TWI496479B - 增進多聲道之再生 - Google Patents

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TWI496479B
TWI496479B TW098127272A TW98127272A TWI496479B TW I496479 B TWI496479 B TW I496479B TW 098127272 A TW098127272 A TW 098127272A TW 98127272 A TW98127272 A TW 98127272A TW I496479 B TWI496479 B TW I496479B
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Description

增進多聲道之再生 相關申請案之交叉參考
本申請案請求2008年9月3日所提出美國專利臨時申請案第61/190963號之優先權，其全文於此倂入參考。
本發明係有關多聲道之領域。本發明尤有關適用於位在傳統前揚聲器上方之揚聲器之聲道設置方法。本發明亦有關用以進行該方法之設備及進行該方法之電腦程式。
根據本發明之一態樣，一種增進多聲道之再生之方法，此等聲道包含用於播放至一聆聽區域前方之聲道以及用於播放至一聆聽區域側面及/或後方之聲道，該方法包括：由一對用以播放至該聆聽區域側面或後側之聲道擷取異相聲音資訊之步驟；以及應用該異相聲音資訊於位在用於播放至該聆聽區域前方之聲道播放揚聲器上方的一或更多揚聲器之步驟。
該擷取步驟可擷取二組異相資訊，且其中該應用步驟將該第一組異相資訊應用於位在一或更多個播放用於播放至該聆聽區域左前方之一聲道或多聲道之左揚聲器上方的一或更多左垂直高度揚聲器，並可將該第二組異相資訊應用於位在一或更多個播放用於播放至該聆聽區域右前方之一聲道或多聲道之右播放揚聲器上方的一或更多個右垂直高度揚聲器。根據第一替代例，該擷取步驟可擷取一包括該對聲道中之異相成分之單音道之單音音頻信號，並將該單音音頻信號分成二信號，即一左垂直高度信號及一右垂直高度信號，用以分別耦接至該左垂直高度揚聲器及該右垂直高度揚聲器。根據第二替代例，該擷取步驟擷取二音頻信號，即一左垂直高度信號及一右垂直高度信號，用以分別耦接至該左垂直高度揚聲器及該右垂直高度揚聲器，垂直高度信號之每一者包括該對聲道中的異相成分，該左垂直高度信號被加權至該對聲道中的左側及/或左後側聲道，該右垂直高度信號被加權至該對聲道中的右側及/或右後側聲道。
較佳地，施加於該左垂直高度及該右垂直高度揚聲器之信號彼此同相，以便將聆聽區域中諸特定位置之異相信號刪除減至最少。
根據三個替代例中第一個，有一對用來播放至該聆聽區域側面及/或後側之聲道，即左環繞聲道及右環繞聲道。根據三個替代例中第二個，有一對用來播放至該聆聽區域側面及/或後側之聲道，即左後環繞聲道及右後環繞聲道。根據三個替代例中第三個，有二對用來播放至該聆聽區域側面及/或後側之聲道，即一對側環繞聲道及一對後環繞聲道，其中該對側環繞聲道係左環繞及右環繞聲道，且該對後環繞聲道係左後環繞及右後環繞聲道。
該擷取步驟可使用一被動陣列擷取該異相聲音資訊。擷取該異相聲音資訊之該對聲道可以Ls及Rs表示，且被擷取之異相聲音資訊可以Lvh及Rvh表示，使得Lvh，Rvh，Ls及Rs間的關係之特徵在於，Lvh=[(0.871 * Ls)-(0.49 * Rs)]，且Rvh=[(-0.49 * Ls)+(0.871 * Rs)]。
替代地，該擷取步驟使用一被動陣列擷取該異相聲音資訊。
