CN112584275B

CN112584275B - 一种声场扩展方法、计算机设备以及计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN112584275B
Application number: CN201910936372.8A
Authority: CN
Inventors: 戚炎兴
Original assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-29
Filing date: 2019-09-29
Publication date: 2022-04-22
Anticipated expiration: 2039-09-29
Also published as: CN112584275A; WO2021057214A1

Abstract

本申请涉及一种声场扩展方法、计算机设备以及计算机可读存储介质，所述方法包括以下步骤：获取至少两个声道信号，其中，所述至少两个声道信号包括第一声道信号和第二声道信号；获取所述第一声道信号对应的第一增益信号和第三增益信号，以及所述第二声道信号对应的第二增益信号；根据所述第一增益信号和所述第二增益信号得到第一响度补偿信号；根据所述第三增益信号和所述第一响度补偿信号得到所述第一声道信号的输出信号。通过响度补偿去除较强的声音，并将因掩蔽效应导致人耳察觉不到的较弱的声音放大增强，使其被人耳感知到，改善了三维音效，还原得到真实的声场。

Description

一种声场扩展方法、计算机设备以及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及声音处理技术领域，特别是涉及一种声场扩展方法、计算机设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

电视和影院属于视听类产品，画质与音质一直是消费者关注的内容。在声音方面，除了输出声音的质量外，临场感也是用户越来越关注的方面。而电视机的声音系统一般都是双声道的，只能重现声音的部分空间信息，用户听到的声音都感觉从电视机传出来，无法再现三维的空间效果。通常采用多声道回放系统增强三维的空间效果，但需要特制的节目源及多喇叭的回放条件，使得多声道的回放系统的应用受限。现有技术中，难以通过较少的声道还原声道的三维空间信息。

因此，现有技术有待改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供声场扩展方法、计算机设备以及计算机可读存储介质，以实现还原声道的三维空间信息。

一方面，本发明实施例提供了一种声场扩展方法，包括以下步骤：

获取至少两个声道信号，其中，所述至少两个声道信号包括第一声道信号和第二声道信号；

获取所述第一声道信号对应的第一增益信号和第三增益信号，以及所述第二声道信号对应的第二增益信号；

根据所述第一增益信号和所述第二增益信号到第一响度补偿信号；

根据所述第三增益信号和所述第一响度补偿信号得到所述第一声道信号的输出信号。

作为进一步的改进技术方案，所述第一增益信号对应的增益系数和所述第二增益信号对应的增益系数相同，所述第一增益信号对应的增益系数与所述第三增益信号对应的增益系数之和等于预设数值；

所述获取所述第一声道信号对应的第一增益信号和第三增益信号，以及所述第二声道信号对应的第二增益信号，包括：

对所述第一声道信号分别进行第一增益处理和第二增益处理以获取第一增益信号和第三增益信号；

对所述第二声道信号进行第一增益处理以获取第二增益信号。

作为进一步的改进技术方案，所述根据所述第一增益信号和所述第二增益信号得到第一响度补偿信号，包括：

根据所述第一增益信号和所述第二增益信号得到第一差信号；

对所述第一差信号进行响度补偿得到第一响度补偿信号。

作为进一步的改进技术方案，所述根据所述第一增益信号和所述第二增益信号得到第一差信号，包括：

对所述第二增益信号进行相位补偿得到第一相位补偿信号；

根据所述第一增益信号与所述第一相位补偿信号得到第一差信号。

作为进一步的改进技术方案，所述对所述第二增益信号进行相位补偿得到第一相位补偿信号，包括：

通过第一数字滤波器组对所述第二增益信号进行相位补偿得到第一相位补偿信号。

作为进一步的改进技术方案，所述第一数字滤波器组包括若干个数字滤波器，所述数字滤波器组采用如下公式表示：

Y＝y₁(n)+y₂(n)+…+y_m(n)

