CN104335605B - 音频信号处理装置、音频信号处理方法和计算机程序 - Google Patents

Abstract

[问题]提供一种音频信号处理装置，其能够在多通道环绕格式音频信号作为2通道音频信号回放时，再现利用实际安装的扬声器产生的声音质量和声场。[解决方案]提供了一种音频信号处理装置，包括：信号处理部分，所述信号处理部分在根据多于两个通道的多个通道的音频信号产生并且输出2通道音频信号时，在以听众为中心的圆周上、以虚拟声像定位位置为中心改变虚拟声像定位位置，所述虚拟声像定位位置被假定对于设置在所述圆周上的音频信号的所述多个通道中的每个通道，所述2通道音频信号将经受位于听众双耳附近的位置的两个电声换能装置进行的声音再现。

Description

音频信号处理装置、音频信号处理方法和计算机程序

技术领域

本公开涉及音频信号处理装置、音频信号处理方法和计算机程序。

背景技术

有一种情况是，当听众在听众头部戴上头戴式耳机用听众的双耳收听声音再现信号时，头戴式耳机再现的音频信号是提供到位于听众右前方和左前方的扬声器的正常音频信号。在这种情况下，已知的是，出现所谓的“头内声音定位(inside-the-head soundlocalization)”现象，在这种现象中，头戴式耳机再现的声像被限制到听众的头部内。

作为解决这种头内声音定位现象问题的技术，例如，专利文献1和专利文献2公开了称为虚拟声像定位的技术。这种虚拟声像定位致使头戴式耳机等好像声源(例如，扬声器)存在于预设位置(诸如，听众的右前方位置和左前方位置)一样地执行再现(从而虚拟地将声像定位在这些位置)。

在包括三个或更多个通道的多通道的情况下，如同双通道的情况一样，扬声器设置在各个通道的虚拟声像定位位置，通过例如再现脉冲来测量各个通道的头部传递函数。然后，可将通过测量而得到的头部传递函数的脉冲响应与要提供到用于进行左右头戴式耳机的2通道声音再现的驱动器的音频信号进行卷积。

现在，近来，在伴随再现光盘中记录的视频的再现声音等过程中已经采用了诸如5.1通道、7.1通道和9.1通道的多通道环绕声系统。另外，在这个多通道环绕声系统中的音频信号经受由2通道头戴式耳机再现声音的情况下，提出使用上述虚拟声像定位方法以与各通道相符合地执行声像定位(虚拟声像定位)(例如，专利文献3)。

引用列表

专利文献

专利文献1：WO 95/013690

专利文献2：JP03-214897A

专利文献3：JP2011-009842A

发明内容

技术问题

在利用头部传递函数通过2通道头戴式耳机使多通道环绕声系统中的音频信号经受声音再现的技术中，仅仅通过模拟扬声器的假定环境，难以再现像用实际设置的扬声器收听时听到的声音质量和声场。在用头戴式耳机收听时，头戴式耳机被牢固固定在听众头部并且声音是从听众耳朵附近输出的，但在收听来自扬声器的声音时，听众的头部不是固定的，而是略有移动。因此，在收听来自扬声器的声音时，从扬声器到听众耳朵的距离和从听众观察的朝向扬声器的角度(方向)不是恒定的。

如果为了试图模拟扬声器的假定环境而超出必要地添加混响成分来再现广声场，则声音过分回响，或者头外声音定位并没有被实现为假定的与扬声器相距的距离。

因此，本公开提供了新型的经改进的音频信号处理装置、音频信号处理方法和计算机程序，其可在用2通道音频信号在多通道环绕声系统中再现音频信号时，再现用实际设置的扬声器收听时的声音质量和声场。

问题的解决方案

根据本公开，提供了一种音频信号处理装置，所述音频信号处理装置包括：信号处理部分，所述信号处理部分在根据多于两个通道的多个通道的音频信号产生并且输出2通道音频信号时，在以听众为中心的圆周上、以虚拟声像定位位置为中心改变虚拟声像定位位置，所述虚拟声像定位位置被假定对于设置在所述圆周上的音频信号的所述多个通道中的每个通道，所述2通道音频信号将经受位于听众双耳附近的位置的两个电声换能装置进行的声音再现。

根据本公开，提供了一种音频信号处理方法，所述方法包括以下步骤：在根据多于两个通道的多个通道中的音频信号产生并且输出2通道音频信号时，在以听众为中心的圆周上、以虚拟声像定位位置为中心改变虚拟声像定位位置，所述虚拟声像定位位置被假定对于设置在所述圆周上的音频信号的所述多个通道中的每个通道，所述2通道音频信号将经受位于听众双耳附近的位置的两个电声换能装置进行的声音再现。

根据本公开，提供了一种致使计算机执行以下步骤的计算机程序：在根据多于两个通道的多个通道中的音频信号产生并且输出2通道音频信号时，在以听众为中心的圆周上、以虚拟声像定位位置为中心改变虚拟声像定位位置，所述虚拟声像定位位置被假定对于设置在所述圆周上的音频信号的所述多个通道中的每个通道，所述2通道音频信号将经受位于听众双耳附近的位置的两个电声换能装置进行的声音再现。

本发明的有益效果

如上所述，根据本公开，可以提供新型的经改进的音频信号处理装置、音频信号处理方法和计算机程序，其可在用2通道音频信号在多通道环绕声系统中再现音频信号时再现用实际设置的扬声器收听时的声音质量和声场。

