用于多扬声器设备的立体声和滤波器控制的制作方法

用于多扬声器设备的立体声和滤波器控制
1.本技术是申请号为201811084731.3、申请日为2016年9月8日、发明名称为“用于多扬声器设备的立体声和滤波器控制”的发明专利申请的分案申请，该申请号为201811084731.3的发明专利申请是申请号为201610996847.9、申请日为2016年9月8日、发明名称为“用于多扬声器设备的立体声和滤波器控制”的发明专利申请的分案申请。
2.本非临时专利申请要求2015年9月8日提交的申请号为62/215,288的美国临时申请的较早申请日的权益。
技术领域
3.本发明的实施例涉及用于音频信号的有线单向处理系统的领域，在该音频信号中存在两个或多个独立音频信号，该两个或多个独立音频信号将分别被再现以创建深度感；并且更具体地，本发明的实施例涉及从各独立音频信号创建两个或多个经处理的音频信号的音频处理系统，该音频处理系统通过对经处理的音频信号中的至少一个进行频谱调整来产生该经处理的音频信号。


背景技术：

4.便携式电子设备(例如，平板电脑)可以包括多个扬声器以向设备的用户提供立体声音频呈现。在立体声音频呈现中，表示左声道的音频信号将被传导至相对于用户被定向的设备左侧的扬声器。同样的，右声道信号将被传导至设备右侧的扬声器。所述设备可以包括相对于用户观看的显示器表面的水平和垂直中心线两者对称布置在设备上的四个或多个扬声器。如果声音对于矩形设备的四个方位中的任一个方位被适当地路由，这将在该方位上向听众提供基本相似的立体声音频呈现。
5.希望的是将表示左声道的音频信号路由至设备左侧的全部扬声器，以增加最大响度和动态范围，并使沿着设备的垂直轴线的声场的表观中心关于听众更好地集中。然而，当相同的音频信号被发送至两个扬声器时，从该两个扬声器产生的声波将在所产生的声场范围内的某些位置处发生破坏性干扰。这些破坏性干扰的区域的位置取决于声波的频率和扬声器之间的距离。
6.期望能提供用于最小化其中每个声道的音频信号被路由到多于一个扬声器的便携式电子设备的声场中的破坏性干扰的方式。


技术实现要素：

7.在一个方面，本公开提出了一种便携式电子设备，包括在便携式电子设备的左侧的第一多个扬声器，以及在所述便携式电子设备的右侧的第二多个扬声器；音频源，配置为提供左音频信号和右音频信号，其中音频信号具有各自的高频部分和低频部分；音频处理器，耦合到所述音频源，所述音频处理器配置为衰减所述左音频信号和右音频信号的高频部分，以产生经处理的左音频信号和经处理的右音频信号；以及音频路由器，配置为将具有所述左音频信号的高频部分的所述左音频信号仅传导至在便携式电子设备的左侧的第一
扬声器，以及将具有所述右音频信号的高频部分的右音频信号仅传导至在便携式电子设备的右侧的第二扬声器。
8.在另一方面，本公开提出了一种音频管理系统，包括音频处理器，耦合到提供具有第一音频信号和第二音频信号的音频节目的音频源，所述音频处理器配置为衰减所述第一音频信号和所述第二音频信号中的每一个的高频部分，以提供经处理的第一音频信号和经处理的第二音频信号；以及音频路由器，配置为将所述经处理的第一音频信号传导至在便携式电子设备的第一侧的第一多个扬声器中的一些扬声器，将所述经处理的第二音频信号传导至在便携式电子设备的第二侧的第二多个扬声器中的一些扬声器，并且将音频节目的高频部分局限于在第一侧的单个扬声器和在第二侧的单个扬声器。
9.在还另一方面，本公开提出了一种电子设备，包括显示屏，安装在具有拐角的外壳中；多个扬声器，安装在所述外壳的各拐角处，其中所述多个扬声器包括在平分面的第一侧的第一组扬声器、以及在所述平分面的第二侧的第二组扬声器；音频源，配置为提供第一音频信号和第二音频信号，其中音频信号具有各自的高频部分和低频部分；音频处理器，耦合到所述音频源，所述音频处理器配置为衰减所述第一音频信号和第二音频信号的高频部分，以提供经处理的第一音频信号和经处理的第二音频信号；以及音频路由器，配置为将具有所述第一音频信号的高频部分的第一音频信号仅传导至在所述第一侧的第一扬声器，以及将具有所述第二音频信号的高频部分的第二音频信号仅传导至在所述第二侧的第二扬声器。
