CN113316941B - 声场保存音频通道求和 - Google Patents

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Abstract

音频系统提供声场保存通道求和。该系统包括通过旋转一对音频信号分量来生成第一旋转分量和第二旋转分量的电路系统。电路系统使用第一旋转分量生成彼此异相的左求积分量，并且使用第二旋转分量生成彼此异相的右求积分量。电路系统基于左求积分量和右求积分量生成正交相关变换(OCT)分量。每个OCT分量包括左求积分量和右求积分量的加权组合。电路系统使用OCT分量中的一个或多个OCT分量生成单声道输出通道。

Description

声场保存音频通道求和
技术领域
本公开总体上涉及音频处理，并且更具体地涉及声场保存通道求和。
背景技术
音频内容通常被设计用于立体声回放。对于不符合由该约定所暗示的预期的回放解决方案而言，该假设是有问题的。两种这样的情况是单声道扬声器和排列在无约束网格中的多个扬声器。在这两种情况下，常用的解决方案是将立体声音频信号的左通道和右通道两者相加到一起，这会导致对于负相关信息(negatively correlated information)的损失。此外，在无约束网格的情况下，缺少关于网格几何形状的知识会导致失去用于保留被编码在原始内容中的声场信息的机会。
发明内容
实施例涉及使用非线性一元滤波器组，以提供声场保存(soundstage-conserving)通道求和以及音频信号的不规则网格扩散。经由正交相关变换(orthogonalcorrelation transform)的单声道求和(在本文中也被称为“MON-OCT”)提供声场保存通道求和。将MON-OCT应用于音频信号可以包括：使用多输入、多输出非线性一元滤波器组，该滤波器组可以被实现在针对最小延迟和最佳瞬变响应的时域中。
在一些实施例中，经由正交相关变换的单声道求和的多频段实现被用以减少与非线性滤波器相关联的伪像。宽频带音频可以被分解为子带，诸如通过使用相位校正的4阶林克威治-瑞利网络(“phase-corrected 4th-order Linkwitz-Riley network”)或者其他滤波器组拓扑(子波分解或者短时傅立叶变换(STFT))。滤波器的非线性动态可以在信号依赖的、时变线性动态的方面来进行描述。一元约束保证了滤波器在所有条件下的稳定性。
一些实施例包括包含电路系统的系统。该电路系统被配置为：通过旋转一对音频信号分量来生成第一旋转分量和第二旋转分量；使用第一旋转分量生成彼此异相的左求积分量；使用第二旋转分量生成彼此异相的右求积分量；基于左求积分量和右求积分量生成正交相关变换(OCT)分量，每个OCT分量包括左求积分量和右求积分量的加权组合；使用OCT分量中的一个或多个OCT分量生成单声道输出通道；以及，向一个或多个扬声器提供单声道输出通道。
一些实施例包括方法。该方法包括由电路系统：通过旋转一对音频信号分量来生成第一旋转分量和第二旋转分量；使用第一旋转分量生成彼此异相的左求积分量；使用第二旋转分量生成彼此异相的右求积分量；基于左求积分量和右求积分量生成正交相关变换(OCT)分量，每个OCT分量包括左求积分量和右求积分量的加权组合；使用OCT分量中的一个或多个OCT分量生成单声道输出通道；以及，向一个或多个扬声器提供单声道输出通道。
一些实施例包括非暂态计算机可读介质，存储有指令，指令在由至少一个处理器执行时，将至少一个处理器配置为：通过旋转一对音频信号分量来生成第一旋转分量和第二旋转分量；使用第一旋转分量生成彼此异相的左求积分量；使用第二旋转分量生成彼此异相的右求积分量；基于左求积分量和右求积分量生成正交相关变换(OCT)分量，每个OCT分量包括左求积分量和右求积分量的加权组合；使用OCT分量中的一个或多个OCT分量生成单声道输出通道；以及，向一个或多个扬声器提供单声道输出通道。
附图说明
图1是根据一些实施例的音频处理系统的框图。
图2是根据一些实施例的音频处理系统的框图。
图3是根据一些实施例的频带分配器的框图。
图4是根据一些实施例的针对声场保存通道求和的过程的流程图。
图5是根据一些实施例的针对利用子带分解的声场保存通道求和的过程的流程图。
图6是根据一些实施例的计算机框图。
附图仅针对说明的目的描绘了各种实施例。本领域技术人员将从以下讨论中容易地认识到，在不脱离本文所描述的原理的情况下，本文所图示的结构和方法的备选实施例可以被采用。
具体实施方式
音频处理系统
图1是根据一些实施例的音频处理系统100的框图。音频系统100使用经由正交相关变换的单声道求和(“MON-OCT”)以提供声场保存通道求和。音频处理系统100包括旋转处理器102、求积(quadrature)处理器104、正交相关变换(本文中也被称为“OCT”)处理器106和分量选择器108。
