TWI727605B - 用於音訊處理之系統，方法以及非暫時性電腦可讀媒體 - Google Patents

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喬瑟夫 安東尼 三世 馬里吉利歐
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美商博姆雲360公司
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Abstract

本發明係關於一種音訊系統，其提供節省聲音場域之頻道總和。該系統包含藉由旋轉一對音訊信號分量來產生一第一旋轉分量及一第二旋轉分量之電路。該電路使用該第一旋轉分量來產生彼此異相之左正交分量且使用該第二旋轉分量來產生彼此異相之右正交分量。該電路基於該等左正交分量及該等右正交分量來產生正交相關變換(OCT)分量。各OCT分量包含一左正交分量及一右正交分量之一加權組合。該電路使用該等OCT分量之一或多者來產生一單聲道輸出頻道。

Description

用於音訊處理之系統，方法以及非暫時性電腦可讀媒體
本發明大體上係關於音訊處理且更明確言之，係關於節省聲音場域之頻道總和。
音訊內容通常經設計用於立體聲播放。此假設對不符合由此約定暗示之期望的播放解決方案而言係有問題的。兩種此等情況係單聲道揚聲器及以一無約束網格排列之多個揚聲器。在兩種情況中，一常見解決方案係將一立體聲音訊信號之左頻道及右頻道兩者加總在一起，其導致負相關資訊損失。此外，就無約束網格而言，對網格幾何形狀缺乏瞭解導致節省以原始內容編碼之聲音場域資訊的機會喪失。
實施例係關於使用非線性么正濾波器組來提供節省聲音場域之頻道總和及音訊信號之不規則網格擴散。經由正交相關變換之單聲道總和(本文中亦指稱「MON-OCT」)提供節省聲音場域之頻道總和。將MON-OCT應用於一音訊信號可包含使用一多輸入多輸出非線性么正濾波器組，其可在時域中經實施用於最少延時及最佳暫態回應。
在一些實施例中，經由正交相關變換之單聲道總和之一多頻帶實施方案用於減少與非線性濾波器相關聯之假影。一寬頻音訊信號可 分成子頻帶，諸如藉由使用一經相位校正之4階林奎茨-瑞利(Linkwitz-Riley)網路或其他濾波器組拓撲(例如小波分解或短時傅立葉變換(STFT))。可從信號相依之時變線性動態方面描述濾波器之非線性動態。么正約束確保在所有條件下過濾器之穩定性。
一些實施例包含一種系統，其包含電路。該電路經組態以：藉由旋轉一對音訊信號分量來產生一第一旋轉分量及一第二旋轉分量；使用該第一旋轉分量來產生彼此異相之左正交分量；使用該第二旋轉分量來產生彼此異相之右正交分量；基於該等左正交分量及該等右正交分量來產生正交相關變換(OCT)分量，各OCT分量包含一左正交分量及一右正交分量之一加權組合；使用該等OCT分量之一或多者來產生一單聲道輸出頻道；及將該單聲道輸出頻道提供給一或多個揚聲器。
一些實施例包含一種方法。該方法包含由一電路進行以下操作：藉由旋轉一對音訊信號分量來產生一第一旋轉分量及一第二旋轉分量；使用該第一旋轉分量來產生彼此異相之左正交分量；使用該第二旋轉分量來產生彼此異相之右正交分量；基於該等左正交分量及該等右正交分量來產生正交相關變換(OCT)分量，各OCT分量包含一左正交分量及一右正交分量之一加權組合；使用該等OCT分量之一或多者來產生一單聲道輸出頻道；及將該單聲道輸出頻道提供給一或多個揚聲器。
一些實施例包含一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存指令，該等指令在由至少一處理器執行時組態該至少一處理器以：藉由旋轉一對音訊信號分量來產生一第一旋轉分量及一第二旋轉分量；使用該第一旋轉分量來產生彼此異相之左正交分量；使用該第二旋轉分量來產生彼此異相之右正交分量；基於該等左正交分量及該等右正交分量來產生正交相 關變換(OCT)分量，各OCT分量包含一左正交分量及一右正交分量之一加權組合；使用該等OCT分量之一或多者來產生一單聲道輸出頻道；及將該單聲道輸出頻道提供給一或多個揚聲器。
100:音訊處理系統
100(1):音訊處理系統
100(2):音訊處理系統
100(3):音訊處理系統
100(4):音訊處理系統
102:旋轉處理器
104:正交處理器
106:正交相關變換(OCT)處理器
110:分量選擇器
112a:正交濾波器
112b:正交濾波器
200:音訊處理系統
202:頻帶分配器
204:頻帶分配器
206:頻帶組合器
300:頻帶分配器
302:低通濾波器
304:高通濾波器
306:全通濾波器
308:低通濾波器
310:高通濾波器
312:全通濾波器
314:低通濾波器
316:高通濾波器
318:子頻帶分量
320:子頻帶分量
322:子頻帶分量
324:子頻帶分量
400:程序
405:藉由旋轉一對音訊信號分量來產生一第一旋轉分量及一第二旋轉分量
410:使用第一旋轉分量來產生彼此異相之左正交分量
415:使用第二旋轉分量來產生彼此異相之右正交分量
