CN1557111A - 用于多声道逻辑矩阵解码的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明在解码多声道信号方面提高了听觉声像的稳定性。输出的中央声道和后环绕声道信号是通过将诸如矩阵解码器这样的信号处理器应用于多声道输入信号来导出或增加的。
Description
技术领域
本发明一般地涉及音频信号处理，尤其涉及用于解码多声道信号的技术。
背景技术
音乐行业已经将双声道立体声使用了长达半个世纪的时间。通常，主声音信号(或其它中央定位的信号)对等混合到左声道和右声道中，以便为那些与左、右声道扬声器等距的听众创建一个中央“幻像”声像。
双声道立体声收听方面的一个众认的缺点是在收听者离开理想的中央“悦耳点”时会发生声场崩溃。中央信号表现为是来自最接近听众的扬声器，而不是来自双声道扬声器之间的某个点。避免或减少这个问题的一种已知方法是使用第三中央声道；然而，三声道的音源材料却并不是很常见。
另一种减少这个问题的已知方法是将一个逻辑矩阵解码器应用于一个双声道音源，以便导出一个或多个包含了一个中央声道信号的附加信号。举例来说，杜比Pro Logic解码器接受两个输入信号并且导出左(L)、中(C)、右(R)和环绕(S)输出信号。Pro Logic II解码器则从一个双声道音源中导出L、C、R、左环绕(Ls)和右环绕(Rs)输出信号，并且要结合杜比环绕编码材料或是常规的立体声录音进行工作。
非常确实的是，Pro Logic环绕解码的主要优点是中央声道输出，它为偏离扬声器系统中轴就座的听众提高了中央信号声像的稳定性。这个优点在称为杜比3立体声的更简单的三声道(L，C，R)矩阵解码系统中同样有效。用于上述解码器的应用包括家用和汽车音响系统。
对环绕声道的信号而言，通过在多声道系统中应用逻辑矩阵解码器，可以得到相似的益处，多声道系统例如为那些提供常规的5或5.1声道的分立源信号的系统。在这种名为环绕EX的应用中，向逻辑矩阵解码器提供5声道音轨中的Ls和Rs信号，以从初始的两个声道中导出三个环绕声道(Ls、Bs、Rs)。图1提供这种应用的一个框图。偏离中央就座的听众能够更好地感受到预定来自Ls和Rs声道的扬声器之间的定向提示。
随着DVD音频的出现，5.1声道的音频节目也变得越来越普遍。人们可能会期望使用5.1声道系统会很容易地避免声场崩溃问题，因为这些系统提供一个分立的中央声道。然而不幸的是，这个问题并没有消除，因为这些系统在如何在三个前部声道之间混合声音信号方面提供附加的灵活性。有时，声音信号是如前所述只在L/R声道中混合的，由此创建了一个幻像的中央声像。在另外一些情况下，声音信号只混合到中央声道中。而在其他一些情况下，声音信号是按照变动比例混合在所有这三个前部声道中的。虽然这些混合选择可能会影响到声音信号集成或是其清晰度，但在大多数情况下声音都预定被感觉为从音场(soundstage)中央发出。对那些将声音和其他中央信号放入L/R声道而不是中央声道的混合而言，仍然会发生对于不在或接近中央收听位置的听众的声场崩溃。
对偏离中央位置就座的听众来说，只在中央扬声器中与声音信号混合将会给予一个最接近与听众位置无关的音场中央的声音信号的听觉声像。由于较少使用中央声道，因此声像会朝听众位置偏移。这与针对双声道源所描述的问题相似；然而，针对这个问题的解决方案则由于中央声道信号的存在而变得非常复杂。只在中央声道具有声音信号的5.1声道节目可以在不考虑听众位置的情况下保持一个中央听觉声像，并且不需要更进一步的修改。而仅仅使用了L和R声道的节目与标准的双声道录音则具有相同的限制，此外，将声音信号放入L、C和R声道的节目会在这两端所提供位置之间的某处产生位置稳定的中央听觉声像。最终结果是当前混合技术不保证对所有听众位置产生一致的声音成像结果。对家中的听众来说，有时这会成为一个问题，但对车中听众来说，这几乎始终是一个问题，因为其中通常没有听众是相对扬声器而处于中央位置的。
发明内容
本发明克服了这些问题。
