TW200841326A - Method and apparatus for enhancement of audio reconstruction - Google Patents

Description

200841326 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及-種關於如何提高對重構音頻 方向的感知的技術。具體地，本發明提出了—種用 所記錄的音頻信號的設備和方法，使得可以相對於 5他方向的音頻信號對音頻源的可選方向進行強化或過加權 (over-weighted ) 〇 【先前技術】 通常，在多聲道再現和收聽中，收聽者被多個揚哭 Π)環繞。存在捕獲針對特定設置（勝up)的音頻信號的各^ 方法。再現中的-個通常目標是再現原始記錄的聲音事件 的空間合成，即，各個音頻源_點㈤gin)，如管弦樂 隊内喇叭的位置。多個揚聲器設置是相當常見的，並且^ 以產生不同的空間感。不使用特殊的後生產技術，通常已 丨5知的兩聲道身歷聲設置可以僅在兩個揚聲器之間的線上重 〉 建聽覺事件。這主要通過所謂的“振幅_移動（panning)，，來 、 貝現，其中取決於音頻源相對於揚聲器的位置，與一個音 頻源相關的信號的振幅分佈在兩個揚聲器之間。這通常在 退錄或後續的混音期間進行。即，來自相對於收聽位置較 2〇遠左側的音頻源將主要通過左揚聲器再現，而在收聽位置 m面的音頻源將通過這兩個揚聲器以相同的振幅（電平） 再現。然而，不能再現從其他方向發出的聲音。 因此，通過使用分佈在收聽者周圍的更多揚聲器，可 以覆盍更多方向，並且可以產生更加自然的空間感。可能 5 200841326 聲道揚聲11佈局是5.1標準（服跡υ，里 預先確定為0。、土30。和+ = = Γ聽位置的方位角 將信間’ 置的偏差將導致再現品料低。根據糾準的再現設 多個= = 的不同數9的揚聲器的 中）也包括不同高度的揚聲尤其在影院和聲音裝置 ίο 15 計並的再現設置，針對緒提及的揚聲器系統設 戈下如η右干不同的記錄枝，以便記錄和再現收聽情 t同記錄環境中所感知到的空間感。用於記錄針㈣ 選多笨道揚聲H系統的空_音的理 方 聲器個數相同的麥克風。在這種情況下 时量ttttern)也應與揚聲器佈局相對應，使得只使 咬立1克（或更多）來記錄來自任意的單方向的 耳曰°母個麥克風與特定揚聲肋關聯。越多的 於再現’麥克風的方向性圖案越窄。然而，窄方向麥^ 相當昂貴’並典型具有非平坦的頻率回應，以不期望的 式使所記錄的聲音的品質發生惡化。❹卜，由於總是使用 以比所需更多的麥克風來再現從單個方向發出的聲音，使 用具有過寬方向性圖案的多個麥克風作為多聲道再A的輸 入導致歪曲（colored)和模糊的聽覺感知，好似其是以^ 不同揚=相關聯的麥克風而記錄的。通常’當^用的 麥克風敢適於兩聲道的記錄和再現，即，這些麥克風並不 6 20 200841326 疋以再現J衣繞空間感的目標而設計的。 從麥克風設計的觀點來看，討論了各種方式以調整麥 克風的方向性圖案，以滿足空間.音頻_再現中的需求。通 $所有麥克風依據荦音到達麥克風的方向來有差別地捕 ，聲音。卩卩，麥克風具林敏度，這取決於所記錄 聲音的到達方向。在-些錢財，該影響是微小的，因 為這些麥克風捕獲的是與方向幾乎無關的聲音。這些麥克 ίο 15 風通常被稱為全向麥克風。在典型的麥克風設計中了將圓 形隔膜（circular diaphragm )附在小的氣密（airt 上。 如果隔膜沒有附在殼上’聲音等同地從每—側到達殼，其 方向性圖案具有兩罐瓣。g卩’這種麥克取相等的靈敏 度從隔膜的前後㈣聲音，然㈣性缺。這種麥克風並 不捕獲來自與隔膜平面垂直（即與最大靈敏度方向垂直） 的方向的聲音。這種方向性圖案被稱為偶極子或八字。 使用用於麥克風的非氣密殼，也可以將全向麥克風修 改為方向性麥克風。該殼_構造，使得允許聲波通過該 殼傳播並到賴膜，其巾-些傳龄向是優選的，從而這 種麥克風的方向性圖案成為全向和偶極子之_圖案。例 =，這些圖案可以具有兩個波瓣。然而，這些波瓣可以具 度…些通，知的麥克風具有僅僅單個波瓣的 圖案。取重要的讀疋心胗轉 表示為We,，θ是聲奸軸方向 依據方向來量化輸人聲音振幅中被捕獲的部分 先前討論的全向圖案也被稱為零階圖案，先前所提及 20 200841326 的其他圖案（偶極子和心形）被稱為一階圖案。所有先前 討論的麥克風設計不允許方向性圖案的任意成形，因為它 們的方向性圖案完全由其機械構造來確定。 為了部分地克服該問題，設計了一些專用聲學結構， 5可以用於產生比一階麥克風的方向性圖案更窄的方向性圖 • 案。例如，當將有孔的管附在全向麥克風上時，可以產生 Φ 具有窄方向性圖案的麥克風。這些麥克風被稱為徵槍或步 槍式麥克風。然而，它們典型不具有平坦的頻率回應，即 以所§己錄琴音的品質為代價來使方向性圖案變窄。此外， ίο該方向性圖案由幾何構造預先確定，因而以這種麥克風執 行的記錄的方向性圖案在該記錄後不能得到控制。 因此，提出了其他方法以部分地允許在實際記錄之後 改變方向性圖案。通常，這依賴於以全向或方向性麥克風 陣列圮錄聲音、並在之後應用信號處理的基本思想。近來 I5提出了各種這樣的技術。相當簡單的示例是使用彼此靠近 的兩個全向麥克風來記錄聲音，並從彼此中減去信號。這 產生了具有等同於偶極子的方向性圖案的虛擬麥克風俨 5虎。 ^其他更加複雜的方案中，也可以在將麥克風信號相 20加，前對其進行時延或滤波。使用波束形成（也是無心 域蘇中公知的技術），通過利甩棒 克風信號進行濾波，並在濾波之後將信號相加（濾波·求二 波束形成），來形成與窄波束相對應的信號。然而，這些技 術對於^號本身來說是隱蔽的（blind)，即，它們不知道聲 200841326 音到達的方向。因而，必須定義預定的方向性圖案，這與 聲音源在預定方向的實際出現無關。通常，對聲音的“到 達方向”的估計是其自身的任務。 通常’可以使用以上的技術來形成各種不同的空間方 5向特性。然而，形成任意的空間選擇性靈敏度圖案（即， 形成窄的方向性圖案）需要多個麥克風。 產生多聲道記錄的可選方式是將麥克風定位在靠近要 記錄的每個聲源（例如，樂器）處，並通過在最終混音中 控制緊靠（cl〇se-up)麥克風信號的電平來重新產生空間 °感然而，這種系統在產生最終的下混音（downmix)的過 私中需要大量麥克風和許多用戶交互。 近來已經提出了克服上述問題的方法，被稱為方向性 音頻編碼（DirAC)，這種方法可以與不同的麥克風系統一 起使用，並能夠記錄聲音以便使用任意揚聲器設置進行再 15現。DirAC的目的是使用具有任意幾何設置的多聲道揚聲 器系統，盡可能精確地再現現有聲學環境的空間感。在記 錄％ i兄中，以全向麥克風（W)和允許測量聲音到達方向 乂及耳曰擴政的麥克風組來測置J辰境的回應（可以是連巧 記錄的聲音或脈衝回應）。在以下段落中以及在本申請中貝 2〇術語“擴散”應被理解為針對聲音的非方向性的^量。 即，以相等的強度從所有方向到達收聽或記錄位置的&音 是最大擴散的。量化擴散的通常方式是使用來自區間[0耳曰 的擴散值’其中，值1描述了最大擴散的聲音，以及’值·’〇 描述了理想的定向聲音，即僅從一個可清晰辨識的方内到 9 200841326 用盘=1彳目通常已知的測量聲音到達方向的方法是應 =i坐標軸對齊的3個人字麥克風（χγζ)。設計了 變雍夕^風(所明&琴場麥克風”），直接產生所有期望的 j絲然而，如以上所提及的，W、x、wz信號也可以 根據離散全向麥克風组來計算。