10.在还另一方面，本公开提出了一种便携式电子设备，包括在便携式电子设备的左侧的第一多个扬声器，以及在所述便携式电子设备的右侧的第二多个扬声器；音频源，配置为提供左音频信号和右音频信号，其中音频信号具有各自的高频部分和低频部分；以及音频路由器，配置为基于所述便携式电子设备关于在所述左侧和所述右侧之间延伸的水平线的旋转而延迟所述左音频信号和所述右音频信号。
附图说明
11.可以通过参照用于作为示例解释本发明的实施例的下述描述和附图来理解本发明。本发明不限于所述描述和附图的示例。在附图中，相似的参考标号指示相似的元素：
12.图1是示例性的便携式电子设备的图示，在所述设备的四个拐角处通常设有四个扬声器。
13.图2是示例性的便携式电子设备的框图，其示出了用于根据设备的方位处理和路由音频信号的音频处理组件。
14.图3是两个扬声器的侧视图，表明了具有等于扬声器间距离的一半的波长的声音。
15.图4是两个扬声器的另一侧视图，表明了具有等于扬声器间距离的两倍的波长的第二声音。
16.图5a示出了用户将便携式电子设备保持在轴上位置。
17.图5b示出了用户将便携式电子设备保持在离轴的位置。
18.图6示出了具有围绕显示屏布置的8个扬声器的便携式电子设备。
19.图7是用于根据设备方位处理和路由音频信号的音频处理组件的另一实施例的框图。
20.图8是用于处理和路由音频信号至扬声器的音频管理的另一实施例的框图。
21.图9是用于处理和路由音频信号至扬声器的音频管理的另一实施例的框图。
22.图10是示例性的一般性的解相关度量生成器和解相关引擎的框图。
具体实施方式
23.在下述的描述中，阐述了大量的具体细节。然而，应当理解，本发明的实施例可以在没有这些具体的细节的情况下被实施。在其他实例中，为了不模糊对本说明书的理解，未详细给出公知的电路、结构和技术。
24.在下述描述中，参考附图，附图描述了本发明的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。
25.这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本发明。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。应该理解，除了图中示出的方位之外，空间相关的术语还预期涵盖使用或操作中的设备的不同方位。例如，如果图中的设备翻转，描述为在其它元件或特征的“下方”或“下面”的元件也将定位为在该其它元件或特征的“上方”。因此，示例性术语“下方”可包含上方和下方两者的方位。设备可以为其它取向(旋转90度或处于其它方位)，并且此处使用的空间相关的描述符可以被相应地解释。
26.如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。
27.此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
28.为了本技术的目的，“音频信号”将用于描述声音的电学表示。“声音”将用于描述由扬声器发出的用于为听者产生可听声音的空中声压波。可以将音频信号发送至扬声器以产生声音。可交替使用术语扬声器和扩音器以描述将电气输入转换成通过空气传播至听者的音频声压波的电气换能器。为了本技术的目的，扬声器不包括耳机，其中换能器听觉紧密地耦合到听者的耳朵以使得所述声压波至少某些程度上被限制到所述听者的耳朵。
29.图1是示例性便携式电子设备100的视图，该电子设备100具有通常位于所述设备的四个拐角的四个扬声器102、104、106、108(例如，扩音器)。所述设备包括显示屏110，显示屏110面向与扬声器相同的方向，以传送视听内容至设备的用户。在一个实施例中，所有的扬声器被集成在所述便携式电子设备100的同一外壳内，并布置为从显示屏向外，并且穿过所述外壳的将看到显示屏(例如平板电脑的外壳内的触摸屏)的相同表面在声学上开放。
30.更一般的，体现本发明的便携式电子设备具有四个或更多个扬声器组件(或扬声
器)，每个具有相似的声音再现能力，该四个或更多个扬声器组件(或扬声器)彼此间隔开但在设备上对称布置，使得在具有两个垂直侧边和两个水平侧边的设备的四个方位中，相似的扬声器阵列面对用户。在任何给定的方位中，所述两个垂直侧边可被看作左侧和右侧。在左侧将具有至少两个扬声器，并且在右侧将具有至少两个扬声器。为了呈现立体声音频节目，表示所述节目的左侧的音频信号将基于设备方位被发送至设备左侧的扬声器。表示所述节目的右侧的音频信号将基于设备方位被发送至设备右侧的扬声器。