旋转处理器102接收包括左通道u(t)1和右通道u(t)2的输入信号u(t)。旋转处理器102通过旋转通道u(t)1和通道u(t)2来生成第一旋转分量x(t)1，以及通过旋转通道u(t)1和通道u(t)2来生成第二旋转分量x(t)1。通道u(t)1和u(t)2是一对音频信号分量。在一个示例中，通道u(t)1是立体声音频信号的左通道，并且u(t)2是立体声音频信号的右通道。
求积处理器104包括针对旋转分量的每个旋转分量的求积滤波器。求积滤波器112a接收第一旋转分量x(t)1，并且生成彼此之间具有(例如，90度)相位关系的左求积分量H(x(t)1)1和H(x(t)1)2，并且各自都与第一旋转分量x(t)1具有统一幅度关系。求积滤波器112b接收第二旋转分量x(t)2，并且生成彼此之间具有(例如，90度)相位关系的右求积分量H(x(t)2)1和H(x(t)2)2，并且各自都与第二旋转分量x(t)2具有统一幅度关系。
OCT处理器106接收求积分量H(x(t)1)1、H(x(t)1)2、H(x(t)2)1、和H(x(t)2)2，并且使用权重组合成对的求积分量以生成OCT分量OCT1、OCT2、OCT3、和OCT4。OCT分量的数量可以与求积分量的数量相对应。每个OCT分量包括来自输入信号u(t)的左通道u(t)1和右通道u(t)2的贡献，但是没有将左通道u(t)1和右通道u(t)2简单地组合将导致的负相关的信息的损失。求积分量的使用导致求和，其中振幅零位被转换为相位零位。
分量选择器110使用OCT分量OCT1、OCT2、OCT3、和OCT4中的一个或多个OCT分量来生成单声道输出通道O。在一些实施例中，分量选择器110选择OCT分量中针对输出通道O的一个OCT分量。在其他实施例中，分量选择器110基于多个OCT分量的组合来生成输出通道O。例如，多个OCT分量可以被组合在输出通道0中，并且不同的OCT分量随时间被不同地加权。此处，输出通道O是多个OCT分量的时变组合。
如此，音频处理系统100从包括左通道u(t)1和右通道u(t)2的输入信号u(t)生成输出通道O。输入信号u(t)可以包括各种数量的通道。针对n通道输入信号，音频处理系统100可以产生2n个求积分量和2n个OCT分量，并且使用2n个OCT分量中的一个或多个OCT分量来生成输出声道O。
经由正交相关变换的线性单声道求和
在一些实施例中，OCT的线性、时间不变形式(例如，如等式7中所限定的)可以被用以从包括多个(例如，n个)通道的音频信号生成单声道输出通道。
立体声音频信号可以根据等式1被限定：
u(t)≡[u(t)1 u(t)2]≡[L R] (1)
其中u(t)1可以是立体声音频信号的左通道L，并且u(t)2可以是立体声音频信号的右通道R。在一些实施例中，u(t)1和u(t)2 是一对音频信号分量而不是左通道和右通道。
如果来自该二维信号的线性投影被应用于单个维度，我们应该期望零空间。对两个通道求和的常用解决方案正是这样做的。结果是，零空间包括形式为u(t)1＝-u(t)2的向量。
为了(例如，由旋转处理器102)从输入音频信号u(t)生成旋转分量x(t)，旋转矩阵被应用。针对n＝2的通道，2×2的正交旋转矩阵可以通过等式2被限定：
Figure BDA0003155973580000051
其中θ确定旋转角度。在一个示例中，旋转角度θ是45°，导致每个输入信号分量被旋转45°。在其他示例中旋转角度可以是-45°，导致以相反方向的旋转。在一些示例中(例如，如下面等式11所示出的)，旋转角度随时间变化，或者响应于输入信号而变化。然而，在该特定情况下，旋转是固定的，并且它被应用于u(t)以导致如等式3所限定的x(t)：
Figure BDA0003155973580000052
为了生成求积分量(例如，通过求积处理器104)，使用连续时间原型限定针对每个通道的求积全通滤波器函数H()，该求积全通滤波器函数H()包括一对求积全通滤波器(例如，求积滤波器112a和112b)。例如，针对通道x(t)1，求积全通滤波器函数可以根据等式4被限定：
Figure BDA0003155973580000053
其中H()是包括两个求积全通滤波器器H()1和H()2的线性算子。H()1生成与由H()2生成的分量具有90度相位关系的分量。H()1和H()2的输出被称为求积分量。
Figure BDA0003155973580000062
是与x(t)1具有相同幅度频谱的信号，但与x(t)1无约束相位关系。
由H(x(t)1)1和H(x(t)1)2限定的求积分量彼此之间具有90度相位关系，并且每个求积分量具有与输入通道x(t)1的统一幅度关系。类似地，求积全通滤波器函数H()可以被应用于通道x(t)2，以生成彼此之间具有90度的相位关系的求积分量(由H(x(t)2)1和H(x(t)2)2限定的)，并且每个求积分量具有与输入通道x(t)2的统一幅度关系。
