CN112806029A - 立体声信号的空间串扰处理 - Google Patents

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Abstract

音频系统提供对音频信号的串扰处理和串扰补偿处理。串扰处理可以包括串扰消除处理或串扰模拟处理。通过对左通道和右通道的边侧通道应用串扰处理来生成串扰处理的信号，其中左通道和右通道的中间通道绕过串扰处理。串扰处理的信号和绕过串扰处理的中间通道用于生成左输出通道和右输出通道。在一些实施方式中，通过对边侧通道应用串扰补偿处理来生成串扰补偿的信号。串扰补偿的信号对由串扰处理引起的频谱缺陷进行调整。串扰处理和串扰补偿处理可以以不同的顺序应用。使用串扰处理的信号和串扰补偿的信号来生成左输出通道和右输出通道。

Description

立体声信号的空间串扰处理
背景技术
1.本公开内容的领域
本公开内容的实施方式总体涉及音频信号处理领域，并且更特别地涉及多通道音频的串扰处理。
2.相关技术的描述
串扰处理是指使用对侧声音分量和同侧声音分量对音频信号的处理，例如用于串扰模拟或串扰消除。串扰补偿是指对由串扰处理引起的频谱缺陷进行调整的处理。期望优化串扰处理和串扰补偿处理以增加计算速度并减少计算资源使用。
发明内容
实施方式涉及增强包括左通道和右通道的音频信号。对左通道和右通道的边侧(或空间)通道应用包括至少一个滤波和延迟的串扰处理例如串扰消除或串扰模拟以生成串扰处理的信号。边侧通道包括左通道与右通道之间的差。左通道和右通道的中间(或非空间)通道绕过串扰处理。中间通道包括左通道与右通道的和。使用串扰处理信号和绕过串扰处理的中间通道生成左输出通道和右输出通道。
在一些实施方式中，对边侧通道应用串扰补偿处理以生成串扰补偿信号，以调整由应用于边侧通道的串扰处理引起的频谱缺陷。中间通道绕过串扰补偿处理。使用串扰补偿信号、串扰处理信号和绕过串扰处理和串扰补偿的中间通道来生成左输出通道和右输出通道。
其他方面包括部件、装置、系统、改进、方法、处理、应用、计算机可读介质以及与上述中任何一个相关的其他技术。
附图说明
图(图)1A示出了根据一个实施方式的用于扬声器的立体声音频再现系统的示例。
图1B示出了根据一个实施方式的用于耳机的立体声音频再现系统的示例。
图2A、图2B和图2C各自示出了根据一个实施方式的用于串扰处理的音频处理系统的示例。
图3A、图3B、图3C、图3D、图3E和图3F各自示出了根据一个实施方式的串扰消除处理器的示例。
图4A、图4B、图4C、图4D、图4E和图4F各自示出了根据一个实施方式的串扰消除处理器的示例。
图5示出了根据一个实施方式的串扰补偿处理器的示例。
图6示出了根据一个实施方式的应用于中间通道和边侧通道的串扰消除的频率图。
图7示出了根据一个实施方式的应用于边侧通道的串扰消除的频率图。
图8示出了根据一个实施方式的应用于中间通道和边侧通道的串扰消除的频率图。
图9示出了根据一个实施方式的应用于边侧通道的串扰消除和串扰补偿的频率图。
图10示出了根据一个实施方式的应用于中间通道和边侧通道的串扰消除的频率图。
图11示出了根据一个实施方式的应用于边侧通道的串扰消除和串扰补偿的频率图。
图12示出了根据一个实施方式的用于串扰处理和串扰补偿处理的过程的流程图。
图13示出了根据一个实施方式的计算机的框图。
具体实施方式
说明书中描述的特征和优点并非是包括一切的，并且特别地，考虑附图、说明书和权利要求书，许多附加的特征和优点对于本领域的普通技术人员将是明显的。此外，应当注意的是，本说明书中使用的语言主要出于可读性和指导性目的来选择，而并非被选择成用于界定或限制本发明的主题。
附图(图)和下面的描述仅通过说明的方式涉及优选实施方式。应当注意的是，根据下面的讨论，本文中所公开的结构和方法的替选实施方式将容易地被识别为在不脱离本发明的原理的情况下可以采用的可行的替选方案。
现在将详细参考其示例在附图中示出的本发明的若干实施方式。注意，在可行的情况下，可以在附图中使用类似或相似的附图标记并且类似或相似的附图标记可以指示类似或相似的功能。附图仅出于说明的目的来描绘实施方式。本领域技术人员根据以下描述将容易认识到，在不脱离在本文中描述的原理的情况下，可以采用本文中所示的结构和方法的替选实施方式。
示例串扰补偿处理
实施方式涉及用于包括左通道和右通道的立体声音频信号的串扰处理，并且在一些实施方式中涉及串扰补偿处理。串扰处理可以包括针对扬声器的串扰消除或针对耳机的串扰模拟。串扰补偿处理对由串扰处理引起的频谱缺陷进行调整。为了提高处理效率，将串扰处理或串扰补偿处理应用于从左通道和右通道生成的边侧通道，而从左通道和右通道生成的中间通道被绕过。这可以通过生成边侧通道、将串扰处理或串扰补偿应用于边侧通道以及将处理的边侧通道与中间通道组合来实现。在另一示例中，可以将串扰处理应用于左通道和右通道中的每一个，其中结果被进一步处理使得串扰处理被有效地应用于边侧通道并绕过中间通道。得到的输出信号表现出频谱透明的中间，同时保持空间串扰特性(例如，针对耳机的串扰模拟或者针对扬声器的串扰消除)。
在例如图1A所示的扬声器布置中，由扬声器110L和110R两者产生的声波在收听者120的左耳125L和右耳125R处被接收。来自扬声器110L和110R中的每一个的声波在左耳125L与右耳125R之间具有略微的延迟，以及由收听者120的头部引起的滤波。由在收听者的头部的相同侧的扬声器输出并且由收听者在该侧的耳朵接收的声音分量(例如，118L、118R)在本文中被称为“同侧声音分量”(例如，左耳处接收的左通道信号分量和右耳处接收的右通道信号分量)，以及由在收听者的头部的相对侧的扬声器输出的声音分量(112L、112R)在本文中被称为“对侧声音分量”(例如，右耳处接收的左通道信号分量和左耳处接收的右通道信号分量)。对侧声音分量引起串扰干扰，这导致对空间性的感知减弱。因此，可以对输入至扬声器110的音频信号应用串扰消除，以减少收听者120对串扰干扰的体验。
在例如图1B所示的头戴式扬声器布置中，专用左扬声器130L将声音发射到左耳125L中，并且专用右扬声器130R将声音发射到右耳125R中。头戴式扬声器靠近用户的耳朵发射声波，并且因此产生较低的跨耳(trans-aural)声波传播或不产生跨耳声波传播，因此没有引起串扰干扰的对侧分量。收听者120的每个耳朵从对应的扬声器接收同侧声音分量，而不从另一扬声器接收对侧串扰声音分量。因此，收听者120将通过头戴式扬声器感知不同的且通常较小的声场。因此，可以对输入至头戴式扬声器130的音频信号应用串扰模拟，以模拟当由虚构的扬声器声源140A和140B输出音频信号时收听者120会经历的串扰干扰。
示例音频处理系统
图2A、图2B和图2C各自示出了根据一个实施方式的用于串扰处理的音频处理系统的示例。音频处理系统可以按各种顺序执行串扰处理例如串扰消除或串扰模拟以及对由串扰处理引起的频谱缺陷进行调整的串扰补偿。参照图2A，音频处理系统200包括串扰处理器202和串扰补偿处理器204。串扰处理器202对输入音频信号X执行串扰处理。串扰补偿处理器204耦接到串扰处理器202以接收串扰处理器202的结果。串扰补偿处理器204对由先前串扰处理引起的频谱缺陷进行调整以生成输出音频信号O。在一些实施方式中，串扰补偿处理器204可以被省略，或者与串扰处理器202集成。
参照图2B，音频处理系统210包括串扰处理器202、串扰消除处理器204和组合器206。在此，串扰处理器202和串扰消除处理器204接收输入音频信号X，并且并行处理输入音频信号X。来自串扰处理器202和串扰补偿处理器204的结果由组合器206组合以生成输出音频信号O。
参照图2C，音频处理系统215包括串扰补偿处理器204和串扰处理器202。除了以不同的顺序之外，音频处理系统215与音频处理系统200一样逐次执行串扰处理和串扰补偿。串扰补偿处理器204接收输入音频信号X，对由后续串扰处理引起的频谱缺陷执行串扰补偿。串扰处理器202从串扰补偿处理器204接收结果，并且应用串扰处理以生成输出音频信号O。
示例串扰消除处理器
图3A到图3F示出了串扰消除处理器的示例。串扰消除处理器减少使用扬声器110L和110R时的串扰干扰的体验。串扰消除处理器中的每一个是例如图2A到图2C所示的音频处理系统的串扰处理器202的示例。
图3A示出了根据一个实施方式的串扰消除处理器302。串扰消除处理器302接收左通道XL和右通道XR，并且对通道XL、XR执行串扰消除以生成左输出通道OL和右输出通道OR。
串扰消除处理器302包括带内带外划分器310、反转器320和322、对侧估计器330和340、组合器350和352、带内带外组合器360、L/R至M转换器362、L/R至S转换器364以及M/S至L/R转换器366。这些部件一起操作以将输入通道TL、TR划分为带内通道和带外分量，并且对带内分量执行串扰消除以生成输出通道OL、OR。
