FI102715B - Enhanced stereo effect expansion - Google Patents
Enhanced stereo effect expansion Download PDFInfo
- Publication number
- FI102715B FI102715B FI962181A FI962181A FI102715B FI 102715 B FI102715 B FI 102715B FI 962181 A FI962181 A FI 962181A FI 962181 A FI962181 A FI 962181A FI 102715 B FI102715 B FI 102715B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- signal
- sum signal
- stereo
- sum
- filter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Stereophonic System (AREA)
Description
102715102715
PARANNETTU STEREO VAIKUTELMAN LAAJENNUS - FÖRBÄTTRAD STEREOEFFEKTENS UTVIDGNINGIMPROVED STEREO IMPACT EXTENSION - FÖRBÄTTRAD STEREOEFFEKTENS UTVIDGNING
Tässä hakemuksessa esitetty keksintö liittyy äänentoistolaitteistoihin, tarkemmin sa-5 nottuna signaalinkäsittelyyn laitteiston tuottaman stereovaikutelman laajentamiseksi.The present invention relates to audio equipment, more particularly to signal processing, to expand the stereo effect produced by the equipment.
Stereoäänentoistossa pyritään välittämään kuulijalle todellisuutta vastaava äänikuva kahden äänikanavan kautta. Perinteisessä stereoäänentoistossa äänen tulosuunta määräytyy äänisignaalin voimakkuus-ja vaihesuhteista eri kanavilla. Tällöin suunta, 10 josta kuulija havaitsee äänen tulevan, on aina kaiutinparin välisellä alueella tai jomman kumman kaiuttimen suunnalla.Stereo audio is designed to provide the listener with a true-to-life audio image through two audio channels. In traditional stereo sound, the direction of the audio input is determined by the volume and phase ratios of the audio signal across different channels. In this case, the direction from which the listener detects the sound is always in the area between the pair of speakers or in the direction of either speaker.
Stereovaikutelma on rajoittunut erityisesti silloin, kun vasemman ja oikean kanavan kaiuttimet ovat lähellä toisiaan, kuten esimerkiksi televisiossa tai kannettavassa ste-15 reoradionauhurissa. Kun molemmat kaiuttimet ovat kuulijaan nähden miltei samassa suunnassa, kovin selviä eroja havaitussa äänien suunnassa ei synny.The stereo effect is particularly limited when the left and right channel speakers are close to each other, such as a television or a ste-15 portable radio. When both loudspeakers are in almost the same direction to the listener, very obvious differences in the direction of the perceived sounds will not occur.
Eräs tunnettu keino laajentaa äänentoistojäijestelmän suunnantoistokykyä on useampien äänikanavien ja kaiuttimien käyttäminen, mikä on tuttua mm. elokuvateatte-20 reistä.One known way of expanding the directional performance of an audio reverberation system is to use multiple audio channels and speakers, as is known, e.g. movie announcement-20 thighs.
Ihminen havaitsee tulevan äänen suunnan pääasiallisesti eri korvien aistiman äänen kulkuaika- ja amplitudieron avulla. Kaksikanavaisessa äänentoistojärjestelmässä voidaan periaatteessa simuloida kaikkia äänen tulosuuntia muuttamalla edellä mai-25 nittuja tekijöitä. Tällä tavalla ääni voidaan saada kuulumaan jopa kaiutinparin ulkopuolisesta suunnasta.The human perceives the direction of the incoming sound mainly through the difference in the travel time and amplitude of the sound sensed by the different ears. In principle, a dual-channel audio system can simulate all directions of audio input by changing the factors mentioned above. In this way, the sound can even be heard from outside the speaker pair.
Haluttujen äänten kulkuaika-ja amplitudierojen muodostamisen apuna käytetään tässä menetelmässä ns. HRTF-suodattimia (Head Related Transfer Function). HRT-30 F-suodattimilla tarkoitetaan mittaamalla tai laskennallisesti määritettyjä siirtofunktioita, jotka kuvaavat tietystä suunnasta saapuvan äänen suodattumista pään ja ulko-korvan muotojen vaikutuksesta.In this method, the so-called. HRTF (Head Related Transfer Function) filters. HRT-30 F-Filters are defined as measuring or computationally determined transfer functions that describe the directional filtering of incoming sound due to head and outer ear shapes.
