CN1901761A - 宽单声道声音再现方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种使用双声道扬声器来展宽单声道声音的宽单声道声音再现方法和系统。这种方法包括：将输入的单声道声音信号分离为多个不相关信号；通过对分离信号应用不同的头部相关传递函数使所述分离信号的每个位于关于收听点的前侧中心不对称的虚拟位置上，从而生成虚拟声源；和消除生成的虚拟声源的串扰。

Description

宽单声道声音再现方法和设备

本申请要求于2005年7月20日在韩国知识产权局提交的第2005-65704号韩国专利申请的优先权，该申请全部公开于此以资参考。

                         技术领域

本发明总体构思涉及一种音频再现系统，更具体地讲，涉及一种使用双声道扬声器来展宽单声道声音的宽单声道声音再现方法和系统。

                         背景技术

通常，单声道声音通过单个声道进行再现，而近来用于从单声道声音合成虚拟立体声的技术正在发展中。

与单声道声音再现系统相关的技术已在题为“用于从单声道输入合成虚拟立体声输出的设备和方法”(Apparatus and method for synthesizingpseudo-stereophonic outputs from a monophonic input)的第6,590,983B1号美国专利中进行了描述。

图1是示出传统的单声道声音再现系统的方框图。参照图1，信号M被提供给左全通滤波器102和右全通滤波器104。左全通滤波器102是产生+45度的超前相移的相位超前滤波器。右全通滤波器104是产生-45度的超前相移的相位超前滤波器。左全通滤波器102的输出被提供给加法器120的第一输入和加法器122的同相输入。右全通滤波器104的输出被提供给加法器120的第二输入和加法器122的反相输入。加法器122的输出被提供给加法器126的同相输入。

右全通滤波器104的输出还被提供给透视滤波器(perspective filter)124的输入。透视滤波器124的输出被提供给加法器126的反向输入和加法器128的第二输入。此外，左全通滤波器102的输出被提供给加法器126的同相输入和加法器128的第三输入。加法器128的输出被提供给高通滤波器108和加法器106的第一输入。加法器126的输出被提供给高通滤波器110和加法器106的第二输入。加法器106的输出被提供给低通滤波器109。

高通滤波器108的输出被提供给加法器112的第一输入，低通滤波器109的输出被提供给加法器112的第二输入。加法器112的输出被提供给左声道输出放大器116的输入，而左声道输出放大器116的输出被提供为左声道输出。

高通滤波器110的输出被提供给加法器114的第一输入，低通滤波器109的输出被提供给加法器114的第二输入。加法器114的输出被提供给右声道输出放大器118的输入，而右声道输出放大器118的输出被提供为右声道输出。

因此，在图1中示出的传统的宽单声道声音再现系统处理从左输入信号和右输入信号生成的差分信号分量，以生成立体声像。通过均衡化处理所述差分信号，均衡化的特征在于低频带和高频带的可听得见的频率放大。处理的差分信号与左输入信号、右输入信号以及从原始的左信号和右信号产生的相加信号耦合(即，相加)。

因此，在传统的宽单声道声音再现系统中，输入的单声道声音被划分成不同的频带，划分的频带的级别被校正然后被重新组合。然而，由于根本没有考虑在识别声源的方向中起重要作用的收听者的头部和耳廓，因此传统的宽单声道声音再现系统的性能很差。此外，因为当传统的宽单声道声音再现系统从输入的单声道声音生成两个不相关信号时改变相位，所以音质可被改变。

                         发明内容

本发明总体构思提供一种对宽单声声音进行再现的方法和系统，通过该方法和系统，将输入的单声道声音划分为多个不相关信号，通过使用不同的HRTF构成的多个虚拟扬声器之一来再现每个信号。

将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面，还有一部分通过该描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

本发明总体构思的前述的和/或其他方面可通过提供一种宽单声道声音再现方法来实现，该方法包括：将输入的单声道声音信号分离为多个不相关信号；对每个分离信号应用不同的头部相关传递函数以使该各分离信号位于关于收听点不对称的虚拟位置上，从而生成虚拟声源；消除生成的虚拟声源的串扰。

本发明总体构思的前述的和/或其他方面还可通过提供一种宽单声道声音的再现方法来实现，该方法包括：将输入的单声道声音信号分离为多个不相关信号；通过以下步骤来执行展宽滤波操作，即，通过对各分离的信号应用不同的头部相关传递函数以使该分离信号的每个位于关于收听点的中心不对称的虚拟位置上，来生成虚拟声源，并消除位于所述不对称虚拟位置上的分离信号的串扰；和执行直接滤波操作来调整输入的单声道声音信号与已消除串扰的虚拟声源之间的信号特性。