通过将输入音频信号T划分为不同的频带分量并且通过对选择性分量(例如，带内分量)执行串扰消除，可以针对特定频带执行串扰消除，同时避免其他频带上的劣化。如果在不将输入音频信号T划分为不同频带的情况下执行串扰消除，则这样的串扰消除之后的音频信号可能在低频率(例如，350Hz以下)、较高频率(例如，12000Hz以上)或者低频率和较高频率下在非空间分量和空间分量方面表现出显著的衰减或放大。通过对绝大多数有效的空间线索(cue)所在的带内(例如，在250Hz与14000Hz之间)选择性地执行串扰消除，可以保持混合中跨频谱的平衡的总能量，特别是非空间分量中平衡的总能量。
带内带外划分器310将输入通道XL、XR分别分为带内通道TL,In、TR,In和带外通道TL,Out、TR,Out。特别地，带内带外划分器310将左增强补偿通道TL划分为左带内通道TL,In和左带外通道TL,Out。类似地，带内带外划分器310将右增强补偿通道TR分为右带内通道TR,In和右带外通道TR,Out。每个带内通道可以包含相应输入通道的与包括例如250Hz至14kHz的频率范围对应的部分。频带范围可以是例如根据扬声器参数可调整的。
反转器320和对侧估计器330一起操作以生成左对侧消除通道SL，以补偿由于左带内通道TL,In而引起的对侧声音分量。类似地，反转器322和对侧估计器340一起操作以生成右对侧消除通道SR，以补偿由于右带内通道TR,In而引起的对侧声音分量。
在一种方法中，反转器320接收带内通道TL,In，并且将接收的带内通道TL,In的极性反转以生成反转的带内通道TL,In’。对侧估计器330接收反转的带内通道TL,In’，并通过滤波提取反转的带内通道TL,In’的与对侧声音分量对应的部分。因为对反转的带内通道TL,In’执行滤波，所以由对侧估计器330提取的部分变为带内通道TL,In的贡献于对侧声音分量的部分的反转。因此，由对侧估计器330提取的部分变为左对侧消除通道SL，左对侧消除通道SL可以被加至对应的带内通道TR,In以减少由于带内通道TL,In而引起的对侧声音分量。在一些实施方式中，反转器320和对侧估计器330以不同次序实现。
反转器322和对侧估计器340针对带内通道TR,In执行类似的操作，以生成右对侧消除通道SR。因此，为了简洁起见，本文省去对其的详细描述。
在一个示例实现方式中，对侧估计器330包括滤波器332、放大器334和延迟单元336。滤波器332接收反转的输入通道TL,In’，并且通过滤波函数提取反转的带内通道TL,In’的与对侧声音分量对应的部分。示例滤波器实现为具有选自5000Hz至10000Hz的中心频率和选自0.5至1.0的Q的陷波滤波器或高架滤波器。以分贝为单位的增益(GdB)可以从等式1得出：
GdB＝-3.0-log1.333(D) 等式(1)
其中，D是延迟单元336和延迟单元346在例如48KHz的采样率下的样本中的延迟量。替选实现方式为具有选自5000Hz至10000Hz的转角频率和选自0.5至1.0的Q的低通滤波器。此外，放大器334将提取的部分放大相应的增益系数GL,In，并且延迟单元336根据延迟函数D对来自放大器334的放大的输出进行延迟以生成左对侧消除分量SL。
对侧估计器340包括滤波器342、放大器344和延迟单元346，延迟单元346对反转的带内通道TR,In’执行类似的操作以生成右对侧消除通道SR。在一个示例中，对侧估计器330、340根据以下等式生成左对侧消除通道SL和右对侧消除通道SR：
SL＝D[GL，In*F[TL，In’]] 等式(2)
SR＝D[GR，In*F[TR，In’]] 等式(3)
其中，F[]是滤波器函数，并且D[]是延迟函数。
在一些实施方式中，滤波器与放大器集成在对侧估计器中。例如，滤波器332可以应用放大器334的增益作为滤波函数的一部分。在该意义上，将滤波器应用于信号或通道可以包括除了基于频率的调整之外的增益水平的宽带调整。
串扰消除的配置可以由扬声器参数确定。在一个示例中，可以根据两个扬声器之间相对于收听者形成的角度来确定滤波器中心频率、延迟量、放大器增益和滤波器增益。在一些实施方式中，扬声器角度之间的值用于内插其他值。
组合器350将右对侧消除通道SR与左带内通道TL,In组合以生成左带内串扰通道UL，并且组合器352将左对侧消除通道SL与右带内通道TR,In组合以生成右带内串扰通道UR。
L/R至S转换器364接收左带内串扰通道UL和右带内串扰通道UR，并生成边侧带内串扰通道US。可以基于左带内串扰通道UL与右带内串扰通道UR之间的差来生成边侧带内串扰通道US。
L/R至M转换器362接收左带内通道TL,In和右带内通道TR,In，并生成中间带内通道TM,In。可以基于左带内通道TL,In与右带内通道TR,In的和来生成中间带内通道TM,In。
M/S至L/R转换器366接收中间带内通道TM,In和边侧带内串扰通道US，并且创建左带内串扰消除通道CL和右带内串扰消除通道CR。可以基于中间带内通道TM,In与边侧带内串扰通道US的和来生成左串扰消除的带内通道CL，并且可以基于中间带内通道TM,In与边侧带内串扰通道US之间的差来生成右带内串扰消除通道CR。边侧带内通道US是左带内串扰通道UL和右带内串扰通道UR的边侧分量，并且与中间带内通道TM,In组合，该中间带内通道TM,In是带内通道TL,In和TR,In的中间分量。
带内带外组合器360将左带内通道CL与带外通道TL,Out组合以生成左输出通道OL，并且将右带内通道CR与带外通道TR,Out组合以生成右输出通道OR。左输出通道OL是串扰消除处理器302生成的串扰处理的信号的左串扰消除通道，并且右输出通道OR是串扰消除处理器302生成的串扰处理的信号的右串扰消除通道。这些串扰消除通道可以用作音频处理系统的输出，或者可以用作至音频处理系统的另一部件(例如，对由串扰消除引起的频谱缺陷进行调整的串扰补偿处理器204)的输入。
因此，左输出通道OL包括：与带内通道TR,In的贡献于对侧声音的部分的反转对应的右对侧消除通道SR的边侧分量，并且右输出通道OR包括：与带内通道TL,In的归于对侧声音的部分的反转对应的左对侧消除通道SL的边侧分量。在该配置中，到达右耳的由扬声器110R根据右输出通道OR输出的同侧声音分量的波前可以消除由扬声器110L根据左输出通道OL输出的对侧声音分量的波前。类似地，到达左耳的由扬声器110L根据左输出通道OL输出的同侧声音分量的波前可以消除由扬声器110R根据右输出通道OR输出的对侧声音分量的波前。左输出通道OL是串扰消除处理器302生成的串扰处理的信号的左串扰消除通道，并且右输出通道OR是串扰消除处理器302生成的串扰处理的信号的右串扰消除通道。因此，可以减少对侧声音分量以增强空间可检测性。
图3B示出了根据一个实施方式的串扰消除处理器304。串扰消除处理器304与串扰消除处理器302类似，但是包括改进的处理效率。串扰消除处理器304包括带内带外划分器310、反转器320和322、对侧估计器330和340以及带内带外组合器360。串扰消除处理器304中的这些部件与串扰消除处理器302中的对应部件类似地操作。串扰消除处理器304还包括耦接到对侧估计器330和340的L/R至S转换器364、耦接到L/R至S转换器364的M/S至L/R转换器368以及耦接到S至L/R转换器368的组合器370和372、带内带外划分器310和带内带外组合器360。
L/R至S转换器364接收左对侧消除通道SL和右对侧消除通道SR，并基于左对侧消除通道SL与右对侧消除通道SR之间的差生成边侧对侧消除通道SS。
M/S至L/R转换器368接收边侧对侧消除通道SS和零中间通道，并生成左对侧带内通道KL和右对侧带内通道KR。可以基于边侧对侧消除通道SS与零中间通道的和来生成左对侧带内通道KL，并且可以基于零中间通道与边侧对侧消除通道SS之间的差来生成右对侧带内通道KR。
组合器370接收右对侧带内通道KR和左带内通道TL,In，并通过将右对侧带内通道KR和左带内通道TL,In相加来生成左串扰消除带内通道CL。组合器372接收左对侧带内通道KL和右带内通道TR,In，并通过将左对侧带内通道KL和右带内通道TR,In相加来生成右串扰消除带内通道CR。
带内带外组合器360将左串扰消除带内通道CL与带外通道TL,Out组合以生成左输出通道OL，并且将右串扰消除带内通道CR与带外通道TR,Out组合以生成右输出通道OR。左输出通道OL是串扰消除处理器304生成的串扰处理的信号的左串扰消除通道，并且右输出通道OR是串扰消除处理器304生成的串扰处理的信号的右串扰消除通道。
图3C示出了根据一个实施方式的串扰消除处理器306。串扰消除处理器306与串扰消除处理器304类似，但是包括改进的处理效率。串扰消除处理器306包括带内带外划分器310、反转器320和322、对侧估计器330和340以及带内带外组合器360。串扰消除处理器306中的这些部件与串扰消除处理器302中的对应部件类似地操作。串扰消除处理器306还包括耦接到对侧估计器330和340的L/R至S转换器364以及各自耦接到L/R到S转换器364的减法器374和组合器376、带内带外划分器310和带内带外组合器360。