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Dll：AC 77析巾’將所記錄的聲音信號分至與人類聽 見感知的頻率選擇性相對應的頻道（frequency channel)。 ^例如’號通過濾波驗或傅立葉變絲處理，以將 ^號刀、至夕個頻道，具有適於人類聽覺的頻率選擇性的帶 見。=後，分析頻帶信號以確定聲音源點的方向和針對具 有預定時間解析度（fesGlutiGn)的每個頻道 日=解析度並不需要是蚊的，並且#然可以適合於記錄 裒兄在DirAC中，與所分析的方向和擴散資料一起記錄 或傳輸一個或更多個音頻聲道。 15 在合成或解碼中，最終應用於揚聲器的音頻聲道可以 基於全向聲道W (由於所使用的麥克風的全向方向性圖案 而以南品質記錄），或者針對每個揚聲器的聲音可以被計算 為W、X、Y和z的加權和，因而形成針對每個揚聲器的 具有特疋方向特性的信號。與編碼相對應，將每個音頻聲 2〇道分為頻道’可選地，還依據所分析的擴散，將頻道分為 擴政或非擴政流。如果測墨擴散為—兩’則可以使甩產生聲 音擴散感知的技術（例如也用於身歷聲提示編碼中的去相 關技術）來再現擴散流。使用致力於產生類似點的虛擬音 頻源（位於在分析中發現的方向資料所指示的方向上）的 10 200841326 技術，即產生DirAC信號，來再現非擴散聲音。即，如在 現有技術中，並不使空間再現適合於一個特定的“理想,， 揚奪器設置（例如，5.1)。這尤其是以下情況··使用與用於 5 10 15 記錄的麥克風的方向性圖案有關的知識，根據方向參數（即 通過向量來描述）來確定聲音的源點。如已經討論的，以 ^率選，性方式來將3維空間中的聲音源點參數化。這樣， :、要揚耸器設置的幾何結構是已知的，便可以以高品 設置來魏方向感。因此，此AC並不限於 ^揚荦H幾何結構，並通常允許更加靈活的對聲音的空 間再現。 工 儘管已經開發了許多技術來再現多聲道音頻記錄，並 並=於之後的多聲道再_適合域，但是現有技術中 間信號產生影響’使得可以在再現期 獨晰，可峨來自-個 【發明内容】 頻聲個實施例，可以重構具有至少一個音 聲道的-部， 自1方:或來自多個特定方向度允許增強來 方向:在導:音=3:於記錄位置的期望源點 的該部分，使得相;重，分時’修改音頻聲道 于於/、有扣不遢離期望源點方向的源點 20 200841326 方向的方向參數的音頻聲道的其他部分，增大具有指示靠 近期望源點方向的源點方向的方向參數的音頻聲道的—部 分的強度。可以強化音頻聲道或多聲道信號的部分的源點 方向’從而允許對在記錄期間位於所選方向上的音頻物件 5 的更好感知。 根據本發明的另一實施例，用戶可以在重構期間選擇 應當強化哪個方向或哪些方向，從而強化與所選方向相關 聯的音頻聲道的部分或多個音頻聲道的部分，即相對於餘 下的部分增大其強度或振幅。根據實施例，可以使用比未 10實現方向參數的系統尖銳得多的空間解析度對來自特定方 向的聲音進行強化或衰減。根據本發明的另一 實施例，可 以指定任意的空間加權函數，該函數無法以常規麥克風實 現。此外，加權函數可以是隨時間和頻率而變化的，從而 可以以高靈活度使用本發明的其他實施例。此外，加權函 I5數非常易於實現和更新，因為僅需將它們載入系統而不是 更換硬體（例如，麥克風）。 根據本發明的另一實施例，對具有相關聯的擴散參數 (該擴散參數指示音頻聲道的一部分的擴散）進行重構， 使得相對於具有相關聯的較低擴散的音頻聲道的其他部 2〇刀’減小具有南擴散的音頻琴道的一部分的強度。 因此’在音頻彳§5虎的重構過程中，可以考慮音頻信號 的各個部分的擴散，以進一步增加重構信號的方向感知。 此外，相對於僅使用擴散聲音部分來增加信號的總擴散、 而非利用針對音頻源的更好重分佈的擴散資訊的技術，這 12 200841326 τ以增大音頻源的重分佈。應注意，本發明還允許相反地 強化具有擴散源點的所記錄聲音的部分，例如環境信號。 根據另一實施例，將至少一個音頻聲道上混音（upmix) 至夕個g頻笨道。多個音頻聲道可與可用於重播的揚聲器 5 ^數目相對應。可以使用任意揚聲器設置增強音頻源的重

