Способ и устройство для улучшения воспроизведения звука

Способ и устройство для улучшения воспроизведения звука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данное изобретение имеет отношение к методам, дающим возможность улучшить восприятие направления источника восстановленного звукового сигнала. В частности, данное изобретение предлагает устройство и способ для воспроизведения записанных звуковых сигналов таким образом, что выбираемое направление источников звука может быть акцентировано или перегружено относительно звуковых сигналов, поступающих с других направлений.

Обычно при многоканальном воспроизводстве и прослушивании слушатель окружен многочисленными громкоговорителями. Существуют различные методы захвата звуковых сигналов для определенных установок. Общая цель при воспроизведении состоит в том, чтобы воспроизвести пространственный состав первоначально записанного звука, то есть происхождение индивидуального звукового источника, такого как местоположение трубы в оркестре. Использование нескольких акустических установок достаточно распространено и может создать различные пространственные впечатления. Не используя специальные методы компоновки, общеизвестные двухканальные стереоустановки могут только воссоздать слуховые события на линии между этими двумя громкоговорителями. Это, главным образом, достигается так называемым «амплитудным панорамированием», где амплитуда сигнала, связанного с одним звуковым источником, распределяется между этими двумя громкоговорителями, в зависимости от положения источника звука относительно громкоговорителей. Это обычно делается во время звукозаписи или последующего микширования. То есть источник звука, поступающий с крайне-левой позиции относительно слушателя, будет, главным образом, воспроизведен левым громкоговорителем, а источник звука с позиции перед слушателем будет воспроизведен с идентичной амплитудой (уровнем) обоими громкоговорителями. Однако звук, исходящий с других направлений, не может быть воспроизведен.

Следовательно, при использовании большего количества громкоговорителей, которые распределены вокруг слушателя, большее количество направлений может быть покрыто, и может быть создано более естественное пространственное впечатление. Вероятно, самая известная схема расположения многоканальных громкоговорителей - это стандарт 5.1 (ITU-R775-1), который состоит из 5 громкоговорителей, азимутальные углы которых определены равными 0°, ±30° и ±110° относительно положения слушателя. Это означает, что во время звукозаписи или микширования сигнал приспосабливается к этой определенной конфигурации громкоговорителей, и отклонения установки воспроизведения от стандарта приведут к снижению качества воспроизведения.

Также были предложены многочисленные другие системы с различным числом громкоговорителей, расположенных в различных направлениях. Профессиональные и специальные системы, особенно в театрах и звуковых установках, также включают громкоговорители, расположенные на различных высотах.

Согласно различным установкам воспроизведения несколько различных методов записи были разработаны и предложены для вышеупомянутых систем громкоговорителя, чтобы записывать и воспроизводить пространственное впечатление в ситуации прослушивания, как если бы оно было воспринято при звукозаписи в окружающей среде. Теоретически идеальный способ записи пространственного звука для выбранной многоканальной системы громкоговорителя состоял бы в том, чтобы использовать столько же микрофонов, сколько имеется громкоговорителей. В таком случае диаграммы направления микрофонов должны также соответствовать схеме расположения громкоговорителей так, чтобы звук от любого единичного направления был бы записан только небольшим количеством микрофонов (1, 2 или больше). Каждый микрофон связан с определенным громкоговорителем. Чем больше громкоговорителей используется при воспроизведении, тем более узкими должны быть диаграммы направления микрофонов. Однако узко-направленные микрофоны довольно дороги и обычно имеют неплоскую частотную характеристику, значительно ухудшающую качество записанного звука. Кроме того, использование нескольких микрофонов со слишком широкими диаграммами направления в качестве ввода к многоканальному воспроизведению приводит к окрашенному и расплывчатому слуховому восприятию, вследствие того, что звук, исходящий из единичного направления, будет всегда воспроизводиться большим количеством громкоговорителей, чем необходимо, как если бы запись производилась микрофонами, связанными с различными громкоговорителями. В целом, имеющиеся в настоящее время микрофоны лучше всего подходят для двухканальной записи и воспроизведения, то есть они разработаны без цели воспроизведения окружающего пространственного впечатления.