其中，Y为所述第一数字滤波器组的输出序列，采样点n≥0，y_m(n)为第m个所述数字滤波器的输出序列。

作为进一步的改进技术方案，所述对所述第一差信号进行响度补偿得到第一响度补偿信号，包括：

获取预设响度补偿曲线，根据所述预设响度补偿曲线调整所述第一差信号的分贝值得到第一响度补偿信号。

作为进一步的改进技术方案，所述预设响度补偿曲线为用户所属地理区域对应的等响度曲线。

第二方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

根据所述第一增益信号和所述第二增益信号得到第一响度补偿信号；

第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：

根据本发明实施方式提供的声场扩展方法，获取至少两个声道信号，所述至少两个声道信号包括第一声道信号和第二声道信号，获取所述第一声道信号对应的第一增益信号和第三增益信号，以及所述第二声道信号对应的第二增益信号，根据所述第一增益信号和所述第二增益信号得到第一响度补偿信号；根据所述第三增益信号和所述第一响度补偿信号得到所述第一声道信号的输出信号。本方法在声场扩展时，通过将所述第一增益信号和所述第二增益信号中共有的成份(较强的声音)去除，然后进行响度补偿，将较弱的声音放大增强，使其不被较强的声音淹没，从而被人耳感知到，这些因掩蔽效应导致人耳察觉不到的环境信息可以被人耳感知，这就改善了三维音效，还原得到真实的声场。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中声场扩展模块在系统中位置的示意图；

图2为本发明实施例中一种声场扩展方法的流程示意图；

图3为本发明实施例中数字滤波器的相位图；

图4为本发明实施例中声场扩展处理模块的内部结构图；

图5为本发明实施例中等响度曲线图；

图6为本发明实施例中针对亚洲人设计的预设响度补偿曲线的示意图；

图7为本发明实施例中计算机设备的内部结构图。

图8为本发明实施例中声音初始化的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人经过研究发现，为了提高声场的三维音效，通常采用双声道或多声道系统来增强声场的三维音效，然而在声场中存在掩蔽效应，即一个较弱的声音的听觉感受被另一较强的声音影响的现象，使得人耳只能听见较强的声音而无法听到较弱的声音，也就是说，声场的三维音效仍然较差。

为了解决上述问题，本发明实施例中，对两个声道信号分别进行增益处理后得到第一增益信号和第二增益信号，然后根据所述第一增益信号和所述第二增益信号得到第一差信号，这里的第一差信号不包括两个声道信号共有的声音(也即较强的声音)，而包括较弱的声音，再对第一差信号进行响度补偿，将较弱的声音放大，得到第一响度补偿信号，最后通过第一响度补偿信号补偿原来的声道信号(具体为，第一声道信号进行第二增益处理的第三增益信号)得到第一声道信号对应的输出信号，这时的输出信号中，原来较弱的声音得到增强，而不会被较强的声音掩蔽，人耳既能听到的声音成分更多，三维音效更佳。

举例说明，本发明实施例可以应用到如图1所示的场景。本发明的所述方法属于声音的后处理流程，可以在现有的声音处理流程中加入声场扩展处理模块来实现对数字声音信号进行处理，如图1所示的电视机声音处理过程中，声场扩展处理模块位于现有所有的声音处理流程之后且位于输出到功率放大器之前。

具体地，在该场景中，首先，模拟音频信号、数字编码音频信号分别经过A/D转换、音频解码后得到数字音频信号，然后对数字音频信号进行EQ处理、降噪及其它处理后，进行声场扩展。具体地，声场扩展采用本实施例中的声场扩展方法对数字声音信号进行处理，得到输出信号。最后输出信号可以通过D/A转换后通过模拟功放或耳机进行输出，也可以通过I2S转换后通过数字功放进行输出。

需要指出的是，声场扩展方法可以嵌入到现有的声音处理流程中，也可以形成单独的声音扩展模块，对现有的声音进行处理。

需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本发明而示出，本发明的实施方式在此方面不受任何限制。相反，本发明的实施方式可以应用于适用的任何场景。

