FI118370B

FI118370B - Stereolaajennusverkon ulostulon ekvalisointi

Info

Publication number: FI118370B
Application number: FI20022092A
Authority: FI
Inventors: Ole Kirkeby
Original assignee: Nokia Corp
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2007-10-15
Also published as: WO2004049759A1; KR100626233B1; AU2003282148A1; FI20022092A; KR20050075029A; CN1714599A; EP1566077A1; US20040136554A1; US7440575B2; CN100586227C; FI20022092A0

Description

▼ 118370

STEREOLAAJENNUSVERKON ULOSTULON EKVALISOINTI

Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään stereoformaatissa olevien signaalien muuntamiseksi kuulokkeiden avulla tapahtuvaan 5 toistoon soveltuviksi. Lisäksi keksintö kohdistuu signaalinkäsittely-laitteeseen mainitun menetelmän toteuttamiseksi. Keksintö kohdistuu edelleen tietokoneohjelmaan, joka käsittää koneella suoritettavia askeleita mainitun menetelmän toteuttamiseksi. Lopuksi, keksintö kohdistuu matkaviestimeen, jolla on audio-ominaisuuksia.

10

Jo usean vuosikymmenen ajan yleinen musiikkiäänitteiden ja muiden audioäänitteiden sekä julkisten radiolähetysten tuottamismuoto on ollut tunnettu kaksikanavainen stereoformaatti. Kaksikanavainen stereo-formaatti koostuu kahdesta itsenäisestä raidasta tai kanavasta: 15 vasemmasta (L) ja oikeasta (R) kanavasta, jotka on tarkoitettu toistettaviksi erillisten kaiuttimen avulla. Mainitut kanavat on miksattu ja/tai äänitetty ja/tai muuten valmistettu tarjoamaan kuuntelijalle haluttu tila-vaikutelma, kun kuuntelija on asettunut keskeisesti kahden kaiuttimen eteen, jotka edullisesti sijoittuvat 60 asteen kulmaan kuuntelijaan näh-20 den. Kun kaksikanavaista stereoäänitystä kuunnellaan edellä kuvatulla tavalla järjestetyistä vasemmasta ja oikeasta kaiuttimesta, kuuntelija ...; saa alkuperäistä äänimaisemaa muistuttavan tilavaikutelman. Tässä tilavaikutelmassa kuuntelija voi erottaa eri äänilähteiden suunnan, ja *;[.* hän pystyy myös aistimaan eri äänilähteiden etäisyyden. Toisin *;··) 25 sanoen, kaksikanavaista stereoäänitystä kuunnellessa äänilähteet \*·: tuntuvat sijaitsevan jossakin kuuntelijan etupuolella, ja sen alueen sisällä, joka sijoittuu johonkin vasemman ja oikean kaiuttimen väliin.

• · · • · • · • * ·

Tunnetaan myös muita audioäänitysformaatteja, joissa äänentoistoon ··· 30 käytetään vain kahden kaiuttimen sijasta useampaa kuin kahta • · · · . kaiutinta. Esimerkiksi nelikanavaisessa stereojärjestelmässä kuunteli- '·[ jän etupuolella on kaksi kaiutinta: yksi vasemmalla ja yksi oikealla, ja kuuntelijan takapuolella on kaksi kaiutinta, vastaavalla tavalla vasem-maila ja oikealla puolella. Lisäksi matalataajuisille äänille voidaan tar- :*·„ 35 jota erillinen viides kanava/kaiutin.

* • * • * · • * 2 118370 Tällaisia monikanavaisia järjestelyjä käytetään nykyään yleisesti esim. tietokonepeleissä, elokuvateattereissa tai jopa kotiteatterijärjestel-missä. Tämä mahdollistaa yksityiskohtaisemman tilavaikutelman muodostamisen äänimaisemasta, jossa äänien voidaan kuulla tulevan ei 5 ainoastaan jostakin kuuntelijan edessä sijaitsevalta alueelta, vaan myös takaa, tai suoraan kuuntelijan sivulta. Äänitteet tällaisia moni-kanavajärjestelmiä varten voidaan valmistaa siten, että jokaisella kanavalla on oma raitansa, tai kaksikanavaiseen stereoformaattiin nähden ’’ylimääräiset” kanavat voidaan koodata normaalin kaksikanavaisen 10 stereoäänitteen vasemman ja oikean kanavan signaaleihin. Jälkimmäisessä tapauksessa äänentoiston aikana tarvitaan erityinen dekooderi erottamaan esimerkiksi takana vasemmalla ja takana oikealla olevien kanavien signaalit. Esimerkiksi DVD-tuotteet tukevat edellä mainittuja monikanavaisia äänijärjestelyitä.

15

Lisäksi tunnetaan joitakin erityisiä menetelmiä sellaisten äänitteiden valmistamiseksi, jotka on tarkoitettu erityisesti kuulokkeiden avulla tapahtuvaa kuuntelua varten. Näihin kuuluvat esimerkiksi binauraaliset signaalit, jotka on tehty äänittämällä signaaleita, jotka vastaavat ihmi-20 sen tärykalvojen todellisessa kuuntelutilanteessa vastaanottamia pai-nesignaaleja. Tällaisia äänitteitä voidaan tuottaa käyttämällä keino-.. . päätä, joka on varustettu kahdella, ihmisen kahta korvaa vastaavalla mikrofonilla. Kun korkealaatuista binauraalista äänitettä kuunnellaan • · · kuulokkeiden avulla, kuuntelija kokee äänitystilanteen alkuperäisen, :···: 25 yksityiskohtaisen kolmiulotteisen äänikuvan. Binauraalisia signaaleja V*: voidaan myös syntetisoida ilman että on tarpeen tehdä todellisia ääni- V-j tyksiä.

·«· ♦ · • ♦ • · ·

Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu pääasiassa sellaisiin yleisiin kaksi-.:. 30 kanavaisiin stereoäänitteisiin, -lähetyksiin tai vastaaviin audiomateri- .···. aaleihin, jotka on miksattu tai muulla tavalla valmistettu kahden kaiutti- men kautta tapahtuvaa toistoa varten, jotka mainitut kaiuttimet on tar-• \ koitettu sijoitettaviksi edellä kuvatulla tavalla kuuntelijaan nähden. Jäl- jempänä käytetty lyhyt termi “stereo” viittaa edellä esitellyn kaltaiseen :*... 35 kaksikanavaiseen stereoformaattiin. Tällaisessa stereoformaatissa ole- : van audiomateriaalin kahden kaiuttimen avulla tapahtuvaan toistoon viitataan jäljempänä termillä ’’luonnollinen kuuntelu”.

