CN101924317B

CN101924317B - 双声道处理装置及其方法与声音播放系统

Info

Publication number: CN101924317B
Application number: CN 200910146111
Authority: CN
Inventors: 陈亘志
Original assignee: Ali Corp
Current assignee: Ali Corp
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-06-12
Also published as: CN101924317A

Abstract

一种双声道处理装置及其方法与声音播放系统，其中双声道处理装置包括主声道处理单元、环绕声道处理单元与强度调整电路。其中强度调整电路耦接于主声道处理单元与环绕声道处理单元。主声道处理单员对第一声道信号与第二信号进行处理，以产生出两个独立的主声道音源。环绕声道处理单元用以对第一效果信号与第二效果信号进行环绕音效加强处理。强度调整电路接收主声道处理单元与环绕声道处理单元的输出信号，并对这些输出信号进行强度调整，并在调整强度后，将这些输出信号相加，以产生第一声道输出信号与第二声道输出信号。本发明提供的一种双声道处理装置及其方法不需要大量的运算，且能够产生明显的环绕效果。

Description

双声道处理装置及其方法与声音播放系统

技术领域

本发明是有关于一种双声道(stereo)处理装置及其方法与声音播放系统，且特别是有关于一种能够产生虚拟环绕效果(virtual surround effect)的双声道处理装置及其方法与声音播放系统(sound playback system)。

背景技术

随使用者聆听喜好的不同，目前影音娱乐电子装置都具有音效处理装置，以调适出使用者所偏好的音乐效果。其中为了让聆听者感受到真实空间所产生的音效，音效处理装置会对音效信号进行后处理，以产生虚拟环绕音效。然而，为了能更精确的模拟音乐在真实空间所产生的聆听效果，所需使用滤波器的复杂度也就越高。除此之外，所播放的音乐内容可能已经存在既有的效果，在混合着空间模拟效果以及既有的音乐效果的状况下，有时会产生部分冲突而改变了最后输出该有的音乐质感。因此，在多数的情况下，并不需要使用复杂的空间模拟滤波器。

目前虚拟环绕音效的产生方式有非常多种，其中一种产生虚拟环绕音效的方式对音效进行空间残响模拟(reverberator)，此种产生虚拟环绕音效的方式利用大量的延迟缓冲器(delay unit)来模拟空间反射效果，以模拟出大空间的感受。然而，上述反射处理需要大量的存储单元，且其运算量需求大，因此使用反射处理来产生环绕音效的成本较高。

另外，另一种产生虚拟环绕音效的方式为使用头部相关转换函数(headrelated transfer function，HRTF)对音效进行处理，此种产生虚拟环绕音效的方式可使用有限脉冲响应滤波器(finite impulse response filter，FIR)或无限脉冲响应滤波器(infinite impulse response filter，IIR)来模拟人耳的反射，以强调定位性能。然而，上述使用FIR或IIR来模拟人耳反射模型时，通常需要大量的运算量，因此使用HRTF来产生环绕音效的成本较高。除此之外，其他已知技术更使用别种方式来产生虚拟环绕音效。

请参照公开号为US 2007/0092084 A1的美国专利申请案，其产生虚拟环绕音效的方式简述如下。首先，将左声道与右声道的信号分离成三组信号，此三组信号的第一组信号包括左声道与右声道信号，此三组信号的第二组信号包括左声道与延迟的右声道的差信号、此三组信号的第三组信号包括左声道与右声道之和信号。接着，对左声道与右声道信号会进行两侧声音强度差别(inter-aural intensity difference，IID)滤波与两侧声音时间延迟差别(inter-auraltime difference，ITD)滤波。之后，将左声道与延迟的右声道的差信号视为环绕音源，并对此环绕音源进行模拟反射处理。之后，将左声道与右声道之和信号视为中心信号。最后，对此三组信号进行滤波，并将滤波后的三组信号相加，以产生虚拟环绕音效的信号。

接着，请参照公告号为US 6,597,791 B1的美国专利，其产生虚拟环绕音效的方式简述如下。首先，将左声道与右声道的信号分离成两组信号，此两组信号的第一组信号包括左声道与右声道信号，此两组信号的第二组信号包括左声道与右声道之差值信号。接着，对左声道与右声道的信号的强度进行调整。接着，将左声道与右声道之差值信号视为环绕音源，并对此环绕音源进行频带等化处理。最后，将处理后的两组信号相加，以获得虚拟环绕音效的信号。

接着，请参照公告号为US 7,006,636 B2的美国专利，在这份专利文献中，左声道与右声道的信号在频域上进行频域分析与处理，以产生虚拟的空间音效质感。对左声道与右声道之差值延迟信号视为环绕音源，并对此环绕音源进行反射模拟。

基于上述，传统产生虚拟音效的方式较复杂，需大量运算与存储单元。对于有限运算以及有限存储单元的可携式电子产品来说，并不适合使用传统产生虚拟环效音效的方式。除此之外，过多的运算量反而会消耗较多的功率，因此传统产生虚拟环绕音效的方式亦不符电子产品省电的趋势。