Относительно конструкции микрофона обсуждалось несколько способов приспособления диаграмм направления микрофонов к требованиям пространственного воспроизведения звука. Вообще, все микрофоны захватывают звук по-разному в зависимости от направления поступления звука в микрофон. Таким образом, микрофоны имеют различную чувствительность в зависимости от направления поступления записанного звука. В некоторых микрофонах этот эффект незначителен, поскольку они захватывают звук почти независимо от направления. Эти микрофоны обычно называют ненаправленными микрофонами. В типичной конструкции микрофона круглая диафрагма прикреплена к маленькому воздухонепроницаемому корпусу. Если диафрагма не прикреплена к корпусу, и звук достигает ее одинаково с каждой стороны, то ее диаграмма направления имеет два лепестка. Таким образом, такой микрофон захватывает звук с равной чувствительностью и спереди, и сзади диафрагмы, однако, с обратными полярностями. Такой микрофон не захватывает звук, поступающий с направления, совпадающего с плоскостью диафрагмы, то есть перпендикулярного направлению максимальной чувствительности. Такая диаграмма направления называется диполем, или «восьмеркой».

Ненаправленные микрофоны могут также быть модифицированы в направленные микрофоны при помощи использования воздухопроницаемого корпуса для микрофона. Корпус специально сконструирован таким образом, что звуковые волны могут проходить по корпусу и достигать диафрагмы, в которой некоторые направления распространения являются предпочтительными, так что диаграмма направления такого микрофона становится конфигурацией между ненаправленным микрофоном и диполем. Эти конфигурации могут, например, иметь два лепестка. Однако лепестки могут иметь различную интенсивность. Некоторые наиболее известные микрофоны имеют конфигурации только с одним единственным лепестком. Самый важный пример - кардиоидная конфигурация, где направленная функция D может быть выражена как D=1+cos (θ), θ - направление поступления звука. Направленная функция, таким образом, определяет, какая фракция поступающей звуковой амплитуды захватывается в зависимости от направления.

Ранее обсужденные ненаправленные конфигурации также называют конфигурациями нулевого порядка, а другие ранее упомянутые конфигурации (диполь и кардиоид) называют конфигурациями первого порядка. Все ранее обсужденные конструкции микрофона не допускают произвольное формирование диаграммы направления, так как их диаграмма направления полностью определяется их механической конструкцией.

Чтобы частично преодолеть эту проблему, были разработаны некоторые специализированные акустические конструкции, которые могут использоваться для создания более узких диаграмм направления, чем таковые у микрофонов первого порядка. Например, если прикрепить трубку с отверстиями в ней к ненаправленному микрофону, можно создать микрофон с узкой диаграммой направления. Эти микрофоны называются остронаправленными микрофонами. Однако обычно они не имеют плоской частотной характеристики, то есть диаграмма направления сужена за счет качества записанного звука. Кроме того, диаграмма направления предопределена геометрической конструкцией и, таким образом, диаграмму направления записи, выполненной с таким микрофоном, нельзя контролировать после записи.

Поэтому были предложены другие методы, позволяющие частично изменять диаграмму направления после фактической записи. В целом, это рассчитано на основную идею записи звука при помощи множества ненаправленных или направленных микрофонов с последующей обработкой сигнала. Недавно был предложен целый ряд таких различных методов. Довольно простой пример - запись звука с двумя ненаправленными микрофонами, размещенными близко друг к другу, и вычитание обоих сигналов друг из друга. Это создает виртуальный сигнал микрофона, имеющий диаграмму направления, эквивалентную диполю.