分佈，同B寺可以保證總是盡可能好地使用現有設備再現音 頻源的方向，而不考慮可用揚聲器的數目。 根據本發明的另一實施例，甚至可以經由單聲道揚聲 仃再現。當然，在這種情況下，信號源點方向將是揚 10耸益的f際位置。然、而，通過選擇相對於記錄位置的信號 的期望源點方向，與簡單的下混音重播相比，可以顯著地 增大源於所選方向的信號的可聽性。 根據本發明的另一實施例，當將一個或更多個聲道上 此曰至與％聲益相對應的多個聲道時，可以精確地再現作 15號的源點方向。例如，通過使用振幅移動技術，可以盡可 能好地重構源點方向。為了進一步提高感知品質，也可以 依據所選方向引入附加相移。 另外，本發明的特定實施例可以減少用於記錄音頻作 號的麥克風被膜（capsule)的成本，而不會嚴重影響音頻 2〇品質，這是因為至少是用於確定方向/擴散估計的麥克 需具有平坦的頻率回應。 …、 【實施方式】 以下將參照附圖對本發明的若干實施例進行描述。 13 200841326

第一圖示出了用於重構音頻信號的方法實施例，該立 頻信號具有至少-個音頻聲道和指示相對於記錄位置的二 頻聲道的一部分的源點方向的相關聯的方向參數。在選二 步驟10中’針對重構音頻信號的重構部分，選擇相對於記 錄位置的期望源點方向，其巾重構部分與音頻聲道的 分相對應。即，針對要處理的信號部分來選擇源點方向°， 在重構之後應可從該賴額清楚地聽見該信制分。可 以直接通過用戶輸入或自動地做出該選擇，如下所述。 ίο

