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DE112006002548T5 - Vorrichtung und Verfahren zur Wiedergabe von virtuellem Zweikanal-Ton - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Wiedergabe von virtuellem Zweikanal-Ton Download PDF

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DE112006002548T5
DE112006002548T5 DE112006002548T DE112006002548T DE112006002548T5 DE 112006002548 T5 DE112006002548 T5 DE 112006002548T5 DE 112006002548 T DE112006002548 T DE 112006002548T DE 112006002548 T DE112006002548 T DE 112006002548T DE 112006002548 T5 DE112006002548 T5 DE 112006002548T5
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DE
Germany
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channel
signals
unit
signal
output
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Application number
DE112006002548T
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English (en)
Inventor
Sun-min Yongin Kim
Sang-Il Park
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audioeingangssignalen als Zweikanal-Ausgangssignale, wobei die Vorrichtung umfasst:
eine Vorverarbeitungs-Filtereinheit, die eine Korrelation zwischen den Zweikanal-Audiosignalen von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen reduziert und eine Präsenz-Wahrnehmung erzeugt;
eine Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher, die die von der Vorverarbeitungs-Filtereinheit ausgegebenen Zweikanal-Audiosignale in eine virtuelle Tonquelle an einer vorgegebenen Position umwandelt;
eine Signalkorrektur-Filtereinheit, die eine Signalcharakteristik zwischen verbliebenen der Mehrkanal-Audioeingangssignale mit Ausnahme der Zweikanal-Audioeingangssignale und den von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher ausgegebenen Zweikanal-Audiosignalen korrigiert; und
eine Additionseinheit, die an einen ersten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden, und an einen zweiten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Das vorliegende allgemeine erfindungsgemäße Konzept bezieht sich auf ein Stereo-Tonsystem und insbesondere auf eine Stereoton-Erzeugungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Erzeugen virtueller Tonquellen für Zweikanal-Audiosignale, bei dem Ausgangsverstärkungen und Zeitverzögerungen für Audio-Eingangssignale verbleibender Kanäle so reguliert werden, dass eine natürliche Stereo-Wahrnehmung gewährleistet werden kann.
  • Technischer Hintergrund
  • Im Allgemeinen erzeugt ein Audio-Wiedergabesystem einen Surround-Klangeffekt, so beispielsweise ein 5.1-Kanal-System, unter Verwendung von nur zwei Lautsprechern.
  • Ein herkömmliches Stereoton-Erzeugungssystem zum Wiedergeben von 5.1-Kanal-Ton über Zweikanal-Lautsprecher wird in WO 99/49574 ( PCT/AU99/00002 , eingereicht am 6. Januar 1999 unter dem Titel "AUDIO SIGNAL PROCESSING METHOD AND APPARA-TUS") beschrieben.
  • 1 ist ein Blockschaltbild, das das herkömmliche Stereoton-Erzeugungssystem 1 darstellt. Wie unter Bezugnahme auf 1 zu sehen ist, enthält das herkömmliche Tonerzeugungssystem einen Teil, der mit einer Faltung eines Eingangssignals mit einer Impulsantwort unter Verwendung einer kopfbezogenen Übertragungsfunktion (head related transfer function – HRTF) als einem Down-Mixing-Verfahren zum Erzeugen eines 5.1-Kanal-Stereo-Hörgefühls über Zweikanal-Lautsprecher verbunden ist, und einen Teil zum Addieren der gefalteten Signale zu zwei Kanälen.
  • Wie unter Bezugnahme auf 1 zu sehen ist, werden 5.1-Kanal-Audiosignale eingegeben. Die 5.1-Kanäle enthalten einen linken vorderen Kanal 2, einen rechten vorderen Kanal, einen mittleren vorderen Kanal, einen linken Surround-Kanal, einen rechten Surround-Kanal und einen Low-Frequency-Effect (LFE)-Kanal. Dementsprechend wird in Bezug auf den linken vorderen Kanal eine entsprechende linke vordere Impulsantwort-Funktion 4 mit einem linken vorderen Signal 3 gefaltet. Die linke vordere Impulsantwort-Funktion 4 ist eine Impulsantwort, die durch ein linkes Ohr eines Hörers als eine ideale Impulsspitze empfangen, die von einem Lautsprecher des linken vorderen Kanals ausgegeben wird, der an einer idealen Position angeordnet ist, und sie verwendet die HRTF. Ein Ausgangssignal 7 wird zu einem Signal 10 des linken Kanals für einen Kopfhörer addiert. Auf gleiche Weise wird eine Impulsantwort-Funktion 5, die einem rechten Ohr des Hörers entspricht, für einen Lautsprecher des rechten Kanals mit dem linken vorderen Signal 3 gefaltet, um ein Ausgangssignal 9 zu erzeugen, das zu dem Signal 11 des rechten Kanals zu addieren ist.
  • Dementsprechend werden Audiosignale des linken vorderen Kanals 2, des rechten vorderen Kanals, des mittleren vorderen Kanals, des linken Surround-Kanals, des rechten Surround-Kanals und des LFE-Kanals jeweils mit entsprechenden Impulsantworten gefaltet, so dass zwei Signale, d. h. ein linkes Signal und ein rechtes Signal, für jeden Kanal erzeugt werden. Dann werden linke Signale der sechs Kanäle zueinander addiert, und rechte Signale der sechs Kanäle werden zueinander addiert, so dass schließlich Zweikanal-Ausgangssignale gewonnen werden.
  • Wenn die Zweikanal-Ausgangssignale wiedergegeben werden, wird ein Stereo-Hörgefühl durch zwei tatsächlich vorhandene Lautsprecher so erzeugt, als ob virtuelle Lautsprecher, d. h. ein linker vorderer, ein rechter vorderer, ein mittlerer, ein linker Surround- und ein rechter Surround-Lautsprecher um den Hörer herum angeordnet wären.
  • Bei dem herkömmlichen Stereoton-Erzeugungssystem 1, wie es in 1 dargestellt ist, ist es jedoch, wenn eine Korrelation zwischen dem linken Surround-Kanal und dem rechten Surround-Kanal stark ist, schwierig, ein Klangbild hinter dem Hörer zu erzeugen.
  • Dabei zeigt die starke Korrelation, dass die Toncharakteristiken nahezu die gleichen sind, und der Grund dafür, dass es schwierig ist, ein Klangbild hinter dem Hörer zu erzeugen, wenn die Korrelation stark ist, wird im Folgenden erläutert.
  • Eine virtuelle Tonquelle wird unter Verwendung von HRTF erzeugt, die eine Charakteristik eines akustischen Signals an den Ohren des Hörers (d. h. einem menschlichen Ohr) ist, die von der Form des Kopfes und der Ohren des Hörers abhängt. Mit HRTF kann dreidimensionaler Ton aufgrund eines Phänomens wahrgenommen werden, das aus Charakteristiken komplizierter Wege resultiert, so beispielsweise Beugung an der Haut des Kopfes des Hörers und Reflektion durch eine Ohrmuschel, die in Bezug auf eine Auftreffrichtung von Ton, zusätzlich zu den einfachen Wegdifferenzen, wie beispielsweise interauraler Pegeldifferenz (inter aural level difference – ILD) und interauraler Laufzeitdifferenz (inter aural time difference – ITD), variiert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Obwohl HRTF einfache Unterscheidung zwischen linken und rechten Klangbildern auf einer horizontalen Fläche ermöglicht, ist es jedoch aufgrund eines Standardfehlers von HRTF schwierig, vordere und hintere Klangbilder zu unterscheiden. Um die Positionen vorderer und hinterer Klangbilder zu unterscheiden, sollte eine genaue Frequenz eines tatsächlichen Benutzers gemessen werden. Da normalerweise ein standardisierter Dummy-Kopf verwendet wird, kommt es aufgrund eines Unterschiedes zwischen der Frequenzcharakteristik des Dummy-Kopfes und des tatsächlichen Benutzers zur Verwechslung zwischen vorn und hinten.
  • Wenn die Surround-Kanäle verwendet werden, kann der Effekt des Surround-Kanals nur erreicht werden, wenn Klangbilder an einem linken Ohr und einem rechten Ohr des Hörers positioniert sind. Wenn die Korrelation der Audio-Eingangssignale des linken und des rechten Surround-Kanals stark ist, ist das Klangbild in der Mitte hinter dem Benutzer positioniert. Des Weiteren kommt es aufgrund des Einsatzes des standardisierten Dummy-Kopfes zur Verwechslung zwischen vorn und hinten, und es ist schwierig, den Effekt der Surround-Kanäle zu erzielen.
  • Technische Lösung
  • Das vorliegende allgemeine erfindungsgemäße Konzept schafft eine Stereoton-Erzeugungsvorrichtung sowie ein Verfahren, mit dem eine Stereo-Wahrnehmung, die durch ein Mehrkanal-Lautsprechersystem ermöglicht wird, unter Verwendung eines Zweikanal-Lautsprechersystems erzeugt wird. Des Weiteren werden bei Mehrkanal-Audiosignale virtuelle Tonquellen für Zweikanal-Audiosignale erzeugt, und Ausgangsverstärkungen sowie Zeitverzögerungen für Audiosignale verbleibender Kanäle (d. h. mit Ausnahme der Zweikanal-Audiosignale) werden so reguliert, dass eine natürliche Stereo-Wahrnehmung erzeugt werden kann.
  • Zusätzliche Aspekte des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch die Umsetzung des allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes in Erfahrung gebracht werden.
  • Vorteilhafte Effekte
  • Gemäß verschiedener Ausführungen des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes, wie es oben beschrieben ist, können Mehrkanal-Audiosignale unter Verwendung von Zweikanal-Ausgängen wiedergegeben werden und eine Stereo-Wahrnehmung eines Mehrkanal-Lautsprechersystems kann realisiert werden, auch wenn nur Zweikanal-Ausgänge verwendet werden.
  • Des Weiteren kann in Bezug auf Audioeingangssignale eines linken und rechten Surround-Kanals für den Hörer eine Stereo-Wahmehmung effektiv erzeugt werden, indem virtuelle Lautsprecher links und rechts hinter einem Hörer erzeugt werden.
  • Weiterhin kann selbst, wenn eine Korrelation zwischen den Audioeingangssignalen des linken und des rechten Surround-Kanals stark ist, eine Lokalisation des Tons verbessert werden, und realistischer Klang kann erzeugt werden, so dass für den Hörer ein weiter verbesserter Stereoton geschaffen werden kann.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockschaltbild, das ein herkömmliches Stereoton-Erzeugungssystem darstellt;
  • 2 ist ein Blockschaltbild, das eine Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audiosignalen über zwei Kanäle einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 3 ist eine schematische Darstellung, die eine Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang der Stereoton-Erzeugungsvorrichtung in 2 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 4 ist ein Schema, das eine Vorverarbeitungs-Filtereinheit der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang in 3 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 5 ist ein Schema, das eine Vorverarbeitungs-Filtereinheit der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang in 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 6 ist ein detailliertes Schema, das eine Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang in 3 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 7 ist ein Blockschaltbild, das die Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher in 6 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 8 ist ein Blockschaltbild einer angenäherten Bauform, die die Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher in 6 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 9 ist ein Blockschaltbild, das die Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher in 6 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 10 ist ein ungefähres Schema, das die Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher in 6 gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 11 ist ein Blockschaltbild, das die Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher in 6 gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 12 ist ein Blockschaltbild, das die Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang der Stereoton-Erzeugungsvorrichtung in 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 13 ist ein Blockschaltbild, das die Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang der Stereoton-Erzeugungsvorrichtung in 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 14 ist ein detailliertes Blockschaltbild, das eine Signalkorrektur-Filtereinheit der Stereoton-Erzeugungsvorrichtung in 2 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt;
  • 15 ist ein Blockschaltbild, das eine Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audiosignalen über zwei Kanäle gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt; und
  • 16 ist ein detailliertes Blockschaltbild, das eine Signalkorrektur-Fehlereinheit der Stereoton-Erzeugungsvorrichtung in 15 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt.
