СТЕРЕОФОНИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ
STEREOPHONIC EXPANSION

Родственная заявка (США)
Данная заявка притязает на приоритет по находящейся одновременно на рассмотрении родственной предварительной заявке на патент (США) номер 61/028654, поданной 14 февраля 2008 года, автора Guillaume Potard, озаглавленной "Stereophonic Widening" (со ссылочным номером D08003 US01 Dolby Laboratories), которая назначена правопреемнику настоящей заявки и которая заключается по ссылке как полностью изложенная в данном документе.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к воспроизведению аудио. Более конкретно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к стереофоническому расширению.
Уровень техники
Психоакустически воспринимаемые качества аудио, такие как яркость, полнота глубина и объемность, описывают "звуковую сцену", которая относится к восприятию аудиослушателей. Такие качества могут влиять на субъективное аудиопогружение для слушателей, а также на их общее пространственное восприятие звуковой сцены. Стереофоническое аудио ("стерео") использует, по меньшей мере, два (2) различных или независимых аудиоканала для воспроизведения звука с помощью нескольких громкоговорителей. Стереофоническое аудио воспроизводит звук так, что он может восприниматься из нескольких направлений.
Для пользователей с фактически обычным бинауральным слуховым восприятием стереофоническое аудио может предоставлять в определенной степени натурально звучащее восприятие при прослушивании, которое, в определенном смысле, может считаться удовлетворительным на слух. Стереофоническое аудио может использовать стереофоническое проецирование, при котором относительные позиции, ассоциированные с записанными звуковыми компонентами аудиоконтента, кодируются и воспроизводятся с тем, чтобы формировать элементы или компоненты звуковой сцены. Размещение и разнесение громкоговорителей может влиять на восприятие звуковой сцены.
Декорреляция до расширения стерео или виртуализации использована с определенным успехом, как описано в US 2004/0136554 А1 и патенте (США) номер 6111958. Другие технологии, такие как формирование псевдостерео, также известны, к примеру, как описано в патенте (США) номер 6636608.
Этот раздел описывает подходы, которые могут осуществляться, но не обязательно подходы, которые ранее задуманы или осуществлены. Таким образом, если не указано иное, не следует предполагать, что какой-либо из описанных в этом разделе подходов относится к предшествующему уровню техники просто в силу своего включения в этот раздел. Аналогично, вопросы, идентифицированные относительно одного или более подходов, не должны предполагаться как распознанные в предшествующем уровне техники на основе этого раздела, если не указано иное.
Раскрытие изобретения
В варианте осуществления настоящего изобретения осуществляется доступ входного стереосигнала в систему воспроизведения звука, которая включает в себя по меньшей мере два громкоговорителя. Стереосигнал включает в себя множество частотных компонентов. Громкоговорители расположены близко друг к другу. Частотный диапазон частотных компонентов декоррелируется. Стереофоническая характеристика системы воспроизведения звука расширяется на основе декорреляции частотного диапазона. В варианте осуществления частотный диапазон декоррелируется при предварительной обработке.
В варианте осуществления упомянутая близость соответствует разнесению упомянутых двух громкоговорителей перед этой декорреляцией так, чтобы по меньшей мере частично уменьшать качество полноты, которое ассоциировано со стереофонической характеристикой. В варианте осуществления разнесение не превышает десяти сантиметров.
В варианте осуществления частотный диапазон соответствует высоким частотам. В варианте осуществления декоррелируются частоты, которые превышают значение пороговой частоты. В варианте осуществления, значение пороговой частоты находится в рамках значений диапазона частот между тремястами Гц (300 Гц) и тремя кГц (3 кГц) включительно.
В варианте осуществления система расширения стереофонической характеристики системы воспроизведения звука функционирует на основе средства декорреляции частотного диапазона. Например, может выполняться фильтрация входного стереосигнала, например, при предварительной обработке. Фильтры могут включать в себя разделительный фильтр и/или фильтр фазовой коррекции. Фильтры функционируют, чтобы отделять частотный диапазон декорреляции от другого частотного диапазона. Другой частотный диапазон включает в себя частотный компонент, который имеет значение частоты ниже, чем значение частоты частотного диапазона декорреляции. В варианте осуществления предварительная обработка также добавляет задержку к значению частоты, которое ниже значения частоты частотного диапазона декорреляции.
В варианте осуществления система функционирует в домене, который основан на компонентах направленности, которые ассоциированы со входным стерео. Дополнительно или альтернативно, система функционирует в домене, который основан на суммах и разностях, которые ассоциированы со входным стерео. Для домена, который основан на суммах и разностях, ассоциированных со входным стерео, система также функционирует для устранения перемешивания входного стерео до декорреляции в домен на основе направленности. В варианте осуществления система функционирует для повторного перемешивания декоррелированного сигнала из домена на основе направленности обратно в суммирующий и разностный домен. В варианте осуществления система функционирует для смешения повторно перемешанного сигнала с задержанным значением частоты, которое ниже значения частоты частотного диапазона декорреляции. В варианте осуществления задержанное значение частоты, которое ниже значения частоты частотного диапазона декорреляции, смешивается со сдвигом фаз на 180 градусов относительно повторно перемешанного сигнала. В варианте осуществления система функционирует для масштабирования смешанного сигнала.
В варианте осуществления расширение выполняется с помощью фильтрации с расширением. В варианте осуществления фильтрация с расширением включает в себя фильтр с конечной импульсной характеристикой (FIR). В варианте осуществления расширяющий фильтр функционирует для подавления компонента перекрестных помех, ассоциированного с двумя или более сигналами, обработанными с помощью системы. В варианте осуществления расширяющий фильтр функционирует для виртуализации решетки динамиков. В варианте осуществления расширяющий фильтр реагирует на передаточную функцию восприятия звука человеком (HRTF), которая может быть отнесена к модели затенения головы и/или компоненту коррекции с выравниванием.
В варианте осуществления функция декорреляции системы использует элемент задержки, первый микшер, который принимает входной сигнал из фильтров, второй микшер, который принимает входной сигнал из элемента задержки, первый усилитель, который принимает входной сигнал из первого микшера, и второй усилитель, который принимает входной сигнал из элемента задержки. Первый микшер смешивает входной сигнал из фильтров с выходным сигналом второго усилителя, а второй микшер смешивает выходной сигнал из элемента задержки с выходным сигналом первого усилителя, чтобы формировать декоррелированный сигнал.
В варианте осуществления фильтры включают в себя фильтр с бесконечной импульсной характеристикой (IIR). IIR может функционировать как фильтр Баттеруорта, например фильтр Баттеруорта второго порядка. IIR фильтр может выполнять функцию фильтра нижних частот. В варианте осуществления используется микшер, который выполняет функцию фильтра верхних частот и смешивает выходной сигнал IIR фильтра, существенно несовпадающий по фазе, с входным стереосигналом.
В варианте осуществления модифицируется входной стереосигнал, который включает в себя левый и правый входные сигналы, чтобы предоставлять расширенное впечатление при воспроизведении по паре громкоговорителей, которые находятся менее чем в 20 см один от другого. Упомянутые левый и правый входные сигналы модифицируются с помощью процесса декорреляции, чтобы формировать декоррелированный сигнал левого канала и декоррелированный сигнал правого канала. Декоррелированный сигнал левого канала варьируется синфазно относительно левого входного сигнала согласно фазовой характеристике левого канала, а декоррелированный сигнал правого канала варьируется синфазно относительно правого входного сигнала согласно фазовой характеристике правого канала. Декоррелированный сигнал левого канала и декоррелированный сигнал правого канала модифицируются с помощью процесса расширения стерео. Выходной сигнал из процесса расширения стерео подают в пару громкоговорителей. Фазовая характеристика левого канала практически совпадает с фазовой характеристикой правого канала на частотах ниже пороговой частоты, и фазовая характеристика левого канала отличается от фазы правого канала на частотах выше пороговой частоты. В варианте осуществления пороговая частота находится между 300 Гц и 3 кГц.