20 該部分可以是音頻聲道的時間部分、頻率部分或特定 頻率間隔的時間部分。在修改步驟12中，修改音頻聲道的 該部分，以導出重構音頻信號的重構部分，其中該修改包 括^目對於具有指示遠離期望的源點方向的源點方向的方 向麥數的音麟道的其他部分，增大具有指示靠近期望的 源點方向的義方向的方向參數的音頻聲道的—部分的強 度。即，通過增大強度或電平來強化音頻聲道的該部分， 例如’可以通馳驗隨與音鱗_該部分相乘而實 現。根據實關，把大_放因數乘以源自#近所選（期 望）方向的方向的部分，以在重構過程中触這些信號部 =，並提高收聽者所感興趣的這些音頻記錄㈣的可聽 2通常:在該申請的上T文中，應將信號或聲道強度的 二理解為使W呈現為更好的可聽性的任何措施。例 是增大信號振幅、增大信號所攜帶的能量，或 者把錢乘以大於單位Uunity)的縮放因數。，可 以減小競爭信號的響度以實現該效果。 14 200841326 在收聽地點，用戶可以通過用戶介面直接執行期望方 向的選擇。然而，根據可選實施例，該選擇可以自動地執 行，例如通過分析方向性參數而自動執行，從而強化了具 有大致相同源點的頻率部分，而抑制了音頻聲道的剩餘部 分。因此，可以使信號自動彙聚於主要音頻源處，而不需 要收聽端處的額外的用戶輸入。

20 根據其他實施例，由於已經設置了源點方向，所以省 略選擇步驟。即，增大具有指示靠近所設置方向的源點方 向的方向參數的音頻聲道的一部分的強度。例如，所設置 的方向可以是硬接線的（hardwired)，即該方向可以是預定 1例如，如果僅對電話會議場景中的巾讀話者感興趣， 體。可選實施例可以從記憶 貝取叹置方向，_憶體也可以存儲多個待用作設置 取:例如，在打開本發明的設備時，可以讀 镜時施例’也可以在編抑侧（即，在記錄信 輪附方向的選擇’使得可以隨音頻信號-起傳 可能已二在：附加芩數指不用於再現的期望方向。因此， 道用侧選擇重構信號的空間感知，而無需知 &再現的特定揚聲器設置。 頰信號的方法獨立於意在再現重構音 道或身歷聲或多’所以可以將該方法應用於單聲 的工間感進仃後處理，明強信號的 15 200841326 於單聲道重播時， 成任意的方向性圖軸=將錢果解料q能夠形 以在接㈣（即在__2料記錄錢1而，可 無需=記錄設置做出任何改變）完全地獲得_果，而 實施例，即用於重構^構^頻信號的設備（解石馬器） 哭9Π白社士人.頻^虎的解碼 感知度。 當用 器20包括方向選二碼器_實施例:解: 圖的實施例，岭向；分修改11 24。极據第二 多聲道音頻輸入26，:八^分析^干麥克思所記錄的 部分的源點方向° 28導出指示音頻聲道- 15 向性參數。根據“明部分㈣點方向）的方 入射到麥克風的方向施例，選擇將大部分能量 位置。例如，母個特定錢科來確定記錄 I令與祖 可以使用先前所描述的DirAC-麥克風_ 八Si也可當然’基於所記錄的音頻資訊的其他方向性 二方命參數L以用於實現該分析。因此’方向分析器28導 S二26的1方八向參數3G指示音頻聲道的-部分或多 二二二點方向。此外，可以操作方向性 73 “ 蛤出針對每個信號部分（例如，針對信號的每 個頻率咖鱗個，貞）的擴散參數32。 將度參數30以及（可選地）擴散參數32傳輸至 構方向選擇器22實現用於針對重構音頻信 號的重心選擇闕於記錄位置的期望的源點方向。將與 期望方向有關的資訊傳輸至音頻部分修改器Μ。音頻部分 16 20 200841326 修改器24接收至少一個音頻聲道34,具有針對其導出方向 麥，的一部分。例如，通過音頻部分修改器修改的至少二 個耸迢可以是由傳統多聲道下混音演算法產生的多聲道俨 號^的下混音…擁其簡單的情況是乡聲道音頻輪3 的虎的直接求和。然而，因*本發明的實施例並 入聲運的個數而限定，因而在可選實施例中，音頻二 20可以同時處理所有音頻輸入聲道％。 、 ”、、為 ίο 15 音頻部分修改蒸24對音頻部分進行修改，以導出 音頻信號的重構部分，其巾該修改包括：相對於 遠離期望源點方向的賴方向的方向參數的音頻 : =’增大具有指示靠近期望源點方向的源點方向的； 向參數的音頻聲道的—部分的強度。在第二圖的示例中， 數36 (q)乘以要修改的音頻聲道部分來執行 二p，如果分析該音頻聲道部分源於靠近所選期望 大的縮放因數36乘以該音頻部分。因而在 其輸出38處，音頻部分修改器輸出與 頻聲道部分相對應的重構音頻信號的重構^八&如 部分=改器24的輸出38處的虛線所指示，^僅針g 輸出Μ而執行’而且還針對多聲道輪出 : 對該多耷道輸出信號的輸出聲道的 广 订 &。 巧如數不固定或是預定 換言之，音頻解碼器20的實施例根摅 用的方向性分料獲祕輸人。中使 相盔絰挤洚，-十i 1 很守粟人類聽覺系統的 V頁车騎度把來自麥克風陣列的音頻信說26分為頻帶。 17 20 200841326 ，據每個頻道巾㈣間來分析聲音的方向以及（可選的） 聲音的擴散。例如，這些屬性以方向角（方位角（azi)和 仰角（de))和擴散索引Psi (在〇和1之間改變）進行傳 、.然後，通過對所獲取的信號使用加權操作（該操作取 決於方向角azi和/或eIe、以及（可選的）擴散㈤）），對 所獲取的信號施加意欲或所選的方向特性。很鶴，可 針對不_帶有所區別地指定該加權’並城合 隨時間改變。 吊曰 10 15

