(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书 | ||
(10)申请公布号 CN 103222187 A (43)申请公布日 2013.07.24 | ||
(21)申请号 CN201180042554.2
(22)申请日 2011.09.01
(71)申请人 普林斯顿大学托管会
地址 美国新泽西州
(72)发明人 E·Y·舒埃里
(74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公司
代理人 张欣
(51)Int.CI
H03B29/00
权利要求说明书 说明书 幅图 |
(54)发明名称
对于通过扬声器的音频的频谱不着的优化串扰消除 | |
(57)摘要
一种用于计算频率相关的正则化参数（FDRP）的方法和系统，所述频率相关的正则化参数（FDRP）被用于分析地导出或实验地测得的系统转移矩阵求逆以用于设计和/或生产串扰消除（XTC）过滤器，该方法和系统依赖于计算导致在扬声器处平坦的振幅相对频率响应（对比于如之前的方法中固有地所做地，在听者耳朵处的平坦的振幅相对频率响应）的FDRP，因此迫使XTC仅在相位域内起效并消除了XTC滤波器的音频频谱着和动态范围损失的缺陷。当该方法和系统被与任何有效的优化技术一起使用时，其导致这样的XTC滤波器，其在音频带的任何期望部分上获得最佳XTC大小、在所处理的声音上不施加超出回放硬件和/或扬声器中固有频率着的频谱着、且不引起任何（或非常低的）动态范围损失。这样的XTC滤波器不仅优化且允许通过扬声器的对于双耳或立体声声音的最为自然和频谱通透的3D音频重现。 | |
法律状态
法律状态公告日 | 法律状态信息 | 法律状态 |
权 利 要 求 说 明 书
1.一种用于过滤音频信号来消除音频系统中的串扰的方法，所述方法 包括如下步骤
对于所述音频系统的转移矩阵或函数求逆；
使用来自所述逆转移矩阵或函数的信息来计算频率相关的正则化参数， 当所述正则化参数被应用于音频信号时在所述音频系统的任何扬声器处在整个音 频带或音频带一部分上产生平坦的频率响应；
使用所述经计算的频率相关的正则化参数来计算所述转移矩阵的伪逆。
2.如权利要求1的用于过滤音频信号来消除串扰的方法，其特征在于，所 述平坦的频率响应在整个所述音频带或所述音频带的一部分上仅通过相位效应起 效。
3.如权利要求1的用于过滤音频信号来消除串扰的方法，其特征在于，当 所述频率相关的正则化参数被施加至音频信号时，所述频率相关的正则化参数对于 被平移至左和右通道之间的任意处的期望图像在扬声器的其中一个或多个处产生 平坦的频率响应。
4.如权利要求1的用于过滤音频信号来消除串扰的方法，其特征在于，所 述音频系统是双耳音频系统。
5.如权利要求1的用于过滤音频信号来消除串扰的方法，其特征在于，所 述音频系统是立体声音频系统。
6.一种用于为i音频应用设计串扰消除滤波器的方法，所述方法包括 如下步骤
对于音频系统的转移矩阵或函数求逆；
使用来自所述逆转移矩阵或函数的信息来计算频率相关的正则化参数， 当所述正则化参数被应用于音频信号时在所述音频系统的任何扬声器处在整个音 频带或音频带一部分上产生平坦的频率响应；
使用所述经计算的频率相关的正则化参数来计算所述转移矩阵的伪逆 矩阵。
7.如权利要求6的用于为音频应用设计串扰消除滤波器的方法，其特征在 于，频率相关的正则化使得串扰消除在整个所述音频带或所述音频带的一部分上仅 通过相位效应起效。
8.如权利要求6的用于为音频应用设计串扰消除滤波器的方法，其特征在 于，计算所述频率相关的正则化参数的所述步骤得到滤波器，当该滤波器被应用于 音频信号时，对于被平移至左和右通道之间的任意处的期望图像在扬声器的其中一 个或多个处产生平坦的频率响应。
9.如权利要求6的用于过滤音频信号以消除串扰的方法，其特征在于，所 述音频系统是双耳音频系统。
10.如权利要求6的用于过滤音频信号以消除串扰的方法，其特征在于，所 述音频系统是立体声音频系统。