多聲道可自一對聲源信號導出。該對音頻信號可為一對立體音響音頻信號，其由方向資訊編碼而成。替代地，該多聲道由二個以上之音頻源信號導出，該等音頻源信號包括代表用以播放至該聆聽區域前方及該聆聽區域側面及/或後側之個別聲道之獨立信號。代表用以播放至該聆聽區域側面及/或後側之個別聲道之一對獨立信號以異相垂直高度資訊編碼。
第1圖係顯示供再生用於播放至聆聽區域前方之左(L)、中心(C)及右(R)聲道以及用於播放至聆聽區域側面之左環繞(Ls)及右環繞(Rs)聲道之理想化揚聲器位置之環境的示意平面圖。此等配置通常亦包含一“LFE”(低頻效果)揚聲器(諸如超低音揚聲器)，且經常稱為“5.1”頻道播放配置(五個主頻道加上LFE頻道)。為簡化陳述，不再述及LFE頻道，其對本發明之說明及瞭解沒必要。
圖示於五個理想化揚聲器位置之中有一具有中心4之 理論上的聆聽區域2。設定中心揚聲器位置相對於聆聽區域中心成0度，其他揚聲器位置可如圖示具有一相對角度位置的範圍-右揚聲器位置自22至30度(左邊為鏡像位置範圍)，且右環繞揚聲器位置自90至110度(左邊環繞為鏡像位置範圍)。
第2圖係顯示供再生用於播放至聆聽區域前方之左(L)、中心(C)及右(R)聲道以及用於播放至聆聽區域側面及後側之左環繞(Ls)、右環繞(Rs)、左後環繞(Lrs)及右後環繞(Rrs)聲道之理想化揚聲器位置之環境的示意平面圖。此等配置典型地經常稱為“7.1”頻道播放配置(七個主頻道加上LFE頻道)。
圖示於七個理想化揚聲器位置之間有一具有中心8之理論上的聆聽區域6。設定中揚聲器位置相對於聆聽區域中心成0度，其他揚聲器位置可如圖示具有一相對角度位置的範圍-右揚聲器位置自22至30度(左邊為鏡像位置範圍)，且右環繞揚聲器位置自90至110度(左邊環繞為鏡像位置範圍)，且右環繞揚聲器位置自90至110度(左環繞為鏡像位置範圍)。
第3圖顯示根據本發明諸態樣所增添之多數垂直高度揚聲器位置之第1圖例子。圖式虛線(指出其在右(R)揚聲器位置的上方)表示在相對於聆聽區域中心4成22至45度的角度範圍內一右垂直高度(Rvh)揚聲器位置。圖式虛線(指出其在左(L)揚聲器位置的上方)表示在相對於聆聽區域中心22至45度的角度範圍之鏡像內一左 垂直高度(Lvh)揚聲器位置。
第4圖顯示小房間環境之第3圖例子。一沙發10位於聆聽區域2中。揚聲器位於L，LFE，C，R，Lvh，Rvh，Ls及Rs揚聲器位置。與多聲道相關聯之設備以12示意標示。一視頻螢幕14位於中央揚聲器位置上方。
須知，Lvh及Rvh揚聲器位置在前聲道之揚聲器位置上方。例如，經查，適當的Lvh及Rvh揚聲器位置在L及R揚聲器位置的上方至少一米處，且盡可能高。雖然，亦經查，Lvh及Rvh揚聲器位置可在較L及R揚聲器位置更廣的角度處(例如廣到45度而非30度)，Lvh及Rvh揚聲器位置卻以大體上位於L及R揚聲器位置正上方較佳。亦須知，L及R揚聲器位置位於Ls及Rs揚聲器位置上方。
第5圖顯示根據本發明諸態樣所增添之多數垂直高度揚聲器位置之第1圖例子。圖式虛線(指出其在右(R)揚聲器位置的上方)表示在相對於聆聽區域中心4成22至45度的角度範圍內一右垂直高度(Rvh)揚聲器位置。圖式虛線(指出其在左(L)揚聲器位置的上方)表示在相對於聆聽區域中心8成22至45度的角度範圍之鏡像內一左垂直高度(Lvh)揚聲器位置。
第6圖顯示小房間環境之第5圖例子。一沙發10位於聆聽區域2中。揚聲器位於L，LFE，C，R，Lvh，Rvh，Ls，Rs，Rrs及Lrs揚聲器位置。與多聲道相關聯之設備以12示意標示。一視頻螢幕14位於中央揚聲器位置 上方。
