CN1815549A - 早反射再现设备和声场效果再现的方法 - Google Patents

早反射再现设备和声场效果再现的方法 Download PDF

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CN1815549A CNA2006100011124A CN200610001112A CN1815549A CN 1815549 A CN1815549 A CN 1815549A CN A2006100011124 A CNA2006100011124 A CN A2006100011124A CN 200610001112 A CN200610001112 A CN 200610001112A CN 1815549 A CN1815549 A CN 1815549A
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Abstract

一种再现声场效果的早反射再现方法和设备。所述方法包括：通过考虑测量的预定声场的空间冲激响应特性来产生具有主要反射分量的多个早反射，和产生所述主要反射分量的剩余反射并将产生的剩余反射加到所述多个早反射的主要反射分量。因此，通过在FIR滤波后产生所述剩余反射，能够改进现场感和气氛，并且用于再现声场效果的处理和存储量能够被最小化。

Description

早反射再现设备和声场效果再现的方法
本申请要求于2005年2月5日在韩国知识产权局提交的2005-11015号韩国专利申请的利益，该申请公开于此以资参考。
                        技术领域
本发明总体构思涉及一种可与电视、便携式媒体播放器等一起使用的声场效果再现系统，更具体地说，涉及一种早反射再现设备和声场效果再现方法。
                        背景技术
通常地，在音乐厅中听到的声音包括直接声音和由于来自例如，音乐厅的环绕墙的复杂的反射而产生的间接声音。由于在直接声音之后的50ms(对于音乐声音为80ms)内到达听者的反射声音与直接声音结合而被听作单个声音，因此对应反射的间接声音增强了直接声音。
当直接声音弱时，应该使用早反射增加直接声音的能量。早反射是在直接声音被听到之后的相对短的时间出现的反射。最近的发现指出横向的反射影响对应于被声音包围的感觉的空间印象。
早反射源于在由左耳和右耳接收的声音信号之间的时间延时和相位差。
因此，当通过诸如立体声的声音再现设备再现音乐时，早反射的声音能够被人工地产生并加到原始声音，因而产生例如在音乐厅中听到的声音的效果。
传统的早反射再现设备使用将早反射的复杂反射样式考虑为单个冲激分量的复杂反射样式的数字滤波器。因此，为了获得好的现场感和气氛，传统的早反射再现设备需要对应于早反射的大量冲激系数。因此，传统的早反射再现设备需要大量的处理和存储器负荷。
                        发明内容
本发明总体构思提供一种早反射再现方法和设备，所述方法和设备通过在执行有限冲激响应(FIR)滤波后产生剩余反射并将所述剩余反射加到早反射的每个主要反射分量上而在需要最小的处理计算和存储的同时获得了好的现场感和气氛。
本发明总体构思也提供一种采用所述早反射再现设备和/或方法的声场效果再现系统。
本发明总体构思的另外方面将会部分地在如下的描述中被阐述，并且部分地从描述中是显而易见的，或者可通过本发明总体构思的实施而被理解。
本发明总体构思的上述和/或其他方面可以通过提供一种早反射再现方法而实现，所述方法包括：通过考虑测量的预定声场的空间冲激响应特性而产生多个包括主要反射分量的早反射；以及产生所述主要反射分量的剩余反射并将所述剩余反射加到所述多个早反射的各个主要反射分量上。