31.图2是示例性的便携式电子设备100的框图，其示出了用于处理和路由音频信号的音频管理系统240。音频源200提供左音频信号202和右音频信号204。所述左音频信号和右音频信号可以被提供给所述音频管理系统240的音频路由器230，其将左音频信号202传导至设备的左侧的扬声器并将右音频信号204传导至设备的右侧的扬声器。所述音频管理系统240可以包括方位传感器220，其可提供方位信号224至所述音频路由器230的选择输入端，以控制每个音频信号被路由到哪一个或哪几个扬声器。
32.图3是接收相同音频信号的两个扬声器102、104的侧视图。该图表示了纯正弦波的声音，其波长是扬声器102、104之间距离的一半。半圆形实线302、304表示在扬声器102、104前面的空间中的定位或位置，在该处存在来自扬声器102、104中的每一个的最大声压。半圆形虚线312、314表示存在来自扬声器102、104中的每一个的最小声压的定位或位置。如果扬声器102、104之间的距离是20cm，则所述声音将具有10cm的波长和大约3400hz的频率。
33.当至所述两个扬声器102、104中每个扬声器的距离相等或者相差整数倍波长时，来自扬声器102、104中的每个扬声器的声压将会互相增强，以产生最大声压水平。至所述两个扬声器102、104中的每个扬声器的距离沿着该两个扬声器之间的线的垂直平分面300相等。在平分面300上可以被称作在轴上。可存在额外的表面310，在该表面310上，至两个扬声器102、104中每个扬声器的距离相差整数倍波长并且所述扬声器产生最大声压水平。这些额外的表面310的定位或位置取决于与两个扬声器之间的距离有关的声音波长。当来自每个扬声器的最大声压重合以产生最大声压水平时，来自两个扬声器的声波可以被描述为对于特定频率是同相的。
34.当到两个扬声器102、104中每个扬声器的距离相差整数倍波长加1/2波长时，来自扬声器102、104中的每个扬声器的声压会互相破坏地干扰以产生最小声压水平。在该处来自所述两个扬声器中一个扬声器102的最大声压302与来自另一个扬声器104的最小声压314重合的表面320由具有由两条短虚线分隔的长虚线的线来表示。来自两个扬声器102、104的声波302、312、304、314的破坏性干扰320产生被称作“波瓣(lobing)”的不良后果，其中随着听者移动至远离理想的轴上位置的不同位置(也被称作离轴移动)，音频信号中的变化的频率会随之衰减。由于波瓣导致的频谱中的陷波，听者会经受不良的心理声学影响。
35.图4是表现出第二声音的两个扬声器102、104的另一个侧视图，该第二声音是纯正弦波，其具有为扬声器102、104之间的距离的两倍的波长。该第二声音的频率是图3中所示声音的频率的四分之一。半圆实线402、404表示来自扬声器102、104中的每个扬声器的最大声压。半圆虚线412，414表示来自扬声器102，104中的每个扬声器的最小声压。如果两个扬声器102、104之间的距离是20cm，该声波将会具有40cm的波长和大约860hz的频率。
36.如图3所示，至两个扬声器102、104中每个扬声器的距离沿着该两个扬声器之间的线的垂直平分面400是相等的，并且所述扬声器在该面处产生最大声压水平。至两个扬声器
102、104中每个扬声器的距离沿着通过该两个扬声器的线420相差半个波长，并且来自扬声器102、104中的每个扬声器的声压将会互相破坏性干扰，以沿着该线产生最小声压水平。在声场内的所有其他地点，所述声压水平将大于该最小水平。当对于该频率的声压水平随着听者离轴移动而减小时，该减小是平缓的，并且听者不会如他们使用更高频率(例如图3所示的频率)所体验的那样在水平中体验到多个峰值和谷值。
37.当声音的波长增加到超过两个扬声器102、104之间的距离的两倍时，其等效于降低频率，声场中将不存在具有完全破坏性干扰的地点。随着听者离轴移动的声压水平的减少将会变得更加平缓，因为声音波长进一步增加而频率变得更低。对于具有为扬声器之间的距离的四倍或者更大的波长的频率，通常认为波瓣影响可忽略不计。