w圖示出了基於DirAC合成的本發明的另一實灰 例。在讀意義上，第三圖的實關可以被轉為DirA( 再現的增強，這允許依據所分析的方向來控制聲音的绩 平。這使得可以強化來自—個或多財向的聲音 = 制來自-個或多個方向的聲音。當應用於多聲道再現， 實現對所再現聲音圖像的魏理。如果僅制—個聲道％ 為輸出’則該效果等同於在信號記錄_使用1有任 向性圖案的方向性麥姐。在第三斷^出的實施例;、， 示出了方向參數的導出、以及—個傳輸音鱗道的導出。 例如，基㈣聲場麥姐所記_β格式錢風聲道w、 X、Υ和Ζ來執行該分析。 遂幀地Urame-W1Se)執行該過程。因此，將連續』 信號分為f貞’通過窗函數來對巾貞進行較，從而避免; 界處的不連續。在傅立葉義塊4G中對加窗信號幢 立葉變換，將麥克風信號分為N個頻帶。為了單^ 18 20 200841326 帶:處理，因為對餘，帶 幢内每個B格式麥’克風 =:導;=^ 分量的強度的係數。將這些頻率 ^ :出現的頻率 以導出音頻聲道和相關聯的方向參數。二I Μ 實施例中，· Β格式麥找聲道的全向^财_㈣。基於針對 性分析㈣執行嫩 數42，通過方向 ίο 15 _ 20 更對曰頻k號和全向聲道46 —同進 二重構。*存在擴散參數52時，將信號路徑分為非擴散路 仅54=和擴散路徑5扑。非擴散路徑*根據參數而進行縮 放’ '而在擴散Ψ為高時，大多數能量或振幅將保持在非 擴政巾4目反’當擴散為高時，大多數能量將移至擴 政路仏54b。在擴散路徑54b中，使用去相關器^或娜 對信號進行去相關或擴散。可以使用傳統已知技術來執行 去相關’例如與白雜訊信號進行迴旋（e_〇iutiGn)，其中 白雜削^可以逐頻道而不同。只要去相關是保存能量 ，’便可以柄對輸㈣的非擴散信號賴*和擴散信 號路輕54b的信號簡單地相加，重新生成最終輸出，因為 已輕對㈣路徑上的錢進行了縮放，如擴散參數ψ所指 二。可以依據揚聲器個數，使用適合的縮放規則對擴散信 ^虎路控54b進行縮放。例如，可以使擴散路徑中的信號縮 19 200841326 放1版，其 當針對多聲道設置執行重構時，將直接”路 和擴散信號路《 54b分 54a 5

