专利名称：用于单声道相容性和外放扬声器相容性的双耳滤波器的制作方法
技术领域：
本公开总体上涉及音频信号的信号处理，并且尤其涉及通过双耳滤波器针对空间化对音频输入进行处理，使得输出可在耳机上、或单声道地、或通过扬声器的集合播放。
背景技术：
已知处理用于通过耳机重放的一个或多个音频输入信号的集合，使得收听者具有收听来自位于收听室中的预定位置的多个虚拟扬声器的声音的印象。在此，这种处理被称为空间化和双耳化(binauralization)。在此，处理音频输入信号的滤波器被称为双耳滤波器。如果不是因为这种处理，则通过耳机收听的收听者将具有声音位于该收听者头部内的印象。音频输入信号可以是单个信号、用于立体声再现的一对信号、多个环绕声信号(例如用于4. 1环绕声的四个音频输入信号、用于5. 1的五个音频输入信号、用于7. 1的七个音频输入信号等)，并且也可以包括用于特定位置(例如特定声音源)的单独信号。对于将被空间化的各音频输入信号存在一对双耳滤波器。为了真实再现，双耳滤波器考虑从各虚拟扬声器到左耳和右耳中的每一个的头部相关传递函数(HRTF)，并且还考虑被模拟的收听室的早期回声和混响响应。因此，已知通过双耳滤波器对信号进行预处理以产生一对音频输出信号——经双耳化的信号——以便用于通过耳机收听。常常为如下这样的情况人们希望通过单个扬声器(也就是说，通过为了单声道再现而对信号进行电子下混而单声道地)收听经双耳化的信号。一个示例是通过移动设备中的单声道外放扬声器进行收听。还常常存在如下这样的情况，人们希望通过一对间隔小的外放扬声器收听这些声音。在后者的情况下，经双耳化的输出信号也被下混，但是通过音频串扰进行而不是电子地进行。在两种情况下，经双耳化的、然后下混的信号听起来不自然，具体地说，听起来有混响且具有降低的可懂度和音频清晰度。难以在不折中经双耳化的音频中的空间和距离的印象的情况下消除该问题。
图1示出包括用于处理单个输入信号的一对双耳滤波器并且包括本发明实施例的双耳化器的简化框图。图2示出包括用于处理相应的一个或多个输入信号的一对或多对双耳滤波器并且包括本发明实施例的双耳化器的简化框图。图3示出具有一个或多个音频输入信号并且生成被下混为单声道混音的左耳输出信号和右耳输出信号并且可以包括本发明实施例的双耳化器的简化框图。
图4A示出可包括本发明实施例的混洗(shuffling)操作，其后有根据双耳滤波器对的累加与差分滤波，后面为解混洗操作。图4B示出可包括本发明实施例的对于表示双耳滤波器的脉冲响应的左和右输入信号的混洗操作，后面为解混洗操作。图5示出示例双耳滤波器脉冲响应。图6示出对表示其双耳化性质将被匹配的双耳滤波器脉冲响应的一对输入信号进行操作的信号处理装置实施例的简化框图。根据本发明一个或多个方面，该处理装置被配置用于输出表示能够双耳化并且产生自然声单声道混音的双耳滤波器脉冲响应的信号。图7示出操作信号处理装置(例如图6的信号处理装置)以生成双耳脉冲响应的方法的实施例的简化流程图。图8示出实施将表示双耳滤波器脉冲响应的一对信号转换为表示双耳滤波器的经修正的脉冲响应的信号的方法实施例的MATLAB (Mathworks, Inc.，Natick, Massachusetts)句法中的代码的一部分，。图9示出在图6的装置实施例以及图7的方法实施例中使用的时间变化滤波器对于在不同时间的集合中的每一个处的脉冲的脉冲响应的图线。图10示出在图6的装置实施例、图7的方法实施例中使用的时间变化滤波器的在不同时间的集合中的每一个处的频率响应幅度的图线。图11示出初始左耳双耳滤波器脉冲响应和根据本发明实施例的左耳双耳滤波器脉冲响应。图12示出初始双耳化累加滤波器脉冲响应和根据本发明实施例的双耳化累加滤波器脉冲响应。图13示出初始双耳化差分滤波器脉冲响应和根据本发明实施例的双耳化差分滤波器脉冲响应。图14A-图14E示出沿着本发明的示例双耳滤波器对实施例的滤波器脉冲响应的长度在变化时间间隔上的累加与差分滤波器响应中的作为频率的函数的能量的图线。图15A和图15B示出本发明的示例双耳滤波器对实施例的分别对于累加和频率滤波器脉冲响应的时间-频率平面上的等衰减轮廓。图16A和图16B示出本发明的示例双耳滤波器对实施例的分别对于累加与频率滤波器脉冲响应的时间-频率图线的表面的等距视图、即声谱图。图17A和图17B示出如图16A和图16B的、但为典型双耳滤波器对的分别对于累加与频率滤波器脉冲响应的时间-频率图线的表面的相同等距视图，该典型双耳滤波器对尤其为将与用于图16A和图16B的那些双耳滤波器匹配的双耳滤波器。图18示出根据本发明方面的被配置用于处理音频输入信号的集合的音频处理装置的实现形式。图19A示出接受五个声道的音频信息的双耳化装置的实施例的简化框图。图19B示出接受四个声道的音频信息的双耳化装置的实施例的简化框图。
具体实施例方式概述