本发明总体构思的上述和/或其他方面也可以通过提供一种再现预定声场的声场效果的方法而实现，所述方法包括：接收输入信号；根据所述预定声场的预定的主要反射冲激样式来确定接收的输入信号的早反射的主要反射分量；根据确定的主要反射分量的幅度和位置来获得确定的主要反射分量的剩余反射分量，并将获得的剩余反射分量加到确定的主要反射分量上；和输出具有输入信号、确定的主要反射分量和获得的剩余反射分量的输出信号。
本发明总体构思的上述和/或其他方面也可以通过提供一种声场效果再现方法而实现，所述方法包括：将存储的主要反射冲激样式应用于输入信号以确定其在预定声场中的主要反射，从所述主要反射确定在所述预定声场中的输入信号的剩余反射，和将所述输入信号与所述主要反射和剩余反射相结合。
本发明总体构思的上述和/或其他方面也可以通过提供一种声场效果再现系统而实现，所述系统包括：低通滤波器单元，减少输入信号的高频带分量；早反射产生单元，基于空间冲激响应特性系数产生包括主要反射分量的被滤波的输入信号的早反射；剩余反射产生单元，连续地产生由所述早反射产生单元产生的多个早反射的主要反射分量的剩余反射；和相加单元，将输入信号加到由所述早反射产生单元产生的早反射上。
本发明总体构思的上述和/或其他方面也可以通过提供一种声场效果再现系统而实现，所述系统包括：存储器单元，存储预定声场的主要反射冲激样式；早反射产生单元，将存储的主要反射冲激样式应用于输入信号以确定其在预定声场中的主要反射；剩余反射产生单元，从所述主要反射确定在所述预定声场中的所述输入信号的剩余反射；和结合单元，将所述输入信号与所述主要反射和剩余反射相结合。
本发明总体构思的上述和/或其他方面也可以通过提供一种包括执行声场效果再现方法的可执行代码的计算机可读介质而实现，所述介质包括：第一可执行代码，将存储的主要反射冲激样式应用于输入信号以确定其在预定声场中的主要反射；第二可执行代码，从所述主要反射确定在所述预定声场中的所述输入信号的剩余反射；和第三可执行代码，将所述输入信号与所述主要反射和剩余反射相结合。
                        附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明总体构思的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更容易理解，其中：
图1是示出根据本发明总体构思的实施例的声场效果再现系统的方框图；
图2的(A)到(C)是示出根据本发明总体构思的实施例的由图1的声场效果再现系统的空间冲激响应测量单元所测量的冲激响应；
图3A是示出根据本发明总体构思的实施例的图1的由声场效果再现系统的空间冲激响应测量单元所产生的抽样的冲激响应；
图3B是示出图1的声场效果再现系统的早反射产生单元的方框图；
图4示出图2的(A)到(C)的冲激响应的冲激样式；
图5A是示出根据本发明总体构思的实施例的图1的声场效果再现系统的剩余反射产生单元的方框图；和
图5B示出由图5A的剩余反射产生单元产生的输出特性。
                        具体实施方式
现在，将详细说明参考本发明总体构思的实施例，实施例的示例将会在附图中例举，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下这些实施例将会参考附图被描述以解释本发明总体构思。
图1是示出根据本发明总体构思的实施例的声场效果再现系统的方框图。
所述声场效果再现系统包括低通滤波器单元120、空间冲激响应测量单元130、早反射产生单元140、剩余反射产生单元150、相加单元180、输入电平调节单元110、第一输出电平调节单元160和第二输出电平调节单元170。
空间冲激响应测量单元130基于在预定声场或场所中测量的冲激响应而产生将在早反射产生单元140中使用的有限冲激响应(FIR)滤波器系数c1、c2、c3、...、和cn及FIR滤波器延时值d1、d2、d3、...、和dn。所述预定声场或场所可以是例如，音乐厅、礼堂、录音室等。
输入电平调节单元110通过调节的增益系数gm来减少输入的信号x。
