CN1728891B - 声音图像定位装置、方法和存储使信息处理器执行声音图像定位处理的声音图像定位程序的存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种声音图像定位装置。其以简单的结构，形成多个独立声音图像，以使得使用者在那收听。通过用信号处理装置11L和11R对输入音频信号集成地执行不相关处理和声音图像定位处理，使用一对输出函数hl(x)和hr(x)，有可能以简单的结构形成多个独立声音图像，以使得使用者在那收听，所述输出函数hl(x)和hr(x)是通过集成用于从输入音频信号SA中产生多个低互相关的音频信号的不相关函数和用于将所述多个音频信号中每一个的所述声音图像定位在给定声源位置的声音图像定位函数来获得的。

Description

声音图像定位装置、方法和存储使信息处理器执行声音图像定位处理的声音图像定位程序的存储介质

相关申请的参照

本发明包含的主题涉及2004年6月29日在日本专利局提交的日本专利申请JP2004-191953，其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及声音图像定位装置，并优选地应用到由耳机再现的声音图像，例如被定位在给定位置的情况。

背景技术

当音频信号被提供给扬声器并被再现时，声音图像被定位在收听者的前面。另一方面，当同样的音频信号被提供给耳机单元并被再现时，声音图像被定位在收听者的头部范围内，从而造成极度不自然的声场。

为了改进耳机单元中声音图像的不自然定位，已经提出一种耳机单元，其通过测量或计算从给定扬声器位置到收听者双耳的脉冲响应，和通过使用数字滤波器或类似装置回旋在那里的脉冲响应再现音频信号，适用于能够实现头部以外的自然声音图像的定位，好像所述音频信号被从真正的扬声器中再现(例如参见公开号为2000-227350的日本专利)。

图1表示用于定位头部外一个声道音频信号的声音图像的耳机单元100的结构。所述耳机单元100通过模拟/数字转换电路2数字地转换经输入端1输入的一个声道模拟音频信号SA以产生数字音频信号SD，并将其提供给数字处理电路3L和3R。所述数字处理电路3L和3R对定位在头部外的所述数字音频信号SD执行信号处理。

如图2所示，当声音图像将被定位于此的声源SP在收听者M之前被定位时，从所述声源SP输出的声音经具有传递函数的路径HL和HR到达所述收听者M的左耳和右耳。随时间轴变化的具有传递函数的左和右声道HL和HR的脉冲响应提前被测量和计算。

所述数字处理电路3L和3R分别回旋上述数字音频信号SD中的左声道和右声道脉冲响应，并且分别输出获得的信号作为数字音频信号SDL和SDR。所述数字处理电路3L和3R被配置为如图3所示的有限脉冲响应(FIR)滤波器。

数字/模拟转换电路4L和4R分别模拟地转换所述数字音频信号SDL和SDR以产生模拟音频信号SAL和SAR，用相应的放大器5L和5R放大所述模拟音频信号并将它们提供给耳机6。所述耳机6的声学单元(电/声转换装置)6L和6R分别将所述模拟音频信号SAL和SAR转换为声音，并输出所述声音。

因此，从所述耳机6输出的所述左右被再现的声音等于经具有传递函数的路径HL和HR从图2所示的声源SP已到达的声音。因此，当配戴有所述耳机6的所述收听者收听所述被再现的声音时，所述声音图像被定位在图2所示的所述声源SP的位置(也就是，头部之外)。

发明内容

上述已经对于一个声音图像的情况进行了说明。通过提供多个上述结构，有可能在不同的声源位置定位多个声音图像中的每一个。

例如，使用图5对允许多声道线路的耳机101进行说明，其为了在如图4所示的收听者的左前端的声源SPa和右前端的声源SPb的两个位置中的每一个定位声音图像。随时间轴变化的具有从所述左前声源Spa到所述收听者M的双耳的传递函数HaL和HaR和从所述右前声源SPb到所述收听者M的双耳的传递函数HbL和HbR的脉冲响应被提前测试或计算。

在图5中，所述耳机单元101的模拟/数字转换电路2a数字地转换经输入端1f输入的模拟音频信号SAa以产生数字音频信号SDa，并将其提供给后续阶段的数字处理电路3aL和3aR。类似地，模拟/数字转换电路2b数字地转换经输入端1b输入的模拟音频信号SAb以产生数字音频信号SDb，并将其提供给后续阶段的数字处理电路3bL和3bR。