В других более сложных схемах сигналы микрофона могут также быть отсрочены или отфильтрованы до их суммирования. В технике, использующей формирование луча, также известной в связи с беспроводной ЛВС (локальная вычислительная сеть), сигнал, соответствующий узкому лучу, формируется путем фильтрации каждого сигнала микрофона при помощи специально разработанного фильтра и суммирования сигналов после фильтрации (формирование фильтрованно-суммированного луча). Однако эти методы «слепые» в отношении самого сигнала, то есть они не дают информации о направлении поступления звука. Таким образом, должна быть задана предопределенная диаграмма направления, которая независима от фактического присутствия источника звука в предопределенном направлении. В целом, определение «направления поступления» звука является задачей само по себе.

В целом, многочисленные различные пространственные характеристики направления могут быть сформированы при помощи вышеупомянутых методов. Однако формирование произвольных пространственно отобранных конфигураций чувствительности (то есть формирование узких диаграмм направления) требует большого количества микрофонов.

Альтернативный способ создания многоканальной записи состоит в том, чтобы разместить микрофон близко к каждому источнику звука (например, инструмент), чтобы записывать и восстанавливать пространственное впечатление, контролируя уровни крупноплановых сигналов микрофона в окончательной смеси. Однако такая система требует большого количества микрофонов и большого пользовательского взаимодействия при осуществлении окончательного понижающего микширования.

Недавно был предложен метод преодоления вышеупомянутой проблемы, названный направленным кодированием звука (DirAC), который может использоваться с различными системами микрофона и который позволяет записывать звук для воспроизведения с произвольными установками громкоговорителя. Цель DirAC состоит в воспроизведении пространственного впечатления существующей акустической окружающей среды настолько возможно точно, используя многоканальную систему громкоговорителя, имеющую произвольную геометрическую конфигурацию. В пределах окружающей среды звукозаписи отклики окружающей среды (которые могут быть непрерывным записанным звуком или импульсными характеристиками) измеряются при помощи ненаправленного микрофона (W) и набора микрофонов, позволяющих измерить направление поступления звука и диффузность звука. В следующих параграфах и в рамках заявки, термин «диффузность» должен пониматься как мера ненаправленности звука. Таким образом, звук, поступающий на позицию прослушивания или записи с равной интенсивностью со всех направлений, максимально рассеян. Обычный способ определения диффузности состоит в использовании величин диффузности из интервала [0, …, 1], где величина 1 описывает максимально рассеянный звук, а величина 0 описывает идеально направленный звук, то есть звук, поступающий только из одного ясно различимого направления. Один общеизвестный метод измерения направления поступления звука использует 3 микрофона «восьмерки» (XYZ), ориентированные по осям декартовой системы координат. Разработаны специальные микрофоны, так называемые «микрофоны звукового поля», которые прямо приводят ко всем желаемым откликам. Однако, как было сказано выше, W, X, Y и Z сигналы могут также быть вычислены из набора дискретных ненаправленных микрофонов.

При анализе DirAC записанный звуковой сигнал разделяется на частотные каналы, которые соответствуют частотной селективности слухового восприятия человека. Таким образом, сигнал, например, обработанный блоком фильтров или преобразованием Фурье для разделения сигнала на многочисленные частотные каналы, имеющие полосу пропускания, приспособленную к частотной селективности слуха человека. Затем сигналы диапазона частот анализируются, чтобы определить направление происхождения звука и величину диффузности для каждого частотного канала с предопределенным временным разрешением. Это временное разрешение не должно быть зафиксировано и может, конечно, быть приспособлено к окружающей среде звукозаписи. В DirAC один или более звуковых каналов записываются или передаются вместе с проанализированным направлением и данными диффузности.

