CN103037290B - 音频处理装置以及音频处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音频处理装置、音频处理方法、记录介质和程序。所述音频处理装置包括：多个扬声器，用于对于每一个频段输出音频；校正滤波器，用于根据所述多个扬声器的特性来校正包括多个频段的音频信号；以及多个频段划分滤波器，用于将由所述校正滤波器校正的所述音频信号划分为所述扬声器的频段，使得相位特性的相位差是大约0度或大约180度。所述校正滤波器是利用基于经由所述多个频段划分滤波器从所述多个扬声器对于每一个频段输出的音频的脉冲响应来设置的逆滤波器。

Description

音频处理装置以及音频处理方法

技术领域

本技术涉及音频处理装置、音频处理方法、记录介质和程序，并且具体地说涉及允许具有高音频质量的音频输出的音频处理装置、音频处理方法、记录介质和程序。

背景技术

在设计诸如用于对于多个频段（band）的每一个频段输出音频的多路扬声器的声学装置中，预先测量整个声学装置的声学特性以通过逆滤波器或均衡来增强所输出的音频的音频质量的技术已经广泛传播。

在相关技术中，当在多个扬声器的频率振幅特性和频率相位特性被干扰的同时加宽频段以再现时，音频质量劣化。因此认为，可以通过校正每一个扬声器的频率振幅特性和频率相位特性来增强音频质量。然而，为了通过使用有限的计算资源配置DSP（数字信号处理器）来增强音频质量，在校正每一个扬声器的音频输出中的计算资源的限制约束了音频质量的增强。

因此，已经提出了一种技术，其中，校正滤波器在频段划分前在音频信号的整个频段上进行校正，然后，将该频段划分以输出（参见日本未审查专利申请公布No.2005-184040）。

发明内容

然而，当对包括在频段划分前的所有频段的音频信号进行校正时，对于从通过频段划分滤波器的划分获得的每一个频段的交叉部分附近的频段，在相关技术中可能出现在音频质量上的不适感。为了解决这样的不适感，对于在交叉部分附近的频段改善频率振幅特性。出于这个原因，虽然已经提出其中配置了用于提高在交叉部分附近的频段的增益的滤波器的技术，但是还没有获得足够的效果。

首先，当设计用于宽带再现的2路或3路扬声器系统或2.1声道或5.1声道的再现系统时，基于每一个扬声器单元的再现能力来配置频段划分滤波器，校正每一个扬声器单元的传播延迟，此外，校正在高频、中频、低频和其他频率之间的电平平衡。

然而，没有考虑随后使用通过考虑到扬声器单元的特性的逆滤波器进行的信号处理的校正。

出于这个原因，即使当配置使用多个扬声器单元的扬声器系统并且可以在一定程度上获得有益特性时，如果通过信号处理来调整在交叉部分附近的频段，则也可能出现不适感。

特别期望不通过校正频段划分滤波器的频率振幅特性而是通过调整频段划分滤波器的频率相位特性来增强音频输出的音频质量。

根据本技术的一个实施例的一种音频处理装置，包括：多个扬声器，用于对于每一个频段输出音频；校正滤波器，用于根据所述多个扬声器的特性来校正包括多个频段的音频信号；多个频段划分滤波器，用于将由所述校正滤波器校正的所述音频信号划分为所述扬声器的频段，使得相位特性的相位差是大约0度或大约180度；并且所述校正滤波器是利用基于经由所述多个频段划分滤波器从所述多个扬声器对于每一个频段输出的所述音频的脉冲响应来设置的逆滤波器。

所述多个频段划分滤波器能够将由所述校正滤波器仅对于预定频带校正的所述音频信号划分为所述扬声器的所述频段，使得所述相位特性的所述相位差是大约0度或大约180度。

可以进一步包括用于放大所述音频信号的放大单元，并且所述放大单元由下述部分形成：用于对由所述频段划分滤波器划分之前的所述音频信号进行放大的一个放大单元、或者用于对从通过所述频段划分滤波器的划分获得的每一个频段的所述音频信号进行放大的多个放大单元。

可以进一步包括用于向所述音频信号添加另一个音频处理装置的声学特性的添加滤波器，并且可以从经由网络连接的库下载所述另一个音频处理装置的所述声学特性。

所述添加滤波器可以由下述部分形成：用于向在由所述频段划分滤波器划分之前的所述音频信号添加所述另一个音频处理装置的所述音频特性的一个添加滤波器、或者用于对于从通过所述频段划分滤波器的划分获得的每一个频段添加所述另一个音频处理装置的所述音频特性的多个添 加滤波器。

可以提供包括如上所述的音频处理装置的任何一个的耳机，并且要输入的所述音频信号可以是利用对其进行使用头部相关的传递函数的听觉偏侧化的音频信号合成的多声道音频信号。

根据本技术的另一个实施例的一种用于包括用于对于每一个频段输出音频的多个扬声器在内的音频处理装置的音频处理方法包括：使用校正滤波器执行根据所述扬声器的特性来校正包括多个频段的音频信号的处理；以及使用多个频段划分滤波器执行将由所述校正滤波器校正的所述音频信号划分为所述扬声器的频段使得相位特性的相位差是大约0度或大约180度的处理；并且所述校正滤波器是利用基于经由所述多个频段划分滤波器从所述多个扬声器对于每一个频段输出的所述音频的脉冲响应来设置的逆滤波器。