音频信号u(t)不限于两个(例如，左和右)通道，并且可以包括n个通道。因此x(t)的维度也是可变的。更一般地，线性求积全通滤波器函数Hn(x(t))可以由它对包括n个通道分量的n维向量x(t)的作用来限定。结果是由等式5限定的2n维度的行向量：
Figure BDA0003155973580000061
其中H()1和H()2根据上文的等式4被限定。此处，针对音频信号的n个通道的每个通道的具有90度相位关系的一对求积分量被生成。如此，求积全通滤波器函数Hn()将音频信号u(t)的n维向量投影到2n维空间中。
为了从求积分量生成OCT输出(例如，通过OCT处理器106)，旋转被应用于求积分量的每个求积分量。旋转矩阵以块形式与置换矩阵一起被应用，以生成由等式6所限定的固定矩阵P：
Figure BDA0003155973580000071
固定矩阵P被乘以Hn(x(t))的求积分量。当u(t)是立体声信号(例如，n＝2)，并且因此x(t)的维度也是2时，该4x4标准正交矩阵P将H2(x(t))的4维向量结果变换为由四个正交分量限定的4维基础：OCT分量。例如，第一左求积分量可以与逆向(inversed)的第二右求积分量组合以生成第一OCT分量，第一左求积分量可以与第二右求积分量组合以生成第二OCT分量，第二左求积分量可以与逆向的第一右求积分量组合以生成第三OCT分量，以及第二左求积分量可以与第一右求积分量组合以生成第四OCT分量。如此，成对的求积分量被加权并且被组合以生成OCT分量。针对具有超过两个通道的音频信号u(t)，更大的旋转和置换矩阵可以被使用以生成正确尺寸的固定矩阵。用于导出OCT分量的通用等式由等式7限定：
Figure BDA0003155973580000072
为了生成单声道输出通道(例如，通过分量选择器110)，从OCT生成的输出中的一个输出可以被选择。单声道输出通道被提供给扬声器或多个扬声器。
经由正交相关变换的非线性单声道求和
如上所述简单地变换二维音频向量并且选择单个输出将仍然导致零空间。然而，针对许多现实世界的示例，在这些子空间中具有感知上重要的音频信息的几率比在位置诸如L+R或L–R中具有重要信息的几率更差。这是因为常用的混合技术已成为行业标准。
OCT输出仍然有可能丢失显著信息。为了解决该问题，非线性和可以被使用，它可以被写为信号依赖的、两个以上的OCT输出的时变的组合。
例如，分量选择器110可以选择OCT输出中的两个OCT输出，并且使用所选择的OCT输出，以生成非线性和。为了列举当MON-OCT被应用于导致四个OCT输出的双通道音频信号u(t)时的可能组合，4×2投影矩阵Π可以被使用以从四个OCT输出中选择一对分量。所选择的分量对应于投影矩阵中的非零指数，例如，如等式8所示：
Figure BDA0003155973580000081
在该示例中，投影矩阵Π选择第二和第三OCT输出，以生成正交分量Ma(u)和Mb(u)的二维向量，如等式9所示：
Figure BDA0003155973580000082
通过使用依赖于输入信号的时变旋转，所得到的2维向量被组合以生成单声道输出通道。为了缓和旋转角度瞬时变化的非线性影响，让S(x)表示斜率限制函数，诸如线性或非线性低通滤波器、回转限幅器或一些类似的元素。该滤波器的作用是对所得到的调制正弦曲线的绝对频率放置上限，有效地限制由旋转引起的最大非线性。
尽管针对局部最优性的许多不同测试可以被使用，在一个示例中，两个正交分量之间的峰值绝对值被用作斜率限制函数S的输入，以确定角度
Figure BDA0003155973580000085
如等式10所限定。
Figure BDA0003155973580000083
其他实施例可以使用最优性的不同度量作为斜率限制函数S(x)的输入。角度
Figure BDA0003155973580000086
指向给定u的动态变化的最优值。利用投影，该最优值被提取，以生成单声道输出通道
Figure BDA0003155973580000084
如等式11所定义：
Figure BDA0003155973580000091
虽然投影矩阵Π在上面被讨论为从MON-OCT输出的四个正交分量中的第二个和第三个，但是OCT输出中的任何一个OCT输出可以被选择以生成单声道输出通道。在一些实施例中，多个OCT输出可以被选择并且被提供给不同的扬声器。在一些实施例中，基于其他因素诸如RMS最大化或其他函数，正交分量可以被选择以用于组合。在一些实施例中，等式11不投影而仅旋转向量[Ma(u) Mb(u)]，这导致多通道输出。
经由子带分解的伪像最小化
由等式11限定的单声道输出通道可以包括非线性伪像，它是由
Figure BDA0003155973580000092