3 118370

Kun stereoäänitettä toistetaan kaiuttimien kautta luonnollisessa kuuntelutilanteessa, kuuntelija pystyy kuulemaan vasemmanpuoleisesta kaiuttimesta lähtevän äänen sekä vasemmalla että oikealla korvallaan, ja vastaavasti oikeanpuoleisesta kaiuttimesta lähtevän äänen sekä 5 oikealla että vasemmalla korvallaan. Tämä on ensisijaisen tärkeää sellaisen kuunteluvaikutelman aikaansaamiseksi, jossa on oikea tila-vaikutelma. Toisin sanoen, tämä on tärkeää, jotta saadaan aikaan kuunteluvaikutelma, jossa äänet tuntuvat lähtevän kuuntelijan pään ulkopuolisesta tilasta tai ulkopuoliselta näyttämöltä. Kuunneltaessa ste-10 reoäänitettä kuulokkeilla, vasen kanava kuuluu vain vasemmanpuoleisessa korvassa ja oikea kanava vain oikeanpuoleisessa korvassa. Tästä johtuen kuunteluvaikutelmasta tulee epäluonnollinen ja rasittava kuunnella, ja äänimaisema tai -näyttämö on kokonaan kuuntelijan pään sisällä: ääni ei ulkoistu aiotulla tavalla.

15

On olemassa syitä, jotka tukevat sitä mielipidettä, että kun normaalia stereoformaattista äänitettä soitetaan suoraan kuulokkeista ilman mitään tilavaikutelman muunnoksia, edellä kuvattu epäluonnollinen tilavaikutelma voi aiheuttaa kuunteluväsymystä. Näin ollen tekniikan 20 tasolta tunnetaan niin sanottuja tilavaikutelman parantajia (engl. spatial enhancers) tai stereolevitysverkkoja kuulokkeita käyttäessä koettujen ; epäluonnollisten kuunteluolosuhteiden kompensoimiseksi.

• ** • » ··· • # · *;!.* Useimpien tilavaikutelman parantajien tai stereolevitysverkkojen pää- '···[ 25 ajatuksena on, että kuuntelijan kuulokkeista kuuleman äänen tulisi olla :.‘*i hyvin samankaltainen kuin ääni, jota kuuntelija kuulisi jos musiikkia olisi • » soitettu kahdesta etäälle toisistaan asetetusta kaiuttimesta. Toisin sanoen, kuulokkeiden avulla toistetut stereosignaalit käsitellään siten, että kuuntelijan korviin saadaan aikaan vaikutelma, jossa ääni tulee ·:· 30 ikään kuin "virtuaalikaiutinparin" kautta, joka puolestaan saa aikaan • i·· :*·*. sen, että kuunneltava ääni muistuttaa alkuperäistä äänilähdettä. Tähän *. kategoriaan kuuluvia menetelmiä kutsutaan jäljempänä nimellä ’’virtu- • · · ····* aalikaiutinmenetelmät”.

·· · • · • · ··· 35 Hakijan aiemmin julkaistu patenttihakemus EP 1194007 esittää ste-reolevitysverkon, joka perustuu edellä mainittuun virtuaalikaiutintyyppi-seen lähestymistapaan. Mainittu stereolevitysverkko kykenee siten 4 118370 ulkoistamaan ääniä siten, että kuuntelija kokee äänimaiseman tai -näyttämön sijaitsevan hänen päänsä ulkopuolella luonnollista kuuntelutilannetta muistuttavalla tavalla.

5 Kuva 1 esittää kaavallisesti esimerkin stereolevitysverkosta, joka perustuu virtuaalikaiutin-lähestymistapaan. Kuvan 1 stereovälitys-verkon toiminnan ymmärtämiseksi käsitteellisesti voidaan pohtia seu-raavaa. Sisääntulosignaalit L ja R edustavat stereoformaatissa olevia signaaleja, jotka luonnollisessa kuuntelutilanteessa syötetään suoraan 10 kaiutinpariin. Vasemmanpuoleisesta kaiuttimesta lähetetty ääni kuullaan sitten kummassakin korvassa ja samalla tavoin oikeasta kaiuttimesta lähetetty ääni kuullaan myös molemmissa korvissa. Näin ollen luonnollisessa kuuntelutilanteessa on neljä akustista polkua kahdesta kaiuttimesta kahteen korvaan, eli kaksi niin sanottua suoraa polkua ja 15 kaksi niin sanottua ristiinkuulumispolkua. Näillä akustisilla poluilla on vastaavat signaalipolut stereolevitysverkossa.

Kun kaiuttimet on sijoitettu symmetrisesti kuuntelijaan nähden, suora polku vasemmanpuoleisesta kaiuttimesta vasempaan korvaan on 20 sama kuin suora polku oikeanpuoleisesta kaiuttimesta oikeaan korvaan, ja samalla tavoin ristiinkuulumispolku vasemmanpuoleisesta kai- .·.: uttimesta oikeaan korvaan on sama kuin ristiinkuulumispolku oikean- * ♦ * !..* puoleisesta kaiuttimesta vasempaan korvaan. Kuvassa 1 osoitetaan identtiset suorat polut alaindeksillä ’d’ ja identtiset ristiinkuulumispolut • · 25 alaindeksillä ’x’. Sekä suoraan polkuun että ristiinkuulumispolkuun liit-tyy aikadiskreetti siirtofunktio, Hd(z) ja Hx(z), tässä järjestyksessä. Ris- • t tilnkuulumispolun siirtofunktiot Hx(z) sisältävät viivemääräajan, joka simuloi polun pituuden eroa suorien ja ristiinkuulumispolkujen välillä. Toisin sanoen luonnollisessa kuuntelutilanteessa esimerkiksi ääni ·:· 30 vasemmanpuoleisesta kaiuttimesta saapuu oikeaan korvaan (ristiin- .··*. kuulumispolku) hieman myöhemmin kuin vasempaan korvaan (suora \ polku). On helppoa ymmärtää, että edellä mainittu stereolevitysverkon •;;f tuottamalla viiveellä suorien ja ristiinkuulumispolkujen välillä on hyvin merkittävä rooli oikean tilavaikutelman sisältävän kuunteluvaikutelman 35 aikaansaamisessa kuulokkeilla. Kuten alan ammattimiehille on tuttua, : aikaviiveiden välinen ero suorassa ja ristiinkuulumispolussa vastaa interauraalista aikaeroa (ITD, engl. interaural time difference), ja suo- 5 118370 ran polun ja ristiinkuulumispolun vahvistusten välinen ero vastaa inter-auraalista tasoeroa (ILD, engl. interaural level difference). ILD on riippuvainen taajuudesta, ITD puolestaan ei.

5 Valitettavasti ihmisen kuulojärjestelmä on erittäin herkkä kaikille korkealaatuisten musiikkiäänitteiden muutoksille. Jopa melko kokemattomat kuuntelijat voivat helposti erottaa mitä tahansa tilavaikutelman käsittelemisessä esiteltyjä artefakteja. Näin ollen on edullista voida varmistaa, että tilavaikutelman parantaja tai stereolevitysverkko ei 10 vahingoita alkuperäisen äänitteen laatua.

Yksi stereoäänityksen merkittävimmistä elementeistä on monotoninen komponentti. Kuten alan ammattimies hyvin tietää, monotoninen komponentti on se osa signaalia, joka on yhteinen sekä L- että R-kanaville, 15 ja joka siten luonnollisessa kuuntelutilanteessa kuullaan ääninäyttämön keskellä. Esimerkiksi pop-äänitteessä laulu sijoitetaan tavallisesti ääni-näyttämön keskelle.