根据本技术的又一个实施例的一种程序使得用于对包括用于对于每一个频段输出音频的多个扬声器在内的音频处理装置进行控制的计算机用作下述部分：校正滤波器，用于根据所述多个扬声器的特性校正包括多个频段的音频信号；以及多个频段划分滤波器，用于将由所述校正滤波器校正的所述音频信号划分为所述扬声器的频段，使得相位特性的相位差是大约0度或大约180度；并且所述校正滤波器是利用基于经由所述多个频段划分滤波器从所述多个扬声器对于每一个频段输出的所述音频的脉冲响应来设置的逆滤波器。

根据本技术的再一个实施例的一种记录介质，其上记录有根据又一个实施例的程序。

在本技术的实施例中，对于每一个频段从所述多个扬声器输出音频，根据所述多个扬声器的特性来校正包括多个频段的音频信号，所校正的音频信号被划分为扬声器的频段，使得相位特性的相位差是大约0度或大约180度，并且，包括所述多个频段的所述音频信号被划分为所述多个频段，并且被使用基于来自所述多个扬声器的对于每一个频段输出的音频的脉冲响应设置的逆滤波器校正。

根据本技术的实施例的音频处理装置可以是单独的装置或可以是执行音频处理的块。

根据本技术的实施例，可以增强音频输出的音频质量。

附图说明

图1是应用了相关技术的音频处理装置的输出单元的结构的示例的图；

图2是用于描述图1的输出单元的频段划分滤波器的每一个频段的频率振幅特性的图；

图3是用于描述图1的输出单元的频段划分滤波器的每一个频段的频率相位特性的图；

图4是用于描述在图1的输出单元的校正前后的频率振幅特性的图；

图5是应用了根据本技术的一个实施例的音频处理装置的输出单元的结构的示例的图；

图6是用于描述图5的输出单元和由逆滤波器形成的校正滤波器的脉冲响应的图；

图7是用于描述图5的输出单元的频段划分滤波器的每一个频段的频率振幅特性的图；

图8是用于描述图5的输出单元的频段划分滤波器的每一个频段的频率相位特性的图；

图9是用于描述图5的输出单元的理想频率振幅特性的图；

图10是用于描述图5的输出单元的输出处理的流程图；

图11是用于描述图5的输出单元的频段划分滤波器的每一个频段的频率相位特性的另一个示例的图；

图12是应用了根据本技术的第一修改示例的音频处理装置的输出单元的结构的示例的图；

图13是用于描述图12的输出单元的输出处理的流程图；

图14是应用了根据本技术的第二修改示例的音频处理装置的输出单元的结构的示例的图；

图15是用于描述图14的输出单元的输出处理的流程图；

图16是应用了根据本技术的第三修改示例的音频处理装置的输出单元的结构的示例的图；

图17是用于描述图16的输出单元的输出处理的流程图；

图18是应用了根据本技术的第四修改示例的音频处理装置的输出单元的结构的示例的图；

图19是用于描述图18的输出单元的虚拟再现处理的流程图；以及

图20是用于描述通用的个人计算机的结构的示例的图。

具体实施方式

描述本技术的实施例（以下称为实施例）。注意，以下面的顺序来进行描述。

1．实施例

2．第一修改示例

3．第二修改示例

4．第三修改示例

5．第四修改示例

1.实施例

[应用了相关技术的音频处理装置的输出单元的结构的示例]

在描述应用了本技术的实施例的音频处理装置的输出单元之前，描述应用了相关技术的音频处理装置的输出单元的结构。图1是用于描述应用了相关技术的音频处理装置的输出单元的结构的示例的图。图1的输出单元输出具有基于输入的音频信号增强的音频质量的音频。

输出单元1输出具有基于由模拟信号形成的输入的音频信号增强的音频质量的音频。输出单元1被配置来包括ADC（模数转换器）11、校正滤波器12、频段划分滤波器13-1和13-2、放大单元14-1和14-2、以及扬声器15-1和15-2。

ADC 11将由模拟信号形成的音频信号转换为数字音频信号，并且向校正滤波器12提供数字音频信号。校正滤波器12是如果在没有这个滤波器、即没有校正的情况下输入脉冲则基于通过使用麦克风采集从扬声器15-1和15-2输出的音频信号而测量的脉冲响应得到的逆滤波器。借助于此，校正从扬声器15-1和15-2输出的音频。

频段划分滤波器13-1和13-2是例如由IIR（无限脉冲响应）滤波器形成的数字滤波器，用于划分由校正滤波器12对于每一个频段校正的音频信 号，并且向放大单元14-1和14-2输出结果产生的信号。在图1的频段划分滤波器13-1和13-2中，频段划分滤波器13-1提取高频带（frequency band）的音频信号，并且频段划分滤波器13-2提取低频带的音频信号。放大单元14-1和14-2每一个放大每一个预定频段的音频信号，并且使得放大的音频信号作为音频从扬声器15-1和15-2输出。扬声器15-1和15-2具有要输出的音频的不同频带。在图1的示例中，扬声器15-1输出高频带的音频信号，并且扬声器15-2输出低频带的音频信号。注意，虽然图1中描绘其中放大单元14-1和14-2执行放大数字音频信号的数字信号放大处理并且将数字信号转换为模拟信号以输出到扬声器15-1和15-2的示例，但是可以在将数字音频信号转换为模拟信号后执行模拟信号放大处理。

例如，在图2中，例如通过波形L1和L2来分别表示频段划分滤波器13-1和13-2的频率振幅特性。即，波形L1以接近100Hz的频率在-40dB处上升，并且以接近1000Hz的频率在0dB处变得恒定。此外，波形L2是具有对于接近200Hz的频率的峰值的凸波形。此外，在波形L1和L2之间的交叉频段具有接近400Hz至500Hz的频率。在图2中注意，水平轴表示频带，并且垂直轴表示振幅。

