CN113728661A - 低层再现 - Google Patents

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Abstract

用于再现多声道音频的音频处理器包括普通层处理和低层处理。普通层处理被配置用于处理属于普通层的对象特定音频或多声道音频的一个或多个声道。低层处理被配置为处理属于低层的对象特定音频或多声道音频的至少一个声道或多个声道。低层处理被配置为将属于低层的一个声道或多个声道的至少一个信号馈送到超低音扬声器输出。

Description

低层再现
说明书
本发明的实施例涉及用于再现多声道音频的音频处理器和相应的方法。另一个实施例涉及包括音频处理器的用于再现多声道音频的音频系统。优选实施例涉及条形音箱的低层再现。一般而言，本发明属于使用特定硬件和/或特定信号处理的音频再现技术领域。
对于声音再现，尤其是电影声音再现，存在不同种类的系统，其复杂性和再现质量不同。电影声音的参考是电影院。电影院提供多声道环绕声，扬声器不仅安装在屏幕前面，而且还安装在侧面和后面。侧面和后面扬声器可实现包围感和身临其境的环绕声。
随着沉浸式、交互式和基于对象的音频内容的出现，已添加附加的维度，例如高度。
用于逼真声音再现的增强再现设置不仅使用安装在水平面的扬声器(通常位于或接近听者的耳朵高度)，而且还使用沿垂直方向铺开的扬声器。这些扬声器被例如高架(安装在天花板上，或以高于头部高度的某个角度)或放置在听者的耳朵高度以下(例如，在地板上，或在某个中间或特定角度)。
借助最新的编码技术，底层的多声道音频内容不仅可以在专业环境中使用，还可以被方便地传送到消费者家中。
在家庭环境中，可能只有发烧友才会安装复制专业环境和研究实验室中使用的扬声器设置所需的扬声器数量。对于那些相当复杂的设置的方便的替代方案是紧凑的再现系统，使用信号处理手段来生成与扬声器设置相当或相似的空间听觉感知。一种特定类型的此种紧凑型再现系统通常以类似条形音箱、音源、扬声器等名称命名，并且为了简单起见，以下仅将其称为条形音箱。市场上存在这种条形音箱的许多变体。条形音箱是易于安装的用于增强音频再现的实用且有吸引力的解决方案。通常，它们是完全集成的有源音频播放系统，在单个设备中包括音频播放所需的所有组件。它们中的大多数带有外部无线或有线超低音扬声器以支持低频再现，某些型号提供附加的无线连接的卫星环绕扬声器。
新再现格式中增加的高度维度还为条形音箱类别提供了处理和空间分布附加信号的新可能性。
解决来自听众的耳朵高度上方的高度信号的再现的系统已经上市。这些使用例如特别倾斜的扬声器或扬声器阵列，以利用天花板反射产生从上方感知的声音再现。
然而，真正的3D声音再现当然还应该考虑从低于头部高度到达听者的声音。一些增强的制作和再现系统考虑来自下方的声音。一些可用的系统以包括三个扬声器的低层为特征(参见“The 22.2multichannel sounds and its reproduction at home andpersonal environment”，Kimio Hamasaki，AES第43届国际会议，韩国浦项，2011年9月29日-10月1日)。
与来自上方的高度信号相比，本发明的目标是如何方便地再现来自耳朵下方的高度信号的问题。
因此，技术目标是提供一种尤其是通过易于安装的声音系统用于再现低层信号的概念。
本发明的实施例提供一种用于产生多声道音频的音频处理器。处理器包括普通层处理和低层处理。普通层处理被配置为处理属于普通层的对象特定音频或多声道音频的一个或多个声道。这里，例如，可以再现左声道和右声道，或者可以再现左、右、中心、左后和右后声道。低层处理被配置为处理属于低层的对象特定音频或多声道音频的至少一个声道或多个声道。低层处理被配置为将属于或源自低层的一个声道或多个声道的至少一个信号馈送到超低音扬声器输出。
根据进一步实施例，低层处理被配置为将属于低层的一个或多个声道中的第一声道的至少一个信号馈送到第一超低音扬声器输出并且将属于低层的一个或多个声道中的第二声道的至少另一个信号馈送到第二超低音扬声器输出。例如，连接到第一超低音扬声器输出的超低音扬声器可以位于左侧，而连接到第二超低音扬声器输出的超低音扬声器可以布置在右侧。根据此实施例，第一超低音扬声器输出被分配给第一横向房间方向(此处为左)，其中第二超低音扬声器输出被分配给第二横向房间方向(此处为右)。这两个房间方向互不相同。
本发明的实施例基于以下发现：可以通过使用超低音扬声器来完成低层声音的再现。其背景为超低音扬声器通常直接放置在地板上。超低音扬声器的使用，尤其是通过将能够定位的频率(例如，高于100Hz)馈送到超低音扬声器，使消费者能够在根据优选实施例的消费者音频再现系统中也获得低层声音再现的好处，那些消费者音频再现系统以条形音箱系统为代表。其背景是，大多数条形音箱系统带有外部有线或无线超低音扬声器以支持低频声音再现，而通常较小的条形音箱外壳和换能器通常无法实现这一点。此超低音扬声器可用于再现地板级/低级别声音。此外，应该注意的是，这种方法可以有益地用作升级现有系统的改造。
