CN1135904C - 音像定位处理装置 - Google Patents

Abstract

设有能输入环绕左信号、且由第1延迟器11及第1音像定位滤波器12组成的第1处理电路10；能输入环绕右信号、且由第2延迟器21及第2音像定位滤波器22组成的第2处理电路20；将环绕左信号与第2处理电路20的输出信号加算后，作为对在收听者前方设置的左扬声器的声音信号进行输出的加法器1；以及将环绕右信号与第1处理电路10的输出信号加算后，作为对在收听者前方设置的右扬声器的声音信号进行输出的加法器2。

Description

音像定位处理装置

技术领域

本发明是关于音像定位处理装置，该装置不使用环绕扬声器，只用设于收听者前方的2个扬声器，使收听者感觉到宛如从环绕扬声器输出双声道立体声的环绕信号般的效果。

背景技术

图6示出以往的音像定位处理电路。

从输入端子P1输入的环绕左信号SL送至第1音像定位滤波器101及第2音像定位滤皮器102，并进行与滤波器101、102的滤波系数对应的滤波处理。

从输入端子P2输入的环绕右信号SR送至第3音像定位滤波器103及第4音像定位滤波器104，并进行与滤波器103、104的滤波系数对应的滤波处理。第1音像定位滤波器101的特性与第4音像定位滤波器104的特性相同，第2音像定位滤波器102的特性与第3音像定位滤波器103的特性相同。

第1音像定位滤波器101的输出与第3音像定位滤波器103的输出由加法器111进行加算后，作为L_OUT输出。此输出L_OUT送至设于收听者左前方的左扬声器。

第2音像定位滤波器102的输出与第4音像定位滤波器104的输出由加法器112进行加算后，作为R_OUT输出。此输出R_OUT送至设于收听者右前方的右扬声器。

各音像定位滤波器根据以下所示的头部传导函数求得。作为各音像定位滤波器，通常采用数百抽头的FIR(Finite Impulse Response)数字滤波器。

关于运用头部传导函数的音像定位滤波器的计算方法说明如下。

如图7所示，将从收听者100的前方左右配置的各实际扬声器L、R到收听者100的左右两耳的各传导路径的传导函数，分别定为H_LL、H_LR、H_RL、H_RR。将从欲使声音定位的假设音源位置P到收听者100的左右两耳的传导函数设定为W_L、W_R。这些传输函数全部记录于频率数轴上。

尽管声音从实际扬声器L、R输出，但声音宛如从假设音源位置输出似的，为使收听者感受到上述效果，将输入信号定为X、从实际扬声器L、R发出的输出信号定为L_OUT、R_OUT，有必要确立下式(1)， $\left[\begin{array}{c}{W}_L\\ W_R\end{array}\right]X=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{LL}}& H_{\mathrm{LR}}\\ H_{\mathrm{RL}}& H_{\mathrm{RR}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{L}_{\mathrm{OUT}}\\ R_{\mathrm{OUT}}\end{array}\right]...\left(1\right)$

这样，从实际扬声器L、R输出的信号L_OUT、R_OUT，可像下式(2)那样求出。 $\left[\begin{array}{c}{L}_{\mathrm{OUT}}\\ R_{\mathrm{OUT}}\end{array}\right]=\frac{1}{H_{\mathrm{LL}}{H}_{\mathrm{RR}}-H_{\mathrm{LR}}{H}_{\mathrm{RL}}}\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{RR}}& -H_{\mathrm{LR}}\\ -H_{\mathrm{RL}}& H_{\mathrm{LL}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{W}_L\\ W_R\end{array}\right]X....\left(2\right)$

进而，假定设置收听者所见的左右对称的实际扬声器L、R，则由于左右对称的传导函数相统一，所以下式(3)、(4)成立。将这些统一的传导函数设为H_THR、H_CRS。

            H_THR＝H_LL＝H_RR    …(3)

            H_CRS＝H_LR＝H_RL    …(4)

