АУДИОСИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ НЕЕ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к аудиосистеме и способу для нее, и в частности, но не исключительно, к пространственной аудиосистеме.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Проигрывание аудио стало значительно более сложным и разнообразным в последние десятилетия. Традиционно аудио проигрывалось в качестве одного моно сигнала или возможно в качестве пространственного двухканального (стерео) сигнала. Кроме того, модификация и адаптация аудио, как правило, ограничивались регулировками уровня или коррекцией амплитудно-частотной характеристики. Тем не менее, в наши дни широко используются многочисленные разные и сложные аудиосистемы, включающие в себя пространственные аудиосистемы, такие как, например, системы окружающего звука домашнего кинотеатра. Кроме того, обработка сигнала и адаптация стали более сложными, и усовершенствованная обработка сигнала используется для регулирования различных параметров воспроизводимого звука, включая, например, относительные разницы задержки между каналами, акцентирование речи и т.д.

Тем не менее, еще есть стремление к дальнейшему развитию, расширению и улучшению воспроизведения и проигрывания аудио. Ведь еще есть стимул к разработке дальнейших подходов для предоставления улучшенных, или более разнообразных аудиосигналов, которые будут предоставляться пользователю. В частности, очень желательно воспроизведение звука, обеспечивающее улучшенное пространственное восприятие пользователя.

Duxbury С. и др.: «Separation of transient information in musical audio using mulitresolution analysis techniques”, Proceeding of Cost G-6 Conference on Digital Audio Effects, 06 декабря 2001 (2001-12-06), страницы 1-4, XP00237330, раскрывает способ, который отделяет шумящую переходную информацию от медленно меняющихся установившихся составляющих музыкального аудио. Данная методика затем применяется к методикам аудиообработки для усиления или понижения силы информации атаки ноты.

WO 2010/027882 A1 раскрывает способ улучшения воспроизведения нескольких аудиоканалов, содержащий извлечение несинфазной звуковой информации из пары каналов, предназначенных для проигрывания по сторонам или задним сторонам зоны прослушивания, и применение несинфазной звуковой информации к одному или более громкоговорителям, расположенным выше громкоговорителей, проигрывающих тыловые каналы, предназначенные для проигрывания в передней части зоны прослушивания.

US 4837825 A раскрывает улучшенную стереофоническую систему для создания многомерного звука из объединения синфазных и несинфазных сигналов, сходящихся на ухе слушателя с разных направлений.

US 2007/263888 A1 раскрывает формирование луча окружающего звука, используя смещенные по вертикали возбудители. На эти возбудители подается информация окружающего и основного канала с управляемым соотношением фаз применительно к каждому возбудителю таким образом, что информация окружающего канала распространяется по диаграмме направленности, по существу, отличающейся от той, что присутствует в информации основного канала.

US 2009/198501 A1 раскрывает кодирование или декодирование аудиосигнала посредством адаптивной интерполяции коэффициента кодирования с линейным предсказанием. Интерполяция коэффициента LPC селективно выполняется в зависимости от того, присутствует ли переходный отрезок в текущем кадре, тем самым предотвращая возникновение шума при интерполяции коэффициентов LPC в переходном отрезке.

Действительно, в последнее время было предложено расширить обычные двумерные пространственные аудиосистемы (такие как системы окружающего звука схемы 5.1) дополнительными громкоговорителями, которые располагаются вне горизонтальной двумерной плоскости. В частности, было предложено добавить приподнятые фронтальные громкоговорители, которые расположены позиции выше традиционных фронтальных (или центрального) громкоговорителей. Тем не менее, поскольку аудиоконтент, как правило, доступен только в традиционных форматах двумерного окружающего звука, то необходимо формировать эти приподнятые звуковые каналы из существующих двумерных каналов. Было предложено формировать такие приподнятые звуковые каналы на основании взаимосвязи между составляющими сигнала в разных каналах. Тем не менее, предложенные в настоящее время подходы, как правило, не обеспечивают оптимальной эффективности, и в большинстве случаев приводит к пространственному восприятию, которое не настолько убедительно, как того требуется. Действительно, как правило, пространственный эффект от приподнятых громкоговорителей не считается достаточно существенным.

По существу, точно такие же ограничения, как правило, также применяются к громкоговорителям, размещенным на крайних сторонах зоны прослушивания, и громкоговорителям виртуального окружения, которые могут быть созданы способами направленного проигрывания звука (например, направленного проигрывания, используя стены и прочие поверхности комнаты в качестве отражателей звука), и исключением звука в требуемом направлении (например, используя источник в виде акустического диполя).

Следовательно, улучшенная аудиосистема будет обладать преимуществами и, в частности, будет являться системой, которая обеспечивает повышенную гибкость, новые или улучшенные аудиоэффекты, улучшенную адаптацию и/или модификации воспроизводимого аудио, улучшенное пространственное восприятие, улучшенное формирование дополнительных пространственных каналов (и, в частности, приподнятых каналов) и/или преимущество будет заключаться в улучшенной эффективности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, изобретение направлено на предпочтительное смягчение, ослабление или исключение одного или более из вышеупомянутых недостатков по отдельности или в любом сочетании.

В соответствии с аспектом изобретения, предоставлена аудиосистема, содержащая: приемник для приема входного аудиосигнала; блок разложения, по меньшей мере, для частичного разложения входного аудиосигнала, по меньшей мере, на сигнал переходной составляющей и сигнал непереходной составляющей; и первую схему для формирования первого выходного аудиосигнала в ответ на взвешенное объединение сигнала переходной составляющей и сигнала непереходной составляющей, при этом взвешивание сигнала переходной составляющей отличается от взвешивания сигнала непереходной составляющей.

Изобретение может предоставить улучшенную аудиосистему. В большинстве сценариев аудиосистема может обеспечивать дополнительные аудиоэффекты и обработку и может в большинстве сценариев обеспечивать более гибкое, переменное и/или улучшенное аудиовосприятие.

