CN108810793A - 多信道音频信号处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种多信道音频信号处理装置及方法。多信道音频信号处理方法，其步骤可包括：降混M个信道的音频信号生成N个信道的音频信号；及双声道渲染所述N个信道的音频信号生成立体音频信号。
Description
本申请是以下发明专利申请的分案申请：
申请号：201480008322.9
申请日：2014年04月18日
发明名称：多信道音频信号处理装置及方法
技术领域
本发明涉及包括在三维音频解码器的多信道音频信号处理装置及方法。
背景技术
随着多媒体内容的品质增加，比起现在使用的5.1信道的音频信号，如信道个数多的7.1信道、10.2信道、13.2信道、22.2信道的高品质多信道音频信号被适用。但是，实际上高品质的多信道音频信号通过如智能手机这样的个人终端或者电脑等，多数由2信道的立体音响或者耳机被收听。
因此，可使高品质的多信道音频信号在2信道的立体音响或者耳机收听，开发了将多信道音频信号降混为立体音频信号的双声道渲染。
现有的双声道渲染是将5.1信道或者7.1信道音频信号的信道各个通过如头相关传输函数(HRTF,Head Related Transfer Function)或者双耳房间冲激响应(BRIR,Binaural Room Impulse response)的双声道滤波器执行过滤生成双声道立体音频信号。现有方式，随着输入的多信道音频信号的信道个数增加，发生演算量增加的问题。
结果，如10.2信道、22.2信道随着多信道音频信号的信道个数增加增加演算量时，可存在由2信道的立体音响或者耳机用于播放的及时演算困难的问题。尤其是，演算能力较低的移动终端时，随着多信道音频信号的信道个数增加，及时的演算双声道过滤可能会困难。
因此，将信道个数多的高品质多信道音频信号渲染成双声道信号时，需要及时可演算的减少双声道过滤演算量的方法。
发明内容
技术课题
本发明提供了将输入的多信道音频信号降混后，执行双声道渲染，使得即使多信道音频信号的信道个数增加，也可减少双声道渲染所需演算量的装置及方法。
技术方案
按照本发明的实施例，多信道音频信号处理方法，其步骤可包括：降混M个信道的音频信号生成N个信道的音频信号；及双声道渲染所述N个信道的音频信号生成立体音频信号。
在所述多信道音频信号处理方法中，生成所述立体音频信号的步骤可包括：利用对应于所述N个信道的各信道音频信号播放位置的滤波器，生成按信道类立体音频信号；及混频所述按信道类立体音频信号生成立体音频信号。
在所述多信道音频信号处理方法中，生成所述立体音频信号的步骤是从所述N个信道音频信号中，利用对应于各信道的多个双声道渲染器，生成立体音频信号。
按照本发明的其他实施咧，多信道音频信号处理方法，其步骤可包括：基于虚拟音响的布局，子采样多信道音频信道的信道个数；及双声道渲染所述子采样的多信道音频信号生成立体音频信号。
在所述多信道音频信号处理方法中，生成所述立体音频信号的步骤是可从频率领域中，双声道渲染所述子采样的多信道音频信号。
在所述多信道音频信号处理方法中，生成所述立体音频信号的步骤是可从所述N个信道的音频信号中，利用对应于各信道的多个双声道渲染器生成立体音频信号。
按照本发明的又一个其他实施例，多信道音频信号处理方法，其步骤可包括：在输出音响布局中，基于三维音响布局，子采样多信道音频信号的信道个数；及双声道渲染所述子采样的多信道音频信号生成立体音频信号。
在所述多信道音频信号处理方法中，生成所述立体音频信号的步骤是可从频率领域中，双声道渲染所述子采样的多信道音频信号。
在所述多信道音频信号处理方法中，生成所述立体音频信号的步骤是可从所述N个信道的音频信号中，利用对应于各信道的多个双声道渲染器生成立体音频信号。
按照本发明的一个实施咧，多信道音频信号处理装置，可包括：信道降混单元，降混M个信道的音频信号生成N个信道的音频信号；及双声道渲染单元，双声道渲染所述N个信道的音频信号生成立体音频信号。
在所述多信道音频信号处理装置中，所述双声道渲染单元可利用对应于所述N个信道的各信道音频信号播放位置的滤波器生成按信道类立体音频信号，且混频所述按信道类立体音频信号生成立体音频信号。
在所述多信道音频信号处理装置中，所述双声道渲染单元可从所述N个信道的音频信号中，利用对应于各信道的多个双声道渲染器生成立体音频信号。