所述数字处理电路3aL和3bL分别在数字音频信号SDa和SDb中回旋脉冲响应到所述左耳，并把所述数字音频信号作为数字音频信号SDaL和SDbL提供给加法电路7L。类似地，所述数字处理电路3aR和3bR分别在数字音频信号SDa和SDb中回旋脉冲响应到所述右耳，并把所述信号作为数字音频信号SDaR和SDbR提供给加法电路7R。所述数字处理电路3aL、3aR、3bL和3bR 中的每一个由图3所示的FIR滤波器配置。

所述加法电路7L将带有回旋在其中的脉冲响应的所述数字音频信号SDaL和SDbL相加以产生左声道数字音频信号SDL。类似地，所述加法电路7R将带有回旋在其中的脉冲响应的所述数字音频信号SDaR和SDbR相加以产生右声道数字音频信号SDR。

所述数字/模拟转换电路4L和4R分别模拟地转换所述数字音频信号SDL和SDR以产生模拟音频信号SAL和SAR，用相应的放大器5L和5R放大所述模拟音频信号，并将它们提供给耳机6。所述耳机6的声学单元6L和6R分别将所述模拟音频信号SAL和SAR转换为声音，并输出所述声音。

从所述耳机6输出的左右再现声音分别等于从示于图4的前左声源SPa经具有传递函数HaL和HaR的路径已到达的声音，和从前右声源SPb经具有传递函数HbL和HbR的路径已到达的声音。因此，当配戴所述耳机6的收听者收听所述被再现声音时，声音图像被定位在所述前左声源SPa和所述前右声源SPb的位置。

有一种多声道装置，其使用多个不相关滤波器或带通滤波器冒充地从一个音频信号产生多个声道的音频信号。

可以想象，通过结合这种带有如上所述允许多声道的耳机单元101的多声道装置，可以实现能够在一个音频信号的基础上形成多个声音图像的耳机单元。然而，实际上可能需要对应于声音图像数量的一定数量的不相关滤波器或数字处理电路，其会导致整个装置的尺寸大的问题。

本发明的实现考虑了上述问题，并打算提出一种能够形成多个独立声音图像以使得使用者能够在那收听的具有简单结构的声音图像定位装置。

根据本发明，提供了一种声音图像定位装置，其用于产生诸如导致从输入音频信号产生的低互相关的多个音频信号中的每一个的声音图像被定位在给定声源位置的左声道和右声道再现音频信号，其配备有用于使用一对输出函数对输入音频信号执行信号处理的信号处理装置，以产生用于再现的左声道和右声道音频信号，所述一对输出函数是通过集成用于从所述输入音频信号中产生多个低互相关的音频信号的不相关函数和用于定位所述多个音频信号的每一个的声音图像在给定声源位置的声音图像定位函数而获得的。

通过用信号处理装置对输入音频信号集成地执行不相关处理和声音图像定 位处理，使用一对通过集成不相关函数和声音图像定位函数获得的输出函数，有可能以简单的结构产生能够形成多个独立声音图像和使得使用者在那里收听的再现音频信号。

进一步地，根据本发明，提供一种声音图像定位方法，其用于产生诸如导致从输入音频信号产生的具有低互相关的多个音频信号中的每一个的声音图像被定位在给定的声源位置的左声道和右声道再现音频信号，其包括：不相关函数确定步骤，其用于从输入音频信号中产生多个低互相关的音频信号的确定不相关函数；确定声音图像定位函数的声音图像定位确定步骤，其用于将所述多个音频信号中的每一个的声音图像定位在给定声源位置；输出函数确定步骤，用于确定通过集成所述不相关函数和所述声音图像定位函数获得的一对输出函数；和再现音频信号产生步骤，其通过使用所述一对输出函数对所述输入音频信号执行信号处理，产生用于再现的左声道和右声道音频信号。

通过对输入音频信号集成地执行不相关处理和声音图像定位处理，使用通过集成不相关函数和声音图像定位函数获得的一对输出函数，有可能以简单的过程产生能够形成多个独立声音图像和使得使用者在那里收听的再现音频信号。

更进一步地，根据本发明，提供一种声音图像定位程序，其用于导致信息处理器执行产生诸如导致从输入音频信号产生的低互相关的多个音频信号中每一个的声音图像被定位在给定声源位置的左声道和右声道再现音频信号的处理，其包括：用于从输入音频信号中产生多个低互相关的音频信号的确定不相关函数的不相关函数确定步骤；用于定位多个音频信号中的每一个的声音图像在给定声源位置的确定声音图像定位函数的声音图像定位确定步骤；用于确定通过集成所述不相关函数和所述声音图像定位函数获得的一对输出函数的输出函数确定步骤(function)；和通过使用所述一对输出函数对所述输入音频信号执行信号处理产生用于再现的左声道和右声道音频信号的再现音频信号产生步骤。