Вариант осуществления включает в себя машиночитаемый носитель хранения данных. Вариант осуществления расположен или сконфигурирован в устройстве на интегральных схемах (IC), например, процессоре, цифровом сигнальном процессоре (DSP), специализированной интегральной схеме (ASIC) и/или программируемом логическом устройстве (PLD), таком как микроконтроллер или программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA). Вариант осуществления расположен или сконфигурирован в таком устройстве, как устройство связи, компьютерное устройство или бытовое устройство.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение проиллюстрировано в качестве примера, а не в качестве ограничения, на прилагаемых чертежах, на которых аналогичные ссылки с номерами упоминаются как аналогичные элементы, и на которых:
Фиг.1 иллюстрирует примерную систему расширения стерео с декорреляцией, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 иллюстрирует примерную систему расширения стерео с декорреляцией, с разделительными фильтрами, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3 иллюстрирует примерную систему расширения стерео с декорреляцией с всечастотными фильтрами, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4 иллюстрирует примерную систему расширения стерео с декорреляцией, которая также использует разделительные фильтры, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5 иллюстрирует примерную гребенку фильтров, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6 иллюстрирует примерный декорреляционный фильтр, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.7 иллюстрирует снимки экрана амплитудных и фазовых характеристик, в примерной реализации;
Фиг.8 иллюстрирует снимок экрана, который иллюстрирует разность фазовых характеристик между аудиоканалами при различных настройках усиления, в примерной реализации;
Фиг.9 иллюстрирует примерный разделительный фильтр, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.10 иллюстрирует снимки экрана графиков амплитудных и фазовых характеристик, ассоциированных с разделительным фильтром, в примерной реализации; и
Фиг.11 иллюстрирует снимки экрана графиков амплитуд и фазовых характеристик, соответственно, ассоциированных с декорреляционным фильтром и разделительным фильтром, в примерной реализации.
Описание примерных вариантов осуществления
Стереофоническое расширение описано в данном документе. Хотя декорреляция до расширения стерео или виртуализации использована, и другие технологии, такие как формирование псевдостерео, также известны, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к частотно-зависимой декорреляции до стереофонического расширения. Вариант осуществления настоящего изобретения относится к частотно-зависимой декорреляции до стереофонического расширения для устройств с громкоговорителями, которые находятся в относительно непосредственной пространственной близости друг с другом.
В последующем описании, для целей пояснения, многие конкретные детали излагаются для того, чтобы обеспечить полное понимание настоящего изобретения. Тем не менее, может быть очевидным, что настоящее изобретение может быть применено на практике без этих конкретных деталей. В других случаях, известные структуры и устройства не описываются исчерпывающе подробно, чтобы не допускать излишней неопределенности, затруднения понимания или усложнения настоящего изобретения.
I. Обзор
Примерные варианты осуществления, описанные в данном документе, относятся к стереофоническому расширению. Расширение стереофонической характеристики достигается в системе воспроизведения звука, которая имеет два или более громкоговорителей. Осуществляют доступ (к примеру, принимают и осуществляют доступ) входного стереосигнала в систему воспроизведения звука, который включает в себя несколько частотных компонентов. Громкоговорители могут быть расположены близко друг к другу. Диапазон частотных компонентов стереосигнала декоррелируют. Например, вариант осуществления декоррелирует относительно высокочастотный диапазон, но не может декоррелировать диапазон более низких частот. Частотный диапазон может декоррелироваться при предварительной обработке стереосигнала. Стереофоническая характеристика системы воспроизведения звука расширяется на основе декорреляции.
Разнесение громкоговорителей может составлять менее десяти-двадцати сантиметров (10-20 см). Непосредственная близость громкоговорителей может уменьшать, по меньшей мере, частично, полноту в стереофонической характеристике системы воспроизведения звука. Тем не менее, варианты осуществления функционируют, чтобы обеспечивать стереофоническое расширение с такими близкорасположенными динамиками с использованием декорреляции. Декорреляция может выполняться как функция предварительной обработки, выполняемая до обработки, связанной с расширением стерео. Частотный диапазон может соответствовать относительно высоким частотам. Декорреляция тем самым может выполняться на частотах, которые превышают значение пороговой частоты. В варианте осуществления, значение пороговой частоты находится в рамках диапазона частот, который находится между тремястами Гц (300 Гц) и тремя кГц (3 кГц) включительно.
Варианты осуществления настоящего изобретения оптимально подходят для функционирования с достаточно близкорасположенными динамиками (к примеру, парой "левого" и "правого" динамиков, разнесенных на 20 см и менее), которые, чтобы не допускать подавления фаз и формировать адекватную характеристику нижних частот, например, могут возбуждаться с помощью соответствующих сигналов, которые являются практически синфазными на низких частотах. Декорреляция на высоких частотах (к примеру, выше 300 Гц - 3 кГц включительно, частоты отсечки) может уменьшать определенные возможные отвлекающие и нежелательные эффекты, которые иногда могут быть ассоциированы со сдвигом изображений по центру (к примеру, центральное панорамирование аудиоконтента). Сдвиг изображений по центру может предотвращать или понижать расширение стерео и может возникать при декорреляции на более низких частотах. Кроме того, поскольку спектр источников звука может быть расширен в пространстве, более низкие частоты могут иметь в определенной степени централизованное местоположение, а верхние частоты в определенной степени большее пространственное расширение. Таким образом, варианты осуществления, которые используют высокочастотную декорреляцию, могут достигать воспринимаемого в звуковой форме эстетического качества звука.
Варианты осуществления относятся к системе расширения стерео. Фиг.1 иллюстрирует примерную систему 100 расширения стерео, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Система 100 расширения стерео имеет модуль 102 декорреляционного фильтра (декоррелятор), который предварительно обрабатывает стереосигнал для расширения. Входной стереосигнал может включать в себя несколько компонентов сигнала, которые могут включать в себя компонент входного аудиосигнала правого канала и компонент входного аудиосигнала левого канала.
Декоррелятор 102 принимает и/или осуществляет доступ входного аудиосигнала левого канала и входного аудиосигнала правого канала. Декоррелятор 102 выполняет декорреляцию на частотах, которые превышают значение пороговой частоты. Декорреляция более низких частот не может выполняться. В варианте осуществления, значение пороговой частоты находится в рамках диапазона частот, который находится между 300 Гц и 3 кГц включительно.
Декоррелятор 102 дополнительно принимает и/или осуществляет доступ входного сигнала целевых параметров интенсивности. Входной сигнал целевых параметров интенсивности может относиться к степени декорреляции (к примеру, интенсивности декорреляции) и/или усилениям масштабирования, ассоциированным, например, с каналами или компонентами системы 100. Например, увеличение интенсивности декорреляции между левым и правым каналами может увеличивать энергию, ассоциированную с энергией разностного канала, и таким образом, может повышать эффективность расширения стереосистемы 100. Декоррелятор 102 выводит декоррелированный аудиосигнал в модуль 104 расширения стерео.
Модуль 104 расширения (модуль расширения) принимает и/или осуществляет доступ декоррелированного выходного сигнала декоррелятора 102. Модуль 104 расширения выполняет обработку, которая относится к расширению стереосигнала. Модуль 104 расширения формирует расширенный выходной стереосигнал из исходного входного стереосигнала. Таким образом, выходной стереосигнал может включать в себя компонент выходного аудиосигнала правого канала и компонент выходного аудиосигнала левого канала.
Модуль 104 расширения дополнительно принимает и/или осуществляет доступ входного сигнала целевых параметров интенсивности. Входной сигнал целевых параметров интенсивности может относиться к масштабирующим усилениям, ассоциированным с каналами или компонентами системы 100, и/или интенсивности декорреляции. Например, масштабирующие усиления могут относиться к суммирующим и разностным каналам. Повышение разностного канала относительно суммирующего канала может использоваться для того, чтобы расширять стереополе.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы, использованы, развернуты и/или расположены во множестве электронных аудиоустройств, таких как мобильные телефоны и портативные устройства. Варианты осуществления могут функционировать, чтобы значительно увеличивать ширину стереоизображения, представляемого с помощью электронных аудиоустройств, которые могут иметь, например, относительно узкое разнесение между динамиками (к примеру, ожидаемые разнесения динамиков менее 10-20 см) и/или относительно низкий спад частоты (к примеру, приблизительно в 1 кГц).