Аудиосистема может, например, формировать сигнал, обеспечивающий разные пространственные характеристики пользователю, например, в пространственной аудиосистеме. В некоторых вариантах осуществления, аудиосистема может формировать аудиосигнал с пониженным или повышенным акцентированием быстрых и внезапных вариаций в сигнале в сравнении с более медленными вариациями. Подход, например, может быть использован для акцентирования или подавления конкретных типов звуков; например, могут быть акцентированы или подавлены такие звуки, как взрывы.

Объединение может быть взвешенным суммированием.

В некоторых вариантах осуществления, первая схема может содержать первую схему взвешивания для формирования первого взвешенного сигнала посредством применения первого весового коэффициента к сигналу переходной составляющей; вторую схему взвешивания для формирования второго взвешенного сигнала посредством применения второго весового коэффициента к сигналу непереходной составляющей, причем второй весовой коэффициент отличается от первого весового коэффициента; и схему для формирования первого выходного сигнала посредством объединения первого взвешенного сигнала и второго взвешенного сигнала.

Первый выходной сигнал является, сигналом воспроизведения звука, который может быть проигран преобразователем звука. Первый выходной сигнал, в частности, может быть сигналом возбуждения преобразователя звука, таким как, в частности, сигнал возбуждения громкоговорителя. Аудиосистема может содержать средство для воспроизведения первого выходного сигнала из преобразователя звука.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, входной аудиосигнал является сигналом первого пространственного аудиоканала, а первый выходной сигнал является сигналом второго пространственного аудиоканала, связанного с номинальной позицией, отличной от той, что у первого пространственного аудиоканала.

Изобретение может обеспечивать улучшенный и/или модифицированный эффект в пространственной аудиосистеме. В частности, подход может формировать новый пространственный канал на основании входного пространственного канала. Новый пространственный канал может, например, отражать другие характеристики звука, связанные со звуком по другим направлениям в типичном аудиоокружении. Например, подход может формировать звук приемлемый для воспроизведения с позиций/направлений, которые отличаются от обычных позиций звука. В частности, подход может обеспечивать эффективный и предпочтительный способ формирования приемлемого аудио для пространственных каналов, соответствующих приподнятым позициям, из входного аудиосигнала для неприподнятого пространственного канала и/или для пространственных каналов, соответствующих более широко разнесенным позициям из входного аудиосигнала для более близких позиций.

Независимое взвешивание сигналов переходной составляющей и сигналов непереходной составляющей может обеспечивать особенно предпочтительное изменение характеристики, которое соответствует типичным воспринимаемым отличиям звука из разных позиций, и в частности с разных высот.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, по меньшей мере, одно из взвешивания сигнала переходной составляющей и взвешивания сигнала непереходной составляющей является частотно-зависимым.

Это может обеспечить высокий уровень звуковых эффектов и может обеспечить улучшенную адаптацию воспроизведения звука, для обеспечения приемлемых воспринимаемых сигналов слушателю.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, аудиосистема дополнительно содержит вторую схему для формирования второго выходного аудиосигнала в ответ на взвешенное объединение сигнала переходной составляющей и сигнала непереходной составляющей, при этом взвешивание сигнала переходной составляющей и взвешивание сигнала непереходной составляющей отличаются от тех, что используются применительно к первому выходному аудиосигналу.

Аудиосистема может осуществлять повышающее микширование одного входного аудиосигнала до двух (или более) выходных аудиосигналов. Выходные сигналы могут иметь разные характеристики для обеспечения разного воспринимаемого воздействия на слушателя. В частности, могут предоставляться сигналы с другим акцентированием быстрых и внезапных составляющих звука по отношению к более постоянным составляющим звука.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, аудиосистема дополнительно содержит возбудитель для воспроизведения первого выходного аудиосигнала из первого громкоговорителя и воспроизведения второго выходного аудиосигнала из второго громкоговорителя.

Это может обеспечить предпочтительное формирование пространственного вывода звука, и, в частности, может в большинстве вариантов осуществления обеспечить расширенное пространственное восприятие. В большинстве вариантов осуществления один пространственный канал может быть воспроизведен из двух (или более) преобразователей звука, при этом характеристики звука, воспроизводимого из каждого преобразователя звука, разные. Разные характеристики могут отражать типичные отличия в характеристиках, воспринимаемые применительно к разным направлениям в типичном звуковом окружении.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, входной аудиосигнал является сигналом первого пространственного аудиоканала, первый выходной аудиосигнал является сигналом второго пространственного аудиоканала и второй выходной аудиосигнал является сигналом третьего пространственного аудиоканала, связанного с номинальной позицией, отличной от той, что у второго пространственного аудиоканала.

Аудиосистема может обеспечить пространственное повышающее микширование, при этом множество пространственных каналов формируется из одного входного канала. Подход может предоставить дополнительные пространственные каналы, которые должны быть сформированы, тем самым обеспечивая расширенное пространственное восприятие. Дополнительные пространственные каналы могут формироваться с разными воспринимаемыми характеристиками и могут, в частности, быть адаптированы, чтобы соответствовать характеристикам звука, типично связанным с разными позициями аудиоисточника.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, номинальная позиция второго пространственного аудиоканала приподнята по отношению к номинальной позиции второго пространственного аудиоканала.

Подход может обеспечивать особенно предпочтительный способ повышающего микширования пространственного сигнала для формирования нового пространственного канала, соответствующего приподнятой позиции относительно пространственного сигнала. Например, особенно предпочтительный приподнятый фронтальный канал может быть сформирован из фронтального канала обычного двумерного пространственного сигнала, такого как из 2-канального стерео сигнала, или 5.1-канального окружающего сигнала.

Вариация акцентирования быстрых и внезапных вариаций по отношению к более статичным звукам может обеспечить, в частности, приемлемое регулирование характеристик, связанных с высотой позиции преобразователя звука.