低通滤波器单元120对由输入电平调节单元110调节的输入信号x执行低通滤波，以减少输入信号x中的高频带分量。
早反射产生单元140包括FIR滤波器，该FIR滤波器使用由空间冲激响应测量单元130产生的FIR滤波器系数c1、c2、c3、...、和cn及FIR滤波器延时值d1、d2、d3、...、和dn而产生早反射。另外，早反射产生单元140将产生的早反射加到被低通滤波器单元120滤波的输入信号x，由此制造早反射信号。
剩余反射产生单元150产生由早反射产生单元140产生的所述早反射的每个主要反射分量的剩余反射，将产生的剩余反射加到所述早反射的每个主要反射分量上，并输出剩余反射加到其上的所述早反射信号。例如，剩余反射产生单元150可以使用使延时电路、加法器和乘法器结合的全通滤波器。
第一输出电平调节单元160通过调节的增益系数ge来调节从剩余反射产生单元150输出的早反射信号的电平。
第二输出电平调节单元170通过调节的增益系数gd来调节原始输入信号x的电平。
相加单元180将从第一输出电平调节单元160输出的调节的早反射信号加到从第二输出电平调节单元170输出的调节的输入信号x上，以产生具有对应于预定声场或场所的声场效果的最终输出信号y。
图2的(A)到(C)是示出根据本发明总体构思的实施例的由图1示出的声场效果再现系统的空间冲激响应测量单元130所测量的冲激响应。
图2(A)中示出的冲激响应h(t)在预定声场或场所例如音乐厅中被测量。冲激响应h(t)可以在各种其他声场中被测量以产生期望的声场效果。
测量的冲激响应h(t)然后被处理为图2(B)中示出的冲激响应样式h(n)。例如，可以通过以预定采样周期T进行采样而从测量的冲激响应h(t)中获得冲激响应样式h(n)。
冲激响应样式h(n)然后被抽样为图2(C)中示出的冲激样式 h(n)以简化计算。可以通过从冲激响应样式h(n)中移除若干数据来执行这个抽样。例如，若干采样点可以被丢弃。冲激间的多个滤波器系数c和滤波器延时值d从冲激响应特性中被提取，以产生早反射，在冲激响应特性中，仅主要分量通过抽样而被提取。也就是说，可以选择滤波器系数c和滤波器延时值d以对应于冲激样式 h(n)的冲激。然后滤波器系数c和滤波器延时值d可被早反射产生单元140使用从而产生所述早反射的主要分量。尽管空间冲激响应测量单元130作为在图1中的声场效果再现系统的一部分而被示出，但是应该理解冲激响应h(t)可以在所述声场效果再现系统的工作之前被测量。另外，从测量的冲激响应h(t)中获得的滤波器系数c和滤波器延时值d可在所述声场效果再现系统的工作之前预先存储在存储器中。在这种情况中，在操作早反射产生单元140期间，空间冲激响应测量单元130可以不是必需的，早反射产生单元140能够访问存储器单元以取回被预先存储的滤波器系数c和滤波器延时值d以制造早反射。或者，存储器单元可以存储冲激样式 h(n)，从而 h(n)可以被早反射产生单元140应用于每个输入信号。
图3A是示出根据本发明总体构思的实施例的由在图1中示出的声场效果再现系统的空间冲激响应测量单元130测量的冲激响应的抽样的冲激样式h(n)。
参考图3A，空间冲激响应测量单元130从抽样的冲激样式提取抽样的冲激样式 h(n)的冲激间的每个冲激的乘法系数c1到c5和在如下所述冲激间的延时值d1到d5以产生早反射，所述冲激对应于FIR滤波器系数(即，乘法系数c1到c5)和延时值d1到d5。
图3B是示出图1的声场效果再现系统的早反射产生单元140的方框图。
分别具有延时时间d1、d2、d3、d4和d5的五个延时电路311、312、313、314和315串联连接。早反射产生单元140被安排为将来自延时电路311、312、313、314和315的各个输出分别通过具有乘法系数c1到c5的乘法器321、322、323、324和325，然后将结果提供给加法器330。包括延时电路311、312、313、314和315、乘法器321、322、323、324和325以及加法器330的电路可以是FIR滤波器。