发明内容

本发明的示范实施例提供一种双声道处理装置及其方法，此种双声道处理装置及其方法不需要大量的运算，且能够产生明显的环绕效果，因此能够用于运算能力有限且存储较小的电子装置的声音播放系统，例如手机或便携式多媒体播放装置。

本发明的示范实施例提供一种双声道处理装置，其包括主声道处理单元、环绕声道处理单元与强度调整电路。主声道处理单元用以接收第一与第二原声道信号，并将所述第一与第二原声道信号进行相互延迟处理，以使所述第一原声道信号相对于第二原声道信号延迟一段第一延迟时间，进而让所述第一与第二原声道信号成为空间上彼此独立的两个音源。所述主声道处理单元更将经相互延迟处理后的第一与第二原声道信号做强度调整，以产生第一与第二主声道信号。环绕声道处理单元用以所述接收第一与第二原声道信号，根据第一与第二原声道信号分离出第一效果信号与第二效果信号，对所述第一效果信号与第二效果信号进行强化效果音效处理，以产生第一与第二环绕声道信号。强度调整电路耦接于所述主声道处理单元与环绕声道处理单元，用以接收第一与第二主声道信号、第一与第二环绕声道信号，并对其进行强度调整，在对其进行调整强度后，将其相加并输出第一声道输出信号与第二声道输出信号。

本发明的示范实施例提供一种双声道处理方法，执行于一电子装置。首先，接收第一与第二声道信号。接着，对所述第一与第二声道信号进行相互延迟处理，以使第一声道信号相对于第二声道信号延迟一段第一延迟时间，进而让所述第一与第二声道信号成为两个空间上彼此独立的音源。之后，将经相互延迟处理后的第一与第二声道信号做强度调整，以产生第一与第二主声道信号。

本发明的示范实施例提供一种声音播放系统，其包括双声道处理装置与声音播放装置。双声道处理装置包括主声道处理单元、环绕声道处理单元与强度调整电路。主声道处理单元用以接收第一与第二原声道信号，并将所述第一与第二原声道信号进行相互延迟处理，以使所述第一原声道信号相对于第二原声道信号延迟一段第一延迟时间，进而让所述第一与第二原声道信号成为空间上彼此独立的两个音源。所述主声道处理单元更将经相互延迟处理后的第一与第二原声道信号做强度调整，以产生第一与第二主声道信号。环绕声道处理单元用以所述接收第一与第二原声道信号，根据第一与第二原声道信号分离出第一效果信号与第二效果信号，对所述第一效果信号与第二效果信号进行强化效果音效处理，以产生第一与第二环绕声道信号。强度调整电路耦接于所述主声道处理单元与环绕声道处理单元，用以接收第一与第二主声道信号、第一与第二环绕声道信号，并对其进行强度调整，在对其进行调整强度后，将其相加并输出第一声道输出信号与第二声道输出信号。声音播放装置耦接于所述双声道处理装置，根据所述第一与第二声道输出信号播放声音。

基于上述，本发明的示范实施例提供一种运算复杂度较低的双声道处理装置及其方法，此种双声道处理装置及其方法利用前波效应(precedence effect)的原理来模拟独立的第一与第二主音源，以营造出多音源的效果。因为本发明的示范实施例提供所提供的双声道处理装置及其方法不需要大量的运算与存储，因此能够用于运算能力有限且存储较小的电子装置的声音播放系统，例如手机或其他手持式多媒体播放系统装置。

附图说明

图1是本发明一实施例所提供的双声道处理装置的方块图。

图2是本发明一示范实施例所提供的双声道处理装置100的方块图。

图3是依照本发明的示范实施例所提供的声道分离单元110的方块图。

图4是依照本发明的示范实施例所提供的延迟电路130的方块图。

图5A是未经处理的双声道信号的音场定位图。

图5B是经过双声道处理装置100处理的双声道信号的音场定位图。

图5C是未经处理的双声道信号及双声道处理装置100所产生的双主声道信号的音场定位图。

图6A是依照本发明的示范实施例所提供的主声道重新定位单元120的方块图。

图6B是依照本发明的另一示范实施例所提供的主声道重新定位单元120的方块图。

图7A是双主声道信号之间的时间延迟小于10毫秒时的音场定位图。

图7B是双主声道信号之间的时间延迟大于10毫秒时的音场定位图。

图8A是双主声道信号之间的时间延迟大于10毫秒且产生偏移音源时的音场定位图。

图8B是双主声道信号之间的时间延迟大于10毫秒且将偏移音源调整至中央时的音场定位图。

图9A是依照本发明的示范实施例所提供的效果声道增强单元140的方块图。

图9B是依照本发明的示范实施例所提供的相关性移除滤波器620的方块图。

图10是依照本发明的示范实施例所提供的双声道处理方法的流程图。

图11是依照本发明的示范实施例所提供的声音播放系统800的方块图。

附图标号：

1：双声道处理装置

10：主声道处理单元

12：环绕声道处理单元

14：强度调整电路

100：双声道处理装置

110：声道分离单元

120：主声道重新定位单元

130：延迟单元

140：效果声道增强单元

150：信号合成器

151～156：强度调整器

157、158：加法器

111：人声萃取单元

112：人声消除单元

131、132：延迟单元

200：人头

201：左耳

202：右耳

121、122、126、127：强度调整器

123、125：延迟单元

620：相关性移除滤波器

621：高通滤波器

622、623：乘法器

624：第一全通滤波器

625：第二全通滤波器

626：第三全通滤波器

627：第四全通滤波器

S701～S706：步骤

800：声音播放系统

810：串音消除装置

820：声音播放装置

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举示范实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