通过对输入音频信号集成地执行不相关处理和声音图像定位处理，使用一对通过集成不相关函数和声音图像定位函数获得的输出函数，有可能以简单的过程产生能够形成多个独立声音图像和使得使用者在那里收听的再现音频信号。

根据本发明，通过使用一对输出函数对输入音频信号执行信号处理，有可能实现能够以简单的结构形成多个独立声音图像和使得使用者在那里收听的声音定位装置，所述一对输出函数是通过集成用于从输入音频信号产生多个低互相关的音频信号的不相关函数和用于定位所述多个音频信号的每一个的声音图像在给定声源位置的声音图像定位函数而获得的。

当结合附图阅读时，本发明的本质、原理和效用将从下面详细的描述中变得更加清楚，在附图中相似的部件通过相似的标记数字或符号标明。

附图说明

在附图中：

图1是表示相关技术中耳机单元整个结构的方框图；

图2是通过耳机单元举例说明声音图像定位的示意图；

图3是表示FIR(有限脉冲响应)滤波器结构的方框图；

图4是举例说明在多个声源情况下的传递函数的示意图；

图5是表示允许12声道耳机单元结构的方框图；

图6是表示第一实施例的耳机单元整个结构的方框图；

图7是表示FIR滤波器结构的方框图；

图8是表示所述第一实施例的声音图像定位处理部分的等价电路的方框图；

图9是表示不相关处理电路结构的方框图；

图10是表示不相关处理的例子的示意图；

图11是表示不相关过程的例子的示意图；

图12是通过所述第一实施例的所述耳机单元举例说明声音图像定位的示意图；

图13是表示第二实施例的耳机单元整个结构的方框图；

图14是表示所述第二实施例的声音图像定位处理部分的等价电路的方框图；

图15是通过所述第二实施例的所述耳机单元举例说明声音图像定位的示意图；

图16是表示第三实施例的耳机单元整个结构的方框图；

图17是表示所述第三实施例的声音图像定位处理部分的等价电路的方框图；

图18是通过所述第三实施例的所述耳机单元举例说明声音图像定位的示意图；

图19是声音图像定位处理过程的流程图。

具体实施方式

参考附图本发明的实施例将得到详细地描述。

(1)第一实施例

(1-1)耳机单元的整个结构

在图6中，其中与图1和图5相同的部分被给定了相同的标号，标号10表示本发明第一实施例的耳机单元，其适合从一个声道的音频信号SA中产生n个声道的音频信号，将每个声音图像定位在不同的位置并使收听者在那收听。

作为声音图像定位装置的所述耳机单元10通过模拟/数字转换电路2数字地转换经输入端1输入的所述模拟音频信号SA，以产生数字音频信号SD，并将其提供给本发明的特征所在的声音图像定位处理部分11。所述声音图像定位处理部分11的数字信号处理电路11L和11R由如图7所示的FIR滤波器配置。

所述声音图像定位处理部分11的所述数字信号处理电路11L和11R对所述数字音频信号SD执行在后所述的不相关处理和声音图像定位处理，以产生左声道音频信号SDL和右声道音频信号SDR，其导致n个声音图像被定位在如图12所示的不同的声源位置SP1到SPn，，并将所述音频信号提供给后续阶段的数字/模拟转换电路4L和4R。

所述数字/模拟转换电路4L和4R分别模拟地转换所述音频信号SDL和SDR，以产生模拟音频信号SAL和SAR，通过后续阶段的放大器5L和5R放大所述模拟音频信号，并将它们提供给耳机6。所述耳机6的声学单元6L和6R分别将所述音频信号SAL和SAR转换为声音，并输出所述声音。

(1-2)通过所述声音图像定位处理部分的等价处理

接下来，将对被所述声音图像定位处理部分11执行的处理进行描述，其是本发明的特征所在。所述声音图像定位处理部分11执行等价于图8中的处理。首先，以预定的传递函数为基础，不相关处理电路12将输入音频信号SD(作 为输入信号x参考)分解为低互相关的不相关信号y₁＝f₁(x)，y₂＝f₂(x)，...y_n＝f_n(x)。

所述不相关处理电路12由如图9所示的并联提供的多个FIR滤波器配置。每一个FIR滤波器具有与其它FIR滤波器的特性不相关的特性。例如，如图10所示，每个FIR滤波器可以具有它特定的阻带。可选择地，如图11所示，每一个FIR滤波器可以在它的特定频带改变信号相位。