在图3中描绘了频段划分滤波器13-1和13-2的频率相位特性。即，波形L11具有对于接近10Hz的频率的160度的相位，并且相位随着频率增大而开始逐渐地延迟，并且对于接近200Hz的频率延迟到-160度。然后，倒相出现，并且相位前移至160度。其后，相位改变以更接近0度。另一方面，波形L12具有对于频率10Hz的160度的相位，并且该相位随着频率前移而开始逐渐地延迟，并且对于接近400Hz的频率延迟到0度。其后，相位改变以更接近-180度。在图3中注意，水平轴表示频带，并且垂直轴表示相位角。

通过相对于在图4的上部中描绘的频带的凸凹振幅波形来表示没有这个校正滤波器12的输出单元1的振幅特性。相反，利用校正滤波器12，如图4的下部所描绘的那样，在每一个频带中的振幅变平。然而，在接近交叉部分的400Hz附近出现了凹部分，并且仅在这个部分不出现平坦的振幅特性。在相关技术中，执行滤波处理或均衡处理，以解决这个凹部分。注意在图4的下部中的凹部分在双路或三路扬声器系统中出现，并且如下面进一步描述的图9所示，振幅具有在一个扬声器的系统中的每一个频段中的理想的平坦波形。注意在图4和图9中，水平轴表示频带，并且垂直轴表示在各个频带中的振幅。

[应用了根据本技术的实施例的音频处理装置的输出装置的结构的示例]

接下来，参考图5，描述应用了根据本技术的实施例的音频处理装置的输出单元的结构的示例。图5的输出单元输出具有基于输入的音频信号增强的音频质量的音频，以便使得整个频段的幅度理想。

输出单元101输出具有基于由模拟信号形成的输入的音频信号增强的音频质量的音频。输出单元101被配置来包括ADC（模数转换器）111、校正滤波器112、频段划分滤波器113-1和113-2、放大单元114-1和114-2与扬声器115-1和115-2。

ADC 111基本上类似于ADC 11，将由模拟信号形成的音频信号转换为数字音频信号，并且向校正滤波器112提供数字音频信号。校正滤波器112基本上类似于校正滤波器12，是如果在没有这个滤波器、即没有校正的情况下输入脉冲则基于通过使用麦克风采集经由下面进一步描述的频段划分滤波器113-1和113-2、放大单元114-1和114-2和扬声器115-1和115-2输出的音频信号而测量的脉冲响应得到的逆滤波器。借助于此，校正从扬声器115-1和115-2输出的音频。

更详细而言，校正滤波器112是如果在没有校正滤波器112（没有校正）的情况下例如脉冲信号被输入到例如输出单元101则根据波形、即脉冲响应设置的逆滤波器，该波形是通过使用麦克风采集经由频段划分滤波器113-1和113-2、放大单元114-1和114-2和扬声器115-1和115-2输出的音频而获得的。例如，如果脉冲响应是例如在图6的上部中描绘的那个，则被配置来包括扬声器115-1和115-2的扬声器系统的逆滤波器如在图6的中间部分中所示。即，校正滤波器112是如在图6的中间部分中描绘的逆滤波器。当在设置有这个校正滤波器112的情况下输入脉冲信号时，脉冲响应具有如在图6的下部中所示的整形波形。在图6的每一个部分中注意水平轴表示逝去的时间（ms），并且垂直轴表示归一化的振幅。

频段划分滤波器113-1和113-2例如是由例如IIR（无限脉冲响应）滤波器形成的数字滤波器，并且每一个频段的频率相位特性的相位差是大约0度（或180度）。频段划分滤波器113-1和113-2每一个划分由校正滤波器112对于每一个频段校正的音频信号，并且向放大单元114-1和114-2输出结果产生的信号。注意，在图5的频段划分滤波器113-1和113-2中，频段划分滤波器113-1提取高频带的音频信号，并且频段划分滤波器113-2提取低频带的音频信号。

放大单元114-1和114-2基本上类似于放大单元14-1和14-2，每一个放大每一个预定频段的音频信号，并且使得放大的音频信号作为音频从扬声器115-1和115-2输出。扬声器115-1和115-2基本上类似于扬声器15-1和15-2，具有要输出的音频的不同频段。在图5的示例中，扬声器115-1输出高频带的音频信号，并且扬声器115-2输出低频带的音频信号。注意，虽然也在图5中描述其中放大单元114-1和114-2执行放大数字音频信号的数字信号放大处理并且将数字信号转换为模拟信号以输出到扬声器115-1和115-2的示例，但是可以在数字音频信号被转换为模拟信号后执行模拟信号放大处理。

例如分别通过在图7中的波形L101和L102表示频段划分滤波器113-1和113-2的频率振幅特性，其大体类似于参考图2描述的频段划分滤波器13-1和13-2的频率振幅特性。即，波形L101以接近100Hz的频率在-40dB处上升，并且以接近1000Hz的频率在0dB处变得恒定。此外，波形L102是具有对于接近200Hz的频率的峰值的凸波形。此外，在波形L101和L102之间的交叉频段具有接近300Hz至400Hz的频率。在图7中注意，水平轴表示频段，并且垂直轴表示振幅。