  • Beste Ausführungsweise
  • Die obenstehenden und/oder andere Aspekte des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes können erreicht werden, indem eine Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audioeingangssignalen als Zweikanal-Ausgänge geschaffen wird, wobei die Vorrichtung eine Vorverarbeitungs-Filtereinheit, die eine Korrelation zwischen Zweikanal-Audiosignalen von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen reduziert und eine Präsenz-Wahrnehmung (presence perception) erzeugt, eine Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher, die von der Vorverarbeitungs-Filtereinheit ausgegebenen Zweikanal-Audiosignale in eine virtuelle Tonquelle an einer vorgegebenen Position umwandelt, eine Signalkorrektur-Filtereinheit, die eine Signalcharakteristik zwischen verbleibenden der Mehrkanal-Audioeingangssignale mit Ausnahme der Zweikanal-Audioeingangssignale und den Zweikanal-Audiosignalen korrigiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher ausgegeben werden, und eine Additionseinheit enthält, die an einen ersten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden, und an einen zweiten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden.
  • Die obenstehenden und/oder andere Aspekte des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes können auch erreicht werden, indem eine Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audioeingangssignalen als Zweikanal-Audiosignalausgänge geschaffen wird, wobei die Vorrichtung eine Vorverarbeitungs-Filtereinheit, die Gruppenverzögerung einer vorgegebenen Frequenzkomponente von Zweikanal-Audiosignalen durchführt, die aus den Mehrkanal-Audioeingangssignalen ausgewählt werden, eine Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher, die die ausgewählten Zweikanal-Audiosignale, die von der Vorverarbeitungs-Filtereinheit ausgegeben werden, in eine virtuelle Tonquelle an einer vorgegebenen Position umwandelt, eine Signalkorrektur-Filtereinheit, die einen Ausgangspegel und eine Zeitverzögerung zwischen verbleibenden Mehrkanal-Audiosignalen mit Ausnahme der ausgewählten Zweikanal-Audiosignale und der ausgewählten Zweikanal-Audiosignale korrigiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher ausgegeben werden, und eine Additionseinheit enthält, die an einen ersten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden, und an einen zweiten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden.
  • Die obenstehenden und/oder andere Aspekte des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes können auch erreicht werden, indem eine Stereoton-Erzeugungsvorrichtung geschaffen wird, die Faltung von zwei Matrixstrukturen mit vorgegebenen Größen durchführt, indem sie einen binauralen Synthesizer und eine Übersprechunterdrückungseinrichtung in Bezug auf Zweikanal-Signale im Voraus berechnet, wobei die Vorrichtung eine Verzögerungseinheit, die Eingangssignale eines ersten und eines zweiten Kanals mit jeweiligen vorgegebenen Verzögerungswerten verzögert, eine Verstärkungseinheit, die einen Ausgangspegel jeder des in der Verzögerungseinheit verzögerten Eingangssignals des ersten und des zweiten Kanals reguliert, eine erste Additionseinheit, die das Eingangssignal des ersten Kanals und das Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogene Signal des zweiten Kanals addiert, eine erste Filtereinheit, die eine Frequenzcharakteristik eines von der ersten Additionseinheit ausgegebenen Signals reguliert, eine zweite Additionseinheit, die das Eingangssignal des zweiten Kanals und das Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogene Signal des ersten Kanals addiert, und eine zweite Filtereinheit enthält, die eine Frequenzcharakteristik eines von der zweiten Additionseinheit ausgegebenen Signals reguliert.
  • Die obenstehenden und/oder andere Aspekte des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes können auch erreicht werden, indem eine Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audioeingangssignalen als Zweikanal-Ausgangssignale geschaffen wird, wobei die Vorrichtung eine Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang, die eine Korrelation zwischen Audiosignalen zweier Surround-Kanäle von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen reduziert und die Audiosignale der zwei Surround-Kanäle in virtuelle Tonquellen an vorgegebenen Positionen umwandelt, eine Wide-Stereo-Erzeugungseinheit, die Audiosignale zweier vorderer Kanäle von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen als Verbreiterungs-Stereosignale erzeugt, indem sie eine binaurale Synthese und eine Übersprechunterdrückungseinrichtung faltet, und eine Signalkorrektur-Filtereinheit enthält, die einen Ausgangspegel und eine Zeitverzögerung zwischen verbleibenden Mehrkanal-Audioeingangssignalen mit Ausnahme der Signale der zwei Surround-Kanäle und der zwei Audiosignalen der vorderen Kanäle und den Kanal-Audiosignalen korrigiert, die von der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang und der Wide-Stereo-Erzeugungseinheit ausgegeben werden,.
  • Die obenstehenden und/oder andere Aspekte des allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes können auch erreicht werden, indem eine Stereoton-Erzeugungsvorrichtung geschaffen wird, die eine erste Filtereinheit, die Surround-Audiosignale von wenigstens fünf Eingangs-Audiosignalen empfängt und virtuelle Tonquellen an vorgegebenen Positionen in Bezug auf einen Hörpunkt erzeugt, eine zweite Filtereinheit, die verbleibende Audiosignale von den wenigstens fünf Eingangs-Audiosignalen empfängt und eine Verzögerung sowie eine Verstärkungsdifferenz kompensiert, die in den Surround-Audiosignalen durch die Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang induziert werden, sowie eine Ausgabeeinheit enthält, die erste ausgewählte der Surround-Audiosignale und die verbleibenden Audiosignale kombiniert, um ein linkes Ausgangssignal zu erzeugen, und zweite ausgewählte der Surround-Audiosignale und die verbleibenden Audiosignale kombiniert, um ein rechtes Ausgangssignal zu erzeugen.
  • Die obenstehenden und/oder andere Aspekte des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes können auch erreicht werden, indem eine Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audioeingangssignalen als Zweikanal-Ausgangssignale geschaffen wird, wobei die Vorrichtung eine Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang, die eine Korrelation zwischen den Zweikanal-Audiosignalen von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen reduziert, um eine Präsenz-Wahrnehmung zu erzeugen, und die Zweikanal-Audiosignale in eine virtuelle Tonquelle an einer vorgegebenen Position umwandelt, eine Signalkorrektur-Filtereinheit, die eine Signalcharakteristik zwischen verbleibenden der Mehrkanal-Audioeingangssignale mit Ausnahme der Zweikanal-Audioeingangssignale und den von der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang ausgegebenen Zweikanal-Audioeingangssignalen korrigiert, und eine Additionseinheit enthält, die an einen ersten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignale addiert, die von der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden, und an einen zweiten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden.
  • Die obenstehenden und/oder andere Aspekte des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes können auch erreicht werden, indem ein Stereoton-Erzeugungsverfahren geschaffen wird, mit dem ein virtueller Effekt auf Zweikanal-Signale angewendet wird, wobei das Verfahren das Unterteilen von Frequenzbändern von Signalen eines ersten und eines zweiten Kanals in ein Hochfrequenzband und ein Niederfrequenzband, Dezimieren jedes der Niederfrequenzband-Signale des ersten und des zweiten Kanals, Erzeugen virtueller Tonquellen durch Reduzieren einer Korrelation zwischen jeweiligen dezimierten Signalen und Ausgeben der virtuellen Tonquellen an vorgegebenen Positionen, Durchführen von Interpolation in Bezug auf die Signale des ersten und des zweiten Kanals, die als die virtuellen Tonquellen ausgegeben werden, Tiefpassfiltern der interpolierten Signale des ersten und des zweiten Kanals und Addieren des Tiefpassfiltern unterzogenen Signals des ersten Kanals und des verzögerten Hochfrequenzsignals des ersten Kanals sowie Addieren des Tiefpassfiltern unterzogenen Signals des zweiten Kanals und des verzögerten Hochfrequenzsignals des zweiten Kanals einschließt.
  • Die obenstehenden und/oder andere Aspekte des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes können auch erreicht werden, indem ein Stereoton-Erzeugungsverfahren geschaffen wird, mit dem ein virtueller Effekt auf Zweikanal-Signale angewendet wird, wobei das Verfahren Durchführen von Vorbearbeitungsfiltern durch Reduzieren einer Korrelation zwischen Signalen eines ersten und eines zweiten Kanals und Erzeugen einer Präsenz-Wahrnehmung, Unterteilen von Frequenzbändern der vorverarbeiteten Signale des ersten und des zweiten Kanals in ein Hochfrequenzband und ein Niederfrequenzband, Dezimieren jedes der Niederfrequenzbandes-Signale des ersten und des zweiten Kanals, Durchführen von Filtern für virtuelle Lautsprecher durch Ausgeben der jeweiligen dezimierten Signale an virtuellen Tonquellen an vorgegebenen Positionen, Durchführen von Interpolation in Bezug auf die Filtern für virtuelle Lautsprecher unterzogenen Signale des ersten und des zweiten Kanals, die als die virtuellen Tonquellen ausgegeben werden, Tiefpassfiltern der interpolierten Signale des ersten und des zweiten Kanals und Addieren des Tiefpassfiltern unterzogenen Signals des ersten Kanals sowie des verzögerten Hochfrequenz-Signals des ersten Kanals und Addieren des Tiefpassfiltern unterzogenen Signals des zweiten Kanals und des verzögerten Hochfrequenz-Signals des zweiten Kanals einschließt.
  • Die obenstehenden und/oder andere Aspekte des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes können auch erreicht werden, indem ein Stereoton-Erzeugungsverfahren geschaffen wird, mit dem Mehrkanal-Audioeingangssignale als Zweikanal-Ausgänge wiedergegeben werden, wobei das Verfahren Reduzieren einer Korrelation zwischen Zweikanal-Audiosignalen von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen und Erzeugen einer Präsenz-Wahmehmung, Umwandeln der Zweikanal-Audiosignale in eine virtuelle Tonquelle an einer vorgegebenen Position und Regulieren verbleibender Mehrkanal-Audiosignale mit Ausnahme der Zweikanal-Audiosignale entsprechend einem Ausgangspegel und einer Zeitverzögerung der Zweikanal-Audiosignale sowie Ausgeben der regulierten Signale als Zweikanal-Signale einschließt.
  • Die obenstehenden und/oder andere Aspekte des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes können auch erreicht werden, indem ein Stereoton-Erzeugungsverfahren zum Erzeugen virtueller Lautsprecher links und rechts hinter einem Hörer geschaffen wird, wobei das Verfahren Regulieren einer Verstärkung und einer Verzögerung eines Eingangssignals eines linken Kanals, Regulieren einer Verstärkung und einer Verzögerung eines Eingangssignals eines rechten Kanals, Addieren des Eingangssignals des linken Kanals und des Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogenen Signals des rechten Kanals, um ein erstes addiertes Signal zu gewinnen, Regulieren einer Frequenzcharakteristik des ersten addierten Signals und Ausgeben eines Ergebnisses an einen linken Lautsprecher, Addieren des Eingangssignals des rechten Kanals und des Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogenen Signals des linken Kanals, um ein zweites addiertes Signal zu gewinnen, und Regulieren einer Frequenzcharakteristik des zweiten addierten Signals und Ausgeben eines Ergebnisses an einen rechten Lautsprecher einschließt.
  • Art und Weise der Ausführung der Erfindung
  • Im Folgenden wird ausführlich auf die Ausführungsformen des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes Bezug genommen, wobei Beispiele derselben in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, in denen sich gleiche Bezugszeichen durchgehend auf die gleichen Elemente beziehen. Die Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, um das vorliegende allgemeine erfindungsgemäße Konzept zu erläutern.
  • 2 ist in Blockschaltbild, das eine Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audiosignalen über zwei Kanäle gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt.
  • Die in 2 dargestellte Stereoton-Erzeugungsvorrichtung enthält Mehrkanal-Audiosignale 100, eine Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang, eine Signalkorrektur-Filtereinheit 300, eine erste Additionseinheit 401, eine zweite Additionseinheit 402, einen Lautsprecher 500 des linken Kanals und einen Lautsprecher 600 des rechten Kanals.
  • Die Mehrkanal-Audiosignale 100 enthalten ein Signal (L) des linken Kanals, ein Signal (C) des mittleren Kanals, ein Signal (LFE) des LFE-Kanals, ein Signal (R) des rechten Kanals, ein Signal (Ls) des linken Surround-Kanals und ein Signal (Rs) des rechten Surround- Kanals. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform 5.1-Kanäle als ein Beispiel erläutert sind, versteht der Fachmann, dass die vorliegende Ausführungsform auch bei anderen Mehrkanal-Signalen, wie beispielsweise 6.1-Kanälen und 7.1-Kanälen, eingesetzt werden.
  • Die Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang weist Eingänge für das Signal (Ls) des linken Surround-Kanals und das Signal (Rs) des rechten Surround-Kanals von den Mehrkanal-Audiosignalen auf.