以这种方式从所述输入信号x分解的不相关信号y₁＝f₁(x)，y₂＝f₂(x)，...y_n＝f_n(x)被分别输入到后续阶段声音图像定位滤波器13aL和13aR，13bL和13bR，...和13nL和13nR，并且在它们中的每一个上执行用于在不同声音图像位置定位的处理。

例如，通过在所述不相关信号y₁＝f₁(x)中回旋示于图12的传递函数gl₁和，gr₁ 的脉冲响应，所述声音图像定位滤波器13aL和13aR产生导致图像声音被定位在声源位置SP1的定位信号gl₁(y₁)和gr₁(y₁)，并将它们分别提供给加法器14L和14R。

类似地，通过在不相关信号y₂＝f₂(x)，...y_n＝f_n(x)中回旋示于图12的传递函数gl₂和gr₂，...，gl_n和gr_n的脉冲响应，所述声音图像定位滤波器13bL和13bR，...，13nL和13nR产生分别导致图像声音被定位在声源位置SP2…SPn的定位信号gl₂(y₂)和gr₂(y₂)，…gl_n(y_n)和gr_n(y_n)，并将它们提供给加法器14L和14R。

所述加法器14L综合所述定位信号gl₁(y₁)，gl₂(y₂)…gl_n(y_n)，以产生输出信号hl(x)，并把它作为左声道音频信号SDL经所述数字/模拟转换电路4L和所述放大器5L提供给所述耳机6。同时，所述加法器14R综合所述定位信号gr₁(y₁)，gr₂(y₂)…gr_n(y_n)，以产生输出信号hr(x)，并把它作为右声道音频信号SDR经所述数字/模拟转换电路4R和所述放大器5R提供给所述耳机6。

这样，所述耳机单元10可以从所述一个声道的输入音频信号SA中形成声场，其中n个声音图像被定位在不同位置，并且使所述收听者M收听。

(1-3)通过所述声音图像定位处理部分的实际处理

接下来，将对所述声音图像定位处理部分11执行的实际处理进行描述。从所述加法器14L和14R中输出的上述输出信号hl(x)和hr(x)分别由下列公式表示：

hl(x)＝gl₁(y₁)+gl₂(y₂)+…gl_n(y_n)

hr(x)＝gr₁(y₁)+gr₂(y₂)+…gr_n(y_n)…(1)

这里，因为y₁＝f₁(x)，y₂＝f₂(x)，…y_n＝f_n(x)，所以所有的y₁，y₂，…y_n是依赖于所述输入信号x的函数，并且因此，所述输出信号hl(x)和hr(x)也是依赖于所述输入信号x的函数。

本发明的所述耳机单元10利用此借助于所述数字信号处理电路11L和11r通过一个过程(process)产生所述输出信号hl(x)和h(x)，所述数字信号处理电路中的每一个由一个FIR滤波器配置。

(1-4)操作和效果

在上述结构中，所述耳机单元10的所述声音图像定位处理部分11通过对音频信号SD执行不相关处理产生n个声道的音频信号。而且，通过进一步执行声音图像定位处理，所述声音图像定位处理部分11产生左声道和右声道音频信号SDL和SDR，其导致n个声音图像被定位在不同的声源位置SP1和SPn。

这样，所述耳机单元10借助于所述数字信号处理电路11L和11R集成地执行上述不相关处理和声音图像定位处理，因为所有n个声道的音频信号从所述的一个音频信号SD中产生。

因此，仅通过配备所述声音图像定位处理部分11L和11r，所述耳机单元10能够从所述一个音频信号SD中产生包括n个独立声音图像的音频信号SDL和SDR，所述声音图像定位处理部分11L和11r中的每一个由FIR滤波器配置。

根据上述结构，所述耳机单元10适合借助于所述一对数字信号处理电路11L和11r对音频信号SD执行不相关处理和声音图像定位处理，并且因此，能够以简单的结构实现能够形成多个独立声音图像的和使得使用者在那里收听的所述耳机单元10。

(2)第二实施例

(2-1)耳机单元的整个结构

在图13中，其中与图6相同的部分给与相同的标号，标号20表示本发明第二实施例的耳机单元，其适合不仅从输入音频信号SAa中产生两声道的音频信号，而且从音频信号SAb中产生两声道的音频信号，并且适合将全部四个被产生的声音图像定位在不同的位置并使得收听者在那里收听。

作为声音图像定位装置，所述耳机单元20通过模拟/数字转换电路2a和2b分别数字地转换经输入端1a和1b输入的所述模拟音频信号SAa和SAb，以产生数字音频信号SDa和SDb，并将它们提供给声音图像定位处理部分21。 所述声音图像定位处理部分21中的数字信号处理电路21aL、21aR、21bL和21bR中的每一个由如图7所示的FIR滤波器配置。