При синтезировании или расшифровке звуковые каналы, в конечном итоге поступающие в громкоговорители, могут основываться на ненаправленном канале W (записанном с высоким качеством благодаря ненаправленной диаграмме направления используемого микрофона), или звук для каждого громкоговорителя может быть вычислен как взвешенная сумма W, X, Y и Z, то есть путем формирования сигнала, имеющего определенную характеристику направления для каждого громкоговорителя. Соответственно кодированию каждый звуковой канал разделяется на частотные каналы, которые далее произвольно разделяются на рассеянные и нерассеянные потоки, в зависимости от проанализированной диффузности. Если диффузность оказалась высокой, рассеянный поток может быть воспроизведен, используя метод, обеспечивающий рассеянное восприятие звука, такой как методы декорреляции, также используемые в стереофоническом кодировании вызова. Нерассеянный звук воспроизводится с использованием метода, направленного на получение точечного виртуального источника звука, расположенного в направлении, обозначенном данными направления, определенными при анализе, то есть генерацией сигнала DirAC. Таким образом, пространственное воспроизведение не привязано к одной определенной «идеальной» установке громкоговорителя, как в предшествующих прототипных методах (например, 5.1). Это особо касается случая, когда происхождение звука определено как параметры направления (то есть описано вектором) с использованием сведений о диаграмме направления на микрофонах, используемых при звукозаписи. Как уже упоминалось, происхождение звука в 3-мерном пространстве параметризуется в частотно-селективной манере. По существу, направленное впечатление может быть воспроизведено с высоким качеством на произвольных установках громкоговорителя, если известна конфигурация установки громкоговорителя. Поэтому DirAC не ограничен специальными конфигурациями громкоговорителя и обычно обеспечивает более гибкое пространственное воспроизведение звука.

Хотя было разработано большое количество методов для воспроизведения многоканальной звукозаписи и для записи соответствующих сигналов для последующего многоканального воспроизведения, ни один из предшествующих прототипных методов не позволяет влиять на уже записанный сигнал, таким образом, чтобы направление происхождения звуковых сигналов могло быть акцентировано во время воспроизведения, таким образом, чтобы, например, повысить внятность сигнала от одного индивидуального желаемого направления.

Согласно одному осуществлению данного изобретения, звуковой сигнал, имеющий, по крайней мере, один звуковой канал и связанные с ним параметры направления, указывающие направление происхождения части звукового канала относительно позиции звукозаписи, может быть восстановлен, обеспечивая повышение восприимчивости сигнала, поступающего от определенного направления или от многочисленных определенных направлений.

Таким образом, при воспроизведении может быть выбрано желаемое направление происхождения звука относительно позиции звукозаписи. При дифференцировании восстановленной части восстановленного звукового сигнала, часть звукового канала изменяется таким образом, что интенсивность частей звукового канала, имеющего параметры направления, указывающие направление происхождения звука, расположенного близко к желаемому направлению происхождения, увеличивается относительно других частей звукового канала, имеющего параметры направления, указывающие направление происхождения, находящееся дальше от желаемого направления происхождения. Направления происхождения частей звукового канала или многоканального сигнала могут быть акцентированы, таким образом, чтобы обеспечить лучшее восприятие звуковых объектов, которые были расположены на выбранном направлении во время звукозаписи.

Согласно дальнейшему осуществлению данного изобретения, пользователь может выбрать во время восстановления, какое направление или какие направления должны быть акцентированы так, чтобы части звукового канала или части многократных звуковых каналов, связанные с выбранным направлением, были акцентированы, то есть их интенсивность или амплитуда увеличивались относительно остальных частей. Согласно осуществлению, акцент или ослабление звука, поступающего из определенного направления, могут быть сделаны с намного более отчетливым пространственным разрешением, чем в системах, не использующих параметры направления. Согласно дальнейшему осуществлению данного изобретения могут быть определены произвольные пространственные весовые функции, которые не могут быть получены при использовании обычных микрофонов. Кроме того, весовые функции могут быть временными или частотными, так что дальнейшие осуществления данного изобретения могут использоваться с высокой гибкостью. Кроме того, весовые функции очень легки для применения и модернизации, поскольку они должны только быть помещены в систему вместо заменяемых аппаратных средств (например, микрофоны).