的角速度进行频率移位的结果。这可以通过应用子带分解来缓解，其中宽带音频信号u(t)被分离成频率子带分量。MON-OCT可以在子带中的每个子带上执行，并且针对子带中的每个子带的结果被组合成单声道输出通道。频带分配器可以被用以将音频信号分离成子带。在对子带中的每个子带应用MON-OCT之后，频带组合器可以被用以将子带组合成输出通道。
子带分解提供用于减少非线性伪像。可以在显著响应和瞬变响应之间进行权衡，但是为了所有实际目的，最佳区域小到在不需要进一步参数化的情况下被设定。
图2是根据一些实施例的音频处理系统200的框图。音频处理系统200包括频带分配器202、频带分配器204、音频处理系统100(1)至100(4)和频带组合器206。
频带分配器202接收输入信号u(t)的左通道u(t)1，并且将左通道u(t)1分离为左子带分量u(t)1(1),、u(t)1(2)、u(t)1(3)、和u(t)1(4)。四个左子带分量u(t)1(1),、u(t)1(2)、u(t)1(3)、和u(t)1(4)中的每个左子带分量包括左通道u(t)1的不同频带的音频数据。频带分配器204接收输入信号u(t)的右通道u(t)2，并且将右通道u(t)2分离为右子带分量u(t)2(1)、u(t)2(2)、u(t)2(3)、和u(t)2(4)。四个右子带分量u(t)2(1)、u(t)2(2)、u(t)2(3)、和u(t)2(4)中的每个右子带分量包括右通道u(t)2的不同频带的音频数据。
音频处理系统100(1)、100(2)、100(3)和100(4)中的每个音频处理系统接收左子带分量和右子带分量，并且基于左子带分量和右子带分量生成针对子带的单声道子带分量。上面结合图1关于音频处理系统100的讨论可以是适用于音频处理系统100(1)、100(2)、100(3)和100(4)中的每个音频处理系统，除了操作是被执行在左通道和右通道的子带上而不是整个左通道u(t)1和右通道u(t)2。
音频处理系统100(1)接收左子带分量u(t)1(1)和右子带分量u(t)2(1)，并且生成单声道子带分量O(1)。音频处理系统100(2)接收左子带分量u(t)1(2)和右子带分量u(t)2(2)，并且生成单声道子带分量O(2)。音频处理系统100(3)接收左子带分量u(t)1(3)和右子带分量u(t)2(3)并且生成单声道子带分量O(3)。音频处理系统100(4)接收左子带分量u(t)1(4)和右子带分量u(t)2(4)，并且生成单声道子带分量O(4)。由音频处理系统100(1)到100(4)执行的处理针对不同的子带分量可能不同。
频带组合器206接收单声道子带分量O(1)、O(2)、O(3)和O(4)，并将这些单声道子带分量组合成单声道输出通道O。
图3是根据一些实施例的频带分配器300的框图。频带分配器300是频带分配器202或204的示例。频带分配器300是在转角频率处应用相位校正的4阶林克威治-瑞利交叉网络。频带分配器300将音频信号(例如，左通道u(t)1和右通道u(t)2)分离成子带分量318、320、322和324。
频带分配器包括具有相位校正的4阶林克威治-瑞利交叉的级联，以允许在输出处进行相干求和。频带分配器300包括低通滤波器302、高通滤波器304、全通滤波器306、低通滤波器308、高通滤波器310、全通滤波器312、高通滤波器316和低通滤波器314。
低通滤波器302和高通滤波器304包括具有转角频率(例如，300Hz)的4阶林克威治-瑞利交叉，并且全通滤波器306包括匹配的2阶全通滤波器。低通滤波器308和高通滤波器310包括具有另一转角频率(例如，510Hz)的4阶林克威治-瑞利交叉，并且全通滤波器312包括匹配的2阶全通滤波器。低通滤波器314和高通滤波器316包括具有另一转角频率(例如，2700Hz)的4阶林克威治-瑞利交叉。如此，频带分配器300产生与包括0至300Hz的频率子带(1)对应的子带分量318、与包括300至510Hz的频率子带(2)对应的子带分量320、与包括510至2700Hz的频率子带(3)对应的子带分量322，以及与包括2700Hz到奈奎斯特频率的频率子带(4)对应的子带分量324。在该示例中，频带分配器300生成n＝4的子带分量。由频带分配器300生成的子带分量的数量和它们对应的频率范围可以变化。由频带分配器300生成的子带分量允许无偏的完美求和，诸如通过频带组合器206。
针对无约束网格网络经由正交相关变换进行单声道求和
音频处理系统100提供多输入、多输出非线性滤波器组，该滤波器组被设计为保留声场的感知上重要的分量(在一些实施例中由等式(11)所限定，具有由等式(7)所限定的线性形式)，其中可以通过使用多于一个输出来满足最佳性条件。这意味着在不考虑数量或位置情况下，音频可以被分布到单驱动器扬声器或多驱动器扬声器的网格中，并且仍然希望重现该音频信号的引人注目的但多中心的空间体验。针对每个子带，不同的非线性和可以被选择，并且针对每个输出在子带和非线性和之间的这些关联可以被置换。例如，四个非线性和(a,b,c,d)可以被用以生成三个独立的输出，每个输出由两个子带组成(例如，输出1＝[子带1，子带2])，随后使用输出1＝[a,b]、输出2＝[b,c]、输出3＝[c,d]，针对每个子带的非线性和可以被置换。取决于最佳性条件和组成子带的数量，这可能导致大量独特的信号，该信号的每个信号都包含在相同感知整体上的轻微的变化。当每个信号被单独播放时，每个扩散信号都会再现整个声场。当被同时播放时，诸如使用多个扬声器的网格，扩散信号呈现无偏的但毫无疑问的空间质量。