L/R至S转换器364接收左对侧消除通道SL和右对侧消除通道SR，并基于左对侧消除通道SL与右对侧消除通道SR之间的差生成边侧对侧消除通道SS。
减法器374接收左带内通道TL,In和边侧对侧消除通道SS，并基于边侧对侧消除通道SS与左带内通道TL,In之间的差生成左串扰消除带内通道CL。
组合器376接收右带内通道TR,In和边侧对侧消除通道SS，并基于边侧对侧消除通道SS与右带内通道TR,In的和来生成右串扰消除带内通道CR。
带内带外组合器360将左带内通道CL与带外通道TL,Out组合以生成左输出通道OL，并且将右带内通道CR与带外通道TR,Out组合以生成右输出通道OR。左输出通道OL是串扰消除处理器306生成的串扰处理的信号的左串扰消除通道，并且右输出通道OR是串扰消除处理器306生成的串扰处理的信号的右串扰消除通道。
串扰消除的共同目标是在收听对称扬声器系统时在感知上去除串扰通道信号，其中整个串扰通道信号被相同地变换。也就是说，在对相对通道求和之前，左通道可以与右通道被相同地延迟、滤波、反转和缩放。如果假设在左/右串扰通道信号变换中对称，则图3D到图3F可以示出相对于图3A到3C中所示的串扰消除处理器具有改进的处理效率的串扰消除处理器的示例。具体地，对从左带内通道TL,In和右带内通道TR,In生成的边侧带内通道TS,In应用串扰处理，而中间带内通道TM,In不被生成或者以其他方式绕过应用于边侧带内通道TS,In的串扰处理。
图3D示出了根据一个实施方式的串扰消除处理器308。串扰消除处理器308包括带内带外划分器310、L/R至M/S转换器378、反转器320、对侧估计器330、减法器380、M/S至L/R转换器382和带内带外组合器360。
带内带外划分器310将输入通道XL、XR分别分为带内通道TL,In、TR,In和带外通道TL,Out、TR,Out。L/R至M/S转换器378耦接到带内带外划分器310以接收带内通道TL,In、TR,In，并且生成边侧带内通道TS,In和中间带内通道TM,In。可以基于左带内通道TL,In与右带内通道TR,In之间的差来生成边侧带内通道TS,In。可以基于左带内通道TL,In与右带内通道TR,In的和来生成中间带内通道TM,In。
反转器320和对侧估计器330一起操作以从边侧带内通道TS,In生成边侧对侧消除通道SS，以补偿由于中间带内通道TM,In而引起的对侧声音分量。具体地，反转器320接收边侧带内通道TS,In并反转极性以生成反转的边侧带内通道TS,In’。对侧估计器330接收反转的边侧带内通道TS,In’，并通过滤波提取反转的边侧带内通道TS,In’的与对侧声音分量对应的部分。因为对反转的边侧带内通道TS,In’执行滤波，所以由对侧估计器330提取的部分变为边侧带内通道TS,In的归于对侧声音分量的部分的反转。因此，由对侧估计器330提取的部分变为边侧对侧消除通道SS。
减法器380接收边侧带内通道TS,In和边侧对侧消除通道SS，并基于边侧带内通道TS,In与边侧对侧消除通道SS之间的差生成边侧串扰消除带内通道CS。在一些实施方式中，反转器320和对侧估计器330以不同次序实现。
M/S至L/R转换器382接收中间带内通道TM,In和边侧串扰消除带内通道CS，并生成左串扰消除带内通道CL和右串扰消除带内通道CR。例如，可以基于中间带内通道TM,In与边侧串扰消除带内通道CS的和来生成左串扰消除带内通道CL，并且可以基于中间带内通道TM,In与边侧串扰消除带内通道CS之间的差来生成右串扰消除带内通道CR。
带内带外组合器360将左串扰消除带内通道CL与带外通道TL,Out组合以生成左输出通道OL，并且将右串扰消除带内通道CR与带外通道TR,Out组合以生成右输出通道OR。左输出通道OL是串扰消除处理器308生成的串扰处理的信号的左串扰消除通道，并且右输出通道OR是串扰消除处理器308生成的串扰处理的信号的右串扰消除通道。
图3E示出了根据一个实施方式的串扰消除处理器312。串扰消除处理器312与串扰消除处理器308类似，具有类似的处理效率。串扰消除处理器312包括带内带外划分器310、反转器320、对侧估计器330和带内带外组合器360。串扰消除处理器312中的这些部件与串扰消除处理器308中的对应部件类似地操作。
串扰消除处理器312还包括耦接到带内带外划分器310和反转器320的L/R至S转换器384、耦接到对侧估计器330的M/S至L/R转换器386以及耦接到M/S至L/R转换器386的组合器388和390、带内带外划分器310和带内带外组合器360。L/R至S转换器384接收左带内通道TL,In和右带内通道TR,In，并基于左带内通道TL,In与右带内通道TR,In之间的差生成边侧带内通道TS,In。边侧带内通道TS,In由反转器320和对侧估计器330处理以生成边侧对侧消除通道SS。M/S至L/R转换器386接收来自对侧估计器330的边侧对侧消除通道SS和零中间通道，并生成左对侧带内通道KL和右对侧带内通道KR。可以基于边侧对侧消除通道SS与零中间通道的和来生成左对侧带内通道KL，并且可以基于零中间通道与边侧对侧消除通道SS之间的差来生成右对侧带内通道KR。
组合器388接收右对侧带内通道KR和左带内通道TL,In，并且通过将右对侧带内通道KR和左带内通道TL,In相加来生成左串扰消除带内通道CL。组合器390接收左对侧带内通道KL和右带内通道TR,In，并且通过将左对侧通道KL和右带内通道TR,In相加来生成右串扰消除带内通道CR。
带内带外组合器360将左串扰消除带内通道CL与左带外通道TL,Out组合以生成左输出通道OL，并且将右串扰消除带内通道CR与带外通道TR,Out组合以生成右输出通道OR。左输出通道OL是串扰消除处理器312生成的串扰处理的信号的左串扰消除通道，并且右输出通道OR是串扰消除处理器312生成的串扰处理的信号的右串扰消除通道。
图3F示出了根据一个实施方式的串扰消除处理器314。串扰消除处理器314与串扰消除处理器312类似，但是包括改进的处理效率。串扰消除处理器314包括带内带外划分器310、L/R至S转换器384、反转器320、对侧估计器330和带内带外组合器360。串扰消除处理器314中的这些部件与串扰消除处理器312中的对应部件类似地操作。
串扰消除处理器312还包括各自耦接到对侧估计器330的减法器392和组合器394、带内带外划分器310和带内带外组合器360。减法器392接收来自带内带外划分器310的左带内通道TL,In和来自对侧估计器330的边侧对侧消除通道SS，并基于左带内通道TL,In与边侧对侧消除通道SS之间的差来生成左串扰消除带内通道CL。组合器394接收来自带内带外划分器310的右带内通道TR,In和来自对侧估计器330的边侧对侧消除通道SS，并基于右带内通道TR,In与边侧对侧消除通道SS的和来生成右串扰消除带内通道CR。
带内带外组合器360将左串扰消除带内通道CL与左带外通道TL,Out组合以生成左输出通道OL，并且将右串扰消除带内通道CR与带外通道TR,Out组合以生成右输出通道OR。左输出通道OL是串扰消除处理器314生成的串扰处理的信号的左串扰消除通道，并且右输出通道OR是串扰消除处理器314生成的串扰处理的信号的右串扰消除通道。
图3A到图3F所示的串扰消除处理器可以从输入通道XL、XR产生等效的输出通道OL、OR。假设A是封装对侧估计器330或340的功能的线性运算(例如，滤波器)。图3A所示的串扰消除处理器302的输出通道OL和OR可以分别由等式4和等式5定义：
Figure BDA0002997071500000121
Figure BDA0002997071500000122
图3B所示的串扰消除处理器304的输出通道OL和OR可以分别由等
式6和等式7定义：
Figure BDA0002997071500000123
Figure BDA0002997071500000124
图3C所示的串扰消除处理器306的输出通道OL和OR可以分别由等
式8和等式9定义：
Figure BDA0002997071500000125
Figure BDA0002997071500000126
图3D所示的串扰消除处理器308的输出通道OL和OR可以分别由等
式10和等式11定义：
Figure BDA0002997071500000127
Figure BDA0002997071500000131
图3E所示的串扰消除处理器312的输出通道OL和OR可以分别由等
式12和等式13定义：
Figure BDA0002997071500000132
Figure BDA0002997071500000133
图3F所示的串扰消除处理器314的输出通道OL和OR可以分别由等
式14和等式15定义：
Figure BDA0002997071500000134
