改进立体声或伪立体声音频信号的装置和方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为201080032967. 8、申请日为2010-04-29、发明名称为"改进立 体声或伪立体声音频信号的装置和方法"的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及音频信号和用于产生、传输、变换和再现音频信号的装置和方法。
【背景技术】
[0003] -般公知通过两个或更多扬声器发射的音频信号会为听者带来空间的印象，只要 这些音频信号具有不同的振幅、频率、传播时间或相位差或相应地交混回响。
[0004] 还公知有将单声道信号转换为两个不同的、产生立体声信号印象的音频信号的方 法。这些解决方案尤其是用于将单声道音频信号转换为为耳朵带来实际的或虚拟的空间性 的音频信号。由单声道信号产生的一对不同的、部分相关的音频信号被称为"伪立体声"。
[0005]EP0825800(ThomsonBrandtGmbH)提出通过滤波由单声道输入信号形成不同类 型的信号，从这些信号中例如利用由劳瑞德森（Lauridsen)提出的方法基于振幅校正和传 播时间校正并根据接收情景产生分离的虚拟单频带立体声信号，这些立体声信号随后被组 合成两个输出信号。
[0006]EP2124486和EP1850639都例如描述了一种用于有方法地对要映射的声现象 的、由麦克风主轴和声源的定向轴包围的入射角估值的方法，该方法利用与原始接收情景 (借助系统内插地得到）在功能上相关的传播时间差和振幅校正。由此将EP2124486和 EP1850639的内容作为参考引入。
[0007]US5173944(BegaultDurand)将与 90 度、120 度、240 度和 270 度方位角相关的 HRTF(报头相关的传输函数，HeadRelatedTransferFunctions)分别应用于不同延迟 的但被一致放大的单声道输入信号，其中最后又将所形成的信号与原始的单声道信号相叠 加。在此，振幅校正以及传播时间校正都是独立于接收情景选择的。
[0008] -些伪立体声信号具有提高的"相位性（Phasigkeit)"，即在两个声道之间可明显 感知的传播时间差。两个声道之间的相关度也常常会过低(缺少兼容性）或过高(对单声道 声图（Monoklangbild)的不期望近似)。因此，伪立体声信号以及立体声信号都具有由于对 发射的信号不够的或过大的去相关而带来的缺陷。
【发明内容】
[0009]因此，本发明的目标在于，解决这些问题并对立体声信号(包括伪立体声信号）进 行平衡或反之使它们的差别更大。根据本发明的一种装置，包括：伪立体声转换电路，用于 将单声道音频信号转换成第一信号和第二信号；以及第一电路，用于根据由第一倍数（2 + λ- P)放大的第一信号加上由第二倍数（λ+p)放大的第二信号来形成和信号，和/ 或用于根据由第三倍数（2 -λ+ρ)放大的第一信号减去由第二倍数（λ+ρ)放大的 第二信号来形成差信号；或第二电路，具有接收第一信号和第二信号作为输入信号的MS矩 阵，以及连接在所述MS矩阵的一个输入端前的用于放大第一信号或第二信号的放大器。 [0010] 优选地，所述伪立体声转换电路包括：提供来自单声道输入信号的第一信号的装 置，通过将第一增益和第一延迟施加到所述单声道输入信号来提供第一中间信号的装置， 通过将第二延迟施加到所述单声道输入信号来提供第二中间信号的装置，其中，提供第一 信号的装置或提供第二中间信号的装置包括第二增益；通过将第一中间信号和第二中间信 号加起来而提供第二信号的装置。
[0011] 第一电路可以被配置成形成所述和信号以及所述差信号。可以基于参数λ和p来计算第一倍数和/或第三倍数以及第二倍数，其中，由公式λ+ρ来计算第二倍数；并 且由公式2 +λ-ρ来计算第一倍数；由公式2 -λ+ρ来计算第三倍数。对于参数 Ρ和λ可以满足1彡ρ彡〇且1彡λ彡〇。参数ρ和λ可以相同。第一信号可以 是Μ信号，并且第二信号可以是S信号。放大器可放大第二信号。也可以使用如上所述的 装置以便基于FM立体声信号来获得伪立体声信号。