双声道顾名思义便是有两个不同的声道，一般在电子装置是将双声道的声音转化成两个声道信号来进行。其中第一原声道信号可能是左声道信号，第二原声道信号可能是右声道信号；或者，第一原声道信号可能是右声道信号，第二原声道信号可能是左声道信号。左声道信号与右声道信号会有其共同的信号部份，此共同信号部分为中央信号，其他的则为左声道效果信号(lefteffect channel signal)与右声道效果信号(right effect channel signal)。换言之，左声道信号L为中央信号(middle signal)M与左声道效果信号Le之和，且右声道信号R为中央信号M与右声道效果信号Re之和，亦即L＝M+Le，R＝M+Re。

本发明的示范实施例提供一种运算复杂度较低的双声道处理装置及其方法，此种双声道处理装置及其方法利用前波效应的原理来模拟独立的左主音源与右主音源，以营造出多音源的效果。另外，此种双声道处理装置及其方法还考虑了第一反射波的效果，以藉此模拟出中央信号与主声道信号(包括左主声道信号与右主声道信号)彼此间的相对距离差异，加强空间的深度。除此之外，此种双声道处理装置及其方法还使用相关性移除(decorrelation)滤波来针对输出相位、后残响(late reflection)等进行处理，以加强环绕效果。以下将用示范实施例来说明本发明，但本发明并非限定于下面的示范实施例。

请参照图1，图1是依照本发明的示范实施例所提供的双声道处理装置1的方块图。双声道处理装置1包括主声道处理单元10(front channel processingunit)、环绕声道处理单元12(surround channel processing unit)及强度调整电路14(level adjust circuit)。

其中主声道处理单元10连结强度调整电路14，用以接收第一(原)声道信号与第二(原)声道信号，并将所述第一与第二声道信号进行相互延迟处理，以使所述第一声道信号相对于第二声道信号延迟一段第一延迟时间，进而让所述第一与第二声道信号成为空间上彼此独立的两个音源。所述主声道处理单元10更将经相互延迟处理后的第一与第二声道信号做强度调整，以产生第一主声道信号L_f与第二主声道信号R_f。

除此之外，主声道处理单元10更能自第一与第二声道信号中萃取出中央信号，并对中央信号进行延迟处理，以产生中央延迟信号M’。其中中央延迟信号M’会与第一主声道信号L_f或第二主声道信号R_f相差一段延迟时间，以藉此模拟出空间大小。

环绕声道处理单元12连结强度调整电路14，用以接收第一声道信号与第二声道信号，并将所述第一与第二声道信号的效果音效分离出来，并进行强化效果音效的处理，以加强双声道处理装置所输出的环绕音效。

强度调整电路14用以接收主声道处理单元10与环绕声道处理单元12的输出信号，依据音效设定将其输出信号调整至适当强度后，相加并输出双声道的音效。

请参照图2，图2是本发明一示范实施例所提供的双声道处理装置100的方块图。双声道处理装置100包括声道分离单元110、主声道重新定位单元(front channel re-localization unit)120、延迟电路130、效果声道增强单元(effectchannel enhancement unit)140与信号合成器(signal synthesizer)150；其中声道分离单元110耦接于延迟电路130与效果声道增强单元140，延迟电路130耦接于主声道重新定位单元120，信号合成器150耦接于延迟电路130、主声道重新定位单元120与效果声道增强单元140。其中声道分离单元110的部分电路与延迟电路130及主声道重新定位单元120组成主声道处理单元10；声道分离单元110的部分电路与效果声道增强单元140组成环绕声道处理单元12；而信号合成器150则形成了强度调整电路14。

声道分离单元100，用以接收左声道信号L与右声道信号R，并将左声道信号L与右声道信号R分离成三组信号，第一组信号包括左声道信号L与右声道信号R，第二组信号包括中央信号M，第三组信号包括左声道效果信号SL与右声道效果信号SR。第一组信号在被输入延迟电路130后，会产生左声道延迟信号L’与右声道延迟信号R’。接着，左声道延迟信号L’与右声道延迟信号R’会被输入至主声道重新定位单元120，以藉此产生左主声道信号L_f与右主声道信号R_f。第二组信号会被输入至延迟电路130，以产生中央延迟信号M’；而第三组信号则会被输入至效果声道增强单元140，以产生左声道环绕信号L_sr与右声道环绕信号R_sr。