Figure BDA0002997071500000135
通过代数计算，对于左输出通道OL的等式4、6、8、10、12和14是等效的，并且对于右输出通道OR的等式5、7、9、11、13和14是等效的。
示例串扰模拟处理器
图4A到图4F示出了串扰模拟处理器的示例。串扰模拟处理器在头戴式扬声器130L和130R上提供类似扬声器的收听体验。串扰模拟处理器中的每一个是图2A到图2C所示的音频处理系统的串扰处理器202的示例。
图4A示出了根据一个实施方式的串扰模拟处理器402。串扰模拟处理器402接收左通道XL和右通道XR，并对通道XL、XR执行串扰模拟以生成左输出通道OL和右输出通道OR。
串扰模拟处理器402包括左头影响(shadow)低通滤波器422、左头影响高通滤波器424、左串扰延迟426和左头影响增益428以处理左输入通道XL。串扰模拟处理器402还包括右头影响低通滤波器432、右头影响高通滤波器434、右串扰延迟436和右头影响增益438以处理右输入通道XR。串扰模拟处理器402还包括组合器440和442、L/R至M转换器444、L/R至S转换器446和M/S至L/R转换器448。
左头影响低通滤波器422和左头影响高通滤波器424接收左输入通道XL，并且应用调制，该调制对信号穿过收听者的头部之后的频率响应进行建模。低通滤波器和高通滤波器两者的使用可以得到穿过收听者的头部的频率响应的更准确的模型。在一些实施方式中，仅使用低通滤波器422或高通滤波器424中的一者。左头影响高通滤波器424的输出被提供至左串扰延迟426，该左串扰延迟426对左头影响高通滤波器424的输出应用时间延迟。时间延迟表示对侧声音分量相对于同侧声音分量移过的跨耳距离。可以基于经验试验来生成频率响应以确定穿过收听者的头部的声波调制的频率相关特性。例如并且参照图1B，可以通过使用表示来自跨耳传播的声波调制的频率响应对同侧声音分量118L进行滤波以及时间延迟来从传播至左耳125L的同侧声音分量118L得到传播至右耳125R的对侧声音分量112L，其中，该时间延迟对对侧声音分量112L(相对于同侧声音分量118R)行进到达右耳125R所增加的距离进行建模。左头影响增益428对左串扰延迟426的输出应用增益以生成左串扰模拟通道WL。
类似地，对于右输入通道XR，右头影响低通滤波器432和右头影响高通滤波器434接收右输入通道XR，并且应用调制，该调制对收听者的头部的频率响应进行建模。右头影响高通滤波器434的输出被提供至右串扰延迟436，该右串扰延迟436应用时间延迟。右头影响增益438对右串扰延迟436的输出应用增益以生成右串扰模拟通道WR。
在一些实施方式中，头影响低通滤波器422和432具有2023Hz的截止频率。头影响高通滤波器424和434具有150Hz的截止频率。串扰延迟426和436应用0.792毫秒的延迟。头影响增益428和438应用-14.4dB的增益。可以以不同的顺序执行针对左通道和右通道中的每一个的头影响滤波器、串扰延迟和头影响增益的应用。
在一些实施方式中，头影响滤波器与头影响增益集成。例如，滤波器头影响低通滤波器422和432可以应用头影响增益428和438的增益作为滤波函数的一部分。在该意义上，将滤波器应用于信号或通道可以包括除了基于频率的调整之外的增益水平的宽带调整。
组合器440耦接到右头影响增益438和L/R至S转换器446。组合器440接收左输入通道XL和右串扰模拟通道WR，并通过将左输入通道XL和右串扰模拟通道WR相加来生成左串扰通道VL。组合器442耦接到左头影响增益428和L/R至S转换器446。组合器442接收右输入通道XR和左串扰模拟通道WL，并通过将右输入通道XR和左串扰模拟通道WL相加来生成右串扰通道VR。
L/R至S转换器446接收左串扰通道VL和右串扰通道VR，并基于左串扰通道VL与右串扰通道VR之间的差生成边侧串扰通道VS。
L/R至M转换器444耦接到M/S至L/R转换器448。L/R至M转换器444接收左输入通道XL和右输入通道XR，并基于左输入通道XL与右输入通道XR的和生成中间通道XM。
M/S至L/R转换器448耦接到L/R至M转换器444和L/R至S转换器446。M/S至L/R转换器448接收边侧串扰通道VS和中间通道XM，并生成左输出通道OL和右输出通道OR。可以基于边侧串扰通道VS与中间通道XM的和来生成左输出通道OL，并且可以基于边侧串扰通道VS与中间通道XM之间的差来生成右输出通道OR。左输出通道OL是串扰模拟处理器402生成的串扰处理的信号的左串扰模拟的通道，并且右输出通道OR是串扰模拟处理器402生成的串扰处理的信号的右串扰模拟的通道。
图4B示出了根据一个实施方式的串扰模拟处理器404。串扰模拟处理器404与串扰模拟处理器402类似，但是包括改进的处理效率。串扰模拟处理器404包括左头影响低通滤波器422、左头影响高通滤波器424、左串扰延迟426、左头影响增益428、右头影响低通滤波器432、右头影响高通滤波器434、右串扰延迟436和右头影响增益438。串扰模拟处理器404中的这些部件与串扰模拟处理器402中的对应部件类似地操作。串扰模拟处理器404还包括耦接到左头影响增益428和右头影响增益438的L/R至S转换器450、耦接到L/R至S转换器450的M/S至L/R转换器452以及各自耦接到M/S至L/R转换器452的组合器454和456。
L/R至S转换器450接收左串扰模拟通道WL和右串扰模拟通道WR，并基于左串扰模拟通道WL与右串扰模拟通道WR之间的差来生成边侧串扰模拟通道WS。
M/S至L/R转换器452接收边侧串扰模拟通道WS和零中间通道，并生成左串扰通道DL和右串扰通道DR。可以基于边侧串扰模拟通道WS与零中间通道的和来生成左串扰通道DL，并且可以基于零中间通道与边侧串扰模拟通道WS之间的差来生成右串扰通道DR。
组合器454接收右串扰通道DR和左输入通道XL，并通过将右串扰通道DR和左输入通道XL相加来生成左输出通道OL。组合器456接收左串扰通道DL和右输入通道XR，并通过将左串扰通道DL和右输入通道XR相加来生成右输出通道OR。左输出通道OL是串扰模拟处理器404生成的串扰处理的信号的左串扰模拟的通道，并且右输出通道OR是串扰模拟处理器404生成的串扰处理的信号的右串扰模拟的通道。
图4C示出了根据一个实施方式的串扰模拟处理器406。串扰模拟处理器406与串扰模拟处理器404类似，但是包括改进的处理效率。串扰模拟处理器406包括左头影响低通滤波器422、左头影响高通滤波器424、左串扰延迟426、左头影响增益428、右头影响低通滤波器432、右头影响高通滤波器434、右串扰延迟436、右头影响增益438和L/R至S转换器450。串扰模拟处理器406中的这些部件与串扰模拟处理器404中的对应部件类似地操作。
串扰模拟处理器406还包括各自耦接到L/R至S转换器450的减法器458和组合器460。减法器458接收左输入通道XL和边侧串扰模拟通道WS，并基于左输入通道XL与边侧串扰模拟通道WS之间的差来生成左输出通道OL。组合器460接收右输入通道XR和边侧串扰模拟通道WS，并基于右输入通道XR与边侧串扰模拟通道WS的和生成右输出通道OR。左输出通道OL是串扰模拟处理器406生成的串扰处理的信号的左串扰模拟的通道，并且右输出通道OR是串扰模拟处理器406生成的串扰处理的信号的右串扰模拟的通道。
串扰模拟的共同目标是在感知上模拟通过耳机收听对称扬声器系统的体验，其中整个串扰通道信号被相同地变换。也就是说，在对相对通道求和之前，左通道可以与右通道被相同地延迟、滤波和缩放。如果假设在左/右串扰通道信号变换中对称，则图4D到图4F可以示出相对于图4A到4C中所示的串扰模拟处理器具有改进的处理效率的串扰模拟处理器的示例。具体地，对从左输入通道XL和右输入通道XR生成的边侧通道XS应用串扰处理，而中间通道XM不被生成或者以其他方式绕过被应用于边侧通道XS的串扰处理。
图4D示出了根据一个实施方式的串扰模拟处理器408。串扰模拟处理器408包括L/R至M/S转换器462、边侧头影响低通滤波器464、边侧头影响高通滤波器466、边侧串扰延迟468、边侧头影响增益470、减法器472和M/S至L/R转换器474。
L/R至M/S转换器462接收左输入通道XL和右输入通道XR，并生成中间通道XM和边侧通道XS。可以基于左输入通道XL和右输入通道XR之间的差来生成边侧通道XS。可以基于左输入通道XL与右输入通道XR的和来生成中间通道XM。
边侧头影响低通滤波器464和边侧头影响高通滤波器466接收边侧通道XS，并且应用调制，该调制对通过收听者的头部之后的信号的频率响应进行建模。低通滤波器和高通滤波器两者的使用可以导致穿过收听者的头部的频率响应的更准确的模型。在一些实施方式中，仅使用低通滤波器464或高通滤波器466中的一者。边侧头影响高通滤波器466的输出被提供至边侧串扰延迟468，该边侧串扰延迟468对边侧头影响高通滤波器466的输出应用时间延迟。边侧头影响增益470对边侧串扰延迟426的输出应用增益以生成边侧串扰模拟通道WS。可以以不同的顺序执行对边侧通道XS应用头影响滤波器、串扰延迟和头影响增益。