这种低级别声音(附加措辞可能是：地板级别声音、低层声音、底层；请注意，此处，术语“级别”不是指“声压级”，而是指“海拔高度”/高度。地板级别不一定表示扬声器必须放置在再现房间的物理地板上)是专业和实验室环境中身临其境的音频制作和再现系统的一部分。在受控环境中包括地板级声音再现的好处已在听力测试中得到证明。
注意，普通层处理可以执行大体上在听者头部的高度的层(L、R、C、RL、RR)或所有其他声道，例如包括高度信号(普通层之上的层)的处理。
注：超低音扬声器是专用于播放低频声音的扬声器；因此，通常相当大的体积用于外壳，并使用大的膜以能够再现低频。通常，超低音扬声器工作在由于房间声学或心理声学原因，听者无法确定发声设备的来源(方向)的频率范围；因此，超低音扬声器的定位是相当灵活的。
根据实施例，低层的一个或多个声道的一个信号包括仅包括一个或多个LFE声道的频率部分以上的频率的频率部分，或高于普通层的一个或多个声道的交叉频率的频率部分，或者高于普通层的一个或多个声道的选定交叉频率的频率部分。根据进一步实施例，低层的一个或多个声道的一个信号包括仅包括高于80Hz、高于100Hz、高于120Hz、高于150Hz、高于200Hz、高于300Hz、高于500Hz、高于1000Hz的频率的频率部分。注意-根据优选实施例-低层的一个或多个声道的频率部分的频率足够高以能够定位声音。
根据实施例，音频处理包括LFE/低音处理，LFE/低音处理被配置为将对象特定音频或多声道音频的一个或多个LFE声道或普通层的一个或多个声道的低频部分馈送到超低音扬声器。这里，根据实施例，低层处理可以被配置为将低层的一个或多个声道的低频部分路由到LFE/低音处理。
根据实施例，低层处理被配置为将低层的一个或多个声道的高频部分路由到普通层处理，使得此高频部分与普通层的一个或多个声道一起被再现。因此，通过使用与经由低层再现的部分的放大相比减小的放大经由普通层处理可选地再现低层的一个或多个声道的高频部分，和/或，其中以与经由低层处理再现的部分相比延迟的方式经由普通层处理可选地再现高频部分。根据实施例，低层处理包括用于限定低层的一个或多个声道的频率范围的带通滤波器。根据另一实施例，低层处理被配置为将低于低层的一个或多个声道的限定频率范围的低频部分路由到LFE/低音处理，其中由LFE/低音处理的低频部分产生与带通滤波的较低部分产生的信号互补的信号。
请注意，可以优选地使用条形音箱或声音系统(例如2.1或5.1)再现普通层。通常，普通层是从听者的角度看位于听者的头部的高度内的收听层，其中从听者的角度看，普通层位于低层之上。
根据进一步的实施例，音频处理器可以包括高度层处理，用于处理属于高度层的对象特定音频或多声道音频的一个或多个声道。
根据进一步的实施例，处理器可以包括用于执行校准程序的校准单元，其中校准程序包括用于校准通过使用超低音扬声器输出再现的低层的一个或多个声道的校准。
根据进一步的实施例，处理器可以包括升混/降混单元，其中升混/降混单元被配置为执行低层与普通层的一个或多个声道的升混/降混，例如，用于常规立体声/多声道音频(最初不包含低层信号)和/或被配置为将布置在较低位置的对象渲染到低层，用于对象特定音频。
另一个实施例提供了一种用于再现多声道音频的音频系统，包括：用于再现多声道音频的音频处理器；用于再现普通层的条形音箱或声音系统；以及用于再现低层的超低音扬声器或双路音频扬声器或多路音频扬声器。
超低音扬声器或双路音频扬声器或多路音频扬声器可布置在地板上。根据实施例，超低音扬声器或双路音频扬声器或多路音频扬声器包括中音换能器或高音扬声器。
另一个实施例提供了一种多声道音频的再现方法，包括：
-处理属于普通层的对象特定音频或多声道音频的一个或多个声道；
-处理属于低层的对象特定音频或多声道音频的至少一个声道或多个声道。
这里，低层的一个或多个声道的处理包括将属于低层的一个或多个声道的至少一个信号馈送到超低音扬声器输出的子步骤。此方法可以通过使用计算机来执行，即实施例提供计算机程序，其用于在计算机上运行时执行该方法。
进一步的细节由从属权利要求定义。本发明的实施例将随后参考附图进行讨论，其中
图1示出了第一实施例的音频处理器的框图；
图2a示出了根据进一步实施例的与上述处理器结合使用的声音系统的框图；
图2b示出了根据进一步实施例的与上述处理器结合使用的另一个声音系统的另一个框图；
图3示出了与实施例结合使用的通用低音管理的示例性框图；
图4示出了根据增强实施例的音频处理器的示意框图；以及
图5示出了根据增强实施例的另一个音频处理器的示意框图。
下面，将参照附图对本发明的实施例进行后续讨论，其中相同的附图标记用于具有相似或相同功能的对象，使得其描述可相互适用且可互换。