420:基於左正交分量及右正交分量來產生正交相關變換(OCT)分量
425:使用OCT分量之一或多者來產生一單聲道輸出頻道
430:將單聲道輸出頻道提供給一或多個揚聲器
500:程序
505:將一左頻道分離成左子頻帶分量且將一右頻道分離成右子頻帶分量
510:針對各子頻帶，使用子頻帶之一左子頻帶分量及子頻帶之一右子頻帶分量來產生一單聲道子頻帶分量
515:將各子頻帶之單聲道子頻帶分量組合成一單聲道輸出頻道
520:將單聲道輸出頻道提供給一或多個揚聲器
600:電腦/電腦系統
602:處理器
604:晶片組
606:記憶體
608:儲存裝置
610:鍵盤
612:圖形配接器
614:指標裝置
616:網路配接器
618:顯示裝置
620:記憶體控制器集線器
622:輸入/輸出(I/O)控制器集線器
H(x(t)1)1:左正交分量
H(x(t)1)2:左正交分量
H(x(t)2)1:右正交分量
H(x(t)2)2:右正交分量
O:單聲道輸出頻道
O(1):單聲道子頻帶分量
O(2):單聲道子頻帶分量
O(3):單聲道子頻帶分量
O(4):單聲道子頻帶分量
OCT1:OCT分量
OCT2:OCT分量
OCT3:OCT分量
OCT4:OCT分量
u(t):輸入信號
u(t)1:左頻道
u(t)1(1):左子頻帶分量
u(t)1(2):左子頻帶分量
u(t)1(3):左子頻帶分量
u(t)1(4):左子頻帶分量
u(t)2:右頻道
u(t)2(1):右子頻帶分量
u(t)2(2):右子頻帶分量
u(t)2(3):右子頻帶分量
u(t)2(4):右子頻帶分量
x(t):旋轉分量
x(t)1:第一旋轉分量
x(t)2:第二旋轉分量
圖1係根據一些實施例之一音訊處理系統之一方塊圖。
圖2係根據一些實施例之一音訊處理系統之一方塊圖。
圖3係根據一些實施例之一頻帶分配器之一方塊圖。
圖4係根據一些實施例之用於節省聲音場域之頻道總和之一程序之一流程圖。
圖5係根據一些實施例之具有子頻帶分解之用於節省聲音場域之頻道總和之一程序之一流程圖。
圖6係根據一些實施例之一電腦之一方塊圖。
附圖僅出於圖解說明之目的描繪各種實施例。熟習技術者將易於自以下論述認識到，可在不背離本文中所描述之原理的情況下採用本文中所繪示之結構及方法之替代實施例。
音訊處理系統
圖1係根據一些實施例之一音訊處理系統100之一方塊圖。音訊系統100使用經由正交相關變換(「MON-OCT」)之單聲道總和來提供節省聲音場域之頻道總和。音訊處理系統100包含一旋轉處理器102、一正交處理器104、一正交相關變換(本文中亦指稱「OCT」)處理器106及一分量選擇器108。
旋轉處理器102接收包含一左頻道u(t)1及一右頻道u(t)2之 一輸入信號u(t)。旋轉處理器102藉由旋轉一頻道u(t)1及一頻道u(t)2來產生一第一旋轉分量x(t)1且藉由旋轉頻道u(t)1及頻道u(t)2來產生一第二旋轉分量x(t)2。頻道u(t)1及u(t)2係一對音訊信號分量。在一實例中，頻道u(t)1係一立體聲音訊信號之一左頻道且頻道u(t)2係立體聲音訊信號之一右頻道。
正交處理器104包含用於旋轉分量之各者之一正交濾波器。正交濾波器112a接收第一旋轉分量x(t)1且產生彼此之間具有一(例如90°)相位關係且各與第一旋轉分量x(t)1具有一單位量值關係之左正交分量H(x(t)1)1及H(x(t)1)2。正交濾波器112b接收第二旋轉分量x(t)2且產生彼此之間具有一(例如90°)相位關係且各與第二旋轉分量x(t)2具有一單位量值關係之右正交分量H(x(t)2)1及H(x(t)2)2。
OCT處理器106接收正交分量H(x(t)1)1、H(x(t)1)2、H(x(t)2)1及H(x(t)2)2，且使用權重來組合正交分量對以產生OCT分量OCT1、OCT2、OCT3及OCT4。OCT分量之數目可與正交分量之數目對應。各OCT分量包含來自輸入信號u(t)之左頻道u(t)1及右頻道u(t)2之貢獻，但不損失藉由僅組合左頻道u(t)1及右頻道u(t)2所致之負相關資訊。正交分量之使用導致總和，其中將振幅零轉換成相位零。
分量選擇器110使用OCT分量OCT1、OCT2、OCT3及OCT4之一或多者來產生一單聲道輸出頻道O。在一些實施例中，分量選擇器110選擇OCT分量之一者用於輸出頻道O。在其他實施例中，分量選擇器110基於複數個OCT分量之組合來產生輸出頻道O。例如，多個OCT分量可組合成輸出頻道0，其中不同OCT分量隨時間經不同加權。此處，輸出頻道O係多個OCT分量之一時變組合。
因而，音訊處理系統100自包含左頻道u(t)1及右頻道u(t)2之輸入信號u(t)產生輸出頻道O。輸入信號u(t)可包含各種數目個頻道。針對一n頻道輸入信號，音訊處理系統100可產生2n個正交分量及2n個OCT分量且使用2n個OCT分量之一或多者來產生一輸出頻道O。
經由正交相關變換之線性單聲道總和
在一些實施例中，OCT之一線性非時變形式(例如方程式7中所界定)可用於自包含多個(例如n個)頻道之一音訊信號產生一單聲道輸出頻道。