Варианты осуществления могут реализовываться с помощью одного или более процессоров, выполняющих инструкции, сохраненные с помощью машиночитаемых носителей, и управляющих компьютерной системой или фактически компьютеризированным (к примеру, цифровым) воспроизведением звука, устройств и приборов для связи и работы в сети, чтобы выполнять функциональность декорреляции и расширения стерео.
Варианты осуществления могут реализовываться с помощью таких схем и устройств, как интегральная схема (IC), включающая в себя (но не только) специализированную IC (ASIC), микроконтроллер, программируемую пользователем вентильную матрицу (FPGA) или программируемое логическое устройство (PLD). Функциональность расширения стерео и декорреляции, ассоциированная с вариантами осуществления, может извлекаться из аспектов структуры и конструкции устройств, таких как ASIC. Альтернативно или дополнительно, функциональность расширения стерео и декорреляции может осуществляться с помощью инструкций программирования, логических состояний и/или конфигураций логических вентилей, применяемых к программируемым IC, таким как микроконтроллеры, PLD и FPGA.
II. Примерные системы расширения стерео с декорреляцией
Варианты осуществления могут функционировать, чтобы способствовать декорреляции на относительно высоких звуковых частотах, выше высокочастотного порогового значения, при этом пороговое значение находится в пределах диапазона приблизительно от 300 Гц до 3 кГц. В варианте осуществления, в дополнение к способствованию на высоких частотах, декорреляция может быть необязательной для более низких частот.
А. Пример разделительного фильтра
В варианте осуществления, частотно-зависимый декоррелятор реализуется с помощью цепей разделительных фильтров (разделительных фильтров), которые могут действовать на левый и правый входные аудиосигналы. Фиг.2 иллюстрирует примерную систему 200 расширения стерео с декорреляцией с разделительными фильтрами 202 и 204, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Система 200 принимает и/или осуществляет доступ левого и правого входного аудиосигнала. Система 200 осуществляет доступ входного аудиосигнала левого канала с помощью разделительного фильтра 202. Система 200 осуществляет доступ входного аудиосигнала правого канала с помощью разделительного фильтра 204.
Разделительные фильтры 202 и 204 разделяют спектры аудиочастот, ассоциированные с входными сигналами левого и правого канала, соответственно, на несколько полос частот. Разделительные фильтры 202 и 204 могут осуществляться с помощью активных фильтров верхних частот и нижних частот. Компоненты фильтра верхних частот пропускают частоты, которые превышают заранее определенное значение частоты в точке разделения, и ослабляют частоты ниже этого значения. Компоненты фильтра нижних частот пропускают частоты ниже точки разделения и ослабляют частоты выше этого значения.
Разделительные фильтры 202 и 204, соответственно, функционируют, чтобы отделять левый и правый входные аудиосигналы на низко- и высокочастотные компоненты. В варианте осуществления, разделительные фильтры 202 и 204 могут быть аналогичными (или практически идентичными). Например, точка разделения каждой из цепей 202 и 204 может реализовываться при 1 кГц. Фильтрованные по верхним частотам выходные сигналы разделительных фильтров 202 и 204 предоставляют входные сигналы в первый декоррелятор "А" 210 и второй декоррелятор "В" 212, соответственно. Декоррелятор А 210 и декоррелятор В 212 могут иметь аналогичные структурные признаки и/или другие характеристики. Тем не менее, важно, что декорреляторы 210 и 212 могут функционировать при различных рабочих характеристиках. Например, декоррелятор 210 может декоррелировать в большей (или меньшей) степени, чем декорреляция, выполняемая посредством декоррелятора 212. Например, декоррелятор 210 может декоррелировать согласно первому значению g для параметра умножения, тогда как декорреляция, выполняемая посредством декоррелятора 212, может декоррелировать с помощью второго значения для параметра умножения g', к примеру, как описано в уравнении 1 со ссылкой на фиг.6 и фиг.7 ниже.
Выходной сигнал компонента фильтра нижних частот разделительного фильтра 202 предоставляется в элемент 206 задержки. Выходной сигнал компонента фильтра нижних частот разделительного фильтра 204 предоставляется в элемент 208 задержки. Элементы 206 и 208 задержки могут накладывать аналогичные задержки.
Выходной сигнал компонента фильтра верхних частот разделительного фильтра 202 предоставляется в декорреляционный фильтр (декоррелятор) 210. Выходной сигнал компонента фильтра верхних частот разделительного фильтра 204 предоставляется в декоррелятор 212. Декорреляторы 210 и 212 выполняют декорреляцию, по меньшей мере, на частотах, которые превышают значение пороговой частоты разделения. Декорреляция более низких частот является необязательной. Хотя декорреляторы могут работать на всех частотах, разделительные фильтры могут функционировать, чтобы пропускать декорреляторы на низких частотах. Эти два декоррелятора используются для того, чтобы предоставлять соответствующие выходные сигналы, которые декоррелируются относительно друг друга так, что выходной сигнал декоррелятора 210 декоррелируется от выходного сигнала декоррелятора 212. Следует принимать во внимание, что степень, в которой декоррелируются выходные сигналы каждого из декоррелятора 210 и декоррелятора 212, может отличаться и/или быть переменной.
Декорреляционные фильтры 210 и 212 каждый необязательно принимают и/или осуществляют доступ входного сигнала целевых параметров интенсивности. Целевой параметр интенсивности может относиться к интенсивности декорреляции. Увеличение интенсивности декорреляции между левым и правым каналами может увеличивать энергию, ассоциированную с энергией разностного канала, и тем самым может повышать эффективность расширения стерео для системы 200.
Выходные сигналы элемента 206 задержки и декорреляционного фильтра 210, которые соответствуют левому аудиоканалу, суммируются с помощью сумматора 214. Выходные сигналы элемента 208 задержки и декорреляционного фильтра 212, которые соответствуют правому аудиоканалу, суммируются с помощью сумматора 216. Сумматоры 214 и 216 выводят декоррелированные сигналы, которые предоставляют входной сигнал в модуль 104 расширения стерео, который может функционировать, по существу, так, как описано выше (к примеру, со ссылкой на фиг.1). Модуль 104 расширения тем самым формирует расширенные выходные стереосигналы левого и правого канала, которые соответствуют надлежащим декоррелированным входным стереосигналам.
В. Пример фильтра фазовой коррекции
В варианте осуществления, связанный с частотой (к примеру, зависимый) декоррелятор реализуется с помощью фильтров сдвига фаз. Фиг.3 иллюстрирует примерную систему 300 расширения стерео с декорреляцией с фильтрами 302 и 304 сдвига фаз (к примеру, фазовой коррекции). При использовании в данном документе, термины "сдвиг фаз" и "фазовая коррекция" могут быть использованы взаимозаменяемо при ссылке на фильтры. В варианте осуществления, фильтры 302 и 304 сдвига фаз могут реализовываться с помощью всечастотных фильтров. Хотя один или более из фильтров 302 или 304 сдвига фаз могут реализовываться как всечастотные фильтры сдвига фаз, как проиллюстрировано на фиг.3, специалисты в области техники, касающейся звуковоспроизведения и стереофонии, должны принимать во внимание, что другие фильтры (представленные в данном документе с помощью фазовых фильтров 302 и 304 на фиг.3) могут использоваться для фазовой коррекции. Система 300 принимает и/или осуществляет доступ левого и правого входных аудиосигналов. Система 300 осуществляет доступ входного аудиосигнала левого канала с помощью фильтра 302 сдвига фаз. Система 300 осуществляет доступ входного аудиосигнала правого канала с помощью фильтра 304 сдвига фаз. Фильтры 302 и 304 сдвига фаз, соответственно, действуют на левый и правый входные аудиосигналы, чтобы формировать выходные аудиосигналы со сдвигом фаз, соответствующие им. Фильтры фазовой коррекции могут использоваться для того, чтобы фактически обнулять межканальные разности фаз на низких частотах. Вариант осуществления может использовать всечастотные фильтры, к примеру, с конкретными фазовыми характеристиками. Вариант осуществления может использовать один фильтр "фазовой коррекции" в одном канале, чтобы согласовывать с фазой другого канала, к примеру, на низких частотах. В варианте осуществления, цепи фазовой коррекции или разделения могут исключаться. Например, декорреляторы могут функционировать в частотном диапазоне, в котором низкие частоты не встречаются регулярно. В этом случае, фильтры 302 и 304 фазовой коррекции, показанные на фиг.3, могут рассматриваться как не вводящие изменения фазы или амплитуды, необязательные или отсутствующие. Фильтры 302 и 304 фазовой коррекции могут обеспечивать частотно-избирательную декорреляцию без разделительных фильтров.