下面结合附图，详细说明本发明的各种非限制性实施方式。

参见图2，示出了本发明实施例中的一种声场扩展方法。在本实施例中，所述方法例如可以包括以下步骤：

S1、获取至少两个声道信号，其中，所述至少两个声道信号包括第一声道信号和第二声道信号。

本发明实施例中，所述第一声道信号和所述第二声道信号来自于不同声道，也就是说，本发明所述的方法可以应用于双声道系统或多声道系统。为了实现三维音效，营造一个趋于真实的声场，双声道系统或多声道系统中，两两声道播放不完全相同的声道信号，那么，所述第一声道信号和所述第二声道信号是不完全相同。

通常一些电视机、移动终端等通过功放或耳机来实现声音播放的设备，采用的是双声道系统，本发明的所述方法在应用于双声道系统时，例如双声道采用左声道和右声道，所述第一声道信息来自于左声道，第二声道信息来自于右声道。

通常一些商业影院、家庭影院等大型场合使用的声音播放的设备，采用的是多声道系统，这里的多声道系统指的是三个或三个以上的声道所构成的系统，本发明的所述方法在应用于多声道系统时，例如采用四声道，包括：前左声道、前右声道、后左声道以及后右声道，所述第一声道信号和所述第二声道信号可以来自于四个声道中的任意两个声道。需要说明的是，通过增加声道数量可以提高三维音效，但是在大型场合下，不能无限制增加声道数量，增加声道数量也会带来指数级倍增的声音处理难度，也就是说，本发明的所述方法可以与增加声道数量相结合来改善三维音效，构建真实的声场。

在双声道系统或多声道系统中，可以仅对其中任意一个或多个声道进行处声场扩展理。举例说明，在上、下、左、右的四声道系统中，可以仅对上声道信号进行声场扩展处理，也可以仅对上声道信号和左声道信号进行声场扩展处理。

在多声道系统中，第一声道信号和第二声道信号可以是任意的两个声道信号，而且根据第二声道信号对第一声道信号进行声场扩展处理后，还可以根据其余声道信号对第一声道信号再进行声场扩展处理。

举例说明，在上、下、左、右的四声道系统中，可以根据下声道信号对上声道信号进行声场扩展处理后，还可以继续根据左声道信号或右声道信号对上声道信号进行声场扩展处理。也就是说，先以下声道信号和上声道信号得到相应的输出信号，通过该输出信号和左声道信号(或右声道信号)得到另外的输出信号。

本发明所述方法是时域信号的计算处理，所述第一声道信号和所述第二声道信号属于时域信号，其信号是随着时间而变化的。具体的，电视机输入的模拟及数字声音源经过统一处理成归一化的数字音频信号(例如：双声道PCM，48000Hz采样率，16bits)。数字音频信号经过EQ处理、降噪及其他处理后，通过声场扩展处理模块对输入的两个声道的PCM数据进行处理，再输出处理后的两声道的PCM数据给后端模块。

下面的实现方式中以双声道系统为例进行说明：

为了方便理解，将第一声道定义为双声道系统中的左声道，第二声道定义为双声道系统中的右声道，则第一声道信号为左声道信号，第二声道信号为右声道信号。需要说明的是，在另一种实现方式中，可以将第一声道定义为双声道系统中的右声道，将第二声道定义为双声道系统中的左声道。在其它声道声道系统中，第一声道、第二声道可以是任意的两个声道。在本实施例中，并不限定第一声道和第二声道具体为哪一边声道。