展宽滤波操作可根据下面的等式执行：

$\left[\begin{array}{cc}{W}_{11}& W_{12}\\ W_{21}& W_{22}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{C}_{11}& C_{12}\\ C_{21}& C_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{B}_L\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_R\left({\mathrm{\θ}}_2\right)& B_R\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_L\left({\mathrm{\θ}}_2\right)\\ B_R\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_L\left({\mathrm{\θ}}_2\right)& B_L\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_R\left({\mathrm{\θ}}_2\right)\end{array}\right]$

其中，W₁₁、W₁₂、W₂₁和W₂₂代表展宽滤波器系数，C₁₁、C₁₂、C₂₁和C₂₂代表串扰消除器系数，B_L(θ₁)和B_R(θ₁)分别代表在与收听点的中心成θ₁角的右侧线上测得的左耳和右耳的第一HRTF，B_L(θ₂)和B_R(θ₂)分别代表在与收听点的中心成θ₂角的右侧线上测得的左耳和右耳的第二HRTF。

本发明总体构思前述的和/或其他方面还可通过提供一种宽单声道声音再现系统来实现，该系统包括：信号分离单元，将输入的单声道声音信号分离为多个不相关信号；双声道合成单元，通过对各分离的信号应用不同的头部相关传递函数以使所述分离信号的每个位于关于收听点的中心不对称的虚拟位置上，来生成虚拟声源；串扰消除器单元，基于声音传递函数消除在双声道合成单元中被定位在所述虚拟位置上的虚拟声源的分离信号间的串扰；直接滤波单元，调整输入的单声道声音信号与已被串扰消除器单元消除串扰的虚拟声源之间的信号特性；输出单元，将从直接滤波单元输出的信号与从串扰消除器单元输出的信号相加，并将相加的信号输出到左扬声器和右扬声器。

本发明总体构思前述的和/或其他方面可通过提供一种单声道声音系统来实现，该系统包括：虚拟声源生成单元，生成与第一扬声器和第二扬声器中的至少一个相对应的输入的单声道声音信号，从输入的单声道声音信号确定第一信号和第二信号，并生成多个不对称虚拟扬声器，从而以相对于所述系统的收听点的广角输出所述第一信号和第二信号的每个。

本发明总体构思前述的以及其他方面可通过提供一种可在电子设备中使用的单声道声音再现系统来实现，该系统包括：虚拟声源生成单元，接收作为输入的单声道声音信号，从该单声道声音信号的第一部分生成第一多个不对称虚拟声源；从该单声道声音信号的第二部分生成第二多个不对称虚拟声源；将所述第一和第二不对称虚拟声源与输入的单声道声音信号组合以将组合的输出信号提供给至少一个实际扬声器，以使所述至少一个实际扬声器输出组合的输出信号。

本发明总体构思前述的和/或其他方面还可通过提供一种声音再现系统来实现，该系统包括：输入终端，接收单声道声音信号；不对称地定位所述单声道声音信号的第一和第二分量的单元；对所述单声道声音进行滤波的滤波器；和输出终端，根据被不对称地定位的第一和第二分量以及滤波的单声道声音信号，输出组合的信号。

本发明总体构思前述的以及其他方面通过提供一种可在具有至少一个实际扬声器的电子设备中使用的单声道声音再现方法来实现，此方法包括：接收将通过至少一个实际扬声器输出的单声道声音信号；从所述单声道声音信号的第一部分生成第一多个不对称虚拟声源，从所述单声道声音信号的第二部分生成第二多个不对称虚拟声源；和将第一和第二不对称虚拟声源与输入的单声道声音信号组合，以将组合的输出信号提供给所述至少一个实际扬声器。

                         附图说明

从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/或其他方面将会变得清楚和更加易于理解，其中：

图1是示出传统的单声道声音再现系统的方框图；

图2是示出根据本发明总体构思的实施例的宽单声道声音再现系统的方框图；

图3是示出根据本发明总体构思实施例的图2的宽单声道声音再现系统的操作的概念图；

图4A和图4B示出根据本发明总体构思的不同实施例的图2的信号分离单元；

图5是图2的宽单声道声音再现系统的详细示图；

图6是示出根据本发明总体构思的实施例的图5的宽单声道声音再现系统的简化方框图；和

图7是示出根据本发明总体构思的实施例通过优化图6的宽单声道声音再现系统而获得的宽单声道声音再现系统的方框图。

                        具体实施方式

现在将详细参考本发明总体构思的实施例，其例子示出在附图，其中，相同标号始终表示相同的部件。以下通过参考附图描述实施例来解释本发明总体构思。

在图2中示出的根据本发明总体构思的实施例的宽单声道声音再现系统包括：信号分离单元210；不对称双声道合成单元220；串扰消除器230；左直接滤波器240和右直接滤波器250。