38.期望在立体声场的一侧使用多于一个扬声器以增加可用的最大声压水平，从而增大音频系统的动态范围。还期望在立体声场的一侧使用多于一个扬声器以使音频信号的视在起源更好地集中在扬声器之间，以使得所述音频呈现看起来更多朝向设备100上的显示屏110的中心。然而，如上所述，向两个扬声器提供相同的音频信号会由于扬声器产生的声波之间的破坏性干扰而导致不期望的波瓣。
39.再次参见图2，音频源200向音频管理系统240提供左音频信号和右音频信号202、204。所述音频管理系统240包括音频处理器210(例如低通滤波器)，其接收来自音频源200的音频信号202、204。所述音频处理器210衰减所述左音频信号和右音频信号202、204的高频部分，以产生经处理的左音频信号和右音频信号211、214。将所述经处理的左音频信号和右音频信号提供给音频管理系统240的音频路由器230。所述音频路由器230将所述经处理的左音频信号212传导至设备左侧的除了一个之外所有的扬声器，以及将所述经处理的右音频信号214传导至设备右侧的除了一个之外所有的扬声器。
40.音频路由器230将具有左音频信号的高频部分的左音频信号202传导至设备100的左侧的仅一个扬声器。同样，音频路由器230将具有右音频信号的高频部分的右音频信号204传导至设备100的右侧的仅一个扬声器。通过这种方式，音频节目的高频部分被限定于设备的每侧的单个扬声器，以最小化不期望的波瓣效应。对于波瓣具有较小贡献的音频节目的低频部分被输送至全部扬声器以最大化所输送的音频节目的声压水平。
41.用于衰减音频信号的一部分的低通滤波器的截止频率和下降率可以通过实验被“调整”，以对于设备上的音频呈现产生希望的心理声学效果。在一些实施方式中，可使用二阶低通滤波器消除音频信号的高频部分。在其他实施方式中，可以使用架式滤波器衰减音频信号的高频信号部分，而非完全消除高频部分。
42.应当理解，设备100的左侧和右侧的扬声器之间的距离可以基于设备的方位改变。例如，如图1所示，扬声器a 102和b 104在设备100的左侧，扬声器c 106和d 108在右侧。每个扬声器对都分隔开第一距离。当设备顺时针方向旋转九十度时，扬声器b 104和c 106在设备100的左侧，扬声器d 108和a102在右侧。这些扬声器对以大于第一距离的第二距离分隔开。可能期望响应于设备方位提供用于产生经处理的左和右音频信号212、214的不同的截止频率和/或其他处理参数。音频管理系统的方位传感器220可以向低通滤波器提供方位信号222以控制如何处理音频信号202、204。
43.图5a示出了用户510将便携式电子设备100保持在轴上500位置处。在该位置处，用户510处于距每个扬声器的距离近似相等的声场内的区域中。来自每个扬声器的声压将会
彼此增强，以在用户的收听位置处产生最大声压水平。
44.图5b示出了用户510将所述便携式电子设备100保持在离轴520的位置，其中设备的顶部边缘成角度地朝向用户。通过围绕在设备左侧和右侧之间延伸的中心线旋转设备而倾斜该设备。在一些实施例中，方位传感器220可以感知设备100的这样的倾斜以估计用户510相对于轴上位置的位置。设备倾斜可以用于进一步调整低通滤波器的操作。在一个实施例中，设备倾斜可用于可控地延迟被传导至处于由于设备的倾斜而更靠近用户510的水平边缘的扬声器的音频信号，以重定向轴上500位置朝向用户。可以按照扬声器由于倾斜而向用户移动每英寸大约74毫秒的速率延迟音频信号。
45.在一个实施例中，方位传感器220可以感知设备100倾斜到近似水平位置，例如当设备平放在桌上时，并且可调整低通滤波器以使得呈现适合于在宽泛的区域内收听的声场。
46.图7是用于处理和路由音频信号到设备700的扬声器102、104、106、108的音频管理系统240的另一实施例的框图。设备700可以包括方位传感器220，其作为音频管理系统240的一部分，用于提供方位信号222、224、726以控制所述音频信号的处理和路由的各方面。
47.音频源200提供左音频信号202和右音频信号204。所述左音频信号和右音频信号202、204被耦合到音频处理器210，音频处理器210衰减所述左音频信号和右音频信号202、204的高频部分以产生经处理的左音频信号和右音频信号212、214。可以响应于设备方位而调整音频信号高频部分的截止频率。响应于由音频信号202、204所表示内容的频率谱，可以通过音频处理器210的谱分析器部分(未示出)进一步调整音频信号的高频部分的截止频率。左音频信号和右音频信号202、204也可以被耦合到均衡器740，均衡器740增强或强化左音频信号和右音频信号202、204的高频部分以产生增强的左音频信号和右音频信号712、714。