Номинальная позиция второго пространственного аудиоканала предпочтительно в большинстве вариантов осуществления может быть приподнята по отношению к номинальной позиции пространственного входного канала входного аудиосигнала.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, взвешивание сигнала переходной составляющей по отношению к сигналу непереходной составляющей более высокое для первого выходного аудиосигнала, чем для второго выходного аудиосигнала.

Это может обеспечить улучшенное пространственное восприятие в большинстве вариантов осуществления. В частности, слушатель может воспринимать более натурально звучащую звуковую сцену.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, взвешивание сигнала непереходной составляющей в первом выходном аудиосигнале, по меньшей мере, в десять раз ниже взвешивания сигнала переходной составляющей.

Это может обеспечить особенно предпочтительную эффективность в большинстве сценариев. В частности, это может в большинстве сценариев обеспечить улучшенные воспринимаемые характеристики от приподнятого преобразователя звука. В большинстве вариантов осуществления, взвешивание сигнала непереходной составляющей в первом выходном сигнале может быть предпочтительно равно нулю.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, взвешивание переходной составляющей в первом выходном аудиосигнале и взвешивание сигнала переходной составляющей во втором выходном аудиосигнале являются частотно-зависимыми.

Это может обеспечить более гибкое и/или улучшенное воспроизведение звука. В большинстве вариантов осуществления это может обеспечить улучшенное и более натурально звучащее пространственное восприятие.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, взвешивание переходной составляющей в первом выходном аудиосигнале увеличивается для увеличивающихся частот, а взвешивание сигнала переходной составляющей во втором выходном аудиосигнале уменьшается для увеличивающихся частот.

Это может обеспечить более гибкое и/или улучшенное воспроизведение звука. В большинстве вариантов осуществления это может обеспечить улучшенное и более натурально звучащее пространственное восприятие.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, объединенное взвешивание переходной составляющей в первом выходном аудиосигнале и во втором выходном аудиосигнале по существу постоянно.

Это может обеспечить улучшенное воспроизведение звука в большинстве вариантов осуществления. Объединенное взвешивание может быть, по существу, постоянным для частот в диапазоне звуковых частот. Например, объединенное взвешивание может отличаться менее чем на 10% в полосе частот от 400 Гц до 4 кГц. Сигналы переходной составляющей могут быть распределены между двумя выходными сигналами с распределением, меняющимся по частоте.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, аудиосистема дополнительно содержит: первый фильтр для формирования первого пространственного выходного аудиосигнала в первой полосе частот из первого выходного аудиосигнала; второй фильтр для формирования второго пространственного выходного аудиосигнала во второй полосе частот из первого выходного аудиосигнала; при этом первая полоса частот отличается от второй полосы частот и первый пространственный выходной аудиосигнал связан с номинальной позицией, отличной от той, что у второго пространственного выходного аудиосигнала.

Это может обеспечить более гибкое и/или улучшенное воспроизведение звука. В большинстве вариантов осуществления это может обеспечить улучшенное или более натурально звучащее пространственное восприятие.

В соответствии с дополнительным признаком изобретения, первая полоса частот содержит более высокие частоты, чем вторая полоса частот, и номинальная позиция для первого пространственного выходного аудиосигнала приподнята по отношению к номинальной позиции для второго пространственного выходного аудиосигнала.

Это может обеспечить улучшенное и более натурально звучащее пространственное восприятие в большинстве вариантов осуществления.

В соответствии с аспектом изобретения предоставлен способ функционирования для аудиосистемы, при этом способ содержащий этапы, на которых: принимают входной аудиосигнал; по меньшей мере, частично раскладывают входной аудиосигнал, по меньшей мере, на сигнал переходной составляющей и сигнал непереходной составляющей; и формируют первый выходной аудиосигнал в ответ на взвешенное объединение сигнала переходной составляющей и сигнала непереходной составляющей, при этом взвешивание сигнала переходной составляющей отличается от взвешивания сигнала непереходной составляющей.

Эти и прочие аспекты, признаки и преимущества изобретения станут очевидны из и объясняются со ссылкой на описываемый далее вариант(ы) осуществления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления изобретения будут описаны, только в качестве примера, со ссылкой на чертежи, на которых

Фиг. 1 изображает пример элементов аудиосистемы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 2-4 изображают примеры структур громкоговорителей применительно к пространственным аудиосистемам;

Фиг. 5 изображает пример элементов аудиосистемы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

Фиг. 6 изображает пример элементов аудиосистемы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения; и

Фиг. 7 изображает пример компоновки разделительного фильтра применительно к аудиосистеме в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нижеследующее описание сконцентрировано на вариантах осуществления изобретения применимых к пространственной окружающей системе, и в частности к аудиосистеме домашнего кинотеатра. Тем не менее, следует иметь в виду, что изобретение не ограничивается данным приложением и может быть применено к множеству других приложений воспроизведения и обработки аудио.

Фиг. 1 изображает пример элементов аудиосистемы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.

Аудиосистема содержит приемник 101, который принимает входной аудиосигнал. Входной аудиосигнал может быть принят от любого приемлемого внутреннего или внешнего источника, такого как, например, проигрыватель DVD, память, сетевое соединение, и т.д. В некоторых вариантах осуществления, принятый аудиосигнал может быть закодированным аудиосигналом и приемник 101 может содержать функциональную возможность для декодирования закодированного аудиосигнала, для предоставления декодированного аудиосигнала.

Приемник 101 соединен с блоком 103 разложения, который принимает аудиосигнал. Блок 103 разложения выполнен с возможностью разложения аудиосигнала на сигнал переходной составляющей и сигнал непереходной составляющей. В нижеследующем аудиосигнал раскладывается только на сигнал переходной составляющей и сигнал непереходной составляющей, однако следует иметь в виду, что в некоторых вариантах осуществления аудиосигнал может быть разложен на большее число составляющих, включая, например, синусоидальную составляющую.

В примере, аудиосигнал, таким образом, делится на составляющую сигнала, которая преимущественно представляет внезапные изменения в характеристиках сигнала, и другую составляющую сигнала, которая преимущественно представляет более медленные и более статичные характеристики аудиосигнала.