附图说明

图1是示出符合国际电信联盟无线电通信部(ITU-R)的7.1通道多通道环绕声的扬声器布置示例的说明性示图。

图2是示出根据本公开的实施例的音频信号处理装置10的构造示例的说明性示图。

图3是示出根据本公开的实施例的音频信号处理装置10的构造示例的说明性示图。

图4A是示出信号处理部分100的构造示例的说明性示图。

图4B是示出信号处理部分100的构造示例的说明性示图。

图4C是示出信号处理部分100的构造示例的说明性示图。

图4D是示出信号处理部分100的构造示例的说明性示图。

图4E是示出信号处理部分100的构造示例的说明性示图。

图4F是示出信号处理部分100的构造示例的说明性示图。

图4G是示出信号处理部分100的构造示例的说明性示图。

图5是示出根据本公开的实施例的音频信号处理装置10的操作示例的流程图。

图6A是示出在使音频信号波动时参数变化的示例的说明性示图。

图6B是示出在使音频信号波动时参数变化的示例的说明性示图。

图7是示出信号C的波动宽度的说明性示图。

图8是示出信号R的波动宽度的说明性示图。

图9是示出信号R的波动宽度的说明性示图。

图10是示出信号R的波动宽度的说明性示图。

图11是示出信号RS的波动宽度的说明性示图。

图12是示出信号RB的波动宽度的说明性示图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施例。注意的是，在本说明书和附图中，用相同的参考符号表示具有基本上相同的功能和构造的元件，将省略冗余的说明。

注意的是，将按以下次序进行描述。

<1.本公开的实施例>

[7.1通道多通道环绕声中的扬声器布置示例]

[音频信号处理装置的构造示例]

[音频信号处理装置的操作示例]

<2.结论>

1.本公开的实施例

[音频信号处理装置的构造示例]

首先，将参照附图描述用于多通道环绕声的扬声器布置示例。图1是示出符合国际电信联盟无线电通信部(ITU-R)的7.1通道多通道环绕声的扬声器布置示例的说明性示图，7.1通道多通道环绕声是多通道环绕声的示例。以下，将参照图1描述7.1通道的多通道环绕声的扬声器布置示例。

符合ITU-R的7.1通道的多通道环绕声的扬声器布置示例被如图1中所示地限定，使得各个通道的扬声器被设置在以听众位置Pn为中心的圆周上。

在图1中，听众Pn的前方位置C是中心通道的扬声器位置。位置LF和RF设置在中心通道的扬声器位置C两端相对侧并且彼此分开60度的角度范围，分别代表左前通道和右前通道的扬声器位置。

接着，两个扬声器位置LS和LB以及两个扬声器位置RS和RB设置在听众Pn的前方位置C的右侧和左侧，在60度至150度的范围内。这些扬声器位置LS和LB以及RS和RB设置在相对于听众对称的位置。扬声器位置LS和RS是左侧通道和右侧通道的扬声器位置，扬声器位置LB和RB是左后通道和右后通道的扬声器位置。

在声音再现系统的这个示例中，使用针对用于听众Pn的左耳和右耳的各头戴式耳机逐一设置有头戴式耳机驱动器的头戴式耳机作为外耳头戴式耳机(over earheadphone)。

在这个实施例中，当7.1通道中的多通道环绕声音频信号经受这个示例的外耳头戴式耳机进行的声音再现时，在考虑朝向图1中的扬声器位置C、LF、RF、LS、RS、LB和RB的方向是虚拟声像定位方向的情况下，执行声音再现。因此，以下文中将描述的这种方式，将所选择的头部传递函数与7.1通道中的多通道环绕声音频信号的各通道的音频信号进行卷积。

注意的是，将基于图1中示出的7.1通道多通道环绕声进行以下描述，但本公开的多通道环绕声不限于此示例。例如，5.1通道多通道环绕声具有以下的扬声器布置：从图1中示出的7.1通道多通道环绕声的扬声器布置中去除设置在扬声器位置LB和RB的扬声器。

以上参照图1描述了7.1通道多通道环绕声中的扬声器布置示例。接下来，将描述根据本公开的实施例的音频信号处理装置的构造示例。

[音频信号处理装置的构造示例]

图2和图3是示出根据本公开的实施例的音频信号处理装置10的构造示例的说明性示图。以下，将参照图2和图3描述根据本公开的实施例的音频信号处理装置10的构造示例。

这些图2和图3中示出的示例是用于转换电信号以将声音带到听众Pn的耳朵的电声换能装置是包括用于左通道的头戴式耳机驱动器120L和用于右通道的头戴式耳机驱动器120R的2通道立体声外耳头戴式耳机的情况的示例。

注意的是，在这些图2和图3中，将被设置于图1中的扬声器位置C、LF、RF、LS、RS、LB和RB的通道的音频信号被用相同的参考符号C、LF、RF、LS、RS、LB和RB进行表示。这里，在图2和图3中，LFE通道是指低频效应通道并且这是没有可被正常确定的声像定位方向的声音，因此，在这个示例中，认为这是没有与头部传递函数进行卷积的音频通道。

如图2中所示，7.1通道音频信号LF、LS、RF、RS、LB、RB、C和LFE被分别提供给水平调节部分71LF、71LS、71RF、71RS、71LB、71RB、71C和71LFE，从而音频信号经受水平调节。

来自这些水平调节部分71LF、71LS、71RF、71RS、71LB、71RB、71C和71LFE的音频信号被放大器72LF、72LS、72RF、72RS、72LB、72RB、72C和72LFE放大预定量，此后被分别提供到A/D转换器73LF、73LS、73RF、73RS、73LB、73RB、73C和73LFE，从而被转换成数字音频信号。