須知，Lvh及Rvh揚聲器位置在前聲道之揚聲器位置上方。例如，經查，適當的Lvh及Rvh揚聲器位置在L及R揚聲器位置的上方至少一米處，且盡可能高。雖然，亦經查，Lvh及Rvh揚聲器位置可在較L及R揚聲器位置更廣的角度處(例如廣到45度而非30度)，Lvh及Rvh揚聲器位置卻以大體上位於L及R揚聲器位置正上方較佳。亦須知，Lvh及Rvh揚聲器位置位於Ls，Rs，Rrs及Lrs揚聲器位置上方。
第7至10圖顯示根據本發明諸態樣，可獲得用以施加至位於Lvh及Rvh揚聲器位置之信號之種種方式之例子。
參考第7圖，其顯示應用於第1,3及4圖例子所共用的五個揚聲器位置之個別揚聲器的五個聲道(L，C，R，Ls及Rs)。藉一擷取器或擷取方法(“異相擷取”)16擷取用於從聆聽區側之揚聲器位置(Ls，Rs)播放之聲道對中的異相聲音資訊，以提供施加於Lvh及Rvh揚聲器位置之揚聲器的信號(第3及4圖)。裝置或方法16可例如為一被動或主動矩陣。適當被動矩陣之特徵可在於，Lvh=[(0.871 * Ls)-(0.49 * Rs)]，且Rvh=[(-0.49 * Ls)+(0.871 * Rs)]。
適當主動矩陣之靜態矩陣條件亦可具有相同特徵。
因此，擷取裝置或方法16擷取二聲音信號，即左垂直高度信號及右垂直高度信號，用以分別耦接至左垂直高度及右垂直高度揚聲器。垂直高度信號之每一者包括於Ls及Rs頻道之異相成份，藉矩陣係數(於例子中為0.871及0.49)，將左垂直高度信號加權於頻道對中的左側及/或左後側頻道，並將右垂直高度信號加權於頻道對中的右側及/或右後側頻道。較佳地，垂直高度信號彼此同相。
於第8圖之例子中顯示用於第2、5及6圖例子所共用七個揚聲器位置之個別揚聲器之七個聲道(L，C，R，Ls，Rs，Lrs及Rrs)。藉一擷取器或擷取方法(“異相擷取”)16擷取用於從聆聽區側之揚聲器位置(Ls，Rs)播放之聲道對中的異相聲音資訊，以提供施加於Lvh及Rvh揚聲器位置之揚聲器的信號(第5及6圖)。裝置或方法16可例如為一被動或主動矩陣。適當被動矩陣之特徵可在於，
Lvh=[(0.871*Lrs)-(0.49*Rrs)],且Rvh=[(-0.49*Lrs)+(0.871*Rrs)]。
適當主動矩陣之靜態矩陣條件亦可具有相同特徵。
因此，擷取裝置或方法16擷取二聲音信號，即左垂直高度信號及右垂直高度信號，以分別耦接至左垂直高度及右垂直高度揚聲器。垂直高度信號之每一者包括於Ls及Rs聲道之異相成份，藉矩陣係數(於例子中為0.871及0.49)，將左垂直高度信號加權於頻道對中的左側及/或左後側頻道，並將右垂直高度信號加權於頻道對中的右側及/或右後側頻道。較佳地，垂直高度信號彼此同相。
雖然經查其適於從Ls及Rs聲道對擷取左垂直高度信號及右垂直高度信號，惟，垂直高度信號卻亦可從Lrs及Rrs聲道對擷取。
於第9圖之例子中顯示用於第1、3及4圖例子所共用五個揚聲器位置之個別揚聲器之五個聲道(L，C，R，Ls及Rs)。藉一擷取器或擷取方法(“異相擷取”)18及信號分路器或信號分路方法(“分路信號”)20擷取用於從聆聽區側之揚聲器位置(Ls，Rs)播放之聲道對中的異相聲音資訊，以提供施加於Lvh及Rvh揚聲器位置之揚聲器的信號(第3及4圖)。於此例子中，擷取器或擷取方法導出單一單音信號，而非如第7及8圖例子之二立體聲信號。裝置或方法18可例如為一被動或主動矩陣。適當被動矩陣之特徵可在於，
Lvh=Rvh=(Ls-Rs)。
適當主動矩陣之靜態矩陣條件亦可具有相同特徵。信號分路裝置或方法20可被視為擷取裝置或方法18之一部分。
單一單音信號可被分成二相同信號。替代地，亦可應用某些類型的偽立體導出於單音信號。
因此，擷取裝置或方法18擷取二聲音信號，即左垂直高度信號及右垂直高度信號，用以分別耦接至左垂直高度及右垂直高度揚聲器。垂直高度信號之每一者包括於Ls及Rs聲道之異相成份。較佳地，垂直高度信號彼此同相。