可根據方程式1來界定一立體聲音訊信號：u(t)≡[u(t)1 u(t)2]≡[L R] (1)其中u(t)1可為立體聲音訊信號之一左頻道L，且u(t)2可為立體聲音訊信號之一右頻道R。在其他實施例中，u(t)1及u(t)2 係除左頻道及右頻道之外的一對音訊信號分量。
若將來自此二維信號之一線性投影應用至一單維中，則吾人將應期望一零空間。將兩個頻道加總之一般解正是如此。因此，零空間含有形式u(t)1=-u(t)2之向量。
為自輸入音訊信號u(t)產生旋轉分量x(t)(例如，藉由旋轉處理器102)，應用一旋轉矩陣。針對n=2個頻道，可由方程式2界定一2×2正交旋轉矩陣：
Figure 109101109-A0305-02-0008-1
 其中θ判定旋轉角。在一實例中，旋轉角θ係45°，其導致各輸入信號分量旋轉45°。在其他實例中，旋轉角可為-45°，其導致相反方向上之一旋轉。在一些實例(例如以下方程式11中所展示)中，旋轉角隨時間或回應於 輸入信號而變動。然而，在此特定情況中，旋轉係固定的，且其應用於u(t)以導致由方程式3界定之x(t)：
Figure 109101109-A0305-02-0009-2
為產生正交分量(例如，藉由正交處理器104)，使用一連續時間原型來界定包含各頻道之一對正交全通濾波器(例如正交濾波器112a及112b)之一正交全通濾波函數H()。例如，針對頻道x(t)1，可根據方程式4來界定正交全通濾波函數：
Figure 109101109-A0305-02-0009-3
 其中H()係包含兩個正交全通濾波器H()1及H()2之一線性算子。H()1產生與由H()2產生之一分量具有一90°相位關係的一分量，且H()1及H()2之輸出指稱正交分量。
Figure 109101109-A0305-02-0009-23
係與x(t)1具有相同量譜但與x(t)1具有一無約束相位關係之一信號。
由H(x(t)1)1及H(x(t)1)2界定之正交分量具有彼此之間的90°相位關係，且各與輸入頻道x(t)1具有一單位量值關係。類似地，可將一正交全通濾波函數H()應用於頻道x(t)2以產生由H(x(t)2)1及H(x(t)2)2界定之正交分量，其等具有彼此之間的90°相位關係且各與輸入頻道x(t)2具有一單位量值關係。
音訊信號u(t)不受限於兩個(例如左及右)頻道，而是可含有n個頻道。因此，x(t)之維數亦可變。更一般而言，一線性正交全通濾波函數Hn(x(t))可由其對包含n個頻道分量之一n維向量x(t)之作用界定。結果係由方程式5界定之2n維之一列向量：
Figure 109101109-A0305-02-0010-4
 其中H()1及H()2係根據上述方程式4來界定。此處，針對音訊信號之n個頻道之各者產生具有一90°相位關係之一對正交分量。因而，正交全通濾波函數Hn()將音訊信號u(t)之一n維向量投影至一2n維空間中。
為自正交分量產生OCT輸出(例如，藉由OCT處理器106)，將一旋轉應用於正交分量之各者。旋轉矩陣與一置換矩陣以區塊形式應用以產生由方程式6界定之一固定矩陣P：
Figure 109101109-A0305-02-0010-5
固定矩陣P與Hn(x(t))之正交分量相乘。當u(t)係立體聲信號(例如n=2)且因此x(t)之維數亦為2時，此4×4正交矩陣P將H2(x(t))之一4維向量結果變換成由四個正交分量(OCT分量)界定之一4維基。例如，一第一左正交分量可與一反相第二右正交分量組合以產生一第一OCT分量，一第一左正交分量可與一第二右正交分量組合以產生一第二OCT分量，一第二左正交分量可與一反相第一右正交分量組合以產生一第三OCT分量，且一第二左正交分量可與一第一右正交分量組合以產生一第四OCT分量。因而，使正交分量對加權及組合以產生OCT分量。針對具有兩個以上頻道之一音訊信號u(t)，可使用更大旋轉及置換矩陣來產生適當大小之一固定矩陣。用於導出OCT分量之通用方程式由方程式7界定：
Figure 109101109-A0305-02-0010-7
為產生一單聲道輸出頻道(例如，藉由分量選擇器110)，可選擇自OCT產生之輸出之一者。將單聲道輸出頻道提供給一揚聲器或多個揚聲器。
經由正交相關變換之非線性單聲道總和
僅變換一2維音訊向量(如上文所描述)且選擇一單一輸出仍會導致一零空間。然而，針對諸多真實世界實例，在此等子空間中具有感知重要音訊資訊之機率比在諸如L+R或L-R之一位置中具有重要資訊之機率差得多。此係因為已變成行業標準之常用混合技術。
一OCT輸出仍可能會遺漏顯著資訊。為解決此問題，可使用一非線性和，其可寫入為兩個或更多個OCT輸出之一信號相依時變組合。
例如，分量選擇器110可選擇OCT輸出之兩者且使用選定OCT輸出來產生一非線性和。為枚舉將MON-OCT應用於一兩頻道音訊信號u(t)以導致四個OCT輸出時之可能組合，可使用一4×2投影矩陣Π來自四個OCT輸出選擇一對分量。選定分量與投影矩陣中之非零指數對應，例如由方程式8所展示：
Figure 109101109-A0305-02-0011-9