S2、获取所述第一声道信号对应的第一增益信号和第三增益信号，以及所述第二声道信号对应的第二增益信号。

由于所述第一声道信号的输出信号是根据所述第一声道信号和所述第二声道信号得到的，为了防止声音失真，需要对所述第一声道信号和所述第二声道信号进行增益处理。所述第一增益信号和所述第三增益信号的对应的增益处理可以相同，也可以不相同，例如，所述第一增益信号为0.5倍的所述第一声道信号，所述第三增益信号为0.5倍的所述第一声道信号；或者所述第一增益信号为0.25倍的所述第一声道信号，所述第三增益信号为0.7倍的所述第一声道信号。所述第一增益信号和所述第二增益信号的增益处理可以相同，也可以不相同，例如，所述第一增益信号为0.25倍的所述第一声道信号，所述第二增益信号为0.25倍的所述第二声道信号；或者所述第一增益信号为0.5倍的所述第一声道信号，所述第二增益信号为0.45倍的所述第二声道信号。

本实施例中，所述第一增益信号对应的增益系数和所述第二增益信号对应的增益系数相同，所述第一增益信号对应的增益系数记为b，则所述第二增益信号对应的增益系数也为b。所述第一增益信号对应的增益系数b与所述第三增益信号对应的增益系数a之和等于预设数值，也就是说a+b＝预设数值。

具体地，S2包括：

S21、对所述第一声道信号分别进行第一增益处理和第二增益处理以获取第一增益信号和第三增益信号。

S22、对所述第二声道信号进行第一增益处理以获取第二增益信号。

获取所述第一声道信号和所述第二声道信号之后，对所述第一声道信号进行第一增益处理，对所述第二声道信号进行第一增益处理，所述第一增益处理为b倍增益处理。所述第一声道信号，记为Lin，所述第二声道信号，记为Rin。对所述第一声道信号进行b倍增益处理后，得到所述第一增益信号，记为b*Lin，对所述第二声道信号进行b倍增益处理后，得到所述第二增益信号，记为b*Rin，b＝0.2-0.3。

获取所述第一声道信号后，并对所述第一声道信号进行第二增益处理得到第三增益信号，所述第二增益处理为a倍增益处理，所述第三增益信号记为a*Lin，a＝0.7-0.8。为了防止声音失真，a，b可以根据需要调整，需满足0<a<1，0<b<1，且a+b≈1即可，例如，可限定a+b＝1±0.1，即预设数值为0.9-1.1。

当然，在另一种实现方式中，可以对所述第二声道信号进行第二增益处理。对哪个声道信号进行第二增益处理，最后得到的输出信号是作为该声道信号相应的输出信号，这里以所述第一声道信号为例进行说明，也就是说，最后得到的输出信号是作为所述第一声道信号的输出信号。

S3、根据所述第一增益信号和所述第二增益信号得到第一响度补偿信号。

在对所述第一声道信号和所述第二声道信号进行增益处理后，去除所述第一增益信号和所述第二增益信号中相同成分，得到所述第一增益信号和所述第二增益信号中不同成分，再将这些不同成分进行响度补偿得到第一响度补偿信号。

具体地，S3包括：

S31、根据所述第一增益信号和所述第二增益信号得到第一差信号。

具体地，两两声道信号进行第一增益处理后相减均可以得到第一差信号，由于第一差信号有正负号的区别，所述第一增益信号、所述第二增益信号都可以作为被减数或减数，当最后得到的输出信号作为所述第一声道信号的输出信号时，则采用所述第一增益信号减去所述第二增益信号；当最后得到的输出信号作为所述第二声道信号的输出信号时，则采用所述第二增益信号减去所述第一增益信号。如前所述，以最后得到的输出信号是作为所述第一声道信号的输出信号为例进行说明，因此，根据所述第一增益信号和所述第二增益信号得到第一差信号，具体是指所述第一增益信号减去所述第二增益信号得到第一差信号。

由于在进行响度补偿处理后声波信号的相位会发生变化，因此，需要对声波信号进行相位补偿。相位补偿处理可以放在响度补偿处理之前，也可以放在响度补偿处理之后，将相位补偿处理放在响度补偿处理之前时具有更好的补偿效果，因此，本发明中将相位补偿处理放在响度补偿处理之前。

