CN115702577A - 声学串扰消除和虚拟扬声器技术 - Google Patents

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CN115702577A CN202180044939.6A CN202180044939A CN115702577A CN 115702577 A CN115702577 A CN 115702577A CN 202180044939 A CN202180044939 A CN 202180044939A CN 115702577 A CN115702577 A CN 115702577A
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Abstract

实施例提供了用于执行串扰消除和/或虚拟扬声器生成的方法、装置和系统。音频处理器可以包括串扰消除电路和线性化电路。线性化电路可以补偿串扰消除电路的频率响应，以提供平坦的总频率响应。虚拟扬声器电路可以接收与输出通道相关联的输入信号，并将输入信号不加修改地传递到输出通道。虚拟扬声器电路基于输入信号生成虚拟化信号，并将虚拟化信号传递到另一个物理通道。虚拟化信号可以进一步基于同侧头部相关传递函数(HRTF)和对侧HRTF来生成，其对应于由虚拟扬声器电路生成的虚拟扬声器的虚拟扬声器位置。可以描述和/或要求保护其他实施例。

Description

声学串扰消除和虚拟扬声器技术
相关申请
本申请要求2020年4月23日提交的题为“ACOUSTIC CROSSTALK CANCELLATION ANDVIRTUAL SPEAKERS TECHNIQUES（声学串扰消除和虚拟扬声器技术）”的美国申请16/857，033的优先权。
技术领域
这里的实施例涉及音频再现领域，并且更具体地，涉及声学串扰消除和虚拟扬声器技术。
背景技术
在音频再现系统中，当左扬声器将声能引入收听者的右耳和/或右扬声器将声能引入收听者的左耳时，会发生声学串扰。一些系统实现串扰消除过程来移除这种不想要的声能。然而，这些串扰消除过程引入了频谱伪像(例如，反馈操作中的梳状滤波)。
此外，一些音频再现系统实现虚拟扬声器技术，以使收听者感觉声音源自除扬声器的物理位置之外的源。这通常通过操纵源音频以使其包含心理声学位置提示来实现。例如，现有方法在每个通道上执行头部相关脉冲响应(HRIR)卷积，以添加心理声学位置提示。然而，这些虚拟扬声器技术也会在输出信号中引入频谱伪像。
附图说明
通过以下结合附图和所附权利要求的详细描述，将容易理解实施例。在附图中，实施例是以示例的方式而非限制的方式图示的。
图1示意性地图示了根据各种实施例的具有串扰消除电路和线性化电路的音频处理器。
图2示意性地图示了根据各种实施例的串扰消除电路和线性化电路的示例实现。
图3示意性地图示了根据各种实施例的具有虚拟扬声器电路、串扰消除电路和线性化电路的音频处理器。
图4示意性地图示了根据各种实施例的具有虚拟扬声器电路的音频处理器。
图5示意性地图示了根据各种实施例的虚拟扬声器电路的示例实现。
图6示意性地图示了根据各种实施例的演示虚拟扬声器方法的收听环境。
图7示意性地图示了根据各种实施例的音频再现系统，该音频再现系统可以实现这里描述的串扰消除方法和/或虚拟扬声器方法。
具体实施方式
这里的各种实施例描述了执行串扰消除和/或生成一个或多个虚拟扬声器的音频处理器。例如，音频处理器可以包括在输入端和输出音频端之间相互串联耦合的串扰消除电路和线性化电路。串扰消除电路可以基于输入信号向输出端提供串扰消除信号以消除串扰。串扰消除电路具有第一频率响应。线性化电路具有第二频率响应，以为串扰消除方法提供在工作范围内平坦(即等于1)的总频率响应。例如，第二频率响应可以是第一频率响应的逆。因此，线性化电路与串扰消除电路的组合可以为输出信号提供串扰消除，同时还提供平坦的频率响应。