按照本发明的其他实施例，多信道音频信号处理装置，可包括：信道降混单元，基于虚拟音响布局，子采样多信道音频信号的信道个数；及双声道渲染单元，双声道渲染所述子采样的多信道音频信号生成立体音频信号。
在所述多信道音频信号处理装置中，所述双声道渲染单元可从频率领域中，双声道渲染所述子采样的多信道音频信号。
在所述多信道音频信号处理装置中，所述双声道渲染单元可从所述N个信道的音频信号中，利用对应于个信道的多个双声道渲染器生成立体音频信号。
按照本发明的又一个其他实施例，多信道音频信号处理装置，可包括：信道降混单元，在输出音响布局中，基于三维音响布局，子采样多信道音频信号的信道个数；及双声道渲染单元，双声道渲染所述子采样的多信道音频信号生成立体音频信号。
在所述多信道音频信号处理装置中，所述双声道渲染单元可从频率领域中，双声道渲染所述子采样的多信道音频信号。
在所述多信道音频信号处理装置中，所述双声道渲染单元可从所述N个信道的音频信号中，利用对应于各信道的多个双声道渲染器生成立体音频信号。
技术效果
按照本发明的一种实施例，将输入的多信道音频信号降混后，执行双声道渲染，使得即使多信道音频信号的信道个数增加，也可减少双声道渲染所需演算量的装置及方法。
附图说明
图1是示出按照一个实施例，显示多信道音频信号处理装置。
图2是示出按照一个实施例，具体化多信道音频信号处理装置。
图3是示出按照一个实施例，显示双声道渲染单元的动作。
图4是示出按照一个实施例，是多信道音频信号处理装置动作的一种示例。
图5是示出按照一个实施例，利用多信道音频信号处理装置的音响位置信息的一种示例。
图6是示出按照一个实施例，适用多信道音频信号处理装置的三维音频解码器。
具体实施方式
以下，参考本发明的实施例的附图进行详细地说明。按照本发明的一种实施例，多信道音频信号处理方法可由多信道音频信号处理装置被执行。
图1是示出按照一个实施例，显示多信道音频信号处理装置。
参考图1，多信道音频信号处理装置100可包括信道降混单元110和双声道渲染单元120。
信道降混单元110降混M个信道的音频信号可生成N个信道的音频信号。其中，M个信道意味着比N个信道多的信道(N<M)。
作为一个示例，M个信道的音频信号包括三维空间信息时，信道降混单元110可使包括在M个信道的音频信号的三维空间信息的损失最小化，降混M个信道的音频信号。在这种情况下，三维空间信息可包括高度信道(height Channel)。
例如，将具有三维信道布局的M个信道的音频信息降混为具有二维信道布局的N个信道的音频信号时，将原先的M个信道的音频信号所具有的三维空间信息利用N个信道的音频信号再现可能有困难。
因此，M个信道的音频信号包括三维空间信息时，信道降混单元110可使通过降混生成的N个信道的音频信号也包括三维空间信息，降混M个信道的音频信息。具体地，M个信道的音频信号具有三维空间信息时，信道降混单元110可基于包括三维空间信息的信道布局降混M个信道的音频信号。
例如，输入的多信道音频信号具有三维信道布局中22.2信道布局时，信道降混单元110可通过降混提供与22.2信道的音频信号类似的声场感觉，也生成具有最少信道的10.2信道或者8.1信道的音频信号。
双声道渲染单元120可双声道渲染信道降混单元110生成的N信道的音频信号生成立体音频信号。作为一个示例，双声道渲染单元120利用对应于N个信道音频信号的各信道音频信号播放位置的多个双声道渲染滤波器生成各信道立体音频信号，且混频所述各信道立体音频信号，可使生成一个立体音频信号。
图2是示出按照一个实施例，具体化多信道音频信号处理装置。
信道降混单元110可接收多信道音频信号的M个信道音频信号210。因此，信道降混单元110降混M个信道的音频信号210，可输出N个信道的音频信号220。在这种情况下，N个信道的音频信号220可比M个信道的音频信号210的信道个数少。
并且，M个信道的音频信号210具有三维空间时，信道降混单元110可使M个信道的音频信号210的三维空间信息损失最小化，将M个信道音频信号210降混为具有三维布局的N个信道的音频信号220。
然后，双声道渲染单元120在N个信道的音频信号220双声道渲染，可输出由左信道221和右信道222构成的立体音频信号230。