48.经处理的左音频信号和右音频信号212、214以及增强的左音频信号和右音频信号712、714被耦合到延迟处理器，延迟处理器可以对将路由至由于设备倾斜而更靠近听者的扬声器的音频信号进行时间延迟。音频信号被提供给音频路由器230。该音频路由器将增强的左音频信号712传导到在设备当前方位中在设备的左侧的仅一个扬声器。该音频路由器将增强的右音频信号714传导到在设备当前方位中在设备的右侧的仅一个扬声器。经处理的左音频信号和右音频信号212、214被传导至在设备700的适当侧的一个或多个其余的扬声器。
49.图6示出了便携式电子设备600，其具有环绕显示器610布置的8个扬声器602、604、606、608、612、614、616、618。在该实施例中，根据四个“居中”扬声器612、614、616、618中的哪两个扬声器位于设备600的左侧及右侧，左音频信号和右音频信号中的每一个可以被传导至该四个“居中”扬声器中的一个。其中高频被衰减的经处理的左音频信号和右音频信号在左信号和右信号被适当选择的情况下被传导至四个“角落”扬声器602、604、606、608。该四个“居中”扬声器中的位于设备600的顶侧和底侧的另外两个扬声器可以不使用，或者一个或两者可以接收经处理的左音频信号和右音频信号的混合。应当注意，不管扬声器的数量如何，具有未衰减的高频的左音频信号和右音频信号中的每一个被传导至仅单个扬声器。
50.图8是用于处理和路由音频信号至设备800的扬声器102、104、106、108的音频管理
的另一实施例的框图。设备800可以包括方位传感器200以提供方位信号224来控制音频信号的路由。
51.音频源200提供左音频信号202和右音频信号204。所述左音频信号和右音频信号202、204均被耦合到高通滤波器822、832和低通滤波器824、834，以将音频信号分离成高频部分和低频部分。高通滤波器和低通滤波器可被匹配为使得高频部分和低频部分可重新组合，以提供与被提供给高通滤波器和低通滤波器的音频信号基本相同的信号。在一些实施例(未示出)中，来自方位传感器220的信号可以被使用以响应于设备方位调整高通滤波器和低通滤波器，与图7所示的实施例类似。
52.左音频信号202的左高频部分826和右音频信号204的右高频部分836被提供给音频路由器850。该音频路由器将左高频部分826传导到在设备当前方位中在设备的左侧的仅一个扬声器。该音频路由器将右高频部分836传导到在设备当前方位中在设备的右侧的仅一个扬声器。这会降低如上文描述的不期望的波瓣效应。
53.扬声器102、104、106、108全部可以具有相似的声音再现能力。每个扬声器可能相对较小，并且缺少有效再现低频所需的移动大量空气的能力。在该实施例中，左音频信号202的左低频部分828和右音频信号204的右低频部分838通过低音混合器842组合，以提供单个低音信号844，该单个低音信号844包括左音频信号和右音频信号202、204的左低频部分和右低频部分828、838。所述单个低音信号844被路由到设备800的所有扬声器102、104、106、108。
54.扬声器混合器862、864、866、868均接收该单个低音信号844，并可以接收通过设备800的方位确定的高频部分826、836中的一个。每个扬声器混合器862、864、866、868被耦合到扬声器102、104、106、108中的一个，以提供用于驱动扬声器的组合的音频信号。通过将同一低音信号844提供给全部扬声器，可通过全部扬声器的协作操作来移动更大量的空气，以更有效地再现低频。如上所述，低频不会产生波瓣效应，即使设备的全部扬声器都再现相同的低频内容也是如此。
55.图9是用于处理和路由音频信号至设备900的扬声器102、104、106、108的音频管理的另一实施例的框图。如上所述，音频源200提供左音频信号和右音频信号202、204，左音频信号和右音频信号202、204均耦合到高通滤波器和低通滤波器822、832、824、834，以将音频信号分离成高频部分和低频部分。具有四个扬声器和两个音频通道(或者也被称作音频通道信号)的配置作为音频设备的示例配置而被示出。本发明可以应用于具有不同数量的扬声器和/或呈现不同数量的通道(或通道信号)的设备。