这样，上式(2)可改写为下式(5)的形式。 $\left[\begin{array}{c}{L}_{\mathrm{OUT}}\\ R_{\mathrm{OUT}}\end{array}\right]=\frac{1}{H_{\mathrm{LL}}{H}_{\mathrm{RR}}-H_{\mathrm{LR}}{H}_{\mathrm{RL}}}\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{RR}}& -H_{\mathrm{LR}}\\ -H_{\mathrm{RL}}& H_{\mathrm{LL}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{W}_L\\ W_R\end{array}\right]X$ $=\frac{1}{{H^2}_{\mathrm{THR}}-{H^2}_{\mathrm{CRS}}}\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{THR}}& -H_{\mathrm{CRS}}\\ -H_{\mathrm{CRS}}& H_{\mathrm{THR}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{W}_L\\ W_R\end{array}\right]X$ $=\left[\begin{array}{c}\frac{H_{\mathrm{THR}}{W}_L-H_{\mathrm{CRS}}{W}_R}{{H^2}_{\mathrm{THR}}-{H^2}_{\mathrm{CRS}}}\\ \frac{H_{\mathrm{THR}}{W}_R-H_{\mathrm{CRS}}{W}_L}{{H^2}_{\mathrm{THR}}-{H^2}_{\mathrm{CRS}}}\end{array}\right]X$ $=\left(\frac{H_1}{H_2}\right)X...\left(5\right)$

作为将(5)式中的H₁、H₂随时间轴变换的滤波器，使用数百抽头的FIR数字滤波器。

图6中的第1音像定位滤波器101及第4音像定位滤波器104的频率特性相当于数学式(5)中的H₁；第2音像定位滤波器102及第3音像定位滤波器103的频率特性相当于数学式5中的H₂。

FIR数字滤波器一般由DSP(Digital Signal Processor)等数字处理装置来实现。当此处理使用DSP时，其必要的处理级数与FIR数字滤波器的抽头数大致相同。这样，作为全部的处理量，由于FIR数字滤波器有4个，所以FIR数字滤波器的抽头数就必须以4倍处理。

即：要求数字信号处理装置具有1000以上的处理级。以此种算法求得的FIR数字滤波器，通常具有复杂的频率特性，为此，不可避免，FIR数字滤波器处理的信号也因峰值陷落的剧烈特性形成不自然、不谐调的声音。图8所示的音像定位用FIR数字滤波器的频率特性例就是一例。

图9示出利用上述图6所示的音像定位处理技术，将DolbyDigital和MPEG等多声道音频信号仅以2声道再生的电路。图9中与图6相同的部分附以相同的符号。

对于以乘法器121对中央信号C进行了-3dB的增益调整后的信号，通过加法器113进行左信号L加算，同时，通过加法器114进行右信号R加算。

将加法器113的输出和用图6说明的加法器111的输出，作为由加法器115加算后向左扬声器的输出L_OUT。将加法器114的输出和用图6说明的加法器112的输出，作为由加法器116加算后向右扬声器的输出R_OUT。

在这种电路中，处理量的大部分是环绕信号的音像定位用的FIR数字滤波器的处理。作为对DSP要求很大的负担。存在由于使用以头部传导函数求得的FIR数字滤波器，使音色不自然的问题。

发明内容

本发明的目的是在谋求减少处理量的同时，提供一种能获得更自然的音色的对环绕信号的音像定位处理装置。

本发明的第1音像定位处理装置是将双声道立体声的环绕信号不使用环绕扬声器而用设于收听者前方的左右2个扬声器，使收听者感受到宛如从环绕扬声器输出侧的音像定位处理装置。其特征在于，具有能输入环绕左信号、且由第1延迟器及与该第1延迟器连接以接收其输出信号的第1音像定位滤波器组成的第1处理电路；能输入环绕右信号、且由第2延迟器及与该第2延迟器连接以接收其输出信号的第2音像定位滤波器组成的第2处理电路；将环绕左信号与第2处理电路的输出信号进行加算，并作为对在收听者前方设置的左扬声器的声音信号进行输出的加法器；将环绕右信号与第1处理电路的输出信号进行加算，并作为对在收听者前方设置的右扬声器的声音信号进行输出的加法器。

本发明的第2音像定位处理装置是将双声道立体声的环绕信号不使用环绕扬声器而用设置在收听者前方的左右2个场声器，使收听者感受到宛如从环绕扬声器输出似的音像定位处理装置。其特征在于，具有能输入环绕左信号的第1低通滤波器；能输入环绕右信号的第2低通滤波器；能输入第1低通滤波器的输出信号、且由第1延迟器及与该第1延迟器连接以接收其输出信号的第1音像定位滤波器组成的第1处理电路；能输入第2低通滤波器的输出信号、且由第2延迟器及与该第2延迟器连接以接收其输出信号的第2音像定位滤波器组成的第2处理电路；将第1低通滤波器的输出信号与第2处理电路的输出信号进行加算，并作为对在收听者前方设置的左扬声器的声音信号进行输出的加法器；以及将第2低通滤波器的输出信号与第1处理电路的输出信号进行加算，并作为对在收听者前方设置的右扬声器的声音信号进行输出的加法器。

