TW437256B - Apparatus and method for virtual sound enhancement - Google Patents

Description

43*^2 5 6 . 五、發明說明（l) " - 發明領域 本發明係關於一種透過環繞音效揚聲器（surr〇und sound speaker)系統，增強虛擬音效的方法，及以此方法 所形成的裝置。特別是關於一種透過環繞音效揚聲器系 統’並利用頭部相關轉換函數（head related transfer functions ’ HRTFs)產生數個虛擬揚聲器的方法，及以此 方法所形成的裝置。 發明背景 一些關於立體音效增強系統領域的已公告專利包括： 美國專利號4,748,669 ’1988年5月，標題為"立體音效增 強系統（Stereo Enhancement System)"，專利權人為 Arnold I. Klayman 、美國專利號4, 841，572，1 989 年6 月’標題為··立體音效合成器（Stereo Synthesizer)"、美 國專利編號4, 866, 744，1 989年9月，標題為”自動立體音 效增強與管理裝置（Stereo Enhancement and Directivity Servo)"、以及美國專利編號5，412，731， 1 995年5月，標題為”自動化立體音響操作系統以及影像增 強裝置（Automatic Stereophonic Manipulation System and Apparatus for Image Enhancement)" ’ 專利權人為

Stephen W. Desper 。

C:\patent\880011ccl. ptd 第5頁 43 725 6 五、發明說明（2) 一般而言，在立體聲錄製過程中，雙聲道麥克風相對 於聽者（listener)的空間位置（spatial 1〇caU〇n)會影響 一個再生音訊的空間感覺。當一個聲音再生時，將兩個揚 聲器置於聽者的正前方使得聽者和兩個揚聲器之間形成正 三角形關係。在此情形下，如果兩個聲道的總和信號產生 時’聽者會感覺再生音訊是集中在兩個揚聲器的中間。相 對的，如果差異信號產生時，聽者會感覺再生聲音是分散 的，且位於兩個揚聲器之外。 所以’在傳統立體音效增強系統的實際建構上，雙聲 道的兩個輸入訊號首先經由相加與相減後產生總和訊號及 差異彳s號。之後’將基準頻率（freuenCy dependent bas i s )增強或減弱，以調整總和訊號與差異訊號。一些 傳統立體音效增強系統亦可選擇利用基於人耳對音訊頻率 感應的音訊心理學效應（the effect of sound psychology) ’來調整總和訊號及差異訊號的增益大小。 圖1說明一習知使用音效補償系統（sound retrieval system，SRS)之環繞音效結構的電路結構方塊圖。此SRS 的技術重點在於一個合成開關（s y n t h e s i s s w i t c h)的切換 時機（switching timing)，和知覺遽波器（perspective f i 11 e r)的設計上。在實際應用的系統中，此方法仍建構 在類比電路中的相加（summation)、相減（difference)、 位準調整（level adjustment)、濾波器（filter)和相位延

C:\patent\88001lccl. ptd 第6頁 437256 五、發明說明（3) 遲（phase delay)。 圖2中spatializer環繞音效的過程與音效補償系統類 似。一般環繞音效處理包括前處理（pre-processing)和後 處理（post-processing)。前處理方式是將空間音效在錄 音期間即加入。後處理方式則是當重製（reproducing)聲 音時，空間音效才加入立體原聲中。然而，如圖2之 spatial izer的設計中，加入雙重偵測及保護（double detection and protection，DDP)電路201。一旦雙重偵 測及保護電路2 01偵測到音源原已加入p r e - s p a t i a 1 i z e r的 空間音效時，則降低或關閉後處理電路。如此以防止過度 處理三度空間音效。 然而，為了引起聽者對於圍繞聽者的任一空間位置感 覺到多個”幻覺的（phantom)揚聲器”，強調三度空間音效 合成的聲場音效是很重要的。在三度空間的音效合成中， 根據聽者的位置，音源可從圍繞聽者的任一空間位置發 出。 美國專利號5，742，689 ’1998年4月，專利權人 Timothy J. Tucker的專利中’揭露處理複數個聲道的 聲道語音訊號之實質上的細節。其中，每一個聲道對應一 個放置在室内一特定位置的揚聲器。該篇專利強調在 訊號處理是利用濾波器的應用來完成，此濾波考 -° a μ久命此用1 一個