Согласно дальнейшему осуществлению данного изобретения, звуковые сигналы, связанные с параметром диффузности (параметр диффузности, указывающий диффузность части звукового канала), восстанавливаются так, что интенсивность части звукового канала с высокой диффузностью уменьшается относительно другой части звукового канала, связанного с более низкой диффузностью.

Таким образом, при восстановлении звукового сигнала диффузность отдельных частей звукового сигнала может приниматься во внимание для дальнейшего усиления направленного восприятия восстановленного сигнала. Это может дополнительно усилить перераспределение источников звука относительно методов, использующих только части рассеянного звука для увеличения полной диффузности сигнала, вместо того, чтобы использовать информацию диффузности для лучшего перераспределения источников звука. Обратите внимание на то, что данное изобретение также позволяет обратно акцентировать части записанного звука рассеянного происхождения, например, сопровождающие сигналы.

Согласно дальнейшему осуществлению, по крайней мере, один звуковой канал микширован с повышением на множественные звуковые каналы. Множественные звуковые каналы могут соответствовать числу громкоговорителей, доступных для воспроизведения. Могут использоваться произвольные установки громкоговорителей для усиления перераспределения источников звука с гарантией того, что направление источника звука всегда воспроизводится насколько возможно хорошо на имеющемся оборудовании, независимо от числа доступных громкоговорителей.

Согласно другому осуществлению данного изобретения, воспроизведение может даже быть выполнено через монофонический громкоговоритель. Конечно, направление происхождения сигнала, в этом случае, будет физическим местоположением громкоговорителя. Однако, выбирая желаемое направление происхождения сигнала относительно позиции звукозаписи, слышимость сигнала, исходящего из выбранного направления, может быть значительно усилена, по сравнению с воспроизведением простого понижающего микширования.

Согласно дальнейшему осуществлению данного изобретения, может быть точно воспроизведено направление происхождения сигнала, когда один или более звуковых каналов смикшированы с повышением на число каналов, соответствующее громкоговорителям. Направление происхождения может быть восстановлено насколько возможно хорошо при использовании, например, метода амплитудного панорамирования. Для дальнейшего улучшения перцепционного качества могут быть введены дополнительные фазовые сдвиги, которые также зависят от выбранного направления.

Определенные осуществления данного изобретения могут дополнительно уменьшать стоимость капсул микрофона для записи звукового сигнала, серьезно не затрагивая качество звука, так как, по крайней мере, микрофон, используемый для определения оценки направления/рассеянности не обязательно должен иметь плоскую частотную характеристику.

Несколько осуществлений данного изобретения будут в дальнейшем описаны со ссылками на приложенные чертежи.

Фиг.1 показывает осуществление метода для восстановления звукового сигнала;

Фиг.2 показывает блок-схему устройства для восстановления звукового сигнала; и

Фиг.3 показывает блок-схему дальнейшего осуществления;

Фиг.4 показывает пример использования изобретенного метода или изобретенного устройства в сценарии организации телеконференций;

Фиг.5 показывает осуществление метода для усиления направленного восприятия звукового сигнала;

Фиг.6 показывает осуществление декодера для восстановления звукового сигнала; и

Фиг.7 показывает осуществление системы для усиления направленного восприятия звукового сигнала.

Фиг.1 показывает осуществление способа для восстановления звукового сигнала, имеющего, по крайней мере, один звуковой канал и связанные с ним параметры направления, указывающие направление происхождения части звукового канала относительно позиции звукозаписи. На стадии выбора 10 желаемое направление происхождения относительно позиции звукозаписи выбирается для восстановленной части восстановленного звукового сигнала, где восстановленная часть соответствует части звукового канала. Таким образом, для части сигнала, подлежащей обработке, выбирается желаемое направление происхождения, из которого части сигнала будут ясно слышимы после восстановления. Выбор может быть сделан непосредственно вводом пользователя или автоматически, как детализировано ниже.