可以是各延迟器使用数字延迟器、各音像定位滤波器使用几个由IIR数字滤波器组成的滤波器。也可以是各延迟器使用模拟延迟器、各音像定位滤波器使用几个由IIR数字滤波器组成的滤波器。

可以是各延迟器使用数字延迟器、各音像定位滤波器使用几个由模拟滤波器组成的滤波器，也可以是各延迟器使用模拟延迟器、各音像定位滤波器使用几个由模拟滤波器组成的滤波器。

而且，低通滤波器可以用数字低通滤波器，也可以用模拟低通滤波器。

附图说明

图1示出本发明第1实施形态的音像定位处理电路的电路图。

图2示出作为音像定位滤波器在使用了2个2次IIR数字滤波器串联连接后构成的装置的情况下，表示2次IIR数字滤波器特性的例子的曲线图。

图3是表示利用图1所示的音像定位处理技术，将Dolby Digital或MPEG等多声道音频信号只用双声道再生的电路之电路图。

图4是表示本发明第2实施形态的音像定位处理电路的电路图。

图5是表示利用图4所示的音像定位处理技术，将Dolby Digital或MPEG等多声道音频信号只用双声道再生的电路之电路图。

图6是表示以往的音像定位处理电路的电路图。

图7是为说明使用头部传导函数后的音像定位滤波器的计算方法的模式图。

图8是表示用于图6的音像定位处理电路的FIR数字滤波器的频率特性例的曲线图。

图9是表示利用图6所示的音像定位处理技术，将Dolby Digital或MPEG等多声道音频信号只用双声道再生的电路之电路图。

具体实施方式

以下，参照图1～图5，就本发明的实施形态加以说明。

(1)第1实施形态的说明

图1所示，为音像定位处理电路的结构。

输入到输入端子P1的环绕左信号SL；在送至第1加法器1的同时，送至由延迟器11与音像定位滤波器12组成的第1处理电路10。

输入到输入端子P2的环绕右信号SR，在送至第2加法器2的同时，送至由延迟器21与音像定位滤波器22组成的第2处理电路20。

用第1加法器1进行环绕左信号SL与第2处理电路20的输出信号的加算。第1加法器1的输出信号L_OUT，送至在收听者左前方设置的左扬声器。

用第2加法器2进行环绕右信号SR与第1处理电路10的输出信号的加算。第2加法器2的输出信号R_OUT，送至在收听者右前方设置的右扬声器。

作为延迟器11、21，使用数字延迟器模拟延迟器二者任意一种都可以。音像定位滤波器12和音像定位滤波器22可使用相同特性的装置。这些音像定位滤波器12、22也可以使用将低次的IIR(InfiniteImpulse Response)数字滤波器1～5个组合而成的装置，或使用将与上述IIR数字滤波器具有相同特性的模拟滤波器1～5个组合而成的装置。

在本实施形态中，作为延迟器11、21，使用数字延迟器。其延迟量经视听实验证明，以3～15抽样时间为好。此3～15抽样时间考虑并选择了各个特性及收听位置。

在本实施形态中，作为各音像定位滤波器12、22，使用将2次IIR数字滤波器2个串联连接组成的装置。这些2次IIR数字滤波器的合成频率特性的例如图2所示。

此结果，环绕信号能令人感受到宛如从环绕扬声器输出的一般，并能获得比以往更加自然的音色。

作为各音像定位滤波器12、22，在使用IIR数字滤波器或IIR数字滤波器的组合装置时，IIR数字滤波器的特性、个数、次数及其连接方法(并联、串联)可任意进行选择。

上述实施形态中，2个处理电路10、20分别由3～15抽样时间的延迟器和1～5个低次的IIR数字滤波器组合而成的音像定位滤波器组成。因此，因使用FIR数字滤波器的以往例的情况相比，处理量明显减少。而且由于用低次的IIR数字滤波器能够获得比FIR数字滤波器更为平滑的频率特性，所以可获得更加自然音色。

图3示出利用上述图1所示的音像定位处理技术，将DolbyDigital或MPEG等多声道音频信号只用双声道再生的电路。图3中与图1相同的部分标以相同的符号。

对于以乘法器7对中央信号C进行了-3dB的增益调整后的信号，通过第3加法器3进行左信号L加算，同时，通过第4加法器4进行右信号R加算。

将第3加法器3的输出和在图1说明的第1加法器1的输出，由第5加法器5加算后作为向左扬声器的输出L_OUT。将第4加法器4的输出和在图1说明的第2加法器2的输出，由第6加法器6加算后作为向右扬声器的输出R_OUT。