  • Die Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang reduzierte eine Korrelation zwischen den Eingangssignalen Ls und Rs des linken und des rechten Surround-Kanals und erzeugt dabei eine Präsenz-Wahrnehmung sowie virtuelle Tonquellen links und rechts hinter dem Hörer. Dieser Vorgang wird im Folgenden ausführlicher unter Bezugnahme auf 3 bis 7 beschrieben.
  • Die Signalkorrektur-Filtereinheit 300 weist Eingänge für das Signal (L) des linken Kanals, das Signal (C) des mittleren Kanals, das LFE-Signal (LFE) und das Signal (R) des rechten Kanals von den Mehrkanal-Audiosignalen auf.
  • Bei Signalen (Ls, Rs) des linken und des rechten Surround-Kanals, die über die Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang ausgegeben werden, werden Ausgangsverstärkungen geändert, und es treten Zeitverzögerungen auf. Die Signalkorrektur-Filtereinheit 300 kann Verstärkungen und Zeitverzögerungen des Signals (L) des linken Kanals, des Signals (C) des mittleren Kanals, des LFE-Kanals (LFE) und des Signals (R) des rechten Kanals entsprechend Ausgangsverstärkungen und Zeitverzögerungen der Signale (Ls, Rs) des linken und des rechten Surround-Kanals regulieren.
  • Die erste Additionseinheit 401 addiert Signale des linken Kanals, die von der Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang und der Signalkorrektur-Filtereinheit 300 ausgegeben werden, und die zweite Additionseinheit 402 addiert Signale des rechten Kanals, die von der Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang und der Signalkorrektur-Filtereinheit 300 ausgegeben werden. Dann werden die addierten linken Signale an den Lautsprecher 500 des linken Kanals ausgegeben, und die addierten rechten Signale werden an den Lautsprecher 600 des rechten Kanals ausgegeben.
  • Wenn die Eingangssignale 6.1-Kanal-Audiosignale sind, ist, wie oben beschrieben, ein hinterer Surround-Kanal in den 5.1-Kanälen enthalten. In diesem Fall kann ein weiteres Filter für virtuellen Surround-Klang, das mit der Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang identisch ist, in der Stereoton-Erzeugungsvorrichtung enthalten sein, und ein Audiosignal des hinteren Surround-Kanals kann in zwei Teile geteilt und in das zusätzliche Filter für Surround-Klang eingegeben werden.
  • Wenn die Eingangssignale 7.1-Kanal-Audiosignale sind, sind zwei hintere Surround-Kanäle in den 5.1-Kanälen enthalten. In diesem Fall kann ein weiteres Surround-Filter, das identisch mit der Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang ist, in der Vorrichtung enthalten sein, und die Audiosignale der zwei hinteren Surround-Kanäle werden in das zusätzliche Surround-Filter eingegeben.
  • 3 ist eine schematische Darstellung, die die Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang (in 3 nicht gekennzeichnet) der Stereoton-Erzeugungsvorrichtung in 2 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt.
  • Die Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang enthält eine Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 und eine Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher.
  • Die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 reduziert eine Korrelation zwischen einem Eingangssignal (Ls) des linken Surround-Kanals und einem Eingangssignal (Rs) des rechten Surround-Kanals, so dass Lokalisation des Surround-Kanal-Klangs und die tatsächliche Wahrnehmung verbessert werden können.
  • Wenn die Korrelation zwischen den Signalen Ls und Rs des linken und des rechten Surround-Kanals stark ist, wird kein Ton links und rechts hinter dem Hörer erzeugt, sondern wird stattdessen in der Mitte hinter dem Hörer als ein Phantom-Klangbild erzeugt. Des Weiteren kann das Klangbild aufgrund von Verwechslung zwischen vom und hinten so klingen, als käme es von der Vorderseite des Hörers, so dass es schwierig wird, einen Surround-Effekt wahrzunehmen.
  • Dementsprechend reduziert die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 die Korrelation zwischen den Signalen (SR) des linken und des rechten Surround-Kanals und erzeugt eine Präsenz-Wahrnehmung, so dass ein natürlicher Surround-Effekt erzeugt werden kann. Die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 wird unter Bezugnahme auf 4 und 5 detaillierter erläutert.
  • Die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher empfängt Signale, die von der Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 ausgegeben werden, und ordnet virtuelle Tonquellen links und rechts hinter dem Benutzer so an, dass eine Stereo-Wahmehmung erzeugt werden kann.
  • Die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher wird unter Bezugnahme auf 6 und 7 detaillierter erläutert.
  • 4 ist ein Schema, das die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 200 (in 4 nicht gekennzeichnet) der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang in 3 (d. h. Bezugszeichen 200 in 2) gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt.
  • Die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 wird unter Verwendung einer Vielzahl von Verzögerungseinheiten, einer Vielzahl von Verstärkungseinheiten und einer Vielzahl von Additionseinheiten implementiert, die asymmetrisch zueinander sind.
  • Das heißt, die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 enthält eine erste Verzögerungseinheit 221, eine zweite Verzögerungseinheit 222, eine dritte Verzögerungseinheit 223, eine vierte Verzögerungseinheit 224, eine erste Verstärkungseinheit 225, eine zweite Verstärkungseinheit 226, eine erste Additionseinheit 227, eine zweite Additionseinheit 228, ein erstes Filter 229, ein zweites Filter 230, ein drittes Filter 231, ein viertes Filter 232, eine fünfte Verzögerungseinheit 233, eine sechste Verzögerungseinheit 234, eine dritte Verstärkungseinheit 235, eine vierte Verstärkungseinheit 236, eine dritte Additionseinheit 237 und eine vierte Additionseinheit 238. Die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 200 kann auch eine fünfte Verstärkungseinheit 239 sowie eine sechste Verstärkungseinheit 240 enthalten.
  • Die erste Verzögerungseinheit 221 verzögert das Signal Ls des linken Surround-Kanals um eine vorgegebene Zeit (d. h., eine erste vorgegebene Zeit). In der vorliegenden Ausführungsform kann die erste Verzögerungseinheit 221 durch ein Verzögerungsfilter implementiert werden, das eine Übertragungsfunktion Z-mRR hat.
  • Die zweite Verzögerungseinheit 222 verzögert das Signal Rs des rechten Surround-Kanals um eine vorgegebene Zeit (d. h., eine zweite vorgegebene Zeit). In der vorliegenden Ausführungsform kann die zweite Verzögerungseinheit 222 durch ein Verzögerungsfilter mit einer Übertragungsfunktion implementiert werden, das eine Übertragungsfunktion Z-mRR hat.
  • Die erste Verzögerungseinheit 221 und die zweite Verzögerungseinheit 222 sind asymmetrisch zueinander, d. h., die vorgegebenen Verzögerungszeiten unterscheiden sich voneinander. Mit anderen Worten ausgedrückt, unterscheidet sich die erste vorgegebene Zeit von der zweiten vorgegebenen Zeit.
  • Die dritte Verzögerungseinheit 223 verzögert das Signal Ls des linken Surround-Kanals um eine vorgegebene Zeit (d. h., eine dritte vorgegebene Zeit). In der vorliegenden Ausführung kann die dritte Verzögerungseinheit 223 mit einem Verzögerungsfilter implementiert werden, das eine Z-mRR-Übertragungsfunktion hat.
  • Die vierte Verzögerungseinheit 224 verzögert das Signal Rs des rechten Surround-Kanals um eine vorgegebene Zeit (d. h., eine vierte vorgegebenen Zeit). In der vorliegenden Ausführungsform kann die vierte Verzögerungseinheit 224 mit einem Verzögerungsfilter mit einer Z-mRR-Übertragungsfunktion implementiert werden.
  • Die dritte Verzögerungseinheit 223 und die vierte Verzögerungseinheit 224 sind asymmetrisch zueinander, d. h., die vorgegebenen Verzögerungszeiten unterscheiden sich voneinander. Mit anderen Worten ausgedrückt, unterscheidet sich die dritte vorgegebene Zeit von der vierten vorgegebenen Zeit.
  • Die erste Verstärkungseinheit 225 ändert eine Ausgangsverstärkung der dritten Verzögerungseinheit 223, und die zweite Verstärkungseinheit 226 ändert eine Ausgangsverstärkung der vierten Verzögerungseinheit 224.
  • Die zweite Additionseinheit 228 addiert die Ausgänge der ersten Verzögerungszeit 221 und der zweiten Verstärkungseinheit 226. Die erste Additionseinheit 227 addiert die Ausgänge der zweiten Verzögerungseinheit 222 und der ersten Verstärkungseinheit 225.
  • Dabei reduzieren die erste Verstärkungseinheit 225 und die zweite Verstärkungseinheit 226 die Ausgangsverstärkungen des verzögerten Signals Ls des linken Surround-Kanals und des verzögerten Signals Rs des rechten Surround-Kanals jeweils um vorgegebene Maße. Diese erste und zweite Verstärkungseinheit 225 und 226 verhindern ein Mischen der Audiosignale der zwei Kanäle.
  • Das erste Filter 229 filtert das Ausgangssignal der zweiten Additionseinheit 228, und das zweite Filter 230 filtert das Ausgangssignal der ersten Additionseinheit 227. Die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Filters 229 und 230 werden in die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher (siehe 3) eingegeben. Die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Filters 229 und 230 können durch die fünfte bzw. die sechste Verstärkungseinheit 239 und 240 Verstärkungsregulierung unterzogen (d. h., verstärkt) werden. Jedoch müssen die fünfte und die sechste Verstärkungseinheit 239 und 240 nicht notwendigerweise in der Vorverarbeitungseinheit 220 enthalten sein. Die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Filters 229 und 230 oder der fünften und der sechsten Verstärkungseinheit 239 und 240 weisen reduzierte Korrelation zueinander auf.
  • Die fünfte Verzögerungseinheit 233 verzögert die Ausgangssignale des ersten und des dritten Filters 229 und 231 um eine vorgegebene Zeit (d. h., eine fünfte vorgegebene Zeit). In der vorliegenden Ausführung kann die fünfte Verzögerungseinheit 233 mit einem Verzögerungsfilter mit einer Z-mmLLs-Übertragungsfunktion implementiert werden.
  • Die sechste Verzögerungseinheit 234 verzögert die Ausgangssignale des zweiten und des vierten Filters 230 und 232 um eine vorgegebene Zeit (d. h., eine sechste vorgegebene Zeit). In der vorliegenden Ausführungsform kann die sechste Verzögerungseinheit 234 mit einem Verzögerungsfilter implementiert werden, das eine Übertragungsfunktion Z-mmRRs hat. Die fünfte Verzögerungseinheit 233 und die sechste Verzögerungseinheit 234 sind asymmetrisch zueinander, d. h., die vorgegebenen Verzögerungszeiten unterscheiden sich voneinander. Das heißt, die fünfte und die sechste vorgegebene Zeit unterscheiden sich voneinander.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform des allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes können das erste bis vierte Filter 229 bis 232 Tiefpassfilter sein.
  • Die dritte Verstärkungseinheit 235 ändert die Ausgangsverstärkung der fünften Verzögerungseinheit 233, und die vierte Verstärkungseinheit 236 ändert die Ausgangsverstärkung der sechsten Verzögerungseinheit 234.
  • Die dritte Additionseinheit 237 addiert das Ausgangssignal der dritten Verstärkungseinheit 235 und das Signal (Ls) des linken Surround-Kanals, und die vierte Additionseinheit 238 addiert das Ausgangssignal der vierten Verstärkungseinheit 236 und das Signal (Rs) des rechten Surround-Kanals.
  • 5 ist ein Schema, das die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang in 3 (d. h. Bezugszeichen 200 in 2) gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt.
  • Die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 in 5 hat ähnliche Eigenschaften wie die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 in 4. Die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 in 5 kann jedoch einen natürlicheren Wide-Stereo-Effekt (wide stereo effect) unter Verwendung eines Vollbandfilters (full band filter) erzeugen, das bei einer künstlichen Nachhall-Einrichtung eingesetzt wird, um künstlich die Nachhallcharakteristik von Raum wiederzugeben. Des Weiteren zeichnet sich das Vollbandfilter dadurch aus, dass es eine vorgegebene Frequenzkomponente verzögert, und indem diese Eigenschaft eingesetzt wird, kann ein Stereoeffekt in Bezug auf ein Mono-Signal ermöglicht werden.