Под переходом может рассматриваться кратковременное (например, 1-200 мс) увеличение амплитуды сигнала на величину большую некоторого порогового значения (например, 1 дБ) по отношению к долгосрочной (например, >200 мс) амплитуде сигнала, которое происходит одновременно в двух или более непересекающихся полосах частот (где ширина полосы составляет, например, 1/3 октавы).

Амплитуда сигнала может быть интерпретирована как значение RMS сигнала и сигнал может содержать некоторую предварительную обработку, такую как отбеливание спектра или взвешивание спектра, используя фиксированный или адаптивный фильтр.

Блок 103 разложения соединен с первой схемой 105 взвешивания, которой подается сигнал переходной составляющей. Первая схема 105 взвешивания выполнена с возможностью применения весового коэффициента к сигналу переходной составляющей, чтобы сформировать взвешенный сигнал переходной составляющей. В качестве простого примера, взвешивание может быть простым скалярным умножением. В более сложных вариантах осуществления может быть применен частотно-зависимый и/или комплексный весовой коэффициент или весовые коэффициенты могут включать в себя фильтрацию сигнала переходной составляющей.

Блок 103 разложения также соединен со второй схемой 107 взвешивания, которой подается сигнал непереходной составляющей. Вторая схема 107 взвешивания выполнена с возможностью применения весового коэффициента к сигналу непереходной составляющей, чтобы сформировать взвешенный сигнал непереходной составляющей. В качестве простого примера, взвешивание может быть простым скалярным умножением. В более сложных вариантах осуществления может быть применен частотно-зависимый и/или комплексный весовой коэффициент или весовые коэффициенты могут включать в себя фильтрацию сигнала непереходной составляющей.

Первая и вторая схемы 105, 107 взвешивания соединены с объединителем 109, который формирует выходной аудиосигнал посредством объединения взвешенного сигнала переходной составляющей и взвешенного сигнала непереходной составляющей. В примере с низким уровнем сложности, объединитель 109 может просто выполнять сложение двух взвешенных сигналов.

В системе, весовые коэффициенты для сигнала переходной составляющей и сигнала непереходной составляющей разные. Таким образом, система формирует выходной сигнал, в котором присутствует разное акцентирование переходных и непереходных характеристик. В некоторых вариантах осуществления, переходные свойства входного аудиосигнала могут быть ослаблены в выходном аудиосигнале, а в других вариантах осуществления переходные свойства входного аудиосигнала могут быть усилены в выходном аудиосигнале. Конечно, в некоторых вариантах осуществления, акцентирование переходных свойств может динамически модифицироваться либо автоматически (например, в зависимости от характеристик сигнала), либо вручную.

Авторы изобретения поняли, что модификация зависимости между переходной и непереходной составляющими сигнала может обеспечить крайне предпочтительную модификацию ощущения человеком предоставляемого звука. В частности, авторы изобретения поняли, что пространственное ощущение и восприятие аудиосигнала могут быть модифицированы посредством изменения относительного акцентирования переходной и непереходной составляющих.

В качестве другого примера, подход на Фиг. 1 может быть использован для обеспечения улучшенной адаптации уровня воспроизводимого звука, чтобы удовлетворить пользователя.

В качестве конкретного примера, во многих приключенческих фильмах звуковая дорожка может содержать много громких звуков взрывов, которые могут присутствовать во всех каналах стерео или смеси окружающего аудио. Большинство людей считают такие звуки слишком громкими и вследствие этого они предпочитают уменьшить амплитуду проигрывания. Тем не менее, это также уменьшит слышимость речи и других важных звуков в звуковой дорожке. Для решения этого было предложено использование нелинейного сжатия формы волны, которое уменьшает амплитуду более громких частей звука больше, чем более тихих частей. Тем не менее, фактическая амплитуда взрывных звуков обычно не значительно громче других частей аудиосигнала. Вследствие этого, нелинейное сжатие для ослабления более громких частей звука приведет к аналогичному уменьшению амплитуд как, например, звука выстрела, так и звука голоса человека.

Данная проблема может быть решена в системе на Фиг. 1 посредством уменьшения весового коэффициента сигнала переходной составляющей по отношению к весовому коэффициенту сигнала непереходной составляющей, тем самым обеспечивая более гибкую и предпочтительную адаптацию уровня воспроизводимого звука. Например, громкость взрывов может быть уменьшена, не уменьшая громкость диалога.

В конкретном примере на Фиг. 1, входной аудиосигнал является сигналом пространственного аудиоканала, а выходной аудиосигнал предоставляется в качестве другого пространственного аудиоканала. Пространственный аудиоканал связан с номинальной позицией. Таким образом, пространственный аудиоканал предназначен не только для воспроизведения пользователю, но и предназначен для воспроизведения из конкретной позиции (или зоны) по отношению к слушателю. Номинальная позиция пространственного канала может быть относительной позицией по отношению к другим пространственным каналам и/или может быть относительной позицией по отношению к другим пространственным каналам.

Например, широко используемая пространственная система окружающего звука является пятиканальной системой, в которой пространственные каналы предоставлены соответствующим позициям громкоговорителя, расположенным вокруг позиции прослушивания, при этом присутствуют: громкоговоритель непосредственно перед позицией прослушивания (центральный громкоговоритель), громкоговоритель спереди слева от позиции прослушивания (фронтальный левый громкоговоритель), громкоговоритель спереди справа от позиции прослушивания (фронтальный правый громкоговоритель), громкоговоритель сзади слева от позиции прослушивания (левый громкоговоритель окружающего звучания), и громкоговоритель сзади справа от позиции прослушивания (правый громкоговоритель окружающего звучания).