本发明实施例包括一种方法、一种装置、以及程序逻辑，例如当执行时使得实施方法的在计算机可读介质中编码的程序逻辑。一种方法是使用双耳滤波器处理用于通过耳机呈现的一个或多个音频输入信号，以实现一个或多个音频输入的虚拟空间化，并且具有如下的附加性质经双耳化的信号当在下混之后被单声道地重放时或者当通过间隔相对小的外放扬声器重放时听起来良好。另一方法是处理系统的操作方法，该处理系统用于处理一对或多对双耳滤波器特性(例如双耳滤波器脉冲响应)，以确定相应的一对或多对修正的双耳滤波器特性(例如修正的双耳滤波器脉冲响应)，从而当一个或多个音频输入信号被具有该一对或多对修正的双耳滤波器特性的对应的一对或多对双耳滤波器双耳化时，经双耳化的信号实现一个或多个音频输入的虚拟空间化，并且具有如下的附加性质经双耳化的信号当在下混之后被单声道地重放或者通过间隔相对小的外放扬声器重放时听起来良好。特定实施例包括用于双耳化一个或多个音频输入信号的集合的装置。所述装置包括其特征在于一对或多对基本(base)双耳滤波器的一对双耳滤波器，其中对于音频信号输入中的每一个具有一对基本双耳滤波器。每一对基本双耳滤波器可由基本左耳滤波器和基本右耳滤波器表示，并且可进一步由基本累加滤波器和基本差分滤波器表示。各滤波器可由对应的脉冲响应表征。至少一对基本双耳滤波器被配置用于空间化其对应的音频信号输入，以结合从对应的虚拟扬声器位置到收听者的直达响应，并且结合收听室的早期回声和混响响应两者。
对于至少一对基本双耳滤波器·基本累加滤波器的时间_频率特性与基本差分滤波器的时间频率特性明显不同，其中，在所有频率，基本累加滤波器长度明显小于基本差分滤波器长度、基本左耳滤波器长度和基本右耳滤波器长度。·与基本左耳滤波器长度或基本右耳滤波器长度的在频率上的变化相比，基本累加滤波器长度跨越不同频率明显变化，其中基本累加滤波器长度随着频率增大而减小。该装置生成可通过耳机或在单声道混合之后单声道地播放的输出信号。在一些实施例中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本累加滤波器脉冲响应的到可忽略水平的过渡(transition)在基本累加滤波器脉冲响应的初始时间间隔上以依赖于频率的方式随着时间逐渐发生。对于一些实施例，对于至少一对基本双耳滤波器，基本累加滤波器的频率含量在过渡时间间隔上从初始全带宽朝向低频率截止减小。例如，对于至少一对基本双耳滤波器， 过渡时间间隔为使得基本累加滤波器脉冲响应从直到约3ms的全带宽过渡到在大约40ms 低于IOOHz。在一些实施例中，对于至少一对基本双耳滤波器，在IOkHz之上的高频率的基本差分滤波器长度小于40ms，在3kHz与4kHz之间的频率的基本差分滤波器长度小于100ms， 并且在小于2kHz的频率，该基本差分滤波器长度小于160ms。对于这些实施例中的一些，在 IOkHz之上的高频率的基本差分滤波器长度小于20ms，在3kHz与4kHz之间的频率的基本差分滤波器长度小于60ms，并且在小于2kHz的频率，该基本差分滤波器长度小于120ms。对于这些实施例中的一些，在IOkHz之上的高频率的基本差分滤波器长度小于10ms，在3kHz 与4kHz之间的频率的基本差分滤波器长度小于40ms，并且在小于2kHz的频率，该基本差分滤波器长度小于80ms。在一些实施例中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本差分滤波器长度小于大约 800ms。在这些实施例中的一些中，基本差分滤波器长度小于大约400ms。在这些实施例中的一些中，基本差分滤波器长度小于大约200ms。在一些实施例中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本累加滤波器长度随着频率增大而减小，对于小于IOOHz的所有频率的基本累加滤波器长度是至少40ms且至多160ms， 对于IOOHz与IkHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少20ms且至多80ms，对于IkHz与2kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少IOms且至多20ms，以及对于2kHz与20kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少5ms且至多20ms。在这些实施例中的一些中，对于小于IOOHz的所有频率的基本累加滤波器长度是至少60ms且至多120ms，对于IOOHz与IkHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少30ms且至多 60ms，对于IkHz与2kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少15ms且至多30ms， 并且对于2kHz与20kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少7ms且至多15ms。