专利名称：改进音乐内容再现的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于通过带阻滤波器装置从立体声信号流中消除语音信号的方法。这样的方法可应用在任何数字或模拟音频装置中，其中卡拉OK是有趣的特征，如TV、DVD播放机、Misi-Set等。
人的语音带宽范围大约从300Hz到4kHz。然而，这只是一个近似值，因为每个人的语音是不同的。当必须从音乐中消除语音时，可以删除语音，以便只有高频和原始音乐的子内容通过滤波器。从日本公开JP-A-427172700中知道了这样的方法。在这个已知方法中，保留了左右输入信号之间的差别，而从声音信号分量中排除了人的语音信号，以产生保留了立体声感觉的卡拉OK的音乐。缺点是，对于音乐而言上面的频带也被抑制了。
本发明的目的是避免和至少减少这样的缺点，并提供语音消除滤波器，该语音消除滤波器应用在音频设备中产生较低成本产品，同时极大地改进了音乐再现。
因此，根据本发明，在开始段描述的用于消除语音信号的方法，其特征在于，分别通过加和减立体声输入信号流的左右信号内容从立体声输入信号流中导出单声道和立体声信号流，单声道信号流通过所述带阻滤波器装置进行滤波，并且分别通过将立体声信号流和滤波的单声道信号流相加以及将立体声信号流和滤波的单声道信号流相减而得到立体声输出信号流。
本发明不仅涉及用于消除语音信号的方法，而且涉及用于通过带阻滤波器装置从立体声输入信号中消除语音信号的语音抑制滤波器装置，在语音抑制滤波器装置中应用了上面方法。因此这个语音抑制滤波器装置的特征在于，提供第一加法和第一减法装置以分别通过加和减立体声输入信号流的左右信号内容从立体声输入信号流中导出单声道和立体声信号流，单声道信号流通过所述带阻滤波器装置进行滤波，并且第二加法和第二减法装置分别通过将立体声信号流和滤波的单声道信号流相加以及将立体声信号流和滤波的单声道信号流相减而得到立体声输出信号流。
在第一个改进中，提供了平行于带阻滤波器装置的低通滤波器装置，其频带的上边邻近带阻滤波器装置的频带的下边。在第二个改进中，提供了缩减(down scaling)装置以保护带阻滤波器装置免于溢出，而在第三个改进中，提供了缩放(scaling)装置以得到单声道和立体声信号流的通道间的不对称性。
本发明还涉及应用在上面的方法中和/或应用在上面的语音抑制滤波器装置中的处理立体声输入信号流的算法。
本发明也涉及配置有上面的语音抑制滤波器的音频设备，涉及能在上面的音频设备中或与所述音频设备协同在信号处理装置上运行的计算机程序，并且涉及信息载体，其载有由所述信号处理装置执行的指令，该指令能使所述信号处理装置实现上面的方法。
参考下文描述的示例以及参考附图，本发明将很明了。
附图中
图1示出了现有技术的语音消除滤波器装置；图2示出了根据本发明的基本语音消除滤波器装置；图3示出了根据本发明的改进的语音消除滤波器装置；图4示出了进一步改进的语音消除滤波器装置。
图1的现有技术的语音消除滤波器装置示出了带阻滤波器1和2，用于左右输入信号的语音抑制。带阻滤波器1和2抑制在300Hz到4kHz范围内的语音频率；这是人类语音带宽的近似。然而，这个语音消除滤波器也抑制了在所述频带内的音乐；这被认为是很大的缺点。
为了说明本发明，头脑中可以有一个具有现场乐队的舞台。例如，左边有钢琴，中间有鼓手，以及右边有伴唱(backing vocal)。在演播室录制过程中，可模拟在立体声区域的这些位置。必须消除的主唱(lead vocal)位于立体声区域的中间。如果由立体声通道内容构成相减，那么将会消除主唱，但保留了在立体声中心之外混合的音乐分量。通过将两个通道的内容相加保持了所有声音信息，而在语音滤波之后所有在立体声中心之外混合的音乐信息都保持在单声道基础上。通过加和减立体声分量回到滤波的音乐，恢复了立体声信息。这个实现的结果，如图2所示，听起来比应用现有技术的声音滤波的情况要好得多。
图2的基本语音消除滤波器包括第一加法和减法装置3和4、带阻滤波器5以及第二加法和减法装置6和7。通过加法装置3将左右输入信号相加以形成单声道信号，而通过减法装置4从这些输入信号中得到立体声信号。单声道信号通过300Hz到4kHz带阻滤波器5进行滤波。通过加法装置6将立体声信号和滤波的单声道信号彼此相加，而通过减法器装置7将滤波的单声道信号和立体声信号彼此相减。加法和减法装置6和7的输出信号形成立体声输出信号，其中抑制了语音，但很好地保持了音乐质量。
这个实现的另一个优点是没有清除伴唱。通常，这些是混合立体声。这给出了没有干扰主唱的开放声音。在一些音乐中有两个伴唱记录。一个适宜左边立体声区域，另一个适宜右边立体声区域。这留下了有很多演唱者的印象。通过本实现可以完美地恢复所有这些语音。