参照图2，信号分离单元210通过根据频带或相位划分输入的单声道声音来将输入的单声道声音分离为多个不相关信号。例如，信号分离单元210分别通过低通滤波和高通滤波来将输入的单声道声音分离为低频分量信号和高频分量信号。

为了在任意位置形成虚拟声源，不对称双声道合成单元220通过将不同的头部相关传递函数(HRTF)应用于通过信号分离单元210获得的各信号，使该各信号位于关于收听者头部(即，收听点)的前侧的中心不对称的位置上。也就是说，不对称双声道合成单元220通过使用HRTF来排列虚拟扬声器，使其关于收听者头部前侧中心不对称。应该理解，尽管参考收听者头部、收听者、收听点描述了本发明总体构思，但实际上收听者不必位于收听点。该描述的意图不在于限制本发明总体构思的范围，其被包括只是为了说明当单声道声音再现系统在被使用时，收听者头部通常会处于的位置。

串扰消除器230消除在不对称双声道合成单元220中生成的虚拟声源在两个实际的扬声器和收听者的两耳之间的串扰。也就是说，串扰消除器230消除在左扬声器280-1中再现的信号的串扰，从而收听者的右耳不会听到左扬声器的声音，并消除在右扬声器280-2中再现的信号的串扰，从而收听者的左耳不会听到右扬声器的声音。

左直接滤波器240和右直接滤波器250是仅具有增益和延迟的az^-b滤波器，调整输入的单声道声音和通过串扰消除器230输出的虚拟声源之间的信号特性。这里，‘a’代表输出信号级，‘b’代表通过脉冲响应、相位特性或收听经验而得到的时间延迟值。也就是说，左直接滤波器240和右直接滤波器250通过调整与虚拟声源相关的虚拟扬声器输出和实际扬声器输出的时间延迟和输出级的差异，来生成自然的声音。

最终，从输入的单声道声音分离的且被左直接滤波器240和右直接滤波器250滤波的信号与通过串扰消除器230输出的虚拟声源被组合，并被分别输出到左扬声器280-1和右扬声器280-2。

图3是示出根据本发明总体构思的实施例的图2的宽单声道声音再现系统的操作的概念图。

参考图3，输入的单声道声音信号(x)被划分为两个不同的信号(x₁，x₂)，该两个不同的信号通过信号分离单元210去相关。这些分离信号通过不对称排列的虚拟扬声器进行再现。虚拟扬声器由虚线表示。四个虚拟扬声器可通过反映在与收听者的前侧中心成不同角度(θ₁、θ₂)处测得的4个HRTF来形成。也可以使用其他数量的虚拟扬声器和/或不对称排列的虚拟扬声器。也就是说，分离信号(x₁)通过位于与收听者(即，在收听点)的中心线成第一角度(θ₁)的左侧线上的虚拟扬声器和位于与收听者的中心线成第二角度(θ₂)的右侧线上的虚拟扬声器进行再现；分离信号(x₂)通过位于与收听者的中心线成第二角度(θ₂)的左侧线上的虚拟扬声器和位于与收听者的中心线成第一角度(θ₁)的右侧线上的虚拟扬声器进行再现。从而，虚拟扬声器被布置成关于收听者头部前侧中心对称。然而，分离信号(x₁，x₂)中的每个被输入到关于在收听点的收听者头部前侧中心不对称的虚拟扬声器。

图4A和图4B示出根据本发明总体构思不同实施例的图2的信号分离单元210。

参考图4A，单声道声音信号(x)分别被LPF 412和HPF 414分离为低频分量信号(x₁)和高频分量信号(x₂)。

参考图4B，单声道声音信号(x)分别通过LPF 416和加法器418被分离为低频分量信号(x₁)和信号(x₂)，信号(x₂)通过将原始单声道声音信号(x)与低频分量信号(x₁)相加而获得。这些实施例中的任何一个都可以被应用在宽单声道声音再现系统中。

图5是示出根据本发明总体构思的实施例的图2的宽单声道声音再现系统的详细示图。

参考图5，信号分离单元210可利用LPF 512和HPF 514将输入的单声道声音(x)划分成多个频带。相应地，输入的单声道声音信号(x)被LPF 512和HPF 514划分为两个频带。

不对称双声道合成单元220具有从相对于收听者的前侧中心线成不同角度的左侧线和右侧线上的位置处测得的HRTF(B_L(-θ₁)、B_R(-θ₁)、B_L(θ₂)、B_R(θ₂)、B_R(-θ₂)、B_L(-θ₂)、B_L(θ₁)、B_R(θ₁))。不对称双声道合成单元220通过将由信号分离单元210分离的信号与这些HRTF卷积，使每个分离信号位于关于收听者头部的前侧中心不对称的虚拟位置上。这里，B_L(-θ₁)和B_R(-θ₁)分别代表在与收听者前侧成θ₁角的左侧线上的位置处测得的左耳的HRTF和右耳的HRTF。类似地，B_L(θ₂)和B_R(θ₂)分别代表在与收听者前侧成θ₂角的右侧线上的位置处测得的左耳的HRTF和右耳的HRTF。