此夕卜，在这些实施例中的一些中，对于小于IOOHz的所有频率的基本累加滤波器长度是至少 70ms且至多90ms，对于IOOHz与IkHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少35ms 且至多50ms，对于IkHz与2kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少18ms且至多25ms，并且对于2kHz与20kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少8ms且至多 12ms 。在一些实施例中，对于至少一对基本双耳滤波器，该基本双耳滤波器特性被从一对待匹配的双耳滤波器特性确定。对于一些这样的实施例，对于至少一对基本双耳滤波器， 基本差分滤波器脉冲响应在稍后时间基本上与待匹配的双耳滤波器的差分滤波器成比例。 例如，基本差分滤波器脉冲响应在40ms之后变为基本上与待匹配的双耳滤波器的差分滤波器成比例。特定实施例包括一种双耳化一个或多个音频输入信号的集合的方法。该方法包括通过以一对或多对基本双耳滤波器表征的双耳化器对音频输入信号的集合进行滤波。 在不同实施例中，在描述特定装置实施例的此概述部分中如上地描述基本双耳滤波器。特定实施例包括一种操作信号处理装置的方法。该方法包括接受表示被配置用于双耳化音频信号的相应的一对待匹配的双耳滤波器的脉冲响应的一对信号，并且通过均由具有时间变化滤波器特性的修正滤波器表征的一对滤波器来处理该对接受的信号。该处理形成表示相应的一对经修正的双耳滤波器的脉冲响应的一对经修正的信号。该经修正的双耳滤波器被配置用于双耳化音频信号，并且还具有在单声道下混中的低感知混响以及对于耳机上双耳滤波器的最小影响的性质。在一些实施例中，经修正的双耳滤波器的特征在于经修正的累加滤波器和经修正的差分滤波器。该时间变化滤波器被配置为使得经修正的双耳滤波器脉冲响应包括由对于收听在预定位置处的虚拟扬声器的收听者的头部相关传递函数定义的直达部分(direct part)。此外，与经修正的差分滤波器相比，经修正的累加滤波器具有明显减小的水平和明显更短的混响时间，并且存在从累加滤波器的脉冲响应的直达部分到累加滤波器的可忽略响应部分的平滑过渡，其中平滑过渡在时间上是频率选择性的。在不同的实施例中，该经修正的双耳滤波器具有对于特定装置实施例在该概述部分中如上描述的基本双耳滤波器的性质。特定实施例包括一种操作信号处理装置的方法。该方法包括接受表示被配置用于双耳化音频信号的相应的左耳和右耳双耳滤波器的脉冲响应的左耳信号和右耳信号。该方法还包括混洗左耳信号和右耳信号，以形成与左耳信号和右耳信号之和成比例的累加信号以及与左耳信号和右耳信号之间的差成正比的差分信号(difference signal) 0该方法还包括通过具有时间变化滤波器特性的累加滤波器滤波该累加信号，所述滤波形成经滤波的累加信号，通过由该累加滤波器表征的差分滤波器处理该差分信号，该处理形成经滤波的差分信号。该方法还包括对经滤波的累加信号和经滤波的差分信号进行解混洗，以形成经修正的表示相应的左耳和右耳修正的双耳滤波器的脉冲响应的修正的左耳信号和修正的右耳信号。该修正的双耳滤波器被配置用于双耳化音频信号，可由经修正的累加滤波器和经修正的差分滤波器表示。在不同的实施例中，经修正的双耳滤波器具有对于特定装置实施例在此概述部分中如上所描述的基本双耳滤波器的性质。特定实施例包括程序逻辑，其在由处理系统的至少一个处理器执行时使得实施对于特定装置实施例在此概述部分中如上描述的方法实施例中的任何一个。特定实施例包括一种其中具有程序逻辑的计算机可读介质，该程序逻辑在由处理系统的至少一个处理器执行时使得实施对于特定装置实施例在此概述部分中如上描述的方法实施例中的任何一个。特定实施例包括一种装置。该装置包括处理系统，其具有至少一个处理器以及存储设备。该存储设备被配置有程序逻辑，该程序逻辑在执行时使得该装置实施对于特定装置实施例在此概述部分中如上描述的方法实施例中的任何一个。特定实施例可以提供这些方面、特征或优点中的全部、一些或不提供这些方面、特征或优点。特定实施例可以提供一个或多个其它方面、特征或优点，从在此的附图、描述和权利要求，其中的一个或多个可对于本领域技术人员是容易理解的。双耳滤波器和标记(notation)图1示出包括用于处理单个输入信号的一对双耳滤波器103、104的双耳化器101 的简化框图。虽然双耳滤波器在本领域通常是已知的，但包括在此描述的单声道重放特征的双耳滤波器不是现有技术。为了继续进行该描述，介绍一些标记。为了解释的简洁性，信号在此表示为连续时间函数。然而，信号处理领域技术人员应理解，该框架同样良好地用于离散时间信号，即已被合适地采样并且量化的信号。