在讨论根据本发明的方法的再现低层的方法之前，将讨论使用条形音箱进行声音再现的不同方法。本发明的实施例利用这些声音再现技术，例如，用于再现普通层(参见图1)。
一类设备基于“心理声学方法”等，即再现系统应用这样的处理：试图在听者的耳朵处唤起听觉线索，其生成来自特定方向的声音感知，最好是与实际的声音再现设备的方向不同的方向。这样的方法在一般虚拟化处理中有名称，例如串扰消除、HRTF处理、双耳处理、心理声学滤波等。
类似于用于水平和升高高度再现的此类再现方法，也可以通过心理声学方法(例如，HRTF处理)实现条形音箱系统中的地板级别声音的再现。
通过条形音箱设备再现声音的另一种方法是基于(房间)声学方法。例如，声音可以被操纵或引导到反射表面(通过以有益的方式放置扬声器，或通过使用阵列处理，诸如波束成形)。收听环境(通常是消费者家庭中的普通客厅)的反射边界会将声音朝向收听者的位置反射。这样，可以唤起对从天花板或墙壁或实际墙壁后面某个位置发出的声音的感知。
对于环绕声和头顶声音的再现，这种方法已经在使用中。人们还可以通过使用反射方法来实现低层声音再现的目标，就像用于升高的声音再现的那样。然而，与使用天花板作为反射边界表面(天花板通常是可预测的和标准的)时可以预期的传播路径和声学特性相比，经由地板的路径的声学特性可能发生很大变化。地板可以例如覆盖着不同的地毯或硬地板，两者的声学特性完全不同，表现也完全不同。虽然可以通过测量当前环境中的实际属性来处理此类声学属性，但该再现方法会出现进一步的问题。桌子可以放置在声音再现设备和收听空间之间，作为扩散器，或者在最坏的情况下完全阻止声音通过该路径传播。此外，如果条形音箱位于架子上，但未与架子的前边缘对齐，则这种“向下发射”方法将直接针对附近的架子。
下面关于图1将讨论根据本发明的另一种方法，其能够实现低层再现。
图1示出了包括普通层处理12和低层处理14的音频处理器10。音频处理器10接收对象特定音频或多声道音频信号MCA，其可以由多个单独的声道组成，或通过信号进行降混或升混或作为对象特定的音频或任何其他环绕声格式。
此MCA信号被分成至少两个多声道音频信号部分，即作为普通层被再现的部分(即，在基本上符合听者头部的位置的高度(参见MCAN))和低层部分MCAL，即，用于再现收听者头部的高度以下的较低级别声音/地板级别声音的部分。
MCAN由普通层处理12处理并且可以包括多个声道，例如左声道和右声道。这些声道可以被馈送到输出，例如，连接到条形音箱20，条形音箱20可以布置在收听者的头部高度。普通层处理的输出用12o标记。
使用低层处理14再现MCAL的信号。此外，这被配置为通过将属于低层的一个或多个声道的至少一个信号馈送到超低音扬声器输出14o来处理属于低层的多声道音频的至少一个或多个声道。通过这种方法，使用超低音扬声器22再现MCAL信号，超低音扬声器22通常位于收听房间的地板处，使得超低音扬声器22输出的声音似乎位于地板级别。
根据实施例，将通过使用低层处理14再现的频率部分高于典型的超低音扬声器频率，使得频率足够高以能够定位声源。例如，频率可以高于150Hz或高于100Hz，或者甚至高于300、500或1000Hz。
图2示出了具有条形音箱20和超低音扬声器22的通用条形音箱系统。这里，超低音扬声器22可以通过有线或无线使用而连接到条形音箱。包括元件20和22的此声音系统可由音频处理器10驱动，如关于图1所讨论的。
关于普通声音处理12应该注意的是，同样也可以通过输出14o使用超低音扬声器22以再现包含在声音信号MCAN中的低频效果(LFE)信号和/或使用交叉再现从MCAN信号分离的低频。
一些增强的声音再现系统使用两个LFE声道/信号，这是比仅使用一个超低音扬声器22的普通系统的额外优势。因此可以使用单个/专用超低音扬声器22再现两个单独的LFE信号。如果输入信号中仅存在一个LFE声道，则可以使用两个超低音扬声器(未显示)再现。
在普通系统中，超低音扬声器22用于播放无法由条形音箱20本身再现的低音信号。为此，通常(以及在提议的系统中)可以使用/使用低音管理系统。这种低音管理系统通常将再现的声音分成低频部分(被路由到超低音扬声器22)和高频部分(由条形音箱20播放)
应该注意的是，低音管理也可以称为LFE/低音处理。低音管理(在低音处理的意义上)使能将普通层的一个或多个声道的低频部分转发到LFE声道/超低音扬声器。低音管理(在LFE处理的意义上)还可以包括处理转发到LFE声道/超低音扬声器的LFE信号或低频部分，例如，当使用不同类型的超低音扬声器或超低音扬声器由于其在房间中的位置而具有一定的放大/相位校正时。