最后，多信道音频信号处理装置100不及时双声道渲染输入的M个信道的音频信号210，且将M个信道音频信号210双声道渲染比M个信道少的N个信道的音频信号220之前，可预先降混。因此，双声道渲染时将要处理的信道个数减少，所以可减少实际双声道渲染所需的过滤演算。
图3是示出按照一个实施例，显示双声道渲染单元的动作。
从M个信道的音频信号210降混的N个信道的音频信号220可以是1信道的单声道音频信号由N个被构成。因此，双声道渲染单元310利用1:1对应于N个单声道音频信号的N个双声道渲染滤波器410可双声道渲染N个信道的音频信号220。
在这种情况下，双声道渲染滤波器410双声道渲染输入的单声道音频信号，可生成左声道音频信号和右声道音频信号。最后，经双声道渲染单元310双声道渲染被执行时，可生成N个左信道音频信号和N个右信道音频信号。
因此，双声道渲染单元310混频N个左信道音频信号和N个右信道音频信号，可输出由一个左信道音频信号和一个右信道音频信号构成的立体音频信号230。即，双声道渲染单元310混频多个双声道渲染滤波器410生成的各信道立体音频信号，可输出立体音频信号230。
图4是示出按照一个实施例，是多信道音频信号处理装置动作的一种示例。
图4显示M个信道的音频信号为22.2信道的音频信号时的处理过程。
首先，信道降混单元110接收22.2信道的音频信号510之后，可降混。因此，信道降混单元110可从22.2信道的音频信号510输出10.2信道或者8.1信道的音频信号520。由于22.2信道的音频信号510包括三维空间信息，信道降混单元110维持与22.2信道的音频信号510类似的声场感觉，也可输出具有起码信道的10.2信道或者8.1信道的音频信号520。
因此，双声道渲染单元120对于各个混频的10.2信道或者构成8.1信道的音频信号520的多个单声道音频信号执行双声道渲染，可输出由左信道的音频信号和右信道的音频信号构成的立体音频信号530。
多信道音频信号处理装置100将输入的22.2信道音频信号510从信道降混单元110降混到比22.2信道小的10.2信道或者8.1信道音频信号520之后，将N个信道音频信号220输入到双声道渲染单元120，使得相比已有方法减少双声道渲染的演算量，并且可双声道渲染信道个数多的多信道音频信号。
图5是示出按照一个实施例，利用多信道音频信号处理装置的音响位置信息的一种示例。
5.1信道、8.1信道、10.1信道、22.2信道的音频信号可具有如图5示出的输入格式(input formats)和输出格式(output formats)。
在这种情况下，8.1信道、10.1信道、22.2信道的音频信号如图5示出LS标签由U、T及L开始，并且各个可意味着对应于位于比用户高位置音响的上层(Upper layer)、对应于位于用户头上音响的顶层(Top layer)及对应于位于比用户低位置音响的底层(Lowerlayer)。
在这种情况下，位于上层、顶层及底层音响播放的音频信号比位于中间层(Middlelayer)音响播放的音频信号还可包括三维空间信息。例如，只用位于中间层音响播放的5.1信道的音频信号不可包括三维空间信息。只是，利用位于上层、顶层及底层音响的22.2信道、8.1信道、10.1信道可包括三维空间信息。
在这种情况下，输入的多信道音频信号时22.2信道的音频信号时，为了维持22.2信道的音频信号具有的三维效果声场感觉，22.2信道的音频信号将需要降混为包括三维空间信息的10.1信道或者8.1信道的音频信号。
图6是示出按照一个实施例，适用多信道音频信号处理装置的三维音频解码器。
参考图6，示出了三维音频解码器。从三维空间音频解码器生成的比特流是由MP4形态输入到USAC三维解码器。因此，USAC三维解码器解码比特流可提取多个信道和自由渲染的对象、多个对象、压缩的元数据(OAM)、SAOC传输信道、SAOC附加信息及HOA(High-OrderAmbisonics)信号。
从USAC三维解码器输出的多个信道和自由渲染的对象、多个对象及HOA信号各个经过DRC1(Dynamic Range Control)被输入后，输入到格式变换器(Format conversion)、个体渲染器、HOA渲染器。
并且，格式变换器和个体渲染器、HOA渲染器及SAOC三维解码器的输出结果输入到混合器，并且从混合器输出对应于多个信道的音频信号。
对应于从混合器输出的多个信道的音频信号经过DRC2之后，各个按照播放终端输入到DRC3或者FD-Bin。其中，FD-Bin是频率领域的双声道渲染器。