典型地，这种信号被表示时间中的采样时刻的整数索引。卷积积分变为卷积和，等。此外，本领域技术人员应理解，所描述的滤波器可以在时间域或频率域或甚至二者的组合中实现，并且也可以实现为有限脉冲响应FIR实现、递归无限脉冲响应(IIR)近似、时间延迟等。这些细节被本发明省略。此外，虽然所描述的方法通常是可应用于并且容易地推广到任何数量的输入源信号。还应注意，此描述和公式并不是个别头部相关传递函数的任何具体集合或任何特定综合或一般头部相关传递函数的所特有的。该技术可以应用于任何期望的双耳响应。参照图1，u(t)指示将由双耳化器101进行双耳化以用于通过耳机105双耳呈现的单个音频信号，hjt)和比(0分别指示分别对于收听室中的收听者107的左耳和右耳的双耳滤波器脉冲响应。双耳化器被设计为向收听者105提供收听来自源——在预定位置处的“虚拟外放扬声器” 109——的信号u(t)的声音的感觉。存在与通过双耳滤波器103和104的合适设计实现源的这种虚拟空间定位的双耳滤波器的设计、近似和实现有关的大量现有技术。滤波器考虑好像扬声器109在完美无回声室中似的每一耳朵的头部相关传递函数(HRTF)，也就是说，考虑直接来自虚拟扬声器109的收听的空间维度，并且还考虑收听环境中的早期反射和混响。对于关于如何设计一些双耳滤波器的更多细节，例如，参见公布为WO 9914983并且标题为UTILIZATION OF FILTERING EFFECTS IN STEREO HEADPHONE DEVICES 的国际专利申请 No. PCT/AU98/00769 和公布为 W09949574 并且标题为 AUDIO SIGNAL PROCESSING METHOD AND APPARATUS 的国际专利申请No. PCT/AU99/00002。这些申请中的每一个指定美国。公布WO 9914983和WO 9949574中的每一个的内容通过引用合并到此。因此，已为了耳机使用而被双耳化的信号可以是可用的。信号的双耳化处理可以通过被提供以使得收听者具有在不同类型的室中收听内容的感觉的一个或多个预定双耳滤波器进行。一个商用双耳化已知是DOLBY HEADPHONE (TM)。DOLBY HEADPHONE双耳化中的双耳滤波器对具有带有公共非空间混响拖尾的各自的脉冲响应。此外，一些DOLBY HEADPHONE实现仅提供描述单个典型收听室的双耳滤波器的单个集合，而其它可以使用被指示为DH1、DH2和DH3的双耳滤波器的三个不同集合中的一个进行双耳化。它们具有以下性质-DHl提供适合于电影和仅音乐的录制品两者的小的、良好阻尼的房间中的收听感觉。*DH2提供特别适合于音乐收听的更声音真实(acoustically live)房间中的收听感觉。· DH3提供更像音乐厅或电影院的较大房间中的收听感觉。 表示卷积运算，也就是说，a(t)和b (t)的卷积表示为α fr — Je(I — τ)Μτ),( τ = |ο(τ)Ι ( — τ"), τ,其中，时间依赖性没有在左手侧明确地示出，而将通过字母的使用被暗示。非时间依赖量将被清楚地指示。双耳输出包括vjt)指示的左输出信号和vK(t)指示的右耳信号。通过将源信号 u(t)与双耳滤波器103、104的左脉冲响应和右脉冲响应卷积产生双耳输出=左输出信号(1)=W右输出信号O)图1示出单个输入音频信号。图2示出具有Ul(t)、u2(t).......uM(t)指示的一
个或多个音频输入信号的双耳化器的简化框图，其中，M是输入音频信号的数量。M可以是 1，或大于1。M = 2针对立体声再现，并且更大的M针对环绕声音信号，例如M = 4针对4. 1 环绕声，M = 5针对5. 1环绕声，M = 7针对7. 1环绕声等。我们也可以具有多个源(例如用于普通背景的多个输入)加上一个或多个输入以定位特定源(例如在环境中说话的人)。 对于待空间化的每一音频输入信号存在一对双耳滤波器。为了真实再现，双耳滤波器考虑了对于各虚拟扬声器位置以及左耳和右耳的对应的头部相关传递函数(HRTF)，并且还考虑被模拟的收听室的早期回声和混响响应。用于所示双耳化器的左和右双耳滤波器分别包括具有脉冲响应Mt)和Mt)、Mt)和Mt)........hML(t)和h服(t)的左耳双耳化器
和右耳双耳化器203-1和204-1、203-2和204-2、......、203_M和204-M。加法器205和
206 将左耳和右耳输出相加以产生输出vjt)和vK(t)。Mv表示虚拟扬声器的数量。这些扬声器示出为在图2中的Mv对应位置处的扬声
器209-1、209-2........209-Mv。虽然典型地，M = Mv，但这不是必需的。例如，上混可以被
