[发明专利]一种用于手持式播放装置的立体声扩展方法

说明书

技术领域

本发明涉及立体声技术领域，具体涉及一种用于手持式播放装置的立体声扩展方法。

背景技术

普通的双通路立体声信号需要用一对立体声扬声器重放。标准的立体声扬声器是布置在倾听者左前和右前的位置，相对倾听者的张角是60°。但在实际应用中，也经常采用各种手持式播放装置，如手机、MP3/MP4播放器、iPhone、ipad等，播放立体声信号。受其结构的限制，这些手持式播放装置的一对微型立体声扬声器之间的距离相当窄，通常只有几个厘米到十几厘米左右，因而相对倾听者的张角也非常小，远达不到60°的标准。当使用这些手持式播放装置重放立体声信号时，将会使感知的虚拟声源集中在非常窄的区域而失去正常的立体声效果。

立体声扩展技术可用于弥补一对窄张角扬声器重放立体声信号所产生的问题。这是通过信号处理的方法对立体声信号进行预校正处理，使得一对窄张角扬声器重放出扩展的立体声听觉效果。这类技术是基于头相关传输函数和听觉传输信号处理原理，相关的专利技术包括Dolby实验室的虚拟扬声器技术，SRS的技术和华南理工大学的专利技术(两扬声器虚拟5.1通路环绕声的信号处理方法，国家发明专利授权，ZL02134415.9)等。这些技术已被用于电视机立体声重放中。

但是这些用于电视机的立体声扩展技术并不适合直接用于手持式播放装置。其原因是：

(1)用于电视机的立体声扩展技术是按远场扬声器布置(扬声器到倾听者头中心的距离大于1.0米)而设计的，信号处理所用的也是远场头相关传输函数。而实际应用中，手持式播放装置的扬声器与倾听者头中心的距离通常只有20到50厘米(0.2到0.5米)左右，属于近场距离，需要用近场头相关传输函数处理。

(2)通常情况下，电视机的一对立体声扬声器相对倾听者的张角大约在15°到30°之间，其立体声扩展处理也是按此参数设计的。而手持式播放装置的一对微型立体声扬声器之间的距离相当窄，其相对于倾听者的张角最大也就是10°。在这样窄张角的情况下，扩展处理需要对信号的低频部分作较大的提升(如现有的“立体声偶极”技术)，信号处理比较困难。

(3)为了达到一定的重放效果，电视机的立体声扩展信号处理相对复杂，对信号处理的计算和存储量有一定的要求。相反，在手持式播放装置中，由于其微型扬声器本身的特性限制，对重放效果的要求可适当降低。但要求信号处理硬件比较简单，因而对计算和存储量要尽可能简化。

(4)现有的立体声扩展技术假定重放扬声器是放置在双耳的水平面内的。而在实际的倾听中，手持式播放装置不一定放置在于双耳水平的平面。现有的立体声扩展技术不能适应这种变化。

虽然国外也有用于手持式播放装置的立体声扩展技术，但和用于电视机的立体声扩展技术是类似的，并没有很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中存在的缺陷，提供适用于手持式播放装置的立体声扩展方法。该方法可在手持式播放装置的窄立体声扬声器张角、近场扬声器距离的条件下，重放出扩展的立体声效果。同时，本发明的信号处理对计算和存储量要求较低，适合于手持式播放装置的信号处理硬件配置。

本发明是通过如下方式实现的：

一种用于手持式播放装置的立体声扩展方法，包括如下步骤：

步骤S1，读入原始的双通路立体声信号，包括左通路信号L和右通路信号R；

步骤S2，将左通路信号L和右通路信号R分别进行相加和相减，得到和信号M＝L+R以及差信号S＝L-R；

步骤S3，将和信号M以及差信号S分别用一对听觉传输滤波器Σ(f)和Δ(f)滤波，得到滤波后的和信号Σ(f)M和滤波后的差信号Δ(f)S；

步骤S4，对滤波后的和信号Σ(f)M以及滤波后差信号Δ(f)S分别进行相加和相减，得到新的左通路信号L`和新的右通路信号R`，馈给手持式播放装置重放。

进一步地，步骤S3中所述的听觉传输滤波器Σ(f)和Δ(f)，是通过刚性头部模型的2.5°到5°声源方向、0.2-0.5米距离的近场头相关传输函数和30°声源方向远场头相关传输函数得到，所述刚性头部模型在任意声源距离的头相关传输函数可由下式计算：