於第10圖之例子中顯示用於第2、5及6圖例子所共用七個揚聲器位置之個別揚聲器之七個聲道(L，C，R，Ls，Rs，Lrs及Rrs)。藉一擷取器或擷取方法(“異相擷取”)18及信號分路器或信號分路方法(“分路信號”)20擷取用於從聆聽區側之揚聲器位置(Ls，Rs)播放之聲道對中的異相聲音資訊，以提供施加於Lvh及Rvh揚聲器位置之揚聲器的信號(第3及4圖)。於此例子中，擷取器或擷取方法導出單一單音信號，而非如第7及8圖例子之二立體聲信號。裝置或方法18可例如為一被動或主動矩陣。適當被動矩陣之特徵可在於，
Lvh=Rvh=(Lrs-Rrs)。
適當主動矩陣之靜態矩陣條件亦可具有相同特徵。信號分路裝置或方法20可被視為擷取裝置或方法18之一部分。
單一單音信號可被分成二相同信號。替代地，亦可應用某些類型的偽立體導出於單音信號。
因此，擷取裝置或方法18擷取二聲音信號，即左垂直高度信號及右垂直高度信號，用以分別耦接至左垂直高度及右垂直高度揚聲器。垂直高度信號之每一者包括於Ls及Rs聲道之異相成份。較佳地，垂直高度信號彼此同相。
雖然經查其適於從Ls及Rs聲道對擷取左垂直高度信號及右垂直高度信號，惟，垂直高度信號卻亦可從Lrs及Rrs聲道對擷取。
於第3-10圖之各種例示性實施例中，多聲道(L，C，R，Ls，Rs，Lvh，Rvh；L，C，R，Ls，Rs，Lrs，Rrs，Lvh，Rvh)可為從一對聲源信號導出之聲道。此對聲音信號可為一對立體音響音頻信號，其由方向資訊編碼而成。代表用於播放至聆聽區側面及/或後側之個別聲道之一對獨立信號可藉異相垂直高度信號編碼。於無此種可能難以實施之編碼時，可將所獲得之垂直高度信號視為偽高度信號。本發明之一態樣係有鑑於其導出方式，此種偽高度信號不可能包含在藉於Lvh及Rvh位置中的揚聲器播放時不可感知或異相之聲音。此等偽高度信號主要包括出現於側面或後側聲道之環境或擴散聲音。
替代地，多聲道可自包括代表用於播放至聆聽區前面及聆聽區側面及/或後側之個別聲道之獨立(或離散(discrete))信號之兩個以上生源信號導出。一對代表用於播放至聆聽區側面及/或後側之個別聲道之獨立信號可藉異相垂直高度信號編碼。於此情況下，聲音可明確定位以藉位於Lvh及Rvh位置的揚聲器播放。
為求簡明，各圖不顯示於實施實際聲音播放配置時可能需要的相對時間延遲及增益調整。實施此種時間延遲及增益調整之方式於本技藝中業已周知，且不構成本發明之一部分。
須知，用以再生多聲道之第1-6圖之配置係本發明諸態樣之環境例子。例如，第1及2圖例子中揚聲器位置之角度位置對本發明並不重要。亦當知，可放置一個以上揚聲器於一揚聲器位置或其附近。
實施
本發明可以硬體或軟體或二者之組合(例如可程式邏輯陣列)實施。除非另有所指，否則，所含作為本發明一部分之演算法本來就與任何特定電腦或其他設備無關。特別是，可藉根據本文所教示寫成之程式，使用種種一般用途的機器，或可更方便地構成更專業的設備(例如積體電路)以進行必要方法步驟。因此，本發明可在執行於一個或更多個可程式電腦系統之一個或更多個程式中實施，該等系統之每一者包括至少一個處理器、至少一個資料儲存系統(包含揮發性及非揮發性記憶體及/或儲存元件)、至少一個輸入裝置或埠以及至少一個輸出裝置或埠。應用程式碼輸入資料以進行本文所述功能及產生輸出資訊。以習知方式應用一個或更多個輸出裝置。
每一個此種程式可用任一所欲電腦語言(包含機器、總成或高水準程序或目的導向程式語言)來與電腦系統溝通。於任何情況下，該語言可為編譯語言或解譯語言。