  • In der Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220, die in 5 dargestellt ist, werden das Signal (Ls) des linken Surround-Kanals und das Signal (Rs) des rechten Surround-Kanals an zwei Vollbandfilter angelegt. Das heißt, das Signal Ls des linken Surround-Kanals wird über zwei in Reihe verbundene linke Vollbandfilter in eine Vielzahl von Nachhall-Klängen umgewandelt. Des Weiteren wird das Signal (Rs) des rechten Surround-Kanals über zwei in Reihe verbundene rechte Vollband-Filter in eine Vielzahl von Nachhall-Klängen umgewandelt. So kann eine Korrelation zwischen dem Signal Ls des linken Surround-Kanals und dem Signal Rs des rechten Surround-Kanals unter Verwendung des Nachhall-Klangs reduziert werden.
  • Zunächst wird ein Prozess des Vollbandfilterns des Signals Ls des linken Surround-Kanals erläutert. In den linken Vollband-Filtern sind erste bis vierte Addierer 255, 253, 260 und 258 mit Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen einer ersten beziehungsweise zweiten Verzögerungseinheit 251 und 256 verbunden. Ein Eingangssignal wird zu dem zweiten und dem vierten Addierer 253, 258, die mit Dämpfungskoeffizienten (GL) versehen sind, über einen ersten beziehungsweise dritten Multiplizierer 262 und 267 geleitet. Additionsausgänge des zweiten und des vierten Addierers 253 und 258 werden jeweils über einen zweiten und einen vierten Multiplizierer 254 und 259, die mit Dämpfungskoeffizienten (-GL) versehen sind, zu dem ersten beziehungsweise dem dritten Addierer 255 und 260 zurückgeleitet.
  • Der Aufbau der zwei rechten Vollbandfilter kann derselbe sein wie der der beiden linken Vollbandfilter des Signals Ls des linken Surround-Kanals. Zu Darstellungszwecken sind die zwei rechten Vollbandfilter in 5 unter den zwei linken Vollbandfiltern angeordnet. Die zwei rechten Vollbandfilter können fünfte bis achte Addierer 256, 263, 270 und 268, dritte und vierte Verzögerungseinheiten 261 und 266, sowie fünfte bis achte Multiplizierer 272, 264, 267 und 269 enthalten.
  • Dabei werden, wenn das Eingangssignal ein Mono-Signal ist, um aus dem Mono-Signal ein Stereo-Signal zu machen, die Verzögerungswerte der vier Verzögerungseinheiten 251, 256, 261 und 266 jeweils unterschiedlich auf L0, L1, R0 und R1 festgelegt. Die Verzögerungswerte der zwei in jedem Kanal in Reihe verbundenen Verzögerungseinheiten weisen Beziehungen L0 > L1, R0 > R1 oder L0 < L1, R0 < R1 auf. Dies dient dazu, die Reduzierung der Korrelation wie in der oben beschriebenen Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 durch Asymmetrie zu maximieren.
  • Des Weiteren können die Verstärkungswerte der Multiplizierer von Filtern identische Werte haben und können, wenn erforderlich, unterschiedlich festgelegt werden. So können beispielsweise, wie in 5 dargestellt, der erste Multiplizierer 262 und der zweite Multiplizie rer 254 die Werte GL und -GL haben. Des Weiteren können, um ein Phasenverschiebungsphänomen zu verhindern, die Dämpfungskoeffizienten (GL und GR) identische Vorzeichen oder entgegengesetzte Vorzeichen haben, die Verstärkungen der zwei Filter, die abhängig verbunden sind, erhalten jedoch identische Vorzeichen.
  • 6 ist ein detaillierteres Schema, das die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang in 3 (d. h. Bezugszeichen 280 in der 2) gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes dargestellt.
  • Die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher, die in 6 dargestellt ist, wandelt die Signale (Ls, Rs) des linken und des rechten Surround-Kanals, die von der Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 ausgegeben werden, die oben unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben ist, in virtuelle Tonquellen links beziehungsweise rechts hinter dem Hörer um.
  • Die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher hat einen Aufbau, bei dem die Signale (Ls, Rs) des linken und des rechten Surround-Kanals, die von der Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 ausgegeben werden, durch vier Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR) K11, K12, K21 und K24 gefaltet und addiert werden.
  • Das Signal (Ls) des linken Surround-Kanals wird mit dem FIR-Filter K11 gefaltet, und das Signal (Rs) des rechten Surround-Kanals wird mit dem FIR-Filter K12 gefaltet. Die zwei gefalteten Signale werden dann addiert und als ein Ausgangssignal des linken Kanals erzeugt. Das Signal (Ls) des linken Surround-Kanals wird auch mit dem FIR-Filter K21 gefaltet, und das Signal (Rs) des rechten Surround-Kanals wird auch mit dem FIR-Filter K22 gefaltet. Diese zwei gefalteten Signale werden addiert und als ein Ausgangssignal des rechten Kanals erzeugt. Diese Ausgangssignale des linken und des rechten Kanals werden jeweils zu den Ausgangssignalen der Signalkorrektur-Filtereinheit 300 (siehe 1) addiert, die später erläutert werden, und abschließende Ausgangssignale von zwei Kanälen werden erzeugt.
  • 7 ist ein Konstruktions-Blockschaltbild, das die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher von 6 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt.
  • Zunächst enthält die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher ein binaurales Synthesefilter B11, B12, B21 und B22, das als eine HRTF(head related transfer function)-Matrix zwischen einer virtuellen Tonquelle und einem virtuellen Hörer implementiert ist, und ein Übersprech unterdrückungsfilter C11, C12, C21 und C22, das als eine inverse Matrix der HRTF-Matrix zwischen dem virtuellen Hörer und zwei Kanalausgangspositionen implementiert ist.
  • Das binaurale Synthesefilter B11, B12, B21 und B22 ist wie folgt ausgeführt. Das binaurale Synthesefilter B11, B12, B21 und B22 wird unter Verwendung einer HRTF implementiert, die eine akustische Übertragungsfunktion zwischen einer Tonquelle und Trommelfellen des virtuellen Hörers (oder des realen Hörers) ist.
  • Die HRTF enthält Informationen, die die Eigenschaften eines Raums, über den ein Ton übermittelt wird, einschließlich der interauralen Pegeldifferenz (ILD), der interauralen Zeitdifferenz (ITB) und der Form der Ohrmuschel des Hörers, anzeigen. Insbesondere enthält die HRTF Informationen über die Ohrmuschel, die einen entscheidenden Einfluss auf die Oben- und Unten-Lokalisation von Schall hat. Da Modellierung einer Ohrmuschel mit einer komplizierten Form nicht einfach ist, wird die HRTF normalerweise durch Messung eines Dummy-Kopfes gewonnen. Ein Surround-Lautsprecher wird normalerweise zwischen 90° und 110° in Bezug auf eine vordere Mitte des Dummy-Kopfes angeordnet. Dementsprechend wird, um einen virtuellen Lautsprecher zwischen 90° und 110° zu lokalisieren, eine HRTF zwischen 90° und 110° zur Linken und zur Rechten der vorderen Mitte des Dummy-Kopfes gemessen.
  • Es wird davon ausgegangen, dass HRTF, die Wegen zwischen einer Tonquelle, die zwischen 90° und 110° zur Linken des Dummy-Kopfes angeordnet ist, und dem linken Ohr sowie dem rechten Ohr des Dummy-Kopfes entsprechen, B11 beziehungsweise B21 sind, und HRTF, die Wegen zwischen einer Tonquelle, die zwischen 90° und 110° zur Rechten des Dummy-Kopfes positioniert ist, und dem linken sowie dem rechten Ohr des Dummy-Kopfes entsprechen, B12 beziehungsweise B22 sind.
  • Wenn das synthetisierte binaurale Ausgangssignal über einen Kopfhörer ausgegeben wird, nimmt der Hörer das Schallbild wahr, das zwischen 90° und 110° zur Linken und zur Rechten der vorderen Mitte erzeugt wird. Die binaurale Synthese zeigt die besten Ergebnisse, wenn das Signal über einen Kopfhörer wiedergegeben wird.
  • Wenn das Signal jedoch über zwei Lautsprecher wiedergegeben wird, tritt Übersprechen zwischen den zwei Lautsprechern und den zwei Ohren auf, so dass die Lokalisationsleistung abnimmt. Das heißt, obwohl der linke Kanal nur im linken Ohr gehört werden sollte und der rechte Kanal nur im rechten Ohr gehört sollte, kommt es zu Übersprecherscheinungen zwischen den zwei Kanälen. Dadurch wird der Ton des linken Kanals auch im rechten Ohr gehört, und der Ton des rechten Kanals wird auch im linken Ohr gehört. So verschlechtert sich das Lokalisationsempfinden so, dass ein Klangbild nicht an einem genauen Punkt positioniert wird.
  • Dementsprechend dient die Übersprechunterdrückungs-Filtereinheit C11, C12, C21 und C22 dazu, das Übersprechen zu unterdrücken. Zu diesem Zweck sollten die HRTF zwischen dem Hörer (der dem virtuellen Hörer entspricht) und den zwei Lautsprechem gemessen werden.
  • Es wird davon ausgegangen, dass HRTF zwischen einem Lautsprecher, der an einer vorgegebenen Position zur Linken des Hörers angeordnet ist (die mit dem Dummy-Kopf gemessen werden kann), und dem linken Ohr sowie dem rechten Ohr des Dummy-Kopfes H11 beziehungsweise H21 sind, und HRTF zwischen einem Lautsprecher, der an einer vorgegebenen Position zur Rechten des Dummy-Kopfes angeordnet ist, und dem linken sowie dem rechten Ohr des Dummy-Kopfes H12 beziehungsweise H22 sind, und so ist eine Übersprechunterdrückungs-Filtermatrix (C(z)), wie in der folgenden Gleichung 1 als eine inverse Matrix der HRTF ausgeführt.
  • Figure 00190001
  • Die binaurale Synthesefilter-Matrix lokalisiert virtuelle Lautsprecher an den Positionen eines linken und eines rechten Surround-Lautsprechers. Die Übersprechunterdrückungs-Filtermatrix unterdrückt das Übersprechen zwischen den zwei Lautsprechern (d. h., den virtuellen Lautsprechern) und den zwei Ohren des Hörers. Dementsprechend wird die Matrix K(z) zu der Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher berechnet, indem zwei Filtermatrizen wie in der folgenden Gleichung 2 multipliziert werden:
    Figure 00190002
  • Wie in 6 zu sehen ist, enthält die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher vier Filter und führt einen Faltungsvorgang viermal durch. Dementsprechend erfordert die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher einen großen Rechenaufwand, wenn die Ordnung des Filters hoch ist.
  • Ein aktueller Trend bei digitalen Medienerzeugnissen besteht darin, Stereo-Lautsprechersysteme zu integrieren. Bei tragbaren Vorrichtungen, wie beispielweise tragbaren Medien- Abspielgeräten (portable media player (PMPs) und PDAs sowie bei Fernsehem, sind zwei Lautsprecher nahe beieinander angeordnet.
  • Dementsprechend haben, wenn die zwei Lautsprecher näher beieinander angeordnet sind als der Abstand zu einem Hörer K11(z) und K12(z) eine starke Korrelation aufgrund einer Übersprechunterdrückungs-Charakteristik, und K21(z) und K22(z) haben ebenfalls eine starke Korrelation.
  • Dementsprechend können, wenn die zwei Lautsprecher asymmetrisch um den Hörer herum angeordnet sind, Filterkoeffizienten für virtuelle Lautsprecher wie in der folgenden Gleichung 3 angenommen werden. K12(z) ≅ α,z–βK11(z), K21(z) ≅ α,z–βK22(z) (3)
  • Dabei ist ein Verstärkungswert (α) eine Pegeldifferenz zwischen zwei HRTF, und ein Verzögerungswert (β) ist eine Verzögerungsdifferenz zwischen zwei HRTF. Die Pegeldifferenz (α) zwischen zwei HRTF wird anhand einer Differenz zwischen Maximalwerten von Impulsantworten der zwei HRTF zwischen den Lautsprechem und den beiden Ohren des Hörers oder der Differenz zwischen quadratischen Mittelwerten (RMS) ermittelt. Die Verzögerungsdifferenz (β) zwischen zwei HRTF wird anhand einer Zeit ermittelt, zu der eine Kreuzkorrelationsfunktion von Impulsantworten der zwei HRTF zwischen den Lautsprechern und zwei Ohren ein Maximum erreicht. In einer anderen Ausführung kann der Verstärkungswert (α) durch eine Differenz zwischen Maximalwerten von Impulsantworten in Bezug auf zwei Filter einer im Voraus konstruierten Gitterstruktur bestimmt werden, und der Verzögerungswert (β) kann als eine Zeit bestimmt werden, zu der die Kreuzkorrelationsfunktion von Impulsantworten in Bezug auf die zwei Filter einer im Voraus konstruierten Gitterstruktur ein Maximum erreicht.