附加地或可替换地，音频处理器可以包括虚拟扬声器电路。虚拟扬声器电路可以接收多通道收听环境的物理通道的输入信号。虚拟扬声器电路可以将未修改的输入信号传递到与物理通道(例如，同侧输出)相关联的第一输出端。虚拟扬声器电路可以基于输入信号生成虚拟化信号，并将虚拟化信号提供给与第二物理通道(例如，对侧输出)相关联的第二输出端。虚拟化信号可以进一步基于对应于虚拟扬声器的虚拟扬声器位置的同侧头部相关传递函数(HRTF)和对侧HRTF来生成，如下面进一步描述的。因此，虚拟扬声器方法不会将频谱伪像引入同侧输出。此外，虚拟扬声器方法可以实时操作，并且可能需要有限的数字信号处理资源，从而允许其在广泛的产品价格类别中使用。
这些和其他实施例将在下面进一步详细描述。
在本详细描述中，参考了附图，这些附图构成了本详细描述的一部分，并且在附图中通过可以实施的示例性实施例来示出。应当理解，在不脱离范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，详细描述不应被理解为限制性意义的。
各种操作可以以可以有助于理解实施例的方式依次被描述为多个离散的操作；然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作是顺序相关的。
该描述可以使用基于透视的描述，例如上/下、后/前和顶/底。这种描述仅用于促进讨论，并不旨在限制所公开的实施例的应用。
可以使用术语“耦合”和“连接”以及它们的派生词。应该理解，这些术语并不打算作为彼此的同义词。而是，在特定实施例中，“连接”可用于指示两个或更多个元件彼此直接物理或电接触。“耦合”可以意味着两个或多个元件直接物理或电接触。然而，“耦合”也可以意味着两个或更多元件彼此不直接接触，但是仍然彼此合作或交互。
出于描述的目的，形式为“A/B”或形式为“A和/或B”的短语表示(A)、(B)或(A和B)。出于描述的目的，形式为“A、B和C中的至少一个”的短语表示(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。出于描述的目的，形式为“(A)B”的短语表示(B)或(AB ),也就是说，A是可选元素。
该描述可以使用术语“实施例”或“多个实施例”，其每个可以指一个或多个相同或不同的实施例。此外，关于实施例使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的，并且通常旨在作为“开放的”术语(例如，术语“包含”应该解释为“包含但不限于”，术语“具有”应该解释为“至少具有”，术语“包括”应该解释为“包括但不限于”等。)。
如这里所使用的，术语“电路系统（circuitry）”或“电路（circuit）”可以指以下部件或者是以下部件的一部分或包括以下部件：专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和/或存储器(共享的、专用的或成组的)、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适的组件。
关于本文中任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以正如对于上下文和/或应用来说适当地从复数翻译成单数和/或从单数翻译成复数。为了清楚起见，这里可以清楚地阐述各种单数/复数排列。
图1图示了根据各种实施例的音频处理器100。音频处理器100可以在输入端102接收输入音频信号x[n],并且可以在输出端104生成输出音频信号y[n]。音频处理器100可以包括在输入端102和输出端104之间相互串联耦合的串扰消除电路106和线性化电路108。例如，在一些实施例中，串扰消除电路106可以沿着信号路径耦合在线性化电路108之后(例如，在线性化电路108和输出端104之间)。
在一些实施例中，输入音频信号x[n]可以对应于具有多通道的音频再现系统的一个通道。音频再现系统可以包括用于系统的各个单独通道的音频处理器100。在一些实施例中，音频处理器100可以在具有左扬声器和右扬声器的双通道音频系统中实现。附加地或可替换地，音频处理器100可以在具有多于两个扬声器的多通道音频系统(例如，环绕声系统)中实现。多通道音频系统可以包括在与左和右扬声器相同的平面中的附加扬声器(例如，收听者级扬声器)和/或在一个或多个其他平面中的附加扬声器(例如，高度扬声器)。
