АУДИОПРОЦЕССОР, СИСТЕМА, СПОСОБ И НОСИТЕЛЬ ДАННЫХ ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ АУДИО
AUDIO PROCESSOR, SYSTEM, METHOD AND DATA MEDIUM FOR AUDIO PLAYBACK

Область техники
Варианты осуществления в соответствии с изобретением относятся к аудиопроцессору, системе, способу и компьютерной программе для воспроизведения аудио.
Уровень техники
Общая проблема при воспроизведении аудио с помощью громкоговорителей состоит в том, что обычно воспроизведение является оптимальным только в одной позиции слушателя или в малом диапазоне позиций слушателя. Еще хуже, когда слушатель меняет положение или перемещается, тогда качество аудио воспроизведения сильно варьируется. Вызываемый пространственный слуховой образ является нестабильным для изменений позиции прослушивания вдалеке от зоны наилучшего восприятия. Стереофонический образ разрушается и воспринимается ближайший громкоговоритель.
Эта проблема была решена предыдущими публикациями, в том числе [1], посредством отслеживания позиции слушателя и регулировки коэффициента усиления и задержки, чтобы компенсировать отклонения от оптимальной позиции прослушивания. Отслеживание слушателя также использовалось с подавлением перекрестных помех (XTC), см., например, [2]. XTC требует чрезвычайно точного позиционирования слушателя, что делает отслеживание слушателя почти обязательным.
Предыдущие способы не рассматривают шаблон направленности громкоговорителей и ассоциированный потенциал для качества процесса компенсации. Громкоговоритель испускает звук в разных направлениях который достигает слушателей в разных позициях, что приводит к разному восприятию аудио для слушателей в разных позициях. Обычно громкоговорители имеют разные частотные отклики для разных направлений. Таким образом, разные позиции слушателя обслуживаются громкоговорителем с разными частотными откликами.
Таким образом, требуется получить концепцию, которая включает в себя компенсацию нежелательного частотного отклика громкоговорителя с целью оптимизации качества выходного аудиосигнала громкоговорителя для слушателя в разных позициях прослушивания.
Сущность изобретения
Вариант осуществления в соответствии с этим изобретением относится к аудиопроцессору, выполненному с возможностью формирования для каждого из множества из одного или более громкоговорителей множества из одного или более параметров (например, это могут быть параметры, которые могут влиять на задержку, уровень или частотный отклик одного или более аудиосигналов), которые определяют происхождение сигнала громкоговорителей для воспроизведения соответствующим громкоговорителем, из аудиосигнала на основе позиции слушателя (позиция слушателя, например, может являться позицией всего тела слушателя в том же помещении, где находится множество из одного или более громкоговорителей, или только позицией головы слушателя, или также позицией ушей слушателя. Позиция слушателя не обязательно должна быть одной постоянной позицией в помещении, она также может являться позицией в отношении множества из одного или более громкоговорителей, например, расстоянием головы слушателя до множества из одного или более громкоговорителей), и позиции громкоговорителей из множества из одного или более громкоговорителей. Аудиопроцессор выполнен с возможностью основывать формирование множества из одного или более параметров для множества из одного или более громкоговорителей на характеристике громкоговорителя. Характеристика громкоговорителя, например, может представлять собой зависящий от угла излучения частотный отклик характеристики излучения по меньшей мере одного из множества из одного или более громкоговорителей, это означает, что аудиопроцессор может выполнять формирование в зависимости от зависящего от угла излучения частотного отклика характеристики излучения по меньшей мере одного из множества из одного или более громкоговорителей. В качестве альтернативы это может быть сделано для более чем одного (или даже для всех громкоговорителей) из множества из одного или более громкоговорителей.
Представление, на котором основана заявка, состоит в том, что частотный отклик громкоговорителя изменяется по разным направлениям (относительно направления вперед) таким образом, что на качество воспроизведения влияет эта зависимость от направленности, но это снижение качества может быть сокращено посредством учета характеристики громкоговорителя в процессе воспроизведения. Частотный отклик одного или более громкоговорителей по направлению к позиции слушателя может быть, например, выровнен так, чтобы он совпадала с частотным откликом одного или более громкоговорителей, находящихся в идеальной или предопределенной позиции прослушивания. Это может быть реализовано с помощью аудиопроцессора. Например, аудиопроцессор получает информацию о позиционировании слушателя, позиционировании громкоговорителей и характеристиках излучения громкоговорителей, таких как, например, частотный отклик громкоговорителя. Аудиопроцессор может вычислить на основе этой информации множество из одного или более параметров. С помощью множества из одного или более параметров может быть модифицировано входное аудио, иначе говоря, входной аудиосигнал. Посредством этой модификации аудиосигнала слушатель принимает в своей позиции оптимизированный аудиосигнал. Посредством этого оптимизированного сигнала слушатель может, например, иметь в своей позиции почти или полностью такое же слуховое восприятия, как у слушателя в идеальной позиции прослушивания. Идеальной позицией слушателя является, например, позиция, в которой слушатель получает оптимальное слуховое восприятие без модификации аудиосигнала. Это означает, например, что слушатель может воспринимать в этой позиции аудиосцену так, как предназначено производителем. Идеальная позиция слушателя может соответствовать позиции, одинаково удаленной от всех громкоговорителей (одного или нескольких громкоговорителей), используемых для воспроизведения.