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個子路徑(在分裂位置58a二们應的多 裂位置58a和58h考从、如處）為此，可以將在分 聲道上混音至多個^道^^解，為等同於將至少-個音頻 系統進行重播。因:：'=ί個揚聲器的揚聲器 的源點方向=重定向塊6〇來重構各個音頻部分 向塊60通常j柄部分㈣度或減。為此，重定 使“其二 於重播的揚聲器設置。例如，可以 數的的振，移動的技術，實現相關聯的加權因 #二 ' ”丨重定向）和導出。通過向重定向塊60提 署^的4何揚聲器設置’可以使用重播揚聲11的任意配 ,來實現本發明的概念，而不會損失再現品f。在處理之 ^ =通過逆傅立葉變換塊&，對頻域信號執行多個逆傅立 葉變換，以導出可以通過各個揚聲器進行重播的時域信 號。在重播之前，必須通過求和單元64來執行重疊和相加 技術，以連接各個音頻幀，從而導出連續的時域信號，準 備好由揚聲器進行重播。 根據第三圖中示出的本發明的實施例，修改Dir-AC的 仏號處理，即引入音頻部分修改器66來修改實際處理的音 頻聲道的部分，這允許增大具有指示靠近期望方向的源點 方向的方向參數的音頻聲道部分的強度。這通過將附加的 20 20 200841326 加榷因數應用於直接信號路徑而實 頻率部分源於敏方向，贿過將卩，果所處理的 信號部分來強化信號。可以 σ心應用於該特定 應用，因為觀果應料财的聲麵彳于增益的 5 在可選〜— ’耳運#分產生同等的作用。 佈塊60中實7在’附加加權因數的應用也可以在重分 w+、 情况下，重分佈塊的應用姆大1 減小，加增益因數的重分佈增益因數。 』&大或 可以構中使時’例如， =场弟二圖所示的DirAC呈現方式來執 K)再現料頻聲道分為等於方向性分析所使用的那些頻:要 然後將k些頻聲分為流，擴散和非擴散流。例如，通過在 與^Oms的寬雜訊脈衝串進行迴旋之後將聲音作用於每個 揚聲器，從而再現擴散流。每個揚聲器的雜訊脈衝串均不 相同。將非擴撒流應用於從方向性分析所傳遞的方向，當 15然，該方向性分析取決於時間。為了實現多聲道揚聲器系 統中的方向感知，可以使用簡單的逐對或逐三元組的振幅 移動。此外，每個頻道乘以增益因數或縮放因數，這取決 於所分析的方向。通常，可以指定函數，其定義了用於再 現的期望的方向性圖案。例如，這可以是應當被強化的僅 2〇 僅一個方向。然而，任意的方向性圖案都易於以第三圖的 -實施例來實現。 在以下的方式中，將本發明的另一實施例描述為處理 步驟的列表。該列表基於以下假設··以B格式麥克風記錄 聲音，然後進行處理，以便使用DirAC樣式的呈現或提供 21 200841326 ，酋音頻聲道部分的源點方向〕的呈現，利用多聲 運或】早聲道揚聲器設置進行收聽。該過程如下：耳 來分i斤^頻f並在每飾_取決於頻率 5 10 15 角和仰角「 . ^、）擴散。作為示例’可以通過方位 ^iazi、ele)來對方向進行參數化。 可以ι/Λί數F ’其贿了期望的方向性®案。該函數 任意形狀。其典型地取決於方向。此外，如果= 數可以不同，也可以㈣=政針對不_率，該函 對每個時f據 更改。在每個頻帶處，針 因數據函數？導出方向性因數q，該方向性 於後，的音頻信號的加權（縮放）。 向性因鮮料相對應的方 針對任音I日⑽Γ 可以將該過程實現為 ，十對期望輸出聲道的DirAc呈現的_部分。 聽^先别所迷，可以使用多聲道或單聲道揚聲器系統收 =四1不出了關於如何利用本發明的方法和設備大大 增加議場景时與者誠知度的 100，示出了四個談話去1Π0 仕η己錄側 位置104不同的朝向。即a 對於記錄 ’摩自5炎洁者i〇2c的音頻作跋且 ==广的固定的源點方向。假設二 5自=號具有來自談話者腿的貢獻和例 如-些源自狄話者咖和_的討論的“背景”雜訊， 22 20 200841326 那麼所§己錄和傳輸至收聽地點110的寬頻信號將包括這兩 個信號分量。 作為示例’描繪了具有六個揚聲器112a-112f的收聽設 置，這六個揚聲器環繞著位於收聽位置114處的收聽者。 5因此，原理上，可以通過第四圖所描述的設置來再現源自 圍繞收聽者的大多數任意位置114處的聲音。傳統的多聲 道系統將使用這六個揚聲器112a-U2f來再現聲音，以在盡 可能接近記錄期間地重構在記錄位置1〇4處體驗到的空間 感。因此，在使用傳統技術再現聲音時，也可清晰地聽見 10在正在討論的談話者102&和102b的“背景，，下的談話者 102c的貢獻，這降低了談話者1〇2c的信號的清晰度。 根據本發明的實施例，可以使用方向選擇器來選擇相 對於記錄位置的期望源點方向，其用於將由揚聲器 112a-112f重播的重構音頻信號的重構版本。因此，收聽者 15 U4可以選擇與談話者l〇2c的位置相對應的期望方向 116。因此，音頻部分修改器可以修改音頻聲道的部分，以 V出重構g頻彳§號的重構部分，從而強化源自靠近所選方 向116的方向的音頻聲道部分的強度。在接收端，收聽者 可以決定應當再現哪個源點方向。做出該選擇，僅強化源 20自談話者102c的方向的那些信號部分，因而正在討論的談 話者102a和i〇2b的干擾將變小。除了強化來自所選方向 的仏號之外’可以通過振幅移動來再現該方向，如波形口如 和120b所象徵性指示。因為談話者102c將比揚聲器112c 更加靠近揚聲器112d，所以振幅移動將導致經由揚聲器 23 200841326 對強化信號的再現，而餘下的揚聲器將幾乎是 擴散信號部分進行重播）。因為談話者搬c 對於⑽’所以振幅移動將增大揚聲器112d相 對於％聲态112c的電平。 m=Γ Ξ不出了用於增強音頻信號的方向感知的方法實 在第一分析步驟150中，導出至少-個音頻

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20 二對於έ己錄位置的音頻聲道—部分的源點方向 的相關聯的方向參數。 =擇步驟152中，針對重構音頻信號的重構部分， =錄位置的期望的源點方向，所述重構部分與 曰頻荦迢的一部分相對應。 、.在修改步驟154巾，對音鱗道的該部分進行修改， 二導出重構，信號的重構部分，其中該修改包括：相對 J ϋ ί才曰不讀期望源點方向的源點方向的方向參數的音 ^聲還的其他#分，增大具有指示靠近期望_方向的源 .妨=的方向參數的音頻聲_—部分的強度。 第，、圖不出了用於重構音頻信號的音頻解竭器的實施 例’所述音頻诚具妓少—個音麟道⑽和指示相對 f記錄位置的音解道部分的源點方向的相_的方向參 音頻解碼ϋ 158包括方向選卿164,麟針對重構音 頻信號的4構部分，選擇相對於記錄位置關望源點方 ^ ’所述重構部分與音頻聲道的一部分相對應。解石馬器158 延包括音頻部分修改器166,用於修改音頻聲道的一部分， 24 200841326 5 以$出重構音頻jS5虎的重構部分，其中該修改包括：相對 於f有指示遠離期望源財向的賴方向的方向參數的音 頻聲運的其他部分，增大具有指示靠近魅_方向的源 點方向的方向參數的音頻聲道的一部分的強度。