B_R(-θ₂)和B_L(-θ₂)分别代表在与收听者前侧成θ₂角的左侧线上的位置处测得的左耳的HRTF和右耳的HRTF。B_L(θ₁)和B_R(θ₁)分别代表在与收听者前侧成θ₁角的右侧线上的位置处测得的左耳的HRTF和右耳的HRTF。例如，如果声源信号与B_L(-θ₁)卷积并通过左声道再现，并与B_R(-θ₁)卷积并通过右声道再现，那么收听者感觉到虚拟声源在与收听点成-θ₁角的直线上。

通过LPF 512的信号与B_L(-θ₁)、B_R(-θ₁)、B_L(θ₂)和B_R(θ₂)这几个HRTF的每一个进行卷积；通过HPF 514的信号与B_R(-θ₂)、B_L(-θ₂)、B_L(θ₁)和B_R(θ₁)这几个HRTF的每一个进行卷积。

与B_L(-θ₁)进行卷积的信号通过加法器521和与B_L(θ₂)进行卷积的信号相加；与B_R(-θ₁)进行卷积的信号通过加法器522和与B_R(θ₂)进行卷积的信号相加。此外，与B_L(-θ₂)进行卷积的信号通过加法器523和与B_L(θ₁)进行卷积的信号相加；与B_R(-θ₂)进行卷积的信号通过加法器524和与B_R(θ₁)进行卷积的信号相加。加法器521的输出和加法器523的输出通过加法器525相加并输出到左声道。加法器522的输出和加法器524的输出通过加法器526相加并输出到右声道。

因此，通过LPF 512的信号由位于与收听者前侧成θ₁角的左侧线上的虚拟扬声器和位于与收听者前侧成θ₂角的右侧线上的虚拟扬声器再现；通过HPF 514的信号由位于与收听者前侧成θ₂角的左侧线上的虚拟扬声器和位于与收听者前侧成θ₁角的右侧线上的虚拟扬声器再现。因此，通过LPF 512和HPF 514的信号被定位在关于收听者(即，在收听点)头部的前侧中心不对称的虚拟位置上。

串扰消除器230通过串扰消除算法应用的耳间滤波器(transaural filter)系数(C₁₁(Z)，C₂₁(Z)，C₁₂(Z)，C₂₂(Z))对从不对称双声道合成单元220输出的两个声道的信号进行数字滤波。

尽管在图5中示出的系统对分离信号执行不对称双声道合成，但是如图3中所示，虚拟扬声器作为一个整体是对称排列的。换句话说，在每侧的同一位置，在收听点的每侧输出相同数量的虚拟扬声器。因此，如果使用在下面等式(1)中描述的本身对称的HRTF，并且在执行卷积前具有相同的输入和输出的HRTF被相加，那么根据下面的等式(1)，该结构可以被简化为图6示出的结构。

B_L(θ₁)＝B_R(-θ₁)，B_R(θ₁)＝B_L(-θ₁)，B_L(θ₂)＝B_R(-θ₂)，B_R(θ₂)＝B_L(-θ₂).......(1)

如图6所示，因为虚拟扬声器的对称排列，所以不对称双声道合成单元220总体上是对称结构，结果，可防止声像向一侧倾斜。此外，由于输入到不对称双声道合成单元220的两个声道信号是从分别通过LPF 512和HPF 514的单声道声音信号得到的不同信号(x1)和(x2)，所以这两个信号(x1)和(x2)不会在收听者的前侧中心生成幻像声像(phantom image)。

这里，由于不对称双声道合成单元220和串扰消除器230的参数没有改变，所以它们可以彼此相乘而形成展宽滤波器矩阵，如下面等式(2)所示：

$\left[\begin{array}{cc}{W}_{11}& W_{12}\\ W_{21}& W_{22}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{C}_{11}& C_{12}\\ C_{21}& C_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{B}_L\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_R\left({\mathrm{\θ}}_2\right)& B_R\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_L\left({\mathrm{\θ}}_2\right)\\ B_R\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_L\left({\mathrm{\θ}}_2\right)& B_L\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_R\left({\mathrm{\θ}}_2\right)\end{array}\right]---\left(2\right)$

其中，W₁₁、W₁₂、W₂₁和W₂₂代表展宽滤波器系数，C₁₁、C₁₂、C₂₁和C₂₂代表串扰消除器系数，B_L(θ₁)和B_R(θ₁)分别代表在与收听点的中心成θ₁角的右侧线上测得的左耳和右耳的HRTF，B_L(θ₂)和B_R(θ₂)分别代表在与收听点的中心成θ₂角的右侧线上测得的左耳和右耳的HRTF。