相位补偿处理可以是对第一差信号进行相位补偿，也可以是对第一增益信号或第二增益信号进行相位补偿，还可以是对第一声道信号或第二声道信号进行相位补偿。由于第一增益信号用来去除第二增益信号中相同成分，因此，本发明仅对第二增益信号进行相位补偿。

具体的，步骤S31包括：

S311、对所述第二增益信号进行相位补偿得到第一相位补偿信号。

具体地，所述相位补偿的调整范围为0-π。需要指出的是，相位补偿调整时的调整范围(即相位补偿值)是根据频段来调整的，不同的频段调整的幅度不一样，也就是说，有的频段的相位补偿值较小，可以低至0，有的频段的相位补偿值较高，可以高至π。

相位补偿值与声音的频段有关，在低频段中，相位补偿值可以采用0-π/9；在中频段中，相位补偿值可以采用π/9-π/3；在高频段中，相位补偿值可以采用π/3-π。

由于在进行响度补偿处理(本实施例中采用数字滤波器进行响度补偿)后，声波信号的相位会发生变化。如图4所示，经过响度补偿后，400Hz以下的信号有相位超前的情况，而400～1.5KHz区间相位轻微滞后，1.5KHz以上的频段区间相位超前。这个相位失真不是本发明实施例所需的，需要把声波信号的相位进行较正。中高频段(1.5KHz以上)相位超前影响声场展宽的效果，相位补偿滤波器需要把中高频段(1.5KHz以上)的相位后延，同时把低频段(400Hz以下)的相位后延。

正因为声波信号的相位会发生变化，如图3所示，在响度补偿前进行相位补偿，从而预先纠正后续响度补偿带来的相位失真，当然相位补偿还对声波信号(具体为所述第二增益信号)的进行相位补偿处理。对所述第二增益信号进行相位补偿得到第一相位补偿信号，记为H(b*Rin)，H(·)表示相位补偿的传递函数。

在对声波信号进行相位补偿时，对不同频率的声波信号进行相应的相位补偿，与此同时，要确保声波信号的幅度(振幅)不会产生大的变化。为了减小计算量，本发明实施例通过第一数字滤波器组对所述第二增益信号进行相位补偿得到第一相位补偿信号。

所述第一数字滤波器组包括若干个数字滤波器，并采用如下公式表示：

Y＝y₁(n)+y₂(n)+…+y_m(n)

其中，Y为所述第一数字滤波器组的输出序列，采样点n≥0，y_m(n)为第m个所述数字滤波器的输出序列。所述若干个数字滤波器形成直接型结构。

所述数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应(IIR)数字滤波器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器。

当所述数字滤波器采用IIR数字滤波器时，所述数字滤波器采用如下公式(差分方程)表示：

其中，n为采样点，y_m(n)为第m个所述数字滤波器的输出序列，x_m(n)为第m个所述数字滤波器的输入序列，a_i、b_i为所述数字滤波器的系数，N为所述数字滤波器的阶数，i＝0，1，2，···，N，∑为求和符号。

当所述数字滤波器采用FIR数字滤波器时，所述数字滤波器采用如下公式(差分方程)表示：

其中，n为采样点，y_m(n)为第m个所述数字滤波器的输出序列，x_m(n)为第m个所述数字滤波器的输入序列，b_i为所述数字滤波器的系数，N为所述数字滤波器的阶数，i＝0，1，2，···，N，∑为求和符号。

通过所述数字滤波器的系数a_i、b_i，确保人耳能听到的频率范围的声音(具体为20-20KHz)的幅度不产生大的变化。在采用FIR数字滤波器时，所述滤波器的阶数要求较高才能满足要求，因此，采用FIR数字滤波器计算量较大，而采用IIR数字滤波器计算量较小。