43 725 6 五、發明說明（4) 從大型資料庫中選出的HRTFs值，透過耳機（headph〇ne)， 以產生一個虛擬聽覺環境中多個虛擬揚聲器的感受。虛擬 揚聲器的位置指定在五個方向，包括左、右、中、左環及 右環°五個不同的立體聲被合併為左聲道、右聲道和透過 耳機播放。 美國，利號5’742,689的方法中，當訊號透過耳機播 Ϊ嫌妨可，到良好的立體效果° •而’如果訊號透過揚聲 器播放，則發生左、右聲道交互失真(―talk dlSt〇rtl〇n)的現象，且會降低立體音效。 發明概要 本發明提供一種读過環綠立& 真實揚聲器的聽者，2聲器系統’以使胯聽 門曰放的方法，以及以該方法所形成的裝置。 音效二夕重虛擬揚聲器的數目和位置定義環繞 虛擬揚㈣，將產生不同程度目和不同位置的 個目的是提供 本發明的另 過環繞音效揚塾备二〜〜凡供一個具有簡單架構，可i 該方法所桕士从壮取 艰歲擬音效的方法’以及j 7忒所形成的裝置。此方法 无和I置是針對HRTFs有能力

4 3 72 5 6 .. 五、發明說明（5) 模擬放置於室内各虚& & ία ,,Α 合處的多重虛擬揚聲器的空間音效來遠 成。適切的HRTFs的係數可由資料庫中取得。 建 根據本發明，； ^ ^ ΛΛ ^ ^ 原曰訊號經由本發明的裝置處理過後 體驗到環繞的聲音有較宽廣的空間音i: 似，首弁丄雨=構與其他立體音增強系統的建構方法類 ^ # „ 道的輸入信號相加與相減後產生總和作# 濾波器來處理。產生的信號以使用本發明的空間 茲配合下列園式、音& ^ 圍 μ 式霄施例之詳細說明及專利申請範 將上述及本發明之立# 贯a乙再他目的與優點詳述於后。 圖式之簡要說明 統之環繞音效結構的電路 圖1說明一習知使用音效補償系 結構方塊圖。 圖2說明一習知的音效補償系統的環繞音效處理流程。 圖3係根據本發明’說明相對於聽者的所有真實及虛擬揚 聲器在三度空間的空間關係圖。 圖4說明圖3中所有相對於聽者的真實及虛擬揚聲器，在幾

C:\patent\880011cc1. ptd 第9頁 哎- 88107337 年月曰 修正 五、¥'日?ϋΊϋ 種不同水平角度和各種仰角下，H RTFs量測的範例。 钍 3 7256,.， 圖5說明圖4中所有相對於聽者的真實及虛擬揚聲器之量測 的數值。 圖6係根據圖5所有相對於聽者的真實及虛擬揚聲器的對應 位置圖。 圖7係根據本發明中使用虚擬揚聲器之立體音增強系統的 完整架構圖。 圖8 ’係省略圖7中交又路徑後的簡化架構圖。 圖9係圖8中右半邊交互失真消除部份與左半部份合併之後 的簡化架構圖。 圖10係圖9中加入四個空間增益（space gain)與四個中央 增益（center gain)後的架構圖。 圖1 1係圖1 0中複數個平行加成電路，透過線性組合運算合 併後的簡化架構圖。 圖1 2係使用一個差異遽波器和一個總和；慮波器進一步簡化 後的架構圖。

第10頁 案號88107337 年月日 修正 1 _ ----- .. " 丑、.發明說明（7) 43725 6， 圖1 3係圖1 2中加入可變空間增益與可變中央增益後的架構 圖。 圖14係本發明中使用無限脈衝差異應（infinite impulse r e s ρ ο n s e，I I R )濾波器建構圖1 3的差異濾波器與總和濾波 器之功能方塊圖，兩者用於立體音增強系統中。 圖1 5說明圖1 4中差異濾波器和總和濾波器的振幅 (magnitude)響應。 圖1 6說明圖1 4中差異濾波器與總和濾波器相位（phase)響 應。 圖1 7說明利用類比濾波器來實施本發明用之立體音增強系 統的N階I I R差異濾波器和I I R總和濾波器的方塊圖。 圖18係一個二階IIR遽波器的訊號流向（signal flow)圖。 圖1 9係根據本發明之二階I I R濾波器的運算放大器 (operational amplifier)電路圖。 較佳實施例的詳述說明