在图8中描述了频段划分滤波器113-1和113-2的频率相位特性，其与参考图3描述的频段划分滤波器13-1和13-2的频率相位特性不同。即，波形L111和L112表示的相位波形精确地匹配，即，其间的相位差是0。对于接近10Hz的频率，相位是150度。当频率增大时，相位开始逐渐地延迟，并且在相位延迟到对于接近200Hz的频率的-160度后，相位反转以前移到160度。其后，相位改变以更接近-180度。在图8中注意，水平轴表示频带，并且垂直轴表示相位角。

结果，从扬声器115-1和115-2的每一个输出的音频信号的每一个频带的振幅具有如图9所示的从接近20Hz的频率在-40dB处上升并且收敛为对于接近200Hz的频率的0dB的波形。

[图5的输出单元的输出处理]

接下来，将参考图10的流程图来描述图5的输出单元101的输出处理。

在步骤S1，ADC111获得输入的模拟音频信号。

在步骤S2，ADC111对于获得的模拟音频信号执行向数字音频信号的模数转换，并且向校正滤波器112提供该数字音频信号。

在步骤S3，校正滤波器112对于所提供的数字音频信号执行校正滤波器处理，并且向频段划分滤波器113-1和113-2提供结果产生的信号。

在步骤S4，频段划分滤波器113-1和113-2提取高频带的音频信号和低频带的音频信号，并且分别向放大单元114-1和114-2提供所提取的信号。在此，频段划分滤波器113-1和113-2根据例如图8的频率相位特性对于各个频带提取音频信号，使得通过划分获得的音频信号的相位彼此匹配。

在步骤S5，放大单元114-1和114-2放大分别从频段划分滤波器113-1和113-2提供的高频带的音频信号和低频带的音频信号，将放大的信号转换为模拟信号，然后分别向扬声器115-1和115-2输出该模拟信号。

在步骤S6，扬声器115-1和115-2分别输出高频带的音频和低频带的音频。

即，在频段划分滤波器113-1和113-2中，对于每一个频段提取的音频信号的相位差是大约0度，如在图8的频率相位特性中所示。因此，校正滤波器112是基于脉冲响应得到的逆滤波器，该脉冲响应是通过使用麦克风采集从放大单元114-1和114-2与扬声器115-1和115-2经由频段划分滤波器113-1和113-2输出的音频信号而测量的，在该频段划分滤波器113-1和113-2中每一个提取的频段的音频信号彼此的相位差大约为0度。因此，从高频带的扬声器115-1输出的音频信号和从低频带的扬声器115-2输出的音频信号在频段划分前的阶段同时被校正滤波器112校正，并且因此，可以获得理想的频率振幅特性。

结果，改善了作为包括扬声器115-1和115-2的整体输出单元101的频率振幅特性和频率相位特性。因此，可以输出在音调平衡上良好并且具有增强的音频质量的宽带音频。

注意，虽然已经在上面描述了其中频段划分滤波器113-1和113-2的整个频带的音频信号的相位差大约是0的如图8中所示的示例，但是频带的期望部分的音频信号的相位差大约是0是足够的。即，当仅期望在200Hz附近的频带变平时，如在图11的上部中描述，相位差被设置为对于接近200Hz的频率的大约0度，如使用在频段划分后的用于表示第一频段的相位的波形L121和用于表示第二频段的相位的波形L122所述。此外，当仅期望等于或大于100Hz的频带变平时，如图11中的下部中所示，对于等于或大于100Hz的频率，将相位差设置为大约0度，如用于表示第一频带 的相位的波形L131和用于表示第二频带的相位的波形L132所示。

此外，已经根据经验发现，只要在频段划分滤波器中的频率相位特性的相位差在从大约0度至大约90度的范围中，则对应的频带的频率振幅特性可以被大体变平。此外，也已经发现，即使当在频段划分滤波器中的频率相位特性的相位差被设置为大约180度时，对应的频带的频率相位特性可以被大体变平。在该情况下，已经发现，只要在频段划分滤波器中的频率相位特性的相位差在从大约90度至大于180度的范围中，则对应的频带的频率振幅特性也可以被大体变平。因此，通过将在频段划分滤波器中的频率相位特性的相位差设置在大约0度或大约180度来将频率振幅特性大体变平。

2.第一修改示例

[放大单元被设置到在频段划分滤波器前的级的输出单元的结构的示例]

虽然上面已经描述了其中将放大单元114-1和114-2分别设置到在频段划分滤波器113-1和113-2后的级的示例，但是可以将放大单元设置到在频段划分滤波器113-1和113-2前的级。

图12描绘了其中将放大单元设置到在频段划分滤波器前的级的输出单元101的结构的示例。注意，在图12中，包括与图5的结构相同的功能的结构设有相同的名称和相同的附图标号，并且，适当地省略那个结构的描述。即，图12的输出单元101与图5的输出单元101不同在于：取代频段划分滤波器113-1和113-2与放大单元114-1和114-2，设置有放大单元121和频段划分滤波器122-1和122-2。注意，虽然基本功能相同并且因此在此不被描述，但是因为例如放大单元121被设置到在图12中的输出单元101中的频段划分滤波器122-1和122-2前的级，所以当放大单元121是包括数模转换单元的模拟放大单元时，频段划分滤波器122-1和122-2被配置为模拟滤波器。

[图12的输出单元的输出处理]

接下来，将参考图13的流程图来描述图12的输出单元101的输出处理。注意，在图13的流程图中的步骤S11至S13和S16的处理类似于在参考图10的流程图所述的步骤S1至S3和S6处的处理，并且因此在此不对其进行描述。即，在图13的步骤S11至S13处，音频信号被获得、被施加模数转换，以及被施加校正滤波器。