在各种实施例中，在一些实施例中，用于不同通道的音频处理器100可以在同一处理电路(例如，数字信号处理器)中实现，并且可以包括或不包括共享组件。可替换地或附加地，音频再现系统可以包括多个集成电路，这些集成电路具有用于一个或多个相应通道的单独的音频处理器。在一些实施例中，音频处理器100可以接收作为数字信号的输入音频信号(例如，从数字源和/或经由模数转换器(ADC))。输出音频信号可以在被传递到扬声器之前由数模(DAC)转换器转换成模拟音频信号。
在各种实施例中，串扰消除电路106可以基于其输入音频信号生成输出音频信号，以消除音频信号中的串扰伪影(例如，防止旨在用于收听者的一只耳朵的声能到达收听者的另一只耳朵)。串扰消除电路106可以具有非线性频率响应，如下面参考图2进一步讨论的。因此，串扰消除电路106可能将频谱伪像引入到输出信号中。
在各种实施例中，可以包括线性化电路108以补偿串扰消除电路106的频率响应，从而提供平坦的音频处理器100的总频率响应(例如，在串扰消除电路106和/或线性化电路108的工作范围上)。例如，线性化电路108可以对输入音频信号x[n]进行预失真，以生成提供给串扰消除电路106的中间音频信号m[n]。串扰消除电路106可以处理中间音频信号m[n]以生成输出音频信号y[n]。线性化电路108的频率响应可以是串扰消除电路106的频率响应的逆。因此，在线性化电路108和串扰消除电路106都处理音频信号的情况下，总频率响应可以是平坦的，同时还提供了期望的串扰消除。下面参考图2进一步描述这些概念。
图2图示了根据各种实施例的音频处理器200，其可以对应于音频处理器100。音频处理器200可以在输入端202接收输入音频信号x[n]，并在输出端204提供输出音频信号y[n]。如上所讨论的，在一些实施例中，输入音频信号x[n]可以对应于具有多通道的音频再现系统的一个通道。
在各种实施例中，音频处理器200可以包括在输入端202和输出端204之间彼此串联耦合(也称为级联)的串扰消除电路206和线性化电路208。例如，如图2所示，线性化电路208可以比串扰消除电路206更早地耦合到信号路径中。线性化电路208可以接收输入音频信号x[n]并生成中间音频信号m[n]，该中间音频信号被提供给串扰消除电路206(例如，在中间节点216处)。串扰消除电路206可以接收中间音频信号m[n]并产生输出音频信号y[n]。图2所示的串扰消除电路206可以图示包括多个输入和输出(例如，对应于不同的输入通道和/或输出通道)的较大串扰消除电路的一个信号路径。
在各种实施例中，串扰消除电路206可以修改其输入音频信号(例如，m[n])以消除串扰伪影。例如，串扰消除电路206可以包括滤波器210、延迟元件212和/或衰减元件214，它们耦合在从输出端204到加法器218的反馈回路中，加法器218耦合到串扰消除电路206的输入(例如，中间节点216)。加法器218从输入音频信号中减去来自串扰消除电路206的反馈回路的反馈，以在输出端204产生输出音频信号y[n]。一些实施例可以包括额外的反馈回路和/或串扰消除电路206的反馈回路上的额外的或不同的处理元件。
滤波器210、延迟元件212和/或衰减元件214的值和/或配置可以基于任何合适的因素来确定，例如系统配置(例如，扬声器的数量和/或扬声器布局)、预期的、测量的或确定的收听者位置、头部相关的传递函数、预期的输出功能等。
孤立地观察串扰消除电路206(例如，没有线性化电路208)，基于串扰消除电路206的输入(m[n])的离散时域中的串扰消除电路206的输出(y[n])可以由等式(1)给出:
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
其中K1是延迟元件212的延迟值，a1是衰减元件214的衰减值，以及 h1[n] 是滤波器210的滤波函数。
将等式(1)变换到频域并执行一些代数运算导致根据等式(2)的串扰消除电路206的频率响应:
Figure 705633DEST_PATH_IMAGE002
因此，如等式(2)所演示，由串扰消除电路206的反馈回路提供的串扰消除具有不均匀的频率响应(例如，引入频谱伪像)。
在各种实施例中，线性化电路208生成中间音频信号m[n]，该信号被提供作为串扰消除电路206的输入，以平衡反馈回路的频率效应，并提供音频处理器200的统一的总频率响应。例如，线性化电路208可以包括滤波器220、延迟元件222和/或衰减元件224，它们耦合在从输入端202到加法器226的前馈回路中，加法器226耦合到中间节点216。加法器226将来自前馈回路的前馈信号加到线性化电路208的输出上，以产生中间音频信号m[n]。