Подход на Фиг. 1 может быть использован для формирования нового пространственного канала из другого пространственного канала. В частности, при модификации акцентирования между переходной и непереходной составляющими сигнала, может быть сформирован сигнал, который пригоден для воспроизведения с позиции, отличной от номинальной позиции входного канала. В частности, авторы изобретения поняли, что такая модификация и выборочное в зависимости от переходов воспроизведение обеспечивает различные привлекательные способы манипуляции воспринимаемым пространственным звуковым образом в трех измерениях. Например, повышенное акцентирование переходов обеспечивает сигнал, который приемлем для воспроизведения, например, с приподнятой позиции по отношению к входному сигналу или чрезвычайно широко отнесенной позиции.

Таким образом, подход на Фиг. 1 может, например, быть использован для формирования приподнятого пространственного канала по отношению к входному каналу или может быть использован для формирования широко отнесенного пространственного канала, предназначенного для воспроизведения с позиции, которая более отнесена в сторону, чем номинальная позиция входного канала. Данным образом подход может быть использован для формирования дополнительных пространственных каналов для существующей пространственной аудиосистемы, и может таким образом эффективно осуществлять повышающее микширование входного сигнала. Подход в частности может быть использован для формирования дополнительного приподнятого канала и таким образом может расширять горизонтальную двумерную систему окружающего звука до трехмерной системы окружающего звука. В качестве альтернативы или в дополнение, подход может быть использован для формирования пространственных каналов, которые должны воспроизводиться с более широко разнесенных позиций, тем самым обеспечивая широкополосную звуковую сцену.

Вновь сформированный канал может быть сформирован из громкоговорителя, находящегося в позиции, отличной от номинальной позиции входного канала, вместо воспроизведения исходного канала, или может воспроизводиться в дополнение к исходному каналу. В некоторых вариантах осуществления, исходный канал может быть замещен посредством воспроизведения двух модифицированных сигналов. Например, вместо воспроизведения исходного сигнала из номинальной позиции, содержимое может быть воспроизведено, используя два (или более) громкоговорителя. Таким образом, может использоваться распределенное пространственное воспроизведение входного пространственного канала.

В нижеследующем более подробное описание будет предоставлено для многоканальной системы окружающего звука, в которой в отношении, по меньшей мере, одного принимаемого канала выполняется повышающее микширование для обеспечения множества выходных каналов. Конкретный пример будет сконцентрирован на формировании и воспроизведении приподнятых пространственных каналов, но следует иметь в виду, что это представлено лишь в качестве примера и что в других вариантах осуществления могут формироваться, например, другие пространственные каналы.

Система окружающего звука обеспечивает пространственное восприятие, используя множество громкоговорителей, расположенных на или близко к номинальным позициям. Таким образом, пространственный многоканальный сигнал предоставляется с некоторым количеством каналов, каждый из которых несет сигнал, предназначенный для воспроизведения из громкоговорителя в соответствующей номинальной позиции. Фиг. 2 изображает пример типичной номинальной структуры для пятиканальной системы окружающего звука.

В примере предполагается, что громкоговорители располагаются вокруг позиции 201 прослушивания, при этом присутствуют: громкоговоритель непосредственно перед позицией 201 прослушивания (центральный громкоговоритель 203), громкоговоритель спереди слева от позиции прослушивания (фронтальный левый громкоговоритель 205), громкоговоритель спереди справа от позиции прослушивания (фронтальный правый громкоговоритель 207), громкоговоритель сзади слева от позиции прослушивания (левый громкоговоритель 209 окружающего звучания) и громкоговоритель сзади справа от позиции прослушивания (правый громкоговоритель 211 окружающего звучания).

Пространственный аудиосигнал формируется для обеспечения требуемого пространственного восприятия, когда громкоговорители располагаются в соответствии с номинальной структурой относительно позиции прослушивания. Соответственно, пользователям требуется расположить их громкоговорители в конкретных местоположениях относительно позиции прослушивания для того, чтобы добиться оптимального пространственного восприятия.

Тем не менее, несмотря на то, что такие системы могут обеспечивать интересное и восхитительное пространственное восприятие, воспроизведение звука из ограниченного количества громкоговорителей приводит к тому, что пространственный эффект не является великолепным. В частности, обеспечиваемая звуковая сцена, как правило, относительно горизонтальна, поскольку позиции громкоговорителей обеспечиваются в горизонтальной двумерной плоскости.

Вследствие этого, для улучшения пространственного восприятия, было предложено добавить дополнительные пространственные каналы и, в частности, было предложено добавить дополнительные каналы вне двумерной плоскости. В частности, было предложено добавить два дополнительных приподнятых фронтальных громкоговорителя 301, 303, как изображено на Фиг. 3. Эти громкоговорители предназначены для размещения спереди и сбоку от слушателя, но на приподнятой позиции, как указано в примере на Фиг. 4, которая показывает примерную номинальную структуру громкоговорителей с двумя приподнятыми громкоговорителями 401, 403.

Тем не менее, поскольку большая часть контента выполнена применительно только к традиционным пятиканальным (или в некоторых случаях семиканальным) двумерным системам, то возбуждение этих каналов должно быть получено из существующих сигналов других пространственных каналов. Тем не менее, такое повышающее микширование из, например, пяти в семь каналов на основании существующих сигналов пяти каналов должно быть дополнительно сформировано таким образом, чтобы объединенное пространственное восприятие было улучшенным и казалось натуральным. Этого сложно добиться, и, например, простое повторное использование фронтальных боковых каналов для приподнятых фронтальных каналов, как правило, обеспечивает не оптимальное пространственное восприятие. В частности, оно может обеспечить более размытое восприятие источников звука конкретной точке и, следовательно, привести к более размытой звуковой сцене.

Нижеследующий пример описывает то, каким образом подход на Фиг. 1 может быть использован для выполнения повышающего микширования пространственных каналов. Пример будет сконцентрирован на формировании приподнятых фронтальных пространственных каналов из соответствующих нижних пространственных каналов, но следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления могут формироваться другие пространственные каналы.