Аудиосигнал со сдвигом фаз предоставляется посредством фильтра 302 сдвига фаз в первый декорреляционный фильтр (декоррелятор) "А" 310. Аудиосигнал со сдвигом фаз предоставляется посредством фильтра 304 сдвига фаз во второй декоррелятор "В" 312. Декоррелятор А 310 и декоррелятор В 312 могут иметь аналогичные структурные признаки и/или другие характеристики. Тем не менее, важно, что декорреляторы 310 и 312 могут функционировать при различных рабочих характеристиках.
Например, декоррелятор 310 может декоррелировать в большей (или меньшей) степени, чем декорреляция, выполняемая посредством декоррелятора 312. Например, декоррелятор 310 может декоррелировать согласно первому значению g для параметра умножения, тогда как декорреляция, выполняемая посредством декоррелятора 312, может декоррелировать с помощью второго значения для параметра умножения g', к примеру, как описано в уравнении 1 со ссылкой на фиг.6 и фиг.7 ниже. Декорреляторы 310 и 312 выполняют декорреляцию, по меньшей мере, на частотах, которые превышают значение пороговой частоты. Фильтр 302 сдвига фаз может функционировать вместе с декоррелятором 310, а фильтр 304 сдвига фаз может функционировать вместе с декоррелятором 312, что приводит к комбинированному эффекту, который практически совпадает в диапазоне частот ниже порогового значения, причем пороговое значение находится в пределах от 300 Гц до 3 кГц.
Декорреляторы 310 и 312 принимают и/или осуществляют доступ входного сигнала целевых параметров интенсивности. Целевой параметр интенсивности может относиться к интенсивности декорреляции. Увеличение интенсивности декорреляции между левым и правым каналами может увеличивать энергию, ассоциированную с энергией разностного канала, и тем самым может повышать эффективность расширения стерео для системы 300. Необязательно, целевой параметр интенсивности также может предоставляться в качестве входного сигнала в фильтры 302 и 304 сдвига фаз.
Выходной сигнал декорреляционного фильтра 310, который соответствует левому аудиоканалу, и выходной сигнал декорреляционного фильтра 312, который соответствует левому аудиоканалу, функционируют в качестве входных сигналов в модуль 104 расширения стерео. Модуль 104 расширения стерео может функционировать, по существу, так, как описано выше (к примеру, со ссылкой на фиг.1). Модуль 104 расширения тем самым формирует расширенные выходные стереосигналы левого и правого канала, которые соответствуют надлежащим декоррелированным входным стереосигналам.
С. Действие разделения в примере с суммирующими/разностными сигналами
В варианте осуществления, частотно-зависимый декоррелятор реализуется с помощью разделительных фильтров, которые оказывают влияние на суммирующие и разностные сигналы. Если входной аудиосигнал находится в домене, ассоциированном с суммами и разностями ("суммирующем/разностном домене"), сигнал может подвергаться дополнительной предварительной обработке, к примеру, связанной с преобразованием, трансформацией и т.п. Например, входной сигнал в суммирующем/разностном домене может быть преобразован в домен, ассоциированный с аудионаправленностью (к примеру, левое и правое направления; "левый/правый домен"), до декорреляции. В варианте осуществления, модуль расширения стерео реализуется в суммирующем/разностном домене. В дополнительном (или альтернативном) варианте осуществления, модуль расширения стерео реализуется в левом/правом домене.
Фиг.4 иллюстрирует примерную систему 400 расширения стерео с декорреляцией, которая также использует разделительные фильтры, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Система 400 принимает и/или осуществляет доступ входных аудиосигналов в суммирующем и разностном домене. Система 400 осуществляет доступ входного аудиосигнала суммирующего канала с помощью разделительного фильтра 402. Система 400 осуществляет доступ входного аудиосигнала разностного канала с помощью разделительного фильтра 404.
Разделительные фильтры 402 и 404 разделяют спектры аудиочастот, ассоциированные с входными сигналами суммирующего и разностного канала, соответственно, на несколько полос частот. Разделительные фильтры 402 и 404 могут осуществляться с помощью активных фильтров верхних частот и нижних частот. Компоненты фильтра верхних частот пропускают частоты, которые превышают заранее определенное значение частоты в точке разделения, и ослабляют частоты ниже этого значения. Компоненты фильтра нижних частот пропускают частоты ниже точки разделения и ослабляют частоты выше этого значения.
Разделительные фильтры 402 и 404, соответственно, функционируют, чтобы отделять суммированные и разностные входные аудиосигналы на низко- и высокочастотные компоненты. В варианте осуществления, разделительные фильтры 402 и 404 могут быть аналогичными (или практически идентичными). Например, точки разделения каждой из цепей 402 и 404 могут реализовываться при 1 кГц. Фильтрованные по верхним частотам выходные сигналы разделительных фильтров 402 и 404 могут обрабатываться в определенной степени отлично от фильтрованных по нижним частотам выходных сигналов.
Выходной сигнал компонента фильтра нижних частот разделительного фильтра 402 предоставляется в элемент 406 задержки. Выходной сигнал компонента фильтра нижних частот разделительного фильтра 404 предоставляется в элемент 408 задержки. Элементы 406 и 408 задержки могут накладывать аналогичные задержки.
При использовании в данном документе, термин "перемешивание" может упоминаться как осуществление доступа (к примеру, прием и осуществление доступа) двух стереосигналов, к примеру, левого и правого, и формирование соответствующих сумм и разностей (к примеру, суммирующих и разностных сигналов). При использовании в данном документе термин "модуль перемешивания" может упоминаться как компонент (к примеру, системы расширения стерео), который выполняет такую функцию перемешивания. При использовании в данном документе, термин "устранение перемешивания" может упоминаться как осуществление доступа (к примеру, прием и осуществление доступа) двух ранее перемешанных сигналов, к примеру, сумм и разностей, и восстановление их в левый и правый (или другие пространственно ориентированные) сигналы. При использовании в данном документе термин "модуль устранения перемешивания" может упоминаться как компонент (к примеру, системы расширения стерео), который выполняет такую функцию устранения перемешивания. Фильтрованные по верхним частотам выходные сигналы разделительных фильтров 402 и 404 предоставляются в модуль 418 устранения перемешивания (модуль устранения перемешивания). Модуль 418 устранения перемешивания по существу преобразует (к примеру, трансформирует) фильтрованные по верхним частотам суммирующие и разностные сигналы из каждого из разделительных фильтров 402 и 404 (по меньшей мере, временно) в левый и правый домен. Модуль 418 устранения перемешивания тем самым предоставляет сигналы после устранения перемешивания, соответствующие фильтрованным по верхним частотам суммированным и разностным входным сигналам, в первый декорреляционный фильтр (декоррелятор) "А" 410 и второй декоррелятор "В" 412. Декоррелятор А 410 и декоррелятор В 412 могут иметь аналогичные структурные признаки и/или другие характеристики. Тем не менее, важно, что декорреляторы 410 и 412 могут функционировать при различных рабочих характеристиках. Например, декоррелятор 410 может декоррелировать в большей (или меньшей) степени, чем декорреляция, выполняемая посредством декоррелятора 412. Например, декоррелятор 410 может декоррелировать согласно первому значению g для параметра умножения, тогда как декорреляция, выполняемая посредством декоррелятора 412, может декоррелировать с помощью второго значения для параметра умножения g', к примеру, как описано в уравнении 1 со ссылкой на фиг.6 и фиг.7 ниже.