在一些实施例中，针对扬声器的网格，使用MON-OCT生成的输出中的一个输出可以被提供给扬声器的每个扬声器。在一些实现中，成对的正交分量被用以生成限定单声道输出通道的非线性和(例如，每个和是如等式11所限定的单声道输出通道)，并且不同的单声道输出通道被提供给扬声器的网格的每个网格。
示例过程
图4是根据一些实施例的声场保存通道求和的过程400的流程图。图4中所示出的过程可以由音频处理系统(例如，音频处理系统100)的组件来执行。在其他实施例中，其他实体可以执行图4相中的一些或全部步骤。实施例可以包括不同的和/或附加的步骤，或者以不同的顺序执行步骤。
音频处理系统通过旋转一对音频信号分量来生成405生成第一旋转分量和第二旋转分量。在一个示例中，一对音频信号分量包括立体声音频信号的左音频信号分量和右音频信号分量。旋转可以使用固定角度，或者旋转角度可以随时间变化。左分量可以包括(例如，宽带)左通道并且右分量可以包括(例如，宽带)右通道。在一些实施例中并且如参考图5所更详细地讨论的，左分量可以包括左子带分量并且右分量可以包括右子带分量。一对音频信号分量不限于左通道和右通道，其他类型的音频信号和音频信号分量对可以被使用。
音频处理系统使用第一旋转分量生成410彼此异相的左求积分量。左求积分量可以彼此之间具有90度的相位关系。在一些实施例中，音频处理系统使用第一旋转分量生成具有一些其他相位关系的分量，并且这些分量可以以本文中针对左求积分量所讨论的类似的方式被处理。每个左求积分量可以与第一旋转分量具有统一幅度关系。音频处理系统可以应用全通滤波器函数以使用第一旋转分量生成左求积分量。
音频处理系统使用第二旋转分量生成415彼此异相的右求积分量。右求积分量可以彼此之间具有90度的相位关系。在一些实施例中，音频处理系统使用第二旋转分量生成具有一些其他相位关系的分量，并且这些分量可以以本文中针对右求积分量所讨论的类似的方式被处理。每个右求积分量可以与第二旋转分量具有统一幅度关系。音频处理系统可以应用全通滤波器函数以使用第二旋转分量生成右求积分量。
音频处理系统基于左求积分量和右求积分量生成420正交相关变换(OCT)分量，其中每个OCT分量包括左求积分量和右求积分量的加权组合。例如，音频处理系统将权重应用于左求积分量，将权重应用于右求积分量，并组合经加权的左求积分量和右求积分量以生成OCT分量。经加权的左求积分量和右求积分量的不同组合可以被使用以生成不同的OCT分量。OCT分量的数量可以对应于求积分量的数量。每个OCT分量包括来自输入信号的左通道和右通道的贡献，而没有通过将左通道和右通道简单地组合而产生的对于负相关信息的损失。
音频处理系统425使用OCT分量中的一个或多个OCT分量来生成单声道输出通道。例如，OCT分量中的一个OCT分量可以被选择为单声道输出通道。在另一示例中，输出通道可以包括两个或更多个的OCT分量的时变组合。
音频处理系统向一个或多个扬声器提供430单声道输出通道。例如，单声道输出通道可以被提供给单个扬声器系统的扬声器，或多扬声器系统的多个扬声器。在一些实施例中，不同的单声道输出通道可以被生成并且被提供给网格的不同扬声器。例如，OCT分量中的每个OCT分量中的一个OCT分量可以被提供给扬声器中的每个扬声器。在另一示例中，成对的OCT分量被用以生成非线性和，并且非线性和被提供给网格的扬声器中的每个扬声器。
尽管使用左通道和右通道讨论了过程400，但是音频信号中的通道数量可以变化。针对音频信号的n个通道中的每个通道，具有90度相位关系的一对求积分量被生成，并且单声道输出通道可以基于求积分量被生成。
图5是根据一些实施例的利用子带分解的声场保存通道求和的过程的流程图。如图5所示的过程可以由音频处理系统(例如，音频处理系统200)的组件来执行。在其他实施例中，其他实体可以执行图5相中的一些或全部步骤。实施例可以包括不同的和/或附加的步骤，或者以不同的顺序执行步骤。
音频处理系统将左通道分离505为左子带分量并且将右通道分离为右子带分量。在一个示例中，左通道和右通道中的每个通道都被分离为四个子带分量。子带的数量和子带的相关联的频率范围可以变化。
音频处理系统使用子带的左子带分量和子带的右子带分量针对每个子带生成510单声道子带分量。例如，音频处理系统可以针对每个子带执行过程400的步骤405到425，以生成针对该子带的单声道子带分量。在一些实施例中，针对不同的子带的OCT分量的不同非线性和可以被选择，以生成单声道子带分量。取决于最佳性条件和组成子带的数量，这可能导致大量可能的独特宽频带信号，宽频带信号中的每个宽频带信号都包含在相同感知整体上的轻微的变化。