HRTF-suodattimien avulla voidaan luoda stereokaiutintoistoon keinotekoinen ääni-35 kuva, jos kaiuttimista tuleva ristiinkuuluminen vastakkaisiin korviin otetaan huomioon laskennassa. Kuvassa 1 esitetyt suodattimet Haja Hv koostuvat kahdesta osasta: stereolaajennussuodattimesta ja ristiinkuulumisen estosuodattimesta. Kuvassa 2 on esitetty vastaava järjestelmä tehokkaammalla toteutustavalla. Tässä toteutuksessa 102715 2 suodattimet Haja Hv korvataan suodattimilla Ha'ja Hv', jolloin laajennus voidaan toteuttaa vain kahdella suodattimella.HRTF filters can be used to create an artificial sound-35 image for stereo speaker reproduction if cross-ears from the speakers are taken into account in the calculation. The filters Haja Hv shown in Fig. 1 consist of two parts: a stereo expansion filter and a crossover filter. Figure 2 shows a similar system in a more efficient embodiment. In this embodiment, 102715 2 filters Haja Hv are replaced by Ha and Hv filters, so that the extension can be implemented with only two filters.
Ongelman tällaisessa menetelmässä muodostavat HRTF-suodatinten signaalia vää-5 ristävät monimutkaiset viive- ja taajuusvasteominaisuudet. Stereofonisessa äänentoistossa tämä ei muodosta ongelmaa, koska näillä vääristymillä saadaan aikaan juuri haluttu stereoäänen laajentuminen. Signaalin monofoniseen osuuteen, joka kuuluu kaiuttimien keskeltä, suodattimet aiheuttavat haitallisia vääristymiä - monofonisen signaalin osan kuuluvuussuuntaahan ei tarvitse muuttaa. Tällaisissa järjestelmissä 10 monofoninen osuus kuulostaa värittyneeltä. Periaatteessa monofonisen signaalin osan vääristymä voitaisiin korjata lisäämällä järjestelmän ulostuloon yksi suodatin-aste lisää, mutta tämä puolestaan vääristäisi haluttua stereovaikutelman laajennusta.The problem with such a method is the complex delay and frequency response characteristics that distort the signal of the HRTF filters. In stereo audio, this does not pose a problem as these distortions produce the desired stereo widening. In the monophonic portion of the signal from the center of the loudspeakers, the filters cause harmful distortions - the monophonic portion of the signal does not need to change direction of reception. In such systems, the monophonic portion 10 sounds colored. In principle, distortion of a portion of the monophonic signal could be corrected by adding an additional filter degree to the system output, but this in turn would distort the desired amplification of the stereo effect.
Monosignaalin erotus stereosignaalista voidaan tehdä tutkimalla kanavien välistä 15 korrelaatiota. Jos signaalit ovat täysin korreloivia, on signaali monofoninen. Stereofonisen osuuden erottaminen kaksikanavaisesta äänestä onnistuu periaatteessa ero-tussignaalin muodostamisella, sillä korreloivat monofoniset osuudet kumoavat toisensa. Kaksikanavaisesta äänestä muodostettua summasignaalia voidaan pitää jonkinasteisena approksimaationa monofoniselle äänelle, koska tällöin korreloivien sig-20 naalien osuus on huomattavasti voimakkaampi kuin ei-korreloivien.The difference between a mono signal and a stereo signal can be made by examining the inter-channel correlation. If the signals are fully correlated, the signal is monophonic. The separation of the stereophonic portion from the two-channel sound is in principle successful by the generation of a separation signal, since the correlating Monophonic portions cancel each other out. The sum signal generated from the two-channel audio can be considered as some approximation to the monophonic sound, because the proportion of the correlating sig-20 signals is significantly higher than that of the non-correlating ones.