第11頁 43 7256 五、發明說明（8) ------- 本發明利用HRTFs + > & K ^ ^ ^ ^ 模擬放置在至内各處的多重虛擬揚 ^效果來達成。黯是一種在自由空間中，聲音 二二卜，和人耳之間的關係所作的數學上的描述。HRTF 應用的細節詳述於后。 首先，決定所有真實揚聲器和虛擬揚聲器的位置，以 揚聲器的個數。一般而言’虛擬揚聲器的個數超過 真貫揚聲器的個數，以增強並增廣空間音St。假設每-對 虛擬揚，器的位置皆是互相對稱。圖3為虛擬揚聲器和真 實揚聲器在二度空間中位置配置的一個範例。冑實揚聲器 301及302，和多個虛擬揚聲器3〇4、3〇4，、3〇5及3〇5，相對 於聽者303的位置示於圖中。為了定義方便，聽者3()3的位 置是面，真實揚聲器3 0 1和3 〇 2。聽者的位置被當作是參考 位置。—聲音訊號實際上是由真實揚聲器發出。然而，如圖 3所顯不，聽者會感覺聲音是由所有真實及虛擬揚聲器產 生出。 相對於參考位置，所有真實和虛擬揚聲器在各種不同 仰角和水平角下的HRTFs可被量測。圖4為圖3中所有相對 於聽者的真實及虛擬揚聲器，在幾種不同水平角和各種仰 角下’ HRTFs量測的範例。HRTFs的量測是藉由一些必要的 元件設備來完成，諸如，無迴聲室、探針（pr〇be)式麥克 風、一個全方位（omni -direct iona 1)揚聲器、一個個別的 或是虛擬的人工頭（dummy head)、脈衝、正弦波、亂數雜

C:\patent\880011ccl.ptd 第 12 頁

號 88107337 _Ά 曰 修正 i'lF萌设7明（9) 訊、或延長脈衝（s t r e t c h p u 1 s e )和一個頻譜分析儀 (§j)ectrum analyzer) 0 4T72 5 8<i 圖5說明圖4中所有相對於聽者的真實及虛擬揚聲器之 量測的數值。圖6係根據圖5，進一步顯示其對應的位置。 如圖5所示，一個虛擬揚聲器的仰角和水平角度的絕對 值，必須較一個真實揚聲器的仰角及水平角度的絕對值 大。本發明是利用一組描述如何在各種空間位置將產生的 聲音過遽的HRTFs，來達成的。 本發明首先利用Φ代表HRTFs的係數，該係數是 在所有虛擬揚聲器相對於聽者的各種空間位置下，從兩個 獨立且針對左、右耳的聲道訊號中得到的。圖7係根據本 發明，來計算此環繞聲音輸出的方塊圖。根據係數h 0， Φ，左、右聲道的輸入被建構的數位有限脈衝響應濾波器 (finite impulse response ， FIR)過遽。過渡後，將每一 聲道的個別元件相加，並組合入左、右聲道中，如圖7左 半圖所示。此兩個訊號適合用耳機聽取。戴上耳機的聽者 可以感受較廣之合成環繞聲音的空間音效。 然而，如果使用HRTFs產生的繞聲音是由真實揚聲器 的左、右聲道播放，則左、右耳之間會產生交互失真的現 象。此現象造成左、右聲道之間互相干擾，並降低環繞聲 音效果的增強。

第13頁 437256 ___ 五、發明說明（ίο) 為了利用源自真實左、右揚聲器的立體音，來提供聽 者感受到環繞聲音的空間效果，必須加入一個左、右聲道 的消除交互失真的裝置。如圖7右半圖所示，在兩聲道訊 號被送入真實揚聲器之前，加入一個交互失真消除電路， 來處理此兩聲道訊號。 根據本發明’所有訊號的取樣頻率（samp 1丨ng frequency)、使用的運算法則（aU〇ri thm)、以HRTFs型式 所建立的數位有限脈衝響應和此裝置的系統元件’如左、 右聲道的聲音輸入，輸出訊號，皆以每秒4 41 0 0個樣本點 的頻率來取樣。在此種虛擬聽覺環境中’當來自兩個置放 在聽者面前特定位置之真實揚聲器的原立體音重製時’三 度空間的空間效果因而可以達成。 圖7之本發明裝置的完整架構圖可進一步簡化而形成 一個無限脈衝響應系統，以便在實際情況下容易實施。以 下，參考圖8到圖1 4 ’描述詳細的步驟。 相同仰角及相反符號之水平角度（0，必）和（0，_ 0)的HRTFs裝置電路具有對稱性。如圖7所示，環繞音效 增強系統的完整結構是由四個子結構（511]3_51：1^(；1：111^) 70卜704的並行（parallel)結構和一個子結構7〇5的串接 (serial)結構所構成的。一個子結構是一個包含兩組直接