图7是示出通过使用展宽滤波器矩阵来优化图6的不对称双声道合成单元220和串扰消除器230而得到的宽单声道声音再现系统的方框图。

如图7所示，通过组合不对称双声道合成单元220和串扰消除器230，定义了展宽滤波器单元710。如果立体声通过展宽滤波器单元710并通过两个扬声器再现，那么收听者感觉到声音来自收听者的前方相隔很广(即，广角)的虚拟扬声器(比如，位于θ₁和/或θ₂)。在这种情况下，根据虚拟扬声器的位置和数量，展宽的立体声被感觉到。然而，因为在没有虚拟扬声器的中心会有空的感觉，所以收听者会有不稳定的感觉，而且声音会变得不自然，音质恶化。为了解决这个问题，通过定义左直接滤波器240和右直接滤波器250，声音也通过实际的左扬声器280-1和右扬声器280-2输出。左直接滤波器240和右直接滤波器250调整实际扬声器(即，左扬声器280-1和右扬声器280-2)和虚拟扬声器的输出的幅度和延迟。为了避免改变音质，左直接滤波器240和右直接滤波器250的时间延迟被设置为已设计的展宽滤波器710的时间延迟。左直接滤波器240和右直接滤波器250还确定实际扬声器和虚拟扬声器的输出级的比率。因此，左直接滤波器240和右直接滤波器250能调整立体声分离的程度。在极端情况下，如果左直接滤波器240和右直接滤波器250的幅度几乎是零，那么声音只通过虚拟扬声器再现，因此立体声范围被展宽，而在中心没有声音。或者，如果左直接滤波器240和右直接滤波器250的幅度非常大，那么声音只通过实际扬声器(即，左扬声器280-1和右扬声器280-2)再现，并且宽的立体声效果消失。因此，左直接滤波器240和右直接滤波器250的幅度可通过收听经验或根据收听者的偏好的声音测试来确定。

如图7所示，展宽滤波器710用于从通过两个声道输入的信号生成虚拟声源并将声音输出到虚拟扬声器，而左直接滤波器(A(Z))240和右直接滤波器(A(Z))250用于调整两个声道的信号和虚拟信号源之间的信号特性，并将声音输出到实际扬声器280-1和280-2。

本发明总体构思可被实施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是任何可存储其后可以被计算机系统读取的数据的数据存储设备。所述计算机可读记录介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备和载波(例如，通过互联网的数据传输)。所述计算机可读记录介质也可以被分布在联网的计算机系统上，从而所述计算机可读代码以分布式方式被存储和执行。

根据如上所述的本发明总体构思的实施例，当单声道声音被具有相距很窄的两个扬声器的装置(例如，PC、TV、笔记本计算机或蜂窝电话)再现时，立体声范围可以被展宽。

尽管参考两个实际的扬声器(例如，280-1和280-2)描述了本发明总体构思的实施例，但应该理解，可使用一个实际的扬声器来实现本发明总体构思的一些实施例。例如，在与具有单个前中扬声器的声音再现系统(诸如，蜂窝电话)相关的实施例中，多个不对称的虚拟扬声器可以被排列在关于该单独前中扬声器的广角处。

因此，通过使用与输入的单声道声音相关的HRTF来展宽声音范围，可比使用左信号和右信号的差分信号的传统方法感受到更宽的声音范围。

此外，因为频带被划分并且不同的HRTF被不对称地传送，所以与当使用通过改变频带的相位生成左信号和右信号的传统方法时相比，音质改变较少。

尽管已显示和描述了本发明总体构思的几个实施例，但是本领域技术人员应该认识到，在不脱离本发明总体构思的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，本发明总体构思的范围由权利要求及其等同物所限定。

Claims (39)