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20 、如第六圖所示，當解碼器用於多聲道再現設置中時， =以$出單個重構部分168，或者可以同時導出多個重構部 分Π0’第七圖所示的用於增強音頻信號⑽的方向感知 的系統實施例基於第六圖的解碼器158。因此，以下僅對額 外引入的元件進行描述。用於增強音頻信號的方向感知的 糸f 180接收音頻錢182作為輸入，該音頻信號182可 ^疋ί個麥克風所記錄的單聲道信號或多聲道信號。音頻 舞瑪益184導出音頻錢’該音齡號具有至少—個音頻 = 和指示相對於記錄位置的音頻聲道—部分的源點 :向的相II聯的方向參數162。此外，如已經針對第六圖的 2解碼、輯描述’對所述至少—個音頻聲道和相關聯的 ° ΐί進行處理’以導出在感知上增強的輸出信號170。 辟+^ &主要在夕奪道音頻再5見領域描述了本發明，不同 頃域的應用切峨本發_枝和設射獲益。 二2明的概念可以用於集中於（通過提升或衰減;、電 放二，,、下的特定個人發言。此外，其可以用於抑制（或 认）％境分量，以及用於去混響或混響增強。其他1 =應用場景包括環峰訊信號的雜訊抵消 ;^ ^ 途可叹職轉韻方向性料。 了犯的用 依據本發明方法㈣定實現需求，可㈣硬體或軟 25 200841326 來實現本發明的方法。 而執行本發明方法的數输=質系統協作從 制信號存錯其上的盤、DVD或CD)(以:電可讀控 5 10 通常本㈣是具有_在機器可讀載因而 程式產品，該程式碼操作用於在電腦程式 ，亍本發明的方法。換言之，因二= 有，式碼的電難式，餘當電難式在電腦^執 仃本發明方法中的至少一種。 丁才執 儘管已經參照特定實施例特別示出並描述了以上内 容，但是本領域技術人員將會理解，可以在不偏離本發明 的精神和範圍的情況下做出形式和細節上的各種其4改 變。應理解，可以在適合於不同實施例的過程中做出各種 改變，而不會偏離這裏所公開的、並由所附申請專利範圍 所限定的更寬的概念。 _ 26 200841326 【圖式簡單說明】 第一圖示出了用於重構音頻信號的方法實施例； ，二圖示出了用於重構音頻信號的設備框圖； 5 10 第三圖示出了另一實施例的框圖； 四圖示出了在電話會議場景中的本發明的方法或本 毛月的设備的應用示例； 實施ϋ·圖丁出了用於增強音頻信號的方向性感知的方法 及 了用於重構音頻信號的解碼器實施例；以 第七圖示φ γ 實施例。 肖於㈣音輸號的方向倾知的系蛛 參 27 200841326 【主要元件符號說明】 選擇步驟10 修改步驟12 解碼器20 方向選擇器22音頻部分修改器24 多聲道音頻輸入26 方向分析器28 5 方向參數30 擴散參數32 音頻聲道34 縮放因數36 輸出38

10 15

傅立葉變換塊40 全向聲道46 音頻解碼器50 非擴散路徑54a 去相關器56a、56b 重定向塊60 求和單元64 記錄側100 收聽地點110 期望方向116 頻率參數42 輸入音頻編碼器44 方向性分析塊48 擴散參數52 擴散路徑54b 分裂位置58a、58b 逆傅立葉變換塊62 音頻部分修改器66 談話者102a-102d 記錄位置104 揚聲器112a-112f 收聽位置114 波形 120a、120b 第一分析步驟150 選擇步驟152 修改步驟154 音頻解碼器158 音頻聲道160 方向參數162 包括方向選擇器164 音頻部分修改蒸166 1構部分168 重構部分170 增強音頻信號180音頻信號182 音頻編碼器184 28 20

Claims (1)