音频处理系统515将每个子带的单声道子带分量组合成单声道输出通道。例如，单声道子带分量可以被添加以生成单声道输出通道。
音频处理系统向一个或多个扬声器提供520单声道输出通道。一个或多个扬声器可以包括单个扬声器或扬声器网格。在一些实施例中，音频处理系统针对不同的扬声器提供不同的单声道输出通道。
示例计算机
图6是根据一些实施例的计算机600的框图。计算机600是实现诸如音频处理系统100或200的音频处理系统的电路的示例。图示的是耦合到芯片组604的至少一个处理器602。芯片组604包括存储器控制器集线器620和输入/输出(I/O)控制器集线器622。存储器606和图形适配器612被耦合到存储器控制器集线器620，并且显示设备618被耦合到图形适配器612。存储设备608、键盘610、指向设备614和网络适配器616被耦合到I/O控制器集线器622。计算机600可以包括各种类型的输入或输出设备。计算机600的其他实施例具有不同的架构。例如，在一些实施例中，存储器606直接耦合到处理器602。
存储设备608包括一个或多个非暂态计算机可读存储介质，诸如硬盘驱动器、光盘只读存储器(CD-ROM)、DVD或固态存储设备。存储器606保存由处理器602使用的程序代码(由一个或多个指令组成)和数据。程序代码可以对应于参考图1至5所描述的处理方面。
指向设备614与键盘610结合使用，以将数据输入到计算机系统600中。图形适配器612在显示设备618上显示图像和其他信息。在一些实施例中，显示设备618包括触摸用于接收用户输入和选择的触摸屏幕功能。网络适配器616将计算机系统600耦合到网络。计算机600的一些实施例具有与图6中所示的那些不同的和/或其他的组件。
在一些实施例中，实现音频处理系统(诸如音频处理系统100或200)的电路可以包括专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他类型的计算电路。
其他注意事项
实施例的前述描述已经被呈现用于说明；它不旨在详尽的或将专利权限制为所公开的精确形式。相关领域的技术人员可以理解，考虑到上述公开内容，许多修改和变化是可能的。
本说明书的一些部分根据对信息的操作的算法和符号表示来描述实施例。这些算法描述和表示通常被数据处理领域的技术人员使用以将他们的工作的实质有效地传达给本领域的其他技术人员。尽管这些操作被在功能上、计算上或逻辑上描述，但这些操作应被理解为由计算机程序或等效电路、微代码等来实现。此外，在不失一般性的情况下，有时也被证明将这些操作安排称为模块是方便的。所描述的操作和它们相关联的模块可以实现在软件、固件、硬件或它们的任何组合中。
本文所描述的任何步骤、操作或过程可以利用一个或多个硬件或软件模块单独或与其他设备组合来执行或实现。在一个实施例中，软件模块利用计算机程序产品被实现，该计算机程序产品包括包含计算机程序代码的计算机可读介质，该计算机程序代码在由计算机处理器执行时，使计算机处理器执行所描述的任何或所有步骤、操作或过程。
实施例还可以涉及一种用于执行本文操作的装置。该装置可以针对所需目的而专门构造，和/或它可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算设备。这种计算机程序可以被存储在非暂态的、有形的计算机可读存储介质中，或者适合用于存储电子指令的任何类型的介质中，该介质可以被耦合到计算机系统总线。此外，本说明书中所指的任何计算系统可以包括单个处理器或者可以是针对增加计算能力的采用多处理器设计的架构。
实施例还可以涉及通过本文所描述的计算过程而产生的产品。这种产品可以包括从计算过程产生的信息，其中信息存储在非暂态、有形计算机可读存储介质上，并且可以包括计算机程序产品或本文所描述的其他数据组合的任何实施例。
最后，在说明书中所使用的语言主要是针对可读性和指导目的而选择的，并且它可能没有被选择以描述或限制专利权。因此，专利权的范围不旨在受该具体实施方式的限制，而是受基于本文的申请的任何权利要求的限制。因此，实施例的公开旨在是说明性的而不是限制在以下权利要求中所阐述的专利权的范围。

Claims (33)

1.一种用于音频处理的系统，包括：
电路系统，被配置为：
通过旋转一对音频信号分量来生成第一旋转分量和第二旋转分量；
使用所述第一旋转分量生成彼此异相的左求积分量；
使用所述第二旋转分量生成彼此异相的右求积分量；
基于所述左求积分量和所述右求积分量生成正交相关变换OCT分量，每个OCT分量包括左求积分量和右求积分量的加权组合；
使用所述OCT分量中的一个或多个OCT分量生成单声道输出通道；以及