来自A/D转换器73LF、73LS、73RF、73RS、73LB、73RB、73C和73LFE的数字音频信号经受信号处理部分100进行的此后将描述的信号处理，然后被提供到头部传递函数卷积处理部分74LF、74LS、74RF、74RS、74LB、74RB、74C和74LFE。

在头部传递函数卷积处理部分74LF、74LS、74RF、74RS、74LB、74RB、74C和74LFE中的每个中，在这个示例中，使用例如JP2011-009842A中公开的卷积方法，执行将直达波及其反射波与头部传递函数进行卷积的处理。

另外，在这个示例中，头部传递函数卷积处理部分74LF、74LS、74RF、74RS、74LB、74RB、74C和74LFE中的每个类似地使用例如JP2011-009842A中公开的卷积方法执行将通道的串扰分量及其反射波与头部传递函数进行卷积的处理。

此外，在这个示例中，为了便于描述，假设将由头部传递函数卷积处理部分74LF、74LS、74RF、74RS、74LB、74RB、74C和74LFE中的每个处理的反射波的数量仅为1。当然，将被处理的反射波的数量不限于此示例。

来自头部传递函数卷积处理部分74LF、74LS、74RF、74RS、74LB、74RB、74C和74LFE的输出音频信号被提供到加法处理部分75。加法处理部分75包括用于2通道立体声头戴式耳机的左通道的相加部分75L(下文中，被称为L相加部分)和用于其右通道的相加部分75R(下文中，被称为R相加部分)。

L相加部分75L执行基本的左通道分量LF、LS和LB及其反射波分量，右通道分量RF、RS和RB的串扰分量及其反射分量，中心通道分量C和低频效应通道分量LFE的加法。

然后，L相加部分75L将加法的结果作为用于左通道的头戴式耳机驱动器120L的合成音频信号SL，通过水平调节部分110L提供到如图3中所示的D/A转换器111L。

R相加部分75R执行基本的右通道分量RF、RS和RB及其反射波分量，左通道分量LF、LS和LB的串扰分量及其反射分量，中心通道分量C和低频效应通道分量LFE的加法。

然后，R相加部分75R将加法的结果作为用于右通道的头戴式耳机驱动器120R的合成音频信号SR，通过水平调节部分110R提供到如图3中所示的D/A转换器111R。

在这个示例中，中心通道分量C和低频效应通道分量LFE被提供到L相加部分75L和R相加部分75R二者并且被添加到左通道和右通道二者。由此，可以进一步提高中心通道方向上的声音定位感测，可以通过低频效应通道分量LFE再现低频音频分量，从而进一步提高其扩展度。

在D/A转换器111L和111R中，以如上所述的这种方式，与头部传递函数进行卷积的用于左通道的合成音频信号SL和用于右通道的合成音频信号被转换成模拟音频信号。

来自这些D/A转换器111L和111R的模拟音频信号被分别提供到电流-电压转换部分112L和112R，以便从电流信号转换成电压信号。

然后，被转换成电压信号的来自电流-电压转换部分112L和112R的音频信号经受水平调节部分113L和113R进行的水平调节，此后被提供到增益调节部分114L和114R，以经受增益调节。

然后，来自增益调节部分114L和114R的输出音频信号被放大器115L和115R放大，此后被输出到实施例的音频信号处理装置的输出端子116L和116R。被导向这些输出端子116L和116R的音频信号被分别提供到用于左耳的头戴式耳机驱动器120L和用于右耳的头戴式耳机驱动器120R，以经受声音再现。

在音频信号处理装置10中，根据这个示例，利用头戴式耳机驱动器120L和120R逐一用于左耳和右耳，头戴式耳机驱动器可通过虚拟声像定位来再现7.1通道多通道环绕声中的声场。

这里，在通过2通道头戴式耳机使用头部传递函数对多通道环绕声系统中的音频信号执行声音再现时，当只是模拟假定如图1中所示设置的扬声器环境时，难以再现在用实际如图1中所示设置的扬声器收听时的声音质量和声场。这是因为，如上所述，在用头戴式耳机收听时，头戴式耳机牢固地固定在听众的头部并且从听众耳朵附近输出声音，但在收听来自扬声器的声音时，听众的头部不一定是固定的，而是略有移动。因此，在收听来自扬声器的声音时，从扬声器到听众耳朵的距离和从听众观察的朝向扬声器的角度(方向)不是恒定的，因此，当只是模拟扬声器环境时，难以再现在用类似设置的扬声器收听时的声音质量和声场。

因此，在本实施例中，通过使7.1通道音频信号LF、LS、RF、RS、LB、RB和C经受图2中示出的信号处理部分100中的信号处理，在用2通道音频信号在多通道环绕声系统中再现音频信号时再现了在用实际设置的扬声器收听时的声音质量和声场。具体地讲，信号处理部分100将7.1通道音频信号LF、LS、RF、RS、LB、RB和C中的每个与其它通道的微量音频信号进行混合并且执行使声像略微波动的处理。

通过在与头部传递函数进行卷积之前的阶段中用信号处理部分100使7.1通道音频信号LF、LS、RF、RS、LB、RB和C经受信号处理，音频信号处理装置10可执行卷积信号处理，可在把要输出到2通道立体声头戴式耳机的音频信号混合之后提高声音质量或者扩展虚拟环绕声的声场。

如上所述，已经参照图2和图3描述了根据本公开的实施例的音频信号处理装置10的构造示例。接下来，将描述根据本公开的实施例的音频信号处理装置10中包括的信号处理部分100的构造示例。

[信号处理部分的构造示例]