在此實例中，投影矩陣Π選擇第二OCT輸出及第三OCT輸出來產生正交分量Ma(u)及Mb(u)之二維向量，如由方程式9所展示：
Figure 109101109-A0305-02-0011-11
組合所得2維向量以藉由使用取決於輸入信號之一時變旋轉來產生單聲道輸出頻道。為緩和旋轉角瞬時變化之非線性效應，使S(x) 表示一斜率限制函數，諸如一線性或非線性低通濾波器、扭轉限制器或一些類似元件。此濾波器之作用係對所得調變正弦波之絕對頻率設定一上限以有效限制由旋轉所致之最大非線性度。
儘管可使用局部最佳化之諸多不同測試，但在一實例中，兩個正交分量之間的峰值絕對值作為斜率限制函數S之輸入用於判定一角度
Figure 109101109-A0305-02-0012-17
，如方程式10所界定。
Figure 109101109-A0305-02-0012-15
其他實施例可使用最佳化之一不同量測作為斜率限制函數S(x)之輸入。角度
Figure 109101109-A0305-02-0012-21
指向給定u之一動態變化最佳。使用一投影來提取此最佳以產生單聲道輸出頻道
Figure 109101109-A0305-02-0012-20
，如由方程式11所界定：
Figure 109101109-A0305-02-0012-16
儘管上文將投影矩陣Π論述為選擇自MON-OCT輸出之四個正交分量之第二者及第三者，但可自其中選擇OCT輸出之任何者來產生單聲道輸出頻道。在一些實施例中，可選擇多個OCT輸出且將其提供給不同揚聲器。在一些實施例中，可基於諸如RMS最大化或其他函數之其他因數來選擇正交分量用於組合。在一些實施例中，方程式11不投影而是僅旋轉向量[Ma(u) Mb(u)]，其導致多頻道輸出。
經由子頻帶分解之假影最小化
由方程式11界定之單聲道輸出頻道可包含非線性假影，其係
Figure 109101109-A0305-02-0012-22
之角速度頻移之結果。此可藉由應用一子頻帶分解來緩解，其中將寬頻音訊信號u(t)分離成頻率子頻帶分量。接著，可對子頻帶之各者執行MON-OCT，且將子頻帶之各者之結果組合成單聲道輸出頻道。一頻帶分 配器可用於將音訊信號分離成子頻帶。在將MON-OCT應用於子頻帶之各者之後，可使用一頻帶組合器來將子頻帶組合成一輸出頻道。
子頻帶分解提供減少非線性假影。可權衡顯著回應與暫態回應，但為了所有實際目的，一最佳區域係足夠小以在無需進一步參數化之情況下設定。
圖2係根據一些實施例之一音訊處理系統200之一方塊圖。音訊處理系統200包含一頻帶分配器202、一頻帶分配器204、音訊處理系統100(1)至100(4)及一頻帶組合器206。
頻帶分配器202接收一輸入信號u(t)之一左頻道u(t)1且將左頻道u(t)1分離成左子頻帶分量u(t)1(1)、u(t)1(2)、u(t)1(3)及u(t)1(4)。四個左子頻帶分量u(t)1(1)、u(t)1(2)、u(t)1(3)及u(t)1(4)之各者包含左頻道u(t)1之一不同頻帶之音訊資料。頻帶分配器204接收輸入信號u(t)之一右頻道u(t)2且將右頻道u(t)2分離成右子頻帶分量u(t)2(1)、u(t)2(2)、u(t)2(3)及u(t)2(4)。四個右子頻帶分量u(t)2(1)、u(t)2(2)、u(t)2(3)及u(t)2(4)之各者包含右頻道u(t)2之一不同頻帶之音訊資料。
音訊處理系統100(1)、100(2)、100(3)及100(4)之各者接收一左子頻帶分量及一右子頻帶分量且基於左子頻帶分量及右子頻帶分量來產生一單聲道子頻帶分量。除對左頻道及右頻道之子頻帶而非整個左頻道u(t)1及右頻道u(t)2執行操作之外，關於結合圖1之上述音訊處理系統100之論述可適用於音訊處理系統100(1)、100(2)、100(3)及100(4)之各者。
音訊處理系統100(1)接收左子頻帶分量u(t)1(1)及右子頻帶分量u(t)2(1)且產生一單聲道子頻帶分量O(1)。音訊處理系統100(2)接收左子頻帶分量u(t)1(2)及右子頻帶分量u(t)2(2)且產生一單聲道子頻帶分量 O(2)。音訊處理系統100(3)接收左子頻帶分量u(t)1(3)及右子頻帶分量u(t)2(3)且產生一單聲道子頻帶分量O(3)。音訊處理系統100(4)接收左子頻帶分量u(t)1(4)及右子頻帶分量u(t)2(4)且產生一單聲道子頻帶分量O(4)。由音訊處理系統100(1)至100(4)執行之處理可因不同子頻帶分量而不同。
頻帶組合器206接收單聲道子頻帶分量O(1)、O(2)、O(3)及O(4)且將此等單聲道子頻帶分量組合成一單聲道輸出頻道O。
圖3係根據一些實施例之一頻帶分配器300之一方塊圖。頻帶分配器300係一頻帶分配器202或204之一實例。頻帶分配器300係具有依角頻率應用之相位校正之一4階林奎茨-瑞利交越網路。頻帶分配器300將一音訊信號(例如左頻道u(t)1及一右頻道u(t)2)分離成子頻帶分量318、320、322及324。