11.一种用于过滤音频信号来消除音频系统中的串扰的系统，所述系统 包括：
音频输入级；
处理器，用于
对于所述音频系统的转移矩阵求逆；
计算频率相关的正则化参数，当所述正则化参数被应用于音频信号 时在所述音频系统的任何扬声器处在整个音频带或音频带一部分上产生平坦的频 率响应；
使用所述经计算的频率相关的正则化参数来计算所述转移矩阵的伪 逆。
12.如权利要求11的用于过滤音频信号来消除音频系统中的串扰的系统， 其特征在于，所述平坦的频率响应在所述音频带或所述音频带的一部分上仅通过相 位效应由所述处理器起效。
13.如权利要求11的用于过滤音频信号来消除音频系统中的串扰的系统， 其特征在于，所述处理器具有这样的能力：施加所述频率相关的正则化参数来过滤 音频信号从而对于被平移至左和右通道之间的任意处的期望图像在扬声器的其中 一个或多个处产生平坦的频率响应。
14.一种用于为音频应用产生串扰消除滤波器的系统，所述系统包括：
音频输入级；
处理器，用于
对于所述音频系统的转移矩阵求逆；
计算频率相关的正则化参数，所述正则化参数导致滤波器，当所述 滤波器被应用于音频信号时，在所述音频系统的任何扬声器处在整个音频带或音频 带一部分上产生平坦的频率响应；
使用所述经计算的频率相关的正则化参数来计算所述转移矩阵的伪 逆。
15.如权利要求14的用于对音频应用产生串扰消除滤波器的系统，其特征 在于，使用相关音频的正则化从而串扰消除在整个所述音频带或所述音频带的一部 分上仅通过相位效应起效。
16.如权利要求14的用于过滤音频信号以消除音频系统中的串扰的系统， 其特征在于，所述处理器具有这样的能力：施加所述频率相关的正则化参数来产生 滤波器，当该滤波器被应用于所述音频信号时，对于被平移至左和右通道之间的任 意处的期望图像在扬声器的其中一个或多个处产生平坦的频率响应。
说 明 书
<p>相关申请的交叉引用
正则化相位跟随代码本申请要求在2010年9月3日提交的、名为“OPTIMAL CROSSTALK CANCELLATION FOR BINAURAL AUDIO WITH TWO LOUDSPEAKERS”的 美国临时申请号61/379,831的美国临时申请的权益且该专利内容通过参考并入 此处。
背景技术
采用扬声器的双耳音频(BAL)，也称为贯通听觉化(transauralization)， 意在在听者的耳道出口处再现仅在立体声信号的同侧通道内记录的声压信号。 即，在左耳仅再现左立体声通道的声音信号且在右耳仅再现右立体声通道的声 音信号。例如，如果用听者的头部相关变换函数(HRTF)来编码源信号、或 者源信号包括合适的双耳间时间差(ITD)和双耳间强度差(ILD)线索，则在 立体声信号的每一个通道上将信号传递至同侧的耳，且仅传递至该耳，将理想 地确保耳-脑系统接收到它所需的线索，从而听到所记录的声场的准确的3-维 (3-D)再现。
然而，通过扬声器的双耳音频回放的非故意序列是串扰。当左耳(右耳) 听到来自右(左)声道的、源自右扬声器(左扬声器)声音时，发生串扰。换 言之，当在立体声通道之一上的声音被听者的对侧的耳朵所听到时，发生串扰。
串扰破坏HRTF信息和ITD或ILD线索，从而听者可能未合适地或完整地 理解被包含在记录中的声场的双耳线索。因此，接近BAL的目标要求有效地 消除这个非故意的串扰，即串扰消除，或简称为XTC。
尽管存在用于对双扬声器系统能实现某种程度的串扰消除的各种技术，它 们全都具有如
下一个或多个缺陷：
D1：即使听者正坐在预期的甜区(sweet spot)，也有对于听者所听到 的声音的数个频谱着。
D2：仅在音频带的有限频率范围内达到有用的XTC级别。
D3：当声音经过XTC滤波器或处理器处理(同时避免扭曲和/或削波) 时的严重的动态范围损失。
通过使用XTC问题的最基本表达式来分析XTC-即通过查看描述从扬声器 到听者的耳朵的声音传播的系统转移矩阵(如下所示且在下文描述)的逆 (inverse)，可看到上述缺陷。
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