[0012] 根据本发明的一种方法，包括：伪立体声转换，用于将单声道音频信号转换成第一 信号和第二信号；以及根据由第一倍数（2 +λ-ρ)放大的第一信号加上由第二倍数（λ +Ρ)放大的第二信号来形成和信号，和/或根据由第三倍数（2 -λ+ρ)放大的第一信 号减去由第二倍数（λ+ρ)放大的第二信号形成差信号；或在MS矩阵中接收第一信号和 第二信号作为输入信号，以及由连接在所述MS矩阵的一个输入端前的放大器来放大第一 信号或第二信号。
[0013] 优选地，所述伪立体声转换包括：提供来自单声道输入信号的第一信号，通过将第 一增益和第一延迟施加到所述单声道输入信号来提供第一中间信号，通过将第二延迟施加 到所述单声道输入信号来提供第二中间信号，其中，还通过将第二增益施加到所述单声道 输入信号来提供第一信号或第二中间信号；通过将第一中间信号和第二中间信号加起来而 提供第二信号。所述的方法可以包括形成所述和信号以及所述差信号。可以基于参数λ和 Ρ来计算第一倍数和/或第三倍数以及第二倍数，其中，由公式λ+ρ来计算第二倍数； 并且由公式2 +λ-ρ来计算第一倍数；由公式2 -λ+ρ来计算第三倍数。对于参 数ρ和λ可以满足1彡ρ彡〇且1彡λ彡〇。优选地，参数ρ和λ相同。第一信 号是Μ信号，并且第二信号是S信号。放大器放大第二信号。
[0014] 本发明的另一个目标是，改进、产生、传输、变换或再现立体声和伪立体声音频信 号。
[0015] 借助本发明，这些问题首先通过表面上不适当地在用于转换伪立体声信号的装置 中后接全景电位计来解决。
[0016] 全景电位计（Panorama-Potentiometer)(也称为Pan-Pot，或全景控制器或全景 调节器）本身是公知的并用于强度立体声信号，即用于仅通过其电平来区分而不是通过传 播时间差或相位差或者不同的频谱来区分的立体声信号。图1示出了公知的全景电位计的 电路原理。该设备具有一个输入101和两个输出202、203,该两个输出位于声道组L(左音 频声道）和R(右音频声道）的总线204和205上。在中间位置（M)两个总线获得相同的电 平，在侧位置左（L)和右（R)信号仅分别被引导到左总线和右总线。全景电位计在中间位置 上产生电平差，这些电平差相应于基于扬声器的、幻象声源的不同位置。
[0017] 图2是没有要提取的超基区域（Oberbasisbereich)和相应的映射角的全景电位 计的左和右声道的衰减走向。在中间位置，每个声道内的衰减为3dB，由此通过声学叠加产 生与在位置L或R上只有一个声道存在时相同的音量印象。
[0018] 全景电位计可以例如作为分压器以不同的、可选的比例将左声道分配到所产生的 左输出或右输出（这些输出也可以被称为总线）上，以及以相同的方式以不同的、可选的比 例将右声道分配到同一个左输出或右输出（同一个总线）上。因此，可以在强度立体声信号 中缩小映射宽度并使其方向移动。
[0019] 在利用传播时间差或相位差、不同的频谱或交混回响的伪立体声信号中（以及一 般地说在如此实现的立体声信号中），无法利用全景电位计进行这样的对映射宽度的缩小 或映射方向的移动。因此通常原则上不考虑全景电位计对这种信号的应用。
[0020] 但是根据本发明没有预计到并与迄今的经验相反地确定，以往未知的将全景电位 计连接在用于伪立体声转换的电路之后会带来预计不到的优点。尽管这样的后接不会导致 如上所述的对所获得的立体声信号的映射宽度的限制或映射方向的移动。但是利用这样的 全景电位计以这种方式可以提高或降低左信号和右信号之间的相关度。
[0021] 在一种优选实施方式中，在用于获得伪立体声信号的电路之后的左输出和右输出 中各连接一个全景电位计。在此，优选共同地且优选相同地使用两个全景电位计的总线。
[0022] 在此每个全景电位计具