然后，在步骤S14，放大单元121放大包括整个频段的音频信号，并且向频段划分滤波器122-1和122-2提供结果产生的信号。

在步骤S15，频段划分滤波器122-1和122-2每一个将从放大单元121提供的音频信号划分为用于提取的每一个频段，并且向扬声器115-1和115-2提供由各个提取的频段信号形成的音频信号。借助于此，在步骤S16扬声器115-1和115-2输出音频。

利用如上所述的处理，可以使得与图1的输出单元101的操作和效果类似的操作和效果成为可能。结果，可以增强音频输出的音频质量。

3.第二修改示例

[对于每一个频段划分的音频信号被施加扬声器模拟滤波器的输出单元的结构的示例]

虽然上面已经描述了其中通过变平频率振幅特性而具有高保真度的原始声音的再现增强音频质量的示例，音频质量取决于偏好，并且实际上例如某些人不喜欢变平的音频。为了解决该情况，可以向校正滤波器112添加目标频率特性。此外，可以设置有用于向由频段划分滤波器对于每一个频段划分的音频信号施加各种扬声器特性的滤波器。

图14描绘了其中设置了向由频段划分滤波器对于每一个频段划分的音频信号施加各种扬声器特性的滤波器的输出单元101的结构的示例。在图14的输出单元101中注意，包括与图5的输出单元101的结构相同的功能的结构被设有相同的名称和相同的附图标号，并且该结构的描述被适当地省略。即，图14的输出单元101与图5的输出单元101不同在于：在频段划分滤波器113-1和113-2与放大单元114-1和114-2之间设置了扬声器模拟滤波器131-1和131-2。扬声器模拟滤波器131-1和131-2是添加各种扬声器特性的滤波器。利用该处理，扬声器115-1和115-2可以输出具有好像具有各种扬声器的声学特性的音频质量的音频。

[图14的输出单元的输出处理]

接下来，将参考图15的流程图来描述图14的输出单元101的输出处理。注意，在图15的流程图中的步骤S31至S34、S36和S37的处理类似于参考图10的流程图来描述的步骤S1至S6的处理，并且因此在此不描述这些处理。即，在图13中的步骤S31至S34，音频信号被获得、被施加模数转换和校正滤波器、然后被对于每个频段划分。

然后，在步骤S35，扬声器模拟滤波器131-1和131-2每一个向其频段 的音频信号添加由滤波器指定的扬声器特性，并且分别向放大单元114-1和114-2提供结果产生的信号。

然后，在步骤S36和S37，信号被放大，然后被从扬声器115-1和115-2输出。

利用如上所述的处理，可以使得与图1的输出单元101的操作和效果类似的操作和效果成为可能，并且可以添加各种扬声器特性。因此，例如，通过向扬声器模拟滤波器131-1和131-2应用良好扬声器的特性，可以再现就像来自良好的扬声器的音频输出的音频输出。结果，可以增强音频输出的音频质量。

4.第三修改示例

[对包括整个频段的音频信号施加扬声器模拟滤波器的输出单元的结构的示例]

虽然已经描述了其中添加扬声器特性的扬声器模拟滤波器被设置到在频段划分滤波器后的级的示例，但是可以将扬声器模拟滤波器设置到在频段划分滤波器前的级，并且可以对于整个频段的音频信号执行滤波处理。

图16描述了其中扬声器模拟滤波器被设置到在频段划分滤波器前的级的输出单元101。在图16的输出单元101中，包括与图5的输出单元101的结构相同的功能的结构设有相同的名称和相同的附图标号，并且适当地省略该结构的说明。即，图16的输出单元101与图5的输出单元101不同在于在ADC111和校正滤波器112之间添加扬声器模拟滤波器151。此外，通过滤波器控制单元152来设置要由扬声器模拟滤波器151添加的扬声器特性。滤波器控制单元152下载在经由网络161可进行通信的扬声器模拟滤波器库162中累积的各种扬声器的声学特性，并且向扬声器模拟滤波器151设置声学特性。因此，可以不同地转换和添加要由扬声器模拟滤波器151添加的声学特性。

[图16的输出单元的输出处理]

接下来，将参考图17的流程图来描述图16的输出单元101的输出处理。注意，在图17的流程图中的步骤S54、S55和S57至S60的处理类似于参考图10的流程图描述的步骤S1至S6的处理，因此在此不描述这些处理。

在步骤S51，滤波器控制单元152使得在扬声器模拟滤波器库162中 累积并且经由网络161下载的可用扬声器模拟滤波器的列表显示在包括未示出的显示器的显示单元上。此外，显示提示用户选择扬声器模拟滤波器的任何一个的图像。

在步骤S52，滤波器控制单元152确定是否已经使用由用户操作的未示出的操作单元选择了扬声器模拟滤波器的任何一个。重复与如上所述的处理类似的处理，直到选择了任何扬声器模拟滤波器。例如，如果认为已经在步骤S52选择了扬声器模拟滤波器的任何一个，则该过程进行到步骤S53。

在步骤S53，滤波器控制单元152经由网络161从在扬声器模拟滤波器库162中累积的扬声器模拟滤波器的数据中下载所选择的扬声器模拟滤波器的数据。滤波器控制单元152然后向扬声器模拟滤波器151设置下载的扬声器模拟滤波器的数据。

然后，利用在步骤S54和S55的处理，音频信号被获得、并且被从模拟转换为数字。在步骤S56，扬声器模拟滤波器151执行由滤波器控制单元152设置的在扬声器模拟滤波器151中设置的滤波处理，由此向音频信号添加声学特性。