在图6说明的大部分渲染器可提供QMF领域界面。并且，DRC2和DRC3为了多频DRC使用QMF表现。
在图6中，格式变换器可对应于在本发明实施例说明的多信道音频信号处理装置。格式变换器按照设定的播放环境可输出多样形态的信道信号。其中，播放环境可以是如音响、耳机的实际播放环境或者通过界面可任意设定的虚拟布局。
在这种情况下，格式变换器执行双声道渲染功能时，格式变换器将降混对应于输入的多个信道的音频信号之后，双声道渲染降混的结果可减少双声道渲染的复杂性。换言之，格式变换器以在虚拟布局子采样多信道音频信号的信道个数代使用如已有22.2信道的BRIR(Binaural Room Impulse Response)整体设置，可使减少双声道渲染的复杂性。
最后，按照本发明的实施例，多信道音频信号的M个信道的音频信号降混为比M个信道少的N个信道的音频信号之后，双声道渲染N个信道的音频信号，可使减少双声道渲染的演算量，也有效地双声道渲染信道个数多的多信道音频信号。
根据实施例的方法可通过多种计算机手段以可执行的程序指令形态被记录在计算机可读媒体中。所述计算机可读媒体可包括独立的或结合的程序指令、数据文件、数据结构等。媒体和程序指令可为了本发明被专门设计和创建，或为计算机软件技术人员熟知而应用。计算机可读媒体的例子包括：磁媒体(magnetic media)，如硬盘、软盘和磁带；光学媒体(optical media)，如CD ROM、DVD；磁光媒体(magneto-optical media)，如光盘(floptical disk)；和专门配置为存储和执行程序指令的硬件装置，如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。程序指令的例子，既包括由编译器产生的机器代码，也包括使用解释程序并可通过计算机被执行的高级语言代码。为执行实施例的运作，所述硬件装置可被配置为以一个以上的软件模来运作，反之亦然。
如上所示，本发明虽然由限定的实施例护套图被说明，但是本发明不限于所述实施例，并且本发明的技术人员可从这些器材进行多样的修改及变更。
因此，本发明的范围不能局限于所说明的实施例，并且不仅由后续的权利要求范围，而且与此权利要求范围均等的被决定。
Claims (3)
1.一种多信道音频信号处理方法，包括：
3D解码器从比特流提取多个信道/预先渲染的对象、多个对象、压缩的对象元数据OAM、空间音频对象编码SAOC传输信道、空间音频对象编码SAOC边信息SI、及高阶高保真HOA信号，其中所述多个信道是M个信道的M信道音频信号，
格式变换单元通过基于再现布局或虚拟布局降混M个信道的M信道音频信号，而生成N个信道的N信道音频信号；及
双声道渲染器通过执行所述N信道音频信号的双声道渲染，而生成立体音频信号，
其中使用虚拟布局中的双耳房间冲激响应BRIR的子采样的集合，来执行双声道渲染，
其中通过第一动态范围控制DRC1，将所述多个信道/预先渲染的对象输入到格式变换单元，
其中通过第一动态范围控制DRC1，将所述多个对象输入到对象渲染器，
其中将高阶高保真HOA信号输入到高阶高保真HOA渲染器，
将压缩的对象元数据OAM输入到对象元数据OAM解码器，
其中将空间音频对象编码SAOC传输信道和空间音频对象编码SAOC边信息输入到空间音频对象编码SAOC 3D解码器，
其中将该格式变换单元、该对象渲染器、该高阶高保真HOA渲染器、该空间音频对象编码SAOC 3D解码器、和该对象元数据OAM解码器的输出结果输入到混频器，
其中从该混频器输出所述N个信道的N信道音频信号，
其中所述N个信道的N信道音频信号被输入到与第二动态范围控制DRC2连接的双声道渲染器中或者被输入到与第二动态范围控制DRC2连接的第三动态范围控制DRC3中用于扬声器馈送。
2.如权利要求1所述的多信道音频信号处理方法，其中，所述生成立体音频信号包括：
利用对应于所述N个信道的各信道音频信号播放位置的滤波器，生成各信道立体音频信号；及
通过混频所述各信道立体音频信号来生成立体音频信号。
3.如权利要求1所述的多信道音频信号处理方法，其中，所述生成立体音频信号包括利用分别对应于所述N信道音频信号的信道的多个双声道渲染器，生成立体音频信号。
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