在通过所述数字信号处理电路21aL和21aR以及21bL和21bR对所述音频信号SDa和SDb执行在后描述的不相关处理和声音图像定位处理之后，所述声音图像定位处理部分21通过作为信号综合装置的加法器22L和22R综合所述音频信号，以产生使得四个声音图像被定位在不同声源位置SP1到SP4的左声道音频信号SDL和右声道音频信号SDR，并将所述音频信号提供给后续阶段的数字/模拟转换电路4L和4R。

所述数字/模拟转换电路4L和4R分别模拟地转换所述音频信号SDL和SDR，以产生模拟音频信号SAL和SAR，用后续阶段的放大器5L和5R放大所述模拟音频信号，并将它们提供给耳机6。所述耳机6的声学单元6L和6R分别将所述音频信号SAL和SAR转换为声音，并输出所述声音。

(2-2)通过所述声音图像定位处理部分的等价处理

接下来，将对所述声音图像定位处理部分21执行的处理进行描述。所述声音图像定位处理部分21将通过对所述音频信号SDa执行不相关处理产生的两个音频信号定位在示于图15的左前声源位置SP1和左后声源位置SP2，并且将通过对所述音频信号SDb执行不相关处理产生的两个音频信号定位在示于图15的右前声源位置SP3和右后声源位置SP4。

这样，所述声音图像定位处理部分21适合借助于所述数字信号处理电路21aL和21aR和21bL和21bR集成地执行所述不相关处理和所述声音图像定位处理，所述数字信号处理电路中的每一个由FIR滤波器配置，与上述的所述第一实施例的声音图像定位处理部分11相似。

首先，所述声音图像定位处理部分21执行的所述等价处理将参考图14得到描述。以预定的传递函数为基础，不相关处理电路23a将输入音频信号SDa(被参考作为输入信号x1)分解为具有低互相关的不相关信号y₁＝f₁(x1)和y₂＝f₂(x1)。

从所述音频信号SDa分解出的所述不相关信号y₁＝f₁(x1)和y₂＝f₂(x1)被分别输入进后续阶段的滤波器24aL和24aR，以及24bL和24bR，并且用于在不同声音图像位置定位的处理被针对它们中的每一个执行。

也就是说，通过在所述不相关信号y₁＝f₁(x1)中回旋示于图15中的传递函数 gl₁和gr₁的脉冲响应，所述声音图像定位滤波器24aL和24aR产生导致图像声音将被定位在声源位置SP1的定位信号gl₁(y₁)和gr₁(y₁)，并将它们分别提供给加法器25L和25R。

类似地，通过在所述不相关信号y₂＝f₂(x1)中回旋示于图15中的传递函数gl₂和gr₂的脉冲响应，所述声音图像定位滤波器24bL和24bR产生导致图像声音将被定位在声源位置SP2的定位信号gl₂(y₂)和gr₂(y₂)，并将它们分别提供给加法器25L和25R。

同时，以预定的传递函数为基础，不相关处理电路23b将输入音频信号SDb(被参考作为输入信号x2)分解成具有低互相关的不相关信号y₃＝f₃(x2)和y₄＝f₄(x2)。

从所述音频信号SDb分解出的所述不相关信号y₃＝f₃(x2)和y₄＝f₄(x2)被分别输入进后续阶段的声音图像定位滤波器24cL和24cR，以及24dL和24dR，并且用于在不同声音图像位置定位的处理被针对它们中的每一个执行。

也就是说，通过在所述不相关信号y₃＝f₃(x2)中回旋示于图15中的传递函数gl₃和gr₃的脉冲响应，所述声音图像定位滤波器24cL和24cR产生导致图像声音将被定位在声源位置SP3的定位信号gl₃(y₃)和gr₃(y₃)，并将它们分别提供给加法器25L和25R。

类似地，通过在所述不相关信号y₄＝f₄(x2)中回旋示于图15中的传递函数gl₄和gr₄的脉冲响应，所述声音图像定位滤波器24dL和24dR产生导致图像声音将被定位在声源位置SP4的定位信号gl₄(y₄)和gr₄(y₄)，并将它们分别提供给加法器22L和22R。

所述加法器22L综合所述定位信号gl₁(y₁)、gl₂(y₂)、gl₃(y₃)和gl₄(y₄)以产生输出信号hl(x)，并经所述数字/模拟转换电路4L和所述放大器5L将其作为左声道音频信号SDL提供给所述耳机6。所述加法器22R综合所述定位信号gr₁(y₁)、gr₂(y₂)、gr₃(y₃)和gr₄(y₄)以产生输出信号hr(x)，并经所述数字/模拟转换电路4L和所述放大器5L将其作为右声道音频信号SDR提供给所述耳机6。