利用在步骤S57至S60的处理，向音频信号施加校正滤波器、频段划分和对于每一个频段的放大，然后作为音频从扬声器115-1和115-2输出。

利用如上所述的处理，可以使得与图1的输出单元101的操作和效果类似的操作和效果成为可能，并且可以添加在其间转换的各种扬声器特性。因此，例如，通过转换和向扬声器模拟滤波器151应用良好扬声器的特性，可以再现就像通过转换良好的扬声器而获得的音频输出的音频输出。结果，可以增强音频输出的音频质量。

5.第四修改示例

[向输出单元应用了耳机的结构的示例]

虽然上面已经描述了其中将输出单元101配置为扬声器的示例，但是近些年来已经出现了使用平衡电枢扬声器（balanced armature loudspeaker）的耳机，并且因此，如上所述的输出单元101的结构可以被应用到耳机。此外，利用通过耳机的虚拟再现，可以进一步增强听觉偏侧化（auditory lateralization）的效果。

图18描绘了用于描述通过向耳机171应用输出单元101的使用HRTF（头部相关的传递函数，head-related transfer function）的虚拟再现的示 例的结构的示例。

在耳机171中，如在图18的左右部分中所示，在左耳和右耳中使用的部分被配置来分别包括输出单元101-1和101-2。从耳机171再现的音频输出建立下述状态：其中，分别在从佩戴耳机171的用户H观看的左前、正前和右前的扬声器Lv、Cv和Rv虚拟地输出音频，如在图18的左部中所示。此外，使用向用户H输出好像用户H以外的未示出的头外声音定位（out-of-head sound localization）（听觉偏侧化）虚拟存在一样的音频的扬声器Lv、Cv和Rv，实现了所谓的虚拟再现。

更详细而言，如图18的右部中所述，耳机171被配置为包括输出单元101-1和101-2。在图18的右部，耳机171的输出单元101-1输出左声道L的音频，并且其输出单元101-2输出右声道R的音频。此外，在以扬声器Lv、Cv和Rv作为声源的音频信号Lv、Cv和Rv之间，作为左声道L的到达用户H的左耳的音频信号被表示为音频信号Lv×LL、Cv×CL和Rv×RL，其中，将头部相关的传递函数表示为与在图18的左部中描绘的路由LL、CL和RL对应的在图18的右部中描绘的LL、CL和RL。类似地，在以扬声器Lv、Cv和Rv作为声源的音频信号Lv、Cv和Rv之间，作为右声道R的到达用户H的右耳的音频信号被表示为音频信号Lv×LR、Cv×CR和Rv×RR，其中，将头部相关的传递函数表示为与在图18的左部中描绘的路由LR、CR和RR对应的在图18的右部中描绘的LR、CR和RR。

注意，在图18的右部中描绘的头部相关的传递函数处理单元HRTF201和202对于音频信号Lv执行由头部相关的传递函数LL和LR限定的算术计算处理，然后分别向输出单元101-1和101-2提供结果产生的信号。此外，头部相关的传递函数处理单元HRTF203和204对于音频信号Cv执行由头部相关的传递函数CL和CR限定的算术计算处理，并且然后，分别向输出单元101-1和101-2提供结果产生的信号。此外，头部相关的传递函数处理单元HRTF205和206对于音频信号Rv执行由头部相关的传递函数RL和RR限定的算术计算处理，并且然后，分别向输出单元101-1和101-2提供结果产生的信号。

加法器211-1将音频信号Lv×LL、Cv×CL和Rv×RL加在一起以合成，并且向输出左声道L的音频信号的输出单元101-1提供结果产生的信号。类似地，加法器211-2将音频信号Lv×LR、Cv×CR和Rv×RR加在一起以合成，并且向输出右声道R的音频信号的输出单元101-2提供结果产生的 信号。

输出单元101-1和101-2执行包括频段划分的输出处理，以增强以扬声器Lv、Cv和Rv作为声源的音频信号的音频质量，并且向左耳和右耳输出音频。结果，用户H可以基于虚拟配置的扬声器Lv、Cv和Rv的音频输出在将听觉偏侧化识别为头外的声音定位的情况下收听具有增强的音频质量的音频，并且因此，执行虚拟再现。

[虚拟再现处理]

接下来，将参考图19的流程图来描述使用图18的耳机171的虚拟再现处理。

在步骤S81，头部相关的传递函数处理单元HRTF201至206对于音频信号Lv、Cv和Rv执行由头部相关的传递函数LL、LR、CL、CR、RL和RR限定的算术计算处理，并且向加法器211-1和211-2输出结果。

在步骤S82，加法器211-1将所提供的音频信号Lv×LL、Cv×CL和Rv×RL相加在一起，并且向输出单元101-1输出结果。此外，加法器211-2将所提供的音频信号Lv×RR、Cv×CR和Rv×RR相加在一起，并且向输出单元101-2输出结果。

在步骤S83，输出单元101-1和101-2基于各个提供的音频信号来执行输出处理，增强音频信号的音频质量，并且输出音频。注意，这些输出处理的每一个类似于参考图10的流程图描述的处理，并且因此在此不描述这些处理。

使用如上所述的处理，基于频率相位特性的相位差被设置为大约0度或大约180度，由此整体改善频率振幅特性和频率相位特性。因此，可以进行具有在音调平衡上良好的并且具有增强的音频质量的宽带音频的虚拟再现。