Kun stereoäänisignaaleja L, R, joissa on merkittävä monotoninen kom-20 ponentti, prosessoidaan kuvan 1 tekniikan tason tyyppisessä stereo-levitysverkossa, tämä aiheuttaa merkittävää monotonisten signaalien .·.: vaimenemista tietyillä taajuuksilla tai taajuuskaistoilla. Tämä johtuu siitä, että kun viive lisätään ristiinkuulumispolun signaaliin Hx(z):llä, tie-*:!.* tyissä tilanteissä tämä saa aikaan signaalin, jolla on olennaisesti 25 samankaltainen aaltomuoto kuin suoralla polulla olevalla signaalilla, mutta olennaisesti vastakkainen vaihe. Kun monotonista komponenttia • · :Λ: vastaavat suoran polun ja ristiinkuulumispolun signaalit summautuvat, C!: edellä mainittu vaihe-ero näiden signaalien välillä aiheuttaa monotoni sen komponentin vaimenemista tietyillä taajuuksilla tai taajuuskaistoilla.

·:· 30 Jäljempänä tässä tekstissä tähän efektiin viitataan lyhyesti destruktiivi- ···· :*··; sena interferenssinä.

··· •

Monien kuuntelijoiden on vaikea hyväksyä edellä mainittua tilavaiku-telman käsittelemisen tuloksena syntyvää monotonisen signaali-35 komponentin ei-haluttua muunnosta, ja tämä motivoi sellaisen signaali-käsittelymenetelmän suunnittelemista, joka voi lievittää tätä ongelmaa.

6 118370

Hakijan näkemyksen mukaan tätä ongelmaa ei ole tyydyttävästi ratkaistu tekniikan tason suunnitelmissa.

Patentti US-6111958 esittää audiotilavaikutelman parantavan laitteen 5 ja menetelmiä, jotka pyrkivät pienentämään tilavaikutelman käsittelemisen ei-haluttuja vaikutuksia monotoniseen komponenttiin muodostamalla varsinaista tilavaikutelman laajenemista edeltävän pseudo-ste-reosignaalin. Edellä mainittu julkaisu viittaa niin sanottuun summa-erotus -käsittelyyn, joka ei liitä mukaan mitään binauraalisia piirteitä, ja 10 joka ei siten ole relevantti kuulokkeilla kuuntelun sovelluksissa.

Julkaisu WO-97/00594 esittää menetelmän ja laitteen stereo- ja monotonisten komponenttien tilavaikutelman parantamiseksi. Tämä ratkaisu, joka perustuu analogisten elektronisten piirien käyttöön, 15 käyttää hyväkseen myös monotonisesta signaalista syntetisoidun pseudo-stereosignaalin ajatusta edelleen parantaakseen monotonisen komponentin tilavaikutelmaa. Tällainen lähestymistapa kuitenkin johtaa välttämättä alkuperäisen äänitteen laadun heikkenemiseen.

20 Nyt esillä olevan keksinnön päätarkoituksena on esitellä uusi ja yksinkertainen ratkaisu stereoformaatissa olevien signaalien tilavaikutelman .·. ; käsittelemiseksi, jotta ne soveltuisivat toistettavaksi kuulokkeilla tavalla, joka varmistaa, että myös mainittujen stereosignaalien monotoninen ‘:.Y komponentti havaitaan olennaisesti ilman häiritseviä artefakteja. Laa- *;*·; 25 jemmassa merkityksessä keksintöä voidaan soveltaa sellaisissa tilan- teissä, joissa stereoformaatissa olevaa audiomateriaalia kuunnellaan · \*·: kuulokkeilla, eli äänimateriaali tarjotaan erillisinä vasempana ja oikeana kanavasignaaleina. Audiomateriaalia on voitu tarjota suoraan kaksikanavaisena stereoäänitteenä, tai se on voitu muuntaa tällaiseksi kak- ·:* 30 sikanavaiseksi formaatiksi jostakin toisesta tunnetusta formaatista.

··· • · • · \ Nyt esillä oleva keksintö määrittelee signaalinkäsittelyn lähestymis- • · · tavan, joka sopivimmin perustuu digitaaliseen signaalinkäsittelyyn, tila-vaikutelman parantamisen järjestelmän ulostulon ekvalisoimiseksi 35 siten, että ulostulosignaalien monotonisen komponentin amplitudi- • spektri voidaan säilyttää tasaisempana kuin joissakin tekniikan tason menetelmissä. Tämä varmistaa sen, että kuulokekuuntelutilanteessa 7 118370 signaalien, joiden tilavaikutelmaa on parannettu, tilavaikutelma havaitaan olennaisesti ilman artefakteja. Haluttu vaikutus saadaan aikaan lisäämällä energiaa tilavaikutelman parantajan ulostuloon hieman vii-västetysti suoraan ääneen nähden, ja sen taajuuskaistan puitteissa, 5 jossa monotoninen signaalikomponentti tarvitsee vahvistamista kom-pensoidakseen edellä selitetyn destruktiivisen interferenssin aiheuttaman vaimentumisen. Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti vahvistus, joka määrittää lisättävän energian tason, voi vaihdella reaaliajassa alkuperäisten stereosignaalien monotonisen komponentin vah-10 vuuden mukaan.

Näiden tarkoitusten saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä esitetään itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle sig-15 naalinkäsittelylaitteelle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä esitetään itsenäisen patenttivaatimuksen 9 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle tietokoneohjelmalle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä esitetään itsenäisen patenttivaatimuksen 19 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle matkaviestimelle, jolla on audio-ominaisuuksia, on 20 pääasiassa tunnusomaista se, mitä esitetään itsenäisen patenttivaatimuksen 21 tunnusmerkkiosassa.

• ♦ • · * *:./ Keksinnön muita edullisia suoritusmuotoja on esitetty muissa epäitse- • · · **]/ näisissä patenttivaatimuksissa.

O 25 • · :.‘*i Yhden tulkinnan mukaisesti keksintöä voidaan pitää eräänlaisena lisä- !/.j moduulina, tai ’’kolmantena” kanavana, joka on erillinen tilavaikutelman parantajasta tai itse stereolevitysverkosta. Tämä moduuli tai kanava ekvalisoi ulostulon tilavaikutelman parantajasta tietyllä tavalla, jotta 30 eliminoitaisiin tai minimoitaisiin artefakteja, joita monotonisen kom- !*··. ponentin amplitudispektrin muutos muuten aiheuttaa. Näin ollen kuun- telijat eivät havaitse merkittävää heikkenemistä äänen laadussa kun ···:' keksintöä sovelletaan tilavaikutelman käsittelyssä, jota muutoin käyte- * · · tään korkealaatuisten musiikkiäänitteiden parantamiseksi kuulokkeilla "... 35 kuuntelua varten.