结合以空间化一对立体声输入信号，以使得耳机的收听者听起来就好像存在五个虚拟外放扬声器似的。在此的描述中，讨论了通过单对双耳滤波器的操作以及单对双耳滤波器的特性。 本领域技术人员应理解，这样的双耳滤波器对的操作以及双耳滤波器对的特性应用于例如图2所示的配置中的每一双耳滤波器对。图3示出双耳化器303的简化框图，双耳化器303具有一个或多个音频输入信号并且生成左输出信号和由vK(t)指示的右耳信号。vM(t)指示通过下混器305获得的左和右输出信号的单声道下混，该下混器305对左信号和右信号vjt)以及vK(t)指示的右耳信号中的每一个执行一些滤波，并且将经滤波的信号相加、即混合。以下描述假设单个输入u (t)。滤波器307和308的分别关于下混器305的左输出信号和右输出信号的脉冲响应被表示为％(0和％(0。以下描述假设单个输入u (t)。对于每一这种输入发生相似操作。 单声道下混然后是
vM = mL VL + f νf = (mi 尤 + mr hr) u(3)对于理想单声道相容性，期望单声道混合与初始信号u (t)相同(或与其成比例)。 也就是说，vM(t) = au(t)，其中，α是某个缩放因子常数。为此对于应用，假设α = 1，理想地需要应用以下恒等式β % + mg Φ hg = δ(4)其中，δ (t)是单位积分内核，也称为被定义为使得W <g>S = W的狄拉克delta 函数。在离散处理中，期望的结果是 Ai + mR^hR—每一脉冲响应是离散函数——与单位冲脉响应成比例。当然，在实际实现中，计算花费时间，从而通过实际因果滤波器实现，对于“完美”单声道相容性的需要是 hL ■ Aii是单位脉冲的时间延迟的且缩放的版本。对于简单单声道混合，mL(t) = mE(t) = δ (t)。 也就是说， vm = VL + vR = Φι + &从而为了简单单声道混合，理想地，为了双耳化输出的单
O
声道混合的完美再现，hL(t)+hE(t) = δ (t), (5)期望hjt)和比(0提供良好双耳化，即，输出的呈现经由耳机听起来真实，就好像声音来自虚拟扬声器位置并且在真实收听室中似的。还期望双耳输出的单声道混合在被呈现时听起来像音频输入u (t)。音频信号处理领域的技术人员将熟悉通过首先执行左和右双耳信号的混洗以生成累加通道和差分通道，表述关于立体声信号的集合的双耳滤波操作。理想地，对于左输入和右立体声或双耳输入％(t)和UK (t)，累加与差分信号表示为 Us (t)和 uD (t)
权利要求
1.一种用于双耳化一个或多个音频输入信号的集合的装置，包括由一对或多对基本双耳滤波器表征的一对双耳滤波器，对于音频信号输入中的每一个具有一对基本双耳滤波器，每一对基本双耳滤波器能够由基本左耳滤波器和基本右耳滤波器表示，并且还能够由基本累加滤波器和基本差分滤波器表示，各滤波器能够由对应的脉冲响应表征，其中，至少一对基本双耳滤波器被配置用于将其的对应的音频信号输入空间化以结合从对应的虚拟扬声器位置对收听者的直达响应，并且结合收听室的早期回声和混响响应两者，以及其中，对于至少一对基本双耳滤波器基本累加滤波器的时间-频率特性基本上与基本差分滤波器的时间-频率特性不同， 其中在所有频率，基本累加滤波器长度明显小于基本差分滤波器长度、基本左耳滤波器长度和基本右耳滤波器长度；以及与基本左耳滤波器长度或基本右耳滤波器长度的在频率上的变化相比，基本累加滤波器长度跨越不同频率明显变化，其中基本累加滤波器长度随着频率增大而减小，从而所述装置生成能够通过耳机或在单声道混合之后单声道地播放的输出信号。
2.如权利要求1所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本累加滤波器脉冲响应的到可忽略水平的过渡在基本累加滤波器脉冲响应的初始时间间隔上以依赖于频率方式随着时间逐渐发生。
3.如权利要求2所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本累加滤波器的频率含量在过渡时间间隔上从初始全带宽朝向低频截止减小。
4.如权利要求2所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，过渡时间间隔为使得基本累加滤波器脉冲响应从直到大约3ms的全带宽过渡到在大约40ms处小于100Hz。
5.如前述任一项权利要求所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，在IOkHz 以上的高频率的基本差分滤波器长度小于40ms，在3kHz与4kHz之间的频率的基本差分滤波器长度小于100ms，并且在小于2kHz的频率，基本差分滤波器长度小于160ms。
6.如前述任一项权利要求所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，在IOkHz 以上的高频率的基本差分滤波器长度小于20ms，在3kHz与4kHz之间的频率的基本差分滤波器长度小于60ms，并且在小于2kHz的频率，基本差分滤波器长度小于120ms。