每一個此種電腦程式較佳地儲存或下載至一儲存媒體或裝置(例如固態記憶體或媒體或磁性或光學媒體)，可藉一般或特殊用途可程式電腦讀取，用來於儲存媒體或裝置藉電腦系統讀取時構成並進行本文所述程序。本發明系統亦可作為可電腦讀取之儲存媒體，予以實施，以電腦程式構成，其中如此配置之儲存媒體使電腦系統以特定或預定方式進行本文所述功能。業已說明本發明之多數實施例。然而，須知，在不悖離本發明之精神及範疇下，可進行種種修改。例如，本文所述某些步驟可按順序獨立進行，或可按不同於所述順序進行。
2．．．聆聽區域
4．．．中心
6．．．聆聽區域
8．．．中心
10．．．沙發
12．．．設備
13．．．視頻螢幕
16．．．擷取裝置或方法
18．．．擷取裝置或方法
20．．．信號分路裝置或方法
第1圖係顯示供再生用於播放至聆聽區域前方之左(L)、中(C)及右(R)聲道以及用於播放至聆聽區域側面之左環繞(Ls)及右環繞(Rs)聲道之理想化揚聲器位置之環境的示意平面圖。
第2圖係顯示供再生用於播放至聆聽區域前方之左(L)、中(C)及右(R)聲道以及用於播放至聆聽區域側面及後側之左環繞(Ls)、右環繞(Rs)、左後環繞(Lrs)及右後環繞(Rrs)聲道之理想化揚聲器位置之環境的示意平面圖。
第3圖顯示根據本發明諸態樣所增添之多數垂直高度揚聲器位置之第1圖例子。
第4圖顯示小房間環境之第3圖例子。
第5圖顯示根據本發明諸態樣所增添之多數垂直高度揚聲器位置之第1圖例子。
第6圖顯示小房間環境之第5圖例子。
第1至6圖均非按比例繪製。
第7至10圖顯示根據本發明諸態樣，可獲得用以施加至位於Lvh及Rvh揚聲器位置之信號之種種方式之例子。
10．．．沙發
12．．．設備

Claims (19)

  1. 一種增進多聲道之再生之方法，該等聲道包含用於播放至一聆聽區域(L,R)前方之聲道以及一對用於播放至該聆聽區域側面(Ls,Rs)及/或一對用於播放至該聆聽區域後方(Lrs,Rrs)之聲道，該方法包括：自一對擷取聲道(Ls,Rs,Lrs,Rrs)擷取異相聲音資訊之步驟，其中該對擷取聲道是該對用以播放至該聆聽區域側面(Ls,Rs)之聲道或是該對用以播放至該聆聽區之後側(Lrs,Rrs)之聲道；以及應用該異相聲音資訊於位在用於播放至該聆聽區域前方(L,R)之聲道播放揚聲器(Lvh,Rvh)上方的揚聲器之步驟，其中該擷取步驟擷取第一及第二組異相資訊，且其中該應用步驟將該第一組異相資訊應用於位在播放用於播放至該聆聽區域左前方(L)之該等聲道之一聲道的一或更多左揚聲器上方的一或更多左垂直高度揚聲器(Lvh)，並將該第二組異相資訊應用於位在播放用於播放至該聆聽區域右前方(R)之該等聲道之一聲道的一或更多個右揚聲器上方的一或更多個右垂直高度揚聲器(Rvh)，其中，擷取該異相聲音資訊之該對聲道可以Ls及Rs表示，且被擷取之異相聲音資訊可以Lvh及Rvh表示，且又其中，Ls乘第一因數後減去Rs乘第二因數的積以得到Lvh，及Ls乘第三因數後加上Rs乘第四因數的積以得到Rvh。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該擷取步驟 擷取一包括該對擷取聲道(Ls,Rs,Lrs,Rrs)中之異相成分之單聲道之單聲音頻信號，並將該單音音頻信號分成二信號，即一左垂直高度信號及一右垂直高度信號，用以分別耦接至該左垂直高度(Lvh)揚聲器及該右垂直高度(Rvh)揚聲器。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該擷取步驟擷取二音頻信號，即一左垂直高度信號及一右垂直高度信號，用以分別耦接至該左垂直高度(Lvh)揚聲器及該右垂直高度(Rvh)揚聲器，該等垂直高度信號之每一者包括該對擷取聲道中的異相成分，該左垂直高度信號被加權至該對擷取聲道中的左側及/或左後側聲道，該右垂直高度信號被加權至該對擷取聲道中的右側及/或右後側聲道。