图2b示出了包括条形音箱20以及两个超低音扬声器22l和22r的另一个声音系统。其背景是一些高级音频再现系统具有两个LFE声道(例如，“The 22.2multichannel soundsand its reproduction at home and personal environment”)。并且在文献中也讨论了使用不相关的低频低音信号的益处。
如上所述，这两个超低音扬声器22l和22r可以由低层再现14驱动。使用两个超低音扬声器的好处是，低频部分可以被路由到两个超低音扬声器22l、22r，并且如果输入信号中存在立体声效果，则可以再现并保留这种立体声效果。
根据实施例，超低音扬声器22l、22r现在还用于(对于特定的输入声道或对象位置，即对应于低层的那些)还播放较高频率的声音，对于这些声音，听者可能已经进行了声音定位。
由于超低音扬声器22l、22r被放置在地板上，那些特别路由的声音也将被感知为来自地板级别。这正是地板级别声音的意图，也是经由条形音箱设备解决消费者音频播放问题的便捷解决方案。注意，关于图1和图2a所讨论的一般思想适用于仅一个超低音扬声器22，它将接收低阵列信号MCAL的单声道降混，而根据增强方法，MCAL被分配到不同的房间方向并馈送到相应的超低音扬声器输出。
当然，普通层处理12也可以使用两个超低音扬声器22l和22r来再现被从馈送到条形音箱20的信号滤出的属于MCA信号的低频或LFE信号。
通常，超低音扬声器22l、22r用于支持低频再现，因为内置于条形音箱中的通常小型扬声器通常无法再现内容的低频分量。(使用小型卫星扬声器和超低音扬声器的扬声器系统也是如此。)
对于特定的LFE(低频效果)信号，这些低频信号也具有相当高的能量，因此无法被普通扬声器或条形音箱外壳中的换能器再现。
除了仅播放LFE信号外，条形音箱系统(或以小型卫星式扬声器和超低音扬声器为特征的传统扬声器系统)中的超低音扬声器以低音管理系统为特征。
基本上，低音管理系统包含用于每个输入声道的高通滤波器和相应的/互补的低通滤波器。主声道的高通部分被路由到主再现装置(例如小扬声器或条形音箱)，而所有声道的低通部分加上LFE输入信号被路由到超低音扬声器。通常，高通和低通部分之间的交叉频率约为100Hz(可能在80Hz和120Hz之间，但该频率不是完全固定/标准化的，可由系统制造商选择)。
用于增强上述音频处理器10的这种通用单低音管理如图3所示。图3示出了通用单低音管理16(即，仅使用图2a中描述的单个超低音扬声器播放低频声音)的示例性框图。
低音管理16接收多个声道1、N、M，其中声道1至N是属于普通层(参见MCAN)的声道，它们被滤波器60hp高通滤波并且转发以被再现，例如，到实体12。所有声道1-N以及M的低通部分被低通滤波器16lp提取(过滤)并转发，使得低通部分可以被馈送到超低音扬声器。声道M也被直接转发到低通滤波器16lp并在低通滤波器16lp的低通滤波之后馈送到超低音扬声器。注意，混频器16m将来自声道1至N的所有低通信号和声道M的信号相加。注意，低通滤波器16lp接收所有信号1至M的整个频带。根据实施例，存在此类系统的不同变体，并且有时LFE输入也会增加特定数量。如图3所示，声道M直接由低通滤波器16lp处理，而没有使用高通滤波器16hp对其进行处理。例如，声道M可以代表LFE信号的输入。
图4示出了处理器的另一个变体，即处理器10’。这包括低层处理14’以及包括低音管理16’的普通层处理12’。当然，普通层处理12’(条形音箱处理、波束成形的处理器等)进一步可以包括除HP和LP之外的其他处理装置。
低层处理包括可选的带通14b’、可选的带阻14bs’、可选的均衡器14e’和输出14o’。带阻将信号或信号的低部分或信号的高部分(例如高于1500Hz、高于2500Hz、高于3000Hz或高于3500Hz)转发到包括低音管理16’的普通处理12’。
再现系统的输入MCA是多声道音频文件，其中包含旨在在不同高度(例如，在水平面、低于该平面及高于该平面)播放的声音。由于本发明主要涉及对低阵列声音的特定处理，因此参考关于通过使用条形音箱系统再现水平和“高于耳朵高度”信号的现有技术(例如WO2017/021162)。这样，输入信号被示例性地划分为低层声道MCAL和所有其他声道MCAN。
“所有其他声道”MCAN通过(立体声/多声道)低音管理16’，然后由条形音箱处理12’进一步处理。(条形音箱处理和低音管理的顺序以及条形音箱20处理的细节和可能包括的优化或保护扬声器等的处理在这里不相关，并且可以很容易地包括在本发明的方法中。)
低层声道被路由到处理14’，它可以执行一个、多个或所有下面讨论的功能。
-提取特定频率范围(可根据特定系统进行调整)。此频率范围由图4中的带通14b’(BP)指示。此带通信号可以进一步被处理(例如，增益修改和均衡以匹配再现系统的其他部分)，然后被路由/平移到两个超低音扬声器。
-互补信号(即带阻信号，在图4中表示为BS 14bs’)被与BP信号部分不同地被路由，并像其余输入信号(即所有其他输入声道)一样被处理。