根据本发明一个方面的音频解码器包括：多个输入信号路径，其中包括传送左声道输入信号的第一输入信号路径，传送右声道输入信号的第二输入信号路径，以及传送中央声道输入信号的第三输入信号路径；一个信号处理器，它具有耦合到第一和第二输入信号路径的输入端，以及提供从左声道和右声道输入信号中导出的已处理信号的多个输出端，其中第一输出端提供一个左声道已处理信号，第二输出端提供一个右声道已处理信号，第三输出端提供一个中央声道已处理信号；一个信号组合器，它具有耦合到第三输入信号路径和信号处理器的第三输出端的输入端，并且还具有一个输出端，该输出端提供表示中央声道输入信号和中央声道已处理信号组合的信号；以及多个输出信号路径，其中包括一个与信号处理器的第一输出端相耦合的第一输出信号路径，一个与信号处理器的第二输出端相耦合的第二输出信号路径，以及与信号组合器的输出端相耦合的第三输出信号路径。
根据本发明另一个方面的音频解码器包括：多个输入信号路径，其中包括传送左声道输入信号的第一输入信号路径，传送右声道输入信号的第二输入信号路径，以及传送中央声道输入信号的第三输入信号路径；一个信号处理器，它具有耦合到第一、第二和第三输入信号路径的输入端，以及提供从左、中声道输入信号混合和右、中声道输入信号混合中导出的已处理信号的输出端，其中第一输出端提供一个左声道已处理信号，第二输出端提供一个右声道已处理信号，第三输出端提供一个中央声道已处理信号；多个输出信号路径，其中包括耦合到信号处理器第一输出端的第一输出信号路径，耦合到信号处理器的第二输出端的第二输出信号路径，以及耦合到信号处理器的第三输出端的第三输出信号路径。
根据本发明的另一方面的音频解码方法包括：接收左声道输入信号、右声道输入信号和中央声道输入信号；从左声道和右声道输入信号中导出多个已处理信号，其中包括左声道已处理信号、右声道已处理信号和中央声道已处理信号；组合中央声道输入信号和中央声道已处理信号；以及提供多个输出信号，这些输出信号表示左声道已处理信号、右声道已处理信号以及组合的中央声道输入信号和中央声道已处理信号。
附图说明
图1是带有环绕EX解码的多声道音频解码器的框图。
图2是重新分配中央声道信号的多声道音频解码器的框图。
图3是具有一个混合的分立/矩阵型3声道处理器的多声道音频解码器的框图。
图4是用于增强矩阵型5声道系统的音频解码器的框图。
具体实施方式
在本公开内容中，由于两个或更多声道的音乐节目通常被设计成在音场中央呈现这些类型的信号，因此更为详细的论述是由“声音信号”和“声音声像”组成的。本发明可以应用于任何类型的信号，而不局限于声音信号。应该理解的是，这里针对声音信号等等所进行的参考涉及预定要在音场中央或接近中央的位置呈现的任何类型的听觉信号。
图2示出了一种可以提供稳定的中央听觉声像的系统的实施方式。在这种实施方式中，C声道信号被分配或混合到L和R声道中，以便提供一个双声道信号。预先在C声道中存在的声音信号以相同电平混合到L和R声道中。然后对得到的双声道信号进行处理，以便导出其中声音信号的主要部分处于C声道中的三个声道(L、C和R)，由此使用三个前部扬声器来提供一致的中央听觉声像。
图3示出了另一种可以提供稳定的中央声像的系统的实施方式。与第一种实施方式不同，第二实施方式并未将C声道信号混合到L和R声道信号中。取而代之的是，它提取了处于L和R声道信号中的声音信号，并将提取的声音信号添加到C声道信号中。结果，由C声道中预先存在的信号给出的声音声像的稳定性并未受到不利影响，从而避免将C声道信号泄漏或耦合到其他声道。这样通常会提供一个更干净和更稳定的声像，并且还会提供由L和R声道信号产生的声像的更好横向分离。如果多声道节目没有在C声道给出有效信号，则第二实施方式与图2中的第一实施方式提供基本相同的结果。
本发明的原理也可应用于其他声道。例如图4所示，有一个5声道解码器导出了一个如以上结合图3所描述的C声道信号，并且还导出了一对添加到原Ls和Rs声道信号的环绕声道信号。这种技术可用于增强节目的空间效应，而不会将初始环绕声道信号泄漏到前部声道信号中。