这样，所述耳机单元10能够从所述两声道的输入音频信号SAa和SAb中形成其中四个声音图像被定为在不同位置的声场，并能够使所述收听者M收听。

(2-3)通过所述声音图像定位处理部分的实际处理

接下来，将对所述声音图像定位处理部分21执行的所述实际处理进行描 述。从所述加法器14L和14R中输出的上述输出信号hl(x)和hr(x)分别由下面的公式表示。

hl(x)＝gl₁(y₁)+gl₂(y₂)+gl₃(y₃)+gl₄(y₄)

hr(x)＝gr₁(y₁)+gr₂(y₂)+gr₃(y₃)+gr₄(y₄)…(2)

在这里，因为y₁＝f₁(x1)，y₂＝f₂(x1)，y₃＝f₃(x2)和y₄＝f₄(x2)，所以y₁和y₂都是依赖于所述输入信号x1的函数，并且因此，y₃和y₄都是依赖于所述输入信号x2的函数。因而，所述输出信号hl(x)和hr(x)是依赖于所述输入信号x1和x2的函数。

本发明的这个实施例的所述耳机单元20利用此借助于所述数字信号处理电路21aL和21aR，以及21bL和21bR产生所述输出信号hl(x)和hr(x)，所述数字信号处理电路中的每一个由一个FIR滤波器配置。

也就是说，所述数字信号处理电路21aL产生得自输入信号x1(即，所述音频信号SDa)的左声道定位信号gl₁(y₁)+gl₂(y₂)，并将它提供给所述加法器22L。同时，所述数字信号处理电路21bL产生得自输入信号x2(即，所述音频信号SDb)的左声道定位信号gl₃(y₃)+gl₄(y₄)，并将它们提供给所述加法器22L。

所述加法器22L将所述定位信号gl₁(y₁)、gl₂(y₂)、gl₃(y₃)和gl₄(y₄)相加，以产生输出信号hl(x)，并将其作为左声道音频信号SDL输出。

所述数字信号处理电路21aR产生得自所述输入信号x1的右声道定位信号gr₁(y₁)+gr₂(y₂)，并将它提供给所述加法器22R。同时，所述数字信号处理电路21bR产生得自所述输入信号x2的右声道定位信号gr₃(y₃)+gr₄(y₄)，并把它们提供给所述加法器22R。

所述加法器22R将所述定位信号gr₁(y₁)、gr₂(y₂)、gr₃(y₃)和gr₄(y₄)相加，以产生输出信号hr(x)，并将其作为右信道音频信号SDR输出。

(24)操作和效果

在上述结构中，通过对音频信号SDa和SDb执行不相关处理，所述耳机单元20的所述声音图像定位处理部分21产生全部四个音频信号。并且，通过进一步执行声音图像定位处理，所述声音图像定位处理部分21产生左声道和右声道音频信号SDL和SDR，它们导致四个声音图像将被定位在不同的声源位置SP1到SP4。

这样，借助于两对数字信号处理电路21aL和21aR，以及21bL和21bR，所述耳机单元20集成地执行上述不相关处理和声音图像定位处理，因为所述四 声道的音频信号是从所述两个音频信号SDa和SDb产生的。

因而，仅通过配备所述两对数字信号处理电路21aL和21aR，以及21bL和21bR，所述耳机单元20能够从所述两个音频信号SDa和SDb中产生包括四个独立声音图像的音频信号SDL和SDR，所述电路中的每一个由FIR滤波器配置。

根据上述结构，借助于所述两对数字信号处理电路21aR和21aR，以及21bL和21bR，所述耳机单元20适合对音频信号SDa和SDb执行不相关处理和声音图像定位处理，因此，能够形成多个独立声音图像和使得使用者在那收听的所述耳机单元20能够以简单的结构被实现。

(3)第三个实施例

在图16中，其中与图6和图13相同的部分被给与相同的标号，标号30表示本发明第三实施例的耳机单元，其适合借助于作为音频信号产生装置的不相关电路32从音频信号SAa和SAb中产生新的第三音频信号SDc，除了从输入音频信号SDa和SDb中的每一个中产生两声道的音频信号以外，相似于所述第二实施例的所述耳机单元20，进一步地从所述音频信号SDc中产生两声道的音频信号，以定位全部六声道的声音图像在如图18所示的不同位置和使得收听者在那收听。

声音图像定位处理部分31的数字信号处理电路21aL和21aR，以及21bL和21bR执行的处理相似于在所述第二实施例的所述耳机单元20中执行的处理，并且因此，它的描述被省略。仅针对在这个第三实施例中新加的数字信号处理电路31cL和31cR进行描述。