孤立地观察线性化电路208，线性化电路208的输出由等式(3)给出:
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
其中K2是延迟元件222的延迟值，a2是衰减元件224的衰减值，以及h2[n]是滤波器220的滤波函数。
将等式(3)变换到频域并执行一些代数运算，根据等式(4)产生前馈回路208的频率响应:
Figure 238246DEST_PATH_IMAGE004
结合等式(2)和等式(4)提供了图(5)所示的音频处理器200的总频率响应:
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
因此，可以看出，如果满足以下条件，音频处理器200的总频率响应将为1(即，在频谱上是平坦的):
Figure 499463DEST_PATH_IMAGE006
因此，串扰消除电路206的反馈回路和线性化电路208的前馈回路的元件可以被设计和/或控制为满足等式(6)中的上述条件。例如，控制电路(例如，在数字信号处理器中实现)可以控制滤波器、延迟、衰减的值和/或其他值在反馈回路和前馈回路上相同，在（一个或多个）反馈回路和（一个或多个）相应的前馈回路之间相同。
音频处理器200可以包括多个串扰消除电路206和线性化电路208和/或附加信号路径，以从两个或更多个输入音频信号(例如，对应于不同的通道)生成输出音频信号。所得到的音频处理器200将消除音频信号中的声学串扰，同时还提供平坦的频率响应。音频处理器200的元件可以配置有任何期望的延迟、操作频带和/或衰减水平(例如，通过调整滤波器210和220、延迟元件212和222和/或衰减元件214和224的值)，只要等式(6)中的条件保持不变。
如上所讨论的，本文还描述了一种用于虚拟扬声器的音频处理方法以及相关联的装置和系统。虚拟扬声器方法可以创建从包含来自立体声或多通道(例如，多于两个通道)源音频的两个或更多个分立驱动单元(例如，扬声器)的扬声器系统再现的沉浸式空间音频收听环境。多通道收听环境可包括两个或多个物理扬声器，它们对应于环境的各个物理通道。多通道收听环境可进一步包括与不同于物理扬声器位置的相应虚拟扬声器位置相关联的一个或多个虚拟扬声器。虚拟扬声器可以由虚拟扬声器方法通过修改提供给一个或多个物理扬声器的音频信号来产生，以使收听者感觉虚拟输出通道来自相应的虚拟扬声器位置。在各种实施例中，物理扬声器可以包括耳机扬声器和/或外置扬声器。
在各种实施例中，除了这里描述的线性串扰消除过程之外，还可以实现虚拟扬声器方法，以生成没有频谱伪影的沉浸式收听环境。例如，图3图示了根据一些实施例的音频处理器300。音频处理器300包括耦合在输入端302和输出端304之间的线性化电路308和串扰消除电路306。线性化电路308和/或串扰消除电路306可以对应于这里描述的相应线性化电路108和/或208和/或串扰消除电路106和/或206。音频处理器300还可以包括耦合在音频处理器300的输入端302和线性化电路308的输入之间的虚拟扬声器电路310。虚拟扬声器电路310可以实现这里描述的虚拟扬声器方法。
可替换地，虚拟扬声器方法可以在没有串扰消除的情况下实现(例如，当与耳机一起使用时),或者利用与这里描述的不同的串扰消除方法来实现。例如，图4图示了音频处理器400，其包括串联耦合在输入端402和输出端404之间的虚拟扬声器电路410。虚拟扬声器电路410可以实现这里描述的虚拟扬声器方法。
在虚拟扬声器方法的各种实施例中，对于与物理输出通道相关联的给定输入通道，输入音频信号可以被传递到对应的物理扬声器，而无需虚拟扬声器处理方法的任何修改(尽管输入音频信号可以由可以使用的其他处理操作来处理，例如串扰消除)。可以通过向一个或多个其他物理扬声器提供额外的虚拟化音频信号来生成虚拟扬声器。
虚拟扬声器方法可以通过创建差分滤波器来操作，该差分滤波器与附加信号处理一起被应用于输入音频流，以向收听者给出心理声学提示，从而创建环绕声环境的印象。该方法可以在任何回放设备上实现，该回放设备包含两个单独可寻址的声学回放通道，其中具有在物理上彼此分离的换能器。