• · • * · • ·· • · 118370 δ

Ongelma, joka liittyy monotonisen komponentin käyttäytymiseen tila-vaikutelman parantamisessa kuulokkeilla kuuntelua varten, ei ole saanut paljon huomiota aikaisemmin. Itse asiassa useimmat tekniikan tason mukaiset tilavaikutelman parantajat pyrkivät saamaan aikaan 5 melko dramaattisia ja siten melko epäluonnollisia vaikutuksia, ja usein väitetään, että kuuntelijat pitävät tätä parempana. Kuitenkin hakijan ymmärryksen mukaan korkealaatuisten musiikkiäänitteiden tapauksessa tämä ei ole välttämättä totta. Vaikka mieltymykset vaihtelevat yksittäisten kuuntelijoiden välillä, on voitu löytää todisteita siitä, että 10 monet kuuntelijat pitävät parempana puhdasta ja siten luonnollista ääntä kuin raskaasti prosessoitua ja tilavaikutelmaltaan ’’ylirikasta” ääntä.

Nyt esillä oleva keksintö on ensimmäinen, joka käyttää hyväkseen 15 suunnitelmarajoitetta, joka liittyy äänenlaatuun objektiivisella tavalla. Keksinnön mukainen menetelmä ja laitteet ovat edullisempia tunnetun tekniikan mukaisiin menetelmiin ja laitteisiin verrattuina toistetun äänen ei-toivotun ja epämiellyttävän värittymisen välttämiseksi/minimoimiseksi erityisesti korkealaatuisen, HiFi-audiomateriaalin yhteydessä.

20

Keksinnön mukainen menetelmä on erityisen sopiva sovellettavaksi .... yhdessä hakijan kehittämän stereolevitysverkon kanssa, joka on kuvattu edellä mainitussa patenttihakemuksessa EP 1194007.

φ · · · · · *»·[ 25 Kuitenkin tulisi ymmärtää, että keksintöä voidaan soveltaa useiden ste- reolevityksen tai vastaavien tilavaikutelmasignaalien käsittelyn mene-V·: telmien kanssa, joissa muodostetaan ainakin yksi viivettä käyttävä ris- tiinkuulumispolku vasemman ja oikean kanavan suoran signaalipolun välillä, ja siten edellä mainitut destruktiiviset interferenssivaikutukset 30 voivat vaikuttaa äänenlaatuun.

···· ··· • * • · *\ Keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa käyttäen kumpaa- ····* kin laitteistoon tai ohjelmistoon perustuvaa järjestelmää. Nyt esillä ole- van keksinnön huomattava etu on se, että keksintö ei huononna ·*·.. 35 nykyistä digitaalisten äänilähteiden, kuten CD-soittimien (Compact-

Disk), MiniDisk-soittimien, MP3- ja AAC-soittimien, sekä digitaalisten radiolähetysten erinomaista äänenlaatua. Keksinnön mukainen käsit- 9 118370 telytapa on myös riittävän yksinkertainen suoritettavaksi reaaliaikaisesti kannettavassa laitteessa, koska se voidaan toteuttaa vähäisellä las-kentatehokkuudella.

5 Viime vuosikymmenen aikana edellä mainitut digitaaliset kannettavat ja henkilökohtaiset audiolaitteet ovat tulleet yhä suosituimmiksi. Tämä kehitys on mm. voimakkaasti lisännyt kuulokkeiden käyttöä musiikki-äänitteiden, radiolähetysten yms. kuuntelussa. Kaupalliset musiikki-äänitteet ja muu audiomateriaali ovat kuitenkin edelleen lähes poik-10 keuksetta kaksikanavaisessa stereoformaatissa, ja näin ollen tarkoitettu kuunneltaviksi kaiuttimien eikä kuulokkeiden kautta. Nyt esillä oleva keksintö tarjoaa ratkaisun tällaisen audiomateriaalin muuntamiseksi kuulokkeilla kuuntelua varten huonontamatta alkuperäistä korkeaa äänenlaatua. Keksintöä voidaan toteuttaa useissa erilaisissa 15 kannettavissa audiolaitteissa, mukaan luettuna myös erilaiset langattomat viestintävälineet.

Keksinnön edullisia suoritusmuotoja ja niistä saatavia etuja selvitetään tarkemmin seuraavassa selityksessä sekä oheisissa patenttivaatimuk-20 sissa.

. . Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla oheisiin • · · piirustuksiin, joissa i · · • · · • · · :...· 25 kuva 1 kuvaa kaavioilisesti yksinkertaista tekniikan tason tyyppistä stereolevitysverkkoa, joka nojautuu virtuaalikaiutin-lähesty- V·! mistapaan, • · · • · • · • · · kuva 2 kuvaa kaavallisesti perusajatusta nyt esillä olevan keksin- .·. 30 nön takana, • · · · • M • * • · *" kuva 3 kuvaa kaavallisesti stereolevitysverkkoa yhdessä ·»·*' monotonisen ekvalisoijamoduulin kanssa keksinnön mukai- sesti, :·! 35 ·· ;\t: kuva 4 esittää esimerkin sellaisen stereolevitysverkon monotoni sen komponentin magnitudivasteesta, jota ei ole ekvalisoitu, 10 118370 kuva 5 esittää esimerkin sellaisen stereolevitysverkon monotonisen komponentin magnitudivasteesta, joka on ekvalisoitu keksinnön mukaisesti, 5 kuva 6 esittää esimerkin monotonisen ekvalisoijamoduulin impulssivasteesta, joka on toteutettu käyttämällä toisen asteen IIR-suodatinta, ja 10 kuva 7 esittää esimerkin monotonisen ekvalisoijamoduulin magnitudivasteesta, joka on toteutettu käyttämällä toisen asteen IIR-suodatinta.

Kuva 1 kuvaa yksinkertaista tekniikan tason tyyppistä stereolevitys-15 verkkoa SW, joka nojautuu virtuaalikaiutin-lähestymistapaan. Kuten aiemmin jo selitettiin, suorat polut merkitään alaindeksillä ’d’ ja ristiin-kuulumispolut alaindeksillä V. Suoralla polulla ja ristiinkuulumispolulla kummallakin on aikadiskreetti äiirtofilihktiö, Hd(z) ja Hx(z), tässä järjes-tyksessä. Ristiinkuulumispolun siirtofunktiot Hx(z) sisältävät viivetermin 20 oikean tilavaikutelman sisältävän kuunteluvaikutelman aikaansaamiseksi. Edellä mainittu hakijan patenttihakemus EP 1194007 selittää , . tällaisen stereolevitysverkon toiminnan, ja erityisesti sen edullisen balansoidun suoritusmuodon yksityiskohtaisemmin.

**!1· • I « O 25 Kuva 2 esittää kaavallisesti tilanteen, jossa stereosignaalit L, R syöte- tään kaiutinpariin, jotka on sijoitettu suoraan vasemmalle ja suoraan oikealle kuuntelijaan nähden. Kun kaiuttimet on sijoitettu symmetrisesti kuuntelijaan nähden, suora polku vasemmanpuoleisesta kaiuttimesta vasempaan korvaan on sama kuin suora polku oikeanpuoleisesta kai- 30 uttimesta oikeaan korvaan, ja samalla tavoin ristiinkuulumispolku vasemmanpuoleisesta kaiuttimesta oikeaan korvaan on sama kuin ris- *:2 tiinkuulumispolku oikeanpuoleisesta kaiuttimesta vasempaan korvaan.