頻帶分配器包含具有相位校正以允許在輸出處同調加總之4階林奎茨-瑞利交越之一級聯。頻帶分配器300包含一低通濾波器302、一高通濾波器304、一全通濾波器306、一低通濾波器308、一高通濾波器310、一全通濾波器312、一高通濾波器316及一低通濾波器314。
低通濾波器302及高通濾波器304包含具有一角頻率(例如300Hz)之4階林奎茨-瑞利交越，且全通濾波器306包含一匹配2階全通濾波器。低通濾波器308及高通濾波器310包含具有另一角頻率(例如510Hz)之4階林奎茨-瑞利交越，且全通濾波器312包含一匹配2階全通濾波器。低通濾波器314及高通濾波器316包含具有另一角頻率(例如2700Hz)之4階林奎茨-瑞利交越。因而，頻帶分配器300產生對應於包含0Hz至300Hz之頻率子頻帶(1)之子頻帶分量318、對應於包含300Hz至510Hz之頻率 子頻帶(2)之子頻帶分量320、對應於包含510Hz至2700Hz之頻率子頻帶(3)之子頻帶分量322及對應於包含2700Hz至奈奎斯特(Nyquist)頻率之頻率子頻帶(4)之子頻帶分量324。在此實例中，頻帶分配器300產生n=4個子頻帶分量。由頻帶分配器300產生之子頻帶分量之數目及其對應頻率範圍可變動。由頻帶分配器300產生之子頻帶分量允許不偏完美總和，諸如藉由頻帶組合器206。
經由無約束網格網路之正交相關變換的單聲道總和
音訊處理系統100提供一多輸入多輸出非線性濾波器組，其已經設計以保留聲音場域之感知重要分量(在一些實施例中，由方程式(11)界定，其中線性形式由方程式(7)界定)，其中可藉由使用一個以上輸出來滿足最佳化條件。此隱含可將音訊分配給單驅動器或多驅動器揚聲器之一網格，無需關注數目或位置，且仍希望重現該音訊信號之一引人入勝但多中心之空間體驗。可針對各子頻帶選擇不同非線性和，且可針對各輸出置換子頻帶與非線性和之間的此等相關聯性。例如，可使用四個非線性和(a,b,c,d)來產生各包括兩個子頻帶之三個獨立輸出(例如，output1=[subband1,subband2])，接著可使用output1=[a,b]、output2=[b,c]、output3=[c,d]來置換各子頻帶之非線性和。取決於最佳化條件及組成子頻帶之數目，此可導致大量唯一信號，其等之各者含有整體相同感知上之一微小變動。當各者單獨播放時，擴散信號各重現整個聲音場域。當同時播放(諸如使用多個揚聲器之一網格)時，擴散信號呈現一不偏且很棒之空間品質。
在一些實施例中，針對揚聲器之一網格，可將使用MON-OCT所產生之輸出之一者提供給揚聲器之各者。在一些實施例中，使用正 交分量對來產生界定單聲道輸出頻道之非線性和(例如，各和係由方程式11界定之一單聲道輸出頻道)，其中不同單聲道輸出頻道提供給網格之揚聲器之各者。
實例程序
圖4係根據一些實施例之節省聲音場域之頻道總和之一程序400之一流程圖。圖4中所展示之程序可由一音訊處理系統(例如音訊處理系統100)之組件執行。在其他實施例中，其他實體可執行圖4中之一些或所有步驟。實施例可包含不同及/或額外步驟或依不同順序執行步驟。
音訊處理系統藉由旋轉一對音訊信號分量來產生405一第一旋轉分量及一第二旋轉分量。在一實例中，音訊信號分量對包含一立體聲音訊信號之一左音訊信號分量及一右音訊信號分量。旋轉可使用一固定角，或旋轉角可隨時間變動。左分量可包含一(例如寬頻)左頻道且右分量可包含一(例如寬頻)右頻道。在一些實施例中且如參考圖5所更詳細論述，左分量可包含一左子頻帶分量且右分量可包含一右子頻帶分量。音訊信號分量對不受限於左頻道及右頻道，而是可使用其他類型之音訊信號及音訊信號分量對。
音訊處理系統使用第一旋轉分量來產生410彼此異相之左正交分量。左正交分量可具有彼此之間的一90°相位關係。在一些實施例中，音訊處理系統使用第一旋轉分量來產生具有一些其他相位關係之分量，且可依類似於本文中針對左正交分量所論述之方式的一方式處理此等分量。左正交分量可各與第一旋轉分量具有一單位量值關係。音訊處理系統可應用一全通濾波器功能以使用第一旋轉分量來產生左正交分量。
音訊處理系統使用第二旋轉分量來產生415彼此異相之右 正交分量。右正交分量可具有彼此之間的一90°相位關係。在一些實施例中，音訊處理系統使用第二旋轉分量來產生具有一些其他相位關係之分量，且可依類似於本文中針對右正交分量所論述之方式的一方式處理此等分量。右正交分量可各與第二旋轉分量具有一單位量值關係。音訊處理系統可應用一全通濾波器功能以使用第二旋轉分量來產生右正交分量。
音訊處理系統基於左正交分量及右正交分量來產生420正交相關變換(OCT)分量，其中各OCT分量包含一左正交分量及一右正交分量之一加權組合。例如，音訊處理系統將一權重應用於一左正交分量及將一權重應用於一右正交分量且組合加權左正交分量及加權右正交分量以產生一OCT分量。加權左正交分量及加權右正交分量之不同組合可用於產生不同OCT分量。OCT分量之數目可與正交分量之數目對應。各OCT分量包含來自輸入信號之左頻道及右頻道之貢獻，但不損失藉由僅組合左頻道及右頻道所致之負相關資訊。
音訊處理系統使用OCT分量之一或多者來產生425一單聲道輸出頻道。例如，可選擇OCT分量之一者作為單聲道輸出頻道。在另一實例中，輸出頻道可包含兩個或更多個OCT分量之一時變組合。