例如，图5图示了虚拟扬声器电路500，其可以根据各种实施例实现虚拟扬声器方法。在一些实施例中，虚拟扬声器电路500可以对应于虚拟扬声器电路310和/或410。虚拟扬声器电路500可以在输入端502接收输入信号xL[n]。输入信号xL[n]可对应于多通道收听环境的物理通道(例如，左扬声器通道)。虚拟扬声器电路500可以将未修改的输入信号xL[n]传递到对应于物理通道的第一输出端504(例如，传递到物理扬声器和/或物理通道的后续处理电路(例如，线性化电路和/或串扰消除电路))。因此，物理信道的输出信号yL[n]与物理信道的输入信号xL[n]相同。
此外，虚拟扬声器电路500可以基于输入信号xL[n]生成虚拟化信号yR[n] ,并且可以将虚拟化信号传递到对应于不同物理通道(例如，在该示例中的右扬声器通道)的第二输出端506。虚拟化信号还可以基于对应于虚拟扬声器的虚拟扬声器位置的同侧HRTF和对侧HRTF来生成，如下面进一步描述的。例如，在一些实施例中，虚拟扬声器电路500可以包括滤波器520、衰减元件524和/或延迟元件522，以向输入信号xL[n]提供相应的滤波、衰减和延迟，从而生成虚拟化信号yR[n]。其他实施例可以包括更少的组件、额外的组件和/或不同的组件布置来生成虚拟化信号。
图6图示了其中可以实现虚拟扬声器方法的收听环境600。收听环境600可以包括左扬声器602和右扬声器604。虚拟扬声器方法可以通过考虑相对于扬声器602和604定位的收听位置606来实现。例如，扬声器602和604可以被定位成使得两个扬声器602和604的参考轴彼此平行，并且平行于从收听位置606处的收听者的鼻尖到收听者的后脑勺平行于地面绘制的假想线，收听位置606与两个源等距。该技术的一种实现将传入的立体声音频处理到仅方位角空间环境(例如，不生成提升提示（elevation cue）)。在一些实施例中，可以对该方法进行修改以实现其他扬声器布置和/或收听者位置。例如，一些实施例可以包括具有提升提示的虚拟高度通道。
在收听环境600中，收听位置606可位于由点A、B、C和D在拐角处定义的框的中心。在现有的音频空间化方法中，输入音频与头部相关脉冲响应(HRIR)数据卷积，以生成适当的延迟和频谱偏移，从而用位置或定位信息编码音频。这种方法的一个缺点是，它将频谱变化引入到所有处理的音频中。相反，这里描述的虚拟扬声器方法可以在收听位置创建空间化的声场，而不会引入任何频谱变化。
将关于收听环境600来描述虚拟扬声器方法，以将立体声音频信号空间化以通过立体声物理扬声器回放。为了便于理解，该过程是针对输入立体声音频的一个通道来描述的。除了通道指定之外，输入音频的另一个通道的过程是相同的。该过程也可以与两个以上的物理扬声器一起使用(例如，通过包括附加的过程路径和/或修改空间化信号如何在多个物理扬声器上分布)。
在一种虚拟化方法中，左输入时域音频通道xL与对应于期望的左侧定位的HRIR的两个通道卷积:同侧(hLL)和对侧(hLR)。结果是两个输出信号，一个发送到再现系统的左通道(yL ),以及一个发送到再现系统的右通道(yR):
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
将等式(7)变换到频域产生等式(8):
Figure 588248DEST_PATH_IMAGE008
等式(8)可以重新排列，以根据同侧输出获得对侧输出的表达式:
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
等式(9)的最终形式示出了由对侧输出信号给予的心理声学定位效应是同侧输出信号的线性函数，由频域中同侧和对侧头部相关传递函数(HRTF)之间的差异来修改。根据这里的各种实施例，虚拟扬声器过程的同侧输出是未修改的输入通道。因此，可以基于等式(9)生成对侧输出。例如，虚拟扬声器方法的同侧输出和对侧输出可以如下:
Figure 378349DEST_PATH_IMAGE010
