CN1171503C

Multi-channel audio enhancement system for use in recording and playback and method for providing same

Abstract

The audio enhancement system and the method used receive a set of multi-channel audio signals and provide an analog surround sound environment through the playback of only two output signals. The multi-channel audio signal includes a pair of front signals designated to be reproduced from the previous sound location and a pair of rear sound signals designated to be reproduced from the rear sound location. The front and rear signals are modified in a correct way by separating the environmental components of each pair of signals from the directional components and processing at least some of these components with a head-related transformation function. The processing of the individual audio signal is determined by specifying the playback position of the corresponding original audio signal. The individual audio signal components are then selectively combined with the original audio signal to form two enhanced output signals to produce a surround sound feel during playback.

CN1171503C, drawing sheet 1
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Expired 7 November 2017, 8.9 years ago.

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41 claims: 5 independent, 36 dependent

  1. 1
    处理至少四个单独音频信号的系统,该至少四个信号是包括指定从前发声地点重放的音频信息的主左和右信号,和包括指定从后发声地点重放的音频信息的环绕左和右信号,所说的系统产生为从前发声地点再现的一对左和右输出信号以产生三维音象感受而无须真实的扬声器放置在后发声地点,所说的系统包括:接收所说主左和右信号的第一电子音频增强器,所说的第一音频增强器处理所说主左和右信号的环境成分而当所说在左和右输出信号由位于在前发声地点内的一对扬声器再现时,产生越过前发声地点的展宽的声象感受;接收所说环绕左和右信号的第二电子音频增强器,所说的第二音频增强器处理所说环绕左和右信号的环境成分而当所说左和右输出信号由位于在前发声地点内的一对扬声器再现时,产生声音的声象感受;接收所说环绕左和右信号的第三电子音频增强器,所说第三音频增强器处理所说环绕左和右信号的单音成分而当所说的左和右输出信号由位于在前发声地点内的一对扬声器再现时,在后发声点的中心位置产生声音的声象感受;和信号混合器,通过组合来自主左和右信号的处理的环境成分,环绕左和右信号的处理的环境成分,和来自环绕左和右信号的处理的单音成分以从至少四个单独音频信号中产生左和右输出信号,其中所说主和环绕信号的所说环境成分包括在相互呈反相关系的左和右输出信号内。
  2. 2
    权利要求1的系统,其中,所说的至少四个单独音频信号包括具有指定由前发声地点中心扬声器重放的音频信号的中心信道信号,和其中所说的中心信道信号由所说的信号混合器组合成为所说左和右输出信号的一部分。
  3. 3
    权利要求1的系统,其中,所说至少四个单独音频信号包括具有指定由在前发声地点内的中心扬声器重放的音频信息的中心信道信号,其中所说的中心信道信号由所说的混合器组合主左和右信号中单音成分以产生所说左和右输出信号。
  4. 4
    权利要求1的系统,其中,所说至少四个单独音频信号包括具有由专用的中心信道扬声器以声音再现的中心地点音频信息的中心信道信号。
  5. 5
    权利要求1的系统,其中,所说第一、第二和第三电子音频增强器将HRTF为基础的变换函数应用于所说各单独的音频信号而当所说左和右输出信号以声音再现时,产生对应所说单独音频信号的能感受到的音象。