  • Die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher (siehe 3) kann als das Blockschaltbild in 8 verwendet werden, wenn Gleichung 3 verwendet wird. Zusätzlich kann das Blockschaltbild in 8 wieder als das Blockschaltbild in 9 ausgedrückt werden.
  • 9 ist ein Blockschaltbild, das die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher (siehe 3) in 6 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes dargestellt. Wie unter Bezugnahme auf 9 zu sehen ist, reguliert eine erste Verstärkungseinheit 412 eine Verstärkung eines eingegebenen Signals (YL) des linken Kanals, mit einem ersten vorgegebenen Verstärkungswert.
  • Eine zweite Verstärkungseinheit 416 reguliert eine Verstärkung eines eingegebenen Signals (VR) des rechten Kanals mit einem zweiten vorgegebenen Verstärkungswert.
  • Eine erste Verzögerungseinheit 414 verzögert das in der ersten Verstärkungseinheit 412 einer Verstärkungsregulierung unterzogene Signal (YL) des linken Kanals mit einem ersten vorgegebenen Verzögerungswert.
  • Eine zweite Verzögerungseinheit 418 verzögert das in der zweiten Verstärkungseinheit 416 Verstärkungsregulierung unterzogene Signal (YR) des rechten Kanals mit einem zweiten vorgegebenen Verzögerungswert.
  • Eine erste Additionseinheit 419-1 addiert das eingegebene Signal (YL) des linken Kanals und das durch die zweite Verstärkungseinheit 416 und die zweite Verzögerungseinheit 418 Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogene Signal (VR) des rechten Kanals.
  • Eine zweite Additionseinheit 419-2 addiert das eingegebene Signal (VR) des rechten Kanals und das über die erste Verstärkungseinheit 412 und die erste Verzögerungseinheit 414 Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogene Signal (YL) des linken Kanals.
  • Eine erste Filtereinheit 422 weist eine inverse HRTF-Form einer HRTF auf, die eine akustische Übertragungsfunktion zwischen Lautsprechern und zwei Ohren eines Hörers ist, und reguliert die Frequenzcharakteristik eines in der ersten Additionseinheit 419-1 gemischten Signals. Ein Ausgangssignal (SL) der ersten Filtereinheit 422 wird an einen linken Lautsprecher ausgegeben.
  • Eine zweite Filtereinheit 424 weist eine inverse HRTF-Form einer HRTF auf, die eine akustische Übertragungsfunktion zwischen den Lautsprechern und den zwei Ohren des Hörers ist, und reguliert die Frequenzcharakteristik eines in der zweiten Additionseinheit 419-2 gemischten Signals. Ein Ausgangssignal (SR) der zweiten Filtereinheit 424 wird an einen rechten Lautsprecher ausgegeben.
  • Dementsprechend enthält die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher in 9 die zwei Verstärkungseinheiten 412 und 416, die zwei Verzögerungseinheiten 414 und 418 und die zwei Filter 422 und 424.
  • Daher wird, während Faltung in Bezug auf die vier Filter in der Struktur der Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher in 6 und 7 viermal durchgeführt wird, Faltung in Bezug auf die zwei Filter in der Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher der vorliegenden Ausführungs form in 8 und 9 nur zweimal durchgeführt, so dass ein Rechenaufwand und die Größe eines Speichers reduziert werden können.
  • Des Weiteren wird, wenn die zwei Lautsprecher symmetrisch um den Hörer herum angeordnet sind, die Filtermatrix für virtuelle Lautsprecher K11(z) = K22(z) und K21(z) = K12(z). Dementsprechend kann die Filtermatrix für virtuelle Lautsprecher als die folgende Gleichung ausgedrückt werden: K2(z) ≅ αz–βK1(z) (4)
  • Unter Verwendung von Gleichung 4 kann die Matrix für virtuelle Lautsprecher als das in 10 dargestellte Blockschaltbild ausgedrückt werden. 10 ist ein ungefähres Schema, das die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher (siehe 3) in 6 gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt. Der Verstärkungswert (α) und der Verzögerungswert (β) werden auf die gleiche Weise berechnet wie in der Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher in 9. Das Blockschaltbild in 10 kann wieder als das Blockschaltbild in 11 ausgedrückt werden. 11 ist ein Blockschaltbild, das die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher (siehe 3) in 6 gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 11 ist zu sehen, dass eine erste und eine zweite Filtereinheit 512 und 514 Frequenzcharakteristiken der Eingangssignale des linken beziehungsweise rechten Kanals regulieren.
  • Eine erste und eine zweite Verstärkungseinheit 522 und 526 regulieren Verstärkungen der Ausgangssignale der ersten beziehungsweise der zweiten Filtereinheit 512 und 514 mit vorgegebenen Verstärkungswerten.
  • Eine erste und eine zweite Verzögerungseinheit 524 und 528 verzögern die in der ersten beziehungsweise der zweiten Verstärkungseinheit 522 und 526 Verstärkungsregulierung unterzogenen Signale mit vorgegebenen Verzögerungswerten.
  • Eine erste Additionseinheit 529-1 addiert das Ausgangssignal der ersten Filtereinheit 512 und das Verstärkungs- sowie Verzögerungsregulierung unterzogene Ausgangssignal der zweiten Verzögerungseinheit 528.
  • Eine zweite Additionseinheit 529-2 addiert das Ausgangssignal der zweiten Filtereinheit 514 und das Verstärkungs- sowie Verzögerungsregulierung unterzogene Ausgangssignal der ersten Verzögerungseinheit 524.
  • 12 und 13 stellen andere Ausführungsformen der Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang in 2 dar.
  • Im Allgemeinen ist ein Frequenzband, das einen Einfluss auf die Lokalisation einer virtuellen Tonquelle hat, ein Niederfrequenzband. Auch in einem Hochfrequenzband mit einer sehr kurzen Wellenlänge verschlechtert sich die Leistung eines Übersprech-Unterdrückungsfilters, und eine Übersprechkomponente kann nicht beseitigt werden. Dementsprechend wird in der Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang in 2 Signalverarbeitung nur eines Niederfrequenzbandes wie folgt durchgeführt. Das heißt, ein Eingangssignal wird unter Verwendung eines Tiefpqassfilters und eines Hochpassfilters in zwei Frequenzbänder unterteilt. Ein Hochfrequenzsignal, das durch das Hochpassfilter geleitet wird, wird keiner Signalverarbeitung unterzogen, und das durch das Tiefpassfilter hindurchgeleitete Signal wird dezimiert. Eine Abtastfrequenz des dezimierten Signals wird reduziert. Dementsprechend werden Verzogerungsfilterkoefizienten der Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 reduziert, und eine FIR-Ordnung der Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher wird so reduziert, dass ein Rechenaufwand des Filters 200 für virtuellen Surround-Klang und der Speicher erheblich reduziert werden können.
  • 12 ist ein Blockschaltbild, das die Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang in 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt. Wie unter Bezugnahme auf 12 zu sehen ist, durchlaufen die Signale (Ls, Rs) des ersten und des zweiten Signals die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220, um eine Korrelation zu reduzieren und eine Präsenz-Wahmehmung zu erzeugen. Jedes der Vorverarbeitungs-Filtern unterzogene Signale des ersten und des zweiten Kanals wird durch Hochpassfilter (HPF) 512 und 518 und Tiefpassfilter (LPF) 514 und 516 in ein Hochfrequenzband und ein Niederfrequenzband geteilt. Dabei werden Niederfrequenzband-Signale, die über die zwei LPF 514 und 516 ausgegeben werden, durch Dezimiereinheiten 524 beziehungsweise 526 so dezimiert, dass die Abtastfrequenzen reduziert werden. Des Weiteren werden Hochfrequenzband-Signale, die über die zwei HPF 512 und 518 ausgegeben werden, durch Verzögerungseinheiten 522 bzw. 528 um eine vorgegebene Zeit verzögert, um die Hochfrequenzband-Signale mit den Wegen der Niederfrequenzband-Signale zu synchronisieren. Dementsprechend wird jedes dezimierte Signal als virtuelle Zweikanal-Tonquellen an vorgegebenen Positionen über die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher ausgegeben. Dabei reduzieren die dezimierten Signale die Ordnungen der FIR-Filter der Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher aufgrund der niedrigen Abtastfrequenzen. Die Zweikanal-Signale, die von der Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher ausgegeben werden, werden für die Interpolation über Interpolatoren 542 und 544 ausgegeben. Dabei regulieren die Interpolatoren 542 und 544 die Abtastfrequenzen, die durch die Dezimierung reduziert werden, auf ursprüngliche Abtastfrequenzen. Die interpolierten Signale werden dann über LPF 552 und 554 Tiefpassfilterung unterzogen.
  • Schließlich addieren ein erster und ein zweiter Addierer 562 und 564 die von den LPF 552 bzw. 554 ausgegebenen, Tiefpassfilterung unterzogenen Signale des ersten und des zweiten Kanals und die von den HPF 512 und 518 ausgegebenen und in den Verzögerungseinheiten 522 bzw. 528 verzögerten Hochfrequenzsignale des ersten und des zweiten Kanals.
  • Dabei führt die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 Filtern von Vollband-Signalen durch.
  • Dementsprechend wird eine räumliche Wahrnehmung in Bezug auf die Vollband-Signale erzeugt. Des Weiteren kann, da eine virtuelle Tonquelle nur in Bezug auf ein Niederfrequenzband-Signal lokalisiert wird, Mehrfachraten-Verarbeitung, die nur das Niederfrequenzband-Signal verarbeitet, auf die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher angewendet werden.
  • Die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 kann unter Verwendung einer beliebigen der Ausführungsformen der 4 und 5 implementiert werden, und die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher kann unter Verwendung einer beliebigen der Ausführungsformen in 6, 9 und 11 implementiert werden.
  • 13 ist ein Blockschaltbild, das die Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang in 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt. Wie unter Bezugnahme auf 13 zu sehen ist, werden die Signale des ersten und des zweiten Kanals durch HPF 612 und 618 bzw. LPF 614 und 616 in Hochfrequenzband-Signale und Niederfrequenzband-Signale unterteilt. Jedes der Niederfrequenzband-Signale, die über die zwei LPF 614 und 616 ausgegeben werden, wird durch Dezimierungseinheiten 624 bzw. 626 dezimiert. Des Weiteren werden die von den zwei HPF 612 und 618 ausgegebenen Hochfrequenzband-Signale um eine vorgegebene Zeit verzögert, um die Hochfrequenzband-Signale mit den Wegen der Niederfrequenzband-Signale zu synchronisieren. Bei den dezimierten Signalen wird die Korrelation über die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 und die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher reduziert, und die Niederfrequenzband-Signale werden als Zweikanal-Signale ausgegeben, die in virtuelle Tonquellen mit vorgegebenen Position umgewandelt werden.
  • Die Zweikanal-Signale, die von der Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher ausgegeben werden, werden durch Interpolatoren 642 und 644 interpoliert. Die interpolierten Signale werden durch LPF 652 und 654 Tiefpassfiltern unterzogen.
  • Schließlich addieren ein erster und ein zweiter Addierer 662 und 664 die Tiefpassfiltern unterzogenen Signale des ersten und des zweiten Kanals und die von den HPF 612 und 618 ausgegebenen und in den Verzögerungseinheiten 622 und 628 verzögerten Hochfrequenz-Signale des ersten und des zweiten Kanals.
  • Die Vorverarbeitungs-Filtereinheit 220 kann unter Verwendung einer beliebigen der Ausführungsformen in 4 und 5 implementiert werden, und die Filtereinheit 280 für virtuelle Lautsprecher kann unter Verwendung einer der Ausführungen der 6, 9 und 11 implementiert werden.
  • 14 ist ein detailliertes Blockschaltbild, das die Signalkorrektur-Filtereinheit 300 in 2 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt.
  • Die Signalkorrektur-Filtereinheit 300 in 14 enthält Verstärkungseinheiten 710, 720, 730 und 740 mit vorgegebenen Verstärkungswerten (Ga, Gb, Gc, Gd) und Verzögerungseinheiten 715, 725, 735 und 745 mit vorgegebenen Verzögerungswerten (Z – Δ).