Таким образом, аудиопроцессор в соответствии с настоящим изобретением позволяет слушателю менять свое положение на разные позиции слушателя и иметь в каждой позиции, или по меньшей мере в некоторых позициях, одинаковое, или по меньшей мере частично одинаковое, восприятие от прослушивания, как если бы слушатель находился в идеальной позиции прослушивания.
Таким образом, следует отметить, что аудиопроцессор может регулировать по меньшей мере один параметр из задержки, уровня или частотного отклика одного или более аудиосигналов на основе позиционирования слушателя, позиционирования громкоговорителей и/или характеристики громкоговорителя с целью достижения оптимизированного воспроизведения аудио по меньшей мере для одного слушателя.
Краткое описание чертежей
Чертежи не обязательно соблюдают масштаб, вместо этого обычно акцент делается на иллюстрации принципов изобретения. В последующем описании различные варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на следующие чертежи.
Фиг. 1 показывает схематический вид аудиопроцессора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 показывает схематический вид аудиопроцессора в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3 показывает диаграмму характеристик громкоговорителя в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4 показывает схематический вид восприятия аудио слушателем в разных позициях слушателя без концепции воспроизведения с учетом характеристик громкоговорителя вариантов осуществления, описанных в настоящем документе.
Подробное описание вариантов осуществления
Фиг. 1 показывает схематический вид аудиопроцессора 100 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Аудиопроцессор 100 выполнен с возможностью для каждого набора 110 громкоговорителей формировать набор из одного или более параметров. Это означает, например, что аудиопроцессор 100 формирует первый набор из одного или более параметров 120 для первого громкоговорителя 112 и второй набор из одного или более параметров 122 для второго громкоговорителя 114. Набор из одного или более параметров определяет получение сигнала громкоговорителей (например, первый сигнал 164 громкоговорителя передается от первого модификатора 140 первому громкоговорителю 112, и/или второй сигнал 166 громкоговорителя передается от второго модификатора 142 второму громкоговорителю 114) для воспроизведения соответствующим громкоговорителем из аудиосигнала 130. Это означает, например, что аудиосигнал 130 модифицируется первым модификатором 140 на основе первого набора из одного или более параметров 120 для первого громкоговорителя 112 и модифицируется вторым модификатором 142 на основе второго набора из одного или более параметров 122 для второго громкоговорителя 114. Аудиосигнал 130 имеет, например, более одного канала, т.е. может являться стереосигналом или многоканальным сигналом, таким как окружающий сигнал MPEG. Аудиопроцессор 100 обосновывает формирование первого множества из одного или более параметров 120 и второго множества из одного или более параметров 122 на входящей информации 150. Входящая информация 150 может представлять собой, например, позиционирование 152 слушателя, позиционирование 154 громкоговорителей и/или характеристики 156 излучения громкоговорителей. Аудиопроцессору 100 требуется, например, знать позиционирование 154 громкоговорителей, которое может быть определено, например, как позиция и ориентация громкоговорителей. Характеристики 156 громкоговорителей, например, могут представлять собой частотные отклики в разных направлениях или шаблоны направленности громкоговорителей. Например, они могут быть измерены или извлечены из баз данных или аппроксимированы посредством упрощенных моделей. Факультативно в характеристики громкоговорителей может быть включен эффект помещения (когда данные измеряются в помещении, это автоматически имеет место). На основе упомянутых выше трех видов входных данных (позиционирование 152 слушателя, позиционирование 154 громкоговорителей и характеристики 156 громкоговорителей (характеристики излучения громкоговорителей)) выявляются модификации для входных сигналов (аудиосигнала 130).
В варианте осуществления множество из одного или более параметров (120, 122) определяет обрезной фильтр. Множество из одного или более параметров (120, 122) может быть подано в модель для получения сигнала (164, 166) громкоговорителей посредством требуемой коррекции аудиосигнала 130. Тип модификации (или коррекции) может представлять собой, например, абсолютную компенсацию или относительную компенсацию. При абсолютной компенсации передаточная функция между позицией 154 громкоговорителя и позиционированием 152 слушателя, например, компенсируется на основании каждого громкоговорителя относительно опорной передаточной функции, которая может представлять собой, например, передаточную функцию от соответствующего громкоговорителя до позиции слушателя на ее оси громкоговорителя на некотором расстоянии (например, направление на оси, определенное как одинаково отдаленное от всех громкоговорителей). Таким образом, независимо от выбранной позиции 172 слушателя – в некоторой разрешенной области позиционирования – посредством позиционирования 152 слушателя эффективная передаточная функция, например, вызовет такое же или почти такое же восприятие аудио для слушателя, как опорная передаточная функция в идеальной позиции 174 слушателя. Другими словами, первый модификатор 140 и второй модификатор 142 задают предварительную спектральную форму входного аудиосигнала 130 с использованием соответствующей передаточной функции, которая установлена в зависимости от соответствующего множества из одного или более параметров 120 и 122, соответственно, и упомянутые параметры устанавливаются аудиопроцессором 100 для регулировки предварительной спектральной формы, чтобы компенсировать отклонение передаточной функции соответствующего громкоговорителя до его позиции 172 слушателя от его опорной передаточной функции. Например, аудиопроцессор 100 может выполнить установку параметров 120 и 122 отдельно в зависимости от абсолютного угла, под которым позиция 172 слушателя находится относительно соответствующей оси громкоговорителя, т.