此外，当在CD（致密盘）上执行音乐数字化时，其采样率是44.1kHz。在近些年来用于DVD（数字通用盘）和蓝光盘的内容的情况下，采样率通常是48kHz。然而，也存在具有较高的采样率96kHz或192kHz的内容。当采样率增大时，FIR的滤波长度增大以获得低频段校正效果。当采样率简单地从48kHz向96kHz增大时，使用两倍的滤波长度来获得大体等同的效果。对于使用192kHz或更大的宽带再现，使用还要更多的扬声器单元，并且3路或更多的扬声器系统可能出现。鉴于这些情况，利用增大的采样率和增大的数量的扬声器单元，如果对信号施加频段划分滤波器并且 然后像在相关技术中那样对信号进行对于每一个划分的频段的滤波校正，则算术计算的数量很大。因此，如上所述，通过配置频段划分滤波器使得频率相位特性的相位差是大约0度或大约180度，并且仅将一个校正滤波器设置到在频段划分滤波器前的级，可以减少算术计算资源的数量。

此外，可以想到通过甚至在配备扬声器的移动装置（诸如MP3（MPEG音频层3）播放器、便携电话、笔记本PC（个人计算机）或平板PC）中组合不同的扬声器单元在未来使得宽带再现环境成为可能。此外，在该情况下，可以输出具有增强的音频质量的音频。

可以通过硬件或软件来执行如上所述的系列处理。当通过软件来执行该系列处理时，配置那个软件的程序被安装在计算机中。在此，该计算机包括在专用硬件中包含的计算机，并且例如，包括能够通过在其中安装各种程序而执行各种功能的通用个人计算机。

图20是使用程序执行如上所述的系列处理的计算机的硬件的结构的示例的框图。

在该计算机中，CPU（中央处理单元）1001、ROM（只读存储器）1002和RAM（随机存取存储器）1003经由总线1004彼此连接。

输入/输出接口1005进一步连接到总线1004。输入单元1006、输出单元1007、存储单元1008、通信单元1009和驱动器1010连接到输入/输出接口1005。

输入单元1006由键盘、鼠标、麦克风等形成。输出单元1007由显示器、扬声器等形成。存储器单元1008由硬盘、非易失性存储器等形成。通信单元1009由网络接口等形成。驱动器1010驱动可装卸介质1011，诸如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器。

在如上配置的计算机中，通过CPU1001执行如上所述的系列处理，CPU1001例如经由输入/输出接口1005和总线1004向RAM1003内加载存储在存储单元1008中的程序以执行。

要由计算机（CPU1001）执行的程序可以例如被提供为被记录在作为封装介质的可装卸介质1011等上。此外，可以经由诸如局域网、因特网或数字卫星广播的有线或无线传输介质来提供程序。

在计算机中，可以在可装卸介质1011被插入到驱动器1010中的情况下经由输入/输出接口1005在存储单元1008中安装程序。此外，程序可以经由有线或无线传输介质在通信单元1009处被接收，并且可以被安装在存 储单元1008中。另外，程序可以被预先安装在ROM1002或存储单元1008中。

注意，要由计算机执行的程序可以是使得根据在说明书中描述的顺序以时间顺序执行处理的程序、使得并行执行处理的程序或使得在诸如发出调用时的时刻执行处理的程序。

此时，在说明书中的系统指的是一组多个部件（诸如装置或模块（部分）等），而与在同一箱壳中包含的所有部件无关。因此，在独立的箱壳中容纳并且经由网络彼此连接的多个装置和具有在一个箱壳中容纳的多个模块的一个装置都是系统。

本技术的实施例不意味着限于如上所述的实施例，并且可以在不偏离本技术的主旨的范围内进行各种修改。

例如，本技术的实施例可以采用云计算的结构，其中，经由网络在多个装置之间共享并且与其协作地处理一个功能。

可以由一个装置或多个装置以共享的方式执行在上面的流程图中描述的每一个步骤。

此外，当一个步骤包括多个处理时，可以由一个装置或多个装置以共享的方式执行包括在那个步骤中的多个处理。

注意，本技术的实施例可以采用如下的结构。

（1）一种音频处理装置，包括：

多个扬声器，用于对于每一个频段输出音频；

校正滤波器，用于根据所述多个扬声器的特性来校正包括多个频段的音频信号；以及

多个频段划分滤波器，用于将由所述校正滤波器校正的所述音频信号划分为所述扬声器的频段，使得相位特性的相位差是大约0度或大约180度；其中

所述校正滤波器是利用基于经由所述多个频段划分滤波器从所述多个扬声器对于每一个频段输出的所述音频的脉冲响应来设置的逆滤波器。

（2）根据（1）所述的音频处理装置，其中所述多个频段划分滤波器将由所述校正滤波器仅对于预定频带校正的所述音频信号划分为所述扬声器的所述频段，使得所述相位特性的所述相位差是大约0度或大约180 度。