Подход на Фиг. 1 может быть использован для формирования фронтального приподнятого канала из фронтального бокового канала. Приподнятый пространственный канал связан с номинальной позицией, которая является более высокой, чем номинальная позиция принимаемого канала. Таким образом, входной канала может воспроизводиться в соответствии с номинальной позицией входного канала, но в дополнение формируется новый канал, который воспроизводится из более высокой позиции. Новый канал формируется посредством разделения входного сигнала на переходную и непереходную составляющие, за которым следует разное взвешивание составляющей, после которого взвешенные составляющие объединяются в сигнал возбуждения.

Система в частности акцентирует переходные составляющие входного сигнала по отношению к непереходным составляющим применительно к приподнятому каналу. Таким образом, приподнятый пространственный канал получается из нижнего пространственного канала, но с повышенным акцентированием внезапных и краткосрочных звуков в звуковом пространстве. Авторы изобретения поняли, что такое акцентирование перехода обеспечивает пространственный сигнал, который чрезвычайно пригоден для воспроизведения из приподнятых позиций. Действительно, добавление дополнительного приподнятого пространственного канала с акцентированием на переходах обеспечивает много более многосторонне и расширенно воспринимаемую звуковую сцену. Кроме того это обеспечивает возможность предоставления более сильного эффекта из приподнятых громкоговорителей. Может быть предоставлена натурально звучащая звуковая сцена, но с дополнительным воспринимаемым расширением в вертикальном направлении.

В некоторых вариантах осуществления, взвешивание сигнала непереходной составляющей может быть много меньше, чем для сигнала переходной составляющей. Действительно, в большинстве вариантов осуществления крайне предпочтительное формирование звуковой сцены достигается посредством формирования приподнятых каналов, в которых сигнал переходной составляющей имеет вес в десять или более раз выше, чем сигнал непереходной составляющей. В большинстве вариантов осуществления, взвешивание сигнала непереходной составляющей может быть нулевым, при этом только переходные составляющие воспроизводятся из приподнятой позиции громкоговорителя.

В приведенном выше примере, дополнительный пространственный канал формируется из принятого пространственного канала, однако при воспроизведении принятого пространственного канала без модификаций. Тем не менее, в других вариантах осуществления принятый пространственный канала может быть замещен другим пространственным каналом, который формируется аудиосистемой. Таким образом, один принятый пространственный звуковой канал может быть подвергнут повышающему микшированию до двух (или более) пространственных каналов, которые воспроизводятся вместо принятого пространственного канала. Это в большинстве вариантов осуществления обеспечивает более предпочтительную звуковую сцену.

Фиг. 5 изображает аудиосистему, в которой два выходных пространственных канала формируются из одного входного пространственного канала, при этом воспроизведение входного пространственного канала замещается воспроизведением двух выходных пространственных каналов.

В примере, аудиосистема содержит приемник 101, блок 103 разложения, первую схему 105 взвешивания, вторую схему 107 взвешивания, как описано для аудиосистемы с Фиг. 1. Тем не менее, в описываемом подходе первый пространственный канал формируется из выхода первой схемы 105 взвешивания, а второй пространственный канал формируется из выхода второй схемы 107 взвешивания. Таким образом, в примере, объединение сигнала переходной составляющей и сигнала непереходной составляющей для первого пространственного канала включает в себя только сигнал переходной составляющей (соответствующий весовому коэффициенту сигнала непереходной составляющей равному нулю), а объединение сигнала переходной составляющей и сигнала непереходной составляющей для второго пространственного канала включает в себя только сигнал непереходной составляющей (соответствующий весовому коэффициенту сигнала переходной составляющей равному нулю).

В примере, сигнал первого пространственного канала подается первой схеме 501 возбуждения, которая возбуждает громкоговоритель 401, а сигнал второго пространственного канала подается второй схеме 503 возбуждения, которая возбуждает громкоговоритель 205. Таким образом, в примере один громкоговоритель воспроизводит сигнал переходной составляющей, а другой громкоговоритель воспроизводит сигнал непереходной составляющей входного сигнала. Входной пространственный канал соответственно распределяется между двумя выходными каналами, при этом характеристики отдельного канала в частности пригодны для обеспечения другого пространственного ощущения. В частности пространственная звуковая схема, предоставляемая посредством воспроизведения сигнала с акцентированными переходными характеристиками из приподнятой позиции совместно с воспроизведением сигнала с подавленными переходными характеристиками из нижнего громкоговорителя, обеспечивает более предпочтительную пространственную систему. Таким образом, подход обеспечивает высокоэффективный способ повышающего микширования пространственного входного сигнала для обеспечения дополнительных пространственных каналов, и в частности для обеспечения приподнятых пространственных каналов.

Следует иметь в виду, что в системе на Фиг. 5, первая и вторая схемы 105, 107 взвешивания могут применять статические или фиксированные весовые коэффициенты и могут, например, соответствовать простой установке усиления для сигналов.

В некоторых вариантах осуществления, оба, полученные в результате повышающего микширования, канала формируются таким образом, чтобы включать в себя вклады, как сигнала переходной составляющей, так и сигнала непереходной составляющей. Пример такого варианта осуществления изображается на Фиг. 6. В данном примере, сигнал для приподнятого пространственного канала формируется в качестве объединения сигнала переходной составляющей и сигнала непереходной составляющей как описано для Фиг. 1. В дополнение, аудиосистема содержит третью схему 601 взвешивания, которая применяет третий весовой коэффициент к сигналу переходной составляющей, и четвертую схему 603 взвешивания, которая применяет четвертый весовой коэффициент к сигналу непереходной составляющей. Третья и четвертая схемы 601, 603 взвешивания соединены со вторым объединителем 605, который объединяет взвешенные сигналы, чтобы сформировать выходной сигнал для нижнего пространственного звукового канала.

В варианте осуществления, взвешивание между переходными и непереходными характеристиками меняется для обоих выходных сигналов по отношению к входному сигналу. Кроме того, взвешивание разное для двух каналов.