Näin ollen vasemman ja oikean suoran polun siirtofunktiot Hd(z) voi- daan ottaa identtisinä, samoin kuin myös vasemman ja oikean ristiin- ··1 35 kuulumispolun siirtofunktiot Hx(z).

• «· » * · · • · · 2 • · 11 118370

Voidaan helposti nähdä, että kun sisääntulosignaalit L, R kahteen vir-tuaalikaiuttimeen ovat identtiset, eli monotoniset, mitään ääntä ei tuoteta kuuntelijan korviin kun Hd on yhtä suuri amplitudiltaan, mutta päinvastainen vaiheeltaan kuin Hx. Siinä tapauksessa ristiinkuulumispolun 5 ääni kumoaa suoraa polkua etenevän äänen kokonaan johtuen aiemmin selitetyistä destruktiivisen interferenssin vaikutuksista.

Hd:n ja Hx:n käytännön toteutuksessa, kun ne on suunniteltu maksimi-stereolevitykseen, jossa virtuaalikaiuttimet ulottuvat olennaisesti 180°, 10 edellä mainittu monotonisen komponentin vaimentuminen tapahtuu taajuuksilla, jotka keskittyvät noin 600 Hz:n ympärille. Kun virtuaalikaiuttimet ulottuvat 60°, vaimentumista tapahtuu hieman alle 2 kHz:ssä. Taajuudet, joissa monotonisen komponentin vaimentuminen tapahtuu, riippuvat aikaviiveestä suorien ja ristiinkuulumispolkujen 15 välillä (interauraalinen aikaero ITD), joka viive selvästi riippuu virtuaali-kaiuttimien sijainnista ja ulottuvuudesta. Periaatteessa monotonisen komponentin voimakas vaimeneminen voi tapahtua missä vain 500 Hz:n ja 2 kHz:n välillä riippuen kaiuttimien sijainnista ja ulottuvuudesta, sekä mallinnettavan pään koosta.

20 Näin ollen keksinnön mukaan stereolevitysverkon ulostulon ekvalisoin-nin tulisi tapahtua niin, että ulostulosignaalien monotonisen komponen-:· ··: tin amplitudispektri voidaan säilyttää olennaisesti tasaisena edellä mai- v : nituissa taajuuksissa. Monotonisen ekvalisoijan kaikkein ilmeisin käyttö 25 on kompensoida alenema magnitudivasteessa 600 Hz:ssä, mutta edellä mainituista syistä se voi olla tavallisesti käyttökelpoinen kom-pensoimaan alenemaa magnitudivasteessa missä tahansa välillä 500 ;**·. Hz ja 2 kHz. Lisäksi ammattimiehelle on ymmärrettävää, että käytet tävä taajuusalue voi erityisolosuhteissa olla merkittävästi erilainen kun 30 edellä mainittu, esimerkiksi välillä 400 Hz ja 2,5 kHz. Edelleen käyte-\ll\m tystä suodatuksesta riippuen monotonista signaalia voidaan myös vah- ’1:·1 vistaa jonkin verran kaistan ulkopuolella. Vielä edelleen suodatus „:j1 saattaa aiheuttaa komponentin vahvistumisen niin, että se on epä- tasainen kaistan sisäpuolella, esim. kaista voidaan oleellisesti jakaa 35 myös osiin.

• ·» • 1 · • ·· • · 12 118370

Jotta voitaisiin ymmärtää keksintöä paremmin käsitteellisesti, voidaan pohtia kolmatta virtuaalikaiutinta M, joka on asetettu suoraan kuuntelijan eteen (katso kuva 2). Tästä kolmannesta kaiuttimesta M lähetetty ääni toistaa identtisiä äänenpaineita kuuntelijan kahteen korvaan.

5 Käsitteellisesti keksinnön perusajatuksena on käyttää mainittua kaiutinta M täyttämään puuttuva, vaimennettu energia monotonisessa komponentissa. Näin ollen sisääntulo tähän virtuaalikaiuttimeen M on ihanteellisesti signaalien L ja R monotonisen komponentin päästö-kaistaversio, mahdollisesti moduloituna aikamuuttuvalla vahvistuksella 10 gm, jonka arvo riippuu siitä kuinka samankaltaisia stereosignaalit L ja R ovat. Vahvistuksen gm tulisi olla suuri kun signaalit L ja R ovat melkein identtisiä, eli erittäin monotonisia (matala stereofonia), ja vahvistuksen gm tulisi olla pieni kun mainitut signaalit L, R ovat hyvin erilaisia (korkea stereofonia).

15

On olemassa useita tapoja saada arvio monotonisen komponentin määrästä, tai vastaavasti arvioida signaalien L, R stereofonian määrä.

Yksi menetelmä stereofonian arvioimiseksi on esitetty esimerkiksi patenttijulkaisussa EP 955789. Yksinkertainen lähestymistapa on 20 käyttää vasemman ja oikean kanavan signaalien hetkellistä keskiarvoa (L+R)/2. Tämän lähestymistavan etuna on, että signaali (L+R)/2 voi- .... daan määrittää olennaisesti välittömästi. Kehittyneempi menetelmä *:./ voisi olla koherenssifunktion käyttäminen signaalien L, R välillä. Tämä ‘;.V voidaan ymmärtää laajasti kahden kanavan historian käyttönä, jotta :···: 25 saavutettaisiin parannettu arvio niille yhteisestä komponentista, eli kor- :.‘*i relaatioiden samankaltaisuus kanavien välillä. Tämä voidaan saavuttaa :.*’j esimerkiksi vertaamalla kanavien spektriarvoja. Esimerkiksi jos signaa- lien näytteiden 20 ms:n lohko on saatavilla, on mahdollista laskea kummankin kanavan spektri, verrata niitä toisiinsa, ja pitää monofoni- ·;. 30 sena komponenttina ainoastaan ne taajuuskaistat, jotka sisältävät suunnilleen saman määrän energiaa. Monikanavaformaatit, joita todennäköisesti käytetään laajasti tulevaisuudessa, saattavat tarjota ·»:* muita tapoja poimia monotoninen komponentti, ja muita tapoja sekoit- taa monotoninen komponentti niiden kanavien kanssa, joiden tila- 35 vaikutelmaa on käsitelty. Esimerkiksi 5.1 -formaatti sisältää erillisen !·.: keskikanavan.

• · 13 118370

Kaistanpäästösuodattimen Hm(z), joka on vastuussa signaalin tuomisesta kolmanteen virtuaalikaiuttimeen M, keskitaajuus ja kaistanleveys tulee sovittaa kompensoimaan monotonisen komponentin vaimenemista stereolevitysverkossa SW. Sopivimmin kolmas virtuaalikaiutin M 5 on sijoitettu hieman kauemmas kuuntelijasta kuin oikean- ja vasemmanpuoleiset virtuaalikaiuttimet L, R, jotta voitaisiin estää lisätyn keski-äänilähteen aiheuttama ääninäyttämön kaventuminen. Signaalinkäsittelynä tämä vastaa tietyn viiveen lisäämistä signaaliin, joka vastaa kolmatta virtuaalikaiutinta M. Lisäviiveen, joka on liitetty siirtofunktioon 10 Hm(z) tämän aikaansaamiseksi, tulisi olla luokkaa 1 ms, mutta sen tarkka arvo ei ole kriittinen, ja se voi olla myös negatiivinen, kuten -1 ms, tai esimerkiksi välillä -5 ms ja 50 ms. Tulee huomata että kuvassa 2 yleinen viive on poistettu, joten siirtofunktio Hd(z), joka edustaa suoraa polkua, alkaa reagoida ajassa n=0.