Часть может быть временной областью, частотной областью, или временной областью определенного частотного интервала звукового канала. На стадии модификации 12 часть звукового канала изменяется для получения восстановленной части восстановленного звукового сигнала, где модификация включает усиление интенсивности части звукового канала, имеющего параметры направления, указывающие направление происхождения, близкого к желаемому направлению происхождения относительно другой части звукового канала, имеющего параметры направления, указывающие направление происхождения, расположенного дальше от желаемого направления происхождения. Таким образом, такие части звукового канала акцентируются путем усиления их интенсивность или уровня, который может, например, быть осуществлен при умножении масштабного коэффициента на часть звукового канала. Согласно осуществлению части, происходящие из направления, расположенного близко к выбранному (желаемому) направлению, умножаются на крупномасштабные факторы, чтобы акцентировать эти части сигнала при восстановлении и, чтобы улучшить слышимость тех записанных звуковых объектов, которые интересуют слушателя. В целом, в контексте этой заявки, увеличение интенсивности сигнала или канала должно пониматься как любая мера, которая формирует лучше слышимый сигнал. Это может, например, быть увеличение амплитуды сигнала энергии, которую несет сигнал, или умножение сигнала на масштабный коэффициент, больше единицы. В качестве альтернативы, чтобы достигнуть эффекта, громкость конкурирующих сигналов может быть уменьшена.

Выбор желаемого направления может быть непосредственно осуществлен пользователем через пользовательский интерфейс на позиции прослушивания. Однако, согласно альтернативным осуществлениям, выбор может выполняться автоматически, например, при помощи анализа параметров направления, так чтобы частотные области, имеющие примерно то же самое происхождение, акцентировались, тогда как остальные части звукового канала заглушены. Таким образом, сигнал может быть автоматически сфокусирован на преобладающих источниках звука, не требуя дополнительного пользовательского ввода на конце прослушивания.

Согласно дальнейшим осуществлениям стадия выбора опущена, так как направление происхождения было установлено. Таким образом, увеличивается интенсивность части звукового канала, имеющего параметры направления, указывающие направление происхождения, находящееся близко к установленному направлению. Установленное направление может, например, быть аппаратным обеспечением, то есть направление может быть предопределено. Если, например, в сценарии организации телеконференций интерес представляет только центральный источник сообщений, это может быть осуществлено при использовании предопределенного установленного направления. Альтернативные осуществления могут считывать установленное направление с памяти, которая может также хранить многие альтернативные направления, которые будут использоваться как установленные направления. Одно из них может, например, быть считано при включении изобретенного устройства.

Согласно альтернативному осуществлению выбор желаемого направления может также быть выполнен на стороне кодирующего устройства, то есть при записи сигнала, так что дополнительные параметры передаются со звуковым сигналом, указывая желаемое направление для воспроизведения. Таким образом, пространственное восприятие восстановленного сигнала может уже быть выбрано в кодирующем устройстве без сведений о конкретной установке громкоговорителя, используемой для воспроизведения.

Так как метод восстановления звукового сигнала не зависит от конкретной установки громкоговорителя, предназначенной для воспроизведения восстановленного звукового сигнала, то его можно применять как к монофонической, так и к стерео и многоканальной конфигурации громкоговорителя. Таким образом, согласно дальнейшему осуществлению пространственное впечатление от воспроизведенного окружения в дальнейшем обрабатывается для усиления воспринимаемости сигнала.

При использовании для монофонического воспроизведения, эффект может интерпретироваться как запись сигнала с новым типом микрофона, способного формировать произвольные диаграммы направления. Однако этот эффект может быть полностью достигнут на приемном конце, то есть во время воспроизведения сигнала без каких-либо изменений в установке звукозаписи.