В системе на Фиг. 6, может быть достигнуто очень гибкое формирование новых пространственных каналов и, в частности, точное акцентирование или подавление внезапных или неожиданных звуков может быть адаптировано, чтобы соответствовать конкретной структуре громкоговорителей, предпочтениям пользователя, и т.д.

Подход в частности может формировать расширенную звуковую сцену, которая также обеспечивает вертикальное измерение. Это достигается посредством добавления приподнятых звуковых каналов, которые воспроизводят звук, сформированный из входных каналов, соответствующих нижним позициям. Использование приподнятых источников звука повышает погружение в восприятие окружающего прослушивания посредством создания реалистичной иллюзии приподнятых источников звука. Преимущество описанного подхода состоит в том, что он обеспечивает более значительный пространственный эффект, формируемый из приподнятых позиций, не приводя к тому, что звуковая сцена воспринимается размытой и ненатуральной. Это в частности достигается посредством большего взвешивания сигнала переходной составляющей в приподнятом канале, чем в нижнем канале.

Приподнятые источники звука могут быть обеспечены различными способами, и следует иметь в виду, что может быть использован любой приемлемый подход.

Например, громкоговорители могут быть физически размещены на приподнятых позициях в пространстве для прослушивания, как например, под потолком. В качестве другого примера, два или более громкоговорителя могут функционировать совместно для представления приподнятых ложных сигналов для акцентированного переходного звука. В качестве еще одного другого примера, массив громкоговорителей или ультразвуковой громкоговоритель может быть использован для направления узкого акустического луча в потолок для создания отражения звука от потолка, тем самым создавая иллюзию того, что источник звука находится в приподнятой позиции в пространстве для прослушивания.

Также следует иметь в виду, что любой приемлемый подход для разложения сигнала на сигнал переходной составляющей и сигнал непереходной составляющей может быть использован, не умаляя изобретения.

В системах на Фиг. 1, 5 и 6, переходы рассматриваются как соответствующие составляющим сигнала, для которых ошибка между аудиосигналом и предсказанной версией аудиосигнала, сформированной из предшествующих характеристик сигнала, превышает пороговое значение. В частности, алгоритм предсказания может быть применен к входному сигналу для формирования предсказанного сигнала. Сигнал ошибки, представляющий собой разность между входным сигналом и предсказанным сигналом, формируется и сравнивается с пороговым значением. Если сигнал ошибки превышает пороговое значение, то входной аудиосигнал рассматривается как соответствующий переходной составляющей, а если сигнал ошибки находится ниже порогового значения, то аудиосигнал рассматривается как соответствующий непереходной составляющей. Таким образом, в примере входной аудиосигнал делится на временные сегменты, которые соответствуют переходным составляющим и временные сегменты, которые соответствуют непереходным составляющим.

В некоторых вариантах осуществления, обработка может быть частотно-селективной. Например, в некоторых вариантах осуществления деление на переходные и непереходные сигналы может выполняться в отдельных полосах частот.

Более подробно, входной сигнал может быть представлен как . Разложение в примере выполняется над временно-частотным представлением сигнала, которое обозначено как , где - временной показатель, а - переменная частоты.

Формируется функция, которая обеспечивает указание того, когда имеет место событие перехода в сигнале . Данная функция именуется «функцией обнаружения (DF)». В примере, входной сигнал делится на несколько полос частот (например, посредством FFT). Это приводит к набору сигналов поддиапазона, , где является количеством полос частот, в которых анализируется сигнал.

Получив , к кадрам небольшого промежутка времени каждого отдельного (временная область) сигнала поддиапазона применяется адаптивный фильтр линейного предсказания ошибки. Обнаружение основано на рассмотрении того, что когда начинается событие перехода, то выход предсказания более не будет точным предсказанием и, следовательно, произойдет увеличение значения сигнала ошибки между сигналом поддиапазона и предсказанным сигналом поддиапазона. Сигнал ошибки будет использован в качестве DF, которая затем сравнивается с пороговым значением для идентификации временных сегментов, соответствующих переходам и периодов времени, соответствующих непереходам.

Результатом является временной ряд переходов (TTS) в каждой полосе частот:

{

За этим следует синтез маскирующей функции на основании местоположения обнаруженных переходов. Это обозначается следующим образом:

где

и является предварительно определенным окном, созданным для маскирования начала события перехода.

Используя маскирующую функцию, может быть вычислен сигнал переходной составляющей и сигнал непереходной составляющей:

где представляет собой сигнал переходной составляющей, а представляет собой сигнал непереходной составляющей.

В качестве альтернативы или в дополнение, весовые коэффициенты могут изменяться как функция от частоты. Вариация частоты может коррелировать с формированием поддиапазона, или может быть независима от поддиапазонов. Например, в некоторых вариантах осуществления частотно-селективное разложение может быть объединено с частотно-независимыми весовыми коэффициентами, а в других вариантах осуществления не частотно-селективное разложение может выполняться при использовании частотно-зависимых весовых коэффициентов.

В качестве конкретного примера, весовые коэффициенты могут быть выполнены частотно-селективными таким образом, что высокие частоты переходов акцентируются больше в приподнятом пространственном канале, чем низкие частоты переходов. Таким образом, весовые коэффициенты, применяемые первой схемой 109 взвешивания, могут увеличиваться для увеличивающихся частот, и/или весовые коэффициенты, применяемые второй схемой 109 взвешивания, могут уменьшаться для увеличивающихся частот.

В некоторых вариантах осуществления, весовые коэффициенты для нижних пространственных каналов могут быть модифицированы соответствующим образом, но в обратном направлении. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления, весовые коэффициенты, применяемые третьей схемой 601 взвешивания, могут уменьшаться для увеличивающихся частот и/или весовые коэффициенты, применяемые четвертой схемой 603 взвешивания, могут увеличиваться для увеличивающихся частот.