S312、将所述第一增益信号减去所述第一相位补偿信号得到第一差信号。

将所述第一增益信号减去所述第一相位补偿信号得到所述第一差信号，这里得到的第一差信号，是用于得到第一声道信号相应的输出信号，将所述第一差信号，记为b*Lin-H(b*Rin)。

S32、对所述第一差信号进行响度补偿得到第一响度补偿信号。

具体地，对所述第一差信号进行响度补偿得到所述第一响度补偿信号，记为Q(b*Lin-H(b*Rin))，Q(·)表示响度补偿的传递函数。所述第一增益信号和所述第一相位补偿信号，两者不完全相同，在进行相减处理后，除去了两者共有的成份，而在所述第一差信号中保留了两者不相同的成份，例如，所述第一差信号包括声音录制时的环境信息，在经过响度补偿后，这些环境信号得到放大。

具体的，由于人耳接收到两种或两种以上的声音时，存在掩蔽效应，即一个较弱的声音的听觉感受被另一较强的声音影响的现象。在一个安静的环境中，耳朵能分辨出轻微的声音，但在嘈杂的环境中，轻微的声音会完全被淹没。如果要听到原来的轻微的声音，则要增强该轻微的声音。本发明所述方法通过对所述第一增益信号和所述第一相位补偿信号作差将较强的声音(即两者共有的成份)去除，然后进行响度补偿，将较弱的声音放大增强，使其不被较强的声音淹没，从而被人耳感知到，这些因掩蔽效应导致人耳察觉不到的环境信息可以被人耳感知，这就改善了三维音效，还原得到真实的声场，真实的三维空间信息。

具体地，获取预设响度补偿曲线，根据所述预设响度补偿曲线调整所述第一差信号的分贝值得到第一响度补偿信号。

在通过所述第一增益信号减去所述第一相位补偿信号得到第一差信号后，获取所述预设响度补偿曲线，所述预设响度补偿曲线为用户所属地理区域对应的等响度曲线，当然所述预设响度补偿曲线还可以是根据实际音效并基于用户所属地理区域对应的等响度曲线进行调整得到的曲线。等响度曲线是指典型听音者感觉响度相同的纯音的声压级与频率关系的曲线。当外界声音传入人耳后，人们在主观感觉上形成听觉上的声音强弱的概念，并用“响”与“不响”来形容声音的强度。而人耳对声音响度的感觉除了声波的幅度外，还与声波的频率有关，即使是相同声压级但频率不同的声音，人耳听起来会不一样响。在如图5所示的等响度曲线上，标明了人耳在不同声压级情况下，对于不同频段的声音响度(也就是音量)感觉相同的时候，对不同频段的声音的声压级要求。比如最下面的一条实线，就表明了人耳在感觉同等响度的情况下，100Hz的声音，声压级需要30dB左右，而对1K-2KHz的声音的声压级只需要达到10dB左右，对于4KHz的声音，声压级更低至不到5dB。

等响度曲线是一个统计曲线，考虑了人群的听觉特征，也就是说，不同地理区域的人具有相对应的等响度曲线，亚洲人和欧洲人的等响度曲线是不一样的，因此需要根据用户所属地理区域选定相应的等响度曲线。如图6所示是针对亚洲人设计的预设响度补偿曲线。

等响度曲线中根据响度大小形成一系列曲线，在获取所述预设响度补偿曲线时，需要根据用户设置音量参数和效果参数的指令，获取对应的所述预设响度补偿曲线。效果参数的配置文件以ini格式存储，而为了程序调用的方便，如图8所示，在开机初始化阶段，需要把项目配置的参数配置文件内容解析，并通过模块提供的接口传递到模块内部。声场扩展模块再根据系统当前音量数值所在区间选择对应的参数。