43 7256 五、發明說明（11) 路徑（direct path)和兩組交叉路徑（cross path)的2 X 2 維矩陣。使用Shuffler矩陣可以消除交叉路徑。圖8是圖7 中消除交叉路徑後的簡化結構圖。 圖8中，示於右半圖的交互失真消除部份可進一步併 入左半圖中。簡化後的圖形示於圖9。藉由在虛擬揚聲器 的位置給予HRTFs係數較多的加權數，可以對多個虛擬揚 聲器加入不同比重的加權效果，以增加特定虛擬揚聲器的 效果。圖10是圖9中加入8個加權數後的架構圖，其中，4 個為空間增益且4個為中央增益。 圖1 0可以進一步簡化，因為它是由多個可以被線性組 合的平行相加電路所構成的。經簡化後的電路示於圖11 中。利用一個差異濾波器1 2 〇 1和一個總和濾波器1 2 0 2，圖 11中的電路可進一步簡化，如圖12所示。參考圖12所示， 即為本發明之虛擬揚聲器的虚擬聲音增強的詳細述述。 如前面提到，本發明的簡易架構可以使用其他立體音 增強系統類似的方法來建構，其中，將兩聲道的輸入訊號 首先相加和相減’而得到總和訊號L + R和差異訊號L-R。然 後將得到的訊號L + R及L-R分別經過總和濾波器1 202和差 異滤波器1 2 0 1過濾。過濾後，輸入訊號l和r就被加進本發 明的空間效果。如此便完成空間效果的立體音增強。

C:\patent\880011ccl. ptd 第15頁 4 3 7256 -五、發明說明（12) 在產生輸出訊號Ls和Rs之前，相同或不同的加權數 和相位控制可應用到總和濾波器1 2 〇 2和差異濾波器1 2 0 1的 兩個輸出訊號（L + R)F和（L-R)F。如果（l + R)f訊號被放大， 也就是中央增益大於空間增益，則聽者將體驗到原立體音 的中央效果增強的感受。如果是（L-R)F訊號被放大，也就 是空間增益大於中央增益’則聽者將經體驗到原立體音的 空間效果增強的感受。使用者可根據其需求來調整這兩種 增益值。圖13為圖12中加入可變空間增益與可變中央増益 後的架構圖。 簡言之，總和濾波器1 2 0 2和差異濾波器1 2 01的設計與 虛擬三度空間的範圍（空間範圍係由虛擬揚聲器的位置定 義）’和由真實揚聲器之位置得出的HRTFs緊密關連。總 和濾波器和差異濾波器的分母項分別為h+fl(),-30 + h+Q()+3()和 h+0〇,-3Q~h+QG，+3Q。圖12中，總和濾波器1 2 0 2和差異濾波器 1201中分數式的分子項L和h+是由HRTFs的4個係數h+ia，_42、 h-10,-42、h+2〇, -6〇和h_2Q，_6fl所組成的’如下列式中定義： h- ~ h+1〇>_42 ^ h_|〇 ^42 + h+2〇 _6〇 + h_20|_6〇 式（1) h+ ~ h+1〇.+42 + h_10，+42 + h+20，+60 + h_20，+60 式（2) 本發明使用的HRTFs係數是取自於量測的HRTFs資料庫 集合_。此HRTFs係數的資料庫具有一個大約每秒51200個