Относительно входных сигналов целевых параметров интенсивности в декорреляторы 410 и 412, варианты осуществления могут реализовывать управляемый пользователем входной сигнал, который влияет на моду, связанную с шириной стереополя. Два или более уровней моды ширины, в том числе, например уровни полумоды и полной моды, могут избирательно реализовываться. Входные сигналы моды ширины позволяют регулировать интенсивность декорреляции. Увеличение интенсивности декорреляции между левым и правым каналами может увеличивать энергию, ассоциированную с энергией разностного канала, и тем самым может использоваться в системе 400, чтобы расширять стереополе. В реализации левого/правого домена большая декорреляция между левым и правым каналами также увеличивает энергию энергии разностного канала и, таким образом, интенсивность эффекта расширения стерео.
Декорреляторы 410 и 412 выполняют декорреляцию, по меньшей мере, на частотах, которые превышают значение пороговой частоты. Декорреляция более низких частот является необязательной. В варианте осуществления, значение пороговой частоты находится в рамках диапазона частот, который находится между 300 Гц и 3 кГц включительно. Выходной сигнал декорреляционного фильтра 410, который соответствует левому сигналу, и выходной сигнал декорреляционного фильтра 412, который соответствует правому сигналу, предоставляются в модуль 420 повторного перемешивания (модуль перемешивания).
Модуль 420 перемешивания обрабатывает декоррелированные левые/правые сигналы, чтобы формировать декоррелированные суммирующие и разностные сигналы с их помощью. Модуль 420 перемешивания предоставляет декоррелированный суммирующий сигнал в сумматор 414 и декоррелированный разностный сигнал в сумматор 416.
Задержанные фильтрованные по низким частотам суммирующие входные сигналы из элемента 406 задержки повторно вводятся со сдвигом фаз на 180° (градусов) в декоррелированный перемешанный суммирующий сигнал в сумматоре 414. Задержанные фильтрованные по нижним частотам разностные входные сигналы из элемента 408 задержки повторно вводятся со сдвигом фаз на 180° в декоррелированный перемешанный разностный сигнал в сумматоре 416. Сдвиги фаз могут аппроксимировать 180°. Сдвиги фаз тем самым значительно не совпадают по фазе. Сумматор 414 предоставляет сигналы, комбинированные с ними, в суммирующий умножитель 422. Сумматор 416 предоставляет сигналы, комбинированные с ними, в разностный умножитель 424. Сдвиги фаз на 180° выбираются так, что фильтрованные по нижним частотам компоненты сигнала повторно комбинируются с декоррелированными фильтрованными по верхним частотам компонентами сигнала с максимальным фазовым согласованием, при частоте разделения. Другие варианты сдвига фаз (в том числе применение отсутствия сдвига фаз) могут быть подходящими в других ситуациях, когда режим работы декорреляционных фильтров является различным при частоте разделения. Выбор подходящего сдвига фаз может выполняться посредством тестов прослушивания, при которых выбор может выполняться на основе субъективного качества звука.
Суммирующий умножитель 422 и разностный умножитель 424 масштабируют, ослабляют или добавляют усиление к комбинированным суммирующим и разностным сигналам, предоставляемым с помощью сумматора 414 и сумматора 416, соответственно. Например, повышение разностного канала и уменьшение суммирующего канала может использоваться для того, чтобы расширять стереополе. Суммирующий сигнал из суммирующего умножителя 422 предоставляется в суммирующий фильтр 426 с конечной импульсной характеристикой (FIR). Разностный сигнал из разностного умножителя 424 предоставляется в разностный FIR-фильтр 428.
Доступ входного сигнала целевого параметра интенсивности может также быть осуществлен посредством каждого из умножителей 422 и 424 и посредством каждого из FIR-фильтров 426 и 428. Варианты осуществления могут реализовывать управляемый пользователем входной сигнал, который влияет на моду, связанную с шириной стереополя. Два (или более) уровня моды ширины, которые включают в себя уровни полумоды и полной моды, могут избирательно реализовываться. Входные сигналы моды ширины могут регулировать усиления суммирующих и разностных каналов, а также импульсной характеристики или других признаков или функций FIR-фильтров 426 и 428. Важно, что усиления, применяемые к сумме и разности, могут отличаться.
FIR-фильтр 426 функционирует с модифицированным суммирующим сигналом. FIR-фильтр 428 функционирует с модифицированным разностным сигналом. Кроме того, каждый из FIR-фильтров 426 и 428 функционирует, чтобы предоставлять подавление перекрестных помех и виртуализацию динамиков. FIR-фильтры 426 и 428 вместе подавления перекрестных помех функционируют, чтобы разрешать слушателям воспринимать левый и правый сигналы как исходящие снаружи пространства между двумя громкоговорителями.
D. Примерные FIR-фильтры
Фиг.5 иллюстрирует примерный поток данных в фильтре 500, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Формирование коэффициентов FIR-фильтра (фиг.4) для суммирующих и разностных каналов тем самым может быть иллюстрировано. Фильтры 504 подавления перекрестных помех могут реализовываться с помощью модели 502 затенения головы. В варианте осуществления, фильтры 504 подавления перекрестных помех могут быть основаны на технологиях подавления перекрестных помех, которые должны быть знакомыми специалистам в области техники, связанной с аудиотехнологиями, в общем, и стереофонии, в частности, к примеру, по меньшей мере, как аналогичные технологиям подавления перекрестных помех, таким как предложенные или реализуемые Шредером.
Передаточные функции 506 восприятия звука человеком (HRTF), которые соответствуют виртуальным динамикам, размещенным перед слушателем и разнесенным на 90°, могут накладываться на фильтры 506 подавления перекрестных помех. Важно, что фильтры 504 подавления перекрестных помех и HRTF-фильтры 506 могут быть функционально комбинированы или каскадированы в модуле 508 комбинирования фильтров. Комбинированные фильтры предоставляют входной сигнал в частотную коррекцию и защиту динамиков (EQ) 510.
EQ 510 предоставляет скорректированные комбинированные признаки фильтров 504 подавления перекрестных помех и HRTF-фильтров 506 в оконечные фильтры 512. Оконечные фильтры 512 могут ослаблять низкочастотные компоненты (к примеру, компоненты со значениями частоты ниже 200 Гц), что позволяет предоставлять определенную защиту громкоговорителям от низких частот. Низкие частоты может быть затруднительным воспроизводить с помощью динамиков с относительно небольшим размером, допустимой мощностью или другими очень незначительными характеристиками, и они могут приводить к искажению или перегрузке.
Пример основанной на частоте декорреляции
Варианты осуществления могут реализовывать технологии основанной на частоте (к примеру, частотно-зависимой) декорреляции, как описано в данном документе, с использованием различных способов и технологий, при помощи которых декоррелируются относительно высокие частоты. В варианте осуществления, относительно высокие частоты декоррелируются, при этом фактически одновременно низкие частоты сохраняются синфазными. Чтобы достигать частотно-зависимой декорреляции, вариант осуществления использует разделительные фильтры с декорреляционными фильтрами, как в примерах, иллюстрированных в данном документе (к примеру, со ссылкой на фиг.2 и фиг.4). Альтернативно, вариант осуществления может достигать частотно-зависимой декорреляции посредством удаления или уменьшения декорреляции на низких частотах при помощи корректирующих фильтров с компенсацией, к примеру, как показано на фиг 3.
Варианты осуществления могут использовать всечастотную декорреляцию, которая может избирательно или монопольно влиять на фазу сигнала. Фиг.6 иллюстрирует примерный декорреляционный фильтр 600, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Декорреляция, как описано в данном документе, может быть относительно или значительно эффективной с вычислительной точки зрения. Например, декорреляторы, описанные в данном документе, могут функционировать с двумя (2) отводами (к примеру, 2 умножения, 2 сложения) и линией задержки, содержащей элемент 602 задержки. Сумматор 604 осуществляет доступ входного сигнала в декоррелятор 600.