值得一提的是，一般来说，获得中央信号M的简易的方式可利用左声道信号与右声道信号之和的一半获得，其原因在于左声道信号与右声道信号之和加强了中央信号的强度而使得左声道效果信号与右声道效果信号相对较弱，即下述式子中所表示L+R＝2M+SL+SR，2M的值将远大于SL+SR的值，故取左声道信号与右声道信号之和的一半可视为取得中央信号M。因此，声道分离单元110可以利用上述的方式先取出中央信号M，之后再将左声道信号L减去中央信号M，便能获得左声道效果信号SL，同理，将右声道信号R减去中央信号M，便能获得右声道效果信号SR。另外，环绕音源主要的目的就是扣除中央声道的成分，可分别对左、右声道信号L与R扣除中央声道来获得独立的左、右声道效果信号Le与Re。另外，简易的方式可直接将左声道与右声道做差运算获得单一声道效果信号Le-Re(或Re-Le)当作环绕音源，此时左、右声道效果信号会彼此相同，皆是单一声道效果信号Le-Re(orRe-Le)。上述的声道分离单元110的实施方式并非用以限定本发明，声道分离单元110亦可以用其他较复杂的人声萃取(vocal extraction)方式来完成中央信号的萃取，同样地，声道分离单元110亦可以用其他较复杂的人声消除(vocalcancellation)方式来完成左声道效果信号Le与右声道效果信号Re的萃取。在图2中，左、右声道效果信号使用SL与SR来表示，左声道效果信号SL如上所述可能是Le-Re(或Re-Le)或Le，右声道效果信号SR如上所述可能是Le-Re(或Re-Le)或Re。

请参照图3，图3是依照本发明的示范实施例所提供的声道分离单元110的方块图。在图2中，声道分离单元110包括人声萃取单元111与人声消除单元112。人声萃取单元111接收左声道信号L与右声道信号R，并根据左声道信号L与右声道信号R萃取出中央信号M。人声消除单元112接收左声道信号L与右声道信号R，并根据左声道信号L与右声道信号R萃取出左声道效果信号Le(或是Le-Re(或Re-Le))与右声道效果信号Re(或是Le-Re(或Re-Le))的萃取。其中人声萃取单元111可以是一个算术平均器，而人声消除单元112可以是一个减法器。

请继续参照图2，延迟电路130用以接收中央信号M、左声道信号L与右声道信号R。延迟电路130用以将左声道信L与右声道信号R延迟一段第二延迟时间，以产生出左声道延迟信号L’与右声道延迟信号R’，延迟电路130用以将中央信号M延迟一段第三延迟时间，以产生中央延迟信号M’。请参照图4，图4是依照本发明的示范实施例所提供的延迟电路130的方块图。延迟电路130包括延迟单元131与132，延迟单元131用以将左声道信L与右声道信号R共同延迟一段第二延迟时间，以产生出左声道延迟信号L’与右声道延迟信号R’，延迟单元132用以将中央信号M延迟一段第三延迟时间，以产生中央延迟信号M’。

请继续参照图2，主声道重新定位单元120用以接收左声道延迟信号L’与右声道延迟信号R’，用以对左声道延迟信号L’与右声道延迟信号R’进行相互延迟处理，使得左声道延迟信号L’对于右声道延迟信号R’具有上述的一段第一延迟时间，进而让左声道延迟信号L’对于右声道延迟信号R’成为两个空间上彼此独立的左音源与右音源。之后，主声道重新定位单元120对经相互延迟处理后的左声道延迟信号L’与右声道延迟信号R’的强度进行调整，以产生左主声道信号L_f以及右主声道信号R_f。其中值得说明的是，上述的进行强度调整与相互延迟处理的顺序并非用以限定本发明，主声道重新定位单元120亦可以先进行强度调整，之后再进行相互延迟处理。

效果声道增强单元140用以接收左声道效果信号SL(或Le(或是Le-Re(或Re-Le))与右声道效果信号SR(或Re(或是Le-Re(或Re-Le))，并对左声道效果信号SL与右声道效果信号SR进行效果声道增强处理，以产生左声道环绕信号L_sr与右声道环绕信号R_sr。信号合成器150用以接收中央延迟信号M’、左主声道信号L_f、右主声道信号R_f、左声道环绕信号L_sr与右声道环绕信号R_sr，根据中央延迟信号M’、左主声道信号L_f与左声道环绕信号L_sr合成左声道输出信号L_o，以及根据中央延迟信号M’、右主声道信号R_f与右声道环绕信号R_sr合成右声道输出信号R_o。

更一步地说，信号合成器150对中央延迟信号M’的强度进行调整，以产生第一中央延迟信号M1’，并对左主声道信号L_f与左声道环绕信号L_sr的强度进行调整。接着，信号合成器150将第一中央延迟信号M1’、经强度调整后的左主声道信号L_f’与经强度调整后的左声道环绕信号L_sr’相加，以合成左声道输出信号L_o。信号合成器150对中央延迟信号M’的强度进行调整，以产生第二中央延迟信号M2’，并对右主声道信号R_f与右声道环绕信号R_sr的强度进行调整。接着，信号合成器150将第二中央延迟信号M2’、经强度调整后的右主声道信号R_f’与经强度调整后的右声道环绕信号R_sr’相加，以合成左声道输出信号R_o。