图4A至图4G是示出根据本公开的实施例的音频信号处理装置10中包括的信号处理部分100的构造示例的说明性示图。以下，将参照图4A至图4G描述根据本公开的实施例的音频信号处理装置10中包括的信号处理部分100的构造示例。

图4A至图4G示出用于对7.1通道音频信号LF、LS、RF、RS、LB、RB和C中的每个执行信号处理的信号处理部分100的构造示例。例如，图4A示出用于对7.1通道音频信号之中的L执行以上信号处理的构造。

在本实施例中，在用信号处理部分100执行信号处理时，为了将音频信号与其它通道的微量音频信号进行混合并且使声像略微波动，使用被设置成接近该音频信号并且与该音频信号相距近似间隔的两个其它音频信号。

例如，在对信号C执行上述处理时，信号处理部分100使用与信号C逆时针和顺时针分开30度的信号L和R。另外，在对信号L执行上述处理时，信号处理部分100使用与信号L顺时针相隔60度的信号R和与信号L逆时针相隔90度的信号LS。类似地，在对信号R执行以上处理时，信号处理部分100使用与信号R逆时针相隔60度的信号L和与信号R顺时针相隔90度的信号RS。

另外，在对信号LS执行上述处理时，信号处理部分100使用例如与信号LS顺时针相隔90度的信号L和与信号LS逆时针相隔120度的信号RS。这里，信号处理部分100使用的是与信号LS逆时针相隔120度的信号RS而非与信号LS逆时针相隔90度的信号RB，因为在5.1通道多通道环绕声中不存在信号RB。类似地，在对信号RS执行上述处理时，信号处理部分100使用与信号RS逆时针相隔90度的信号R和与信号RS顺时针相隔120度的信号LS。另外，这里，信号处理部分100使用的是与信号RS顺时针相隔120度的信号LS而非与信号RS顺时针相隔90度的信号LB，因为在5.1通道多通道环绕声中不存在信号LB。

另外，例如，在对信号LB执行上述处理时，信号处理部分100使用与信号LB顺时针相隔30度的信号LS和与信号LB逆时针相隔60度的信号RB。类似地，在对信号RB执行上述处理时，信号处理部分100使用与信号RB逆时针相隔30度的信号RS和与信号RB顺时针相隔60度的信号LB。

以此方式，信号处理部分100使用上述其它两个音频信号对各音频信号执行使声像略微波动的处理。通过使声像略微波动，音频信号处理装置10可在用2通道音频信号再现多通道环绕声系统中的音频信号时改进声音质量和声场。

然后，信号处理部分100在所有通道上使声像的波动同步。换句话讲，信号处理部分100使声像定位位置波动，使得在所有通道上以相同方式表现。音频信号处理装置10由此可再现在用实际设置的多通道环绕声系统中的扬声器收听时的声音质量和声场。

图4A示出放大器131a、131b和131c以及加法器131d和131e。放大器131a、131b和131c各自将7.1通道音频信号之中的信号L放大预定量，并且输出所得信号。

放大器131a将信号L放大βf(1-2×αf)。使用此后将描述的值作为αf和βf的值。另外，放大器131b将信号L放大F_PanS*βf(αf*τ)。类似地，放大器131c将信号L放大F_PanF*βf(αf*(1-τ))。注意的是，τ的范围是0和1之间，是按预定周期变化的值。另外，使用此后将描述的值作为F_PanS和F_PanF的值。注意的是，αf、βf、τ、F_PanS和F_PanF是将虚拟声像定位位置相对于信号L波动的参数。对于下面的参数，同样适用。

加法器131d将信号LS与经放大器131b放大的信号L相加并且输出所得信号。类似地，加法器131e将信号RS与经放大器131c放大的信号L相加并且输出所得信号。以此方式被信号处理部分100放大和相加的信号是将经受与头部传递函数进行卷积处理的信号。

图4B示出放大器132a、132b和132c以及加法器132d和132e。放大器132a、132b和132c各自将7.1通道音频信号之中的信号C放大预定量，并且输出所得信号。

放大器132a将信号C放大βc(1-2×αc)。使用此后将描述的值作为αc和βc的值。另外，放大器132b将信号C放大βc(αc*τ)。类似地，放大器132c将信号C放大βc(αc*(1-τ))。

加法器132d将信号L与经放大器132b放大的信号C相加并且输出所得信号。类似地，加法器132e将信号R与经放大器132c放大的信号C相加并且输出所得信号。以此方式被信号处理部分100放大和相加的信号是将经受与头部传递函数进行卷积处理的信号。

图4C示出放大器133a、133b和133c以及加法器133d和133e。放大器133a、133b和133c各自将7.1通道音频信号之中的信号R放大预定量，并且输出所得信号。

放大器133a将信号R放大βf(1-2×αf)。使用此后将描述的值作为αf和βf的值。另外，放大器133b将信号R放大F_PanF*βf(αf*τ)。类似地，放大器133c将信号R放大F_PanS*βf(αf*(1-τ))。

加法器133d将信号L与经放大器133b放大的信号R相加并且输出所得信号。类似地，加法器133e将信号RS与经放大器133c放大的信号R相加并且输出所得信号。以此方式被信号处理部分100放大和相加的信号是将经受与头部传递函数进行卷积处理的信号。

图4D示出放大器134a、134b和134c以及加法器134d和134e。放大器134a、134b和134c各自将7.1通道音频信号之中的信号LS放大预定量，并且输出所得信号。