7.如前述任一项权利要求所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，在IOkHz 以上的高频率的基本差分滤波器长度小于10ms，在3kHz与4kHz之间的频率的基本差分滤波器长度小于40ms，并且在小于2kHz的频率，基本差分滤波器长度小于80ms。
8.如前述任一项权利要求所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本差分滤波器长度小于大约800ms。
9.如前述任一项权利要求所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本差分滤波器长度小于大约400ms。
10.如前述任一项权利要求所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本差分滤波器长度小于大约200ms。
11.如前述任一项权利要求所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本累加滤波器长度随着频率增大而减小，对于小于IOOHz的所有频率的基本累加滤波器长度是至少40ms且至多160ms， 对于IOOHz与IkHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少20ms且至多80ms， 对于IkHz与2kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少IOms且至多20ms，以及对于2kHz与20kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少5ms且至多20ms。
12.如前述任一项权利要求所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器， 基本累加滤波器长度随着频率增大而减小，对于小于IOOHz的所有频率的基本累加滤波器长度是至少60ms且至多120ms， 对于IOOHz与IkHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少30ms且至多60ms， 对于IkHz与2kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少15ms且至多30ms，以及对于2kHz与20kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少7ms且至多15ms。
13.如前述任一项权利要求所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器， 基本累加滤波器长度随着频率增大而减小，对于小于IOOHz的所有频率的基本累加滤波器长度是至少70ms且至多90ms， 对于IOOHz与IkHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少35ms且至多50ms， 对于IkHz与2kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少18ms且至多25ms，以及对于2kHz与20kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少8ms且至多12ms。
14.如前述任一项权利要求所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本双耳滤波器特性被从一对待匹配的双耳滤波器的特性确定。
15.如权利要求14所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本差分滤波器脉冲响应在稍后时间基本上与所述待匹配的双耳滤波器的差分滤波器成比例。
16.如权利要求15所述的装置，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本差分滤波器脉冲响应在40ms之后变得基本上与所述待匹配的双耳滤波器的差分滤波器成比例。
17.—种双耳化一个或多个音频输入信号的集合的方法，所述方法包括通过由一对或多对基本双耳滤波器表征的双耳化器对音频输入信号的集合进行滤波， 对于音频信号输入中的每一个具有一对基本双耳滤波器，每一对基本双耳滤波器能够由基本左耳滤波器和基本右耳滤波器表示，并且还能够由基本累加滤波器和基本差分滤波器表示，各滤波器能够由对应的脉冲响应表征，其中，至少一对基本双耳滤波器被配置用于空间化其的对应的音频信号输入，以结合从对应的虚拟扬声器位置对收听者的直达响应，并且结合收听室的早期回声和混响响应两者，以及其中，对于至少一对基本双耳滤波器基本累加滤波器的时间-频率特性基本上与基本差分滤波器的时间-频率特性不同， 其中在所有频率，基本累加滤波器长度明显小于基本差分滤波器长度、基本左耳滤波器长度和基本右耳滤波器长度；以及与基本左耳滤波器长度或基本右耳滤波器长度的在频率上的变化相比，基本累加滤波器长度跨越不同频率明显变化，其中基本累加滤波器长度随着频率增大而减小，从而输出能够通过耳机或单声道地播放。