В частности, предпочтительным в некоторых вариантах осуществления может быть, если объединенный весовой коэффициент для сигнала переходной составляющей и/или для сигнала непереходной составляющей является по существу постоянным для частот в аудиополосе. Например, объединенный весовой коэффициент для сигнала переходной составляющей (или сигнала непереходной составляющей) может отличаться в таком диапазоне, который приведет к изменению менее чем на 10% энергии объединенного аудиосигнала в диапазоне частот от 500Гц до 3кГц.

Таким образом, распределение входящего пространственного аудиоканала на два пространственных выходных канала может меняться с частотой для отражения воспринимаемых характеристик, и в частности для обеспечения улучшенного многонаправленного пространственного восприятия, не приводя к значительному частотно-селективному искажению.

В качестве конкретного примера, два громкоговорителя (один приподнятый; другой на уровне земли) могут быть использованы для создания ложного сигнала звука, при этом сигнал возбуждения для нижнего пространственного канала обозначается как , а сигнал возбуждения для приподнятого пространственного канала обозначается как . Сигналы возбуждения могут быть сформированы следующим образом:

где и являются частотно-зависимыми весовыми коэффициентами, отражающими окно в частотной области, распределяющее энергию звука на два канала.

В качестве простого примера, функция может быть

где является частотой Найквиста. Данная функция панорамирует переходный звук таким образом, что высокочастотное содержимое может слышаться как исходящее на уровне ближе к приподнятому громкоговорителю, в то время как низкочастотное содержимое слышится как исходящее на уровне ближе громкоговорителю на уровне земли. Это может обеспечить улучшенное пространственное восприятие.

В некоторых вариантах осуществления, два пространственных канала могут быть сформированы как соответствующие разным полосам частот модифицированного сигнала. Например, в аудиосистеме на Фиг. 1, аудиовыход может быть отфильтрован двумя (или более) фильтрами, которые выбирают разные полосы частот. Выход каждого из фильтров может быть использован в качестве сигнала для пространственного канала, воспроизводимого на другой позиции. В частности предпочтительное исполнение может быть достигнуто посредством фильтрации аудиосигнала с акцентированными переходными характеристиками таким образом, что верхняя полоса частот подается приподнятому громкоговорителю, а более нижняя полоса частот подается нижнему громкоговорителю.

Такой подход может отражать то, что не все переходные звуки обязательно предпочтительно воспроизводить сверху. Например, звук «бочки» является переходным, но, как правило, ожидается, что он будет исходить из позиции ближе к полу, тем самым отражая нормальную структуру в студиях звукозаписи или на живых концертах. Вследствие этого, подъем переходного звука может быть распределен на основании частотно-селективного подхода.

Например, когда переходный звук воспроизводится одним или более вертикально размещенными громкоговорителями, то входной сигнал для конкретного громкоговорителя с углом (высотой) может быть получен посредством

где является окном частотной области аналогичным тем, что используются для разделительных фильтров, как изображается на Фиг. 7.

Следует иметь в виду, что вышеприведенное описание для ясности описывает варианты осуществления изобретения со ссылкой на разные функциональные схемы, модули и процессоры. Тем не менее, будет очевидно, что любое приемлемое распределение функциональных возможностей между разными функциональными схемами, модулями или процессорами может быть использовано, не умаляя изобретения. Например, функциональные возможности, проиллюстрированные в качестве выполняемых отдельными процессорами или контроллерами, могут быть выполнены одним и тем же процессором или контроллерами. Следовательно, ссылки на конкретные функциональные модули или схемы должны рассматриваться только как ссылки на приемлемое средство для обеспечения распределенной функциональности, нежели как указывающее строгую логическую или физическую структуру или организацию.

Изобретение может быть реализовано в любой приемлемой форме, включая аппаратное обеспечение, программное обеспечение, встроенное программное обеспечение или любое их сочетание. Данное изобретение опционально может быть реализовано, по меньшей мере, частично в качестве компьютерного программного обеспечения выполняемого на одном или более процессорах данных и/или цифровых сигнальных процессорах. Элементы и компоненты варианта осуществления изобретения могут быть физически, функционально и логически реализованы любым приемлемым образом. Действительно, функциональность может быть реализована в одном модуле, во множестве модулей или как часть других функциональных модулей. Раз так, то изобретение может быть реализовано в одном модуле или может быть физически и функционально распределено между разными модулями, схемами и процессорами.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано в связи с некоторыми вариантами осуществления, не подразумевается, что оно ограничивается конкретной изложенной здесь формой. Наоборот, объем настоящего изобретения ограничивается только сопроводительной формулой изобретения. Дополнительно, несмотря на то, что может казаться, что признак описывается в связи с конкретными вариантами осуществления, специалист в соответствующей области распознает, что различные признаки описанных вариантов осуществления могут быть объединены в соответствии с изобретением. В формуле изобретения, понятие «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов.

Кроме того несмотря на то, что перечислены отдельно, множество средств, элементов, схем и этапов способа могут быть реализованы посредством, например, одной схемы, модуля или процессора. Дополнительно, несмотря на то, что отдельные признаки могут быть включены в разные пункты формулы изобретения, они возможно могут быть предпочтительно объединены, а включение в разные пункты формулы изобретения не подразумевает того, что невозможна и/или не предпочтительна комбинация признаков. Также включение признака в одну категорию пунктов формулы изобретения не накладывает ограничения на данную категорию, а наоборот указывает на то, что признак равнозначно применим к другим категориям пунктов формулы изобретения по мере необходимости. Кроме того очередность признаков в формуле изобретения не подразумевает какой-либо конкретной очередности, в которой признаки должны быть разработаны, и в частности, очередность отдельных этапов в пункте формулы изобретения, относящемся к способу, не подразумевает, что этапы должны выполняться в данной очередности. Наоборот, этапы могут выполняться в любой приемлемой очередности. В дополнение, упоминания единственного числа не исключает множество. Таким образом, упоминания форм единственного числа, «первый», «второй» и т.д. не исключает множество. Условные обозначения в формуле изобретения предусмотрены только в качестве разъясняющего примера и не должны толковаться как ограничивающие объем формулы изобретения любым способом.