15

Kuva 3 esittää kaaviollisesti lohkokaavion monotonisesta ekvalisoijasta ME, joka on liitetty "kolmantena” kanavana stereolevitysverkkoon SW. Kuva 3 esittää myös valinnaisen esiprosessointilohkon PP stereolevi-tysverkon SW edessä stereosignaalien L, R dekorreloimiseksi ennen 20 kun ne menevät varsinaiseen stereolevitysverkkoon SW. Tämän esiprosessointilohkon PP roolia käsitellään tarkemmin myöhemmin tässä . , tekstissä.

• · · • *· • · (»t :«j: Tässä esimerkissä stereosignaalien L, R monotoninen komponentti 25 arvioidaan keskimääräisellä signaalilla (L+R)/2. Monotoninen ekva- 0·:: lisoija, joka on toteutettu vahvistuksella gm, joka on valinnaisesti aika- vaihteleva, ja digitaalinen suodatin z'NHm(z) sisältyvät "kolmanteen” :***: kanavaan ME sen yläosassa.

·»« 30 z'N on N näytteiden puhdas viive, ja Hm(z) on tavallisesti kaistan- "··. päästösuodatin, jossa on loiva ”cut-on”- ja "cut-off’-kaltevuus. Tällainen * · *“ suodatin voidaan toteuttaa hyvin tehokkaasti esimerkiksi toisen luokan rekursiivisen (HR) suodatinosan avulla, jonka z-siirto saadaan seuraa-vasta:

Hmiz)=h±hL^ML (1) I + axz + a2z :·! 35 14 118370

Esimerkki sopivasta parametriarvojen joukosta 44,1 kHz:n näyte-taajuudella on seuraava: 5 b0=0.0277, bi=0, b2=-0.0277, a1=-1.93825995619348, a2=0.94457402736173.

10 Tämän IIR-suodattimen maksimivahvistus on 0 dB. Monotonisen komponentin oikea ekvalisointi vaatii sen, että kokonaisvahvistus gm on lähellä 1 :tä, mutta käytännössä hieman 0,5:ttä suuremman arvon, joka vastaa noin -5 dB:iä, on todettu toimivan paremmin. Jos gm:ää lisätään 15 edelleen, tilavaikutelma saattaa kärsiä ilman huomattavaa parannusta äänen laadussa. Vahvistus gm voi olla aikavaihteleva tai sille voidaan antaa vakioarvo.

Kuvat 4 ja 5 esittävät esimerkkejä stereolevitysverkon magnitudi-20 vasteesta monotonisen ekvalisoinnin kanssa ja sitä ilman keksinnön mukaisesti. Näytteenottotaajuus näissä esimerkeissä on 44,1kHz ja ... j ekvalisoijan siirtofunktio Hm(z) on toisen luokan IIR-suodatin, jonka ulostuloa viivästetään 55 näytettä Hd:n suhteen.

* · · * · φ *;··[' 25 Kuvat 6 ja 7 esittävät esimerkkejä Hm(z):n, joka on tarkoituksella suun- niteltu olemaan saavuttamatta kovin tarkkaa ekvalisointia, impulssi-vasteesta ja magnitudivasteesta.

··* • · • · »*·

Ammattimiehelle on selvää, että liukuluku esityksen avulla tarkkuudella ··· 30 on melko yksinkertaista toteuttaa edellä annettu toisen luokan IIR-suo- .*··. datin Hm(z). Kuitenkin IIR-suodattimien toteuttaminen kiintoluku esityk- *\ sen avulla on tunnetusti vaikeaa, ja tämän vuoksi tässä annetaan esi- ··£ merkki siitä, miten monotonista ekvalisoijaa käytetään keksinnön mukaisesti käyttäen vain erittäin perustason käskyjoukkoa, eli ohjel-"... 35 miston ohjelmakoodia kiintolukualustalla, esimerkiksi digitaalisessa signaaliprosessorissa (DSP).

• · 15 118370

Monotonista ekvalisoijaa on mahdollista käyttää ilman täsmällisiä kertolaskuja. Kuitenkin 16-bittisen audion käsittelemiseksi on tarpeen käyttää 32-bittisiä muuttujia sisäisesti. Toteutus perustuu tilamuuttujan kuvaamiseen, jonka 2-kertaa-2 takaisinkytkentämatriisi käsittää kahden 5 yhteen kytketyn navan reaalisia ja imaginaarisia osia, jotka ovat siirto-funktion nimittäjän juuria. Reaaliosat ovat diagonaalilla, kun taas ima-ginaariosat ovat sivussa diagonaalilta, positiivinen etumerkki elementillä vasemmassa alakulmassa ja negatiivinen etumerkki elementillä oikeassa yläkulmassa. On paljon tarkempaa arvioida napojen sijainnit 10 tällä tavoin kuin käyttää eri yhtälöä kertojilla, jotka ovat likiarvoja tarkasta polynomista. Tämä lähestymistapa mahdollistaa napojen sijaintien valitsemisen, samoin kuin parametrien muut arvot tilamuuttujan kuvaamisessa siten, että kaikki kertolaskut voidaan laskea bittisiirroilla ja lisäyksillä. Päivitysyhtälöt suodattimelle Hm(z) määritellään seuraa-15 vasti: X, (« + 1) 1 — Yn ~ (Χό+ Xzs)!"*1 (M) i , .

= I + u(ri) (2)

_x2 (/? + !)J [χ6 + χ28 1-χ2 χ*2 («)J |_°J

20 ja

·*♦ j i fr ιΓ*ι(Χ)Ί N

·. *: y(n) = — [2 -l] +u(n) ,3)

64 x2(ri) W

• · · 25 • · V*: missä x1 ja x2 ovat tilamuuttujia, u on sisääntulo ja y on ulostulo.

• · • · · • ·· « · O Vaimeneminen rakennetaan mainittuun suodattimeen Hm(z) siten, että sen maksimivahvistus on noin -5 dB. Näin ollen jos u on 16-bittinen ·:· 30 audiosignaali, y voidaan myös tallentaa 16-bittiseen muuttujaan. Tila- ···· muuttujien ^ ja x2 tulee kuitenkin olla 32-bittisiä. Yhtälöissä 2 ja 3 lis-*\ tatut parametrit valitaan huolellisesti, jotta varmistettaisiin riittävä ··*! dynaaminen vaihtelualue ilman ylivuodon riskiä. Kaistanleveyttä on jäljellä kolme tai neljä bittiä vaikka sisääntulo olisi erittäin pakattua 35 popmusiikkia, ja signaali-kohina -suhde olisi erinomainen.