放大器134a将信号LS放大βs(1-2×αs)。使用此后将描述的值作为αs和βs的值。另外，放大器134b将信号LS放大S_PanS*βs(αs*τ)。类似地，放大器134c将信号LS放大S_PanF*βs(αs*(1-τ))。

加法器134d将信号RS与经放大器134b放大的信号LS相加并且输出所得信号。类似地，加法器134e将信号L与经放大器134c放大的信号LS相加并且输出所得信号。以此方式被信号处理部分100放大和相加的信号是将经受与头部传递函数进行卷积处理的信号。

图4E示出放大器135a、135b和135c以及加法器135d和135e。放大器135a、135b和135c各自将7.1通道音频信号之中的信号RS放大预定量，并且输出所得信号。

放大器135a将信号RS放大βs(1-2×αs)。使用此后将描述的值作为αs和βs的值。另外，放大器135b将信号RS放大S_PanF*βs(αs*τ)。类似地，放大器135c将信号RS放大S_PanS*βs(αs*(1-τ))。

加法器135d将信号R与经放大器135b放大的信号RS相加并且输出所得信号。类似地，加法器135e将信号LS与经放大器135c放大的信号RS相加并且输出所得信号。以此方式被信号处理部分100放大和相加的信号是将经受与头部传递函数进行卷积处理的信号。

图4F示出放大器136a、136b和136c以及加法器136d和136e。放大器136a、136b和136c各自将7.1通道音频信号之中的信号LB放大预定量，并且输出所得信号。

放大器136a将信号LB放大βb(1-2×αb)。使用此后将描述的值作为αb和βb的值。另外，放大器136b将信号LB放大B_PanS*βb(αb*τ)。类似地，放大器136c将信号LB放大B_PanB*βb(αb*(1-τ))。

加法器136d将信号LS与经放大器136b放大的信号LB相加并且输出所得信号。类似地，加法器136e将信号RB与经放大器136c放大的信号LB相加并且输出所得信号。以此方式被信号处理部分100放大和相加的信号是将经受与头部传递函数进行卷积处理的信号。

图4G示出放大器137a、137b和137c以及加法器137d和137e。放大器137a、137b和137c各自将7.1通道音频信号之中的信号RB放大预定量，并且输出所得信号。

放大器137a将信号RB放大βb(1-2×αb)。使用此后将描述的值作为αb和βb的值。另外，放大器137b将信号RB放大B_PanB*βb(αb*τ)。类似地，放大器137c将信号RB放大B_PanS*βb(αb*(1-τ))。

加法器137d将信号LB与经放大器137b放大的信号RB相加并且输出所得信号。类似地，加法器137e将信号RS与经放大器137c放大的信号RB相加并且输出所得信号。以此方式被信号处理部分100放大和相加的信号是将经受与头部传递函数进行卷积处理的信号。

使用下面的值作为上述βc、αc、βf、αf、βs、αs、βb和αb。

βc大致等于1.0

αc大致等于0.1

βf大致等于1.0

αf大致等于0.1

βs大致等于1.0

αs大致等于0.1×(60.0/210.0)

βb大致等于1.0

αb大致等于0.1×(60.0/90.0)

上述参数是基于信号C的分配并且是在假设输入信号随同一声像波动的前提下限定的。相对于除了信号C外的各通道，与被分配通道的扬声器的角度相一致地进行校正。

另外，下面的参数F_PanF、F_PanS、S_PanF、S_PanS、B_PanS和B_PanB涉及不能以相同角度分配的信号、用于执行角度校正(包括在分配时收听以进行的校正)的参数。下文中，将描述如何分配不能以相同角度分配的信号。

F_Pan大致等于0.05

F_PanF＝(1.0+F_Pan)

F_PanS＝(1.0-F_Pan)

S_Pan＝(F_Pan*(150.0/210.0))

S_PanF＝(1.0+S_Pan)

S_PanS＝(1.0-S_Pan)

B_Pan＝(F_Pan*(150.0/90.0))

B_PanS＝(1.0+B_Pan)

B_PanB＝(1.0-B_Pan)

这里，以“大致等于”表示的这些参数旨在表明可为此使用大致是这些参数的值。实际上，通过将这些参数从上述值略微变化，音频信号处理装置10可在把要输出到2通道立体声头戴式耳机的音频信号混合之后执行卷积信号处理，从而提高声音质量或者扩展虚拟环绕声的声场。

以此方式分配的各个音频信号在τ的范围在0和1之间的情况下进行周期性分配，以根据相同的扬声器布置按照τ具有相同的旋转。这个τ的周期包括例如固定模式和随机分配的模式。下文中，将描述这些图案。

如上所述，参照图4A至图4G描述了根据本公开的实施例的音频信号处理装置10中包括的信号处理部分100的构造示例。接下来，将描述根据本公开的实施例的音频信号处理装置10的操作。

[音频信号处理装置的操作示例]

图5是示出根据本公开的实施例的音频信号处理装置10的操作示例的流程图。图5中示出的流程图代表在针对多通道环绕声系统中的音频信号执行控制声像的定位位置的操作时音频信号处理装置10的操作示例。以下，将参照图5描述根据本公开的实施例的音频信号处理装置10的操作示例。

首先，在信号处理部分100中，对于多通道环绕声系统中的每个通道的音频信号，计算波动的中心位置(步骤S101)。在步骤S101的处理中，在对于每个通道的音频信号计算波动的中心位置之后，信号处理部分100随后根据相对于各通道的音频信号计算出的波动的中心位置来计算波动的宽度(步骤S102)。然后，信号处理部分100使得各通道的音频信号按步骤S102中计算出的波动宽度进行波动，然后将各通道的音频信号与另一个通道的音频信号进行合成(步骤S103)。