1、一种宽单声道声音再现方法，该方法包括：

将输入的单声道声音信号分离为多个不相关信号；

通过对各分离信号应用不同的头部相关传递函数以使该各分离信号位于关于收听点不对称的虚拟位置上，从而生成虚拟声源；和

消除生成的虚拟声源的串扰。

2、如权利要求1所述的方法，还包括：

执行直接滤波操作，来调整输入的单声道声音信号和已消除串扰的虚拟声源之间的信号特性。

3、如权利要求2所述的方法，其中，所述执行直接滤波操作的步骤包括：根据已消除串扰的虚拟声源的输出级和时间延迟来确定所述信号特性。

4、如权利要求1所述的方法，其中，所述分离输入的单声道声音信号的步骤包括：将输入的单声道声音信号划分成多个频带。

5、如权利要求1所述的方法，其中，所述分离输入的单声道声音信号的步骤包括：将输入的单声道声音信号划分成多个相位。

6、如权利要求1所述的方法，其中，所述生成虚拟声源的步骤包括：

使第一分离信号位于收听点的左侧和右侧的不同虚拟位置上；和

使第二分离信号位于收听点的左侧和右侧的不同虚拟位置上，从而第二分离信号的虚拟位置与第一分离信号所在的虚拟位置对称。

7、如权利要求1所述的方法，其中，所述生成虚拟声源的步骤包括：

通过位于与收听点的中心线成第一角度的左侧线上的虚拟扬声器和位于与收听点的中心线成比所述第一角度大的第二角度的右侧线上的虚拟扬声器再现第一分离信号；和

通过位于与收听者的中心线成所述第二角度的左侧线上的虚拟扬声器和位于与收听者的中心线成所述第一角度的右侧线上的虚拟扬声器再现第二分离信号。

8、一种宽单声道声音再现方法，包括：

将输入的单声道声音信号分离为多个不相关信号；

通过以下步骤来执行展宽滤波操作，即，通过对各分离信号应用不同的头部相关传递函数以使该分离信号的每个位于关于收听点的中心不对称的虚拟位置上，来生成虚拟声源，并消除位于所述不对称虚拟位置上的分离信号的串扰；和

执行直接滤波操作来调整输入的单声道声音信号与已消除串扰的虚拟声源之间的信号特性。

9、如权利要求8所述的方法，其中，所述展宽滤波操作根据下面的等式执行：

$\left[\begin{array}{cc}{W}_{11}& W_{12}\\ W_{21}& W_{22}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{C}_{11}& C_{12}\\ C_{21}& C_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{B}_L\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_R\left({\mathrm{\θ}}_2\right)& B_R\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_L\left({\mathrm{\θ}}_2\right)\\ B_R\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_L\left({\mathrm{\θ}}_2\right)& B_L\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_R\left({\mathrm{\θ}}_2\right)\end{array}\right]$

其中，W₁₁、W₁₂、W₂₁和W₂₂代表展宽滤波器系数，C₁₁、C₁₂、C₂₁和C₂₂代表串扰消除器系数，B_L(θ₁)和B_R(θ₁)分别代表在与收听点的中心成θ₁角的右侧线上测得的左耳和右耳的第一头部相关传递函数，B_L(θ₂)和B_R(θ₂)分别代表在与收听点的中心成θ₂角的右侧线上测得的左耳和右耳的第二头部相关传递函数。

10、如权利要求8所述的方法，其中，所述展宽滤波操作包括：

对所述多个不相关信号中的第一不相关信号应用第一组预定的头部相关传递函数，以使所述第一不相关信号位于关于收听点的两个或更多个不对称点上；

对所述多个不相关信号中的第二不相关信号应用第二组预定的头部相关传递函数，以使所述第二不相关信号位于关于收听点的两个或更多个不对称点上；

将从应用的第一组预定的头部相关传递函数输出的右耳分量与从应用的第二组预定的头部相关传递函数输出的右耳分量相加，以生成右耳分量信号；

将从应用的第一组预定的头部相关传递函数输出的左耳分量与从应用的第二组预定的头部相关传递函数输出的左耳分量相加，以生成左耳分量信号；和

使用预定的串扰消除系数矩阵来消除左耳分量信号和右耳分量信号间的串扰。

11、如权利要求10所述的方法，其中，所述第一组预定的头部相关传递函数至少包括：

左耳的第一头部相关传递函数和右耳的第二头部相关传递函数，分别用于使所述第一不相关信号的一部分位于收听点的第一侧上的第一角度；

左耳的第三头部相关传递函数和右耳的第四头部相关传递函数，分别用于使所述第一不相关信号的另一部分位于收听点的第二侧上的不同于所述第一角度的第二角度。

12、如权利要求8所述的方法，其中，所述展宽滤波操作包括：

应用具有与虚拟位置、左耳和右耳的位置以及左耳和右耳的特性相应的多个系数的头部相关传递函数矩阵，以使所述多个不相关信号的至少第一不相关信号位于收听点的第一侧的第一角度和收听点的第二侧的不同于所述第一角度的第二角度，从而确定已定位的所述第一不相关信号的左耳分量信号和右耳分量信号；和