• « * · · • ** • · 16 118370

Kuitenkin tulee huomata, että algoritmin optimointi on manuaalinen toimenpide, ja se on tarpeen käydä läpi uudelleen jos esimerkiksi suodatin Hm(z)pitää suunnitella toiselle näytteenottotaajuudelle. Näin ollen edellä mainittu tulisi ymmärtää esimerkkinä, joka ei rajoita keksinnön 5 mahdollisia suoritusmuotoja.

Kun sisääntulo on puhtaasti monotonista, mikä tarkoittaa sitä, että signaalit L, R ovat samoja, dekorrelaatiota voidaan käyttää tuottamaa pseudo-stereosignaalia, joka edelleen välitetään stereolevitysverkkoon. 10 Kuva 3 esittää valinnaisen esiprosessointilohkon PP käyttöä signaalien L, R dekorrelaatioon ennen stereolevitysverkkoa SW. Tämän tyyppiseen pseudo-stereoprosessointiin viitattaessa käytetään usein termiä mono-3D:hen. Keksinnön mukainen monotoninen ekvalisoija ME toimii hyvin myös tässä sovelluksessa, koska se vahvistaa keskiäänikuvaa 15 taajuuksilla, joissa laululla ja pääinstrumenteilla on merkittävä osa energiastaan. Keksintö parantaa yleistä äänenlaatua ääninäyttämön pienen kapenemisen kustannuksella, aivan kuten se tekee kaksikanavaiselle stereolle ilman dekorrelaatiota. Näin ollen keksinnön mukaista monotonista ekvalisoijaa ME voidaan käyttää ’lievässä levi-20 tyksessä’, joka on esiasetettu sekä mono- että stereoulostuloille.

.·.: Keksinnön mukaista monotonista ekvalisoijaa ME voidaan käyttää useiden erilaisten tilavaikutelman parantajien tai stereolevitysverkkojen yhteydessä. Sopivimmin keksintöä käytetään balansoidun stereolevi-25 tysverkon yhteydessä, joka on esitetty hakijan aiemmassa patentti-Υ’ΐ hakemuksessa EP 1194007. Tässä esitetyn monotonisen ekvalisoijan ME lisäksi mainittua balansoitua stereolevitysverkkoa voidaan edelleen ··· käyttää yhdessä erilaisten tunnettujen esi- ja/tai jälkikäsittely menetelmien kanssa.

·:· 30

»IM

Alan ammattimiehelle on siten itsestään selvää, että nyt esillä oleva • * * \ keksintö ei ole rajoittunut yksinomaan edellä esitettyihin suoritus- *::l muotoihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten *···: puitteissa.

35

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa myös analogisen elektroniikan avulla, mutta alan ammattilaiselle on itsestään selvää, 118370 17 että keksinnön edulliset suoritusmuodot perustuvat digitaalisiin signaa-linkäsittelytekniikoihin. Digitaalisen signaalinkäsittelyn rakenteet voivat olla myös muita kuin IIR-rakenteita, esimerkiksi ei-rekursiivisia (FIR, Finite Impulse Response) rakenteita.

5

Aiemmissa esimerkeissä monotoninen signaalikomponentti ensin poistetaan vasemmasta ja oikeasta sisääntulosignaalista, ja kaistan-päästösuodatus ja myös muita mainittuun signaalikomponenttiin kohdistuvia käsittelyvaiheita suoritetaan sen jälkeen. Kuitenkin on myös 10 mahdollista rakentaa monotoninen signaalipolku ME siten, että kais-tanpäästösuodatus suoritetaan ennen muita käsittelyvaiheita. Joissakin sovelluksissa tämä voi olla edullista. Esimerkiksi jos kaistanpäästö-suodatus suoritetaan ensin, on mahdollista alinäytteistää sekä oikeat että vasemmat kanavat ennen mahdollisesti erittäin kehittyneen algo-15 ritmin käyttämistä monotonisen komponentin erottamisessa. Näin ollen monotonisessa signaalipolussa ME olevat käsittelyvaiheet voidaan suorittaa missä tahansa sopivassa järjestyksessä toisiinsa nähden.

Nyt esillä oleva keksintö on erityisesti tarkoitettu sellaisen audiomateri-20 aalin muuntamiseksi kuulokekuuntelua varten, jossa signaalit ovat tavallisessa kaksikanavaisessa formaatissa. Tämä koskee kaiken-... . laista audiomateriaalia, esimerkiksi puhetta, musiikkia tai ääniefektejä, jotka on nauhoitettu ja/tai miksattu tai joita on muuten käsitelty kahden erillisen audiokanavan aikaansaamiseksi, jotka mainitut kanavat voivat *···* 25 lisäksi sisältää monotonisia komponentteja, tai jotka kanavat on voitu muodostaa yhdestä monotonisesta kanavalähteestä esimerkiksi de- • · \**.: korrelaatiomenetelmien avulla ja/tai lisäämällä kaiuntaa. Tämä mah- dollistaa keksinnön mukaisen menetelmän käytön tilavaikutelman parantamiseksi myös eri tyyppisiä monotonisia audiomateriaaleja ··· 30 kuunneltaessa.

···· ·· • « · " Stereosignaaleja käsittelyä varten tuottavia välineitä voivat olla mm.

·;” CD-levyt, MiniDisc-levyt, MP3-levyt, AAC tai muunlaiset digitaaliset mediavälineet, kuten julkiset TV-, radio- tai muut lähetykset, tietokoneet ·*·,. 35 ja tietoliikennelaitteet, kuten matka- tai multimediapuhelimet, PDA-lait- teet, Web Pädit, jne. Stereosignaaleina voidaan käyttää myös analogi- • * 18 118370 siä signaaleita, jotka ensin AD-konvertoidaan ennen digitaalisessa verkossa tapahtuvaa käsittelyä.

Keksinnön mukainen signaalinkäsittelylaite voidaan yhdistää erityyppi-5 siin kannettaviin laitteisiin, kuten kannettaviin soittimiin tai viestimiin, mutta myös ei-kannettaviin laitteisiin kuten kotistereojärjestelmiin tai PC-tietokoneisiin. Monotonisen ekvalisoijan toteuttaminen voi perustua laitteistoon tai ohjelmistoon, tai käytännön toteutus voi olla sopiva sekoitus näistä kyseessä olevasta sovelluksesta riippuen.

