[发明专利]用于虚拟环绕渲染的扬声器阵列

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟扬声器音响系统，更具体地，涉及用于渲染后置环绕声道的数字信号处理和扬声器阵列。

背景技术

通常，空间增强技术已经应用于只使用几个扬声器来播放环绕声中。目前，可从很多不同的厂家获得允许通过放置在听众前方的几个扬声器来播放环绕声的空间增强技术。这种应用的例子包括：不需要安装后置扬声器的家庭影院系统中的3D声音重现，以及使用多媒体监视器或者便携式电脑中的小型集成换能器渲染的环绕电影和计算机游戏。通常，听觉体验不那么令人叹服，这是因为出现了明显的问题，诸如：(i)最佳听音位置非常狭窄，甚至不允许幅度较大的头部动作；(ii)严重的图像和音调离轴失真；(iii)当听众转头时会感觉到相位失真和耳压。

一种只使用几个扬声器来提供环绕声的方法是在空间增强期间使用多路串音消除器方法。然而，该方法需要高阶逆滤波器矩阵，目的是基于准确的头部模型生成精确的耳信号，这会导致在听众的头部没有处于精确的预定位置处时，声音质量离轴下降。

还有一种已应用的信号处理方法，其中，传统的串音消除器电路用在连接到两对换能器的分频滤波器之前。因为串音消除滤波器并没有针对任何一对换能器对进行优化，所以该方法的成效有限。

因此，我们需要能够实现虚拟环绕渲染并可以改进环绕声播放的扬声器阵列。特别是，我们希望改进虚拟环绕声的鲁棒性和离轴染色。

发明内容

鉴于以上所述，提供了一种数字信号处理器，以处理渲染虚拟环绕声的立体声或者环绕声音频信号。该过程只使用设置于听众前面的扬声器，并产生虚拟环绕声，所述虚拟环绕声对头部运动具有鲁棒性，并具有低离轴染色。该数字信号处理器通过具有与头部有关的一阶滤波器、上混合矩阵和延迟线阵列的分频电路生成早期反射，延长了前置立体声道的宽度和深度，并以此来渲染扬声器阵列的后置环绕声道。应当理解的是，不仅可以以所指出的各个组合来使用上面所提到的特征和下面要解释的特征，并且还可以在不脱离本发明的范围的情况下，以其他组合或者独立地使用所述特征。

在研究下面的附图和详细说明的基础上，本发明的其他装置、设备、系统、方法、特征和优点对本领域技术人员来说将会或者将会变得显而易见。本发明旨在将所有该附加的系统、方法、特征和优点都包括在该说明书之内、包括在本发明的范围之内，并由附随的权利要求书所保护。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更好的理解下面的说明。附图中的部件不需按照实际尺寸来绘制，而是将重点放在了示出本发明的原理上。在附图中，相同的参考数字表示不同的视图中的相对应的零件。

图1是根据本发明的实施方式的一个例子的扬声器阵列的示图。

图2是根据本发明的实施方式的一个例子的数字信号处理器的简化框图。

图3是实现位于图2的信号处理器中并连接到图1的扬声器阵列的5声道环绕渲染器的一个例子的框图。

图4是可用于图3的5声道环绕渲染器的环绕渲染器的一个例子的框图；

图5是图3的5声道环绕渲染器的12度离轴和在中心位置处的响应和的曲线图。

图6是图3的2进4出上混合器的一个例子的框图。

图7是用于早期反射的图6的雪弗式滤波器(shelving filter)的输出的曲线图。

图8是示出根据本发明的实施方式的一个例子的、虚拟环绕渲染的示例步骤的流程图。

具体实施方式

应当理解的是，对下面所给出的的各种例子的描述仅仅是为了示出的目的，而不应该理解为限制。不能将附图中示出的功能块、模块或者单元的分割的例子解释为表示这些功能块、模块或者单元必须实现为物理上分开的单元。示出或者描述的功能块、模块或者单元可实现为分开的单元、电路、芯片、功能元件、模块或者电路元件。也可在共用电路、芯片、电路元件或单元中实现一个或多个功能块或单元。

在图1中，描述了根据本发明的实施方式的一个例子的扬声器阵列或者条形音箱102的示图100。扬声器阵列102可具有两个或者更多个扬声器，例如，扬声器和相关的换能器104、106、108和110。所述换能器可为两个小的内部换能器106和108以及两个较大的外部换能器104和110。通常将扬声器阵列102放置在听众的前面。安装该扬声器阵列的一个例子是将其置于电视机(例如，平板电视机)的上方或者下方。