在使参数τ周期性变化时，信号处理部分100可使参数τ以与压缩音频数据时使用的块大小接近的周期进行变化，人耳很难察觉到这种变化。另外，信号处理部分100可使参数τ以随机周期进行变化。另外，信号处理部分100可按以下方式执行控制：用被多路复用的参数τ之和使得各通道的音频信号波动，其中使这些被多路复用的参数τ以不同周期进行变化。

这里，将描述使音频信号波动时使用的参数τ。图6A和图6B是示出在使音频信号波动时参数τ的变化示例的说明性示图。在图6A中示出在使参数τ如曲线形式图示地周期性变化时的变化的示例。在图6A中，使参数τ以40ms为周期与时间成比例。另外，在图6B中示出在使参数τ如曲线形式图示按随机周期变化时的变化的示例。

相对于如图6B中所示的使参数τ随机变化的模式，添加范围在-1和+1之间的并且具有不同周期的被多路复用的随机噪声的改进效果大于以简单的白噪声(或M序列)进行变化的情况。另外，添加大量的随机噪声(被添加的随机噪声更接近具有正态分布)往往会有更大的改进效果。换句话讲，当用WN(n)表示没有(几乎没有)关联性的范围在-1和1之间的白噪声(或M序列)时，

n＝1:τ＝WN(0)+1.0(随机噪声)

n＝2:τ＝(WN(0)+WN(1))/2.0+1.0(三角分布)

n＝8:τ＝(WN(0)+...+WN(7))/8.0+1.0(伪正态分布)

因此确认，随着n变大，声音质量和声场趋于进一步改进。

随后，示出各通道的音频信号的角度校正和波动宽度的示例。图7是示出信号C的波动宽度的说明性示图。信号C被分割并且被分配给以规则间隔设置在左侧和右侧的信号L和信号R。对于C，分配的量是例如80％，对于L和R，宽度在0和20％之间。由此，按信号C的声像定位位置将在信号C进行的初始声像定位位置上6度的范围内顺时针和逆时针波动。换句话讲，上述参数αc和βc具有以下的关系：一个是另一个的十倍大，从而使按信号C的声像定位位置在6度的范围内顺时针和逆时针波动，6度是L和R之间的60度间隔的1/10。

图8是示出信号R的波动宽度的说明性示图。信号R被分割并且被分配给以不规则间隔设置在右侧和左侧的信号L和信号RS。因此，为了分配信号R，首先，暂时将R的位置设置在使得L和RS以规则间隔定位的位置。在图8中，用R'表示临时设置的R位置。R'的位置是与R位置顺时针偏离15度的位置。

另外，当分配量如同信号C一样例如对于R为80％，对于L和RS为0和20％之间的宽度时，按信号R'的声像定位位置将在按信号R'的声像定位位置上15度的范围内顺时针和逆时针波动。据此，波动的幅度十分大，以致波动没有变成与信号C的波动相同。因此，如同信号C一样，信号R的声像定位位置的波动幅度被调节成使得波动的幅度对于左侧和右侧均在6度范围内。

图9是示出信号R的波动宽度的说明性示图。图9示出如何将信号R的声像定位位置的波动幅度从15度调节成6度。对于R的80％的分配和对于L和RS的0和20％之间的宽度变成对于R的92％的分配和对于L和RS的0和8％之间的宽度，使得波动幅度变成6度。这是通过将针对L和RS分配的20％乘以60/150而得到的值。另外，如同信号C一样，通过使波动幅度为6度，R'的位置和被分配信号R的L和RS的位置变成如图9右侧所示的R'、L'和RS'的位置。

据此，波动幅度被调节成与信号C的宽度相同的宽度，但信号R的声像定位位置从初始位置顺时针偏离6度，因此必须将此声像定位位置与初始位置对准。

图10是示出信号R的波动宽度的说明性示图。图10示出如何将信号R的声像定位位置与初始位置对准。通过将顺时针偏离6度的声像定位位置按照逆时针偏离6度的方式移位，信号的声像定位位置与初始位置对准。另外，L'和RS'的位置类似地逆时针移位6度。由此，R'、L'和RS'的位置变成R″、L″和RS″的位置。注意的是，R″的位置与R的位置相同。

为了将L'的位置逆时针移位6度，如图10中所示，添加通过将8％的波动幅度乘以6/30而得到的值。相反，为了将RS'的位置逆时针移位6度，如图10中所示，减去通过将8％的波动幅度乘以6/30而得到的值。分配的量由此变成对于L的0和9.6％之间的宽度和对于RS的0和6.4％之间的宽度，尽管R的分配量保持在92％。

通过以此方式调节角度，在信号R的声像定位位置与R的初始位置对准的状态下，可以将信号R的声像定位位置的波动幅度调节成向左侧和右侧均是6度，这与信号C的声像定位位置的波动幅度相同。用于调节波动幅度的这些参数是上述参数之中的βf、αf、F_PanF和F_PanS。通过将βf、αf、F_PanF和F_PanS设置成上述值，可以将信号R的声像定位位置的波动幅度调节成向左侧和右侧均是6度。