10 • 9 • 9 9 • 99 9 9 999 •99 9 9 m 9 ··· : : ··♦ • 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 • · f • ·· • · ··· • · • * *♦· 9 M» • ···· ·· • * • « • 99 9 9 999 9 9999 999 9 · • · 999 9 99 9 9 9 99 9 9 9 9 9 9 • ♦· *

Claims

1. Menetelmä stereoformaatissa olevien signaalien stereolevityksessä (SW) tai vastaavassa tilavaikutelman signaalinkäsittelyssä niiden 5 saattamiseksi sopiviksi kuulokkeilla kuuntelua varten, joka menetelmä käsittää ainakin seuraavat vaiheet — vasemman ja oikean kanavan signaalipolkujen (Ldl Rd) muodostaminen vasemman ja oikean kanavan sisääntulosignaa-lien (Lin.Rin) käsittelemiseksi vasemman ja oikean kanavan ulos- 10 tulosignaaleiksi (L0Ut,R0Ut), ja — ainakin yhden viivettä käyttävän ristiinkuulumispolun (Lx, Rx) muodostaminen vasemman ja oikean kanavan signaalipolkujen (Ld, Rd) välillä, tunnettu siitä, että menetelmä edelleen käsittää erillisen monotonisen 15 signaalipolun (ME) muodostamisvaiheen vasemman ja oikean ulostulosignaalien (L0ut,Rout) monotonisen komponentin taajuusspektrin ekvalisoimiseksi ainakin — erottamalla vasemmasta ja oikeasta sisääntulosignaalista (Lin,Rin) ainakin olennaisesti monotoninen signaalikomponentti, joka on 20 mainituissa signaaleissa (Lin,Rin), — käsittelemällä monotoninen signaalikomponentti muodostamaan ;\e! käsitelty monotoninen signaalikomponentti, ja — yhdistämällä mainittu käsitelty monotoninen signaalikomponentti • · * \..t ainakin yhden vasemman (Lout) ja oikean (Rout) ulostulosignaalin *:**! 25 kanssa.

* · · • ·· • * · :·**: 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • * · ainakin olennaisesti monotoninen signaalikomponentti erotetaan vasemmasta ja oikeasta sisääntulosignaalista (Lin,Rjn) mainittujen sig- t/l· 30 naalien hetkellisen keskiarvon (L+R)/2 perusteella. ··· t * · • · · *.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ··· ainakin olennaisesti monotoninen signaalikomponentti erotetaan • · *·;·* vasemmasta ja oikeasta sisääntulosignaalista (Lin,Rin) mainittujen sig- 35 naalien samankaltaisuuden perusteella. • m • · · • «f • · 20 118370

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että monotonisen signaalikomponentin käsittely sisältää mainitun signaali-komponentin taajuusspektrin käsittelyn.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun signaalikomponentin taajuusspektrin käsittely suoritetaan olennaisesti taajuusalueella, joka on välillä 500 Hz ja 2 kHz.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 10 monotonisen signaalikomponentin käsittely sisältää mainitun signaali- komponentin vahvistuksen säätämisen.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vahvistuksen säätäminen suoritetaan ajallisesti vaihtelevalla tavalla. 15

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että monotonisen signaalikomponentin käsittely sisältää viiveen lisäämisen mainittuun signaaliin.

9. Signaalinkäsittelylaite stereoformaatissa olevien signaalien stereo- levitykseen (SW) tai vastaavaan tilavaikutelman signaalinkäsittelyyn niiden saattamiseksi sopiviksi kuulokkeilla kuuntelua varten, joka laite .·*:·,* käsittää ainakin — vasemman ja oikean kanavan signaalipolut (L^, Rd) vasemman ja *:**! 25 oikean kanavan sisääntulosignaalien (Lin,Rln) käsittelemiseksi *; *; vasemman ja oikean kanavan ulostulosignaaleiksi (Lou,,Rout), ja !·*·: — ainakin yhden viivettä käyttävän ristiinkuulumispolun (Lx, Rx) ·*· vasemman ja oikean kanavan signaalipolkujen (Ld, Rd) välillä, tunnettu siitä, että laite edelleen käsittää erillisen monotonisen sig- 30 naalipolun (ME) vasemman ja oikean ulostulosignaalin (Uut.Rout) f": monotonisen komponentin taajuusspektrin ekvalisoimiseksi, joka mai- nittu monotoninen signaalipolku (ME) käsittää ainakin *::: — välineet ainakin olennaisesti monotonisen signaalikomponentin, • · *·;·* joka on mainituissa signaaleissa (Lin,Rin), erottamiseksi vasem- 35 masta ja oikeasta sisääntulosignaalista (Lin,Rin), — välineet monotoninen signaalikomponentin käsittelemiseksi muo- • · dostamaan käsitelty monotoninen signaalikomponentti, ja 21 118370 — välineet mainitun käsitellyn monotonisen signaalikomponentin yhdistämiseksi ainakin yhden vasemman (Lout) tai oikean (Rout) ulostulosignaalin kanssa.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet ainakin olennaisesti monotonisen signaalikomponentin erottamiseksi vasemmasta ja oikeasta sisääntulosignaalista (Ljn,Rjn) perustuvat mainittujen signaalien hetkellisen keskiarvon (L+R)/2 määrittämiseen.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet ainakin olennaisesti monotonisen signaalikomponentin erottamiseksi vasemmasta ja oikeasta sisääntulosignaalista (Lin,Rin) perustuvat mainittujen signaalien samankaltaisuuteen.

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet monotonisen signaalikomponentin käsittelemiseksi sisältävät välineet mainitun signaalikomponentin taajuusspektrin käsittelemiseksi.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että väli-20 neet mainitun signaalikomponentin taajuusspektrin käsittelemiseksi käsittävät digitaalisen rekursiivisen (Infinite Impulse Response, HR) tai ;‘.t: ei-rekursiivisen (Finite Impulse Response, FIR) suodatin rakenteen. • ♦ ··· • ♦ ♦

14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että V*! 25 mainitun signaalikomponentin taajuusspektrin käsittely suoritetaan • · · olennaisesti taajuusalueella, joka on välillä 500 Hz ja 2 kHz. • ♦ · • ·· • « ···

15. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet monotonisen signaalikomponentin käsittelemiseksi sisältävät välineet 30 mainitun signaalikomponentin vahvistuksen säätämiseksi.

• · • · ··· \ 16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet φ«· vahvistuksen säätämiseksi on järjestetty suorittamaan säätäminen ajal-*·;·* lisesti vaihtelevalla tavalla. • *·· 35 • · • · ♦ « «· * ♦ 22 118370

17. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet monotonisen signaalikomponentin käsittelemiseksi sisältävät välineet viiveen lisäämiseksi mainittuun signaaliin.

18. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite on digitaalinen signaalinkäsittelylaite.

19. Tietokoneohjelma, joka käsittää koneella suoritettavia vaiheita, tunnettu siitä, että se on järjestetty suorittamaan menetelmän vaiheet 10 minkä tahansa edellä mainitun patenttivaatimuksen 1-8 mukaisesti.

19 118370

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen tietokoneohjelma, tunnettu siitä, että se on järjestetty suoritettavaksi digitaalisessa signaaliprosessorissa.

21. Matkaviestin, jolla on audio-ominaisuuksia, tunnettu siitä, että se 15 käsittää minkä tahansa edellä mainitun patenttivaatimuksen 9-17 mukaisen signaalikäsittelylaitteen.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen matkaviestin, tunnettu siitä, että se on kannettava digitaalinen soitin tai digitaalinen matkaviestinlaite. • · · a ·· :T: 20 ··· • ♦ • · ··· • · • · · • ♦♦ • 1 • · • 1 · • ·· • · #·· • · • · ··♦ ··« ···· ··« • · • · ··· ·«· ··· • · • ♦ ·· · ·· • · • ·♦ · • · · • 1i • φ 23 118370