音訊處理系統將單聲道輸出頻道提供430給一或多個揚聲器。例如，單聲道輸出頻道可提供給一單揚聲器系統之一揚聲器或一多揚聲器系統之多個揚聲器。在一些實施例中，可產生不同單聲道輸出頻道且將其提供給一網格之不同揚聲器。例如，可將OCT分量之各者之一者提供給揚聲器之各者。在另一實例中，使用OCT分量對來產生非線性和，其中將不同非線性和提供給網格之揚聲器之各者。
儘管使用左頻道及右頻道來論述程序400，但音訊信號中 之頻道數目可變動。針對音訊信號之n個頻道之各者產生具有一90°相位關係之一對正交分量，且可基於正交分量來產生一單聲道輸出頻道。
圖5係根據一些實施例之具有子頻帶分解之節省聲音場域之頻道總和之一程序500之一流程圖。圖5中所展示之程序可由一音訊處理系統(例如音訊處理系統200)之組件執行。在其他實施例中，其他實體可執行圖5中之一些或所有步驟。實施例可包含不同及/或額外步驟或依不同順序執行步驟。
音訊處理系統將一左頻道分離505成左子頻帶分量且將一右頻道分離成右子頻帶分量。在一實例中，將左頻道及右頻道之各者分離成四個子頻帶分量。子頻帶之數目及子頻帶之相關聯頻率範圍可變動。
音訊處理系統針對各子頻帶使用子頻帶之一左子頻帶分量及子頻帶之一右子頻帶分量來產生510一單聲道子頻帶分量。例如，音訊處理系統可對各子頻帶執行程序400之步驟405至425以產生子頻帶之一單聲道子頻帶分量。在一些實施例中，可針對不同子頻帶選擇OCT分量之不同非線性和以產生單聲道子頻帶分量。取決於最佳化條件及組成子頻帶之數目，此可導致大量可能唯一寬頻信號，其等之各者含有相同整體感知上之一微小變動。
音訊處理系統將各子頻帶之單聲道子頻帶分量組合515成一單聲道輸出頻道。例如，可使單聲道子頻帶分量相加以產生單聲道輸出頻道。
音訊處理系統將單聲道輸出頻道提供520給一或多個揚聲器。一或多個揚聲器可包含一單一揚聲器或一揚聲器網格。在一些實施例中，音訊處理系統將不同單聲道輸出頻道提供給不同揚聲器。
實例電腦
圖6係根據一些實施例之一電腦600之一方塊圖。電腦600係實施一音訊處理系統(諸如音訊處理系統100或200)之電路之一實例。繪示耦合至一晶片組604之至少一處理器602。晶片組604包含一記憶體控制器集線器620及一輸入/輸出(I/O)控制器集線器622。一記憶體606及一圖形配接器612耦合至記憶體控制器集線器620，且一顯示裝置618耦合至圖形配接器612。一儲存裝置608、鍵盤610、指標裝置614及網路配接器616耦合至I/O控制器集線器622。電腦600可包含各種類型之輸入或輸出裝置。電腦600之其他實施例具有不同架構。例如，在一些實施例中，記憶體606直接耦合至處理器602。
儲存裝置608包含一或多個非暫時性電腦可讀儲存媒體，諸如一硬碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、DVD或一固態記憶體裝置。記憶體606保存由處理器602使用之程式碼(包括一或多個指令)及資料。程式碼可對應於參考圖1至圖5所描述之處理態樣。
指標裝置614與鍵盤610組合使用以將資料輸入至電腦系統600中。圖形配接器612在顯示裝置618上顯示影像及其他資訊。在一些實施例中，顯示裝置618包含用於接收使用者輸入及選擇之一觸控螢幕能力。網路配接器616將電腦系統600耦合至一網路。電腦600之一些實施例具有不同於圖6中所展示之組件及/或除圖6中所展示之組件之外的組件。
在一些實施例中，實施一音訊處理系統(諸如音訊處理系統100或200)之電路可包含一專用積體電路(ASIC)、一場可程式化閘陣列(FPGA)或其他類型之運算電路。
額外考量
已為了圖解說明而呈現實施例之以上描述；其不意欲具窮舉性或使專利權受限於所揭示之精確形式。熟習相關技術者應瞭解，可鑑於以上揭示內容來進行諸多修改及變動。
此描述之一些部分從關於資訊之操作之演算法及符號表示方面描述實施例。此等演算法描述及表示常由熟習資料處理技術者用於向熟習其他技術者有效傳達其工作之實質。此等操作儘管被功能、運算或邏輯描述，但其應被理解為由電腦程式或等效電路、微碼或其類似者實施。此外，在不失一般性的情況下，將此等操作配置指稱模組有時亦被證明很方便。所描述之操作及其相關聯模組可以軟體、韌體、硬體或其等之任何組合體現。
本文中所描述之步驟、操作或程序之任何者可由一或多個硬體或軟體模組單獨或與其他裝置組合執行或實施。在一實施例中，一軟體模組由一電腦程式產品實施，電腦程式產品包括含有電腦程式碼之一電腦可讀媒體，電腦程式碼可由一電腦處理器執行以執行所描述之任何或所有步驟、操作或程序。
實施例亦可係關於用於執行本文中之操作之一設備。此設備可根據所需目的特別建構，及/或其可包括由儲存於電腦中之一電腦程式選擇性啟動或重組態之一通用運算裝置。此一電腦程式可儲存於一非暫時性有形電腦可讀儲存媒體或適合於儲存電子指令之任何類型之媒體(其可耦合至一電腦系統匯流排)中。此外，本說明書中所涉及之任何運算系統可包含一單一處理器或可為採用多處理器設計來提高運算能力之架構。
