[发明专利]直达声与背景声提取方法、扬声器系统及其声重放方法

说明书

本发明涉及一种直达声与背景声提取方法，能够较好地区分直达声与背景声。本发明还涉及一种扬声器系统及其声重放方法。一种直达声与背景声提取方法，包括如下步骤：S1、分别将左声道信号x_L(n)和右声道信号x_R(n)进行短时傅里叶变换得到分别对应左声道信号和右声道信号的X_L(m,k)和X_R(m,k)，其中n表示时域采样点，m和k分别表示离散时间和离散频率；S2、引入空间因子，将背景声信号表达为一个信号经过房间内的不同传递路径而产生的信号，并分别对X_L(m,k)和X_R(m,k)进行能量估计，得出左右声道的能量P_L(m,k)和P_R(m,k)；S3、设定空间因子的值，进行信号分离得出时频域的直达声信号的估计左声道背景声信号的估计和右声道背景声信号的估计S4、经过逆傅里叶变换得到时域的直达声信号左声道背景声信号和右声道背景声信号

技术领域

本发明涉及立体声双通道信号转换为多通道信号的方法，具体涉及一种基于频域空间分解的直达声与背景声提取方法、扬声器系统及其声重放方法。

背景技术

目前大多数的音源仍然是立体声的，包括CD、MP3、广播信号等都是双通道输出，仅有左右通道(L、R)，所有的特征信息，比如直达声信号、混响声信号、声源位置、声场空间大小等都包含在两个通道内。当采用多个扬声器重放立体声音源时，如果直接将左右通道信号馈给各个扬声器，会造成空间声场的混乱。因此，需要采用数字信号处理技术将立体声信号转换为多通道信号，通过多个扬声器系统进行重放，以构建真实的空间声场。

传统处理方法一般采用时域逐点计算的方法，在分离直达声和背景声信号时，由于相关系数是采用逐点计算的方法，容易引入误差，导致直达声与背景声不能很好的区分。

如美国专利US6496584B2和中国专利ZL01802081.X公开的基于主成分分析(PCA)的方法，采用最小均方误差法计算左右通道的加权因子，分离出语言声与背景声，通过计算左右通道间的相关系数，确定在三维坐标下声信号的矢量关系，然后根据能量守恒原则将语言声与背景声分为左、中、右和环绕四个信号，再通过去相关滤波器把环绕信号分为左后和右后环绕，实现双通道到5通道的转换。这种方法从时域上进行计算，方法简单，运算速度快，但是通过PCA分析只能分离出一个环绕信号，而利用去相关滤波器分离左后和右后环绕的方法会产生一定的误差。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提出一种直达声与背景声提取方法，能够较好地区分直达声与背景声。本发明还旨在提出一种基于该直达声与背景声提取方法进行声重放的扬声器系统及其声重放方法。

根据本发明的第一个方面，本发明采用的技术方案为：

一种直达声与背景声提取方法，包括如下步骤：

S1、分别将左声道信号x_L(n)和右声道信号x_R(n)进行短时傅里叶变换得到分别对应左声道信号和右声道信号的X_L(m,k)和X_R(m,k)，其中n表示时域采样点，m和k分别表示离散时间和离散频率；

S2、引入空间因子，将背景声信号表达为一个信号经过房间内的不同传递路径而产生的信号，并分别对X_L(m,k)和X_R(m,k)进行能量估计，得出左右声道的能量P_L(m,k)和P_R(m,k)；

S3、设定空间因子的值，进行信号分离得出时频域的直达声信号的估计左声道背景声信号的估计和右声道背景声信号的估计

S4、经过逆傅里叶变换得到直达声信号左声道背景声信号和右声道背景声信号

在一实施例，步骤S1中，