因此，在各种实施例中，通过应用与对应于预期定位原点的两个HRTF的比率等效的滤波器(例如，由图5的滤波器520应用的)，可以从跨越任何收听维度的源音频任意生成空间化信号。再次参考图6，可以应用左右(STS)处理608来在A-B维度中空间化输入音频。附加地或可替换地，可以应用前到后(FTB)过程610来在A-C维度中空间化输入音频。过程608和/或610可以包括附加的信号处理元件，例如延迟、衰减和相位调整(例如，如图5所示)，以便创建适当的定位提示。相位调整可以由滤波器520提供，例如使用一个或多个全通滤波器。
除了STS过程608和/或FTB过程610之外或者代替STS过程608和/或FTB过程610，一些实施例可以包括在一个或多个其他维度中的空间化过程。例如，一些实施例可以附加地或替代地包括在垂直维度上空间化输入音频的提升过程，和/或在对角线维度上空间化输入音频的对角线空间化过程。
在各种实施例中，这里描述的串扰消除方法和/或虚拟扬声器方法可以在任何合适的音频再现系统中实现。图7示意性地图示了系统700的一个示例，该系统包括可以实现串扰消除方法和/或虚拟扬声器方法的音频处理器电路702。例如，音频处理器电路702可以包括这里描述的音频处理器100、200、300和/或400，和/或虚拟扬声器电路500。
在各种实施例中，系统700可以接收输入音频信号，其可以是多通道输入音频信号。输入音频信号可以以数字和/或模拟形式被接收。输入音频信号可以从系统700的另一组件(例如，媒体播放器和/或存储设备)和/或从与系统700通信耦合的另一设备(例如，经由有线连接(例如，通用串行总线(USB)、光学数字、同轴数字、高清媒体互连(HDMI)、有线局域网(LAN)等)和/或无线连接(例如，蓝牙、无线局域网(WLAN，例如WiFi)、蜂窝等)接收。
在各种实施例中，音频处理器电路702可以生成输出音频信号，并将该输出音频信号传递给放大器电路704。音频处理器电路702可以实现这里描述的（一个或多个）串扰消除电路和/或（一个或多个）虚拟扬声器电路，以分别提供串扰消除和/或生成（一个或多个）虚拟扬声器。输出音频信号可以是具有两个或更多输出通道的多通道音频信号。
放大器电路704可以经由有线和/或无线连接从音频处理器电路702接收输出音频信号。放大器电路704可以放大从音频处理器电路702接收的输出音频信号，以生成放大的音频信号。放大器电路704可以将放大的音频信号传递给两个或更多个物理扬声器706。扬声器706可以包括任何合适的音频输出设备，以基于放大的音频信号产生可听见的声音，例如外置扬声器和/或耳机扬声器。扬声器706可以是独立的扬声器，以从放大器电路接收放大的音频信号，和/或可以集成到还包括放大器电路704和/或音频处理器电路702的设备中。例如，扬声器706可以是不包括放大器电路704的无源扬声器和/或包括集成到同一设备中的放大器电路704的有源扬声器。
在一个示例中，扬声器706可以是耳机扬声器，例如，具有向收听者的左耳提供音频的左扬声器和向收听者的右耳提供音频的右扬声器。耳机可以经由有线和/或无线接口接收输入音频。耳机可以包括或不包括音频放大器704(例如，用于从无线接口再现音频)。在一些实施例中，耳机可以包括音频处理器电路702，以应用这里描述的虚拟扬声器方法。可替换地，在应用虚拟扬声器方法之后，耳机可以从另一个设备接收处理后的音频。
在各种实施例中，系统700的一些或所有元件可以被包括在任何合适的设备，诸如移动电话、计算机、音频/视频接收器、集成放大器、独立音频处理器(包括音频/视频处理器)、有源扬声器(例如，智能扬声器或非智能有源扬声器)、耳机、外置USB DAC设备等中。
在各种实施例中，音频处理器电路702可以包括一个或多个集成电路，例如一个或多个数字信号处理器电路。附加地或可替换地，系统700可以包括一个或多个附加组件，例如一个或多个处理器、存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、大容量存储器(例如，闪存、硬盘驱动器(HDD)等)、天线、显示器等。
尽管这里已经图示和描述了某些实施例，但是本领域普通技术人员将会理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以用旨在实现相同目的的多种替代和/或等同实施例或实现方式来替代所示出和描述的实施例。本领域技术人员将容易理解，实施例可以以非常多种方式实现。本申请旨在涵盖这里讨论的实施例的任何修改或变化。因此，很明显意图在于，实施例仅受权利要求及其等同物的限制。