е., параметров 120 в зависимости от абсолютного угла 161a первого громкоговорителя 112 и второго множества 122 из одного или более параметров в зависимости от абсолютного угла 161b второго громкоговорителя 114. Установка может быть выполнена посредством поиска в таблице с использованием соответствующего абсолютного угла или аналитически. При относительной компенсации, например, компенсируются разности между передаточными функциями разных громкоговорителей для текущей позиции 172 слушателя или разности передаточных функций между разными громкоговорителями и левым и правым ушами слушателя. Фиг. 1, например, иллюстрирует симметричное позиционирование громкоговорителей 112 и 114, когда выходной аудиосигнал 160 из первого громкоговорителя 112 и выходной аудиосигнал 162 из второго громкоговорителя 114 не имеют никакой разности передаточной функции в позиции слушателя симметрично между громкоговорителем 112 и 114, например, в позиция 174. Таким образом, в этих позициях передаточная функция от динамика 112 до соответствующей позиции равна передаточной функции от динамика 114 к соответствующей позиции. Однако разность передаточной функции появляется для любой позиции 172 слушателя, расположенной со смещением относительно оси симметрии. При относительной компенсации, например, модификатор для одного громкоговорителя (например, либо первого громкоговорителя 112, либо второго громкоговоритель 114) из множества 110 громкоговорителей компенсирует разности передаточной функции одного динамика до позиции 172 слушателя относительно передаточной функции другого громкоговорителя (громкоговорителей) до позиции 172 слушателя. Тем самым, в соответствии с относительной компенсацией аудиопроцессор 100 устанавливает множества параметров 120/122 так, чтобы по меньшей мере для одного динамика задавалась предварительная спектральная форма аудиосигнала таким образом, чтобы его эффективная передаточная функция до позиции 172 слушателя стала ближе к передаточной функции другого динамика. Установка может быть сделана, например, с использованием разности между абсолютными углами, под которыми позиция 172 слушателя находится относительно динамиков 112 и 114. Разность может использоваться для поиска в таблице множества параметров 120 и/или 122 или в качестве параметра для того, чтобы аналитически вычислить множество 120/122. Таким образом, выходной аудиосигнал 160 из первого громкоговорителя 112, например, модифицируется относительно выходного аудиосигнала 162 из второго громкоговорителя 114, в результате чего слушатель 170 в позиции 172 слушателя имеет такое же или почти такое же восприятие аудио, как в некоторой соответствующей позиции вдоль упомянутой выше оси симметрии (например, в идеальной позиции слушателя). Естественно, относительная компенсация не привязана к симметричному размещению динамиков.
Таким образом формирование множества из одного или более параметров аудиопроцессором 100 имеет такой эффект, что аудиосигнал 130 модифицируется первым модификатором 140 и вторым модификатором 142, в результате чего выходной аудиосигнал 160 из первого громкоговорителя 112 и выходной аудиосигнал 162 из второго громкоговорителя 114 дают слушателю 170 в позиции 172 слушателя совершенно (по меньшей мере частично) такое же звуковое восприятие, как будто слушатель 170 расположен в идеальной позиции 174 слушателя. В соответствии с этим вариантом осуществления слушатель 170 не должен находиться в идеальной позиции 174 слушателя, чтобы принимать выходной аудиосигнал, который формирует для слушателя 170 слуховой образ, сходный с восприятием в идеальной позиции 174 слушателя. Таким образом, например, слуховое восприятие слушателя 170 не меняется или едва меняется с изменением позиции 172 слушателя, изменяется только электрический сигнал, например, первый сигнал 164 громкоговорителей и/или второй сигнал 166 громкоговорителей. Слуховой образ, воспринимаемый слушателем в каждой позиции 172 слушателя, сходен с первоначальным слуховым образом, предусмотренным производителем аудиосигнала 130. Таким образом, настоящее изобретение оптимизирует восприятие слушателя 170 выходного аудиосигнала из множества 110 громкоговорителей в разных позициях 172 слушателя. Вследствие этого слушатель 170 может принимать разные позиции в одном и том же помещении, где находится множество 110 громкоговорителей, и воспринимать почти одинаковое качество выходного аудиосигнала.
В варианте осуществления для каждого громкоговорителя из множества 110 громкоговорителей множество из одного или более параметров определяет получение сигнала громкоговорителей из входящего аудиосигнала 130. Например, первый сигнал 164 громкоговорителя и/или второй сигнал 166 громкоговорителя для воспроизведения получается посредством модификации аудиосигнала 130 посредством модификации задержки, модификации амплитуды и/или спектральной фильтрации. Модификация аудиосигнала 130, например, может быть достигнута посредством первого модификатора 140 и/или второго модификатора 142. Например, возможно, что только один модификатор выполняет модификацию аудиосигнала 130 для множества 110 громкоговорителей, или модификацию выполняют более двух модификаторов. Если присутствуют более одного модификатора, модификаторы могут обмениваться данными друг с другом, и/или один модификатор является основой, а другие модификаторы (по меньшей мере еще один модификатор) выполняют модификацию относительно модификации основы (например, посредством вычитания, сложения, умножения и/или деления). Первый модификатор 140 не обязательно должен использовать такую же модификацию, как второй модификатор 142. Для различного позиционирования 152 слушателя, позиционирования 154 громкоговорителей и/или характеристик 156 излучения громкоговорителей модификация аудиосигнала 130 может быть разной.