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之方法，其中施加於該左垂直高度(Lvh)及該右垂直高度(Rvh)揚聲器之信號彼此同相。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中有一對用來播放至該聆聽區域側面(Ls,Rs)之聲道，即左環繞聲道及右環繞聲道。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中有一對用來播放至該聆聽區域後側(Lrs,Rrs)之聲道，即左後環繞聲道及右後環繞聲道。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中有一對用來播放至該聆聽區域側面(Ls,Rs)之側環繞聲道及一對用來播放至該聆聽區域後側(Lrs,Rrs)之後環繞聲道，且其中該 對側環繞聲道係該左環繞及右環繞聲道，且該對後環繞聲道係左後環繞及右後環繞聲道。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該擷取步驟使用一被動陣列擷取該異相聲音資訊。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中Lvh、Rvh、Ls及Rs間的關係之特徵在於，Lvh=[(0.871 * Ls)-(0.49 * Rs)]，且Rvh=[(-0.49 * Ls)+(0.871 * Rs)]。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該擷取步驟使用一主動陣列擷取該異相聲音資訊。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該多聲道由一對音頻源信號導出。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該對音頻信號係一對立體音響音頻信號，其由方向資訊編碼而成。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該多聲道由二個以上之音頻源信號導出，該等音頻源信號包括代表用以播放至該聆聽區域前方及該聆聽區域側面及/或後側之個別聲道之獨立信號。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中代表用以播放至該聆聽區域側面及或後側之個別聲道之一對獨立信號以異相垂直高度資訊編碼。
  15. 如申請專利範圍第1項之方法，其中用於播放至該聆聽區域側面(Ls,Rs)之該對聲道被應用到位於該聆聽區域側面(Ls,Rs)的揚聲器。
  16. 如申請專利範圍第1項之方法，其中用於播放至該聆聽區域後側(Lrs,Rrs)之該對聲道被應用到位於該聆聽區域後側(Lrs,Rrs)的揚聲器。
  17. 如申請專利範圍第1項之方法，其中用於播放至該聆聽區域側面(Ls,Rs)之該對聲道被應用到位於該聆聽區域側面(Ls,Rs)的揚聲器，且其中用於播放至該聆聽區域後側(Lrs,Rrs)之該對聲道被應用到位於該聆聽區域後側(Lrs,Rrs)的揚聲器。
  18. 一種用以實施如申請專利範圍第1項之方法的設備。
  19. 一種非暫態電腦可讀取儲存媒體，其以電腦程式編碼，用以使電腦實施如申請專利範圍第1-4項中任一項之方法。
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