将被所述数字信号处理电路31cL和31cR执行的所述等价处理将参考图17得到描述。以预定的传递函数为基础，不相关处理电路33将输入音频信号SDc(被参考作为输入信号x3)分解为具有低互相关的不相关信号y₅＝f₅(x3)和y₆＝f₆(x3)。

所述被分解成的不相关信号y₅＝f₅(x3)和y₆＝f₆(x3)被分别输入后续阶段的声音图像定位滤波器34aL和34aR，以及34bL和34bR，并且对它们中的每一个执行用于在不同声音图像位置定位的处理。

也就是说，通过在所述不相关信号y₅＝f₅(x3)中回旋示于图18中的传递函数gl₅和gr₅的脉冲响应，所述声音图像定位滤波器34aL和34aR产生导致声音图 像将被定位在声源位置SP5的定位信号gl₅(y₅)和gr₅(y₅)，并把它们分别提供给加法器22L和22R。

类似地，通过在所述不相关信号y₆＝f₆(x3)中回旋示于图18中的传递函数gl₆和gr₆的脉冲响应，所述声音图像定位滤波器34bL和34bR产生导致声音图像将被定位在声源位置SP6的定位信号gl₆(y₆)和gr₆(y₆)，并把它们分别提供给加法器22L和22R。

所述加法器22L综合从声音图像定位滤波器24aL、24bL、24cL和24dL(未示出)提供的所述定位信号gl₁(y₁)、gl₂(y₂)、gl₃(y₃)和gl₄(y₄)和从所述声音图像定位滤波器34aL和34bL提供的所述定位信号gl₅(y₅)和gl₆(y₆)，以产生输出信号hl(x)，并经所述数字/模拟转换电路4L和所述放大器5L将其作为到所述耳机6的左声道音频信号SDL提供给所述耳机6。

同时，所述加法器22R综合从声音图像定位滤波器24aR、24bR、24cR和24dR(未示出)提供的所述定位信号gr₁(y₁)、gr₂(y₂)、gr₃(y₃)和gr₄(y₄)和从所述声音图像定位滤波器34aR和34bR提供的所述定位信号gr₅(y₅)和gr₆(y₆)，以产生输出信号hr(x)，并经所述数字/模拟转换电路4L和所述放大器5L将其作为右声道音频信号SDR提供给所述耳机6。

这样，所述耳机单元10能够从所述两声道的输入音频信号SAa和SAb中形成其中六个声音图像被定位在不同位置的声场，并使得所述收听者M收听。

在这里，因为y₅＝f₅(x)和y₆＝f₆(x3)都是依赖于所述输入信号x3的函数，所以所述定位信号gl₅(y₅)和gl₆(y₆)以及所述定位信号gr₅(y₅)和gr₆(y₆)可以分别借助于一个FIR滤波器被产生。

因此，所述耳机单元30适合借助于所述数字信号处理电路31cL产生所述定位信号gl₅(y₅)和gl₆(y₆)，和借助于所述数字信号处理电路31cR产生所述定位信号gr₅(y₅)和gr₆(y₆)。

在上述结构中，所述耳机单元30的所述声音图像定位处理部分31不仅通过对所述音频信号SDa和SDb中的每一个执行不相关处理产生全部四声道音频信号，而且通过对从所述音频信号SDa和SDb中新产生的音频信号SDc执行不相关处理产生两声道音频信号。而且，通过进一步执行声音图像定位，所述声音图像定位处理部分31产生左声道和右声道音频信号SDL和SDR，它们导致六个声音图像将被定位在不同的声源位置SP1到SP6。

这样，所述耳机单元30集成地执行用于借助于所述两对数字信号处理电路21aL和21aR，以及21bL和21bR从所述音频信号SDa和SDb中产生四声道音频信号的所述不相关处理和声音图像定位处理，同时，集成地执行用于借助于所述一对数字信号处理电路31cL和31cR从所述音频信号SDc中产生两声道音频信号的所述不相关处理和声音图像定位处理。

因此，仅通过配备所述三对数字信号处理电路21aL和21aR、21bL和21bR以及31cL和31cR，所述耳机单元30能够从所述两个音频信号SDa和SDb中产生包括六个独立声音图像的所述音频信号SDL和SDR，所述电路中的每一个由FIR滤波器配置。

根据上述结构，所述耳机单元30适合借助于所述三对数字信号处理电路21aL和21aR、21bL和21bR以及31cL和31cR对音频信号SDa和SDb执行不相关处理和声音图像定位处理，并且因此，能够以简单的结构实现能够形成多个独立声音图像和使得使用者在那收听的所述耳机单元30。