56.左音频信号202的左高频部分826和右音频信号204的右高频部分836被提供给解相关引擎950。该解相关引擎使其接收的音频信号的内容的相位偏移。所述解相关引擎产生左音频信号202的左高频部分826的解相关版本958，以及右音频信号204的右高频部分836的解相关版本956。当扬声器再现信号时，音频信号的高频部分的解相关版本产生在听觉上与音频信号的高频部分产生的声音相同的声音。然而，由于解相关版本中的相位偏移，该解相关版本可在与播放高频部分的扬声器相邻的扬声器中播放，且具有更少的不期望的波瓣效应。
57.解相关引擎950可以包括音频路由器，以便将左高频部分826的解相关版本958和左高频部分952传导至在如来自方位传感器的方位信号224指示的在设备当前方位中在设
备的左侧的扬声器。音频路由器可以将右高频部分826的解相关版本956和右高频部分954传导至在设备当前方位中在设备的右侧的扬声器。如果设备方位固定，解相关引擎可以按照需要传导音频信号，而无需使用方位传感器。应理解，解相关引擎可提供音频通道的高频部分的附加解相关版本，以允许多于两个的扬声器再现该音频通道的声音。
58.应理解，左音频信号202的左高频部分826和右音频信号204的右高频部分836可以根据音频源200的原材料而较大程度地或者较小程度地相关。在一种极端情况中，左通道和右通道可以是完全不同的音频材料，两个通道之间不相关。在另一种极端情况中，单声材料可以被编码以使得左通道和右通道是相同且完全相关。在这些极端情况之间，左通道和右通道可以包括在两个通道中相同的一些材料，例如声乐轨迹(vocal track)，而其他材料(例如乐器伴奏(instrumental accompaniment))在通道之间或多或少地不同。因此，通道的高频部分之间的相关性可基于音频源材料而变化，音频源材料继而可以随时间变化。
59.为了减少来自通道间相关性的不期望的波瓣效应，设备可以包括解相关度量生成器948，其确定音频源通道202、204的高频部分822、832之间的相关性，并响应于所需的解相关量向解相关引擎950提供通道解相关度量946。这也可以被看作音频源通道202、204的高通滤波版本的对比。响应于通道解相关度量946，解相关引擎将其接收的通道信号的相位偏移以产生中间通道信号。应理解，解相关引擎可以修改一个或两个通道以对信号进行解相关，并产生中间通道信号。解相关引擎可以随后进一步产生左音频信号202的左中间高频部分826的解相关版本958、和右音频信号204的右中间高频部分836的解相关版本956。除了降低对于相同通道产生声音的多个扬声器之间不期望的波瓣效应之外，还可降低通道之间的不期望的波瓣效应。尽管已针对两个通道和每通道两个扬声器描述了解相关，但应理解，本发明可以应用于具有不同数量的通道和每通道不同数量扬声器的设备。
60.扬声器混合器862、864、866、868中的每一个接收解相关的高频部分952、954、956、958的一个以及单个低音信号844。扬声器混合器862、864、866、868中的每一个被耦合到扬声器102、104、106、108中的一个以提供驱动该扬声器的组合音频信号。通过向所有扬声器提供同一低音信号844，可以通过所有扬声器的协作动作移动更大量的空气以更有效地再现低频。如上所讨论的，即使设备的所有扬声器再现相同的低频内容，低频也不会产生波瓣效应。通过向所有扬声器提供解相关的高频部分，设备900可对于音频节目的高频部分产生更丰满的声音。产生音频节目的高频部分的多个扬声器之间的不期望的波瓣效应可以通过在发送信号到扬声器102、104、106、108之前解相关该高频部分来被减少或者消除。
61.图10是示例的一般性解相关度量生成器1048和解相关引擎1050的框图，其接收m个音频通道1026
‑
1、1026
‑
2、1026
‑
m的高频部分，并产生m个解相关的中间通道信号1052
‑
1、1052
‑
2、1052
‑
m。应理解，在m＝2的情况下的解相关度量生成器1048和解相关引擎1050可以被结合到如图9所述的设备900内。
62.解相关引擎1050可以使各音频通道1026的各高频部分通过一连串n个全通滤波器1072