  • Eine Ausgangsverstärkung eines Signals (L) des linken Kanals wird durch die Verstärkungseinheit 710 geändert, und das Signal (L) des linken Kanals wird durch die Verzögerungseinheit 715 verzögert.
  • Eine Ausgangsverstärkung eines Signals (C) des mittleren Kanals wird durch die Verstärkungseinheit 720 geändert, und das Signal (L) des linken Kanals wird durch die Verzögerungseinheit 725 verzögert.
  • Eine Ausgangsverstärkung eines Signals (LFE) eines LFE-Kanals wird durch die Verstärkungseinheit 730 geändert, und das Signal (LFE) des LFE-Kanals wird durch die Verzögerungseinheit 735 verzögert.
  • Eine Ausgangsverstärkung eines Signals (R) des rechten Kanals wird durch die Verstärkungseinheit 740 geändert, und das Signal (R) des rechten Kanals wird durch die Verzögerungseinheit (745) verzögert.
  • Eine erste Additionseinheit 700-1 addiert von den Verzögerungseinheiten 715, 725 und 735 ausgegebene Signale.
  • Eine zweite Additionseinheit 700-2 addiert von den Verzögerungseinheiten 725, 735 und 745 ausgegebene Signale.
  • Wenn die Signale des linken und des rechten Surround-Kanals die Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang durchlaufen, ändern sich die Ausgangsverstärkungen und Zeitverzögerungen der Signale des linken und des rechten Surround-Kanals gegenüber denen der ursprünglichen Signale, die in die Stereoton-Erzeugungsvorrichtung in 2 eingegeben werden. Dementsprechend werden auf Basis einer Charakteristik der Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang die Ausgangsverstärkungen und Zeitverzögerungen der Signale des linken Kanals (L), des mittleren Kanals (C), des LFE-Kanals (LFE) und des rechten Kanals (R) reguliert. Dabei bedeutet "auf Basis der Charakteristik des Filters für virtuellen Surround-Klang" nicht, dass die Änderung der Ausgangsverstärkungen und der Zeitverzögerungen der Signale des linken und rechten Surround-Kanals durch die Änderung des Eingangssignals bestimmt werden. Statt dessen bedeutet dies, dass die Änderungen der Ausgangsverstärkungen und Zeitverzögerungen, die durch die Signalkorrektur-Filtereinheit 300 induziert werden, durch Elemente der Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang bestimmt werden.
  • Dabei werden die Verstärkungswerte (Ga, Gb, Gc, Gd) der Verstärkungseinheiten 710, 720, 730 und 740 bestimmt, indem RMS-Werte des Eingangssignals und des Ausgangssignals der Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang verglichen werden. Die Verzögerungswerte (Z – Δ) der Verzögerungseinheiten 715, 725, 735 und 745 werden unter Verwendung von Impulsantworten der Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang oder unter Verwendung von Gruppenverzögerungen ermittelt. So kann beispielsweise der Zeitverzögerungswert auf Basis der Gruppenverzögerung des FIR-Filters (K11) der vorangegangenen Ausführungsformen bestimmt werden.
  • 15 ist ein Blockschaltbild, das eine Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audiosignalen über zwei Kanäle gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt.
  • Die in 15 dargestellte Stereoton-Erzeugungsvorrichtung enthält Mehrkanal-Audioeingangssignale 800, eine Signalkorrektur-Filtereinheit 810, eine Wide-Stereo-Erzeugungseinheit 820, eine Filtereinheit 830 für virtuellen Surround-Klang, eine erste und eine zweite Additionseinheit 850 und 860, einen Lautsprecher 890-1 des linken Kanals und einen Lautsprecher 890-2 des rechten Kanals.
  • Die Mehrkanal-Audiosignale 800 enthalten ein Signal (L) des linken Kanals, ein Signal (C) des mittleren Kanals, ein Signal (LFE) des LFE-Kanals, ein Signal (R) des rechten Kanals, ein Signal (Ls) des linken Surround-Kanals und ein Signal (Rs) des rechten Surround-Kanals.
  • Die Filtereinheit 830 für virtuellen Surround-Klang kann der Filtereinheit 200 für virtuellen Surround-Klang in 2 gleichen.
  • Die Wide-Stereo-Erzeugungseinheit 820 empfängt Eingänge der Signale (L, R) des linken und des rechten Kanals und erzeugt Verbreiterungs-Stereosignale. Die Wide-Stereo-Erzeugungseinheit 820 enthält ein Verbreiterungsfilter, das eine Faltung von binauraler Links-/Rechts-Synthese und Übersprechunterdrückungseinrichtung durchführt, sowie ein Panoramafilter, das Faltung des Verbreiterungsfilters und direkter Links-/Rechts-Filter durchführt. Das Verbreiterungsfilter erzeugt die Signale (L, R) des linken und des rechten Kanals als virtuelle Tonquellen an beliebigen Positionen auf Basis einer HRTF, die an einer vorgegebenen Position gemessen wird, und beseitigt das Übersprechen der virtuellen Tonquellen auf Basis eines Filterkoeffizienten, auf den die HRTF angewendet wird. Das linke und das rechte direkte Filter regulieren Signaleigenschaften, wie beispielsweise Verstärkungen und Verzögerungen, zwischen einem Tonquellensignal der Stereo-Kanäle und den virtuellen Tonquellen, für die Nebensprechen beseitigt wurde.
  • Die Signalkorrektur-Filtereinheit 810 empfängt die Signale des Mittelkanals (C) und des LFE-Kanals von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen 800.
  • Ausgangsverstärkungen und Zeitverzögerungen der Signale (Ls, Rs) des linken und des rechten Surround-Kanals, die über die Filtereinheit 830 für virtuellen Surround-Klang ausgegeben werden, und der Signale (L, R) des linken und des rechten Kanals, die über die Wide-Stereo-Erzeugungseinheit 820 ausgegeben werden, werden so geändert. Die Signalkorrektur-Filtereinheit 810 reguliert die Verstärkungen und Zeitverzögerungen des Signals (C) des Mittelkanals und des Signals (LFE) des LFE-Kanals entsprechend den Ausgangsverstärkungen und Zeitverzögerungen der Signale (Ls, Rs) des linken und des rechten Surround-Kanals, die von der Filtereinheit 830 für virtuellen Surround-Klang ausgegeben werden, und des Signals (L, R) des linken und des rechten Kanals, die von der Wide-Stereo-Erzeugungseinheit 820 ausgegeben werden.
  • Die erste Additionseinheit 850 addiert Signale des linken Kanals, die von der Filtereinheit 830 für virtuellen Surround-Klang, der Signalkorrektur-Filtereinheit 810 und der Wide-Stereo-Erzeugungseinheit 820 ausgegeben werden. Die zweite Additionseinheit 860 addiert Signale des rechten Kanals, die von der Filtereinheit 830 für virtuellen Surround-Klang, der Signalkorrektur-Filtereinheit 810 und der Wide-Stereo-Erzeugungseinheit 820 ausgegeben werden. Dann werden die addierten linken Signale über den Lautsprecher 890-1 des linken Kanals ausgegeben, und die addierten rechten Signale werden über den Lautsprecher 890-2 des rechten Kanals ausgegeben.
  • 16 ist ein detailliertes Blockschaltbild, das die Signalkorrektur-Filtereinheit 810 in 15 gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes darstellt.
  • Die Signalkorrektur-Filtereinheit 810 in 15 enthält Verstärkungseinheiten 910 und 920 mit vorgegebenen Verstärkungswerten (Ga, Gb) und Verzögerungseinheiten 915 und 925 mit vorgegebenen Verzögerungswerten (Z – Δ).
  • Die Ausgangsverstärkung des Signals (C) des mittleren Kanals wird durch die Verstärkungseinheit 910 verändert, und das Signal (C) des mittleren Kanals wird in der Verzögerungseinheit 915 verzögert.
  • Die Ausgangsverstärkung des Signals (LFE) des LFE-Kanals wird durch die Verstärkungseinheit 920 verändert, und das Signal (LFE) des LFE-Kanals wird in der Verzögerungseinheit 925 verzögert.
  • Eine erste Additionseinheit 900-1 addiert Signale, die von den Verzögerungseinheiten 915 und 925 ausgegeben werden. Eine zweite Additionseinheit 900-2 addiert ebenfalls die von den Verzögerungseinheiten 915 und 925 ausgegebenen Signale.
  • Dabei werden die Verstärkungswerte (Ga, Gb) der Verstärkungseinheiten 910 und 920 bestimmt, indem RMS-Werte des Eingangssignals und des Ausgangssignals der Filtereinheit 830 für virtuellen Surround-Klang verglichen werden. Die Verzögerungswerte (Z – Δ) der Verzögerungseinheiten 915 und 925 werden unter Verwendung der Impulsantworten der Filtereinheit 830 für virtuellen Surround-Klang oder unter Verwendung von Gruppenverzögerungen ermittelt.
  • Es versteht sich, dass, obwohl die Ausführungsformen des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes unter Bezugnahme auf einen Hörer und zwei Ohren des Hörers oder virtuellen Hörers beschrieben worden sind, die Vorrichtungen der Ausführungsformen des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes verwendet werden können, um Stereoton um einen Hörpunkt eines Stereoton-Erzeugungssystems und/oder eines virtuellen Surround-Systems herum zu erzeugen. Der Hörpunkt kann sich auf eine Position beziehen, an der ein Hörer optimalen Stereo-Effekt wahrnimmt, und dieser kann beispielsweise unter Verwendung des oben beschriebenen Dummy-Kopfes genähert werden. So muss ein Hörer nicht tatsächlich an dem Hörpunkt präsent sein, wenn die Vorrichtungen der verschiedenen Ausführungsformen arbeiten, wie dies hier beschrieben ist.
  • Industrielle Einsetzbarkeit
  • Das vorliegende allgemeine erfindungsgemäße Konzept kann auch als computerlesbarer Code auf einem computerlesbaren Speichermedium ausgeführt sein. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann jede beliebige Datenspeichervorrichtung sein, die Daten speichern kann, die anschließend von einem Computersystem gelesen werden können. Zu Beispielen des computerlesbaren Aufzeichnungsmediums gehören Festwertspeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM), CD-ROM, Magnetbänder, Disketten, optische Datenspeichervorrichtungen und Trägerwellen (so beispielsweise Datenübertragung über das Internet). Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch über mittels Netzwerk verbundener Computersysteme verteilt werden, so dass computerlesbarer Code verteilt gespeichert und ausgeführt wird. Des Weiteren können funktionelle Programme, Codes und Code-Segmente zum Umsetzen des vorliegenden allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes leicht von Programmierern auf dem Gebiet entwickelt werden, auf das sich das vorliegende allgemeine erfindungsgemäße Konzept bezieht.