C:\patent\880011ccl. ptd 第16頁 4 3 72 5 6 發明說明（13) 取樣點的基本取樣頻率。此取樣頻率和本發明的空間效果 增強裝置的取樣頻率不同。因此，需要—個取樣率再轉換 (recoversion)的程序，將HRTFs的基本取樣頻率轉換為每 秒4 41 0 0個取樣點。 總和濾波器1 202和差異濾波器1 20 1為數位型式。數位 型式的分子項和分母項，都是經由加法和減法運算的 HRTFs係數。因為由原始量測的HRTFs或是再轉換HRTFs的 有效（effective)取樣點的長度很大，通常為數十微秒 (ms)中具有數百個取樣點，因此在即時模式（real_time mode)下很難實施。 所以，在頻率響應失真影響不大的假設情況下，根據 本發明’使用自回歸（auto-regression，AR)或無限脈衝 響應的方法，對總和濾波器1 202和差異濾波器1201的分子 項及分母項，個別作資料壓縮（data reduction)。圖14係 達成即時模式的無限脈衝響應的功能方塊圖。圖1 4中，差 異濾波器1 4 0 1和總和濾波器1 4 0 2皆分別由兩個數位化無限 脈衝響應濾波器所建立。數位型態的分子項和分母項的長 度皆為N。圖15為差異濾波器1401和總和滤波器1402的振 幅響應。圖1 6為差異濾波器1 40 1和總和濾波器1 402的相位 響應。圖1 5和圖1 6中，實線表示總和濾波器1 4 0 2 ’虛線表 示差異濾波器1 4 0 1。

C:\patent\880011ccl.ptd 第 Π 頁 ^37256 五、發明說明（14) 根據本發明，透過一個環繞音效揚聲器系統來增強虛 擬音效的方法和裝置，可使用個人電腦上的軟體、數位訊 號處理器或是類比電路來完成。電腦上的軟體在個人電腦 平台上易於使用，而數位訊號處理器則方便使用於獨立的 處理程序。 類比電路可使用運算放大器、電子零件，如電阻及電 容，完成本發明之差異濾波器和總和濾波器。圖1 7為一個 含有類比電路建構的N階無限脈衝響應濾波器的虛擬音增 強系統的方塊圖。一個N階無限脈衝響應濾波器提供具有 空間效果的立體音。N值與空間效果的品質成正比。若N為 偶數，則N階無限脈衝響應濾波器可用N/2個二階串接無限 脈衝響應濾波器建構。例如，一個六階無限脈衝響應濾波 器可用三個二階串接的無限脈衝響應濾波器來建構。以下 說明本發明中總和濾波器與差異濾波器的串接二階無限脈 衝響應濾波器，其1^，S-1代表一個積分器（integrator)， 而S—2代表兩個串連的積分器。 第一個SUM濾波器為 (0.8757 + 1. 3110木 104S]+ 4. 4333*108S_2) / (1 + 4. 1 122*103SM + 2. 8316*10 8S_2)。 第二個 SUM 濾波器為（0.8207+1.2130*104 S-1 + 6.7923* 1 09S 2) / ( 1 + 2.638 2*104S-44.6520^1093-2)。

C:\patent\880011cc1. ptd 第18頁 725 6 五、發明說明（15) 第三個SUM 濾波器為（〇. 830 2 + 3. 3446*1 04S-1 + 1.3522*1 09S_2) / (1 + 1.5417木 1043-41.69184095-2)。 第一個DIF濾波器為 (1. 0173 + 3. 73 0 5 木103543. 00 2*1 08S—2) / (1 + 5. 0749=1=1033-43. 1189*105S—2)。 第二個DIF濾波器為 (0. 6908 + 4. 4129^1048^ + 4. 5310^1098-2 ) / ( 1 +2. 39 5(^1045^ + 4. 37 0 3*1 0 9S—2)。 第三個DIF濾波器為 (0 5498 + 4. 6449^1048-) + 2. 2869木 109S-2) / (1 + 1. 70 22* 104S—41.6590木10 9S—2)。 依此’圖1 8說明一個二階無限脈衝響應濾波器的訊號 流向。如圖1 8所示，訊號流由濾波器的輸入訊號义到輸出 訊號y ’是由兩個積分器1/R1C1S和1/R2C2S，和兩個前向 (forward)運算和兩個後向（backward)運算來達成。並 且’用於二階無限脈衝響應濾波器的運算放大電路是以類 比電路來實施，如圖19所示。圖19中的類比電路包括兩個 積分器1/R1C1S和1/R2C2S、複數個加法器和減法器、以及 被動電子零件，如電阻和電容。

C:\patent\880011ccl, Dtd 第 19 頁 ^3 7256 五、發明說明（16) 唯，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍。即大凡依本發明申請專 利範圍所做之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋 之範圍。

C:\patent\880011ccl. ptd 第20頁

Claims (1)