實施例亦可係關於由本文中所描述之一運算程序產生之一產品。此一產品可包括由一運算程序所致之資訊，其中資訊儲存於一非暫 時性有形電腦可讀儲存媒體上且可包含一電腦程式產品或本文中所描述之其他資料組合之任何實施例。
最後，主要出於可讀性及指導性目的而選擇本說明書中所使用之語言，且其未被選擇用於限定或劃定專利權。因此，專利權之範疇不意欲受限於此詳細描述，而是由發佈於基於此之一申請案上之申請專利範圍限制。因此，實施例之揭示內容意欲繪示而非限制以下申請專利範圍中所闡述之專利權之範疇。
100:音訊處理系統
102:旋轉處理器
104:正交處理器
106:正交相關變換(OCT)處理器
110:分量選擇器
112a:正交濾波器
112b:正交濾波器
H(x(t)1)1:左正交分量
H(x(t)1)2:左正交分量
H(x(t)2)1:右正交分量
H(x(t)2)2:右正交分量
O:單聲道輸出頻道
OCT1:OCT分量
OCT2:OCT分量
OCT3:OCT分量
OCT4:OCT分量
u(t)1:左頻道
u(t)2:右頻道
x(t)1:第一旋轉分量
x(t)2:第二旋轉分量

Claims (33)

  1. 一種用於音訊處理之系統，其包括：一電路，其經組態以：藉由旋轉一對音訊信號分量來產生一第一旋轉分量及一第二旋轉分量；使用該第一旋轉分量來產生彼此異相之左正交分量；使用該第二旋轉分量來產生彼此異相之右正交分量；基於該等左正交分量及該等右正交分量來產生正交相關變換(OCT)分量，各OCT分量包含一左正交分量及一右正交分量之一加權組合；使用該等OCT分量之一或多者來產生一單聲道輸出頻道；及將該單聲道輸出頻道提供給一或多個揚聲器。
  2. 如請求項1之系統，其中該電路經組態以產生該第一旋轉分量包含該電路經組態以將一不變旋轉角應用於該對音訊信號分量。
  3. 如請求項1之系統，其中該電路經組態以產生該第一旋轉分量包含該電路經組態以將一時變旋轉角應用於該對音訊信號分量。
  4. 如請求項1之系統，其中：該等左正交分量具有彼此之間的一90°相位關係；且該等右正交分量具有彼此之間的一90°相位關係。
  5. 如請求項1之系統，其中：該等左正交分量與該第一分量具有一單位量值關係；且該等右正交分量與該第二分量具有一單位量值關係。
  6. 如請求項1之系統，其中該電路經組態以產生該等OCT分量包含該電路經組態以：組合一第一左正交分量與一反相第二右正交分量以產生一第一OCT分量；組合一第一左正交分量與一第二右正交分量以產生一第二OCT分量；組合一第二左正交分量與一反相第一右正交分量以產生一第三OCT分量；及組合一第二左正交分量與一第一右正交分量以產生一第四OCT分量。
  7. 如請求項1之系統，其中該電路經組態以產生該單聲道輸出頻道包含該電路經組態以自該等OCT分量選擇一OCT分量。
  8. 如請求項1之系統，其中該電路經組態以產生該單聲道輸出頻道包含該電路經組態以產生兩個或更多個OCT分量之一時變組合。
  9. 如請求項8之系統，其中兩個或更多個OCT分量之該時變組合取決於 使用該音訊信號之一函數作為一輸入的一斜率限制函數。
  10. 如請求項1之系統，其中：該電路經組態以產生該單聲道輸出頻道包含該電路經組態以判定該等OCT分量之一第一對之一非線性和；該電路經組態以將該單聲道輸出頻道提供給該一或多個揚聲器包含該電路經組態以將該單聲道輸出頻道提供給一第一揚聲器；且該電路經進一步組態以：藉由判定該等OCT分量之一第二對之一非線性和來產生另一單聲道輸出頻道，該第一對OCT分量及該第二對OCT分量係不同的；及將該另一單聲道輸出頻道提供給一第二揚聲器。
  11. 如請求項1之系統，其中：該第一音訊分量係該音訊信號之一第一子頻帶之一左子頻帶分量且該第二音訊分量係該第一子頻帶之一右子頻帶分量；該等OCT分量屬於該第一子頻帶；且該電路經組態以產生該單聲道輸出頻道包含該電路經組態以組合該等OCT分量之該一或多者與該音訊信號之一第二子頻帶之一或多個其他OCT分量。
  12. 一種用於音訊處理之方法，其包括由一電路：藉由旋轉一對音訊信號分量來產生一第一旋轉分量及一第二旋轉分量； 使用該第一旋轉分量來產生彼此異相之左正交分量；使用該第二旋轉分量來產生彼此異相之右正交分量；基於該等左正交分量及該等右正交分量來產生正交相關變換(OCT)分量，各OCT分量包含一左正交分量及一右正交分量之一加權組合；使用該等OCT分量之一或多者來產生一單聲道輸出頻道；及將該單聲道輸出頻道提供給一或多個揚聲器。
  13. 如請求項12之方法，其中產生該等第一旋轉分量包含將一不變旋轉角應用於該對音訊信號分量。
  14. 如請求項12之方法，其中產生該等第一旋轉分量包含將一時變旋轉角應用於該對音訊信號分量。
  15. 如請求項12之方法，其中：該等左正交分量具有彼此之間的一90°相位關係；且該等右正交分量具有彼此之間的一90°相位關係。
  16. 如請求項12之方法，其中：該等左正交分量與該第一旋轉分量具有一單位量值關係；且該等右正交分量與該第二旋轉分量具有一單位量值關係。