-选择带通限制，以便对于有限的频率范围，信号由超低音扬声器播放。此频率范围的选择优选地使得信号位于与超低音扬声器22l、22r相同的平面中(即在地板级别上)。
-优选地，带通信号(与全频带信号相反)用于在超低音扬声器22l、22r上播放，因为通常超低音扬声器不能以良好的质量再现(非常)高频声音。尽管如此，它们仍然可以轻松再现高于通常LFE和低音管理交叉频率的声音。
-此外，如果频率变得太高，声音可能会被定位为直接从超低音扬声器发出，这并非是预期的。理想情况下，扬声器/超低音扬声器本身不应直接定位，而是由两个超低音扬声器相互作用产生的幻象。
-BP和BS信号的总和是完整的低阵列信号，因此在再现过程中没有丢失任何信号分量。
-系统被调谐，使得虽然信号的高频部分通过标准条形音箱处理被播放，但低阵列声音的定位由地板级别超低音扬声器输出主导。(例如，这可以通过路由到超低音扬声器的声音和路由到标准条形音箱处理的声音之间的适当时间延迟来实现)。
请注意，所使用的一个超低音扬声器或多个超低音扬声器可以，例如，以这样的方式构建/配置/调谐：它们还可以播放比通常的LFE/低音处理频率范围(低音管理频率范围)更高的频率范围。通常，此类(外部)超低音扬声器被放置在地板上，靠近条形音箱所在位置(或在角落或侧壁上)。对于内容中存在的低层声音，超低音扬声器还播放这些声音的高频分量——如此，这些信号由物理定位在地板上的系统渲染，并且这样会被从地板级别感知到。
额根据实施例，对于LFE或低音管理信号，使用超低音扬声器，如同它们在常规系统中使用的。
根据进一步的实施例，在特定频率之上，低层声音可以被重新分配以不仅使用超低音扬声器播放，而且还使用条形音箱本身(及其处理)播放。此步骤背后的想法如下：由于超低音扬声器通常使用大型换能器/膜，因此它们对高频非常定向(即，虽然低频是全向发射的，但超低音扬声器的实际位置对于诱发感知不那么重要。此外，低频无论如何都不是那么容易可定位的。与膜的大小相比，频率越高，声音发射就越有方向性，声音主要是向前发射的。这样，超低音扬声器的位置将是空间感知的影响因素-这不是预期的。预期是保持将超低音扬声器定位在最适合的位置的可能性的自由。[此外，朝向更高的频率，像超低音扬声器那样的大膜的声音再现变得越来越不受控制和混乱])。
根据实施例，除了低频驱动器之外，超低音扬声器可以包括高频驱动器(例如中音或高音扬声器)。例如，一个实施例可以基本上使用标准的高质量(即能够再现低频声音)双路或多路扬声器，而不是专用的超低音扬声器。
另一个实施例可以专注于向超低音扬声器/超低音扬声器外壳添加高音扬声器或高频再现，其目的是实现具有很小方向性的高频声音再现/以这样的方式，声音来源本身不容易被定位(再次摆脱方向性影响，具有自由地放置超低音扬声器的自由)——这样，放置在地板上的扬声器(即超低音扬声器)也可以直接播放高频声音。
当然，如果人们已经拥有使用(大型)扬声器的标准立体声或多声道再现系统，这些扬声器最好已经是落地式扬声器，那么它们可以用于低阵列再现的目的——这样的系统基本上可以根据进一步的实施例/替代方案，通过用于再现水平部分和上部的条形音箱增强。换句话说，这意味着通过低层处理生成的超低音扬声器信号用于驱动落地式扬声器，以再现较低级别的声音。
根据实施例，对低层信号的声音处理可以与HRTF或双耳处理相结合以改善对低层声道的感知。
根据进一步的实施例，基于超低音扬声器和/或听众的(实际/当前)位置和/或方向通过优化声音质量的声音处理可以结合/扩展用于低层信号的声音处理。这可以手动或自动、离线或实时应用。
方法还可以应用于使用可能分布在整个房间的多于两个超低音扬声器的超低音扬声器/低音阵列。此外，方法也适用于使用校准系统的系统。这样，对低层信号的声音处理可以与增强的房间校准系统相结合，这将优化超低音扬声器的再现声音质量-从而优化低层声道-以适应使用再现系统所在的特定房间的收听情况。由于所提出的发明使用多个超低音扬声器，通过将有源补偿滤波器应用于超低音扬声器，校准系统收集的信息还可用于进一步优化室内声学的模态行为。
如果升混是声音处理20的一部分，则根据实施例，它可以扩展到合并附加的低层声道，从而创建的声场得到垂直增强/扩展，即使原始输入信号不包含低层声道。
上述低音管理可以是被动或主动低音管理。
低音管理可以这样设计，即属于左侧/左半球的所有信号与属于右侧/右半球的信号分开管理/处理。(类似地，如果两个超低音扬声器分别放置在前后，这种分隔也适用于前半球和后半球。)
虽然此报告中的大多数实施例和附图都基于基于声道的输入信号，但根据实施例，所有处理都可以用于还与基于对象的输入一起工作，其中没有给出到特定声道的映射，但是音频对象的实际空间位置可以由与实际音频内容一起传递的元数据指示。此类对象可以静态定位在指定位置，也可以随时间动态改变其空间位置。此外，上述方法也可用于环绕立体声和高阶环绕立体声以及基于场景的音频输入格式。