信号合成器150包括了强度调整器151～156与加法器157、158。强度调整器151与152耦接于主声道重新定位单元120，分别用以调整左主声道信号L_f与右主声道信号R_f的强度。强度调整器153与154耦接于延迟电路130，用以调整中央信号M的强度，以分别产生第一中央延迟信号M1’与第二中央延迟信号M2’。强度调整器155与156耦接于效果声道增强单元140，分别用以调整左声道环绕信号L_sr与右声道环绕信号R_sr的强度。

加法器157耦接于强度调整器151、153与155，用以将第一中央延迟信号M1’、经强度调整后的左主声道信号L_f’与经强度调整后的左声道环绕信号L_sr’相加，以产生左声道输出信号L_o。加法器158耦接于强度调整器152、154与156，用以将第二中央延迟信号M₂’、经强度调整后的右主声道信号R_f’与经强度调整后的右声道环绕信号R_sr’相加，以产生左声道输出信号R_o。值得一提的是，强度调整器151～156可以是可变增益的放大器，其增益分别为a₁、b₁、a₀、b₀、a₂与b₂。因此，L_o＝a₀×M’+a₁×L_f+a₂×L_sr，R_o＝b₀×M’+b₁×R_f+b₂×R_sr。主声道重新定位单元120利用前波效应的原理来模拟独立的左主音源与右主音源，以营造出多音源的效果，而其达成的方式是通过调整其第一延迟时间，来使得人耳可以将主声道信号L_f与右主声道信号R_f视为独立的左主音源与右主音源。另外，延迟电路130利用调整第二与第三延迟时间的方式来形成一阶反射的效果，以藉此模拟出中央信号与左主音源、右主音源之间的距离差异性。除此之外，效果声道增强单元140使用相关性移除滤波来针对输出相位、后残响等进行处理，以加强环绕效果。

通过上述的实施例的概念，所衍生出的用以增强环效果的实施方式相当多样，因此环场效果的多寡可根据使用者需求给予不同程度的强化。

接着，请参照图5A～图5C，图5A是未经处理的双声道信号的音场定位(sound image)图，图5B是经过双声道处理装置100处理的双声道信号的音场定位图，而图5C是未经处理的双声道信号及双声道处理装置100所产生的双主声道信号的音场定位图。其中在图5A至图5C中的200代表人的头，201与202则分别代表人的左耳与右耳。

在图5A中，未经处理的双声道信号(包括左声道信号L与右声道信号R)在人头200的大脑中会被视为一个单一音源，也就是说，大脑会将左耳201与右耳202所听到的声音视为来自于此单一音源的声音。在图5B中，经双声道处理装置100处理的双声道信号(包括左声道输出信号L_o右声道输出信号R_o)在人头200的大脑中会被视为多个音源，此多个分别是中央音源、左主音源、右主音源与环绕音源。其中环绕音源可以由左声道环绕信号L_sr与右声道环绕信号R_sr来加强其环绕效果，左主音源主要是由左主声道信号L_f产生，右主音源主要是由左主声道信号R_f产生，中央音源则主要是由中央延迟信号M’产生。在图5C中，可以看到原来未经处理的左声道信号L与右声道信号R经过主声道重新定位单元120的处理，左声道信号L与右声道信号R所形成的单一音源会被分离成空间上两个空间上彼此独立的左主音源与右主音源。

接着，请参照图6A，图6A是依照本发明的示范实施例所提供的主声道重新定位单元120的方块图。主声道重新定位单元120包括强度调整器125、125与延迟单元125，其中延迟单元125与强度调整器126耦接。延迟单元125用以把左声道延迟信号L’延迟一段第一延迟时间，此段第一延迟时间必须够大，而能够使得左声道延迟信号L’与右声道延迟信号R’在空间上成为两个空间上彼此独立的音源。强度调整器126用以对经延迟处理后的左声道延迟信号L’的强度进行调整，以产生左主声道信号L_f。强度调整器127则用以调整右声道延迟信号R’的强度，以产生右主声道信号R_f。其中强度调整器126与127事实上为可变增益的放大器，其增益分别为g_L与g_R。

如同前面所述，图6A的主声道重新定位单元120并非用以限定本发明。请参照图6B，图6A是依照本发明的另一示范实施例所提供的主声道重新定位单元120的方块图。主声道重新定位单元120包括强度调整器121、122与延迟单元123，其中延迟单元123与强度调整器121耦接。强度调整器121用以调整左声道延迟信号L’的强度，延迟单元123用以将经强度调整后的左声道延迟信号L’一段第一延迟时间，以产生左主声道信号L_f。强度调整器122则用以调整右声道延迟信号R’的强度，以产生右主声道信号R_f。其中强度调整器121与122事实上为可变增益的放大器，其增益分别为g_L与g_R。