（3）根据（1）或（2）所述的音频处理装置，进一步包括：

用于放大所述音频信号的放大单元；其中

所述放大单元由下述部分形成：

一个放大单元，用于对由所述频段划分滤波器划分之前的所述音频信号进行放大，或者

多个放大单元，用于对从通过所述频段划分滤波器的划分获得的每一个频段的所述音频信号进行放大。

（4）根据（1）至（3）中任一项所述的音频处理装置，进一步包括：

添加滤波器，用于向所述音频信号添加另一个音频处理装置的声学特性。

（5）根据（4）所述的音频处理装置，进一步包括：

滤波器控制单元，用于从经由网络连接的库下载所述另一个音频处理装置的所述声学特性并将所述声学特性设置到所述添加滤波器。

（6）根据（4）所述的音频处理装置，其中所述添加滤波器由下述部分形成：

一个添加滤波器，用于向在由所述频段划分滤波器划分之前的所述音频信号添加所述另一个音频处理装置的所述音频特性，或者

多个添加滤波器，用于对于从通过所述频段划分滤波器的划分获得的每一个频段添加所述另一个音频处理装置的所述音频特性。

（7）一种耳机，包括：

如（1）至（6）中任一项所述的音频处理装置；其中

要输入的所述音频信号是利用对其进行使用头部相关的传递函数的听觉偏侧化的音频信号合成的多声道音频信号。

（8）一种用于音频处理装置的音频处理方法，所述音频处理装置包括用于对于每一个频段输出音频的多个扬声器，所述方法包括：

使用校正滤波器执行根据所述扬声器的特性来校正包括多个频段的音频信号的处理；以及

使用多个频段划分滤波器执行将由所述校正滤波器校正的所述音频信 号划分为所述扬声器的频段使得相位特性的相位差是大约0度或大约180度的处理；其中

所述校正滤波器是利用基于经由所述多个频段划分滤波器从所述多个扬声器对于每一个频段输出的所述音频的脉冲响应来设置的逆滤波器。

（9）一种程序，该程序使得用于对包括用于对于每一个频段输出音频的多个扬声器在内的音频处理装置进行控制的计算机用作下述部分：

校正滤波器，用于根据所述多个扬声器的特性校正包括多个频段的音频信号；以及

多个频段划分滤波器，用于将由所述校正滤波器校正的所述音频信号划分为所述扬声器的频段，使得相位特性的相位差是大约0度或大约180度；其中

所述校正滤波器是利用基于经由所述多个频段划分滤波器从所述多个扬声器对于每一个频段输出的所述音频的脉冲响应来设置的逆滤波器。

（10）一种记录介质，其上记录有根据（9）所述的程序。

本公开包含与在2011年10月7日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2011-223415中公开的主题相关的主题，其整体内容通过引用被包含在此。

Claims (8)

1.一种音频处理装置，包括：

多个扬声器，每个扬声器对于多个频段中的相应频段输出音频；

校正滤波器，根据所述多个扬声器的特性来校正包括所述多个频段的音频信号，其中，每个频段根据所述多个扬声器中的相应扬声器的特性被校正；以及

多个频段划分滤波器，将由所述校正滤波器校正的所述音频信号划分为所述多个扬声器的频段，使得所述多个频段划分滤波器中的相应滤波器之间的相位特性的相位差是0度或180度；其中，所述多个频段划分滤波器中的每个频段划分滤波器按照与所述多个扬声器中的相应扬声器对应的相应频带划分所校正的音频信号使得所划分频带的相位彼此匹配并且所述多个频段划分滤波器中的每一个的频率相位特性被设置成使得对应频带的频率振幅特性变平；其中

所述校正滤波器是利用基于经由所述多个频段划分滤波器从所述多个扬声器对于每一个频段输出的所述音频的脉冲响应来设置的逆滤波器。

2.根据权利要求1所述的音频处理装置，其中所述多个频段划分滤波器将由所述校正滤波器仅对于预定频带校正的所述音频信号划分为所述扬声器的所述频段，使得所述相位特性的所述相位差是0度或180度。

3.根据权利要求1所述的音频处理装置，进一步包括：

用于放大所述音频信号的放大单元；其中

所述放大单元由下述部分形成：

一个放大单元，用于对由所述频段划分滤波器划分之前的所述音频信号进行放大，或者

多个放大单元，用于对从通过所述频段划分滤波器的划分获得的每一个频段的所述音频信号进行放大。

4.根据权利要求1所述的音频处理装置，进一步包括：

添加滤波器，用于向所述音频信号添加另一个音频处理装置的声学特性。

5.根据权利要求4所述的音频处理装置，进一步包括：

滤波器控制单元，用于从经由网络连接的库下载所述另一个音频处理装置的所述声学特性并将所述声学特性设置到所述添加滤波器。

6.根据权利要求4所述的音频处理装置，其中所述添加滤波器由下述部分形成：

一个添加滤波器，用于向在由所述频段划分滤波器划分之前的所述音频信号添加所述另一个音频处理装置的所述音频特性，或者

多个添加滤波器，用于对于从通过所述频段划分滤波器的划分获得的每一个频段添加所述另一个音频处理装置的所述音频特性。

7.一种耳机，包括：

如权利要求1-6中任一项所述的音频处理装置；其中

要输入的所述音频信号是利用对其进行使用头部相关的传递函数的听觉偏侧化的音频信号合成的多声道音频信号。

8.一种用于音频处理装置的音频处理方法，所述音频处理装置包括多个扬声器，每个扬声器对于多个频段中的相应频段输出音频，所述方法包括：

使用校正滤波器执行根据所述扬声器的特性来校正包括所述多个频段的音频信号的处理，其中，每个频段根据所述多个扬声器中的相应扬声器的特性被校正；以及

使用多个频段划分滤波器执行将由所述校正滤波器校正的所述音频信号划分为所述多个扬声器的频段使得所述多个频段划分滤波器中的相应滤波器之间的相位特性的相位差是0度或180度的处理，其中，所述多个频段划分滤波器中的每个频段划分滤波器按照与所述多个扬声器中的相应扬声器对应的相应频带划分所校正的音频信号使得所划分频带的相位彼此匹配并且所述多个频段划分滤波器中的每一个的频率相位特性被设置成使得对应频带的频率振幅特性变平；其中

所述校正滤波器是利用基于经由所述多个频段划分滤波器从所述多个扬声器对于每一个频段输出的所述音频的脉冲响应来设置的逆滤波器。