Как описано далее, частотный отклик громкоговорителя в направлении к позиции 172 слушателя принимается во внимание для процессов воспроизведения. Частотный отклик громкоговорителя в направлении к позиции 172 слушателя выравнивается, например, для совмещения с частотным откликом громкоговорителя, как это имело бы место в идеальной позиции 174 прослушивания. Для традиционных громкоговорителей с преобразователями, которые направлены вперед, это выравнивание будет относительно характеристики по направлению оси (на ноль градусов вперед) первого громкоговорителя 112 и/или второго громкоговорителя 114. Для других систем (например, громкоговорителей, встроенных в телевизоры, направленных вбок) это выравнивание будет относительно частотного отклика как меры в идеальной позиции 174 прослушивания. Это выравнивание частотного отклика может быть достигнуто, например, посредством спектральной фильтрации.
Для полноты следует упомянуть, что частотный отклик в зоне наилучшего восприятия (например, в идеальной позиции 174 слушателя) не должен являться характеристикой заводской настройки громкоговорителей (первого громкоговорителя 112 и второго громкоговорителя 114) из множества 110 громкоговорителей, но может представлять собой уже выровненную версию (например, заданное выравнивание для текущего помещения ля воспроизведения). Таким образом, динамики 112 и 114, например, могут иметь внутренние встроенные эквалайзеры.
Может быть благоприятным лишь частично корректировать частотный отклик громкоговорителя, например, если частотный отклик до позиции 172 слушателя на 6 дБ ниже, чем отклик по направлению оси, можно решить скорректировать не полные 6 дБ, а только часть, например, 3 дБ (далее обозначается как частичная коррекция). Модификация посредством первого модификатора 140 и/или второго модификатора 142 основана на множестве из одного или более параметров, которые сформированы аудиопроцессором 100. Первый модификатор получает первое множество из одного или более параметров 120, и второй модификатор 142 получает второе множество из одного или более параметров 122 от аудиопроцессора 100. Первое множество из одного или более параметров 120 и/или второе множество из одного или более параметров 122 определяют, каким образом аудиосигнал 130 должен модифицирован посредством модификации задержки, модификации амплитуды и/или спектральной фильтрации. Вычисление множества из одного или более параметров посредством аудиопроцессора основано на входной информации 150, которая может представлять собой, например, позиционирование 152 слушателя, позиционирование 154 громкоговорителей, характеристики 156 излучения громкоговорителей, и дополнительно она также может представлять собой акустику помещения, в котором установлено множество 110 громкоговорителей.
Таким образом первый модификатор 140 и/или второй модификатор 142 могут модифицировать аудиосигнал 130, в результате чего выходной аудиосигнал первого громкоговорителя 112 и второго громкоговорителя 114 оптимизирован на основе входной информации 150.
Аудиопроцессор 100 выполнен с возможностью выполнять формирование множества из одного или более параметров для множества 110 громкоговорителей, например, чтобы модифицировать входные сигналы таким образом, чтобы частотные отклики множества 110 громкоговорителей регулируются для компенсации вариаций частотных откликов вследствие разных углов, под которыми разные громкоговорители испускают звук по направлению к позиции 172 прослушивания. В дополнение к частотному отклику громкоговорителя под углом по направлению к позиции 172 слушателя частотный отклик, в котором звук достигает слушателя 170, также зависит от акустики помещения. Два решения могут быть нацелены на эту дополнительную сложность. Первое решение, например, может представлять собой ранее упомянутую частичную коррекцию, поскольку частотный отклик в позиции слушателя является лишь частично определенным громкоговорителем. Таким образом, частичная коррекция имеет смысл. Второе решение, например, может представлять собой коррекцию с помощью первого модификатора 140 и/или второго модификатора 142, которые учитывают не только частотные отклики громкоговорителей (характеристики 156 излучения громкоговорителей), но также и характеристики помещения. Аудиопроцессор 100 также может быть выполнен с возможностью выполнять формирование множества из одного или более параметров для множества 110 громкоговорителей таким образом, что уровни регулируются, чтобы компенсировать разности уровней вследствие разностей расстояний между разными громкоговорителями и позициями 172 слушателя. Аудиопроцессор 100 также выполнен с возможностью, например, выполнять формирование множества из одного или более параметров для множества громкоговорителей таким образом, что задержки регулируются, чтобы компенсировать разности задержек вследствие разностей расстояний между разными громкоговорителями и позицией 172 слушателя, и/или выполнять формирование множества из одного или более параметров для множества громкоговорителей таким образом, что изменение позиционирования элементов в звуковом сочетании применяется для воспроизведения звукового образа при требуемом позиционировании. Воспроизведение звукового образа может быть легко достигнуто с помощью представления аудио на основе объектов существующего уровня техники (для представлений прежних версий (на основе каналов) должны быть применены способы декомпозиции сигнала). Таким образом, с помощью настоящего изобретения возможно не только оптимизировать восприятие прослушивания для слушателя 170 в каждой позиции, но также перестроить звуковой образ таким способом, что отдельные инструменты могут восприниматься с разных направлений.