在这几个附图和相关文本中略去了可能在实际实施中非常重要但在描述本发明时并不需要的不同方面。例如，对图中显示的解码器组件而言，它的一种实施方式可以在它所处理的信号中引入一个相位偏移或时间延迟。在这种情况下，优选实施方式包含了处于直接信号路径中的延迟元件或其它处理组件，以使所有声道的相移或时间延迟相等或者基本相同。举例来说，参考图4，可以在求和组件之前或其“上游”的某个点将那些提供恰当相位偏移或时间延迟的组件插入到用于C、Ls和Rs声道的信号路径中。
Claims (8)
1.一种音频解码器，包括：
多个输入信号路径，其中包括传送左声道输入信号的第一输入信号路径，传送右声道输入信号的第二输入信号路径，以及传送中央声道输入信号的第三输入信号路径；
一个信号处理器，它具有耦合到第一和第二输入信号路径的输入端，并具有提供从左声道和右声道输入信号中导出的已处理信号的多个输出端，其中第一输出端提供一个左声道已处理信号，第二输出端提供一个右声道已处理信号，第三输出端提供一个中央声道已处理信号；
一个信号组合器，它具有耦合到第三输入信号路径和信号处理器的第三输出端的输入端，并且具有一个输出端，该输出端提供表示中央声道输入信号和中央声道已处理信号组合的信号；以及
多个输出信号路径，其中包括与信号处理器的第一输出端相耦合的第一输出信号路径，与信号处理器的第二输出端相耦合的第二输出信号路径，以及与信号组合器的输出端相耦合的第三输出信号路径。
2.权利要求1的解码器，其中信号处理器是通过逻辑矩阵解码器来实现的。
3.一种音频解码器，包括：
多个输入信号路径，其中包括传送左声道输入信号的第一输入信号路径，传送右声道输入信号的第二输入信号路径，以及传送中央声道输入信号的第三输入信号路径；
一个信号处理器，它具有耦合到第一、第二和第三输入信号路径的输入端，并具有提供从左声道、中声道输入信号的混合和右声道、中声道输入信号的混合中导出的已处理信号的输出端，其中第一输出端提供一个左声道已处理信号，第二输出端提供一个右声道已处理信号，第三输出端提供一个中央声道已处理信号；
多个输出信号路径，包括耦合到信号处理器第一输出端的第一输出信号路径，耦合到信号处理器第二输出端的第二输出信号路径，以及耦合到信号处理器第三输出端的第三输出信号路径。
4.权利要求3的解码器，其中信号处理器是通过一个第一信号组合器、一个第二信号组合器以及一个逻辑矩阵解码器实现的，其中第一信号组合器通过组合左声道和中央声道输入信号来提供左声道和中央声道的混合，第二信号组合器通过组合右声道和中央声道输入信号来提供右声道和中央声道输入信号的混合，逻辑矩阵解码器具有与第一和第二信号组合器的输出端相耦合的输入端。
5.权利要求1到4中任何一个权利要求的解码器，其中：
多个输入信号路径包括传送环绕声道输入信号的第四输入信号路径；
信号处理器的多个输出端包括提供环绕声道已处理信号的第四输出端；
一个环绕声道信号组合器具有与第四输入信号路径以及信号处理器的第四输出端相耦合的输入端，并且具有一个输出端，该输出端提供表示环绕声道输入信号与环绕声道已处理信号组合的信号。
6.一种音频解码方法，包括：
接收左声道输入信号、右声道输入信号和中央声道输入信号；
从左声道和右声道输入信号中导出多个已处理信号，其中包括左声道已处理信号、右声道已处理信号和中央声道已处理信号；
组合中央声道输入信号和中央声道已处理信号；以及
提供多个输出信号，这些输出信号表示左声道已处理信号、右声道已处理信号以及组合的中央声道输入信号和中央声道已处理信号。
7.权利要求6的解码方法，其中左声道已处理信号、右声道已处理信号以及中央声道已处理信号是通过向左声道和右声道输入信号应用一个逻辑矩阵解码器而导出的。
8.权利要求6或7的解码方法，包括：
接收一个环绕声道输入信号；
从左声道和右声道输入信号中导出一个环绕声道已处理信号；
组合环绕声道输入信号和环绕声道已处理信号；以及
提供一个输出信号，该信号表示组合的环绕声道输入信号和环绕声道已处理信号。
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