1. 43 725 6 六、申請專利範圍 1. 一種增強虛擬音的裝置，該增強虛擬音的裝置係透過 一個備有雙聲道音源的環繞音效揚聲器系統，該增強虛擬 音的裝置包含有： 一立體音增強區塊，用以接收來自該雙聲道音源的兩 個訊號，並產生兩個增強的聲音訊號；以及， 一交互失真消除區塊，用以接收該兩個增強的聲音訊 號，並產生兩個環繞聲音輸出訊號； 其中，該立體音增強區塊和該交互失真消除區塊具有 輸入-出轉換函數，該輸入-出轉換函數係由得自於相對於 一聽者的複數個虛擬揚聲器，和複數個真實揚聲器的頭部 相關轉換函數來決定。 2. 如專利申請範圍第1項所述之增強虛擬音的裝置，其 中，該立體音增強區塊和該交互失真消除區塊係合併成為 —環繞音增強區塊，該環繞音增強區塊包含有： —第一減法器，用以形成來自該雙聲道音源之該兩信 號的差異信號； 一第一加法器，用以形成來自該雙聲道音源之該兩信 號的總和信號； 一總和遽波器，用以過遽該總和信號，並產生一過遽 的總和信號； 一差異遽波器，用以過遽該差異信號，並產生一過遽 的差異信號； 一第二加法器，用以將該過濾的差異信號和該過濾的

   C:\patent\880011ccl. ptd 第 21 頁 43 72 5 6 六、申請專利範圍 總和信號相加’並產生—第一環繞音輪出信號；以及， —第二減法器，用以將該過濾的總和信號減去該過遽 的差異信號，並產生一第二環繞音輪出信號； 其中’該總和濾波器和該差異濾波器具有輸入-出轉換 函數’該輸入〜出轉換函數係由得自於相對於一聽者的複 數個虛擬揚聲器’和複數個真實揚聲器的頭部相關轉換函 數來決定。 3，如專利申請範圍第2項所述之增強虛擬音的装置，其 中’該繞音增強區塊更包含一個可變中央增益放大器，以 及一個可變空間增益放大器，在該過濾的總和信號和該過 濾的差異信號分別被送往該第二加法器和該第二減法器之 前’放大該過濾的總和信號和該過濾的差異信號。 4.如專利申請範圍第2項所述之增強虛擬音的裝置，其 中’該虛擬揚聲器的個數多於真實揚聲器的個數。 5·如專利申請範圍第2項所述之增強虛擬音的裝置，其 中，該複數個真實揚聲器包括兩個揚聲器，其位置對稱於 一個中心點，且朝向該聽者，並且，該複數個虛擬揚聲器 的位置對稱於該中心點’該虛擬揚聲器到該中心點的距離 大於該真實揚聲器到該中心點的距離。 6.如專利申請範圍第5項所述之増強虛擬音的裝置，其

   C:\patent\8800nccl.ptd 第22頁 43 7256 六、申請專利範圍 中，每一個虛擬揚聲器或真實 及一水平角度，而由該虚批揚 度，大於由該真實揚聲器形$ 揚聲器與該聽者形成一仰角 聲器形成的仰角或水平角 的仰角或水平角度。 #述之增強虛擬音的裝置，該差 係以備有電阻、電容和運算放大 7.如專利申請範圍第2項 異濾波器和該總和濾波器 器的類比電路來實施。 8_如專利申請範圍第2項所述之增強虛擬音的裝置，該差 異慮波器和該總和滤波器是Ν階無限脈衝響應渡波器，該Ν 階無限脈衝響應渡波器係以Ν/2個串級2階無限脈衝響應遽 波器來實施。 9.如專利申請範圍第2項所述之增強虛擬音的裝置，該差 異總和備有一無限脈衝響應’以0.5(1_1：1+)/(11+()()._3〇-）表示’該總和濾波器備有一無限脈衝響應，以 0.5(h_ + h+V(h+00,_3() + h+0()i+30)表示，其中， h- = h+I〇i_42 + h_,〇_42 + h+20,-60 + h.2〇,-6〇 ’ h+ - h+I〇+42 + h_10 +42 + h+2〇,+6〇 + h.20>+6〇 ，且 hu是一個虛擬揚聲器或是真實揚聲器的頭部相關轉換 函數，且該虛擬揚聲器或是真實揚聲器備相對於聽者彻 角角度為i°和水平角度為jD〇 、 、中 10. 一種增強虛擬音的方法，該方法透過一個備有雙聲，首