可惜的是，并不是每个乐器都是在立体声中心之外混合的。在图2的实施例中，低音吉他、低音鼓和小军鼓总是混合单声道，因为它们是音乐的基础。恢复了低音鼓和低音吉他的分谐频率(低于300Hz)，但却丢失了较高频率。这解释为定音(sound definition)的丢失。换言之你仍将感觉到低音，但是你听不到干净和声(cleanline)和吉他拍击。用小军鼓情况更差。声音几乎全部丢失。这个缺点可通过缩减处理来减小。加上缩减系数G1以保护滤波器免于溢出。这个系数由在处理结束的系数G2补偿。在图3的改进实施例中指示了缩减系数的插入。这个实施例非常接近图2的实施例；不同是缩减装置8和9插在左右输入通道，而补偿装置10和11被插在左右输出通道。
因为下面的减法，缩减系数G1对于两个通道是相同的。如果不同，则无法消除主唱。重缩放系数G2事实上只是一个主音量(mastervolume)。通过这样做可以得到两个好处。因为左右通道之间的较大差别，声音更加动态。声音质量比以前更加接近原始质量。我们也得到了较少的剩余语音，因为立体声因素比单声道因素更重要。然而，仍然存在不太重要的缺点分谐频率也被鉴别了。因此，在另一个改进的实施例中，插入了具有300Hz截止频率的附加低通滤波器以增强低音子层。这个进一步改进的实施例如图4所示，其与图3的实施例非常接近；不同是具有0到300Hz带宽的附加低通滤波器装置12被平行于带阻滤波器5插入，同时插入了另一个加法装置13和缩放装置14和15。通过缩放系数G3的插入，用立体声通道中的缩放装置14将不对称带到语音消除滤波器中，其中该语音消除滤波器当声音再现时允许得到加强的立体声印象。此外，由于单声道内容与立体声内容相比被缩减，因此滤波器无法滤去的语音的剩余部分听起来会比图3实施例中的更柔和些。
上面描述的实施例也可以用算法实现，至少部分可以能运行在包括上面语音消除滤波器的音频设备中的信号处理装置上的计算机程序的形式实现。在图的大部分中示出了执行一定的可编程功能的单元，这些单元可被认为是计算机程序的子部分。
本发明并不局限于所描述的实施例；在下面权利要求书范围内的修改是可能的。
权利要求
1.通过带阻滤波器装置从立体声输入信号流中消除语音信号的方法，其特征在于，通过分别加和减所述立体声输入信号流的左右信号内容从所述立体声输入信号流中导出单声道和立体声信号流，所述单声道信号流通过所述带阻滤波器装置进行滤波，并且通过分别将所述立体声信号流和滤波的单声道信号流相加以及将所述立体声信号流和滤波的单声道信号流相减而得到立体声输出信号流。
2.通过带阻滤波器装置从立体声输入信号流中消除语音信号的语音抑制滤波器装置，其特征在于，提供第一加法和第一减法装置以通过分别加和减所述立体声输入信号流的左右信号内容从所述立体声输入信号流中导出单声道和立体声信号流，所述单声道信号流通过所述带阻滤波器装置进行滤波，并且第二加法和第二减法装置通过分别将所述立体声信号流和滤波的单声道信号流相加以及将所述立体声信号流和滤波的单声道信号流相减而得到立体声输出信号流。
3.如权利要求2所述的语音抑制滤波器装置，其特征在于，提供平行于所述带阻滤波器装置的低通滤波器装置，其频带的上边邻近所述带阻滤波器装置的频带的下边。
4.如权利要求2或3所述的语音抑制滤波器装置，其特征在于，提供缩减装置以保护所述带阻滤波器装置免于溢出。
5.如权利要求3所述的语音抑制滤波器装置，其特征在于，提供增益元件以得到所述单声道和所述立体声信号流通道间的不对称性。
6.应用在权利要求2的方法中和/或应用在权利要求2-5中任一项所述的语音抑制滤波器装置中的用于处理立体声输入信号流的算法。
7.音频设备，配置有如权利要求2-5中任一项所述的语音抑制滤波器。
8.能运行在音频设备或协同包括权利要求7所述的语音抑制滤波器装置的音频设备中的信号处理装置上的计算机程序。
9.信息载体，载有由信号处理装置执行的指令，所述指令能使所述信号处理装置执行如权利要求1所述的方法。
全文摘要
在用于从立体声输入信号流中消除语音信号的方法中，分别通过加(3)和减(4)立体声输入信号流的左右信号内容导出单声道和立体声信号流，这在单声道信号流通过带阻滤波器装置(5)滤波之后，并且分别通过将立体声信号流和滤波的单声道信号流相加(6)以及将立体声信号流和滤波的单声道信号流相减(7)得到立体声输出信号流。该方法适用于在卡拉OK应用中的语音抑制。
文档编号G10K15/04GK1672191SQ03818447
公开日2005年9月21日 申请日期2003年7月21日 优先权日2002年8月2日
发明者J·C·拉勒曼德 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司