В варианте осуществления аудиопроцессор 100 также может быть выполнен таким образом, что множество из одного или более параметров по меньшей мере для одного громкоговорителя (например, для первого громкоговорителя 112 и/или второго громкоговорителя 114) регулируется так, чтобы сигнал громкоговорителей (например, первый сигнал 164 громкоговорителя и/или второй сигнал 166 громкоговорителя) по меньшей мере одного громкоговорителя был получен из аудиосигнала 130 для воспроизведения посредством спектральной фильтрации с передаточной функцией, которая компенсирует отклонение частотного отклика характеристики излучения (характеристики 156 излучения громкоговорителя) по меньшей мере одного громкоговорителя в направлении от позиции громкоговорителя по меньшей мере одного громкоговорителя к позиции 172 слушателя от частотного отклика характеристики излучения (характеристики 156 излучения громкоговорителя) по меньшей мере одного громкоговорителя в предопределенном направлении. Таким образом, аудиопроцессор 100 использует входную информацию 150 характеристик 156 излучения громкоговорителя, чтобы сформировать первое множество из одного или более параметров 120 и/или второе множество из одного или более параметров 122. Это может означать, например, что позиционирование 152 слушателя и позиционирование 154 громкоговорителей является таким, что характеристики 156 излучения громкоговорителя проявляют частотный отклик, в котором, например, высокие частоты имеют более низкий уровень, чем они имели бы в идеальной позиции 174 прослушивания. В этом случае аудиопроцессор может сформировать из этой входящей информации 150 первое множество из одного или более параметров 120 и второе множество из одного или более параметров 122, с помощью которых первый модификатор 140 и/или второй модификатор 142 могут модифицировать аудиосигнал 130 с помощью передаточной функции, которая компенсирует отклонение частотного отклика. Таким образом, передаточная функция может быть определена посредством модификации уровня, причем уровень высоких частот регулируется до уровня высоких частот в оптимальной позиции 172 слушателя. Таким образом, слушатель 170 принимает оптимизированный выходной аудиосигнал. Характеристики громкоговорителя (характеристики 156 излучения громкоговорителя) могут представлять собой, например, частотные отклики в разных направлениях или шаблоны направленности громкоговорителя. Они могут быть обеспечены или аппроксимированы моделью, измерены, извлечены из баз данных, обеспеченных посредством аппаратных средств, облака или сети, или могут быть вычислены аналитически. Входящая информация 150, такая как характеристики 156 излучения громкоговорителя, может быть передана аудиопроцессору через соединение или беспроводную связь. Факультативно в характеристики громкоговорителей может быть включен эффект помещения (когда данные измеряются в помещении, это автоматически имеет место). Например, нет необходимости иметь точные характеристики 156 излучения громкоговорителей, вместо этого также достаточны параметризованные приближения.
Аудиопроцессору 100 также требуется знать позицию слушателя (позиционирование 152 слушателя).
В варианте осуществления позиционирование 152 слушателя определяет горизонтальную позицию слушателя. Это означает, например, что слушатель 170 лежит во время прослушивания выходного аудиосигнала. Выходной аудиосигнал должен быть модифицирован по–разному посредством первого модификатора 140 и/или второго модификатора 142, когда слушатель 170 находится в горизонтальной позиции вместо вертикальной позиции, или если слушатель 170 изменяет позицию 172 прослушивания в горизонтальном направлении вместо вертикального направления. Горизонтальная позиция 172 изменяется, например, если слушатель 170 переходит с одной стороны помещения с множеством 110 громкоговорителей в другую сторону. Также, например, возможно, что больше в помещении присутствует более одного слушателя 170. Таким образом, например, если в помещении присутствуют два слушателя 170, они имеют разные горизонтальные позиции, но не обязательно разные вертикальные позиции (например, когда оба слушателя 170 имеют почти одинаковый рост). Таким образом, если позиционирование 152 слушателя определяет горизонтальную позицию слушателя, позиционирование 152 слушателя упрощается, и первый сигнал 164 громкоговорителей и/или второй сигнал 166 громкоговорителей для оптимизации слухового образа слушателя 170 может быть вычислен очень быстро, например, первым модификатором 140 и/или вторым модификатором 142.
В другом варианте осуществления позиция 172 слушателя (позиционирование 152 слушателя) определяет положений головы слушателя 170 в трех измерениях. Посредством этого определения позиционирования 152 слушателя позиция 172 слушателя 170 определяется точно. Аудиопроцессор всегда знает, например, куда должен быть направлен оптимальный выходной аудиосигнал. Слушатель 170 может изменить свою позицию 172 слушателя в горизонтальном и вертикальном направлении одновременно. Таким образом, с помощью определения позиции слушателя в трех измерениях может быть отслежена не только горизонтальная позиция, но также и вертикальная позиция. Изменение вертикальной позиции слушателя 170 может возникнуть, например, когда слушатель изменяет позицию стоя на позицию сидя или лежа. Вертикальная позиция разных слушателей 170 также может зависеть от их роста, например, ребенок имеет намного меньший рост, чем взрослый слушатель. Таким образом, с помощью трехмерной позицией 172 слушателя слуховой образ, производимый громкоговорителями 112 и 114 для слушателя 170, оптимизируется.
В другом варианте осуществления позиция 172 слушателя определяет положение головы и ориентацию головы слушателя. Чтобы улучшить рабочие характеристики обработки для конкретных сценариев варианта использования, дополнительно может использоваться ориентация слушателя ("взгляд вперед"), чтобы учитывать изменения частотного отклика вследствие изменения HRTF/BRIR, когда слушатель поворачивает голову.