根据前波效应的概念，当两个音源间的延迟若小于30毫秒，则透过人耳，大脑仅会感受到一个相量和的音源，而相量和的音源为两音源的向量相加的结果；反之，当两个音源间的延迟若大于30毫秒，则通过人耳，大脑会判断此两个音源是各自独立。其中30毫秒为理论值，经过实际实验的结果，约大于10毫秒，便开始产生前波效应。接着，请参照图7A与7B，图7A是双主声道信号之间的时间延迟小于10毫秒时的音场定位图，图7B是双主声道信号之间的时间延迟大于10毫秒时的音场定位图。但经过实验的结果，发现当第一延迟时间只要小于10毫秒，则会如同图7A所示，透过人耳201与202，大脑仅会感受到一个单独音源，而音源为左主音源与右主音源的向量相加的结果；而当第一延迟时间只要大于10毫秒，则会如同图7B所示，则透过人耳201与202，大脑会判断左主音源与右主音源是各自独立。

接着，请参照图8A与图8B，图8A是双主声道信号之间的时间延迟大于10毫秒且产生偏移音源时的音场定位图，图8B是双主声道信号之间的时间延迟大于10毫秒且将偏移音源调整至中央时的音场定位图。在图8A中，虽然主声道信号L与右声道信号R经过主声道重新定位单元120的处理，而形成了时间延迟较大且相关性较小的左主音源与右主音源，但是还是有可能会因为左主音源与右主音源的残余相关性而多出一个偏移音源。因此，可以透过调整左主声道信号L_f或右主声道信号R_f的强度，亦即调整增益g_L与g_R，或者调整增益a₁与b₁，将偏移音源移至正中央的位置。如同图8A与图8B所示，因为偏移音源偏向左边，因此，可以将增强右主音源的强度，以使得偏移音源能够移至正中央的位置(亦可利用降低左主音源的强度，以使得偏移音源能够移至正中央的位置)；同理，若偏移音源偏向右边，则只要增强左主音源的强度，便能够使偏移音源移至正中央的位置(亦可利用降低右主音源的强度，以使得偏移音源能够移至正中央的位置)。

接着，请参照图9A，图9A是依照本发明的示范实施例所提供的效果声道增强单元140的方块图。效果声道增强单元140包括相关性移除滤波器620。值得一提的是，在此是以左声道效果信号SL与右声道效果信号SR相同的例子进行说明。相关性移除滤波器620用以对左声道效果信号SL与右声道效果信号SR进行相关性移除滤波处理，以产生左声道环绕信号L_sr与右声道环绕信号R_sr。相关性移除滤波器620的主要目的在于移除左声道效果信号SL/SR与主声道与中央声道的相关性。在其他的示范实施例中，效果声道增强单元140亦可利用串接的全通滤波器(cascade all-pass filter)增加回响密度(echodensity)来实现后残响(late reverberation)效果。

接着，请参照图9B，图9B是依照本发明的示范实施例所提供的相关性移除滤波器620的方块图。在此示范实施例中，相关性移除滤波器620更可以是后残响模拟滤波器，其包括高通滤波器621、乘法器622、623、第一全通滤波器624、第二全通滤波器625、第三全通滤波器626与第四全通滤波器627。其中乘法器622、623耦接于高通滤波器621，第一全通滤波器624耦接于乘法器622，第二全通滤波器625耦接于第一全通滤波器624，第三全通滤波器626耦接于乘法器623，第四全通滤波器627耦接于第三全通滤波器626。由于高频信号的定位指向性较高，因此将高频信号萃取出来做去除相关的处理。高通滤波器621用以对左声道效果信号SL与右声道效果信号RL进行高通滤波处理，以产生高通信号。乘法器622用以将高通信号输出做增益值为g_ψ的强度调整，以获得第一乘积信号。第一全通滤波器624用以对第一乘积信号进行第一全通滤波处理，以产生第一全通信号，第二全通滤波625器用以对第一全通信号进行第二全通滤波处理，以产生左声道环绕信号L_sr。乘法器623用以将高通信号输出做增益值为负g_ψ(-g_ψ)的强度调整，以获得第二乘积信号。第三全通滤波器626用以对第二乘积信号进行第三全通滤波处理，以产生第二全通信号，第四全通滤波器627用以对第二全通信号进行第四全通滤波处理，以产生右声道环绕信号R_sr。

接着，请参照图10，图10是依照本发明的示范实施例所提供的双声道处理方法的流程图。此双声道处理方法可以是软件程序，其执行于电子装置中，例如，手机或其他手持式多媒体装置等。在步骤S700中，接收第一与第二声道信号。在步骤S701中，将第一与第二声道信号进行分离，以产生第一与第二声道信号、中央声道信号、第一与第二效果信号。在步骤S702中，将中央信号、第一与第二声道信号作相对延迟一段延迟时间，以产生中央延迟信号与左右主声道延迟信号。在步骤S703中，对第一与第二声道信号进行相互延迟处理，使得第一与第二声道信号之间具有一段第一延迟时间，而能够在空间上成为两个空间上彼此独立的音源，接着，调整经相互延迟处理后的第一与第二声道信号以产生第一与第二主声道信号。在步骤S704中，对第一与第二效果信号进行效果声道增强处理，以产生第一与第二声道绕环绕信号。