1. 200841326 十、申明專利範圍： 1、一種用於重構音頻信號的方法，所述音頻信號具 有至^ 個音頻聲道和指示相對於記錄位置的音頻聲道的 -部分的源點方向的相 關聯的方向參數，所述方法包括： 修改音頻聲道的一部分，以導出重構音頻信號的重構 口P刀其中所述修改包括：相對於具有指示遠離所設置源 點方向的源點方向的方向參數的音頻聲道的其他部分，增 /、有示罪近所設置源點方向的源點方向的方向參數的 音頻聲道的一部分的強度。 依據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括： 1〇 選擇相對於記錄位置的所設置源點方向。 3、 依據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括： 從記憶體讀取所設置方向。 4、 依據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述修 改步驟包括：修改音頻信號的一部分的頻域表示。 15 5、依據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述修 改步驟包括··修改音頻信號的一部分的時域表示。 6、 依據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述修 改步驟包括：導出針對音頻聲道的每個部分的縮放因數， 使得相對於具有指示遠離期望源點方向的源點方向的相關 20 ^的方向參數的音頻聲道的其他已縮放部分，具有指示靠 一近期望源點方向的源點方向的相關聯的方向參數的音頻聲 這的已縮放部分，即就是通過把音頻聲道的該部分與所述 縮放因數相乘而導出的縮放部分具有增大的強度。 7、 依據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括： 29 200841326 導出至少一個音頻聲道的頻率表示。 8、依據申請專利範圍第7項所述的方法，其中所述導 出步驟包括：導出至少一個音頻聲道的第一和第二有限寬 度頻率間隔的表示，其中所述第一頻率間隔的寬度不同於 5 所述第二頻率間隔的寬度。 . 9、依據申請專利範圍第2項所述的方法，其中選擇期 、 望源點方向的步驟包括：接收指示期望方向的輸入參數作 •為用戶輸入。 10、 依據申請專利範圍第2項所述的方法，其中選擇 10 期望方向的步驟包括：接收與音頻信號相關聯的方向參 數，所述方向參數指示期望方向。 11、 依據申請專利範圍第2項所述的方法，其中選擇 期望方向的步驟包括：確定至少一個音頻聲道的有限寬度 頻率間隔的源點方向。 15 12、依據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括： # 接收與音頻聲道相關聯的擴散參數，所述擴散參數指 示音頻聲道的一部分的擴散；以及 其中修改音頻聲道的一部分的步驟包括：相對於具有 指示較低擴散的擴散參數的音頻聲道的其他部分，減小具 20 有指示高擴散的擴散參數的音頻聲道的一部分的強度。 13、依據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括： 將至少一個音頻聲道上混音至多聲道，以經由具有多 個揚聲器的揚聲器系統進行重播，其中多聲道中的每一個 都具有與至少一個音頻聲道的一部分相對應的聲道部分。 30 200841326 14、依據申請專利範圍第13項所述的方法，其中所述 修改步驟包括：相對於從具有指示遠離期望源點方向的源 點方向的方向參數的音頻聲道的其他部分上混音得到的多 聲道的其他聲道部分，增大從具有指示靠近源點期望方向 5 的源點方向的方向參數的音頻聲道的一部分上混音的每個 .聲道部分的強度。 . 15、依據申請專利範圍第13項所述的方法，還包括： ® 移動聲道部分的振幅，使得重構聲道部分的所感知源 點方向與使用預定揚聲器設置進行重播時的源點方向相對 10 應。 16、一種用於增強音頻信號的方向感知的方法，所述 方法包括· 導出至少一個音頻聲道和指示音頻聲道的一部分相對 於記錄位置的源點方向的相關聯的方向參數； 15 修改音頻聲道的一部分，以導出重構音頻信號的重構 參 部分，其中所述修改包括：相對於具有指示遠離所設置源 點方向的源點方向的方向參數的音頻聲道的其他部分，增 » 大具有指示靠近所設置源點方向的源點方向的方向參數的 音頻聲道的一部分的強度。 20 17、一種用於重構音頻信號的音頻解碼器，所述音頻 信號具有至少一個音頻鼕道和指示相對於記錄位置皓音頻 聲道的一部分的源點方向的相關聯的方向參數，所述音頻 解碼器包括： 音頻部分修改器，用於修改音頻聲道的一部分，以導 31 200841326 5 10 _ 15 2〇 出重構:=f重構部分’其中所迷修改包括：相對於 具有，t 置源點方向的源、點方向的方向參數的音頻聲13= ’增μ有指示靠延所設置源點方向的 源點5 H的音絲道的―度。 18:，=用於増強音頻信號的 知的音頻編碼 器，所述音頻編碼器包括： 心 信ift ’用於導出至少一個音頻聲道和指示了相 對於!己錄位置的音頻聲道的—部分的源點方向的關聯方向 參數，，用於修改音頻聲道的—部分，以便導出 離二Ϊ構部分’其中所逃修改包栝:相對於具 點方向的方向參數的音頻聲道的點方向的源 括：19、—種用於增強重構音_號的系統%述系統包 音頻編碼器，用於導出立 至少-個音頻聲道和指示相，所述音頻信號具有 部分的源财位置的音鱗道的一道二 解碼器，用於修改音頻聲 修改包括:相對於具有指二:==中所述 向的方向參數的音頻聲道^離〜㈣點方向的源點方 所設置、他部分，增大具有指示靠近 原點方向的源點方向的方向參數的音頻聲道的-部 200841326 分的強度。 20、一種用於產生音頻信號的方法，所述方法包括： 導出音頻聲道，使得相對於具有遠離所設置源點方向 的源點方向的音頻聲道的其他部分，強化具有靠近所設置 5 源點方向的源點方向的音頻聲道的一部分的強度。 • 21、一種用於記錄音頻信號的音頻記錄器，所述記錄 , 器包括： ® 聲道記錄器，用於導出音頻聲道，使得相對於具有遠 離所設置源點方向的源點方向的音頻聲道的其他部分，強 10 化具有靠近所設置源點方向的源點方向的音頻聲道的一部 分的強度。 22、 一種電腦程式，用於在電腦上運行時實現申請專 利範圍第1項所述的方法。 23、 一種電腦程式，用於在電腦上運行時實現申請專 15 利範圍第20項所述的方法。 參 33