Claims (20)

1.一种音频处理器电路，包括:
输入端，用于接收输入音频信号；
输出端，用于提供输出音频信号；
串扰消除电路，耦合在输入端和输出端之间，以提供具有串扰消除信号的输出音频信号，其中串扰消除电路具有第一频率响应；
线性化电路，其与在输入端和输出端之间的串扰消除电路串联耦合，其中线性化电路具有第二频率响应，以为音频处理器电路提供在工作范围内平坦的总频率响应。
2.根据权利要求1所述的音频处理器电路，其中所述串扰消除电路包括反馈回路，其中滤波器、衰减元件和延迟元件耦合在所述串扰消除电路的输出和所述串扰消除电路的输入之间的反馈回路中。
3.根据权利要求2所述的音频处理器电路，其中，所述滤波器是第一滤波器，所述衰减元件是第一衰减元件，以及所述延迟元件是第一延迟元件，其中，所述线性化电路包括前馈回路，其中第二滤波器、第二衰减元件和第二延迟元件耦合在线性化电路的输入和线性化电路的输出之间的前馈回路中。
4.根据权利要求1所述的音频处理器电路，还包括控制电路，用于控制线性化电路的一个或多个值与串扰消除电路的相应一个或多个值相同。
5.根据权利要求1所述的音频处理器电路，其中所述线性化电路用于接收所述输入音频信号并基于所述输入音频信号生成中间音频信号，并且其中所述串扰消除电路用于接收所述中间音频信号并基于所述中间音频信号生成所述输出音频信号。
6.根据权利要求5所述的音频处理器电路，其中所述串扰消除电路在所述输入端和所述输出端之间的信号路径上的第一频率响应为:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中Y(z)是输出音频信号，K1是第一延迟值，a1是第一衰减值，以及H1(z)是第一滤波函数；
其中所述线性化电路的第二频率响应为:
Figure 903347DEST_PATH_IMAGE002
其中M(z)是中间音频信号，X(z)是输入音频信号，K2是第二延迟值，a2是第二衰减值，以及H2(z)是第二滤波函数；和
其中:
Figure DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 23750DEST_PATH_IMAGE004
。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的音频处理器电路，其中，所述输入音频信号是第一输入音频信号，并且其中，所述音频处理器电路还包括虚拟扬声器电路，用于:
接收第二输入音频信号，其中所述第二输入音频信号对应于多通道收听环境的第一物理通道；
将第二输入音频信号作为第一物理通道的第一输入音频信号传递到串扰消除电路；
基于第二输入音频信号生成多通道收听环境的虚拟通道，其中虚拟通道与虚拟通道位置相关联，并且其中为了生成虚拟通道，虚拟扬声器电路要:
基于所述第二输入音频信号、对应于所述虚拟通道位置的同侧头部相关传递函数(HRTF)以及对应于所述虚拟通道位置的对侧HRTF，生成虚拟化音频信号；和
将虚拟化音频信号提供给多通道收听环境的第二物理通道。
8.根据权利要求7所述的音频处理器电路，其中所述虚拟扬声器电路将所述第二输入音频信号在不修改的情况下传递到所述串扰消除电路。
9.根据权利要求7所述的音频处理器电路，其中，所述虚拟化音频信号是根据下式生成的:
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中Y2是频域中的虚拟化音频信号，H12是对侧HRTF，H11是同侧HRTF，以及X1是物理通道的第二输入音频信号。
10.一种音频处理器电路，包括:
输入端，用于接收对应于多通道收听环境的第一物理通道的输入音频信号；
耦合到所述输入端的虚拟扬声器电路，所述虚拟扬声器电路基于所述输入音频信号生成多通道收听环境的虚拟通道，其中所述虚拟通道与虚拟通道位置相关联，并且其中为了生成所述虚拟通道，所述虚拟扬声器电路要:
基于输入音频信号、对应于虚拟通道位置的同侧头部相关传递函数(HRTF)以及对应于虚拟通道位置的对侧HRTF，生成虚拟化音频信号；和
将虚拟化音频信号提供给多通道收听环境的第二物理通道。