‑
1、1072
‑
2、1072
‑
n，并产生解相关的中间通道信号1052。全通滤波器是如下这样的信号处理滤波器，其使全部频率以相等的增益通过，但通过作为频率的函数改变其相位偏移来改变不同频率间的相位关系。
63.全通滤波器是具有相等数量的输入和输出的线性的、非时变的、因果的数字滤波器，其在z域中的传递函数可以被表示为：
[0064][0065]
全通滤波器可以通过优化下述参数而被配置：
[0066]
f
lp
低通滤波器的截止频率
[0067]
n
lp
低通滤波器的阶数
[0068]
f
hp
高通滤波器的截止频率
[0069]
n
hp
高通滤波器的阶数
[0070]
n
ap
全通滤波器的一般数量
[0071]
ap f
start
全通滤波器的频谱中的一般起始点
[0072]
ap f
stop
全通滤波器的频谱中的一般截止点
[0073]
ap f
n,m
用于n个扬声器和m个音频通道的全通滤波器的频率
[0074]
ap q
n,m
所有全通滤波器的质量因子(q)
[0075]
全通滤波器被计算为：
[0076][0077][0078]
其中，
[0079]
f0是滤波器的中心频率
[0080]
q是滤波器的质量因子(q)
[0081]
f
s
是采样频率
[0082]
b1＝1
‑
alpha
[0083]
b2＝
‑
2cos(w0)
[0084]
b3＝1+alpha
[0085]
a是b的逆：
[0086]
a1＝b3[0087]
a2＝b2[0088]
a3＝b1[0089]
a和b可用于计算全通滤波器的传递函数。
[0090]
解相关引擎1050可以包括系数计算器1080以执行用于全通滤波器的系数的计算。如图中所表示的，可以利用矩阵数学运算执行所述计算。用于处理单个音频通道的n个全通滤波器中的每个全通滤波器的系数可以对于m个音频通道被表示为矢量a到a[m]。通道链中的每个全通滤波器可以被配置有选择为按照级联电路1082
‑
1、1082
‑
2、1082
‑
m分布的矢量的元素。
[0091]
应当理解，当设备中的扬声器的数量大于音频通道的数量时，可期望创建部分或全部的解相关中间通道信号的解相关版本，以使得如对于图9所示实施例所描述的那样通过多于一个的扬声器再现音频通道的声学相似的高频部分。
[0092]
解相关引擎1050可以接收来自解相关度量生成器1048的通道解相关度量信号1046，其指示通道间所需的解相关的量。通道解相关度量信号1046可以被用于全通滤波器的系数的计算。
[0093]
图10中示出的示例解相关度量生成器1048形成音频通道1026
‑
1、1026
‑
2、1026
‑
m的全部高频部分的和1030和差1032。所述和1030与差1032随后相乘1034。乘积被并行发送到m个延迟线1036
‑
1、1036
‑
2、1036
‑
m。该乘积和m个延迟的乘积被求和1038，以产生通道解相关度量信号1046。在一个实施例中，两个通道中的同相内容产生相关系数1.0，而相同频率的完全反相的正弦波得到0。诸如非相关噪声的输入解相关内容将随着时间上下变动。
[0094]
可以使用其他函数，例如逆自相关函数(inverse autocorrelation function,iacf)式，产生通道解相关度量信号：
[0095][0096]
所述通道解相关度量信号可以是任何如下的度量，该度量表达每个通道的内容在给定时刻相对于每个其它通道的内容如何独特。例如，在立体声场景中，信号的“立体声特性”对于单声内容是“根本没有”，而对于每个通道中完全不相关的内容是“非常大”。通道解相关度量的目的是通知系数计算器1080的解相关算法在给定时间需要多少解相关。
[0097]
尽管在附图中描述并示出了某些示例的实施方式，应当理解这些实施例仅仅是示意性的，而非限制本发明的范围，并且由于本领域普通技术人员可以想到多种不同的变型，因此本发明不限于所示和描述的特定的结构和安排。例如，尽管实施例被描述为应用于平板设备，这些实施例也可以被应用于其他设备，例如蜂窝式电话或枢转架上的电脑显示器。作为另一个示例，每个所述扬声器组件均可包含若干个扬声器驱动元件，例如同轴扬声器驱动器或紧邻的低音单元/高音单元对。因此，该描述可以看作是示例性的而非是限制性的。