18.如权利要求17所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本累加滤波器脉冲响应的到可忽略水平的过渡在所述基本累加滤波器脉冲响应的初始时间间隔上以依赖于频率的方式随着时间逐渐发生。
19.如权利要求18所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本累加滤波器的频率含量在过渡时间间隔上从初始全带宽朝向低频截止减小。
20.如权利要求18所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，过渡时间间隔为使得基本累加滤波器脉冲响应从直到大约3ms的全带宽过渡到在大约40ms处小于100Hz。
21.如前述任一项方法权利要求所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，在 IOkHz以上的高频率的基本差分滤波器长度小于40ms，在3kHz与4kHz之间的频率的基本差分滤波器长度小于100ms，并且在小于2kHz的频率，基本差分滤波器长度小于160ms。
22.如前述任一项方法权利要求所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，在 IOkHz以上的高频率的基本差分滤波器长度小于20ms，在3kHz与4kHz之间的频率的基本差分滤波器长度小于60ms，并且在小于2kHz的频率，基本差分滤波器长度小于120ms。
23.如前述任一项方法权利要求所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，在 IOkHz以上的高频率的基本差分滤波器长度小于10ms，在3kHz与4kHz之间的频率的基本差分滤波器长度小于40ms，并且在小于2kHz的频率，基本差分滤波器长度小于80ms。
24.如前述任一项方法权利要求所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本差分滤波器长度小于大约800ms。
25.如前述任一项方法权利要求所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本差分滤波器长度小于大约400ms。
26.如前述任一项方法权利要求所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本差分滤波器长度小于大约200ms。
27.如前述任一项方法权利要求所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器， 基本累加滤波器长度随着频率增大而减小，对于小于IOOHz的所有频率的基本累加滤波器长度是至少40ms且至多160ms， 对于IOOHz与IkHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少20ms且至多80ms， 对于IkHz与2kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少IOms且至多20ms，以及对于2kHz与20kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少5ms且至多20ms。
28.如前述任一项方法权利要求所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器， 基本累加滤波器长度随着频率增大而减小，对于小于IOOHz的所有频率的基本累加滤波器长度是至少60ms且至多120ms， 对于IOOHz与IkHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少30ms且至多60ms， 对于IkHz与2kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少15ms且至多30ms，以及对于2kHz与20kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少7ms且至多15ms。