使用预定的串扰消除系数矩阵来消除左耳分量信号和右耳分量信号间的串扰。

13、一种宽单声道声音再现系统，包括：

信号分离单元，将输入的单声道声音信号分离为多个不相关信号；

双声道合成单元，通过对各分离信号应用不同的头部相关传递函数以使所述分离信号的每个位于关于收听点的中心不对称的虚拟位置上，来生成虚拟声源；

串扰消除器单元，基于声音传递函数消除在双声道合成单元中被定位在所述虚拟位置上的虚拟声源的分离信号间的串扰；

直接滤波单元，调整输入的单声道声音信号与已被串扰消除器单元消除串扰的虚拟声源之间的信号特性；和

输出单元，将从直接滤波单元输出的信号与从串扰消除器单元输出的虚拟声源相加，并将相加的信号输出到左扬声器和右扬声器。

14、如权利要求13所述的系统，其中，所述信号分离单元包括：

低通滤波器，对输入的单声道声音信号的低频分量进行滤波；和

高通滤波器，对输入的单声道声音信号的高频分量进行滤波。

15、如权利要求13所述的系统，其中，双声道合成单元的头部相关传递函数系数矩阵和串扰消除单元的滤波器系数矩阵被卷积以形成如下等式定义的展宽滤波器系数矩阵：

$\left[\begin{array}{cc}{W}_{11}& W_{12}\\ W_{21}& W_{22}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{C}_{11}& C_{12}\\ C_{21}& C_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{B}_L\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_R\left({\mathrm{\θ}}_2\right)& B_R\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_L\left({\mathrm{\θ}}_2\right)\\ B_R\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_L\left({\mathrm{\θ}}_2\right)& B_L\left({\mathrm{\θ}}_1\right)+B_R\left({\mathrm{\θ}}_2\right)\end{array}\right]$

其中，W₁₁、W₁₂、W₂₁和W₂₂代表展宽滤波器系数，C₁₁、C₁₂、C₂₁和C₂₂代表串扰消除器系数，B_L(θ₁)和B_R(θ₁)分别代表在与收听者头部位置中心成θ₁角的右侧线上测得的左耳和右耳的第一头部相关传递函数，B_L(θ₂)和B_R(θ₂)分别代表在与收听者头部位置中心成θ₂角的右侧线上测得的左耳和右耳的第二头部相关传递函数。

16、如权利要求13所述的系统，其中，所述直接滤波单元包括为输入的单声道声音信号提供增益和延迟的滤波器。

17、如权利要求13所述的系统，其中，所述直接滤波单元包括：

左滤波器和右滤波器，通过将输入的单声道声音信号分离为左信号和右信号，来调整输入的单声道声音信号的增益和延迟，并输出该左信号和右信号。

18、一种单声道声音系统，包括：

虚拟声源生成单元，生成与第一扬声器和第二扬声器中的至少一个相对应的输入的单声道声音信号，从输入的单声道声音信号确定第一信号和第二信号，并生成多个不对称虚拟扬声器，从而以相对于所述系统的收听点的广角输出所述第一信号和第二信号的每个。

19、如权利要求18所述的系统，其中，所述多个不对称虚拟扬声器包括：

至少第一和第二虚拟扬声器，在收听点的每侧再现第一信号，从而第一和第二虚拟扬声器位于相对于所述系统的收听点的不同角度；和

至少第三和第四虚拟扬声器，在收听点的每侧再现第二信号，从而第三

和第四虚拟扬声器位于相对于所述系统的收听点的不同角度。

20、如权利要求18所述的系统，其中，所述虚拟声源生成单元包括：

多个头部相关传递函数单元，接收所述第一和第二信号，并在第一和第二实际扬声器的两侧生成多个虚拟声源信号。

21、如权利要求20所述的系统，还包括：

串扰消除单元，消除所述多个虚拟声源信号间的串扰，并将消除串扰的虚拟声源信号提供给第一和第二实际扬声器，以通过其输出该虚拟声源信号。

22、如权利要求20所述的系统，还包括：

加法单元，将从头部相关传递函数单元接收的所述多个虚拟声源信号和输入的单声道声音信号组合，并将组合的信号提供给第一和第二实际扬声器。

23、如权利要求22所述的系统，还包括：

直接滤波器单元，对输入的单声道声音信号执行调整操作，以使提供给加法单元的调整的输入的单声道声音信号与调整的单声道声音信号被与其组合的所述多个虚拟声源信号具有相同的相位。

24、如权利要求22所述的系统，还包括：

直接滤波器单元，实现对输入的单声道声音信号执行调整操作，以相对于虚拟声源信号的幅度来调整输入的单声道声音信号的相对幅度，并且将调整的单声道声音信号提供给加法单元。

25、如权利要求20所述的系统，其中，所述多个头部相关传递函数单元分别生成将被第一和第二实际扬声器输出的左虚拟声源信号和右虚拟声源信号。

26、如权利要求18所述的系统，其中，所述虚拟声源生成单元包括：展宽单元，将输入的单声道声音信号划分为第一和第二信号，生成多个不对称虚拟扬声器以在虚拟位置输出所述第一信号和第二信号的每个，并消除所述虚拟位置上的虚拟扬声器间的串扰。

27、如权利要求21所述的系统，其中，所述虚拟声源生成单元包括：信号分离单元，接收输入的单声道声音信号，将接收的单声道声音信号划分成分别作为第一信号和第二信号的低频部分和高频部分。