Сумматоры 604 и 606 могут выполнять сложения. Умножители 608 и 610 могут выполнять умножения. Умножитель 610 совместно использует входной сигнал с элементом 602 задержки и предоставляет выходной сигнал в сумматор 606. Выходной сигнал элемента 602 задержки также предоставляет входной сигнал в умножитель 608. Сумматор 606 принимает входной аудиосигнал и входной сигнал из выхода умножителя 608 и из элемента 602 задержки. Сумматор 606 предоставляет выходной сигнал из декоррелятора 600.
В варианте осуществления, передаточная функция H(z) декорреляционных фильтров может описываться согласно нижеприведенному уравнению 1:
В уравнении 1, g является вещественным числом в диапазоне, соответствующем [-1, 1], и представляет значение, ассоциированное с функцией умножителей 608 и 610, и N представляет значение задержки, которое может быть ассоциировано с элементом 602 задержки. Например, реализация со значением задержки, которое соответствует 25 выборкам, взятым для сигнала с частотой 48 кГц, формирует достаточное изменение фазы по верхним частотам, чтобы эффективно декоррелировать входной аудиосигнал.
В варианте осуществления, аналогичные декорреляторы, которые функционируют при различных значениях для g, или различные декорреляционные фильтры могут использоваться в левом и правом (или суммирующем и разностном) каналах. Например, каждый из декорреляторов в парах 210 и 212, 310 и 312 или 410 и 412 декорреляторов выше (соответственно, описанных в данном документе со ссылкой на фиг.2, 3 и 4) может функционировать со значением g, а другой декоррелятор в каждой паре может функционировать со значением g'. Один или более из декорреляторов 210, 310 или 410 может функционировать со значением, g, а один или более из декорреляторов 212, 312 или 412 может функционировать со значением g'. Каждый из декорреляторов 210 и 212, 310 и 312 или 410 и 412 может иметь аналогичные структурные признаки и другие характеристики. Тем не менее, важно, что они могут функционировать с рабочими характеристиками, отличными от других декорреляторов в каждой системе расширения стерео. Если абсолютное значение |g-g'|=0 (нуль), по существу декорреляция не может осуществляться. Поскольку g является вещественным числом в диапазоне [-1, 1] согласно уравнению 1, где |g-g'|=2 (два), степень декорреляции может быть максимизирована. Значительная декорреляция может присутствовать при значениях |g-g''| между 0,8 и 1,6. В варианте осуществления, аналогичные (или равные) длины задержки могут быть ассоциированы с каждым из декорреляторов, что позволяет обеспечивать универсальное и практически постоянное свертывание фазы (к примеру, по линейной шкале). Вариант осуществления может функционировать с декорреляторами, имеющими практически равные задержки и практически равные, но имеющие противоположный знак значения для g и для g', одно с положительным знаком, а другое с отрицательным знаком. В варианте осуществления, один (или другой) из декорреляторов в каждой системе может эффективно подставляться (к примеру, заменяться) с функцией задержки, когда связанный с частотой сдвиг фаз может выполняться в одном декорреляторе. Декорреляционная фильтрация левого и правого входных аудиоканалов по-разному создает разности фаз по частоте. Посредством использования различных значений для g (или g') различные фазовые характеристики могут получаться для левого и правого (или суммирующей и разностной области) каналов. Варьирование фазовой характеристики правого и левого каналов может формировать межканальную декорреляцию.
Фиг.7 иллюстрирует снимки 700 экрана амплитудных и фазовых характеристик, в примерной реализации. Снимки 700 экрана включают в себя путь 710 амплитудной характеристики и график 720 фазовой характеристики для левого и правого каналов (721 и 722, соответственно) согласно реализации декорреляции, в которой значения g в уравнении 1 соответствуют g=0,8 для декоррелятора левого канала и g=-0,8 для декоррелятора правого канала. В пути 710, амплитудная характеристика 715 демонстрирует приблизительно нуль децибел (дБ) практически по всему частотному диапазону для характеристик левого и правого канала. На графиках 720, путь 721 соответствует левому аудиоканалу, а путь 722 соответствует правому аудиоканалу. Пути 721 и 722 показывают, что левый и правый каналы могут совместно использовать точку разделения декорреляции при значении частоты приблизительно в 1 кГц.
В варианте осуществления, степень декорреляции может управляться посредством изменения коэффициентов g и g', ассоциированных с умножителями 608 и 610. Изменение коэффициентов "g" может влиять на разность фаз между каналами. Целевые параметры интенсивности и моды ширины, как описано в данном документе, могут быть ассоциированы с изменениями коэффициентов усиления усилителей 608 и 610. Таким образом, вариант осуществления может функционировать, чтобы управлять величиной (к примеру, интенсивностью) декорреляции посредством изменения значения коэффициентов усиления. Например, выбираемая (к примеру, программируемая, регулируемая) мода ширины тем самым может реализовываться.
Фиг.8 иллюстрирует снимок 800 экрана, который иллюстрирует разность фазовых характеристик между левым и правым каналами при различных настройках усиления, в примерной реализации. Путь 801 иллюстрирует примерную разность фазовых характеристик между аудиоканалами с настройками значения для g в 0,8 для левого канала и в -0,8 для правого канала. Путь 802 иллюстрирует примерную разность фазовых характеристик между аудиоканалами с настройками значения усиления в 0,4 для левого канала и в -0,4 для правого канала. Путь 801 тем самым может представлять фазовую характеристику "полной моды ширины". Путь 802 тем самым может представлять фазовую характеристику "полумоды ширины". Путь 801 и путь 802 совместно используют точку разделения при 1 значении частоты приблизительно в 1 кГц.
Примерные разделительные фильтры
Варианты осуществления могут использовать цепи разделительных фильтров (к примеру, разделительные фильтры 202, 204 и 402, 404; фиг.2 и фиг.4, соответственно), которые могут отделять компоненты относительно высокочастотного диапазона и компоненты относительно низкочастотного диапазона (к примеру, до декорреляции высокочастотных компонентов). Фиг.9 иллюстрирует примерный разделительный фильтр 900, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Разделительный фильтр 900 принимает и/или осуществляет доступ полнополосного входного аудиосигнала. Входной сигнал может предоставляться в фильтр 901 с бесконечной импульсной характеристикой (IIR) и в микшер (сумматор) 902. Фильтры с другими IIR-характеристиками также могут использоваться, к примеру, которые могут приводить к более крутым амплитудно-частотным характеристикам фильтра и сопутствующему меньшему перекрытию. В варианте осуществления, IIR-фильтр 901 реализуется как IIR-фильтр второго порядка. В варианте осуществления, IIR-фильтр 901 реализуется с характеристиками Баттеруорта. В варианте осуществления, IIR-фильтр 901 реализуется как фильтр Баттеруорта второго порядка. IIR-фильтр также может реализовываться с помощью характеристик Чебышева, Бесселя, эллиптических или других IIR-характеристик. Применение одного IIR-фильтра 901 второго порядка и одного микшера 902 в варианте осуществления позволяет экономить вычислительные ресурсы, ассоциированные с реализацией разделительного фильтра 900. Разделительный фильтр 900 разбивает полнополосный входной сигнал на компоненты сигнала нижних частот и верхних частот.
Фиг.10 иллюстрирует снимки 1000 экрана графиков амплитудных и фазовых характеристик, ассоциированных с разделительным фильтром, в примерной реализации. Снимки 1000 экрана включают в себя график 1010 амплитуды и график 1020 фазовой характеристики. График 1010 амплитуды включает в себя путь 1011 характеристики нижних частот, путь 1012 характеристики верхних частот и путь 1015, который соответствует восстановленному сигналу. График 1020 фазовой характеристики включает в себя путь 1021 характеристики нижних частот, путь 1022 характеристики верхних частот и путь 1025, который соответствует восстановленному сигналу.
Характеристика фильтра верхних частот может приближаться к кривой первого порядка. Варианты осуществления могут использовать относительно высокое значение частоты для точки разделения. Таким образом, характеристика фильтра верхних частот, которая приближается к кривой первого порядка, может быть достаточной в контексте реализации декорреляции.