请注意，由于有两个或多个超低音扬声器可用，多声道低音管理还可以对可能仅有的单声道低音信号应用去相关，以进一步增强再现的声像的感知空间。
根据进一步实施例，此概念还可用于通过使用条形音箱来扩展现有的扬声器系统。(即，如果已经有高质量的落地式扬声器可用，则这些扬声器可以用作上述方法的建议超低音扬声器)。
所提出的方法可用于通过包括低层来补充现有的条形音箱渲染解决方案。这意味着低层再现方法独立于用于再现例如水平声音或升高(高于头顶)声音的渲染策略(例如之前举例的声学或心理声学)。
实施例提供了一种音频再现系统，其特征在于至少一个超低音扬声器，
其中超低音扬声器配置为也播放高频声音
对于输入信号的特定部分。
(那些“特定部分”将例如是低阵列信号，或者如果对象音频将被平移到相应的位置)。
根据实施例，音频再现系统可以是条形音箱类型。
根据进一步的实施例，音频再现系统的特征在于至少两个超低音扬声器。
根据进一步的实施例，使用超低音扬声器(除了播放LFE和低音管理的低频信号之外)来再现沉浸式多声道音频输入的低阵列内容。
根据进一步的实施例，当音频对象被平移到低阵列方向时，使用超低音扬声器(除了播放LFE和低音管理的低频信号之外)来再现对象音频。
根据进一步的实施例，由超低音扬声器播放的附加信号是特定输入信号的带通部分(“附加信号”＝除了播放LFE和低音管理的低频信号之外)。
根据进一步的实施例，特定输入信号的带通部分的互补信号由标准播放装置(即，普通条形音箱处理)播放。
图5示出了音频处理器10”的另一种实现方式。条形音箱20由多个驱动器的布置组成，这些驱动器由在条形音箱处理阶段12”(此阶段也经常被称为虚拟化或渲染)中计算的扬声器馈送信号驱动。条形音箱处理阶段12”的输入信号是MCAN声道，这些声道处理已为其生成内容的扬声器设置的水平层和上层。
低层声音的输入声道MCAL(在此特定示例中为三个声道，L1、L2和L3)经过第一预处理阶段(Pre_L1、Pre_L2、Pre_L3)，其标记为14”。此预处理14”包括例如增益调整以使低层声音再现与系统的其余部分相匹配，这样，此预处理阶段可以特定于实际的再现系统。
超低音扬声器22l、22r不会再现的低层声音的高频部分被可调交叉滤波器(X-Over)滤除，并且这些信号部分被馈送到条形音箱处理。第二预处理阶段(Pre2_L1、Pre2_L2、Pre2_L3，例如增益)可用于调整/对齐这些信号部分，以匹配条形音箱处理的其他输入信号的特定特性。
由两个超低音扬声器22l、22r再现的低阵列声音的低频分量被进一步均衡(EQ)。当在超低音扬声器上以通常不预期在(标准)超低音扬声器上播放的频率播放声音时，此EQ用于获得中性音色。(此EQ阶段可以由听众在产品设计阶段进行调谐，而且可以通过测量系统自动调整以适应当前收听环境中的具体情况。此外，此EQ的一部分可能已经存储在实际超低音扬声器硬件中实现的某些滤波器中。)
由于多个低层声音(在本示例中为三个)仅通过两个超低音扬声器播放，因此平移/路由阶段会分配声音，以便(类似于通常的立体声再现系统)实现幻像再现以基本上模拟没有特定的超低音扬声器可用的声道。
随后，所有处理过的信号(来自条形音箱处理的信号以及来自低阵列处理的信号)都通过低音管理系统，该系统可以包括有源或无源立体声或单声道低音管理(如在应用文本中另一点解释的那样)。
随后的驱动器处理包括如均衡滤波器和动态处理的部分，用于最大化系统性能，也用作硬件中使用的实际硬件(例如特定换能器)的安全保护。
请注意，系统中使用了两个外部超低音扬声器22l和22r。它们可以理想地放置在地板上的条形音箱20的左侧和右侧。
由于所提出的渲染方法在超低音扬声器上再现了对于通常的超低音扬声器膜片尺寸来说是不典型的频率，因此可以考虑手头特定超低音扬声器的频率相关特性(频率响应、方向性图)。这样，可以生成在大区域内实现良好平衡的高频再现的平均滤波器。可替代地，可以通过在实际收听位置进行测量来调整频率响应。
在这方面，图中所示的EQ阶段(对于声道L1、L2和L3)也用于调整单个声道，以抵消由于这些声道中的(至少)一个的幻像再现而出现的音色和级别的差异。
一种实际实现(当然会根据特定条形音箱系统进行调整)使用3.5kHz的交叉频率用于X-Over。这样，低于3.5kHz的频率由超低音扬声器再现(仅用于低层输入的信号)。
尽管在上述实施例中已经讨论了使用两个超低音扬声器来实现来自两个不同房间方向(左-右或前-后)的低层声音，但是该系统/方法可以被增强到多于两个(例如四个)超低音扬声器用于再现来自三个、四个等房间方向的低层声音。
尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但很明显，这些方面也代表了相应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示相应装置的相应块或项目或特征的描述。一些或所有方法步骤可以通过(或使用)硬件装置来执行，例如微处理器、可编程计算机或电子电路。在一些实施例中，一些一个或多个最重要的方法步骤可以由这样的装置执行。