  6. 6
    权利要求1的系统,其中,所说第一音频增强器通过提升相对于近似1和2KHz之间的频率的在近似1KHz以下和近似2KHz以上的环境成分来调整所说主左和右信号的所说环境成分。
  7. 7
    权利要求6的系统,其中,施加到提升所说环境成分的峰值增益相对于施加到近似1和2KHz之间的所说环境成分的增益近似为8dB。
  8. 8
    权利要求1的系统,其中,所说第二和第三音频增强器通过提升相对于近似1和2Khz之间频率的近似1KHz以下和近似2KHz以上的所说环境和单音成分来调整所说环绕左和右信号的所说环境和单音成分。
  9. 9
    权利要求8的系统,其中,加到提升所说环绕左和右信号的所说环境和单音成分的峰值增益相对于加到在1和2KHz之间的所说环境和单音成分的增益近似为18dB。
  10. 10
    权利要求1的系统,其中,所说第一,第二和第三电子音频增强器是在半导体基片上形成的。
  11. 11
    权利要求1的系统,其中,所说第一,第二和第三电子音频增强器是由软件实现的。
  12. 12
    多信道记录和重放装置,接收大量独立的音频信号和处理所说大量音频信号以提供第一和第二增强的音频输出信号,以在重放所说输出信号时实现没入的声音感受,所说的多信道记录和重放装置包括:多个平行的音频信号处理装置,用于修改所说独立的音频信号的信号内容,其中,每一个平行音频信号处理装置包括:接收两个所说单独的音频信号和把所说两个音频信号的环境成分从所说两个音频信号的单音成分分隔开来的电路;能够以电子方式将头相关变换函数应用于所说两个音频信号每一个的所说环境和单音成分上,以产生处理的环境和单音成分的位置处理装置,所说头相关变换函数对应着与听众相关的所希望的空间位置,该位置是再现所说第一和第二增强的音频输出信号时该第一和第二增强的音频输出信号的空间位置;和多信道电路装置混合器,用于组合由所说多个位置处理装置产生的所说单音和环境成分以产生所说增强的音频输出信号,其中处理的环境成分以相对于所说第一和第二增强的音频输出信号彼此反相的关系加以组合。
  13. 13
    权利要求12的多信道记录和重放装置,其中,所说多个位置处理装置中每一个都包括能够单独修改所说两个音频信道的电路,所说多信道混合器进而将来自所说多个位置处理装置的所说两个修改的信号和所说各自的环境和单音成分组合在一起,以产生所说音频输出信号。
  14. 14
    权利要求13的多信道记录和重放装置,其中,所说能够独立修改所说两个音频信号的电路以电子方式把头相关的变换函数加到所说两个音频信号。
  15. 15
    权利要求13的多信道记录和重放装置,其中,能够独立地修改所说两个音频信号的所说电路以电子方式把时延加到所说两个音频信号中的一个。
  16. 16
    权利要求12的多信道记录和重放装置,其中,所说两个音频信号包括相对于一听众的相应的左前位置和右前位置的音频信息。
  17. 17
    权利要求12的多信道记录和重放装置,其中,所说两个音频信号包括相对一听众的相应的左后位置和右后位置的音频信息。
  18. 18
    权利要求12的多信道记录和重放装置,其中,所说位置处理装置包括第一和第二处理装置,所说第一处理装置将头相关变换函数应用于第一对所说的信号,以当所说输出信号被再现时,为所说第一对音频信号完成第一感觉方向,和所说第二处理装置将头相关变换函数应用于第二对所说音频信号,当所说输出信号再现时,为所说第二对音频信号完成第二感觉方向。
  19. 19
    权利要求12的多信道记录和重放装置,其中,还包括一个数字信号处理装置,所说多个平行音频处理装置和所说多信道电路混合器是在该数字信号处理装置内实现的。
  20. 20
    为产生一对立体声输出信号处理大量音频源信号并且当所说一对立体声输出信号由一对扬声器再现时产生三维发声场的音频增强系统,所说的音频增强系统包括:和第一对所说音频信号相通信的第一处理电路,所说第一处理电路将第一环境成分从所说第一对音频信号的第一单音成分中分隔开来,所说第一处理电路进而修改所说第一环境成分和所说第一单音成分以产生第一音象,使得由听众感受的第一音象是从第一个位置发出的;与第二对所说音频源信号通信的第二处理电路,所说第二处理电路将第二环境成分从所说第二对音频信号的第二单音成分分隔开来,所说第二处理电路进而修改所说第二环境成分和所说第二单音成分以产生第二音象,使得所说第二音象被所说一听众感受为从第二个位置发出的;和与所说第一处理电路和所说第二处理电路相通信的混合电路,所说混合电路以同相组合所说第一和第二修改的单音成分和反相组合所说第一和第二修改的环境成分以产生一对立体声输出信号。
  21. 21
    权利要求20的系统,其中,所说第一处理电路用第一变换函数修改在所说第一环境成分内的多个频率成分。
  22. 22
    权利要求21的系统,其中,所说第一变换函数强调相对于在所说第一环境成分中其它频率成分的在所说第一环境成分中低频成分的部分。
  23. 23
    权利要求21的系统,其中,所说的第一变换函数强调相对于在所说第一环境成分中其它频率成分的在所说第一环境成分中高频成分的部分。
  24. 24
    权利要求21的系统,其中,所说第二处理电路用第二变换函数修改在所说第二环境成分中的多个频率成分。