Фиг.11 иллюстрирует раздельный снимок 1100 экрана графиков амплитуд и фазовых характеристик, соответственно, ассоциированных с декорреляционным фильтром и разделительным фильтром, в примерной реализации. Сегмент 1110 снимка экрана иллюстрирует фазовые характеристики, ассоциированные с примерным декоррелятором в пути 721 левого канала и пути 722 правого канала (фиг.7).
Варианты осуществления могут использовать декорреляционные фильтры, реализуемые с практически линейно разнесенным периодом свертывания фазы. Как проиллюстрировано логарифмически, высокочастотные разности фаз могут изменяться более быстро при относительно более высоких частотах, чем при относительно более низких частотах.
Частоты ниже 1 кГц значительно не совпадают по фазе на графике 1110. С психоакустической точки зрения, декоррелированные и несовпадающие по фазе левый и правый низкочастотные сигналы могут восприниматься слушателями-людьми, к примеру, с практически обычным бинауральным слуховым восприятием, как в определенной степени ослабленное содержимое нижних частот. Ослабленное содержимое нижних частот может получаться в результате, по меньшей мере, частично, подавления нижних частот через ослабляющие помехи, которые могут являться следствием несовпадающего по фазе содержимого канала. Кроме того, позиция фантомного (к примеру, виртуального) центра звуковой сцены может восприниматься как сдвинутая к одной стороне (или другой). Сдвиг центра звуковой сцены может восприниматься как вызывающий в определенной степени неестественное восприятие при прослушивании. Таким образом, диапазон нежелательных разностей 1113 фаз может возникать на частотах ниже 1 кГц.
Вариант осуществления функционирует, чтобы декоррелировать относительно высокие частоты и уменьшать, минимизировать или предотвращать декорреляцию относительно низких частот. Вариант осуществления может реализовывать точку разделения при частоте 1 кГц, при которой разность фаз декорреляционных фильтров между левым и правым каналами может быть минимальной (к примеру, нулевой или приблизительно нулевой) с задержкой, которая соответствует скорости, например, 25 выборок в линии задержки декоррелятора на 48 кГц.
Компонент высокочастотного фильтра может реализовываться со спадом первого уровня (или спадом, который аппроксимирует первый порядок). Таким образом, декорреляционные фильтры могут сохранять определенный эффект ниже частоты разделения в 1 кГц. Тем не менее, эффект декорреляторов может понижаться с частотой. В варианте осуществления, эффект снижения декорреляции может быть значительным (к примеру, возможно существенным) при понижении частот.
При 1 кГц левый и правый выходные сигналы декоррелятора могут практически быть синфазными. Тем не менее, при 1 кГц левый и правый выходные сигналы декоррелятора могут быть на 180° (или приблизительно на это значение) несовпадающими по фазе относительно входного сигнала декоррелятора. Вариант осуществления тем самым может повторно вводить низкие частоты, существенно несовпадающие по фазе, после декорреляции (к примеру, с помощью микшеров 214, 216 и/или 414, 416; фиг.2 и фиг.4, соответственно).
Вариант осуществления тем самым может расширять (увеличивать ширину стереоизображения) аудиоконтента, воспроизводимого с помощью громкоговорителей, которые разнесены на относительно небольшие расстояния, к примеру, менее 10 см. Расширение стерео, согласно варианту осуществления, тем самым может практично использоваться с помощью таких устройств, как мобильные телефоны, персональные цифровые устройства, портативные устройства воспроизведения звука, такие как МР3-проигрыватели (или проигрыватели аудиоконтента, связанного с другими кодеками или соответствующего другим форматам) и игровые устройства, другие бытовые или портативные устройства, портативные и карманные компьютеры и т.п. В варианте осуществления, фильтры для того, чтобы компенсировать частотную характеристику громкоговорителя, могут быть включены в FIR-фильтры (к примеру, FIR-фильтры 426, 428; фиг.4). Таким образом, варианты осуществления могут настраиваться согласно потребностям пользователей, к примеру, для регулирования (к примеру, максимизации) эффекта расширения стерео и/или для приспособления к множеству переносных трубок, гарнитур и т.п., которые могут использоваться в мобильных телефонах и других устройствах.
III. Примерные варианты осуществления
Примерные варианты осуществления настоящего изобретения тем самым могут быть связаны с одним или более из примерных вариантов осуществления, перечисленных в нижеприведенных пунктах.
1. Способ, содержащий этапы, на которых:
- осуществляют доступ входного стереосигнала в систему воспроизведения звука, которая включает в себя, по меньшей мере, два громкоговорителя;
- при этом стереосигнал включает в себя множество частотных компонентов; и
при этом, по меньшей мере, два громкоговорителя располагаются близко друг к другу;
- декоррелируют частотный диапазон частотных компонентов; и
- расширяют стереофоническую характеристику системы воспроизведения звука на основе этапа декорреляции.
2. Способ по перечисленному примерному варианту осуществления 1, дополнительно содержащий этап, на котором:
- предварительно обрабатывают стереосигнал;
- при этом этап предварительной обработки включает в себя этап декорреляции.
3. Способ по перечисленному примерному варианту осуществления 1, в котором близость соответствует разнесению, по меньшей мере, двух громкоговорителей, которое, до этапа декорреляции, по меньшей мере, частично уменьшает качество полноты, ассоциированное со стереофонической характеристикой.
4. Способ по перечисленному примерному варианту осуществления 3, в котором разнесение не превышает двадцать сантиметров.
5. Способ по перечисленному примерному варианту осуществления 3, в котором разнесение не превышает десять сантиметров.
6. Способ по перечисленному примерному варианту осуществления 1, в котором частотный диапазон соответствует высоким частотам.
7. Способ по перечисленному примерному варианту осуществления 6, в котором этап декорреляции выполняется на высоких частотах, которые превышают значение пороговой частоты.
8. Способ по перечисленному примерному варианту осуществления 7, в котором значение пороговой частоты находится в пределах диапазона значений частоты между тремястами Гц (300 Гц) и тремя кГц (3 кГц) включительно.
9. Система, содержащая:
- средство для осуществления доступа входного стереосигнала в систему воспроизведения звука, которая включает в себя, по меньшей мере, два громкоговорителя;
- при этом стереосигнал включает в себя множество частотных компонентов; и
- при этом, по меньшей мере, два громкоговорителя располагаются близко друг к другу;
- средство для декорреляции частотного диапазона частотных компонентов; и
- средство для расширения стереофонической характеристики системы воспроизведения звука на основе функционирования средства декорреляции.
10. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 9, дополнительно содержащая:
- средство для предварительной обработки стереосигнала;
- при этом средство предварительной обработки включает в себя средство декорреляции.
11. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 10, в которой средство предварительной обработки дополнительно содержит средство для фильтрации входного стереосигнала.
12. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 11, в которой средство фильтрации содержит, по меньшей мере, одно из следующего:
- разделительный фильтр; или
- фильтр фазовой коррекции;
- при этом средство фильтрации отделяет частотный диапазон декорреляции от другого частотного диапазона.
13. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 12, в которой:
- другой частотный компонент содержит частотный компонент, который имеет значение частоты ниже, чем для частотного диапазона декорреляции; и
- при этом средство предварительной обработки дополнительно содержит средство для добавления задержки к значению частоты, которое ниже значения частоты для частотного диапазона декорреляции.
14. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 13, при этом система функционирует в одном или более из следующего:
- домен, который основан на компонентах направленности, которые ассоциированы со входным стерео; или
- домен, который основан на суммах и разностях, которые ассоциированы со входным стерео.
15. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 14, при этом для домена, который основан на суммах и разностях, ассоциированных со входным стерео, система дополнительно содержит:
- средство для устранения перемешивания входного стерео до функционирования средства декорреляции в домен на основе направленности.
16. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 15, при этом система дополнительно содержит:
- средство для повторного перемешивания декоррелированного сигнала из средства декорреляции обратно в суммирующий и разностный домен.
17. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 16, дополнительно содержащая:
- средство для смешения повторно перемешанного сигнала из средства повторного перемешивания с задержанным значением частоты, которое ниже значения частоты частотного диапазона декорреляции.
18. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 17, в которой средство смешения функционирует, чтобы смешивать задержанное значение частоты, которое ниже значения частоты частотного диапазона декорреляции, со сдвигом фаз на 180 градусов относительно повторно перемешанного сигнала.
19. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 17, дополнительно содержащая:
- средство для масштабирования смешанного сигнала из средства смешения.
20. Система по одному или более из перечисленного примерного варианта осуществления 9 или перечисленного примерного варианта осуществления 19, в которой средство расширения содержит средство фильтрации с расширением.
21. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 20, в которой средство фильтрации с расширением содержит фильтр с конечной импульсной характеристикой.
22. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 20, в которой средство фильтрации с расширением содержит одно или более из следующего:
- средство для подавления компонента перекрестных помех, ассоциированного, по меньшей мере, с двумя сигналами, обработанными в системе;
- средство для виртуализации решетки динамиков; или
- средство для реагирования на передаточную функцию восприятия звука человеком.
23. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 22, в которой средство фильтрации с расширением дополнительно содержит одно или более из следующего:
- модель затенения головы; или
- компонент частотной коррекции.
24. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 11, в которой средство декорреляции содержит:
- элемент задержки;
- первый микшер, который принимает входной сигнал из средства фильтрации;
- второй микшер, который принимает входной сигнал из элемента задержки;
- первый усилитель, который принимает входной сигнал из первого микшера, и
- второй усилитель, который принимает входной сигнал из элемента задержки;
- при этом первый микшер смешивает входной сигнал из средства фильтрации с выходным сигналом второго усилителя; и
- при этом второй микшер смешивает выходной сигнал из элемента задержки с выходным сигналом первого усилителя, чтобы формировать декоррелированный сигнал.
25. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 11, в которой средство фильтрации содержит фильтр с бесконечной импульсной характеристикой.
26. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 25, в которой фильтр с бесконечной импульсной характеристикой содержит фильтр Баттеруорта.
27. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 25, в которой фильтр с бесконечной импульсной характеристикой содержит фильтр Баттеруорта второго порядка.
28. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 25, в которой фильтр с бесконечной импульсной характеристикой выполняет функцию фильтра нижних частот.
29. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 28, в которой средство фильтрации дополнительно содержит:
- микшер, который выполняет функцию фильтра верхних частот;
- при этом микшер смешивает выходной сигнал фильтра с бесконечной импульсной характеристикой, существенно несовпадающий по фазе, с входным стереосигналом.
30. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 9, в которой близость соответствует разнесению, по меньшей мере, двух громкоговорителей, которое, до функционирования средства декорреляции, по меньшей мере, частично уменьшает качество полноты, ассоциированное со стереофонической характеристикой.
31. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 30, в которой разнесение не превышает двадцать сантиметров.
32. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 30, в которой разнесение не превышает десять сантиметров.
33. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 9, в которой частотный диапазон соответствует высоким частотам.
34. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 33, в которой средство декорреляции функционирует при высоких частотах, которые превышают значение пороговой частоты.
35. Система по перечисленному примерному варианту осуществления 34, в которой значение пороговой частоты находится в пределах диапазона значений частоты между тремястами Гц (300 Гц) и тремя кГц (3 кГц) включительно.
36. Машиночитаемый носитель хранения данных, содержащий инструкции, которые, когда выполняются с помощью одного или более процессоров, конфигурируют систему по одному или более из перечисленных примерных вариантов осуществления 9-35.
37. Машиночитаемый носитель хранения данных, содержащий инструкции, которые, когда выполняются с помощью одного или более процессоров, инструктируют компьютерной системе осуществлять этапы, связанные со стереофоническим расширением, при этом этапы включают в себя:
- один или более из этапов, изложенных в перечисленных примерных вариантах осуществления 1-8.
38. Устройство на интегральных схемах, выполненное с возможностью осуществлять этапы, касающиеся стереофонического расширения, при этом этапы содержат:
- один или более этапов способа по любому из перечисленных примерных вариантов осуществления 1-8.
39. Устройство на интегральных схемах, выполненное как система стереофонического расширения, при этом система содержит:
- систему по любому из перечисленных примерных вариантов осуществления 9-35.
40. Устройство на интегральных схемах по одному или более из перечисленных примерных вариантов осуществления 38 или 39, при этом устройство на интегральных схемах содержит, по меньшей мере, одно из следующего:
- программируемое логическое устройство; или
- специализированную интегральную схему.
41. Устройство на интегральных схемах по перечисленному примерному варианту осуществления 40, в котором программируемое логическое устройство содержит, по меньшей мере, одно из следующего:
- микроконтроллер; или
- программируемую пользователем вентильную матрицу.
42. Машиночитаемый носитель хранения данных, содержащий инструкции, которые, когда выполняются с помощью объекта обработки, конфигурируют интегральную схему по одному или более из перечисленных примерных вариантов осуществления 38-41.
43. Устройство, выполненное с возможностью осуществлять этапы, касающиеся стереофонического расширения, при этом этапы содержат:
- один или более этапов способа по любому из перечисленных примерных вариантов осуществления 1-8.
44. Устройство, выполненное с помощью системы стереофонического расширения, при этом система содержит:
- систему по любому из перечисленных примерных вариантов осуществления 9-35.
45. Устройство по одному или более из перечисленных примерных вариантов осуществления 43 или 44, при этом устройство содержит, по меньшей мере, одно из следующего:
- устройство связи;
- компьютерное устройство; или
- бытовое устройство.
46. Машиночитаемый носитель хранения данных, содержащий инструкции, которые, когда выполняются с помощью объекта обработки, управляют устройством по одному или более из перечисленных примерных вариантов осуществления 43-45.
47. Способ для модификации входного стерео, которое включает в себя левый и правый входные сигналы, чтобы предоставлять расширенное впечатление при воспроизведении по паре громкоговорителей, которые находятся менее чем в 20 см один от другого, при этом способ содержит этапы, на которых:
- модифицируют упомянутые левый и правый входные сигналы с помощью процесса декорреляции, чтобы формировать декоррелированный сигнал левого канала и декоррелированный сигнал правого канала, при этом упомянутый декоррелированный сигнал левого канала варьируется синфазно относительно упомянутого левого входного сигнала согласно фазовой характеристике левого канала, а упомянутый декоррелированный сигнал правого канала варьируется синфазно относительно упомянутого правого входного сигнала согласно фазовой характеристике правого канала,
- модифицируют упомянутый декоррелированный сигнал левого канала и упомянутый декоррелированный сигнал правого канала с помощью процесса расширения стерео, и
- подают выходной сигнал из упомянутого процесса расширения стерео в упомянутую пару громкоговорителей, при этом упомянутая фазовая характеристика левого канала практически совпадает с упомянутой фазовой характеристикой правого канала на частотах ниже пороговой частоты, и фазовая характеристика левого канала отличается от упомянутой фазы правого канала на частотах выше упомянутой пороговой частоты, при этом упомянутая пороговая частота находится между 300 Гц и 3 кГц.
IV. Эквиваленты, дополнения, альтернативы, а также разное
Таким образом, описаны примерные варианты осуществления для расширения стерео. В вышеприведенном подробном описании варианты осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на множество конкретных подробностей, которые могут варьироваться в зависимости от реализации. Таким образом, единственным и исключительным индикатором того, что является изобретением и подразумевается заявителями под изобретением, является формула изобретения, которая вытекает из данной заявки в конкретной форме, в которой данная формула изобретения выдается, в том числе все последующие корректировки. Все определения, явно изложенные в данном документе для терминов, содержащихся в данной формуле изобретения, должны диктовать смысл этих терминов при использовании в формуле изобретения. Следовательно, ограничения, элементы, свойства, признаки, преимущества или атрибуты, которые не изложены явно в формуле изобретения, не должны ограничивать объем данной формулы изобретения каким-либо образом. Следовательно, подробное описание и чертежи должны рассматриваться в иллюстративном, а не в ограничительном смысле.