EP-patenttijulkaisussa 0 354 519 B1 esitetään monofonisen signaalin vääristymisen poistava kytkentä. Kyseisessä kytkennässä on monofonisen signaalin ilmaisin, joka ohjaa stereovaikutelman laajennuspiirille menevää signaalia. Jos tulosignaali on ste-25 reofoninen, kytkennän tulosignaali viedään normaalisti stereovaikutelman laajennus-piirille. Mikäli tulosignaali on monofoninen, ilmaisinpiiri ohjaa signaalin stereovai-kutelman laajennuspiirin ohi, jolloin monofoninen signaali viedään kaiuttimille sellaisenaan, vääristymättä. Tämän menetelmän ongelmana kuitenkin on se, että julkaisussa esitetty periaate havaitsee vain puhtaasti monofonisen signaalin. Samassa tu-30 losignaalissa voi kuitenkin olla sekä mono- että stereofonisia komponentteja: menetelmä ei korjaa tällaisen signaalin monofoniselle osuudelle aiheutuvia vääristymiä.EP-A-0 354 519 B1 discloses a coupling to eliminate a distortion of a monophonic signal. This connection has a mono signal detector which controls the signal going to the stereo effect amplifier circuit. If the input signal is ste-25 rheophonic, the switching input signal is normally applied to the stereo effect amplifier circuit. If the input signal is monophonic, the detector circuit guides the signal past the stereo amplifier expansion circuit, whereby the monophonic signal is applied to the speakers as such, without distortion. The problem with this method, however, is that the principle disclosed in the publication only detects a monophonic signal. However, the same audio signal may have both mono and stereo components: the method does not correct distortions due to the mono portion of such a signal.
Keksinnön tavoitteena on esittää menetelmä ja laite, joilla tuotetussa stereoäänessä on vähemmän vääristymiä kuin mihin tekniikan tason mukaiset ratkaisut pystyvät.It is an object of the invention to provide a method and a device which produces less distortion in the produced stereo sound than is possible with prior art solutions.
35 Keksinnön tavoitteena on myös korjata laajennetun stereovaikutelman tuottamien suodattimien aiheuttamia vääristymiä monofoniseen signaalin osuuteen.It is also an object of the invention to correct distortions caused by filters produced by an amplified stereo effect on a monophonic signal portion.
102715 3 Tämä parannus saavutetaan muodostamalla alkuperäisestä stereofonisesta materiaalista summasignaali, joka syötetään laajennussuodattimien ohi. Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle järjestelmälle on tunnusomaista, että järjestelmä käsittää elimen summa- ja erotussignaalien muodostamiseksi, sekä elimen erotussignaa-5 lien suodattimien viiveitä vastaavan viiveen muodostamiseksi summasignaalin osuuteen, jonka elimen ulostulo on kytketty summauselimiin muokatun summasignaalin yhdistämiseksi muokattuihin erotussignaaleihin.102715 3 This improvement is achieved by generating a sum signal from the original stereo material, which is passed past the expansion filters. Specifically, the system of the invention is characterized in that the system comprises means for generating sum and difference signals, and means for generating a delay corresponding to the delays of the filters of the difference signals, the output of which is coupled to the summing means for combining the edited sum signals.
Keksintö kohdistuu myös menetelmään, jossa 10 - stereofonisesta signaalista muodostetaan summasignaali, summasignaali viedään stereovaikutelman laajentumisen muodostavien suodattimien ohi, summasignaaliin lisätään olennaisesti samanlainen viive, mikä erotussignaaleihin aiheutuu stereovaikutelman laajentumisen muodostavista suo-15 dattimista, ja muokattu summasignaali lisätään suodatettuihin erotussignaaleihin.The invention also relates to a method of generating a sum signal from a 10 stereo signal, passing a sum signal past the filters forming the stereo effect expansion, adding a substantially similar delay to the difference signals due to the filtering forms forming the stereo effect expansion, and adding the modified sum signals.
Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten oheisiin kuviin, joissa 20 kuva 1 esittää tunnettua stereoäänen laajennusperiaatetta (tähän kuvaan viitattiin edellä), kuva 2 esittää yksinkertaisempaa tunnettua stereoäänen laajennusperiaatetta (tähän kuvaan viitattiin edellä), 25 kuva 3 esittää keksinnön mukaista järjestelmää sovellettuna kuvassa 1 esitettyyn perusrakenteeseen, kuva 4 esittää keksinnön mukaista järjestelmää sovellettuna kuvassa 2 esitettyyn perusrakenteeseen, ja kuva 5 keksinnön erästä edullista toteutusmuotoa.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 illustrates a known stereo widening principle (referred to above), Figure 2 illustrates a simpler known stereo widening principle (referenced above) Figure 4 illustrates a system according to the invention as applied to the basic structure shown in Figure 2, and Figure 5 illustrates a preferred embodiment of the invention.