在步骤S705中，对中央延迟信号的强度进行调整，以产生第一中央延迟信号，对第一主声道信号与第一声道绕环绕信号进行强度调整，并将第一中央延迟信号、经强度调整后的第一主声道信号与经强度调整后的第一声道绕环绕信号相加，以合成第一声道输出信号。在步骤S706中，对中央延迟信号的强度进行调整，以产生第二中央延迟信号，对第二主声道信号与第二声道绕环绕信号进行强度调整，并将第二中央延迟信号、经强度调整后的第二主声道信号与经强度调整后的第二声道绕环绕信号相加，以产生第二声道输出信号。

在此，要说明的是，步骤S705与S706的顺序并不限定。第一与第二声道信号可以分别是左声道信号L与右声道信号R，第一与第二效果信号可以分别是左声道效果信号L_e与右声道效果信号R_e，第一与第二主声道信号可以分别是左主声道信号L_f与右主声道信号R_f，第一与第二声道环绕信号可以分别是左声道环绕信号L_sr与右声道环绕信号R_sr，且第一与第二声道输出信号可以分别是左声道输出信号L_o与右声道输出信号R_o。

图11是依照本发明的示范实施例所提供的声音播放系统800的方块图。声音播放系统800包括双声道处理装置100、串音消除器810与声音播放装置820，其中串音消除(crosstalk cancellation)器810耦接于双声道处理装置100与声音播放装置820之间。双声道处理装置100的功能、功用与结构如同前面所述，因此不再赘述。串音消除器810用以对左声道输出信号L_o与右声道输出信号R_o进行串音消除处理，并将经处理后的左声道输出信号L_o’与左声道输出信号R_o’传送给声音播放装置820。声音播放装置820则是用以接收将经处理后的左声道输出信号L_o’与左声道输出信号R_o’，并根据将经处理后的左声道输出信号L_o’与左声道输出信号R_o’播放声音。其中声音播放装置820可以是喇叭。需要说明的是，串音消除器810为非必要构件，其可以自声音播放系统800中移除，而声音播放装置820可以直接根据左声道输出信号L_o与左声道输出信号R_o播放声音。

综上所述，本发明的示范实施例提供一种运算复杂度较低的双声道处理装置及其方法，此种双声道处理装置及其方法利用前波效应的原理来模拟独立的左主音源与右主音源，以营造出多音源的效果。另外，此种双声道处理装置及其方法还考虑了第一反射波的效果，以藉此模拟出中央信号与主声道信号(包括左主声道信号与右主声道信号)彼此间的相对距离差异。除此之外，此种双声道处理装置及其方法还使用相关性移除滤波来针对输出相位、后残响等进行处理，以加强环绕效果。因为本发明的示范实施例提供所提供的双声道处理装置及其方法不需要大量的运算与存储，因此能够用于运算能力较弱且存储较小的电子装置的声音播放系统，例如手机或其他手持式多媒体播放系统装置。

虽然本发明已以多个示范实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求范围所界定为准。

Claims

1.一种双声道处理装置，其特征在于，所述装置包括：

主声道处理单元，用以接收第一与第二原声道信号，并将所述第一与第二原声道信号进行相互延迟处理，以使所述第一原声道信号相对于第二原声道信号延迟一段第一延迟时间，进而让所述第一与第二原声道信号成为空间上彼此独立的两个音源，所述主声道处理单元更将经相互延迟处理后的第一与第二原声道信号做强度调整，以产生第一与第二主声道信号；

环绕声道处理单元，用以所述接收第一与第二原声道信号，根据第一与第二原声道信号分离出第一效果信号与第二效果信号，对所述第一效果信号与第二效果信号进行强化效果音效处理，以产生第一与第二环绕声道信号；以及

强度调整电路，耦接于所述主声道处理单元与环绕声道处理单元，用以接收第一与第二主声道信号、第一与第二环绕声道信号，并对其进行强度调整，在对其进行调整强度后，将其相加并输出第一声道输出信号与第二声道输出信号。

2.如权利要求1所述的双声道处理装置，其特征在于，所述装置更包括：

声道分离单元，接收所述第一与第二原声道信号，并自所述第一与第二原声道信号中分离出所述中央信号与第一与第二效果信号。

3.如权利要求1所述的双声道处理装置，其特征在于，所述主声道处理单元更包括：

延迟电路，用以接收第一与第二原声道信号，并对所述第一与第二原声道信号延迟一段第二延迟时间，以产生所述第一与第二声道信号；以及

主声道重新定位单元，耦接于所述延迟电路，用以接收所述第一与第二声道信号，并将所述第一与第二声道信号进行相互延迟处理，以使所述第一声道信号相对于第二声道信号延迟所述第一延迟时间，进而让所述第一与第二声道信号成为空间上彼此独立的两个音源，所述主声道处理单元更将经相互延迟处理后的第一与第二声道信号做强度调整，以产生所述第一与第二主声道信号，

其中所述延迟电路更接收中央信号，并将所述中央信号延迟一段第三延迟时间，以产生中央延迟信号，又通过所述强度调整电路调整中央延迟信号的强度，并将经强度调整后的中央延迟信号、第一主声道信号与第一环绕声道信号相加，以产生第一声道输出信号，以及将经强度调整后的中央延迟信号、第二主声道信号与第二环绕声道信号相加，以产生第一声道输出信号。