通过类似的调节，针对其它信号，可以将波动幅度调节成向左侧和右侧均是6度，这与信号C的声像定位位置的波动幅度相同。

图11是示出信号RS的波动宽度的说明性示图。信号RS也被分割并且被分配给位于右侧和左侧但以不规则间隔设置的信号R和信号LS。由此，通过与针对信号R的上述处理过程类似的处理过程，将信号RS的声像定位位置的波动幅度调节成向右侧和左侧均是6度。换句话讲，信号RS的声像定位位置被临时设置成使得R和LS以规则间隔定位，分配量被调节成使得波动幅度在临时声像定位位置上是6度，通过将临时声像定位位置返回到初始声像定位位置的方法，信号RS的声像定位位置的波动幅度被调节成向左侧和右侧均是6度。用于调节信号RS的声像定位位置的波动幅度的这些参数是上述参数之中的βs、αs、S_PanF和S_PanS。通过将βs、αs、S_PanF和S_PanS设置成上述值，可以将信号RS的声像定位位置的波动幅度调节成向左侧和右侧均是6度。

图12是示出信号RB的波动宽度的说明性示图。信号RB也被分割并且被分配给设置在右侧和左侧但以不规则间隔设置的信号RS和信号LB。由此，通过与针对信号R的上述处理过程类似的处理过程，将信号RB的声像定位位置的波动幅度调节成向左侧和右侧均是6度。换句话讲，信号RB的声像定位位置被临时设置成使得RS和LB以规则间隔设置，分配量被调节成使得波动幅度在临时声像定位位置上是6度，通过将临时声像定位位置返回到初始声像定位位置的方法，信号RB的声像定位位置的波动幅度被调节成向右侧和左侧均是6度。用于调节信号RB的声像定位位置的波动幅度的这些参数是上述参数之中的βb、αb、B_PanB和B_PanS。通过将βb、αb、B_PanB和B_PanS设置成上述值，可以将信号RS的声像定位位置的波动幅度调节成向右侧和左侧均是6度。

注意的是，针对信号L、信号LS和信号LB，当然可通过与针对信号R、信号RS和信号RB的处理过程类似的处理过程来调节波动幅度，它们是相对于连接听众和信号C的声像定位位置的线对称设置的。

以此方式，通过以相同波动幅度波动所有音频信号的声像定位位置，根据本公开的实施例的音频信号处理装置10可执行卷积信号处理，可在把将输出到2通道立体声头戴式耳机的音频信号混合之后提高虚拟环绕声的声音质量。此外，通过在相同定时以相同波动幅度波动所有音频信号的声像定位位置，根据本公开的实施例的音频信号处理装置10可执行卷积信号处理，可在将输出到2通道立体声头戴式耳机的音频信号混合之后提高虚拟环绕声的声音质量或者扩展虚拟环绕声的声场。

2.结论

如上所述，用根据本公开的实施例的音频信号处理装置10，通过在用2通道立体声头戴式耳机收听虚拟环绕声时与头部传递函数进行卷积，可得到所需的对虚拟声像定位的感受。然后，在与头部传递函数进行卷积之前，根据本公开的实施例的音频信号处理装置10执行用于使各音频信号的声像定位位置波动的信号处理。

通过执行用于使各音频信号的声像定位位置波动的信号处理，根据本公开的实施例的音频信号处理装置10可在与头部传递函数进行卷积之前提高把要输出到2通道立体声头戴式耳机的音频信号混合之后的虚拟环绕声的声音质量或者扩展虚拟环绕声的声场。然后，由于根据本公开的实施例的音频信号处理装置10通过信号处理使声像定位位置波动，因此在分配有用于检测听众头部晃动的传感器情况下，可提高虚拟环绕声的声音质量或者扩展虚拟环绕声的声场。因此，即使在用现有头戴式耳机输出声音的情况下，通过使用根据本公开的实施例的音频信号处理装置10，可以提高虚拟环绕声的声音质量或者扩展虚拟环绕声的声场。

注意的是，本公开的上述实施例可同与所需和任选的收听环境或房间环境相符合的头部传递函数进行卷积，并且使用可用于得到所需的对虚拟声像定位的感知的头部传递函数，头部传递函数被构造成消除测量麦克风或测量扬声器的属性。但本公开不限于使用这种特殊头部传递函数的情况，即使在与通用头部传递函数进行卷积的情况下也是可应用的。

本说明书中由装置执行的处理中的步骤不一定以序列图或流程图中图示的次序按时间顺序先后执行。例如，由装置执行的处理中的步骤可以与流程图中图示的次序不同的次序执行或者并行执行。

另外，可以形成计算机程序，计算机程序致使装入装置中的诸如CPU、ROM和RAM的硬件执行与上述装置的构造的功能相同的功能。另外，可以提供其中存储有计算机程序的存储介质。另外，还可以通过使用多个硬件构造功能框图所图示的功能块中的每个来使用多个硬件实现一系列处理。

以上已经参照附图描述了本公开的优选实施例，但本公开不限于以上示例。显而易见，本公开所属领域的普通技术人员可在所附权利要求书的范围内料想到各种替代形式和修改形式，应该理解这些替代形式和修改形式将自然落入本公开的技术范围内。

另外，还可如下地构造本技术。

(1)一种音频信号处理装置，所述音频信号处理装置包括：

信号处理部分，所述信号处理部分在根据多于两个通道的多个通道的音频信号产生并且输出2通道音频信号时，在以听众为中心的圆周上、以虚拟声像定位位置为中心改变虚拟声像定位位置，所述虚拟声像定位位置被假定对于设置在所述圆周上的音频信号的所述多个通道中的每个通道，所述2通道音频信号将经受位于听众双耳附近的位置的两个电声换能装置进行的声音再现。

(2)根据(1)所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分与全部所述多个通道同步地在所述圆周上改变虚拟声像定位位置。

(3)根据(2)所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分按预定周期在所述圆周上改变虚拟声像定位位置。