Позиция 172 слушателя также может отслеживаться, например, в реальном времени. В варианте осуществления аудиопроцессор может быть выполнен с возможностью принимать позицию 172 слушателя в реальном времени и регулировать задержку, уровень и частотные отклики в реальном времени. При этой реализация слушатель не обязательно должен быть статичным в помещении, вместо этого он может ходить вокруг и слышать в каждой из позиций оптимизированный выходной аудиосигнал, как будто слушатель 170 находится в идеальной позиции 174 прослушивания. В другом варианте осуществления в соответствии с настоящим изобретением аудиопроцессор 100 поддерживает несколько предопределенных позиций (позиционирование 152 слушателя), причем аудиопроцессор 100 выполнен с возможностью выполнять формирование множества из одного или более параметров для множества 110 громкоговорителей, предварительно вычисляя множество из одного или более параметров для множества 110 громкоговорителей для каждой из нескольких предопределенных позиций (позиционирования 152 слушателя). Таким образом, например, могут быть предопределены несколько разных позиций 172 слушателя, и слушатель может выбирать их в зависимости от того, где слушатель 170 находится в настоящее время. Позиция 172 слушателя (позиционирование 152 слушателя) также может быть считана один раз в качестве параметра или измерения. Предопределенные позиции улучшают рабочие характеристики для статических слушателей, которые не размещены в зоне наилучшего восприятия (в оптимальной/идеальной позиции 174 слушателя).
В другом варианте осуществления в соответствии с настоящим изобретением позиционирование 152 слушателя содержит или определяет данные о позиции двух или более слушателей 170 или определяет более одной позиции 172 слушателя, относительно которых должна произойти компенсация. Аудиопроцессор в таком случае вычисляет (с максимальными усилиями), например, среднее воспроизведение для всех таких позиций 172 слушателя. Например, это случай, когда в помещении с множеством 110 громкоговорителей находится более одного слушателя 170, или слушатель 170 должен иметь возможность перемещаться в области, в которой распределены позиции 172 слушателя. Таким образом, модификация аудиосигнала 130 будет выполнена с целью достигнуть почти оптимального восприятия прослушивания в нескольких позициях 172 или в области, в которой распределены такие позиции. Например, это достигается оптимизацией множеств 120/122 в соответствии с некоторой усредненной функция стоимости, которая усредняет различия упомянутых выше передаточных функций по разным позициям 172 слушателя.
В другом варианте осуществления аудиопроцессор 100 выполнен с возможностью принимать входную информацию 150 (например, позиционирование 152 слушателя) от датчика, выполненного с возможностью собирать информацию о позиционировании 152 слушателя (в некоторых случаях об ориентации) посредством камеры (например, видеокамеры), гирометра, акселерометра, акустических датчиков и т.д. и/или комбинации упомянутого выше. Посредством этого реализованного датчика использование аудиосистемы для слушателя 170 упрощается. Слушатель 170 не должен регулировать какие–либо настройки аудиосистемы, чтобы прослушивать аудио в своей позиции 172 слушателя по меньшей мере частично с таким же качеством, как будто слушатель находится в идеальной позиции 174 прослушивания. Например, аудиопроцессор 100 всегда (или по меньшей мере в некоторые моменты времени) получает необходимую входную информацию 150 от датчика и, таким образом, на основе входной информации 150 может формировать множество из одного или более параметров.
В варианте осуществления множество из одного или более параметров, сформированных аудиопроцессором 100, определяет обрезной фильтр. Использование обрезных фильтров (или сокращенное количество пиковых выравнивателей спектра) является реализацией системы с низкой сложностью для аппроксимации точного выравнивания, которое было бы необходимым. Также возможно использовать дробные задержки. Обрезные фильтры и/или фильтры дробной задержки, например, могут быть реализованы в первом модификаторе 140 и/или во втором модификаторе 142.
Другой вариант осуществления представляет собой систему, содержащую аудиопроцессор 100, множество 110 громкоговорителей и для каждого множества 110 громкоговорителей (например, для первого громкоговорителя 112 и/или второго громкоговорителя 114) модификатор сигнала (например, первый модификатор 140 и/или второй модификатор 142) для получения сигнала громкоговорителей (например, первого сигнала 164 громкоговорителя и/или второго сигнала 166 громкоговорителя) для воспроизведения соответствующим громкоговорителем из аудиосигнала 130 с использованием множества из одного или более параметров (например, первого множества из одного или более параметров 120 и/или второго множества из одного или более параметров 122), сформированных для соответствующих громкоговорителей аудиопроцессором 100. Вся система в целом работает для оптимизации восприятия прослушивания для слушателя 170.