11.根据权利要求10所述的音频处理器电路，其中所述虚拟扬声器电路进一步将所述输入音频信号在不修改的情况下传递到与所述第一物理通道相关联的物理扬声器。
12.根据权利要求10所述的音频处理器电路，其中，所述虚拟化音频信号是根据下式生成的:
Figure 632848DEST_PATH_IMAGE006
其中Y2是频域中的虚拟化音频信号，H12是对侧HRTF，H11是同侧HRTF，X1是第一物理通道的输入音频信号。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的音频处理器电路，其中所述输入音频信号是第一输入音频信号，其中所述虚拟化音频信号是第一虚拟化音频信号，并且其中所述虚拟扬声器电路还用于:
接收与多通道收听环境的第二物理通道相关联的第二输入音频信号；
基于所述第二输入音频信号生成所述虚拟通道的第二虚拟化音频信号；和
向第一物理通道提供第二虚拟化音频信号。
14.一种音频输出系统，包括:
音频处理器，包括:
线性化电路，用于接收输入音频信号并基于该输入音频信号生成中间音频信号，其中该线性化电路具有第一频率响应；和
串扰消除电路，用于接收所述中间音频信号并生成输出音频信号以消除所述中间音频信号中的串扰，其中所述串扰消除电路具有第二频率响应，以为所述处理器电路提供在工作范围内平坦的总频率响应；和
耦合到音频处理器的音频放大器，该音频放大器放大输出音频信号并将输出音频信号提供给一个或多个扬声器。
15.根据权利要求14所述的音频输出系统，其中，所述串扰消除电路包括反馈回路，其中滤波器、衰减元件和延迟元件耦合在串扰消除电路的输出和串扰消除电路的输入之间的反馈回路中。
16.根据权利要求15所述的音频输出系统，其中，所述滤波器是第一滤波器，所述衰减元件是第一衰减元件，以及所述延迟元件是第一延迟元件，其中，所述线性化电路包括前馈回路，该前馈回路具有与第一滤波器具有相同滤波功能的第二滤波器、与第一衰减元件具有相同衰减值的第二衰减元件、以及与第一延迟元件具有相同延迟值的第二延迟元件，其中所述第二滤波器、所述第二衰减元件和所述第二延迟元件耦合在所述线性化电路的输入和所述线性化电路的输出之间的前馈回路中。
17.根据权利要求14所述的音频输出系统，其中，线性化电路的第一频率响应为:
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中M(z)是中间音频信号，X(z)是输入音频信号，K2是线性化延迟值，a2是线性化衰减值，H2(z)是线性化滤波函数；
其中串扰消除电路的第二频率响应为:
Figure 90374DEST_PATH_IMAGE008
其中Y(z)是输出音频信号，K1是串扰延迟值，a1是串扰衰减值，H1(z)是串扰滤波函数；和
其中:
Figure DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 232643DEST_PATH_IMAGE010
。
18.根据权利要求14所述的音频输出系统，其中，所述输入信号是第一输入信号，并且其中，所述音频处理器电路还包括虚拟扬声器电路，用于:
接收第二输入音频信号，其中所述第二输入音频信号对应于多通道收听环境的第一物理通道；
将未修改的第二输入音频信号传递到线性化电路的第一输入，其中第一输入用于第一物理通道；
基于输出音频信号、对应于虚拟通道位置的同侧头部相关传递函数(HRTF)以及对应于虚拟通道位置的对侧HRTF，生成虚拟化音频信号；和
将虚拟化音频信号提供给线性化电路的第二输入，以生成与虚拟通道位置相关联的虚拟通道，其中第二输入对应于多通道收听环境的第二物理通道。
19.根据权利要求18所述的音频输出系统，其中，所述虚拟化音频信号是根据下式生成的:
Figure DEST_PATH_IMAGE011
其中Y2是频域中的虚拟化音频信号，H12是对侧HRTF，H11是同侧HRTF，以及X1是第一物理通道的第二输入音频信号。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的音频输出系统，还包括耦合到音频放大器的一个或多个扬声器，以接收放大的输出音频信号。
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