根据某些实施要求，本发明的实施例可以以硬件或软件来实施。该实现可以使用数字存储介质来执行，例如软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存，在其上具有存储的电子可读控制信号，它们与可编程计算机系统合作(或能够合作)从而执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。
根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，控制信号能够与可编程计算机系统协作，从而执行本文描述的方法之一。
通常，本发明的实施例可以被实现为具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，该程序代码可操作用于执行方法之一。程序代码可以例如存储在机器可读载体上。
其他实施例包括存储在机器可读载体上的用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。
换句话说，本发明方法的实施例因此是具有程序代码的计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，该程序代码用于执行本文描述的方法之一。
因此，本发明方法的进一步实施例是数据载体(或数字存储介质，或计算机可读介质)，其上记录有用于执行本文所述方法之一的计算机程序。数据载体、数字存储介质或记录的媒介通常是有形的和/或非过渡性的。
因此，本发明方法的进一步实施例是数据流或信号序列，其表示用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。数据流或信号序列可以例如被配置为经由数据通信连接、例如经由因特网来传送。
进一步实施例包括处理装置，例如计算机或可编程逻辑器件，其被配置为或适合于执行本文描述的方法之一。
进一步实施例包括其上安装有用于执行本文所述方法之一的计算机程序的计算机。
根据本发明的进一步实施例包括被配置为将用于执行本文描述的方法之一的计算机程序(例如，电子地或光学地)传送到接收器的装置或系统。例如，接收器可以是计算机、移动设备、存储器设备等。例如，该装置或系统可以包括用于将计算机程序传送到接收器的文件服务器。
在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如现场可编程门阵列)可用于执行本文描述的方法的一些或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可与微处理器协作以执行本文描述的方法之一。通常，这些方法优选地由任何硬件装置执行。
上述实施例仅用于说明本发明的原理。应当理解，对本领域技术人员而言，这里描述的布置和细节的修改和变化将是显而易见的。因此，其意图是仅由即将到来的专利权利要求的范围来限制，而不是由通过本文的实施例的描述和解释的方式呈现的具体细节来限制。

Claims (21)

1.一种用于再现对象特定音频或多声道音频(MCA)的音频处理器(10，10’)，包括：
普通层处理(12，12’)，被配置用于处理属于普通层(MCAN)的所述对象特定音频或多声道音频(MCA)的一个或多个声道；
低层处理(14，14’)，被配置用于处理属于低层(MCAL)的所述对象特定音频或多声道音频(MCA)的至少一个声道或多个声道，
其中低层处理(14，14’)被配置为将属于所述低层(MCAL)的一个声道或多个声道的至少一个信号馈送到超低音扬声器输出(14o)。
2.根据前述权利要求中一个所述的音频处理器(10，10’)，其中所述低层处理(14，14’)被配置为将属于所述低层(MCAL)的一个或多个声道中的第一声道的至少一个信号馈送到第一超低音扬声器输出(14o)并将属于所述低层(MCAL)的一个或多个声道中的第二声道的至少另一个信号馈送到第二超低音扬声器。
3.根据权利要求2所述的音频处理，其中所述第一超低音扬声器输出(14o)被分配给第一横向房间方向，并且其中所述第二超低音扬声器输出(14o)被分配给不同于第一房间方向的第二横向房间方向。
4.根据前述权利要求中一个所述的音频处理，其中所述低层(MCAL)的一个或多个声道的一个信号包括仅包括一个或多个LFE声道的频率部分之上的频率的频率部分，或高于所述普通层(MCAN)的一个或多个声道的交叉频率的频率部分，或高于所述普通层(MCAN)的一个或多个声道的选定交叉频率的频率部分，和/或