减法器472耦接到L/R至M/S转换器462和边侧头影响增益470。减法器472接收边侧通道XS和边侧串扰模拟通道WS，并基于边侧通道XS与边侧串扰模拟通道WS之间的差生成边侧串扰通道GS。
M/S至L/R转换器474耦接到L/R至M/S转换器462和减法器472。M/S至L/R转换器474接收中间通道XM和边侧串扰通道GS，并生成左输出通道OL和右输出通道OR。可以基于中间通道XM与边侧串扰通道GS的和来生成左输出通道OL，并且可以基于中间通道XM与边侧串扰通道GS之间的差来生成右输出通道OL。左输出通道OL是串扰模拟处理器408生成的串扰处理的信号的左串扰模拟的通道，并且右输出通道OR是串扰模拟处理器408生成的串扰处理的信号的右串扰模拟的通道。
图4E示出了根据一个实施方式的串扰模拟处理器410。串扰模拟处理器410与串扰消除模拟408类似，具有类似的处理效率。串扰模拟处理器410包括边侧头影响低通滤波器464、边侧头影响高通滤波器466、边侧串扰延迟468和边侧头影响增益470。串扰模拟处理器410中的这些部件与串扰模拟处理器408中的对应部件类似地操作。
串扰模拟处理器410还包括耦接到边侧头影响低通滤波器464的L/R至S转换器476、耦接到边侧头影响增益470的M/S至L/R转换器478、耦接到M/S至L/R转换器478的组合器480以及耦接到M/S至L/R转换器478的组合器482。L/R至S转换器476接收左输入通道XL和右输入通道XR，并基于左输入通道XL与右输入通道XR之间的差生成边侧通道XS。通过边侧头影响低通滤波器464、边侧头影响高通滤波器466、边侧串扰延迟468和边侧头影响增益470对边侧通道XS进行处理以生成边侧串扰模拟通道WS。
M/S至L/R转换器478接收边侧串扰模拟通道WS和零中间通道，并生成左串扰模拟通道WL和右串扰模拟通道WR。可以基于边侧串扰模拟通道WS与零中间通道的和来生成左串扰模拟通道WL，并且可以基于零中间通道与边侧串扰模拟通道WS之间的差来生成右串扰模拟通道WR。
组合器480接收左输入通道XL和右通道WR，并通过将左输入通道XL和右串扰模拟通道WR相加来生成左输出通道OL。组合器482接收右输入通道XR和左通道串扰模拟WL，并通过将右输入通道XR和左串扰模拟通道WL相加来生成右输出通道OR。左输出通道OL是串扰模拟处理器410生成的串扰处理的信号的左串扰模拟的通道，并且右输出通道OR是串扰模拟处理器410生成的串扰处理的信号的右串扰模拟的通道。
图4F示出了根据一个实施方式的串扰模拟处理器412。串扰模拟处理器412与串扰模拟处理器410类似，但是包括改进的处理效率。串扰模拟处理器412包括L/R至S转换器476、边侧头影响低通滤波器464、边侧头影响高通滤波器466、边侧串扰延迟468和边侧头影响增益470。串扰模拟处理器412中的这些部件与串扰模拟处理器410中的对应部件类似地操作。
串扰模拟处理器412还包括各自耦接到边侧头影响增益470的减法器484和组合器486。减法器484接收左输入通道XL和边侧串扰模拟通道WS，并基于左输入通道XL与边侧串扰模拟通道WS之间的差来生成左输出通道OL。组合器486接收右输入通道XR和边侧串扰模拟通道WS，并基于右输入通道XR与边侧串扰模拟通道WS的和来生成右输出通道OR。左输出通道OL是串扰模拟处理器412生成的串扰处理的信号的左串扰模拟的通道，并且右输出通道OR是串扰模拟处理器412生成的串扰处理的信号的右串扰模拟的通道。
图4A到图4F所示的串扰模拟处理器可以从输入通道XL、XR产生等效的输出通道OL、OR。A是封装头影响低通滤波器、头影响高通滤波器、串扰延迟和头影响增益的功能的线性运算(例如，滤波)。图4A所示的串扰模拟处理器402的输出通道OL和OR可以分别由等式4和等式5定义。图4B所示的串扰模拟处理器404的输出通道OL和OR可以分别由等式6和等式7定义。图4C所示的串扰模拟处理器406的输出通道OL和OR可以分别由等式8和等式9定义。图4D所示的串扰模拟处理器408的输出通道OL和OR可以分别由等式10和等式11定义。图4E所示的串扰模拟处理器410的输出通道OL和OR可以分别由等式12和等式13定义。图4F所示的串扰模拟处理器412的输出通道OL和OR可以分别由等式14和等式15定义。对于左输出通道OL的等式4、6、8、10、12和14是等效的，并且对于右输出通道OR的等式5、7、9、11、13和14是等效的。
示例串扰补偿处理器
图5示出了根据一个实施方式的串扰补偿处理器500的示例。串扰补偿处理器500是图2A到图2C所示的音频处理系统的串扰补偿处理器204的示例。串扰补偿处理器500接收左输入通道和右输入通道，并且通过对输入通道应用串扰补偿来生成左输出通道和右输出通道。具体地，串扰补偿处理器500对音频信号的边侧通道应用串扰补偿以补偿由边侧通道上的串扰处理引起的频谱伪差，而音频信号的中间通道绕过被应用于边侧通道的串扰补偿。
串扰补偿处理器500包括L/R至M/S转换器512、边侧分量处理器530和M/S至L/R转换器514。L/R至M/S转换器512接收左输入通道XL和右输入通道XR，基于输入通道XL、XR的和生成中间通道Xm，并且基于输入通道XL、XR之间的差生成边侧通道Xs。
边侧分量处理器530包括多个滤波器550，例如m个边侧滤波器550(a)、550(b)到550(m)。边侧分量处理器530通过处理空间通道Xs来生成边侧串扰补偿通道Zs。在一些实施方式中，可以通过模拟获得具有串扰处理的空间Xs的频率响应图。通过分析频率响应图，可以估计作为串扰处理的伪差出现的、在预定阈值(例如，10dB)上的频率响应图中的任何频谱缺陷，例如峰或谷。边侧串扰补偿通道Zs可以由边侧分量处理器530生成以补偿估计的峰或谷。具体地，基于串扰处理中应用的特定延迟、滤波频率和增益，在频率响应中，峰和谷向上和向下移位，引起频谱的特定区域中的能量的可变放大和/或衰减。每个边侧滤波器550可以被配置成针对峰和谷中的一个或更多个进行调整。在一些实施方式中，边侧分量处理器530可以包括不同数量的滤波器。
在一些实施方式中，边侧滤波器550可以包括具有由等式16定义的传递函数的双二阶滤波器：
Figure BDA0002997071500000191
其中，z是复变量，并且a0、a1、a2、b0、b1和b2是数字滤波器系数。实现这样的滤波器的一种方式是由等式17定义的直接I型(direct form I)拓扑：
Figure BDA0002997071500000201
其中，X是输入向量，Y是输出。根据它们的最大字长和饱和行为，可以使用其他拓扑。
然后可以使用双二阶来实现具有实值输入和输出的二阶滤波器。为了设计离散时间滤波器，设计连续时间滤波器，并然后经由双线性变换将其变换为离散时间。此外，可以使用频率翘曲来补偿所产生的中心频率和带宽的移位。
例如，峰值滤波器可以具有由等式18定义的S平面传递函数：
Figure BDA0002997071500000202
其中，s是复变量，A是峰的幅度，Q是滤波器“质量”，并且数字滤波器系数由下式定义：
b0＝1+αA
b1＝-2*cos(ω0)
b2＝1-αA
Figure BDA0002997071500000203
a1＝-2cos(ω0)
Figure BDA0002997071500000204
其中，ω0是滤波器的中心频率，以弧度为单位，并且
Figure BDA0002997071500000205
此外，滤波器质量Q可以由等式19定义：
Figure BDA0002997071500000206
其中，Δf是带宽，并且fc是中心频率。
M/S至L/R转换器514接收中间通道Xm和边侧串扰补偿通道Zs，并生成左输出通道OL和右输出通道OR。可以基于中间通道Xm与边侧串扰补偿通道Zs的和来生成左输出通道OL。可以基于中间通道Xm与边侧串扰补偿通道Zs之间的差来生成右输出通道OR。左输出通道OL是串扰补偿处理器500生成的串扰补偿的信号的左串扰补偿的通道，并且右输出通道OR是串扰补偿处理器500生成的串扰补偿的信号的右串扰补偿的通道。
示例串扰补偿
图6至图12B示出了由于各种串扰延迟和增益而在边侧(或空间)信号分量和中间(或非空间)信号分量中出现的梳状滤波伪差的频率图。可以通过从串扰处理(在此，为串扰消除)中完全去除中间分量来去除中间分量中的频谱伪差，同时将串扰处理应用于边侧分量。在一些实施方式中，使用校正滤波器将串扰补偿应用于边侧分量，以选择性地去除由被应用于边侧分量的串扰处理导致的频谱伪差。所得到的信号表现出频谱透明的中间通道，同时保持大多数预期的空间串扰特性(模拟或消除)。