(4)其它实施例

尽管，已经针对本发明在上述第一到第三实施例中被应用到耳机单元以用于定位头部之外声音图像的情况进行了描述，但本发明不限于此。本发明可以被应用到扬声器单元以用于将声音图像定位在给定位置。

而且，尽管对音频信号执行不相关和声音图像定位的信号处理顺序被诸如在所述上述第一到第三实施例中的数字处理电路的硬件执行，但本发明不限于此。所述信号处理顺序可以通过将在诸如DSP(数字信号处理器)的信息处理装置上被执行的信号处理程序被执行。

作为这样一个信号处理程序的例子，用于执行对应于所述第一实施例的所述耳机单元10的信号处理的声音图像定位处理程序将结合使用示于图19中的流程图得到描述。首先，耳机单元信息处理装置开始于声音图像定位处理过程程序RT1的开始步骤，并进入到步骤SP1，其中它确定用于将输入信号x分解成彼此互不相关的信号的函数y₁＝f₁(x)，y₂＝f₂(x)，…y_n＝f_n(x)。然后，所述耳机单元信息处理装置进入到下一个步骤SP2。

在步骤SP2，以从声源到收听者耳朵的传递函数为基础，所述耳机单元信息处理装置确定声源定位函数gl₁(y₁)和gr₁(y₁)、gl₂(y₂)和gr₂(y₂)、…gl_n(y_n)和gr_n(y_n)，并进入到下一个步骤SP3。

在步骤SP3，所述耳机单元信息处理装置确定输出信号函数hl(x)＝gl₁(y₁)+gl₂(y₂)+…+gl_n(y_n)和hr(x)＝gr₁(y₁)+gr₂(y₂)+…gr_n(y_n)，并进入到下一个步骤SP4。

在步骤SP4，所述耳机单元信息处理装置计算实现所述输出信号函数hl(x)和hr(x)的脉冲响应h1(t)和h2(t)，并进入到下一个步骤SP5。

在步骤SP5，所述耳机单元信息处理装置读取被分解的输入信号x(t)，其是由预定时间间隔分解的所述输入信号x，并进入到下一个步骤SP6。

在步骤SP6，所述耳机单元信息处理装置回旋输入信号x₀(t)中的上述脉冲响应h1(t)和h2(t)，并输出作为左声道和右声道音频信号SDL和SDR的结果，并返回到步骤SP1。

这样，即使当不相关处理和声音图像定位处理被借助于程序执行时，也有可能通过集成地处理用于使所述输入信号x不相关的函数、声源定位函数和如输出信号函数hl(x)和hr(x)的类似函数，以及通过回旋所述输入信号x中基于其的所述脉冲响应h1(t)和h2(t)，来降低所述不相关处理和所述声音图像定位处理的处理负担。

本发明可以应用于将音频信号的声音图像定位在给定位置的目的。

那些本领域技术人员应该理解，在所述附加权利要求或其等价体的范围内，依赖于设计需要和其它因素，可以进行各种修改、结合、局部结合和变更。

Claims (4)

1.一种声音图像定位装置，包含：

不相关处理部分，用于执行不相关函数以将输入音频信号分成多个低互相关的不相关音频信号；以及。

声音图像定位部分，用于执行声音图像定位函数以将所述多个不相关音频信号的每一个的声音图像定位在给定声源位置，由此通过使用一对输出函数产生用于再现的左声道和右声道音频信号，其中所述输出函数是通过集成所述不相关函数和所述声音图像定位函数而获得的。

2.根据权利要求1所述的声音图像定位装置，其特征在于，

所述不相关处理部分由一对有限脉冲响应FIR滤波器配置。

3.根据权利要求1所述的声音图像定位装置，还包含：信号合成部分，用于分别合成从所述多个信号处理部分中输出的用于再现的左声道和右声道音频信号。

4.一种声音图像定位方法，包含：

不相关函数确定步骤，用于使用不相关处理电路确定不相关函数，以及使用所述不相关函数将输入音频信号分成多个低互相关的不相关音频信号；

声音图像定位确定步骤，用于确定声音图像定位函数，所述声音图像定位函数用于将所述多个不相关音频信号的每一个的声音图像定位在给定的声源位置；

输出函数确定步骤，用于确定一对输出函数，所述一对输出函数是通过集成所述不相关函数和所述声音图像定位函数而获得的；和

再现音频信号产生步骤，用于通过使用所述一对输出函数对所述输入音频信号执行信号处理，以产生用于再现的左声道和右声道音频信号。

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