本发明实施例采用所述第二数字滤波器组进行响度补偿，调整所述第一差信号的分贝值，使所述第一差信号的分贝值逼近所述预设响度补偿曲线的数据点得到所述第一响度补偿信号，记为Q(b*Lin-H(b*Rin))。所述预设响度补偿曲线的数据点所在的横坐标为频率，所在纵坐标为声压级(即分贝值)，针对所述第一差信号的频率调整所述第一差信号的分贝值，使所述第一差信号的分贝值趋于所述预设响度补偿曲线上相同频率下所对应的数据点的分贝值。

所述第二数字滤波器组包括若干个数字滤波器，并采用如下公式表示：

Y＝y₁(n)+y₂(n)+…+y_m(n)

其中，Y为所述第二数字滤波器组的输出序列，采样点n≥0，y_m(n)为第m个所述数字滤波器的输出序列。所述若干个数字滤波器形成直接型结构。

其中，n为采样点，y_m(n)为第m个所述数字滤波器的输出序列，x_m(n)为第m个所述数字滤波器的输入序列，a_i、b_i为所述数字滤波器的系数，N为所述数字滤波器的阶数；i＝0，1，2，···，N；∑为求和符号。

与所述第一数字滤波器组不同的是，所述第二数字滤波器组中各所述数字滤波器的的系数a_i、b_i，阶数N，不一样。在采用FIR数字滤波器时，所述滤波器的阶数要求较高才能满足要求，因此，采用FIR数字滤波器计算量较大，而采用IIR数字滤波器计算量较小。

S4、根据所述第三增益信号和所述第一响度补偿信号得到所述第一声道信号的输出信号。

具体地，将所述第三增益与所述第一响度补偿信号相加得到所述第一声道信号的输出信号。

本发明实施例中，将所述第一响度补偿信号(即Q(b*Lin-H(b*Rin)))与所述第三增益信号相加得到第一声道信号的输出信号，所述第一声道信号的输出信号记为Lout，则Lout＝a*Lin+Q(b*Lin-H(b*Rin))。在所述第一声道信号的输出信号包含了声音中因掩蔽效应淹没的环境信息，改善了三维音效，扩展了声场，提升了临场感。且本发明所述方法仅通过软件算法实现，不需要增加额外的硬件成本。

以上说明了得到第一声道信号的输出信号的过程，相当于采用第一声道信号的输出信号替换原来的第一声道信号，以下说明采用类似的步骤获得第二声道信号的输出信号。

在所述S1之后还包括：

S5、获取所述第二声道信号对应的第四增益信号。

具体地，获取所述第二声道信号，并对所述第二声道信号进行第二增益处理得到第四增益信号。

具体地，对所述第二声道信号进行第二增益处理得到第四增益信号，所述第二增益处理为a倍增益处理，所述第四增益信号记为a*Rin，a＝0.5-0.9。

S6、根据所述第二增益信号和所述第一增益信号得到第二响度补偿信号。

具体地，S6包括：

S61、根据所述第二增益信号和所述第一增益信号得到第二差信号。

具体地，S61包括：

S611、对所述第一增益信号进行相位补偿得到第二相位补偿信号。

S612、将所述第二增益信号减去所述第二相位补偿信号得到第二差信号。

对所述第一增益信号进行相位补偿得到第二相位补偿信号，记为H(b*Lin)，H(·)表示相位补偿的传递函数。

将所述第二增益信号减去所述第二相位补偿信号得到所述第二差信号，所述第二差信号记为b*Rin-H(b*Lin)。

然后对所述第二差信号进行响度补偿得到所述第二响度补偿信号，记为Q(b*Rin-H(b*Lin))，Q(·)表示响度补偿的传递函数。

具体的，通过第三数字滤波器组对所述第一增益信号进行相位补偿得到第二相位补偿信号。

所述第三数字滤波器组包括若干个数字滤波器，并采用如下公式表示：

Y＝y₁(n)+y₂(n)+…+y_m(n)