В другом варианте осуществления множество 110 громкоговорителей содержат трехмерную установку громкоговорителей, установку динамиков прежних версий (только горизонтальную), установку громкоговорителей окружающего звука, громкоговорители, встроенные в конкретные устройства или корпусы (например, в ноутбуки, компьютерные мониторы, док–станции, интеллектуальные динамики, телевизоры, проекторы, переносные плееры и т.д.), массив громкоговорителей и/или массивы специфичных громкоговорителей, известные как звуковые панели. Также, например, возможно использовать виртуальные громкоговорители (например, если используются отражения, чтобы формировать виртуальные позиции громкоговорителей). Кроме того, отдельные громкоговорители, первый громкоговоритель 112 и второй громкоговоритель 114, в множестве 110 громкоговорителей представляют альтернативные конструкции, такие как массивы громкоговорителей или многоканальные громкоговорители. На фиг. 1 первый громкоговоритель 112 и второй громкоговоритель 114 показаны в качестве примера для множества 110 громкоговорителей, но также возможно, что в множестве 110 громкоговорителей присутствует только один громкоговоритель, или в множестве 110 громкоговорителей присутствуют более двух громкоговорителей, например, 3, 4, 5, 6, 10, 20 или еще больше. Таким образом, аудиосистема с аудиопроцессором 100 совместима для разных установок громкоговорителей. Аудиопроцессор 100 является гибким для формирования множества из одного или более параметров для разной входной информации 150.
В другом варианте осуществления множество из одного или более параметров для множества 110 громкоговорителей могут быть вычислены на основе частотного отклика характеристики излучения (характеристики 156 излучения громкоговорителя) каждого из множества 110 громкоговорителей для предопределенного направления излучения, чтобы вывести предварительное состояние множества из одного или более параметров для множества 110 громкоговорителей, и множество из одного или более параметров по меньшей мере для одного громкоговорителя (например, первого громкоговорителя 112 и/или второго громкоговорителя 114) могут быть модифицированы таким образом, чтобы сигнал громкоговорителей (например, первый сигнал 164 громкоговорителя и/или второй сигнал 166 громкоговорителя) по меньшей мере одного громкоговорителя (например, первого громкоговорителя 112 и/или второго громкоговорителя 114) был выведен из аудиосигнала 130 для воспроизведения в дополнение к модификации, вызванной предварительным состоянием, посредством спектральной фильтрации с помощью передаточной функции, которая компенсирует отклонение частотного отклика характеристики излучения (характеристики 156 излучения громкоговорителя) по меньшей мере одного громкоговорителя (например, первого громкоговорителя 112 и/или второго громкоговорителя 114) в направлении, указывающем от позиции 154 по меньшей мере одного громкоговорителя к позиции 152 слушателя, от частотного отклика характеристики излучения по меньшей мере одного громкоговорителя в предопределенном направлении излучения
Фиг. 2 показывает схематический вид аудиопроцессора 200 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 показывает базовую реализацию предложенной обработки аудиоданных. Аудиопроцессор 200 принимает входной аудиосигнал 210. Входной аудиосигнал 210 может представлять собой, например, один или более аудиоканалов. Аудиопроцессор 200 обрабатывает входной аудиосигнал и выдает его как выходной аудиосигнал 220. Обработка аудиопроцессора 200 определяется позиционированием 230 слушателя и характеристикой громкоговорителей (например, позиционированием громкоговорителей 240 и характеристиками 250 излучения громкоговорителей). В соответствии с этим вариантом осуществления аудиопроцессор 200 принимает в качестве входной информации позиционирование 230 слушателя, позиционирование 240 громкоговорителей и характеристики 250 излучения громкоговорителей и основывает обработку входного аудиосигнала на этой информации, чтобы получить выходной аудиосигнал 220. При обработке аудиопроцессор 200, например, формирует множество из одного или более параметров и модифицирует входной аудиосигнал 210 посредством этого множества из одного или более параметров, чтобы сформировать новый оптимизированный выходной аудиосигнал 220.
Таким образом, аудиопроцессор 200 оптимизирует входной аудиосигнал 210 на основе позиционирования 230 слушателя, позиционирования 240 громкоговорителей и характеристики 250 излучения громкоговорителей.
Фиг. 3 показывает диаграмму частотного отклика характеристики громкоговорителя. Фиг. 3 показывает по оси абсцисс частоту в кГц и по оси ординат коэффициент усиления в дБ. Фиг. 3 показывает пример частотных откликов громкоговорителя по разным направлениям (относительно направления вперед). Чем больше направление отклоняется от направления вперед, тем больше высоких частот ослабляется. Частотные отклики показаны для разных углов.
Фиг. 4 показывает, что без предложенной обработки качество воспроизведения аудио сильно меняется в зависимости от изменения позиции слушателя, например, когда слушатель перемещается. Вызываемый пространственный слуховой образ является нестабильным для изменений позиции прослушивания вдалеке от зоны наилучшего восприятия. Стереофонический образ разрушается и воспринимается ближайший громкоговоритель. Фиг. 4 иллюстрирует это разрушение с использованием примера с единственным фантомным источником (серый круг), который воспроизводится с использованием стандартной стереофонической установки с двумя каналами. Когда слушатель перемещается право, пространственный образ разрушается, и звук воспринимается как исходящий главным образом/только из правого громкоговорителя. Это является нежелательным. С помощью настоящего изобретения (описанного в настоящем документе) позиция слушателя может быть отслежена и, таким образом, например, могут быть отрегулированы коэффициент усиления и задержка, чтобы компенсировать отклонения от оптимальной позиции прослушивания. В соответствии с этим можно заметить, что настоящее изобретение имеет явное преимущество перед традиционными решениями.