参考图3B，基于在预定声场或场所中测量的乘法系数c1到c5和延时值d1到d5配置产生早反射的FIR滤波器。例如，所述预定声场可以是音乐厅、礼堂、录音室等。特别地，所述预定声场可以是任何导致早反射的场所。也就是说，在所述预定声场或场所中测量的冲激响应h(t)的冲激样式 h(n)的冲激的乘法系数c1到c5和延时值d1到d5分别被应用于乘法器321、322、323、324和325与延时电路311、312、313、314和315。
因此，被低通滤波器120(见图1)滤波的输入信号x被延时电路311、312、313、314和315的每个抽头所延时。然后延时信号的部分分别与乘法器321、322、323、324和325的乘法系数c1到c5相乘，乘法系数c1到c5作为产生早反射的系数代表早反射的冲激样式 h(n)。由乘法器321、322、323、324和325相乘的所述延时信号的部分然后被加法器330加到一起。
图4示出图2的(A)到(C)中示出的测量的冲激响应h(t)的冲激样式 h(n)的结果。
参考图4，当在预定声场或场所(例如，音乐厅)中测量的冲激响应h(t)被取样为对应于冲激样式 h(n)的冲激流时，与主要反射分量一起连续存在的剩余反射410被去除。因此，被转换为冲激样式 h(n)的测量的冲激响应h(t)可以被转换为仅存在主要反射分量而没有剩余反射410的单个冲激。因此，图3B的早反射产生单元产生不包括剩余反射410的冲激样式分量，由此减少了现场感和气氛。由于剩余分量410被移除，因此需要较少的存储和处理来处理冲激样式 h(n)。
图5A和图5B是示出根据本发明总体构思的实施例的图1的声场效果再现系统的剩余反射产生单元150的方框图。
在图5A中示出的剩余反射产生单元中，加法器510和530连接到具有延时时间M的延时电路520的输入和输出端口。剩余反射产生单元150被安排为通过具有增益减少系数-g的乘法器550将输入信号“in”前馈到加法器530，通过具有增益增加系数g的乘法器540将加法器530的输出信号“out”反馈到加法器510。
包括延时电路520、加法器510和530及乘法器540和550的电路可以是全通滤波器，所述输出信号“out”的特性在图5B中示出。应该注意到，为了解释目的，图5B中的延时时间M被夸大。如图5B中示出的具有延时时间M的所有频带的冲激响应信号作为剩余反射而被加到早反射的每个主要反射分量上。延时时间M可以被选择，从而从主要反射分量发生的M、2M、3M等的剩余反射可以被加到所述主要反射分量上。增益减少系数-g和增益增加系数g可以被选择，从而从主要反射分量发生的M、2M、3M等的剩余反射在幅度上逐渐减少以制造衰减效果。
因此，使用图5A的可包括全通滤波器的剩余反射产生单元重新产生先前被冲激样式 h(n)的信号移除的剩余反射并将其加到早反射的主要反射分量上。换句话说，通过处理主要反射分量并随后从其之中获得剩余反射，系统所需要的存储器和处理被最小化。例如，冲激样式 h(n)(即，被抽样的冲激样式 h(n))而不是包括剩余反射的数据的冲激响应样式h(n)，可以被存储和处理。在使用冲激样式 h(n)处理输入信号之后，可以在冲激样式 h(n)中从主要反射分量获得剩余反射。因此，通过将剩余反射加到主要反射分量上而获得的现场感和气氛能够在不显著增加存储器和处理的情况下获得。
本发明总体构思的实施例能够被实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。所述计算机可读记录介质可以包括能够存储其后能够被计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。所述计算机可读记录介质的例子包括只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波(如，通过互联网的数据传输)。所述计算机可读记录介质可以分布在网络连接的计算机系统上，从而计算机可读代码以分布式的方式被存储和执行。本发明总体构思的实施例也可以硬件或硬件和软件的组合而实现。