其中所述低层(MCAL)的一个或多个声道的一个信号包括仅包括高于80Hz、高于100Hz、高于120Hz、高于150Hz、高于200Hz、高于300Hz、高于500Hz，高于1000Hz的频率的频率部分。
5.根据前述权利要求中一个所述的音频处理，其中所述低层(MCAL)的一个或多个声道的频率部分的频率足够高以实现声音的定位。
6.根据前述权利要求中一个所述的音频处理，进一步包括LFE/低音处理(16，16’)，所述LFE/低音处理(16，16’)被配置为将所述对象特定音频或多声道音频(MCA)的一个或多个LFE声道或所述普通层(MCAN)的一个或多个声道的低频部分馈送到超低音扬声器。
7.根据权利要求6所述的音频处理，其中所述低层处理被配置为将所述低层(MCAL)的一个或多个声道的低频部分路由到所述LFE/低音处理(16，16’)。
8.根据前述权利要求中一个所述的音频处理器(10，10’)，其中所述低层处理(14，14’)包括用于限定所述低层(MCAL)的一个或多个声道的频率范围的带通滤波器；或者
其中所述低层处理(14，14’)包括用于限定所述低层(MCAL)的一个或多个声道的频率范围并用于虚拟化处理的带通滤波器。
9.根据权利要求8所述的音频处理器(10，10’)，其中所述低层处理(14，14’)被配置为将低于所述低层(MCAL)的一个或多个声道的限定频率范围的低频部分路由到所述LFE/低音处理(16，16’)，其中由所述LFE/低音处理(16，16’)处理的低频部分产生与由带通滤波的较低部分产生的信号互补的信号。
10.根据前述权利要求中一个所述的音频处理器(10，10’)，其中所述低层处理(14，14’)被配置为将所述低层(MCAL)的一个或多个声道的高频部分路由到所述普通层处理(12，12’)，使得所述低层的一个或多个声道的高频部分与所述普通层(MCAN)的一个或多个声道一起被再现。
11.根据权利要求10所述的音频处理器(10，10’)，其中通过使用与经由所述低层(MCAL)再现的部分的放大相比减少或调整的放大经由所述普通层处理(12，12’)再现所述低层(MCAL)的一个或多个声道的高频部分，和/或，以与经由所述低层处理(14，14’)再现的部分相比延迟的方式经由所述普通层处理(12，12’)再现所述高频部分。
12.根据前述权利要求中一个所述的音频处理器(10，10’)，其中使用条形音箱(20)或音响系统再现所述普通层(MCAN)。
13.音频处理器，其中所述普通层(MCAN)是从听众的角度位于听众的头部的高度内的收听层，其中从听众的角度来看，所述普通层(MCAN)位于所述低层(MCAL)之上。
14.根据前述权利要求中一个所述的音频处理器(10，10’)，其中所述音频处理包括用于处理属于高度层的所述对象特定音频或多声道音频(MCA)的一个或多个声道的高度层处理。
15.根据前述权利要求中一个所述的音频处理器(10，10’)，进一步包括用于执行校准程序的校准单元，其中所述校准程序包括用于校准使用超低音扬声器输出(14o)再现的所述低层(MCAL)的一个或多个声道的校准。
16.根据前述权利要求中一个所述的音频处理器(10，10’)，其中所述音频处理器(10，10’)包括升混/降混单元，所述升混/降混单元被配置为执行所述低层(MCAL)与所述普通层(MCAN)的一个或多个声道的升混和降混，例如用于常规的立体声或多声道音频(MCA)，和/或被配置为将布置在较低位置的对象渲染到所述低层(MCAL)，用于对象特定音频。
17.一种用于再现多声道音频的音频系统，包括：
根据前述权利要求中一个所述的用于再现多声道音频(MCA)的音频处理器(10，10’)；
至少一个条形音箱(20)或音响系统，用于再现普通层(MCAN)；
至少一个超低音扬声器(22,22l,22r)或至少一个双路音频扬声器或至少一个多路扬声器，用于再现低层(MCAL)。
18.根据权利要求17所述的音频系统，其中所述至少一个超低音扬声器(22、22l、22r)或所述至少一个双路音频扬声器或所述至少一个多路音频扬声器被布置在地板处。
19.根据权利要求17或18所述的音频系统，其中所述至少一个超低音扬声器(22、22l、22r)或所述至少一个双路音频扬声器或所述至少一个多路音频扬声器包括中音换能器或高音扬声器。
20.一种用于再现多声道音频的方法，包括：
处理属于普通层(MCAN)的对象特定音频或多声道音频(MCA)的一个或多个声道；
处理属于低层(MCAL)的对象特定音频或多声道音频(MCA)的至少一个声道或多个声道；
其中所述低层(MCAL)的一个或多个声道的处理包括将属于所述低层(MCAL)的一个或多个声道的至少一个信号馈送到超低音扬声器输出(14o)的子步骤。
21.一种计算机程序，用于当在计算机上运行时执行根据权利要求20所述的方法。
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