28、一种可用在电子设备中的单声道声音再现系统，包括：

虚拟声源生成单元，接收单声道声音信号，从该单声道声音信号的第一部分生成关于电子设备的收听点不对称的第一多个虚拟声源，从该单声道声音信号的第二部分生成关于电子设备的收听点不对称的第二多个虚拟声源，将所述第一和第二不对称虚拟声源与输入的单声道声音信号组合以提供组合的输出信号，以使至少一个实际扬声器输出组合的输出信号。

29、如权利要求28所述的系统，其中，当组合的输出信号被输出到至少一个实际扬声器时，所述第一和第二多个不对称虚拟声源提供关于所述至少一个实际扬声器对称的多个虚拟扬声器。

30、如权利要求28所述的系统，其中，所述电子设备包括个人计算机，电视机、笔记本计算机和蜂窝电话之一。

31、如权利要求28所述的系统，还包括：

直接滤波单元，实现相对于输入的单声道声音信号调整所述第一多个不对称虚拟声源和第二多个不对称虚拟声源的相对幅度。

32、一种声音再现系统，包括：

输入终端，接收单声道声音信号；

用于不对称地定位所述单声道声音信号的第一和第二分量的单元；

滤波器，对所述单声道声音信号进行滤波；和

输出终端，根据被不对称地定位的第一和第二分量以及滤波的单声道声音信号，输出组合的信号。

33、如权利要求32所述的系统，其中，所述单元包括：

信号分离单元，根据信号特性将所述单声道声音信号分离为第一和第二不相关信号；

不对称双声道合成单元，从位于各不对称位置的所述第一和第二不相关信号生成左耳虚拟信号分量和右耳虚拟信号分量；和

串扰消除单元，消除左耳虚拟信号分量和右耳虚拟信号分量之间的串扰，并将消除串扰的左耳虚拟信号分量和右耳虚拟信号分量提供给输出终端。

34、如权利要求33所述的系统，其中，不对称双声道合成单元包括：

第一头部相关传递函数单元，将第一组预定的头部相关传递函数应用于所述第一不相关信号，以使所述第一不相关信号位于关于所述系统的收听点的两个或更多个不对称点；

第一头部相关传递函数单元，将第二组预定的头部相关传递函数应用于所述第二不相关信号，以使所述第二不相关信号位于关于所述系统的收听点的两个或更多个不对称点；和

加法单元，将从第一头部相关传递函数单元输出的右耳分量与从第二头部相关传递函数单元输出的右耳分量相加来生成右耳虚拟信号分量，将从第一头部相关传递函数单元输出的左耳分量与从第二头部相关传递函数单元输出的左耳分量相加来生成左耳虚拟信号分量，并将所述左耳虚拟声音分量和右耳虚拟声音分量提供给串扰消除单元。

35、如权利要求32所述的系统，其中，所述滤波器包括：

第一滤波器，根据不对称定位的第一组分量的信号特性来调整单声道声音信号的信号特性，将被调整的单声道声音信号提供给输出终端，以使其与不对称定位的第一分量组合，并被第一扬声器输出；和

第二滤波器，根据不对称定位的第二组分量的信号特性来调整单声道声音信号的信号特性，将被调整的单声道声音信号提供给输出终端，以使其与不对称定位的第二分量组合，并被第二扬声器输出。

36、如权利要求32所述的系统，其中，所述输出终端包括：

第一和第二终端，分别将作为第一组合信号的组合信号输出到第一扬声器，将作为第二组合信号的组合信号输出到第二扬声器。

37、如权利要求32所述的系统，其中，所述单声道声音信号的不对称定位的第一和第二分量每个包括声音信息，该声音信息定义了在与所述系统的收听点的两侧与该收听点的中心线成不同的相对角度的虚拟声源。

38、如权利要求32所述的系统，还包括：

至少一个实际扬声器，从输出终端输出组合的信号，以使为所述单声道声音信号的第一分量产生关于所述系统中的收听点的第一不对称虚拟扬声器，并产生关于所述系统中的收听点的第二不对称虚拟扬声器，从而所述单声道声音信号的第一和第二分量被感知为分别来自所述第一和第二不对称虚拟扬声器，而不是来自所述至少一个实际扬声器。

39、一种用在电子设备中的再现单声道声音的方法，包括：

接收将通过至少一个实际扬声器输出的单声道声音信号；

从所述单声道声音信号的第一部分生成关于所述电子设备的收听点不对称的第一多个虚拟声源，从所述单声道声音信号的第二部分生成关于所述电子设备的收听点不对称的第二多个虚拟声源；和

将所述第一和第二不对称虚拟声源与输入的单声道声音信号组合，以将组合的输出信号提供给所述至少一个实际扬声器。

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