其中，Y为所述第三数字滤波器组的输出序列，采样点n≥0，y_m(n)为第m个所述数字滤波器的输出序列。所述若干个数字滤波器形成直接型结构。

S62、并对所述第二差信号进行响度补偿得到第二响度补偿信号。

具体地，获取预设响度补偿曲线，根据所述预设响度补偿曲线调整所述第二差信号的分贝值得到第二响度补偿信号。

本发明实施例采用所述第四数字滤波器组进行响度补偿，调整所述第二差信号的分贝值，使所述第二差信号的分贝值逼近所述预设响度补偿曲线的数据点得到所述第二响度补偿信号，记为Q(b*Rin-H(b*Lin))。所述预设响度补偿曲线的数据点所在的横坐标为频率，所在纵坐标为声压级(即分贝值)，针对所述第二差信号的频率调整所述第二差信号的分贝值，使所述第二差信号的分贝值趋于所述预设响度补偿曲线上相同频率下所对应的数据点的分贝值。

所述第四数字滤波器组包括若干个数字滤波器，并采用如下公式表示：

Y＝y₁(n)+y₂(n)+…+y_m(n)

其中，Y为所述第四数字滤波器组的输出序列，采样点n≥0，y_m(n)为第m个所述数字滤波器的输出序列。所述若干个数字滤波器形成直接型结构。

与所述第三数字滤波器组不同的是，所述第四数字滤波器组中各所述数字滤波器的的系数a_i、b_i，阶数N，不一样。在采用FIR数字滤波器时，所述滤波器的阶数要求较高才能满足要求，因此，采用FIR数字滤波器计算量较大，而采用IIR数字滤波器计算量较小。

S7、将所述第四增益与所述第二响度补偿信号相加得到第二声道信号的输出信号。

本发明实施例中，将所述第二响度补偿信号(即Q(b*Rin-H(b*Lin)))与所述第四增益信号相加得到第二声道信号的输出信号，记为Rout，则Rout＝a*Rin+Q(b*Rin-H(b*Lin))。所述第二声道信号的输出信号包含了声音中因掩蔽效应淹没的环境信息，改善了三维音效，扩展了声场，提升了临场感。且本发明所述方法仅通过软件算法实现，不需要增加额外的硬件成本。

通过对双声道系统中两个声道分别进行声场扩展，从左、右声道上进一步改善三维音效，提升临场感。

本方法在声场扩展时，通过将所述第一增益信号和所述第二增益信号中共有的成份(较强的声音)去除，然后进行响度补偿，将较弱的声音放大增强，使其不被较强的声音淹没，从而被人耳感知到，这些因掩蔽效应导致人耳察觉不到的环境信息可以被人耳感知，这就改善了三维音效，还原得到真实的声场。而且在响度补偿前进行相位补偿，从而预先纠正后续响度补偿带来的相位失真。

在一个实施例中，本发明提供了一种计算机设备，该设备可以是终端，内部结构如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现声场扩展方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图7所示的仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims

1.一种声场扩展方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取所述第一声道信号对应的第一增益信号和第三增益信号，以及所述第二声道信号对应的第二增益信号；所述第一增益信号对应的增益系数和所述第二增益信号对应的增益系数相同；所述第一增益信号对应的增益系数与所述第三增益信号对应的增益系数之和等于预设数值；

根据所述第三增益信号和所述第一响度补偿信号得到所述第一声道信号的输出信号；

所述根据所述第一增益信号和所述第二增益信号得到第一响度补偿信号，包括：

对所述第一差信号进行响度补偿得到第一响度补偿信号；

所述对所述第一差信号进行响度补偿得到第一响度补偿信号，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一增益信号和所述第二增益信号得到第一差信号，包括：

对所述第二增益信号进行相位补偿得到第一相位补偿信号；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述第二增益信号进行相位补偿得到第一相位补偿信号，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一数字滤波器组包括若干个数字滤波器，所述数字滤波器组采用如下公式表示：

Y＝y₁(n)+y₂(n)+…+y_m(n)

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设响度补偿曲线为用户所属地理区域对应的等响度曲线。

7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。