图6至图12B示出了在以下情况下对边侧通道和中间通道的影响：针对不同的扬声器角度和扬声器尺寸配置从串扰补偿处理中去除中间分量，同时选择性地将包括校正滤波器的串扰补偿处理应用于串扰消除的边侧通道。如此，实现了未改变的中间通道，同时选择性地使边侧通道的频率响应平坦化，从而提供最小音质变化(colored)和最小增益调整的串扰处理后的输出。在边侧通道上独立地实现补偿滤波器，避免中间通道中的否则会出现的所有梳状滤波器峰/谷，并且校正边侧通道中除了最低梳状滤波器峰/谷之外的所有梳状滤波器峰/谷。用于边侧通道的串扰补偿的参数可以通过耳朵和手或者其组合来在过程中得出、调整。
图6示出了根据一个实施方式的应用于中间通道和边侧通道的串扰消除的频率图600。线602是白噪声输入信号。线604是输入信号的串扰消除之后的中间通道。线606是输入信号的串扰消除之后的边侧通道。对于10度的扬声器角度和较小的扬声器设置，串扰消除可以包括在48KHz采样率下的1个样本的串扰延迟、-3dB的串扰增益以及由350Hz的低频旁路和12000Hz的高频旁路限定的带内频率范围。
图7示出了根据一个实施方式的应用于边侧通道的串扰消除的频率图700。除仅被应用于边侧通道之外，图700中所示的串扰消除使用与图600中所示的串扰消除类似的参数。具体地，对于10度的扬声器角度和较小的扬声器设置，串扰消除可以包括在48KHz采样率下的1个样本的串扰延迟、-3dB的串扰增益以及由350Hz的低频旁路和12000Hz的高频旁路限定的带内频率范围。线702是白噪声输入信号。线706是输入信号的串扰消除之后的边侧通道。线704是输入信号的绕过串扰消除的中间通道。没有对频率图700中的中间通道和边侧通道应用串扰补偿。
图8示出了根据一个实施方式的应用于中间通道和边侧通道的串扰消除的频率图800。图800中所示的串扰消除与图600中所示的串扰消除的不同之处在于使用不同的扬声器角度和串扰通道延迟。具体地，对于30度的扬声器角度和较小的扬声器设置，串扰消除可以包括在48KHz采样率下的3个样本的串扰延迟、-6.875dB的串扰增益以及由350Hz的低频旁路和12000Hz的高频旁路限定的带内频率范围。线802是白噪声输入信号。线804是输入信号的具有串扰消除的中间通道。线806是输入信号的具有串扰消除的边侧通道。
图9示出了根据一个实施方式的应用于边侧通道的串扰消除和串扰补偿的频率图900。除仅被应用于边侧通道之外，图900中所示的串扰消除使用与图800中所示的串扰消除类似的参数。具体地，对于30度的扬声器角度和较小的扬声器设置，串扰消除可以包括在48KHz采样率下的3个样本的串扰延迟、-6.875dB的串扰增益以及由350Hz的低频旁路和12000Hz的高频旁路限定的带内频率范围。
线902是白噪声输入信号。线904是输入信号的绕过串扰消除和串扰补偿的中间通道。线906是输入信号的串扰消除和串扰补偿之后的边侧通道。串扰补偿导致从由图800中的线806示出的串扰消除的边侧通道生成线906。对于串扰补偿，两个边侧滤波器被应用于边侧通道，这两个边侧滤波器包括具有6830Hz中心频率、4.0dB增益和1.0Q的第一峰值陷波滤波器以及具有15500Hz中心频率、-2.5dB增益和2.0Q的第二峰值陷波滤波器。通常，串扰补偿处理器所应用的边侧滤波器的数目及其参数可以变化。
图10示出了根据一个实施方式的应用于中间通道和边侧通道的串扰消除的频率图1000。图1000中所示的串扰消除与图600和图800中所示的串扰消除的不同之处在于使用不同的扬声器角度和串扰通道延迟。具体地，对于50度的扬声器角度和较小的扬声器设置，串扰消除可以包括48KHz采样率下的5个样本的串扰延迟、-8.625dB的串扰增益以及由350Hz的低频旁路和12000Hz的高频旁路定义的带内频率范围。线1002是白噪声输入信号。线1004是输入信号的具有串扰消除的中间通道。线1006是输入信号的具有串扰消除的边侧通道。
图11示出了根据一个实施方式的应用于边侧通道的串扰消除和串扰补偿的频率图1100。除仅被应用于边侧通道之外，图1100中所示的串扰消除使用与图1000中所示的串扰消除类似的参数。具体地，对于50度的扬声器角度和较小的扬声器设置，串扰消除可以包括48KHz采样率下的5个样本的串扰延迟、-8.625dB的串扰增益以及由350Hz的低频旁路和12000Hz的高频旁路限定的带内频率范围。
线1102是白噪声输入信号。线1104是输入信号的绕过串扰消除和串扰补偿的中间通道。线1106是输入信号的串扰消除和串扰补偿之后的边侧通道。串扰补偿导致从由图1000中的线1006示出的串扰消除的边侧通道生成线1106。对于串扰补偿，三个边侧滤波器被应用于边侧通道，这三个边侧滤波器包括具有4000Hz中心频率、8.0dB增益和2.0Q的第一峰值陷波滤波器、具有8800Hz中心频率、-2.0dB增益和1.0Q的第二峰值陷波滤波器以及具有15800Hz中心频率、1.5dB增益和2.5Q的第三峰值陷波滤波器。串扰补偿处理器所应用的边侧滤波器的数目及其参数可以变化。
示例处理
图12示出了根据一个实施方式的用于串扰处理和串扰补偿处理的过程1200的流程图。过程1200可以包括更少或附加的步骤，并且可以以不同的顺序执行步骤。
音频处理系统接收1205包括左通道和右通道的音频信号。音频信号可以是立体声音频信号X，其中左通道被混合用于左扬声器以及右通道被混合用于或者右扬声器。
音频处理系统对左通道和右通道的边侧通道应用1210串扰处理以生成串扰处理的信号。串扰处理可以包括串扰消除或串扰模拟。边侧通道的中间通道可以绕过串扰处理。
对于串扰消除，音频处理系统可以包括串扰消除处理器，例如分别在图3A、图3B、图3C、图3D、图3E和图3F中所示的串扰消除处理器302、304、306、308、312和314。这些串扰消除处理器以不同的方式操作以将串扰消除处理应用于边侧通道而绕过中间通道。例如，串扰消除处理器302、304和306各自将反转器和对侧估计器应用于从左通道和右通道生成的左带内通道TL,In和右带内通道TR,In，并然后应用如上面参照图3A到图3C所讨论的进一步处理，以导致串扰消除处理被应用于边侧通道，而绕过中间通道。在另一示例中，串扰消除处理器308、312和314各自将反转器和对侧估计器应用于从左通道和右通道生成的边侧带内通道TS,In，并然后应用如上面参照图3D到图3F所讨论的进一步处理，以导致串扰消除处理被应用于边侧通道，而绕过中间通道。
对于串扰模拟，音频处理系统可以包括串扰模拟处理器，例如分别在图4A、图4B、图4C、图4D、图4E和图4F中所示的串扰模拟处理器402、404、406、408、410和412。这些串扰模拟处理器以不同的方式操作以将串扰模拟处理应用于左通道和右通道的边侧通道。例如，串扰模拟处理器402、404和406各自将低通滤波器、高通滤波器、串扰延迟和增益应用于左通道XL和右通道XR中的每一个，并然后应用如上面参照图4A到图4C所讨论的进一步处理，以导致将串扰模拟处理应用于边侧通道，而绕过中间通道。在另一示例中，串扰模拟处理器408、410和412各自将低通滤波器、高通滤波器、串扰延迟和增益应用于从左通道和右通道生成的边侧通道XS，并然后应用如上面参照图4D到图4F所讨论的进一步处理，以导致将串扰模拟处理应用于边侧通道，而绕过中间通道。
音频处理系统对边侧通道应用1215串扰补偿处理以生成串扰补偿的信号。被应用于边侧通道的串扰补偿处理对由被应用于边侧通道的串扰处理引起的频谱缺陷进行调整。中间通道可以绕过串扰补偿处理。音频处理系统可以包括如图5所示的串扰补偿处理器500。串扰补偿处理器500接收被示为如图5中的输入XL和XR的串扰处理的输出，并从通道XL和XR生成中间通道XM和边侧通道XS。边侧通道XS由边侧通道处理器530处理，而中间通道XM绕过该处理。
音频处理系统使用串扰处理的信号和串扰补偿的信号生成1220左输出通道和右输出通道。还可以使用绕过串扰处理和串扰处理和串扰补偿处理的中间通道来生成左输出通道和右输出通道。例如，可以基于串扰处理和串扰补偿处理被应用于边侧通道的结果与(绕过串扰处理和串扰补偿处理的)中间通道的和来生成左输出通道。可以基于(绕过串扰处理和串扰补偿的)中间通道与串扰处理和串扰补偿处理被应用于边侧通道的结果之间的差来生成右输出通道。
在一些实施方式中，串扰处理的信号和串扰补偿的信号中的每一个可以包括左通道和右通道，左通道和右通道可以用于分别生成左输出通道和右输出通道。在一些实施方式中，如图2A中的音频处理系统200所示，可以在串扰处理之后执行串扰补偿。在此，串扰处理的信号被用作到串扰补偿处理的输入，并且串扰补偿处理的输出被用于生成左输出通道和右输出通道。
在一些实施方式中，如图2B中的音频处理系统210所示，并行执行串扰处理和串扰补偿，其中它们的左输出通道被组合(例如，通过组合器206)以生成左输出通道以及它们的右输出通道被组合以生成右输出通道。
在一些实施方式中，如图2C中的音频处理系统214所示。在串扰消除之前执行串扰补偿。在此，串扰补偿的信号被用作到串扰处理的输入，并且串扰处理的输出被用于生成左输出通道和右输出通道。