Фиг.2 показывает осуществление устройства (декодер) для восстановления звукового сигнала, то есть осуществление декодера 20 для восстановления звукового сигнала. Декодер 20 включает селектор направления 22 и модификатор звуковой части 24. Согласно осуществлению Фиг.2 многоканальный звуковой ввод 26, записанный несколькими микрофонами, анализируется анализатором направления 28, который получает параметры направления, указывающие направление происхождения части звуковых каналов, то есть направление происхождения проанализированной части сигнала. Согласно одному осуществлению данного изобретения выбирается направление, с которого большая часть энергии подается на микрофон. Позиция звукозаписи определяется для каждой конкретной части сигнала. Это может, например, быть также сделано при применении ранее описанных методов, использующих DirAC-микрофоны. Конечно, другой метод направленного анализа, основанный на записи звуковой информации, может использоваться для выполнения анализа. В результате анализатор направления 28 получает параметры направления 30, указывающие направление происхождения части звукового канала или многоканального сигнала 26. Кроме того, анализатор направления 28 может служить для получения параметра диффузности 32 для каждой части сигнала (например, для каждого частотного интервала или для каждого срока сигнала).

Параметр направления 30 и, по выбору, параметр диффузности 32 передается селектору направления 22, который осуществляет выбор желаемого направления происхождения относительно позиции звукозаписи для восстановленной части восстановленного звукового сигнала. Информация относительно желаемого направления передается к модификатору звуковой части 24. Модификатор звуковой части 24 получает, по крайней мере, один звуковой канал 34, имеющий часть, для которой были получены параметры направления. По крайней мере, один канал, измененный модификатором звуковой части, может, например, быть многоканальным сигналом понижающего микширования 26, генерированным при помощи обычных многоканальных алгоритмов понижающего микширования. Один чрезвычайно простой случай - прямая сумма сигналов многоканального звукового ввода 26. Однако, поскольку изобретенные осуществления не ограничены числом входных каналов, в альтернативном осуществлении, все каналы звукового ввода 26 могут быть одновременно обработаны звуковым декодером 20.

Модификатор звуковой части 24 изменяет звуковую часть для получения восстановленной части восстановленного звукового сигнала, где изменение включает усиление интенсивности части звукового канала, имеющего параметры направления, указывающие направление происхождения, расположенное близко к желаемому направлению происхождения относительно другой части звукового канала, имеющего параметры направления, указывающие направление происхождения, находящееся дальше от желаемого направления происхождения. В примере фиг.2 модификация выполнена путем умножения масштабного коэффициента 36 (q) на часть звукового канала, которая будет изменена. Таким образом, если анализируется часть звукового канала, происходящая из направления, расположенного близко к выбранному желаемому направлению, крупномасштабный фактор 36 умножается на звуковую часть. Таким образом, на выходе 38 модификатор звуковой части выводит восстановленную часть восстановленного звукового сигнала, соответствующую части звукового канала, существующей на входе. Как, кроме того, обозначено пунктирными линиями на выходе 38 модификатора звуковой части 24, это может быть выполнено не только для выходного моносигнала, но также и для многоканальных выходных сигналов, для которых число выходных каналов не установлено или не предопределено.

Другими словами, осуществление звукового декодера 20 вводится из такого направленного анализа как, например, используемый в DirAC. Звуковые сигналы 26 от массива микрофонов могут быть разделены на диапазоны частот согласно частотному разрешению слуховой системы человека. Направление звука и, по выбору, диффузность звука анализируются в зависимости от времени в каждом частотном канале. Эти признаки получаются далее как, например, угловой азимут направления (azi) и повышение (ele), и как коэффициент диффузности Psi, который изменяется от ноля до единицы.

Затем намеченные или выбранные характеристики направления накладываются на полученные сигналы, используя процедуру взвешивания, которая зависит от углов направления (azi и/или ele) и, по выбору, от диффузности (Psi). Очевидно, что это взвешивание может быть определено по-разному для различных частотных диапазонов, и, в целом, меняется в течение долгого времени.