这种电路也同图1的电路一样，能够减少处理量，并能获得更为自然的音色。

(2)第2实施形态的说明

图4所示，为音像定位处理电路的结构。图4中与图1相同的部分标以相同的符号，其说明从略。

在该电路中，输入到输入端子P1的环绕左信号SL，在经第1低通滤波器30后送至第1加法器1的同时，送至由延迟器11与音像定位滤波器12组成的第1处理电路10。

同样，输入到输入端子P2的环绕右信号SR，在经第2低通滤波器40后送至第2加法器2的同时，送至由延迟器21与音像定位滤波器22组成的第2处理电路20。

总之，为缓和高域的不谐调感设置了低通滤波器30、40，此点与图1的电路不同。作为低通滤波器30、40，可以使用数字低通滤波器，也可以使用模拟低通滤波器。

在本例中，第1低通滤波器30由下列3部分组成，即：对输入信号SL进行-6dB的增益调整的乘法器31、为使乘法器31的输出信号只做1抽样时间延迟的延迟器32、将乘法器31的输出信号与延迟器32的输出信号进行加算的加法器33。

在本例中，第2低通滤波器40由下列3部分组成，即：对输入信号SR进行-6dB的增益调整的乘法器41，为使乘法器41的输出信号只做1抽样时间延迟的延迟器42、将乘法器41的输出信号与延迟器42的输出信号进行加算的加法器43。

图5所示出利用上述图4所示的音像定位处理技术，将DolbyDigital或MPEG等的多声道音频信号只用双声道再生的电路。图5中与图4相同的部分标以相同的符号。

对于以乘法器7对中央信号C进行了-3dB的增益调整后的信号，通过第3加法器3进行左信号L加算，同时，通过第4加法器4进行右信号R加算。

将第3加法器3的输出与第1加法器1的输出，由第5加法器5加算后作为向左扬声器的输出L_OUT，将第4加法器4的输出与第2加法器2的输出，由第6加法器6加算后作为向右扬声器的输出R_OUT。

Claims (6)

1.一种音像定位处理装置，它不使用环绕扬声器，只用设置在收听者前方的左右2个扬声器，就能使收听者感到2声道立体声环绕信号宛如从环绕扬声器输出的一般，该装置的特征在于设有：

能输入环绕左信号、且由第1延迟器及与该第1延迟器连接以接收其输出信号的第1音像定位滤波器组成的第1处理电路；

能输入环绕右信号、且由第2延迟器及与该第2延迟器连接以接收其输出信号的第2音像定位滤波器组成的第2处理电路；

将环绕左信号与第2处理电路的输出信号进行加算后作为对在收听者前方设置的左扬声器的声音信号进行输出的加法器，以及

将环绕右信号与第1处理电路的输出信号进行加算后作为对在收听者前方设置的右扬声器的声音信号进行输出的加法器。

2.一种音像定位处理装置，它不使用环绕扬声器，只用设置在收听者前方的左右2个扬声器，就能使收听者感到2声道立体声环绕信号宛如从环绕扬声器输出的一般，该装置的特征在于设有：

能输入环绕左信号的第1低通滤波器；

能输入环绕右信号的第2低通滤波器；

能输入第1低通滤波器的输出信号、且由第1延迟器及与该第1延迟器连接以接收其输出信号的第1音像定位滤波器组成的第1处理电路；

能输入第2低通滤波器的输出信号、且由第2延迟器及与该第2延迟器连接以接收其输出信号的第2音像定位滤波器组成的第2处理电路；

将第1低通滤波器的输出信号与第2处理电路的输出信号进行加算后，作为对在收听者前方设置的左扬声器的声音信号进行输出的加法器；以及

将第2低通滤波器的输出信号与第1处理电路的输出信号进行加算后，作为对在收听者前方设置的右扬声器的声音信号进行输出的加法器。

3.权利要求项1或2所述的音像定位处理装置，其特征在于各延迟器为数字延迟器、各音像定位滤波器由多个IIR数字滤波器构成。

4.权利要求项1或2所述的音像定位处理装置，其特征在于各延迟器为模拟延迟器、各音像定位滤波器由多个IIR数字滤波器组成。

5.权利要求项1若2所述的音像定位处理装置，其特征在于各延迟器为数字延迟器、各音像定位滤波器由多个模拟滤波器组成。

6.权利要求项1或2的音像定位处理装置，其特征在于各延迟器为模拟延迟器、各音像定位滤波器由多个模拟滤波器组成。

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