  17. 如請求項12之方法，其中產生該等OCT分量包含：組合一第一左正交分量與一反相第二右正交分量以產生一第一OCT 分量；組合一第一左正交分量與一第二右正交分量以產生一第二OCT分量；組合一第二左正交分量與一反相第一右正交分量以產生一第三OCT分量；及組合一第二左正交分量與一第一右正交分量以產生一第四OCT分量。
  18. 如請求項12之方法，其中產生該單聲道輸出頻道包含自該等OCT分量選擇一OCT分量。
  19. 如請求項12之方法，其中產生該單聲道輸出頻道包含產生兩個或更多個OCT分量之一時變組合。
  20. 如請求項19之方法，其中兩個或更多個OCT分量之該時變組合取決於使用該音訊信號之一函數作為一輸入的一斜率限制函數。
  21. 如請求項12之方法，其中：產生該單聲道輸出頻道包含判定該等OCT分量之一第一對之一非線性和；將該單聲道輸出頻道提供給該一或多個揚聲器包含將該單聲道輸出頻道提供給一第一揚聲器；且該方法進一步包含： 藉由判定該等OCT分量之一第二對之一非線性和來產生另一單聲道輸出頻道，該第一對OCT分量及該第二對OCT分量係不同的；及將該另一單聲道輸出頻道提供給一第二揚聲器。
  22. 如請求項12之方法，其中：該第一音訊分量係該音訊信號之一第一子頻帶之一左子頻帶分量且該第二音訊分量係該第一子頻帶之一右子頻帶分量；該等OCT分量屬於該第一子頻帶；且產生該單聲道輸出頻道包含組合該等OCT分量之該一或多者與該音訊信號之一第二子頻帶之一或多個其他OCT分量。
  23. 一種用於音訊處理之非暫時性電腦可讀媒體，其儲存指令，該等指令在由至少一處理器執行時組態該至少一處理器以：藉由旋轉一對音訊信號分量來產生一第一旋轉分量及一第二旋轉分量；使用該第一旋轉分量來產生彼此異相之左正交分量；使用該第二旋轉分量來產生彼此異相之右正交分量；基於該等左正交分量及該等右正交分量來產生正交相關變換(OCT)分量，各OCT分量包含一左正交分量及一右正交分量之一加權組合；使用該等OCT分量之一或多者來產生一單聲道輸出頻道；及將該單聲道輸出頻道提供給一或多個揚聲器。
  24. 如請求項23之非暫時性電腦可讀媒體，其中組態該至少一處理器以 產生該等第一旋轉分量之該等指令包含組態該至少一處理器以將一不變旋轉角應用於該對音訊信號分量的指令。
  25. 如請求項23之非暫時性電腦可讀媒體，其中組態該至少一處理器以產生該等第一旋轉分量之該等指令包含組態該至少一處理器以將一時變旋轉角應用於該對音訊信號分量的指令。
  26. 如請求項23之非暫時性電腦可讀媒體，其中：該等左正交分量具有彼此之間的一90°相位關係；且該等右正交分量具有彼此之間的一90°相位關係。
  27. 如請求項23之非暫時性電腦可讀媒體，其中：該等左正交分量與該第一旋轉分量具有一單位量值關係；且該等右正交分量與該第二旋轉分量具有一單位量值關係。
  28. 如請求項23之非暫時性電腦可讀媒體，其中組態該至少一處理器以產生該等OCT分量之該等指令包含組態該至少一處理器以進行以下操作之指令：組合一第一左正交分量與一反相第二右正交分量以產生一第一OCT分量；組合一第一左正交分量與一第二右正交分量以產生一第二OCT分量；組合一第二左正交分量與一反相第一右正交分量以產生一第三OCT 分量；及組合一第二左正交分量與一第一右正交分量以產生一第四OCT分量。
  29. 如請求項23之非暫時性電腦可讀媒體，其中組態該至少一處理器以產生該單聲道輸出頻道之該等指令包含組態該至少一處理器以自該等OCT分量選擇一OCT分量之指令。
  30. 如請求項23之非暫時性電腦可讀媒體，其中組態該至少一處理器以產生該單聲道輸出頻道之該等指令包含組態該至少一處理器以產生兩個或更多個OCT分量之一時變組合的指令。
  31. 如請求項30之非暫時性電腦可讀媒體，其中兩個或更多個OCT分量之該時變組合取決於使用該音訊信號之一函數作為一輸入的一斜率限制函數。
  32. 如請求項23之非暫時性電腦可讀媒體，其中：組態該至少一處理器以產生該單聲道輸出頻道之該等指令包含組態該至少一處理器以判定該等OCT分量之一第一對之一非線性和的指令；組態該至少一處理器以將該單聲道輸出頻道提供給該一或多個揚聲器之該等指令包含組態該至少一處理器以將該單聲道輸出頻道提供給一第一揚聲器之指令；且該等指令進一步組態該至少一處理器以： 藉由判定該等OCT分量之一第二對之一非線性和來產生另一單聲道輸出頻道，該第一對OCT分量及該第二對OCT分量係不同的；及將該另一單聲道輸出頻道提供給一第二揚聲器。
  33. 如請求項23之非暫時性電腦可讀媒體，其中：該第一音訊分量係該音訊信號之一第一子頻帶之一左子頻帶分量且該第二音訊分量係該第一子頻帶之一右子頻帶分量；該等OCT分量屬於該第一子頻帶；且組態該至少一處理器以產生該單聲道輸出頻道之該等指令包含組態該至少一處理器以組合該等OCT分量之該一或多者與該音訊信號之一第二子頻帶之一或多個其他OCT分量的指令。
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