向一个或多个扬声器提供所述单声道输出通道。
2.根据权利要求1所述的系统，其中被配置为生成所述第一旋转分量的所述电路系统包括：被配置为将静态旋转角度应用于所述一对音频信号分量的所述电路系统。
3.根据权利要求1所述的系统，其中被配置为生成所述第一旋转分量的所述电路系统包括：被配置为将时变旋转角度应用于所述一对音频信号分量的所述电路系统。
4.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述左求积分量彼此之间具有90度的相位关系；并且
所述右求积分量彼此之间具有90度的相位关系。
5.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述左求积分量与所述第一旋转分量具有统一幅度关系；并且
所述右求积分量与所述第二旋转分量具有统一幅度关系。
6.根据权利要求1所述的系统，其中被配置为生成所述OCT分量的所述电路系统包括：被配置为执行以下的所述电路系统：
将第一左求积分量与逆向的第二右求积分量组合，以生成第一OCT分量；
将第一左求积分量与第二右求积分量组合，以生成第二OCT分量；
将第二左求积分量与逆向的第一右求积分量组合，以生成第三OCT分量；以及
将第二左求积分量与第一右求积分量组合，以生成第四OCT分量。
7.根据权利要求1所述的系统，其中被配置为生成所述单声道输出通道的所述电路系统包括：被配置为从所述OCT分量选择一个OCT分量的所述电路系统。
8.根据权利要求1所述的系统，其中被配置为生成所述单声道输出通道的所述电路系统包括：被配置为生成两个或更多个OCT分量的时变组合的所述电路系统。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述两个或更多个OCT分量的时变组合依赖于斜率限制函数，所述斜率限制函数使用所述音频信号的函数作为输入。
10.根据权利要求1所述的系统，其中：
被配置为生成所述单声道输出通道的所述电路系统包括：被配置为确定第一对所述OCT分量的非线性和的所述电路系统；
被配置为向所述一个或多个扬声器提供所述单声道输出通道的所述电路系统包括：被配置为向第一扬声器提供所述单声道输出通道的所述电路系统；并且
所述电路系统还被配置为：
通过确定第二对所述OCT分量的非线性和来生成另一单声道输出通道，所述第一对所述OCT分量和所述第二对所述OCT分量是不同的；以及
向第二扬声器提供所述另一单声道输出通道。
11.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述第一音频分量是所述音频信号的第一子带的左子带分量，并且所述第二音频分量是所述第一子带的右子带分量；
所述OCT分量是所述第一子带的；并且
被配置为生成所述单声道输出通道的所述电路系统包括：被配置为将所述OCT分量中的所述一个或多个OCT分量与所述音频信号的第二子带的一个或多个其他OCT分量组合的所述电路系统。
12.一种用于音频处理的方法，包括由电路系统：
通过旋转一对音频信号分量来生成第一旋转分量和第二旋转分量；
使用所述第一旋转分量生成彼此异相的左求积分量；
使用所述第二旋转分量生成彼此异相的右求积分量；
基于所述左求积分量和所述右求积分量生成正交相关变换OCT分量，每个OCT分量包括左求积分量和右求积分量的加权组合；
使用所述OCT分量中的一个或多个OCT分量生成单声道输出通道；以及
向一个或多个扬声器提供所述单声道输出通道。
13.根据权利要求12所述的方法，其中生成所述第一旋转分量包括：将静态旋转角度应用于所述一对音频信号分量。
14.根据权利要求12所述的方法，其中生成所述第一旋转分量包括：将时变旋转角度应用于所述一对音频信号分量。
15.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述左求积分量彼此之间具有90度的相位关系；并且
所述右求积分量彼此之间具有90度的相位关系。
16.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述左求积分量与所述第一旋转分量具有统一幅度关系；并且
所述右求积分量与所述第二旋转分量具有统一幅度关系。
17.根据权利要求12所述的方法，其中生成所述OCT分量包括：
将第一左求积分量与逆向的第二右求积分量组合，以生成第一OCT分量；
将第一左求积分量与第二右求积分量组合，以生成第二OCT分量；
将第二左求积分量与逆向的第一右求积分量组合，以生成第三OCT分量；以及
将第二左求积分量与第一右求积分量组合，以生成第四OCT分量。
18.根据权利要求12所述的方法，其中生成所述单声道输出通道包括：从所述OCT分量选择一个OCT分量。