4.如权利要求2所述的双声道处理装置，其特征在于，环绕效果声道处理单元更包括：

效果声道增强单元，用以接收所述第一与第二效果信号，并对所述第一与第二效果信号进行效果声道增强处理，以产生第一与第二声道环绕信号。

5.如权利要求2所述的双声道处理装置，其特征在于，所述第一原声道信号为所述中央信号与所述第一效果信号之和，且第二原声道信号为所述中央信号与所述第二效果信号之和。

6.如权利要求3所述的双声道处理装置，其特征在于，所述主声道重新定位单元包括：

第一延迟单元，用以将所述第一声道信号延迟所述第一延迟时间；

第一强度调整器，耦接于所述第一延迟单元，用以调整经延迟后的第一声道信号的强度，以产生所述第一主声道信号；以及

第二强度调整器，用以调整所述第二声道信号的强度，以产生所述第二主声道信号。

7.如权利要求3所述的双声道处理装置，其特征在于，所述主声道重新定位单元包括：

第一强度调整器，用以调整所述第一声道信号的强度；

第一延迟单元，用以将经强度调整后的第一声道信号延迟所述第一延迟时间，以产生所述第一主声道信号；以及

8.如权利要求4所述的双声道处理装置，其特征在于，所述效果声道增强单元包括：

相关性移除滤波器，用以移除所述第一与第二效果信号的相关性，以产生所述第一与第二声道环绕信号。

9.如权利要求2所述的双声道处理装置，其特征在于，所述声道分离单元包括：

人声萃取单元，用以接收所述第一与第二原声道信号，根据所述第一与第二原声道信号萃取出所述中央信号；以及

人声消除单元，用以接收所述第一与第二原声道信号，根据所述第一与第二原声道信号获得所述第一与第二效果信号。

10.一种双声道处理方法，执行于一电子装置，其特征在于，所述方法包括：

接收第一与第二声道信号；

对所述第一与第二声道信号进行相互延迟处理，以使第一声道信号相对于第二声道信号延迟一段第一延迟时间，进而让所述第一与第二声道信号成为两个空间上彼此独立的音源；

将经相互延迟处理后的第一与第二声道信号做强度调整，以产生第一与第二主声道信号。

11.如权利要求10所述的一种双声道处理方法，同步于所述接收第一与第二声道信号步骤中更包括：

接收中央信号；

对所述中央信号对应于第一与第二声道信号延迟一段第二延迟时间，以产生中央延迟信号；

根据所述中央延迟信号与第一主声道信号合成第一声道输出信号；以及

根据所述中央延迟信号与第二主声道信号合成第二声道输出信号。

12.如权利要求11所述的一种双声道处理方法，同步于所述接收中央信号步骤中更包括：

接收第一与第二效果信号；以及

对所述第一与第二效果信号进行效果增强处理，以产生第一与第二声道环绕信号，

其中根据所述中央延迟信号、所述第一主声道与所述第一声道环绕信号合成所述第一声道输出信号，根据所述中央延迟信号、所述第二主声道与所述第二声道环绕信号合成所述第二声道输出信号。

13.如权利要求12所述的一种双声道处理方法，所述方法更包括：

接收第一与第二原声道信号；

根据所述第一与第二原声道信号萃取出所述中央信号；以及

根据所述第一与第二原声道信号获得所述第一与第二效果信号。

14.一种声音播放系统，其特征在于，所述系统包括：

双声道处理装置，包括：

强度调整电路，耦接于所述主声道处理单元与环绕声道处理单元，用以接收第一与第二主声道信号、第一与第二环绕声道信号，并对其进行强度调整，在对其进行调整强度后，将其相加并输出第一声道输出信号与第二声道输出信号；以及

声音播放装置，耦接于所述双声道处理装置，根据所述第一与第二声道输出信号播放声音。

15.如权利要求14所述的声音播放系统，其特征在于，所述系统更包括：

串音消除器，耦接于所述双声道处理装置与所述声音播放装置之间，用以对所述第一与第二声道输出信号进行串音消除处理，并将其处理后的第一与第二声道输出信号传送给所述声音播放装置。

16.如权利要求14所述的声音播放系统，其特征在于，所述双声道处理装置更包括：

声道分离单元，接收所述第一与第二原声道信号，并自所述第一与第二原声道信号中分离出所述中央信号与第一与第二效果信号；

延迟电路，用以接收中央信号、第一与第二原声道信号，并对所述第一与第二原声道信号延迟一段第二延迟时间，以产生所述第一与第二声道信号，并将所述中央信号延迟一段第三延迟时间，以产生中央延迟信号；以及

其中所述强度调整电路将经强度调整后的中央延迟信号、第一主声道信号与第一环绕声道信号相加，以产生第一声道输出信号，以及将经强度调整后的中央延迟信号、第二主声道信号与第二环绕声道信号相加，以产生第一声道输出信号。