Фиг.3 показывает дальнейшее осуществление данного изобретения, основанного на синтезировании DirAC. В том смысле осуществление Фиг.3 может быть интерпретировано как улучшение воспроизведения DirAC, которое позволяет контролировать уровень звука в зависимости от анализируемого направления. Это позволяет акцентировать звук, поступающий из одного или многочисленных направлений, или подавить звук от одного или множественных направлений. При использовании для многоканального воспроизведения достигается постобработка воспроизведенного звукового образа. Если только один канал используется в качестве выхода, эффект эквивалентен использованию направленного микрофона с произвольной диаграммой направления во время записи сигнала. В осуществлении на фиг.3 показано дифференцирование параметров направления, а так же дифференцирование одного переданного звукового канала. Анализ выполнен на основе В-форматных каналов микрофона W, X, Y и Z, как, например, записанных при помощи микрофонов звукового поля.

Обработка выполняется по циклам. Поэтому непрерывные звуковые сигналы разделяются на циклы, которые масштабируются функцией окна, чтобы избежать неоднородности на границах цикла. Циклы сигнала, обработанного методом окна, подвергаются преобразованию Фурье в блоке преобразования Фурье 40, деля сигналы микрофона на N частотных диапазонов. Для простоты обработка одного произвольного частотного диапазона будет описана в следующих параграфах, поскольку остальные частотные диапазоны обрабатываются аналогично. Блок преобразования Фурье 40 получает коэффициенты, описывающие силу имеющейся частотной составляющей в каждом из В-форматных каналов микрофона W, X, Y, и Z в пределах анализируемого оконного цикла. Эти параметры частоты 42 вводятся в звуковое кодирующее устройство 44 для получения звукового канала и связанных параметров направления. В осуществлении, показанном на фиг.3, переданный звуковой канал выбран в качестве ненаправленного канала 46, имеющего информацию о сигнале со всех направлений. Основанный на коэффициентах 42 для ненаправленных и направленных частей В-форматных каналов микрофона, анализ направления и диффузности выполняется блоком направленного анализа 48.

Направление происхождения звука для анализируемой части звукового канала 46 передается на звуковой декодер 50 для восстановления звукового сигнала вместе с ненаправленным каналом 46. Когда присутствуют параметры диффузности 52, тракт сигнала расщепляется на нерассеянный тракт 54a и рассеянный тракт 54b. Нерассеянный тракт 54a масштабируется согласно параметру диффузности, таким образом, что, когда диффузность Ψ высока, большая часть энергии или амплитуды останется в нерассеянном тракте. И наоборот, когда разбросанность высока, большая часть энергии будет перемещена к рассеянному тракту 54b. В рассеянном тракте 54b сигнал декоррелируется или рассеивается при помощи декорреляторов 56a или 56b. Декорреляция может быть выполнена при использовании известных традиционных методов, таких как свертывание с сигналом белого шума, где сигнал белого шума может отличаться от одного частотного канала к другому частотному каналу. Пока декорреляция является энергосохраняющей, окончательный результат может быть регенерирован путем простого добавления сигналов нерассеянного тракта сигнала 54a и рассеянного тракта сигнала 54b на выходе, так как сигналы в трактах сигнала были уже масштабированы, что обозначено параметром диффузности Ψ. Рассеянный тракт сигнала 54b может быть масштабирован в зависимости от числа громкоговорителей с использованием соответствующего правила масштабирования. Например, сигналы в рассеянном тракте могут быть масштабированы при помощи , где N - число громкоговорителей.

Когда выполняется восстановление для многоканальной установки, прямой тракт сигнала 54a, а так же и рассеянный тракт сигнала 54b расщепляются на несколько подтрактов, соответствующих индивидуальным сигналам громкоговорителя (на позициях расщепления 58a и 58b). К этому концу расщепление на позициях расщепления 58a и 58b может интерпретироваться как эквивалентное повышающему микшированию, по крайней мере, одного звукового канала на множественные каналы для воспроизведения через систему громкоговорителей, имеющую множественные громко