如上所述，本发明总体构思的各种实施例能够使用最小量的处理(即，运算次数)和存储器来增加现场感和气氛。例如，与考虑单个冲激的传统的再现方法不同，当考虑到主要反射分量和剩余分量时，本发明总体构思的各种实施例可以采用类似于传统的早反射再现方法的许多处理和存储器。当在低能力系统中实现声场效果系统时，由于存储器和处理负荷的限制而导致的与该声场效果系统的可能的能力减少相关联的问题能够被本发明总体构思所克服。因此，能够使用最小化的资源(即，存储器和处理负荷)通过本发明总体构思来再现预定声场或场所的声音效果。
尽管已经显示和描述了本发明总体构思的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明总体构思的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变，本发明总体构思的范围由所附权利要求及其等同物所限定。

Claims (23)

1、一种早反射再现方法，所述方法包括：
根据测量的预定声场的空间冲激响应特性而产生多个包括主要反射分量的早反射；和
产生所述主要反射分量的剩余反射并将产生的剩余反射加到所述多个早反射的各个主要反射分量上。
2、如权利要求1所述的方法，其中，产生所述多个早反射包括步骤：
通过多个延时元件延时输入信号以产生被延时的输入信号的多个部分；
将所述被延时的信号的多个部分乘以具有对应于所述多个早反射的主要反射分量的冲激样式的乘法系数；和
将延时的信号的相乘后的部分加到单个信号中。
3、如权利要求1所述的方法，其中，产生所述剩余反射包括：对多个早反射的所述主要反射分量的每个执行全通滤波。
4、一种再现预定声场的声场效果的方法，所述方法包括：
接收输入信号；
根据预定声场的预定主要反射冲激样式来确定输入信号的早反射的主要反射分量；
根据所述主要反射分量的幅度和位置来获得确定的主要反射分量的剩余反射分量，并将获得的剩余反射分量加到所述主要反射分量上；和
输出具有所述输入信号、确定的主要反射分量和获得的剩余反射分量的输出信号。
5、如权利要求4所述的方法，还包括：
将所述预定主要反射冲激样式预先存储在存储器单元中。
6、如权利要求5所述的方法，其中，所述预先存储所述预定主要反射冲激样式包括步骤：
测量在所述预定声场中的声音的冲激响应特性；
对冲激响应特性进行采样以确定冲激响应样式；和
对所述冲激响应样式进行抽样以保持对应于所述主要反射分量的数据，以获得预定的主要反射冲激响应样式。
7、一种声场效果再现方法，所述方法包括：
将存储的主要反射冲激样式应用于输入信号以确定其在预定声场中的主要反射；
从所述主要反射确定在所述预定声场中的输入信号的剩余反射；和
将所述输入信号与所述主要反射和剩余反射相结合。
8、如权利要求7所述的方法，其中，所述应用存储的主要反射冲激样式包括步骤：
执行对应于在所述预定声场中的多个主要反射的多个延时操作以延时输入的信号来提供主要反射的每个在其中发生的所述输入信号中的冲激。
执行对应于在所述预定声场中的多个主要反射的多个乘法操作以调节所述主要反射的冲激的幅度；和
将具有被调节的幅度的多个冲激结合以提供主要早反射信号。
9、如权利要求7所述的方法，其中，所述确定剩余反射包括步骤：
接收具有指示主要反射的冲激的主要早反射信号；和
执行至少一个延时操作和至少一个增益调节操作以确定与主要反射冲激相距预定时间延时的剩余反射冲激，从而所述剩余反射冲激的幅度随着与所述主要反射冲激的间隔的增加而减少。
10、如权利要求7所述的方法，其中，
将存储的主要反射冲激样式应用于所述输入信号包括：对所述输入信号进行有限冲激响应滤波以从存储的主要反射冲激响应样式将主要反射冲激确定为在所述预定声场中被主要地反射的所述输入信号的第一分量；和
确定所述输入信号的剩余反射包括：对所述输入信号进行全通滤波以从主要反射冲激中将剩余反射冲激确定为在所述预定声场中被剩余反射的所述输入信号的第二分量。