19.根据权利要求12所述的方法，其中生成所述单声道输出通道包括：生成两个或更多个OCT分量的时变组合。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述两个或更多个OCT分量的时变组合依赖于斜率限制函数，所述斜率限制函数使用所述音频信号的函数作为输入。
21.根据权利要求12所述的方法，其中：
生成所述单声道输出通道包括：确定第一对所述OCT分量的非线性和；
向所述一个或多个扬声器提供所述单声道输出通道包括：向第一扬声器提供所述单声道输出通道；并且
所述方法还包括：
通过确定第二对所述OCT分量的非线性和来生成另一单声道输出通道，所述第一对所述OCT分量和所述第二对所述OCT分量是不同的；以及
向第二扬声器提供所述另一单声道输出通道。
22.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述第一音频分量是所述音频信号的第一子带的左子带分量，并且所述第二音频分量是所述第一子带的右子带分量；
所述OCT分量是所述第一子带的；并且
生成所述单声道输出通道包括：将所述OCT分量中的所述一个或多个OCT分量与所述音频信号的第二子带的一个或多个其他OCT分量组合。
23.一种非暂态计算机可读介质，存储有指令，所述指令在由至少一个处理器执行时，配置所述至少一个处理器以：
通过旋转一对音频信号分量来生成第一旋转分量和第二旋转分量；
使用所述第一旋转分量生成彼此异相的左求积分量；
使用所述第二旋转分量生成彼此异相的右求积分量；
基于所述左求积分量和所述右求积分量生成正交相关变换OCT分量，每个OCT分量包括左求积分量和右求积分量的加权组合；
使用所述OCT分量中的一个或多个OCT分量生成单声道输出通道；以及
向一个或多个扬声器提供所述单声道输出通道。
24.根据权利要求23所述的非暂态计算机可读介质，其中配置所述至少一个处理器以生成所述第一旋转分量的所述指令包括：配置所述至少一个处理器以将静态旋转角度应用于所述一对音频信号分量的指令。
25.根据权利要求23所述的非暂态计算机可读介质，其中配置所述至少一个处理器以生成所述第一旋转分量的所述指令包括：配置所述至少一个处理器以将时变旋转角度应用于所述一对音频信号分量的指令。
26.根据权利要求23所述的非暂态计算机可读介质，其中：
所述左求积分量彼此之间具有90度的相位关系；并且
所述右求积分量彼此之间具有90度的相位关系。
27.根据权利要求23所述的非暂态计算机可读介质，其中：
所述左求积分量与所述第一旋转分量具有统一幅度关系；并且
所述右求积分量与所述第二旋转分量具有统一幅度关系。
28.根据权利要求23所述的非暂态计算机可读介质，其中配置所述至少一个处理器以生成所述OCT分量的所述指令包括：配置所述至少一个处理器以执行以下的指令：
将第一左求积分量与逆向的第二右求积分量组合，以生成第一OCT分量；
将第一左求积分量与第二右求积分量组合，以生成第二OCT分量；
将第二左求积分量与逆向的第一右求积分量组合，以生成第三OCT分量；以及
将第二左求积分量与第一右求积分量组合，以生成第四OCT分量。
29.根据权利要求23所述的非暂态计算机可读介质，其中配置所述至少一个处理器以生成所述单声道输出通道的所述指令包括：配置所述至少一个处理器以从所述OCT分量选择一个OCT分量的指令。
30.根据权利要求23所述的非暂态计算机可读介质，其中配置所述至少一个处理器以生成所述单声道输出通道的所述指令包括：配置所述至少一个处理器以生成两个或更多个OCT分量的时变组合的指令。
31.根据权利要求30所述的非暂态计算机可读介质，其中所述两个或更多个OCT分量的时变组合依赖于斜率限制函数，所述斜率限制函数使用所述音频信号的函数作为输入。
32.根据权利要求23所述的非暂态计算机可读介质，其中：
配置所述至少一个处理器以生成所述单声道输出通道的所述指令包括：配置所述至少一个处理器以确定第一对所述OCT分量的非线性和的指令；
配置所述至少一个处理器以向所述一个或多个扬声器提供所述单声道输出通道的所述指令包括：配置所述至少一个处理器以向第一扬声器提供所述单声道输出通道的指令；并且
所述指令还配置所述至少一个处理器以：
通过确定第二对所述OCT分量的非线性和来生成另一单声道输出通道，所述第一对所述OCT分量和所述第二对所述OCT分量是不同的；以及
向第二扬声器提供所述另一单声道输出通道。
33.根据权利要求23所述的非暂态计算机可读介质，其中：
所述第一音频分量是所述音频信号的第一子带的左子带分量，并且所述第二音频分量是所述第一子带的右子带分量；
所述OCT分量是所述第一子带的；并且
配置所述至少一个处理器以生成所述单声道输出通道的所述指令包括：配置所述至少一个处理器以将所述OCT分量中的所述一个或多个OCT分量与所述音频信号的第二子带的一个或多个其他OCT分量组合的指令。
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