Хотя некоторые аспекты были описаны в контексте устройства, ясно, что эти аспекты также представляют описание соответствующего способа, где модуль или устройство соответствуют этапу способа или признаку этапа способа. Аналогичным образом аспекты, описанные в контексте этапа способа, также представляют описание соответствующего модуля, или элемента, или признака соответствующего устройства. Некоторые или все этапы способа могут быть исполнены посредством (или с использованием) аппаратного устройства, такого как, например, микропроцессора, программируемого компьютера или электронной схемы. В некоторых вариантах осуществления один или более из самых важных этапов способа могут быть исполнены таким устройством.
В зависимости от некоторых требований реализации варианты осуществления изобретения могут быть реализованы в аппаратных средствах или в программном обеспечении. Реализация может быть выполнена с использованием цифрового запоминающего носителя, например, гибкого диска, DVD, Blu–ray, CD, ПЗУ (ROM), ППЗУ (PROM), СППЗУ (EPROM), ЭСППЗУ (EEPROM) или флэш–памяти, имеющих сохраненные на них читаемые в электронном виде управляющие сигналы, которые взаимодействуют (или способны взаимодействовать) с программируемой компьютерной системой, в результате чего выполняется соответствующий способ. Таким образом, цифровой запоминающий носитель может являться машиночитаемым.
Некоторые варианты осуществления в соответствии с изобретением содержат носитель данных, имеющий читаемые в электронном виде управляющие сигналы, которые способны взаимодействовать с программируемой компьютерной системой, в результате чего выполняется один из способов, описанных в настоящем документе.
Обычно варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы как компьютерный программный продукт с программным кодом, программный код выполнен с возможностью выполнения одного из способов, когда компьютерный программный продукт исполняется на компьютере. Программный код, например, может быть сохранен на машиночитаемом носителе.
Другие варианты осуществления содержат компьютерную программу для выполнения одного из способов, описанных в настоящем документе, сохраненных на машиночитаемом носителе.
Другими словами, вариант осуществления способа изобретения, таким образом, представляет собой компьютерную программу, имеющую программный код для выполнения одного из способов, описанных в настоящем документе, когда компьютерная программа исполняется на компьютере.
Дополнительный вариант осуществления способов изобретения, таким образом, представляет собой носитель данных (или цифровой запоминающий носитель, или машиночитаемый носитель), содержащий записанную на нем компьютерную программу для выполнения одного из способов, описанных в настоящем документе. Носитель данных, цифровой запоминающий носитель или носитель с записанными данными обычно является материальными и/или долгого хранения.
Дополнительный вариант осуществления способа изобретения, таким образом, поток данных или последовательность сигналов, представляющих компьютерную программу для выполнения одного из способов, описанных в настоящем документе. Поток данных или последовательность сигналов могут, например, быть выполнен с возможностью быть перенесенными сквозное отверстие соединение обмена данными, например, сквозное отверстие Интернет.
Дополнительный вариант осуществления содержит средство обработки, например, компьютер или программируемое логическое устройство, выполненное с возможностью или адаптированное для выполнения одного из способов, описанных в настоящем документе.
Дополнительный вариант осуществления содержит компьютер, имеющий установленную на нем компьютерную программу для выполнения одного из способов, описанных в настоящем документе.
Дополнительный вариант осуществления в соответствии с изобретением содержит устройство или систему, выполненную с возможностью переносить (например, в электронном или оптическом виде) компьютерную программу для выполнения одного из способов, описанных в настоящем документе, к приемнику. Приемник, например, может являться компьютером, мобильным устройством, запоминающим устройством и т.п. Устройство или система, например, могут содержать файловый сервер для переноса компьютерной программы к приемнику.
В некоторых вариантах осуществления программируемое логическое устройство (например, программируемая пользователем вентильная матрица) может использоваться для выполнения некоторой или всей функциональности способов, описанных в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления программируемая пользователем вентильная матрица может взаимодействовать с микропроцессором для выполнения одного из способов, описанных в настоящем документе. Обычно способы предпочтительно выполняются любым аппаратным устройством.
Устройство, описанное в настоящем документе, может быть реализовано с использованием аппаратного устройства, или с использованием компьютера, или с использованием комбинации аппаратного устройства и компьютера.
Устройство, описанное в настоящем документе, или любые компоненты устройства, описанного в настоящем документе, могут быть реализованы по меньшей мере частично в аппаратных средствах и/или в программном обеспечении.
Способы, описанные в настоящем документе, могут быть выполнены с использованием аппаратного устройства, или с использованием компьютера, или с использованием комбинации аппаратного устройства и компьютера.
Способы, описанные в настоящем документе, или любые компоненты устройства, описанного в настоящем документе, могут быть выполнены по меньшей мере частично аппаратными средствами и/или программным обеспечением.
Описанные выше варианты осуществления являются лишь иллюстрацией принципов настоящего изобретения. Подразумевается, что модификации и вариации размещений и подробностей, описанных в настоящем документе, будут очевидны для других специалистов в области техники. Таким образом, подразумевается, что изобретение ограничено только объемом последующей патентной формулы изобретения, а не конкретными подробностями, представленными посредством описания и разъяснения представленных в настоящем документе вариантов осуществления.
Литература
[1] “Adaptively Adjusting the Stereophonic Sweet Spot to the Listener’s Position”, Sebastian Merchel and Stephan Groth, J. Audio Eng. Soc., Vol. 58, No. 10, October 2010
[2] https://www.princeton.edu/3D3A/PureStereo/Pure_Stereo.html