11、一种早反射再现设备，包括：
早反射产生单元，根据空间冲激响应特性系数产生包括主要反射分量的被滤波的多个早反射；和
剩余反射产生单元，连续地产生由所述早反射产生单元产生的多个早反射的主要反射分量的剩余反射。
12、如权利要求11所述的设备，其中，所述早反射产生单元包括：
延时电路，包括多个串联连接的具有对应的延时时间的延时元件；
乘法单元，将从多个延时元件输出的信号乘以对应于空间冲激响应特性的乘法系数；和
相加单元，将被相乘的信号相加。
13、如权利要求11所述的设备，其中，所述早反射产生单元包括有限冲激响应滤波器。
14、如权利要求11所述的设备，其中，所述剩余反射产生单元包括全通滤波器。
15、一种声场效果再现系统，包括：
早反射产生单元，基于空间冲激响应特性系数产生包括主要反射分量的的输入信号的多个早反射；
剩余反射产生单元，连续地产生由所述早反射产生单元产生的所述多个早反射的主要反射分量的剩余反射；和
相加单元，将输入信号加到由所述早反射产生单元产生的所述多个早反射上。
16、如权利要求15所述的系统，还包括：
低通滤波器单元，减少所述输入信号的高频带分量，并将具有减少的高频带的输入信号提供给所述早反射产生单元。
17、一种声场效果再现系统，所述系统包括：
存储器单元，存储预定声场的主要反射冲激样式；
早反射产生单元，将存储的主要反射冲激样式应用于输入信号以确定其在预定声场中的主要反射；
剩余反射产生单元，从所述主要反射确定在所述预定声场中的所述输入信号的剩余反射；和
结合单元，将所述输入信号与确定的主要反射和剩余反射相结合。
18、如权利要求17所述的系统，其中，所述早反射产生单元包括有限冲激响应滤波器，所述有限冲激响应滤波器包括：
对应于在所述预定的声场中的多个主要反射的多个延时单元，将所述输入信号延时以提供每个主要反射在其中发生的输入信号的冲激；
对应于在所述预定的声场中的多个主要反射的多个乘法器，调节所述主要反射的冲激的幅度；和
加法器，将具有被调节的幅度的多个冲激结合以将主要早反射信号提供给所述剩余反射产生单元。
19、如权利要求17所述的系统，其中，所述剩余反射产生单元包括全通滤波器，所述全通滤波器包括：
至少一个延时单元和至少一个增益调节单元，从所述早反射产生单元接收具有在主要反射处的冲激的主要早反射信号，并确定与所述主要反射冲激相距预定时间延时的剩余反射冲激，从而所述剩余反射冲激的幅度随着与所述主要反射冲激的间隔的增加而减少。
20、如权利要求17所述的系统，其中，
所述早反射产生单元包括有限冲激响应滤波器，以从存储的冲激响应样式将主要反射冲激确定为在所述预定声场中被主要地反射的所述输入信号的第一分量；和
所述剩余反射产生单元包括全通滤波器，以从主要反射冲激将剩余反射冲激确定为在所述预定声场中被剩余反射的所述输入信号的第二分量。
21、如权利要求17所述的系统，其中，所述早反射产生单元根据存储的主要反射冲激样式将多个预定的延时系数和多个预定的滤波器系数应用于所述输入信号。
22、如权利要求21所述的系统，其中，所述多个预定的延时系数被应用于串联排列的多个延时单元，所述多个预定的滤波器系数被应用于并联排列以从所述多个延时单元的每个接收各个输出的多个增益调节单元。
23、一种包含执行声场效果再现方法的可执行代码的计算机可读介质，所述介质包括：
第一可执行代码，将存储的主要反射冲激样式应用于输入信号以确定其在预定声场中的主要反射；
第二可执行代码，从所述主要反射确定在所述预定声场中的所述输入信号的剩余反射；和
第三可执行代码，将所述输入信号与所述主要反射和剩余反射相结合。
CNA2006100011124A 2005-02-05 2006-01-11 早反射再现设备和声场效果再现的方法 Pending CN1815549A (zh)

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