3030
Kuvissa käytetään toisiaan vastaavista osista samoja viitenumerolta ja -merkintöjä.In the pictures, the same reference numerals and notations are used for like parts.
Kuvassa 3 esitetään keksinnön yleinen periaate. Keksinnön mukaisessa järjestelmässä monofonista signaalin osaa ei suodateta samoissa suodattimissa kuin stereofonista 35 signaalin osaa. Monofoninen signaalin osuus erotetaan ja vähennetään stereofonisista signaaleista monofonisen signaalin erotuselimessä E. Tämän jälkeen stereofonisten signaalien jäljelle jäänyt osuus suodatetaan tunnetun tekniikan mukaan, kuten edellä selostettiin kuvan 1 selostuksen yhteydessä. Monofonista signaalia puolestaan 102715 4 viivästetään elimessä Hs niin, että sen viivästys vastaa suodatinten Hv ja Ha stereofoniselle signaalille aiheuttamia viivästyksiä, jonka jälkeen muokattu monofoninen signaali yhdistetään vasemman ja oikean kanavan suodatettuihin signaaleihin sum-mauselimissä 1 ja 2.Figure 3 illustrates the general principle of the invention. In the system of the invention, the mono portion of the signal is not filtered in the same filters as the stereo portion 35 of the signal. The monophonic signal portion is extracted and subtracted from the stereophonic signals in the monophonic signal separator E. Thereafter, the remaining portion of the stereophonic signals is filtered according to prior art, as described above in connection with the description of Figure 1. In turn, the monophonic signal 102715 4 is delayed in the organ Hs so that its delay corresponds to the delays caused by the filters Hv and Ha for the stereophonic signal, whereupon the modified monophonic signal is combined with the filtered signals of the left and right channels in the summing members 1 and 2.
55
Kuvassa 4 esitetään keksintöä sovellettuna kuvassa 2 esitettyyn perusrakenteeseen. Keksinnön toiminta on edellisessä kappaleessa kuvatun kaltainen.Figure 4 illustrates the invention as applied to the basic structure shown in Figure 2. The operation of the invention is similar to that described in the preceding paragraph.
Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa monofonisen signaalin erotuselin E 10 koostuu kuvan 5 mukaisesti summauselimistä 3, 5 ja 6 sekä vahvistinasteista 4 ja 7.In a preferred embodiment of the invention, the mono signal separation element E 10, as shown in Figure 5, consists of summing elements 3, 5 and 6 and amplifier stages 4 and 7.
Monofoninen signaalin osuus muodostetaan laskemalla vasemman ja oikean kanavan signaalit yhteen summauselimessä 3, jonka jälkeen saatu monofonisen signaalin osuus vähennetään kummankin kanavan signaalista. Monofonisen kanavan painotusta voidaan tässä vaiheessa säätää vahvistinasteilla 4 ja 7, missä vahvistinasteiden 4 15 vahvistuskerroin k on edullisesti välillä O - 1 ja vahvistinasteen 7 vahvistuskerroin on edullisesti 1 -k.The monophonic signal portion is formed by summing the left and right channel signals in the summing member 3, after which the resulting monophonic signal portion is subtracted from the signal of each channel. The monophonic channel weighting can at this stage be adjusted by amplifier stages 4 and 7, wherein the amplification factor k of the amplifier stages 4 is preferably between 0 and 1 and the amplification stage 7 preferably has a gain factor of 1.