(4)根据(3)所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分按与压缩音频数据时使用的块大小接近的周期在所述圆周上改变虚拟声像定位位置。

(5)根据(3)所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分按随机周期在所述圆周上改变虚拟声像定位位置。

(6)根据(5)所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分按通过将具有不同周期的被多路复用的随机噪声相加而得到的周期在所述圆周上改变虚拟声像定位位置。

(7)根据(6)所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分按通过将具有不同周期的被多路复用的随机噪声相加以更接近正态分布而得到的周期在所述圆周上改变虚拟声像定位位置。

(8)根据(6)所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分按通过将具有不同周期的两个随机噪声相加而得到的周期在所述圆周上改变虚拟声像定位位置。

(9)根据(1)至(8)中的任一项所述的音频信号处理装置，其中，在将头部传递函数与所述多个通道中的每个通道的音频信号进行卷积之前，改变虚拟声像定位位置，所述头部传递函数用于使声像以被定位在虚拟声像定位位置的方式被收听到。

(10)一种音频信号处理方法，所述音频信号处理方法包括以下步骤：

在根据多于两个通道的多个通道中的音频信号产生并且输出2通道音频信号时，在以听众为中心的圆周上、以虚拟声像定位位置为中心改变虚拟声像定位位置，所述虚拟声像定位位置被假定对于设置在所述圆周上的音频信号的所述多个通道中的每个通道，所述2通道音频信号将经受位于听众双耳附近的位置的两个电声换能装置进行的声音再现。

(11)一种致使计算机执行以下步骤的计算机程序：

在根据多于两个通道的多个通道中的音频信号产生并且输出2通道音频信号时，在以听众为中心的圆周上、以虚拟声像定位位置为中心改变虚拟声像定位位置，所述虚拟声像定位位置被假定对于设置在所述圆周上的音频信号的所述多个通道中的每个通道，所述2通道音频信号将经受位于听众双耳附近的位置的两个电声换能装置进行的声音再现。

参考符号列表

10 音频信号处理装置

100 信号处理部分

Claims (10)

1.一种音频信号处理装置，所述音频信号处理装置包括：

信号处理部分，所述信号处理部分在根据多于两个通道的多个通道的音频信号产生并且输出2通道音频信号时，在以听众为中心的圆周上、以虚拟声像定位位置为中心使虚拟声像定位位置波动，所述虚拟声像定位位置针对设置在所述圆周上的音频信号的所述多个通道中的每个通道而被假定，所述2通道音频信号将经受位于听众双耳附近的位置的两个电声换能装置进行的声音再现，

其中，所述信号处理部分将所述多个通道的音频信号中的每个音频信号与所述多个通道中的其它音频信号混合来使虚拟声像定位位置波动，所述信号处理部分与全部所述多个通道同步地在所述圆周上使虚拟声像定位位置波动，

其中，所述多个通道的音频信号混合而输出2通道音频信号。

2.根据权利要求1所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分按预定周期在所述圆周上使虚拟声像定位位置波动。

3.根据权利要求2所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分按与压缩音频数据时使用的块大小接近的周期在所述圆周上使虚拟声像定位位置波动。

4.根据权利要求2所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分按随机周期在所述圆周上使虚拟声像定位位置波动。

5.根据权利要求4所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分按通过将具有不同周期的被多路复用的随机噪声相加而得到的周期在所述圆周上使虚拟声像定位位置波动。

6.根据权利要求5所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分按通过将具有不同周期的被多路复用的随机噪声相加以更接近正态分布而得到的周期在所述圆周上使虚拟声像定位位置波动。

7.根据权利要求5所述的音频信号处理装置，其中，所述信号处理部分按通过将具有不同周期的两个随机噪声相加而得到的周期在所述圆周上使虚拟声像定位位置波动。

8.根据权利要求1所述的音频信号处理装置，其中，在将头部传递函数与所述多个通道中的每个通道的音频信号进行卷积之前，改变虚拟声像定位位置，所述头部传递函数用于使声像以被定位在虚拟声像定位位置的方式被收听到。

9.一种音频信号处理方法，所述音频信号处理方法包括以下步骤：

在根据多于两个通道的多个通道中的音频信号产生并且输出2通道音频信号时，在以听众为中心的圆周上、以虚拟声像定位位置为中心使虚拟声像定位位置波动，所述虚拟声像定位位置针对设置在所述圆周上的音频信号的所述多个通道中的每个通道而被假定，所述2通道音频信号将经受位于听众双耳附近的位置的两个电声换能装置进行的声音再现，

其中，将所述多个通道的音频信号中的每个音频信号与所述多个通道中的其它音频信号混合来使虚拟声像定位位置波动，并且与全部所述多个通道同步地在所述圆周上使虚拟声像定位位置波动，

其中，所述多个通道的音频信号混合而输出2通道音频信号。

10.一种音频信号处理装置，包括：

在根据多于两个通道的多个通道中的音频信号产生并且输出2通道音频信号时，在以听众为中心的圆周上、以虚拟声像定位位置为中心使虚拟声像定位位置波动的部件，所述虚拟声像定位位置针对设置在所述圆周上的音频信号的所述多个通道中的每个通道而被假定，所述2通道音频信号将经受位于听众双耳附近的位置的两个电声换能装置进行的声音再现，

其中，将所述多个通道的音频信号中的每个音频信号与所述多个通道中的其它音频信号混合来使虚拟声像定位位置波动，并且与全部所述多个通道同步地在所述圆周上使虚拟声像定位位置波动，

其中，所述多个通道的音频信号混合而输出2通道音频信号。