  25. 25
    权利要求24的系统,其中,所说第二变换函数以所说第一变换函数修改所说第一环境成分中所说多个频率成分不同的方式修改所说第二环境成分中的所说多个频率成分。
  26. 26
    权利要求24的系统,其中,所说第二变换函数削弱相对于在所说第二环境成分中其它频率成分的在近似11.5KHz频率以上的所说频率成分的部分。
  27. 27
    权利要求24的系统,其中,所说第二变换函数削弱相对于在所说第二环境成分中其它频率的在近似125Hz和近似2.5KHz之间的所说频率成分的部分。
  28. 28
    权利要求24的系统,其中,所说第二变换函数增加相对于在所说第二环境成分中其它频率成分在近似2.5KHz和近似11.5KHz之间的所说频率成分的部分。
  29. 29
    具有左输出信号和右输出信号以再现音频-视频记录给用户的娱乐系统,其中所说音频-视频记录包括五个单独的音频信号,它们是前左信号FL,前右信号FR,后左信号RL,后右信号RR,和中心信号C,和其中所说的娱乐系统为所说用户从左输出信号和右输出信号完成环绕声感受,所说的娱乐系统包括:音频-视频重放装置,用以从所说音频-视频记录介质提取所说五个单独音频信号;音频处理装置,用以接收所说五个单独音频信号和产生所说左输出信号和右输出信号,所说音频处理装置包括:第一处理器,用以调整所说前信号FL和FR的环境成分以获得空间校正的环境成分(FL-FR)P;第二处理器,用以调整所说后信号RL和RR的环境成分以获得空间校正的环境成分(RL-RR)P;第三处理器,用以调整所说后信号RL和RR的方向场成分以获得空间校正的方向场成分(RL+RR)P;产生左输出信号的左混合器,所说左混合器用所说空间校正的环境成分(RL-RR)P,和所说空间校正的方向场成分(RL+RR)P组合空间校正的环境成分(FL-FR)P以产生所说的左输出信号;和产生右输出信号的右混合器,所说右混合器用反相的空间校正的环境成分(RR-RL)P和所说空间校正的方向场成分(RR+RL)P组合反相的空间校正的环境成分(FR-FL)P以产生右输出信号;以及用于再现所说左输出信号和右输出信号以为用户产生环绕声感觉的装置。
  30. 30
    权利要求29的系统,其中,所说中心信号被由所说左混合器输入并加以组合作为所说左输出信号的一部分和所说中心信号由所说右混合器输入并加以组合作为所说右输出信号的一部分。
  31. 31
    权利要求29的娱乐系统,其中所说的中心信号和所说前信号FL+FR的方向场成分由所说左和右混合器分别组合作为所说左和有输出信号的部分。
  32. 32
    权利要求29的娱乐系统,其中所说的中心信号作为第三输出信号提供以用所说娱乐系统的中心信道扬声器再现。
  33. 33
    权利要求29的娱乐系统,其中所说的娱乐系统是个人计算机和所说音频-视频重放装置是数字通用盘(DVD)播放器。
  34. 34
    权利要求29的娱乐系统,其中所说的娱乐系统是电视和所说音频-视频重放装置是连接到所说电视系统的相关的数字通用盘(DVD)播放器。
  35. 35
    权利要求29的娱乐系统,其中所说的第一,第二,和第三处理器强调相对于频率的中频区域的频率的低和高区域。
  36. 36
    权利要求29的娱乐系统,其中所说的音频处理装置是由在半导体基片上形成的模拟电路实现。
  37. 37
    权利要求29的娱乐系统,其中所说的音频处理装置是由软件格式完成的,所说软件格式是由所说娱乐系统的微处理器执行的。
  38. 38
    增强一组音频源信号的方法,其中,音频源信号被指定给放置在一听众周围的一组扬声器,所说方法产生供一对扬声器声音再现的左和右输出信号以达到模拟环绕发声环境,音频源信号包括左前信号(LF),右前信号(RF),左后信号(LR),右后信号(RR),所说的方法包括如下步骤:修改所说左前(LF)、右前(RF)、左后(LR)和右后(RR)音频源信号并且基于所说音频源信号的选取对的音频内容产生处理的音频信号,所说处理的音频信号用下列等式定义:P1=F1(LF-RF),其中P1是所说前音频源信号的环境成分;P2=F2(LR-RR),其中P2是所说后音频源信号的环境成分;P3=F3(LR+RR),其中P3是所说后音频源信号的单音成分;这里F1,F2和F3是强调音频源信号的空间内容并且当由扬声器重放产生的处理的音频信号时产生相对一听众的位置感受的变换函数,和组合所说处理的音频信号和所说音频源信号以产生左和右输出信号,所说左和右输出信号包括下列等式表示的成分:Lout=K1LF+K2LR+K3P1+K4P2+K5P3,Rout=K6RF+K7RR-K8P1-K9P2+K10P3,这里K1-K10是确定各音频信号的增益的独立变量。
  39. 39
    权利要求38的增强一组音频源信号的方法,其中,变换函数F1,F2,和F3施加调整电平以放大相对于近似500Hz和4KHz之间频率的近似在50和500Hz之间和近似在4和15KHz之间的频率。
  40. 40
    权利要求38的增强一组音频源信号的方法,其中,所说的方法是由数字信号处理装置完成的。
  41. 41
    权利要求38的增强一组音频源信号的方法,其中,左和右输出信号进而包括中心信道音频源信号。
Independent claims41