Erään keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan viivästyselin Hs muodostuu vii-veasteesta 8 ja vahvistinasteesta 9. Monofonista signaalia viivästetään viiveasteella 20 8 niin, että sen viivästys vastaa suodatinten Hv ja Ha aiheuttamaa viivästystä. Vii- veasteen 8 jälkeen monofonista signaalia voidaan vahvistaa tai vaimentaa vahvisti-nasteella 9 signaalitasojen erojen tasaamiseksi ennen monofonisen signaalin yhdistämistä vasemman ja oikean kanavan suodatettuihin signaaleihin summauselimissä 1 ja 2.According to a preferred embodiment of the invention, the delay element Hs consists of a delay stage 8 and an amplifier stage 9. The monophonic signal is delayed by a delay stage 20 8 so that its delay corresponds to the delay caused by the filters Hv and Ha. After the delay stage 8, the mono signal may be amplified or attenuated by the amplifier stage 9 to compensate for differences in signal levels before combining the mono signal with the filtered signals of the left and right channels in the summing members 1 and 2.
2525
Koska suodattimien aiheuttamat viiveet eivät kuitenkaan ole samoja kaikilla taajuuksilla, eräässä toisessa keksinnön edullisessa suoritusmuodossa viiveasteen 8 muodostaa edullisemmin suodatin, jonka taajuusvaste-ja viiveominaisuudet oleellisesti vastaavat suodatinten Hv ja Ha ominaisuuksia.However, since the delays caused by the filters are not the same at all frequencies, in another preferred embodiment of the invention, the delay stage 8 is more preferably formed by a filter whose frequency response and delay characteristics substantially correspond to those of the filters Hv and Ha.
3030
Suodattimet Hv ja Ha, kaikki mainitut summauselimet sekä kaikki mainitut vahvistin- ja viiveasteet ovat sinänsä piirieliminä alan ammattimiehen tuntemaa tekniikkaa.Filters Hv and Ha, all of said summing members, and all of the amplifier and delay stages mentioned are per se circuit devices known to those skilled in the art.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI962181A FI102715B (en) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | Enhanced stereo effect expansion |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI962181A FI102715B (en) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | Enhanced stereo effect expansion |
FI962181 | 1996-05-23 |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI962181A0 FI962181A0 (en) | 1996-05-23 |
FI962181A FI962181A (en) | 1997-11-24 |
FI102715B1 FI102715B1 (en) | 1999-01-29 |
FI102715B true FI102715B (en) | 1999-01-29 |
Family
ID=8546079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI962181A FI102715B (en) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | Enhanced stereo effect expansion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI102715B (en) |
-
1996
- 1996-05-23 FI FI962181A patent/FI102715B/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI962181A (en) | 1997-11-24 |
FI102715B1 (en) | 1999-01-29 |
FI962181A0 (en) | 1996-05-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI113147B (en) | Method and signal processing apparatus for transforming stereo signals for headphone listening | |
US4908858A (en) | Stereo processing system | |
US4199658A (en) | Binaural sound reproduction system | |
US7177431B2 (en) | Dynamic decorrelator for audio signals | |
US6937737B2 (en) | Multi-channel audio surround sound from front located loudspeakers | |
US8027476B2 (en) | Sound reproduction apparatus and sound reproduction method | |
US8532305B2 (en) | Diffusing acoustical crosstalk | |
US8605914B2 (en) | Nonlinear filter for separation of center sounds in stereophonic audio | |
US6970569B1 (en) | Audio processing apparatus and audio reproducing method | |
EP0148568A1 (en) | Stereo image recovery | |
EP0865226B1 (en) | A system for improving a spatial effect of stereo sound or encoded sound | |
KR100236447B1 (en) | Device for enlarging stereo sound place | |
EP0917400A2 (en) | An apparatus for localizing a sound image and a method for localizing the same | |
KR100437174B1 (en) | Stereophonic soound system | |
EP0833545B1 (en) | Loudspeaker device | |
US6711270B2 (en) | Audio reproducing apparatus | |
JP2944424B2 (en) | Sound reproduction circuit | |
FI102715B (en) | Enhanced stereo effect expansion | |
US6038325A (en) | Speaker system for use in an automobile vehicle | |
US7366312B2 (en) | Artificial stereophonic circuit and artificial stereophonic device | |
JPH02261300A (en) | Stereophonic sound reproducing device | |
EP0630168B1 (en) | Improved Dolby prologic decoder | |
US6005947A (en) | Technique for enhancing stereo sound | |
JPH0292200A (en) | Stereophonic sound reproducing device | |
JPH07222298A (en) | Surround stereo |