  • Zusammenfassung
  • Vorrichtung und Verfahren zur Wiedergabe von virtuellem Zweikanal-Ton
  • Stereoton-Erzeugungsvorrichtung und Verfahren zum Wiedergeben von Mehrkanal-Toneingangssignalen über Zweikanal-Lautsprecher. Die Stereoton-Erzeugungsvorrichtung enthält eine Vorverarbeitungs-Filtereinheit, die Korrelation zwischen Zweikanal-Audiosignalen von Mehrkanal-Audiosignalen reduziert und eine Präsenz-Wahmehmung erzeugt, eine Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher, die die von der Vorverarbeitungs-Filtereinheit ausgegebenen Zweikanal-Audiosignale in eine virtuelle Tonquelle an einer vorgegebenen Position umwandelt, eine Signalkorrektur-Filtereinheit, die eine Signalcharakteristik zwischen verbleibenden Mehrkanal-Audiosignalen mit Ausnahme der Zweikanal-Audiosignale und den Zweikanal-Audiosignalen korrigiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher ausgegeben werden, und eine Additionseinheit, die an einen ersten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden, und an einen zweiten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 99/49574 [0003]
    • - AU 99/00002 [0003]

Claims (47)

  1. Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audioeingangssignalen als Zweikanal-Ausgangssignale, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Vorverarbeitungs-Filtereinheit, die eine Korrelation zwischen den Zweikanal-Audiosignalen von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen reduziert und eine Präsenz-Wahrnehmung erzeugt; eine Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher, die die von der Vorverarbeitungs-Filtereinheit ausgegebenen Zweikanal-Audiosignale in eine virtuelle Tonquelle an einer vorgegebenen Position umwandelt; eine Signalkorrektur-Filtereinheit, die eine Signalcharakteristik zwischen verbliebenen der Mehrkanal-Audioeingangssignale mit Ausnahme der Zweikanal-Audioeingangssignale und den von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher ausgegebenen Zweikanal-Audiosignalen korrigiert; und eine Additionseinheit, die an einen ersten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden, und an einen zweiten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorverarbeitungs-Filtereinheit umfasst: eine erste Verzögerungseinheit, die ein Audiosignal eines ersten Kanals von den Zweikanal-Audioeingangssignalen um einen ersten Zeitraum verzögert; und eine zweite Verzögerungseinheit, die ein Audiosignal eines zweiten Kanals von den Zweikanal-Audioeingangssignalen um einen zweiten Zeitraum verzögert.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vorverarbeitungs-Filtereinheit umfasst: eine dritte Verzögerungseinheit, die das Audiosignal des ersten Kanals von den Zweikanal-Audioeingangssignalen um einen dritten Zeitraum verzögert; eine vierte Verzögerungseinheit, die das Audiosignal des zweiten Kanals von den Zweikanal-Audioeingangssignalen um einen vierten Zeitraum verzögert; eine erste Verstärkungseinheit, die eine Ausgangsverstärkung der dritten Verzögerungseinheit reguliert; eine zweite Verstärkungseinheit, die eine Ausgangsverstärkung der vierten Verzögerungseinheit reguliert; eine erste Additionseinheit, die einen Ausgang der ersten Verzögerungseinheit und einen Ausgang der zweiten Verstärkungseinheit addiert; und eine zweite Additionseinheit, die einen Ausgang der zweiten Verzögerungseinheit und einen Ausgang der ersten Verstärkungseinheit addiert.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Vorverarbeitungs-Filtereinheit umfasst: ein erstes Filter, das Tiefpassfiltern eines Ausgangssignals der ersten Additionseinheit durchführt; ein zweites Filter, das Tiefpassfiltern eines Ausgangssignals der zweiten Additionseinheit durchführt; eine fünfte Verzögerungseinheit, die ein Ausgangssignal des ersten Filters um einen fünften Zeitraum verzögert; eine sechste Verzögerungseinheit, die ein Ausgangssignal des zweiten Filters um einen sechsten Zeitraum verzögert, eine dritte Verstärkungseinheit, die eine Ausgangsverstärkung der fünften Verzögerungseinheit reguliert; eine vierte Verstärkungseinheit, die eine Ausgangsverstärkung der sechsten Verzögerungseinheit reguliert; eine dritte Additionseinheit, die das Audiosignal des ersten Kanals und ein Ausgangssignal der dritten Verstärkungseinheit addiert; und eine vierte Additionseinheit, die das Audiosignal des zweiten Kanals und ein Ausgangssignal der vierten Verstärkungseinheit addiert.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei sich der erste bis sechste Zeitraum voneinander unterscheiden.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher umfasst: eine binaurale Syntheseeinheit, die das Audiosignal des ersten Kanals und das Audiosignal des zweiten Kanals, die von der Vorverarbeitungs-Filtereinheit ausgegeben werden, in virtuelle Tonquellen an vorgegebenen Positionen umwandelt; und eine Übersprechunterdrückungseinrichtung, die eine Übersprecherscheinung von Signalen unterdrückt, die von der binauralen Syntheseeinheit ausgegeben werden.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher umfasst: eine Verzögerungseinheit, die Audioeingangssignale des ersten und des zweiten Kanals um jeweilige vorgegebene Verzögerungswerte verzögert; eine Verstärkungseinheit, die eine Ausgangsverstärkung jedes der in der Verzögerungseinheit verzögerten Audioeingangssignale des ersten und des zweiten Kanals reguliert; eine erste Additionseinheit, die das Audioeingangssignal des ersten Kanals und das Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogene Signal des zweiten Kanals addiert; eine erste Filtereinheit, die eine Frequenzcharakteristik eines von der ersten Additionseinheit ausgegebenen Signals reguliert; eine zweite Additionseinheit, die das Audioeingangssignal des zweiten Kanals und das Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogene Signal des ersten Kanals addiert; und eine zweite Filtereinheit, die eine Frequenzcharakteristik eines von der zweiten Additionseinheit ausgegebenen Signals reguliert.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher umfasst: eine erste und eine zweite Filtereinheit, die Frequenzcharakteristiken von Signalen des ersten und des zweiten Kanals regulieren; eine Verzögerungseinheit, die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Filtereinheit mit jeweiligen vorgegebenen Verzögerungswerten verzögert; eine Verstärkungseinheit, die einen Ausgangspegel jedes der in der Verzögerungseinheit verzögerten Signale reguliert; eine erste Additionseinheit, die ein Ausgangssignal der ersten Filtereinheit und ein Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogenes Ausgangssignal der zweiten Filtereinheit addiert; und eine zweite Additionseinheit, die ein Ausgangssignal der zweiten Filtereinheit und ein Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogenes Ausgangssignal der ersten Filtereinheit addiert.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Verstärkung der Verstärkungseinheit durch eine maximale Differenz zwischen jeweiligen Impulsantworten in Bezug auf zwei kopfbezogene Übertragungsfunktionen (head related transfer function – HRTF) zwischen einem Lautsprecher und zwei Ohren eines Hörers bestimmt wird.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Verzögerung der Verzögerungseinheit durch eine Zeit bestimmt wird, zu der eine Kreuzkorrelationsfunktion von Impulsantworten in Bezug auf zwei HRTF zwischen einem Lautsprecher und zwei Ohren eines Hörers ein Maximum erreicht.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Verstärkung durch eine Differenz zwischen Maximalwerten von Impulsantworten in Bezug auf zwei Filter einer im Voraus konstruierten Gitterstruktur bestimmt wird.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Verzögerung durch eine Zeit bestimmt wird, zu der eine Kreuzkorrelationsfunktion von Impulsantworten in Bezug auf zwei Filter einer im Voraus konstruierten Gitterstruktur ein Maximum erreicht.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Signalkorrektur-Filtereinheit umfasst: eine Verstärkungseinheit, die Verstärkungen der Mehrkanal-Audioeingangssignale mit Ausnahme der Zweikanal-Audioeingangssignale reguliert; und eine Verzögerungseinheit, die die Mehrkanal-Audioeingangssignale mit Ausnahme der Zweikanal-Audioeingangssignale um eine vorgegebene Zeit verzögert.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei eine Verstärkung der Verstärkungseinheit bestimmt wird, indem ein Ausgangssignal der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und die Zweikanal-Audioeingangssignale verglichen werden.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei eine Verstärkung der Verstärkungseinheit bestimmt wird, indem ein quadratischer Mittelwert (RMS) eines Ausgangssignal der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und RMS-Werte der Zweikanal-Audioeingangssignale verglichen werden.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die vorgegebene Zeit auf Basis einer Gruppenverzögerung einer Übersprechunterdrückungseinrichtung bestimmt wird.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Additionseinheit umfasst: eine erste Additionseinheit, die an einen ersten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden; und eine zweite Additionseinheit, die an einen zweiten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden.
  18. Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audioeingangssignalen als Zweikanal-Audiosignalausgänge, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Vorverarbeitungs-Filtereinheit, die Gruppenverzögerung einer vorgegebenen Frequenzkomponente von Zweikanal-Audiosignalen durchführt, die aus den Mehrkanal-Audioeingangssignalen ausgewählt werden; eine Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher, die die von der Vorverarbeitungs-Filtereinheit ausgegebenen ausgewählten Zweikanal-Audiosignale in eine virtuelle Tonquelle an einer vorgegebenen Position umwandelt; eine Signalkorrektur-Filtereinheit, die einen Ausgangspegel und eine Zeitverzögerung zwischen den verbleibenden Mehrkanal-Audiosignalen mit Ausnahme der ausgewählten Zweikanal-Audiosignale und den von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher ausgegebenen ausgewählten Zweikanal-Audiosignalen korrigiert; und eine Additionseinheit, die an einen ersten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden, und an einen zweiten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Vorbearbeitungs-Filtereinheit und Vollband-Passfilter in Reihe in Bezug auf den ersten und den zweiten Kanal verbunden sind.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei jedes der Vollband-Passfilter umfasst: eine Verzögerungseinheit, die ein Eingangs-Audiosignal um eine vorgegebene Zeit verzögert; eine erste Verstärkungseinheit, die eine Verstärkung des Eingangs-Audiosignals reguliert; eine erste Additionseinheit, die einen Ausgang der ersten Verstärkungseinheit und einen Ausgang der Verzögerungseinheit addiert; eine zweite Verstärkungseinheit, die eine Ausgangsverstärkung der ersten Additionseinheit reguliert; und eine zweite Additionseinheit, die ein Ausgangssignal der zweiten Verstärkungseinheit und das Eingangs-Audiosignal addiert.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei Verstärkungen der ersten Verstärkungseinheit und der zweiten Verstärkungseinheit einander gleich sind, jedoch entgegengesetzte Vorzeichen haben.
  22. Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Durchführen von Faltung von zwei Matrixstrukturen mit vorgegebenen Größen durch Berechnen eines binauralen Synthesizers und einer Übersprechunterdrückungseinrichtung in Bezug auf zwei Kanäle im Voraus, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Verzögerungseinheit, die Eingangssignale des ersten und des zweiten Kanals mit jeweiligen vorgegebenen Verzögerungswerten verzögert; eine Verstärkungseinheit, die einen Ausgangspegel jedes in der Verzögerungseinheit verzögerten Eingangssignals des ersten und des zweiten Kanals reguliert; eine erste Additionseinheit, die das Eingangssignal des ersten Kanals und das Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogene Signal des zweiten Kanals addiert; eine erste Filtereinheit, die eine Frequenzcharakteristik eines von der ersten Additionseinheit ausgegebenen Signals reguliert; eine zweite Additionseinheit, die das Eingangssignal des zweiten Kanals und das Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogene Signal des ersten Kanals addiert; und eine zweite Filtereinheit, die eine Frequenzcharakteristik eines von der zweiten Additionseinheit ausgegebenen Signals reguliert.
  23. Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audioeinganssignalen als Zweikanal-Ausgangssignale, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang, die eine Korrelation zwischen Audiosignalen zweier Surround-Kanäle von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen redu ziert und die Audiosignale der zwei Surround-Kanäle in virtuelle Tonquellen an vorgegebenen Positionen umwandelt; eine Wide-Stereo-Erzeugungseinheit, die Audiosignale zweier vorderer Kanäle von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen als Verbreiterungs-Stereo-Signale durch Falten einer binauralen Synthese und einer Übersprechunterdrückungseinrichtung erzeugt; und eine Signalkorrektur-Filtereinheit, die einen Ausgangspegel und eine Zeitverzögerung zwischen verbleibenden Mehrkanal-Audioeingangssignalen mit Ausnahme der Signale der zwei Surround-Kanäle und der Ausgangssignale der zwei vorderen Kanäle und den Kanal-Audiosignalen korrigiert, die von der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang und der Wide-Stereo-Erzeugungseinheit ausgegeben werden.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 23, die des Weiteren umfasst: eine Additionseinheit, die über einen ersten Kanal auszugebende Signale und über einen zweiten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher, der Signalkorrektur-Filtereinheit und der Wide-Stereo-Erzeugungseinheit ausgegeben werden.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Signalkorrektur-Filtereinheit umfasst: eine Verstärkungseinheit, die Verstärkungen der Mehrkanal-Audiosignale mit Ausnahme der Signale der zwei Surround-Kanäle und der Audiosignale der zwei vorderen Kanäle reguliert, und eine Verzögerungseinheit, die die Mehrkanal-Audiosignale mit Ausnahme der Audiosignale der zwei Surround-Kanäle und der Audiosignale der zwei vorderen Kanäle um eine vorgegebene Zeit verzögert.
  26. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei eine Verstärkung der Verstärkungseinheit bestimmt wird, indem Ausgangssignale der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Wide-Stereo-Erzeugungseinheit mit den Audioeingangssignalen der zwei Surround-Kanäle und den Signalen der zwei vorderen Kanäle verglichen werden.
  27. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei eine Verstärkung der Verstärkungseinheit bestimmt wird, indem RMS-Werte von Ausgangssignalen der Filtereinheit für virtuelle Lautsprecher und der Wide-Stereo-Erzeugungseinheit und RMS-Werte der Audiosignale der verbleibenden Kanälen verglichen werden.