在一些实施方式中，不执行串扰补偿处理，并且串扰处理的左输出通道和右输出通道分别用于生成左输出通道OL和右输出通道OR。
音频处理系统向左扬声器提供1225左输出通道并且向右扬声器提供1225右输出通道。如果串扰处理是串扰消除，则左扬声器和右扬声器可以分别是扬声器110L和110R。如果串扰处理是串扰模拟，则左扬声器和右扬声器可以分别是耳机130L和130R。
示例计算机
图13示出了根据一个实施方式的计算机1300的框图。计算机1300是实现音频系统的电路的示例。示出了耦接至芯片组1304的至少一个处理器1302。芯片组1304包括存储器控制器集线器1320以及输入/输出(I/O)控制器集线器1322。存储器1306和图形适配器1312耦接至存储器控制器集线器1320，并且显示装置1318耦接至图形适配器1312。存储装置1308、键盘1310、定点装置1314和网络适配器1316耦接至I/O控制器集线器1322。计算机1300可以包括各种类型的输入或输出装置。计算机1300的其他实施方式具有不同的架构。例如，在一些实施方式中，存储器1306直接耦接至处理器1302。
存储装置1308包括一个或更多个非暂态计算机可读存储介质，诸如硬盘驱动器、致密盘只读存储器(CD-ROM)、DVD或固态存储器装置。存储器1306保持由处理器1302使用的指令和数据。定点装置1314与键盘1310结合使用以将数据输入到计算机系统1300中。图形适配器1312在显示装置1318上显示图像和其他信息。在一些实施方式中，显示装置1318包括用于接收用户输入和选择的触摸屏能力。网络适配器1316将计算机系统1300耦接至网络。计算机1300的一些实施方式具有与图13所示的部件不同的部件以及/或者除图13所示的部件之外的其他部件。
计算机1300适于执行用于提供本文中所描述的功能的计算机程序模块。例如，一些实施方式可以包括计算装置，该计算装置包括被配置成执行本文中所讨论的处理串扰处理或串扰消除处理的一个或更多个模块。如本文中所使用的，术语“模块”是指用于提供指定功能的计算机程序指令和/或其他逻辑。因此，模块可以以硬件、固件和/或软件来实现。在一个实施方式中，由可执行的计算机程序指令形成的程序模块被存储在存储装置1308上、被加载到存储器1306中以及由处理器1302执行。
在阅读本公开内容后，本领域的技术人员还将认识到本文中所公开的原理的另外的替选实施方式。因此，虽然已经示出和描述了特定的实施方式和应用，但是应当理解，所公开的实施方式不限于本文所公开的精确构造和部件。在不脱离本文所描述的范围的情况下，可以在本文所公开的方法和设备的布置、操作和细节方面进行对本领域技术人员而言将是明显的各种修改、改变和变化。
本文描述的任何步骤、操作或处理都可以使用一个或更多个硬件或软件模块单独地或与其他装置组合地执行或实施。在一个实施方式中，软件模块用包括含计算机程序代码的计算机可读介质(例如，非暂态计算机可读介质)的计算机程序产品来实现，计算机程序代码可以由计算机处理器执行以执行所描述的任何或全部步骤、操作或处理。

Claims (21)

1.一种用于增强具有左通道和右通道的音频信号的方法，所述方法包括：
对所述左通道和所述右通道的边侧通道应用包括滤波和延迟的串扰处理以生成串扰处理信号，所述边侧通道包括所述左通道与所述右通道之间的差，并且所述左通道和所述右通道的中间通道绕过所述串扰处理，所述中间通道包括所述左通道与所述右通道的和；以及
使用所述串扰处理信号和绕过所述串扰处理的所述中间通道来生成左输出通道和右输出通道。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述串扰处理包括串扰消除处理或串扰模拟处理之一。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述串扰处理包括串扰消除处理；并且
对所述左通道和所述右通道的所述边侧通道应用所述串扰处理以生成所述串扰处理信号包括：
将所述左通道分为左带内通道和左带外通道；
将所述右通道分为右带内通道和右带外通道；
基于所述左带内通道和所述右带内通道之间的差生成边侧带内通道；
从所述边侧带内通道生成反转的边侧带内通道；
对所述反转的边侧带内通道应用所述滤波和所述延迟以生成边侧对侧消除通道；
基于所述左带内通道与所述边侧对侧消除通道之间的差生成左串扰消除带内通道；
基于所述左带内通道与所述边侧对侧消除通道的和生成右串扰消除带内通道；
通过将所述左串扰消除带内通道与所述左带外通道组合来生成所述串扰处理信号的左串扰消除通道；以及
通过将所述右串扰消除带内通道与所述右带外通道组合来生成
所述串扰处理信号的右串扰消除通道。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述串扰处理包括串扰消除处理；并且
对所述左通道和所述右通道的所述边侧通道应用所述串扰处理以生成所述串扰处理信号包括：
将所述左通道分为左带内通道和左带外通道；
将所述右通道分为右带内通道和右带外通道；
基于所述左带内通道与所述右带内通道之间的差生成边侧带内通道；
从所述边侧带内通道生成反转的边侧带内通道；
对所述反转的边侧带内通道应用所述滤波和所述延迟以生成边侧对侧消除通道；
基于零中间通道与所述边侧对侧消除通道的和生成左对侧带内通道；
基于所述零中间通道与所述边侧对侧消除通道之间的差生成右对侧带内通道；
基于所述右对侧带内通道与所述左带内通道的和生成左串扰消除带内通道；
基于所述左对侧带内通道与所述右带内通道的和生成右串扰消除带内通道；
通过将所述左串扰消除带内通道与所述左带外通道组合来生成所述串扰处理信号的左串扰消除通道；以及
通过将所述右串扰消除带内通道与所述右带外通道组合来生成所述串扰处理信号的右串扰消除通道。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述串扰处理包括串扰消除处理；并且
对所述左通道和所述右通道的所述边侧通道应用所述串扰处理以生成所述串扰处理的信号包括：
将所述左通道分为左带内通道和左带外通道；
将所述右通道分为右带内通道和右带外通道；
基于所述左带内通道与所述右带内通道之间的差生成边侧带内通道；
基于所述左带内通道与所述右带内通道之间的和生成中间带内通道；
从所述边侧带内通道生成反转的边侧带内通道；
对所述反转的边侧带内通道应用所述滤波和所述延迟以生成边侧对侧消除通道；
基于所述边侧带内通道与所述边侧对侧消除通道之间的差生成边侧串扰消除带内通道；
基于所述中间带内通道与所述边侧串扰消除带内通道的和生成左串扰消除带内通道；
基于所述中间带内通道与所述边侧串扰消除带内通道之间的差生成右串扰消除带内通道；
通过将所述左串扰消除带内通道与所述左带外通道组合来生成所述串扰处理信号的左串扰消除通道；以及
通过将所述右串扰消除带内通道与所述右带外通道组合来生成所述串扰处理信号的右串扰消除通道。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述串扰处理包括串扰消除处理；并且
对所述左通道和所述右通道的所述边侧通道应用所述串扰处理以生成所述串扰处理的信号包括：
将所述左通道分为左带内通道和左带外通道；
将所述右通道分为右带内通道和右带外通道；
从所述左带内通道生成反转的左带内通道；
从所述右带内通道生成反转的右带内通道；
对所述反转的左带内通道应用第一滤波和第一延迟以生成左对侧消除通道；
对所述反转的右带内通道应用第二滤波和第二延迟以生成右对侧消除通道；
基于所述左对侧消除通道与所述右对侧消除通道之间的差生成边侧对侧消除通道；
基于所述左带内通道与所述边侧对侧消除通道之间的差生成左串扰消除带内通道；
基于所述右带内通道与所述边侧对侧消除通道的和生成右串扰消除带内通道；
通过将所述左串扰消除带内通道与所述左带外通道组合来生成所述串扰处理信号的左串扰消除通道；以及
通过将所述右串扰消除带内通道与所述右带外通道组合来生成所述串扰处理信号的右串扰消除通道。
7.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述串扰处理包括串扰消除处理；并且
对所述左通道和所述右通道的所述边侧通道应用所述串扰处理以生成所述串扰处理的信号包括：
将所述左通道分为左带内通道和左带外通道；
将所述右通道分为右带内通道和右带外通道；
从所述左带内通道生成反转的左带内通道；
从所述右带内通道生成反转的右带内通道；
对所述反转的左带内通道应用第一滤波和第一延迟以生成左对侧消除通道；
对所述反转的右带内通道应用第二滤波和第二延迟以生成右对侧消除通道；
基于所述左对侧消除通道与所述右对侧消除通道之间的差生成边侧对侧消除通道；
基于所述边侧对侧消除通道与零中间通道的和生成左对侧带内通道；
基于所述零中间通道与所述边侧对侧消除通道之间的差生成右对侧带内通道；
基于所述左带内通道与所述右对侧带内通道的和生成左串扰消除带内通道；
基于所述左对侧带内通道与所述右带内通道的和生成右串扰消除带内通道；
