is that, compared to conventional methods, with the same amount of computation (or power consumption), more sound signals can be convoluted simultaneously with head related impulse responses, and compared to other highly optimized methods, such as e.g. The patent pending in Switzerland under number 00890/12 procedures that can be precisely controlled for the perception of extremely important notches in the spectrum.
[0010] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, welches in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment which is illustrated in the drawings. Show it:
Fig. 1 : ein Signalflussdiagram einer Klangsignalverarbeitungsvorrichtung 1 shows a signal flow diagram of a sound signal processing device
Fig. 2: ein Signalflussdiagram einer Klangsignalverarbeitungsvorrichtung 2 shows a signal flow diagram of a sound signal processing device
Fig. 3: ein Signalflussdiagram eines Kerbfilters 3 shows a signal flow diagram of a notch filter
Fig. 4: schematisch den Aufbau einer Klangsignalverarbeitungsvorrichtung 4 shows schematically the structure of a sound signal processing device
[0011 ] Fig. 1 zeigt ein Signalflussdiagramm einer Klangsignalverarbeitungsvorrichtung mit dem Zweck, mehrere Klangsignale (1 ) mit unterschiedlichen kopfbezogenen Impulsantworten zu falten. Dabei wird jedes Eingangssignal Sj(t) (1 ) jeweils mit zwei parallel arbeitenden Verzögerungselementen (2) um TL,j bzw. TRijverzögert, so dass die Differenz der Verzögerungen dem «Interaural Time Delay», d.h. der Verzögerung zwischen dem Signal des linken Ohrs und dem Signal des rechten Ohrs, einer gemessenen kopfbezogen Impulsantwort entspricht, und mit jeweils einem Kerbfilter (3) nLijbzw. nRijbearbeitet, damit die für die Wahrnehmung wichtigen Kerben im Spektrum entstehen. Fig. 1 shows a signal flow diagram of a sound signal processing apparatus for the purpose of folding a plurality of sound signals (1) with different head-related impulse responses. In this case, each input signal Sj (t) (1) is delayed by TL, j or TRij respectively with two delay elements (2) operating in parallel, so that the difference between the delays and the "Interaural Time Delay", i. the delay between the signal of the left ear and the signal of the right ear, a measured head related impulse response corresponds, and each with a notch filter (3) nLijbzw. Designed to create the notch in the spectrum that is important for perception.
[0012] Die so entstehenden Signale (3a), genannt Si_,j(t) und sR,j(t) (wobei Si_,j(t) letztlich dem linken Ohr zugeführt wird und sRj(t) dem rechten Ohr), werden jeweils mit einem Filter (4) cL,jbzw. cRijzur Kompensation der durch die Anwendung der Kerbfilter entstehenden Klangverfärbung und/ oder zum Hinzufügen weiterer gewünschter spektraler Eigenschaften bearbeitet. Alle so entstandenen Signale für das linke Ohr werden addiert und bilden das linke Ausgangssignal (9), während die Signale für das rechte Ohr addiert werden und so das rechte Ausgangssignal (10) bilden. The resulting signals (3a), called Si_, j (t) and sR, j (t) (where Si_, j (t) is ultimately supplied to the left ear and sRj (t) to the right ear) each with a filter (4) cL, jbzw. cRij Compensation for the discoloration of the notch resulting from the notch filters and / or for adding further desired spectral properties. All the left ear signals thus generated are added together to form the left output signal (9), while the right ear signals are added to form the right output signal (10).
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Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH01840/13A CH708803A2 (en) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | Method and apparatus for folding of sound signals with head-related impulse responses. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH01840/13A CH708803A2 (en) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | Method and apparatus for folding of sound signals with head-related impulse responses. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH708803A2 true CH708803A2 (en) | 2015-05-15 |
Family
ID=53051635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CH01840/13A CH708803A2 (en) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | Method and apparatus for folding of sound signals with head-related impulse responses. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH708803A2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108605197A (en) * | 2016-02-04 | 2018-09-28 | Jvc 建伍株式会社 | Filter generating means, filter generation method and Sound image localization processing method |
-
2013
- 2013-11-01 CH CH01840/13A patent/CH708803A2/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108605197A (en) * | 2016-02-04 | 2018-09-28 | Jvc 建伍株式会社 | Filter generating means, filter generation method and Sound image localization processing method |
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