29.如前述任一项方法权利要求所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器， 基本累加滤波器长度随着频率增大而减小，对于小于IOOHz的所有频率的基本累加滤波器长度是至少70ms且至多90ms，对于IOOHz与IkHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少35ms且至多50ms，对于IkHz与2kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少18ms且至多25ms，以及对于2kHz与20kHz之间的所有频率的基本累加滤波器长度是至少8ms且至多12ms。
30.如前述任一项方法权利要求所述的方法，其中，对于至少一对基本双耳滤波器，基本双耳滤波器特性被从一对待匹配的双耳滤波器的特性确定。
31.一种操作信号处理装置的方法，所述方法包括接受表示被配置用于双耳化音频信号的相应的一对待匹配的双耳滤波器的脉冲响应的一对信号；通过均由具有时间变化滤波器特性的修正滤波器表征的一对滤波器处理该对接受的信号，所述处理形成表示相应的一对经修正的双耳滤波器的脉冲响应的一对经修正的信号，从而，所述经修正的双耳滤波器被配置用于双耳化音频信号，并且还具有在单声道下混中的低感知混响以及对于耳机上双耳滤波器的最小影响的性质。
32.如权利要求31所述的方法，其中，经修正的双耳滤波器能够由经修正的累加滤波器和经修正的差分滤波器表征，并且其中所述时间变化滤波器被配置为使得经修正的双耳滤波器脉冲响应包括由对于收听在预定位置处的虚拟扬声器的收听者的头部相关传递函数定义的直达部分；与经修正的差分滤波器相比，经修正的累加滤波器具有明显减小的水平和明显更短的混响时间，以及存在从累加滤波器的脉冲响应的直达部分到累加滤波器的可忽略的响应部分的平滑过渡，其中平滑过渡为在时间上频率选择性的。
33.一种操作信号处理装置的方法，所述方法包括接受表示被配置用于双耳化音频信号的相应的左耳和右耳双耳滤波器的脉冲响应的左耳信号和右耳信号；混洗所述左耳信号和右耳信号，以形成与左耳信号和右耳信号之和成比例的累加信号以及与左耳信号和右耳信号之间的差成比例的差分信号；通过具有时间变化滤波器特性的累加滤波器对累加信号进行滤波，所述滤波形成经滤波的累加信号；通过由累加滤波器表征的差分滤波器处理所述差分信号，所述处理形成经滤波的差分信号；对经滤波的累加信号和经滤波的差分信号解混洗以形成经修正的表示相应的左耳和右耳修正的双耳滤波器的脉冲响应的经修正的左耳信号和经修正的右耳信号，其中，经修正的双耳滤波器被配置用于双耳化音频信号，能够由经修正的累加滤波器和经修正的差分滤波器表示，并且还具有如权利要求1至13中的任一项所述的至少一对基本双耳滤波器的性质。
34.如权利要求33所述的方法，其中，适当地提升经修正的累加信号，以补偿时间变化滤波导致的经修正的差分信号中的任何损失能量。
35.如权利要求31至34中的任一项所述的方法，其中，修正时间变化滤波器能够由对表示待匹配的双耳滤波器的累加滤波的信号操作的累加修正滤波器以及对表示待匹配的双耳滤波器的差分滤波的信号操作的差分修正滤波器表示，其中，所述累加修正滤波器基本上对于40ms之后的时间衰减表示待匹配的双耳滤波器的累加滤波的信号，并且其中差分滤波，并且其中差分修正滤波器能够由累加修正滤波器的时间变化特性定义。
36.如权利要求35所述的方法，其中，累加修正滤波器能够由在指示为t的时间处通过f(t，τ)对于在时间t= τ的脉冲的时间变化脉冲响应表征，并且其中，累加修正滤波器也能够由包括时间变化带宽的时间变化频率响应表征，其中，从f(t，τ)确定差分修正滤波器的脉冲响应，并且其中，所述时间变化带宽在时间中单调地减小。
37.如权利要求36所述的方法，其中，对于大于近似40ms的时间，时间变化带宽平滑地减小到小于IOOHs。
38.如权利要求36至37中的任一项所述的方法，其中，差分修正滤波器的脉冲响应成比例于
39.程序逻辑，其在由处理系统的至少一个处理器执行时使得实施如前述任一项方法权利要求所述的方法。
40.一种其中具有程序逻辑的计算机可读介质，所述程序逻辑在由处理系统的至少一个处理器执行时使得实施如前述任一项方法权利要求所述的方法。
41.一种装置，包括处理系统，所述处理系统包括至少一个处理器；以及存储设备，其中，所述存储设备被配置有程序逻辑，所述程序逻辑使得当执行时使得所述装置执行如前述任一项方法权利要求所述的方法。
全文摘要
一种通过双耳滤波器的集合处理至少一个输入信号从而输出可通过耳机播放以提供经由一个或多个虚拟扬声器在收听室中收听声音的感觉的方法，并且还具有单声道下混听起来良好的性质。此外，一种用于处理至少一个输入信号的装置。此外，一种在当通过耳机收听时提供空间化的同时修正一对双耳滤波器以实现单声道下混听起来良好的性质的方法。
文档编号H04S7/00GK102165798SQ200980137321
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月15日 优先权日2008年9月25日
发明者D·S·迈克格雷斯, G·N·迪金斯 申请人:杜比实验室特许公司