通过将所述左串扰消除带内通道与所述左带外通道组合来生成所述串扰处理信号的左串扰消除通道；以及
通过将所述右串扰消除带内通道与所述右带外通道组合来生成所述串扰处理信号的右串扰消除通道。
8.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述串扰处理包括串扰消除处理；并且
对所述左通道和所述右通道的所述边侧通道应用所述串扰处理以生成所述串扰处理的信号包括：
将所述左通道分为左带内通道和左带外通道；
将所述右通道分为右带内通道和右带外通道；
从所述左带内通道生成反转的左带内通道；
从所述右带内通道生成反转的右带内通道；
对所述反转的左带内通道应用第一滤波和第一延迟以生成左对侧消除通道；
对所述反转的右带内通道应用第二滤波和第二延迟以生成右对侧消除通道；
基于所述右对侧消除通道与所述左带内通道的和生成左带内串扰通道；
基于所述左对侧消除通道与所述右带内通道的和生成右带内串扰通道；
基于所述左带内串扰通道与所述右带内串扰通道之间的差生成边侧带内串扰通道；
基于所述左带内通道与所述右带内通道的和生成中间带内通道；
基于所述中间带内通道与所述边侧带内串扰通道的和生成左串扰消除带内通道；
基于所述中间带内通道与所述边侧带内串扰通道之间的差生成右串扰消除带内通道；
通过将所述左串扰消除带内通道与所述左带外通道组合来生成所述串扰处理信号的左串扰消除通道；以及
通过将所述右串扰消除带内通道与所述右带外通道组合来生成所述串扰处理信号的右串扰消除通道。
9.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述串扰处理包括串扰模拟处理；并且
对所述左通道和所述右通道的所述边侧通道应用所述串扰处理以生成所述串扰处理的信号包括：
基于所述左通道与所述右通道之间的差生成所述边侧通道；
通过对所述边侧通道应用所述滤波和所述延迟来生成边侧串扰模拟通道；
基于所述左通道与所述边侧串扰模拟通道之间的差生成所述串扰处理信号的左串扰模拟的通道；以及
基于所述右通道与所述边侧串扰模拟通道的和生成所述串扰处理信号的右串扰模拟的通道。
10.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述串扰处理包括串扰模拟处理；并且
对所述左通道和所述右通道的所述边侧通道应用所述串扰处理以生成所述串扰处理的信号包括：
基于所述左通道与所述右通道之间的差生成所述边侧通道；
通过对所述边侧通道应用所述滤波和所述延迟来生成边侧串扰模拟通道；
基于所述边侧串扰模拟通道与零中间通道的和生成左串扰模拟通道；
基于所述零中间通道与所述边侧串扰模拟通道之间的差生成右串扰模拟通道；
基于所述左通道与所述右串扰模拟通道的和生成所述串扰处理信号的左串扰模拟的通道；以及
基于所述右通道与所述左串扰模拟通道的和生成所述串扰处理信号的右串扰模拟的通道。
11.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述串扰处理包括串扰模拟处理；并且
对所述左通道和所述右通道的所述边侧通道应用所述串扰处理以生成所述串扰处理信号包括：
基于所述左通道与所述右通道之间的差生成所述边侧通道；
基于所述左通道与所述右通道的和生成所述中间通道；
通过对所述边侧通道应用所述滤波器和所述延迟来生成边侧串扰模拟通道；
基于所述边侧通道与所述边侧串扰模拟通道之间的差生成边侧串扰通道；
基于所述中间通道与所述边侧串扰通道的和生成所述串扰处理信号的左串扰模拟的通道；以及
基于所述中间通道与所述边侧串扰通道之间的差生成所述串扰处理信号的右串扰模拟的通道。
12.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述串扰处理包括串扰模拟处理；并且
对所述左通道和所述右通道的所述边侧通道应用所述串扰处理以生成所述串扰处理信号包括：
通过对所述左通道应用第一滤波和第一延迟来生成左串扰模拟通道；
通过对所述右通道应用第二滤波和第二延迟来生成右串扰模拟通道；
基于所述左串扰模拟通道与所述右串扰模拟通道之间的差生成边侧串扰模拟通道；
基于所述左通道与所述边侧串扰模拟通道之间的差来生成所述串扰处理信号的左串扰模拟的通道；以及
基于所述右通道与所述边侧串扰模拟通道的和生成所述串扰处理信号的右串扰模拟的通道。
13.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述串扰处理包括串扰模拟处理；并且
对所述左通道和所述右通道的所述边侧通道应用所述串扰处理以生成所述串扰处理信号包括：
通过对所述左通道应用第一滤波和第一延迟来生成左串扰模拟通道；
通过对所述右通道应用第二滤波和第二延迟来生成右串扰模拟通道；
基于所述左串扰模拟通道与所述右串扰模拟通道之间的差生成边侧串扰模拟通道；
基于所述边侧串扰模拟通道与零中间通道的和生成左串扰通道；
基于所述零中间通道与所述边侧串扰模拟通道之间的差生成右串扰通道；
基于所述左通道与所述右串扰通道的和生成所述串扰处理信号的左串扰模拟的通道；以及
基于所述右通道与所述左串扰通道的和生成所述串扰处理信号的右串扰模拟的通道。
14.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述串扰处理包括串扰模拟处理；并且
对所述左通道和所述右通道的所述边侧通道应用所述串扰处理以生成所述串扰处理的信号包括：
基于所述左通道与所述右通道的和生成所述中间通道；
通过对所述左通道应用第一滤波和第一延迟来生成左串扰模拟通道；
通过对所述右通道应用第二滤波和第二延迟来生成右串扰模拟通道；
基于所述左输入通道与所述右串扰模拟通道的和生成左串扰通道；
基于所述右输入通道与所述左串扰模拟通道的和生成右串扰通道；
基于所述左串扰通道与所述右串扰通道之间的差生成边侧串扰通道；
基于所述边侧串扰通道与所述中间通道的和生成所述串扰处理的信号的左串扰模拟的通道；以及
基于所述中间通道和所述边侧串扰通道之间的差生成所述串扰处理信号的右串扰模拟的通道。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述边侧通道应用串扰补偿处理以生成串扰补偿信号，所述串扰补偿处理对由所述串扰处理引起的频谱缺陷进行调整，所述中间通道绕过所述串扰补偿处理，并且其中，生成所述左输出通道和所述右输出通道包括使用所述串扰补偿信号。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，对所述边侧通道应用所述串扰补偿处理以生成所述串扰补偿信号包括：
基于所述左通道与所述右通道之间的差生成所述边侧通道；
基于所述左通道与所述右通道的和生成所述中间通道；
通过对所述边侧通道应用滤波来生成边侧串扰补偿通道；
基于所述中间通道与所述边侧串扰补偿通道的和生成所述串扰补偿信号的左串扰补偿的通道；以及
基于所述中间通道与所述边侧串扰补偿通道之间的差生成所述串扰补偿信号的右串扰补偿的通道。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，在对所述边侧通道应用了所述串扰处理之后对所述边侧通道应用所述串扰补偿处理，所述串扰处理信号是所述串扰补偿处理的输入。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，在对所述边侧通道应用所述串扰处理前对所述边侧通道应用所述串扰补偿处理，所述串扰补偿信号是所述串扰处理的输入。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，与对所述边侧通道应用的所述串扰处理并行地对所述边侧通道应用所述串扰补偿处理，并且还包括将所述串扰处理的信号和所述串扰补偿的信号组合以生成所述左输出通道和所述右输出通道。
20.一种存储有程序代码的非暂态计算机可读介质，所述程序代码在由处理器执行时使所述处理器进行如下操作：
对音频信号的左通道和右通道的边侧通道应用包括滤波和延迟的串扰处理以生成串扰处理的信号，所述边侧通道包括所述左通道与所述右通道之间的差，所述左通道和所述右通道的中间通道绕过所述串扰处理，所述中间通道包括所述左通道与所述右通道的和；以及
使用所述串扰处理信号和绕过所述串扰处理的所述中间通道来生成左输出通道和右输出通道。
21.一种用于增强具有左通道和右通道的音频信号的系统，包括：
电路系统，其被配置成：
对所述左通道和所述右通道的边侧通道应用包括滤波和延迟的串扰处理以生成串扰处理信号，所述边侧通道包括所述左通道与所述右通道之间的差，所述左通道和所述右通道的中间通道绕过所述串扰处理，所述中间通道包括所述左通道与所述右通道的和；以及
使用所述串扰处理信号和绕过所述串扰处理的所述中间通道来生成左输出通道和右输出通道。
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