  28. Stereoton-Erzeugungsvorrichtung, die umfasst: eine erste Filtereinheit, die Surround-Audiosignale von wenigstens fünf Eingangs-Audiosignalen empfängt und virtuelle Tonquellen an vorgegebenen Positionen in Bezug auf einen Hörpunkt erzeugt; eine zweite Filtereinheit, die verbleibende Audiosignale von den wenigstens fünf Eingangs-Audiosignalen empfängt und eine Verzögerung sowie eine Verstärkungsdifferenz kompensiert, die in den Surround-Audiosignalen durch die Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang induziert werden; und eine Ausgabeeinheit, die erste ausgewählte der Surround-Audiosignale und die verbleibenden Audiosignale kombiniert, um ein linkes Ausgangssignal zu erzeugen, und zweite ausgewählte der Surround-Audiosignale und die verbleibenden Audiosignale kombiniert, um ein rechtes Ausgangssignal zu erzeugen.
  29. Stereoton-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 28, die des Weiteren umfasst: einen linken Lautsprecher, der das linke Ausgangssignal ausgibt; und einen rechten Lautsprecher, der das rechte Ausgangssignal ausgibt.
  30. Stereoton-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 29, wobei der linke Lautsprecher und der rechte Lautsprecher in einem ersten vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind und der linke und der rechte Lautsprecher in einem zweiten vorgegebenen Abstand zu dem Hörpunkt so angeordnet sind, dass der zweite vorgegebene Abstand größer ist als der erste vorgegebene Abstand.
  31. Stereoton-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Surround-Audiosignale ein linkes und ein rechtes Surround-Signal umfassen, die verbleibenden Audiosignale ein linkes Signal, ein rechtes Signal, ein mittleres Signal und LFE-Signal umfassen.
  32. Stereoton-Erzeugungsvorrichtung zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audioeingangssignalen als Zweikanal-Ausgangssignale, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang, die eine Korrelation zwischen den Zweikanal-Audiosignalen von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen reduziert, um eine Präsenz-Wahmehmung zu erzeugen, und die Zweikanal-Audiosignale in eine virtuelle Tonquelle an einer vorgegebenen Position umwandelt; eine Signalkorrektur-Filtereinheit, die eine Signalcharakteristik zwischen verbleibenden der Mehrkanal-Audioeingangssignale mit Ausnahme der Zweikanal- Audioeingangssignale und den Zweikanal-Audiosignalen erzeugt, die von der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang ausgegeben werden; und eine Additionseinheit, die von einem ersten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden, und an einen zweiten Kanal auszugebende Signale von den Mehrkanal-Audiosignalen addiert, die von der Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang und der Signalkorrektur-Filtereinheit ausgegeben werden.
  33. Stereoton-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 32, wobei die Filtereinheit für virtuellen Surround-Klang umfasst: eine Verzögerungseinheit, die Eingangssignale des ersten und zweiten Kanals mit jeweiligen vorgegebenen Verzögerungswerten verzögert; eine Verstärkungseinheit, die einen Ausgangspegel jedes in der Verzögerungseinheit verzögerten Eingangssignals des ersten und des zweiten Kanals reguliert; eine erste Additionseinheit, die das Eingangssignal des ersten Kanals und das Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogene Signal des zweiten Kanals addiert; eine erste Filtereinheit, die eine Frequenzcharakteristik eines von der ersten Additionseinheit ausgegebenen Signals reguliert; eine zweite Additionseinheit, die das Eingangssignal des zweiten Kanals und das Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogene Signal des ersten Kanals addiert; und eine zweite Filtereinheit, die eine Frequenzcharakteristik eines von der zweiten Additionseinheit ausgegebenen Signals reguliert.
  34. Stereoton-Erzeugungsverfahren zum Anwenden eines virtuellen Effekts auf Zweikanal-Signale, wobei das Verfahren umfasst: Teilen von Signalen eines ersten und eines zweiten Kanals in ein Hochfrequenzband und ein Niederfrequenzband; Dezimieren jedes der Niederfrequenzband-Signale des ersten und des zweiten Kanals; Erzeugen virtueller Tonquellen durch Reduzieren einer Korrelation zwischen jeweiligen dezimierten Signalen und Ausgeben der virtuellen Tonquellen an vorgegebenen Positionen; Durchführen von Interpolation in Bezug auf die Signale des ersten und des zweiten Kanals, die als die virtuellen Tonquellen ausgegeben werden; Tiefpassfiltern der interpolierten Signale des ersten und des zweiten Kanals; und Addieren des Tiefpassfiltern unterzogenen Signals des ersten Kanals und des verzögerten Hochfrequenzsignals des ersten Kanals und Addieren des Tiefpassfiltern unterzogenen Signals des zweiten Kanals und des verzögerten Hochfrequenzsignals des zweiten Kanals.
  35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Erzeugen der virtuellen Tonquellen umfasst: Durchführen von Vorverarbeitungs-Filtern durch Reduzieren von Korrelation zwischen jeweiligen dezimierten Signalen und Erzeugen einer Präsenz-Wahrnehmung; und Durchführen von Filtern für virtuelle Lautsprecher durch Ausgeben der jeweiligen dezimierten Signale als die virtuellen Tonquellen an vorgegebenen Positionen.
  36. Stereoton-Erzeugungsverfahren zum Anwenden eines virtuellen Effekts auf Zweikanal-Signale, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen von Vorverarbeitungs-Filtern durch Reduzieren einer Korrelation zwischen Signalen eines ersten und eines zweiten Kanals und Erzeugen einer Präsenz-Wahrnehmung; Teilen von Frequenzbändern der Vorverarbeitungs-Filtern unterzogenen Signale des ersten und zweiten Kanals in ein Hochfrequenzband und ein Niederfrequenzband; Dezimieren jedes der Niederfrequenzband-Signale des ersten und des zweiten Kanals; Durchführen von Filtern für virtuelle Lautsprecher durch Ausgeben der jeweiligen dezimierten Signale als virtuelle Tonquellen an vorgegebenen Positionen; Durchführen von Interpolation in Bezug auf die Filtern für virtuelle Lautsprecher unterzogenen Signale des ersten und des zweiten Kanals, die als die virtuellen Tonquellen ausgegeben werden; Tiefpassfiltern der interpolierten Signale des ersten und des zweiten Kanals; und Addieren des Tiefpassfiltern unterzogenen Signals des ersten Kanals und des verzögerten Hochfrequenz-Signals des ersten Kanals und Addieren des Tiefpassfiltern unterzogenen Signals des zweiten Kanals und des verzögerten Hochfrequenz-Signals des zweiten Kanals.
  37. Stereoton-Erzeugungsverfahren zum Wiedergeben von Mehrkanal-Audioeingangssignale als Zweikanal-Ausgangssignale, wobei das Verfahren umfasst: Reduzieren einer Korrelation zwischen den Zweikanal-Audiosignalen von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen und Erzeugen einer Präsenz-Wahrnehmung; Umwandeln der Zweikanal-Audiosignale in eine virtuelle Tonquelle an einer vorgegebenen Position; und Regulieren verbleibender Mehrkanal-Audiosignale mit Ausnahme der Zweikanal-Audiosignale entsprechend einem Ausgangspegel und einer Zeitverzögerung der umgewandelten Zweikanal-Audiosignale und Ausgeben der regulierten Signale als Zweikanal-Signale.
  38. Verfahren nach Anspruch 37, das des Weiteren umfasst: nach dem Ausgeben der regulierten Signale Addieren der an einen ersten Kanal auszugebenden Signale und Addieren der an einen zweiten Kanal auszugebenden Signale.
  39. Verfahren nach Anspruch 37, wobei die Reduzierung der Korrelation zwischen den Zweikanal-Audiosignalen von den Mehrkanal-Audioeingangssignalen und das Erzeugen der Präsenz-Wahrnehmung umfasst: Durchführen eines ersten Verzögerungsvorgangs durch Verzögern eines Audiosignals des ersten Kanals um eine erste vorgegebenen Zeit; Durchführen eines zweiten Verzögerungsvorgangs durch Verzögern eines Audiosignals des zweiten Kanals um eine zweite vorgegebenen Zeit; Durchführen eines dritten Verzögerungsvorgangs durch Verzögern des Audiosignals des ersten Kanals um eine dritte vorgegebene Zeit; Durchführen eines vierten Verzögerungsvorgangs durch Verzögern des Audiosignals des zweiten Kanals um eine vierte vorgegebene Zeit; Durchführen einer ersten Addition durch Addieren von Werten, die ermittelt werden, indem eine erste vorgegebene Verstärkung jeweils mit dem Ausgang des ersten Ver zögerungsvorgangs und einem Ausgang des zweiten Verzögerungsvorgangs multipliziert wird; Durchführen einer zweiten Addition durch Addieren von Werten, die ermittelt werden, indem eine zweite vorgegebene Verstärkung jeweils mit dem Ausgang des zweiten Verzögerungsvorgangs und einem Ausgang des dritten Verzögerungsvorgangs multipliziert wird; Durchführen eines fünften Verzögerungsvorgangs durch Filtern eines ersten Signals, das gewonnen wird, indem der Ausgang des ersten Verzögerungsvorgangs und der Ausgang des vierten Verzögerungsvorgangs addiert werden, und Verzögern des ersten gefilterten Signals um eine fünfte vorgegebene Zeit; Durchführen eines sechsten Verzögerungsvorgangs durch Filtern eines zweiten Signals, das gewonnen wird, indem der Ausgang des zweiten Verzögerungsvorgangs und der Ausgang des dritten Verzögerungsvorgangs addiert werden, und Verzögern des zweiten gefilterten Signals um eine sechste vorgegebene Zeit; und Durchführen einer dritten und vierten Addition durch Addieren von Ausgängen des fünften und des sechsten Verzögerungsvorgangs und der Audiosignale des ersten bzw. des zweiten Kanals.
  40. Verfahren nach Anspruch 39, wobei Ausgangssignale der dritten und der vierten Addition jeweils mit verschiedenen Verstärkungen multipliziert werden.
  41. Verfahren nach Anspruch 39, wobei der erste Verzögerungsvorgang und der sechste Verzögerungsvorgang asymmetrisch zueinander sind.
  42. Verfahren nach Anspruch 37, wobei das Umwandeln der Zweikanal-Audiosignale in die virtuelle Tonquelle an der vorgegebenen Position durch Multiplikation einer binauralen Synthesefilter-Matrix und einer Übersprechunterdrückungs-Filtermatrix durchgeführt wird.
  43. Stereoton-Erzeugungsverfahren zum Erzeugen virtueller Lautsprecher links und rechts hinter einem Hörer, wobei das Verfahren umfasst: Regulieren einer Verstärkung und einer Verzögerung eines Eingangssignals eines linken Kanals; Regulieren einer Verstärkung und einer Verzögerung eines Eingangssignals eines rechten Kanals; Addieren des Eingangssignals des linken Kanals und des Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogenen Signals des rechten Kanals, um ein erstes addiertes Signal zu gewinnen; Regulieren einer Frequenzcharakteristik des ersten addierten Signals und Ausgeben eines Ergebnisses an einen linken Lautsprecher; Addieren des Eingangssignals des rechten Kanals und des Verstärkungs- und Verzögerungsregulierung unterzogenen Signals des linken Kanals, um ein zweites addiertes Signal zu gewinnen; und Regulieren einer Frequenzcharakteristik des zweiten addierten Signals und Ausgeben eines Ergebnisses an einen rechten Lautsprecher.
  44. Verfahren nach Anspruch 43, wobei die Verstärkung durch eine maximale Differenz zwischen jeweiligen Impulsantworten in Bezug auf zwei kopfbezogene Übertragungsfunktionen (head related transfer functions – HRTF) zwischen einem Lautsprecher und zwei Ohren eines Hörers bestimmt wird.
  45. Verfahren nach Anspruch 43, wobei die Verzögerung durch eine Zeit bestimmt wird, zu der eine Kreuzkorrelationsfunktion von Impulsantworten in Bezug auf zwei HRTF zwischen einem Lautsprecher und zwei Ohren eines Hörers ein Maximum erreicht.
  46. Verfahren nach Anspruch 43, wobei die Verstärkung durch eine Differenz zwischen Maximalwerten von Impulsantworten in Bezug auf zwei Filter einer im Voraus konstruierten Gitterstruktur bestimmt wird.
  47. Verfahren nach Anspruch 43, wobei die Verzögerung durch eine Zeit bestimmt wird, zu der eine Kreuzkorrelationsfunktion von Impulsantworten in Bezug auf zwei Filter einer im Voraus konstruierten Gitterstruktur ein Maximum erreicht.
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