   C:\patent\880011 ccLptd 第 23 頁 ------ 725 6 六、申請專利範圍 音源的環繞音效揚聲器系統，該方法包含下列步驟： 增強兩個訊號的立體音效，並產生兩個增強的聲音訊 號，該兩個訊號的每一訊號來自該雙聲道音源；以及， 消除該兩個增強的聲音訊號之間的交互失真，並產生 兩個環繞音輸出訊號； 其中，增強立體音效的步驟和消除交互失真的步驟是 以輸入-輸出轉換函數為基礎，該輸入-出轉換函數係由得 自於相對於一聽者的複數個虛擬揚聲器，和複數個真實揚 聲器的頭部相關轉換函數來決定。 11.如專利申請範圍第1 0項所述之增強虛擬音的方法，其 中，該增強立體音效的步驟和消除交互失真的步驟是以環 繞音增強處理來完成，該環繞音增強處理包含下列步驟： 形成該兩訊號的一個差異訊號，該兩訊號來自該雙聲 道的音源； 形成該兩訊號的一個總和訊號，該兩訊號來自該雙聲 道的音源； 以一總和渡波器過ί慮該總和訊號，並產生一過遽後的 總和訊號； 以一差異濾波器過濾該差異訊號，並產生一過濾後的 差異訊號； 將該過遽後的差異訊號和該過遽後的總和訊號相加， 並產生一第一環繞音輸出訊號； 將該過濾後的差異訊號及該過濾後的總和訊號相減，

   C:\patent\880011ccL ptd 第24頁 43 725 6 六、申請專利範圍 並產生一第二環繞音輸出訊號； 其中，該總和濾波器和該差異濾波器具有輸入-出轉換 函數，該輸入-出轉換函數係由得自於相對於一聽者的複 數個虛擬揚聲器，和複數個真實揚聲器的頭部相關轉換函 數來決定。 12. 如專利申請範圍第1 〇項所述之增強虚擬音的方法，當 該過濾的總和訊號及該過濾的差異訊號傳送到該第二個加 法器及第二個減法器之前，該環場音訊增強過程更包含以 一可變中央增益放大器放大該過遽的總和信號的步驟，以 及，以一可變空間增益放大器放大該過濾的差異信號的步 驟。 13. 如專利申請範圍第1〇項所述之增強虛擬音的方法，其 中’該虛擬揚聲器的個數多於真實揚聲器的個數。 14. 如專利申請範圍第1〇項所述之增強虛擬音的方法，其 中t，該複數個真實揚聲器包括兩個揚聲器，其位置對稱於 —個中心點’且朝向該聽者，並且，該複數個虛擬揚聲器 的位置對稱於該中心點，該虚擬揚聲器到該中心點的距離 大於該真實揚聲器到該中心點的距離。 15. 如專利申請範圍第1 〇項所述之增強虛擬音的方法，其 中，每一個虛擬揚聲器或真實揚聲器和該聽者形成—仰角

   C:\patent\880011ccl. ptd 第25頁 437256 . 六、申請專利範圍 及一水平角度，而由該虚擬揚 度’大於由該真實揚聲器形成 16.如專利申請範圍第1 0項所 差異濾波器和該總和濾波器係 聲器形成的仰角或水平角 的仰角或水平角度。 述之增強虛擬音的方法，該 以備有電阻、電容和運算放 大器的類比電路來實施。 17.如專利申請範圍第10項所述之增強虛擬音的方法，該 差異濾波器和該總和濾波器是N階無限脈衝響應濾波器， 該N階無限脈衝響應濾波器係以N/2個串級2階無限脈衝響 應濾波器來實施。 18.如專利申請範圍第1 〇項所述之增強虚擬音的方法，該 差異總和備有一無限脈衝響應，以〇. 5 (h- ~ h+) / (h+()G，-h + 〇G，+3D )表示’該總和遽波器備有一無限脈衝響應’以 〇.5(h_ + h+)/(h+QO，_30+h+0fl，+3Q)表示’其中， h- = h+lfl，_42 + h_lfl._42 + h+2〇，-6〇 + h—2〇,_θΰ ’ h+ - h+]。，+42 + h_1D,+42 + h+2〇，+60 + h-2〇,+6。 ’且 是一個虛擬揚聲器或是真實揚聲器的頭部相關轉換 函數’且該虛擬揚聲器或是真實揚聲器備相對於聽者的仰 角角度為i °和水平角度為j ° 。