再现7.1声道声音的装置和方法

摘要

提供一种通过5.1声道扬声器系统再现7.1声道编码的声音的方法和装置。该装置包括：解码器，用于将7.1声道音频比特流分成8个声道音频信号；信号校正器，用于校正来自8个声道音频信号的左声道音频信号、右声道音频信号、中声道音频信号、左和右环绕声道音频信号以及低频效果声道音频信号的特性；后环绕滤波器，使用在听者周围的预定位置测量的头相关传递函数，在任意位置对左和右后声道音频信号形成虚拟扬声器；以及加法器，用于将由信号校正器输出的右环绕声道音频信号加到由后环绕滤波器输出的右后声道音频信号，并且将由信号校正器输出的左环绕声道音频信号加到由后环绕滤波器输出的左后声道音频信号。

权利要求

1.一种通过5.1声道扬声器再现7.1声道的声音的方法，该方法包括：接收多个音频信号，该音频信号包括在音频系统中具有相对应的扬声器输出的第一组声道音频信号和在音频系统中不具有相对应的扬声器输出的第二组声道音频信号；

校正该第一组声道音频信号的特性；

使用作为双声道合成滤波器矩阵与用于抵消在各虚拟扬声器间的串扰的串扰抵消滤波器矩阵的卷积的后环绕滤波器矩阵，来在听者的后面对该第二组声道音频信号形成虚拟扬声器，其中该双声道合成滤波器矩阵和串扰抵消滤波器矩阵包括在听者周围预定的位置测量的头相关传递函数，以及混合第一组校正的声道音频信号和第二组串扰抵消的声道音频信号，其中第一组声道音频信号的左声道音频信号、右声道音频信号、中声道音频信号和低频效果声道音频信号根据信号校正滤波器矩阵被校正，并且分别通过左扬声器、右扬声器、中扬声器和副低音扬声器再现；

第一组声道音频信号的左环绕声道音频信号和右环绕声道音频信号经过信号校正滤波器矩阵，并且分别转换为第一左输出信号和第一右输出信号；

第二组声道音频信号的左后声道音频信号和右后声道音频信号经过后环绕滤波器矩阵，并且分别转换为第二左输出信号和第二右输出信号；以及第一左输出信号和第二左输出信号加在一起，并且通过左环绕扬声器输出，而第一右输出信号和第二右输出信号加在一起，并且通过右环绕扬声器输出，以及其中虚拟扬声器的形成包括使用下面的等式形成虚拟扬声器：

这里K(z)表示后环绕滤波器矩阵，C(z)表示串扰滤波器矩阵，而B(z)表示双声道合成滤波器矩阵，双声道合成滤波器矩阵B(z)的B11和B21使用位于听者的左侧的135°和150°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数来分别得到，而双声道合成滤波器矩阵B(z)的B12和B22使用位于听者的右侧的135°和150°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数来分别得到，并且串扰抵消滤波器矩阵C(z)根据下列等式计算：这里H11和H21分别表示位于听者的左侧的90°和110°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数，而H12和H22分别表示位于听者的右侧的90°和110°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中第一组声道音频信号包括左、右、中、左环绕、右环绕和低频效果声道音频信号，并且校正第一组声道音频信号的特性包括校正左声道音频信号、右声道音频信号、中声道音频信号、左环绕声道音频信号、右环绕声道音频信号和低频效果声道音频信号的输出定时和输出电平。

3.根据权利要求1所述的方法，其中校正第一组声道音频信号的特性包括使用由下面等式给出的信号校正滤波器矩阵来校正第一组声道音频信号：-b

G(z)＝az

这里G(z)是信号校正滤波器矩阵，“a”表示有关信号的输出电平的值，其通过在后环绕滤波器的输入和输出信号间的RMS(均方根)幂比较被确定，而“b”表示形成虚拟扬声器的后环绕滤波器矩阵的定时延迟值，其从形成虚拟扬声器的后环绕滤波器矩阵的相位特性或脉冲响应得到。

4.根据权利要求1所述的方法，其中形成虚拟扬声器包括：

通过使用在听者周围的预定位置测量的头相关传递函数卷积右后声道音频信号和左后声道音频信号，形成在任意位置的虚拟扬声器；以及抵消在形成的虚拟扬声器间的串扰。

5.根据权利要求1所述的方法，其中混合第一组校正的声道音频信号和第二组串扰抵消的声道音频信号包括：将校正的左环绕声道音频信号加到后环绕滤波的左后声道音频信号；以及将校正的右环绕声道音频信号加到后环绕滤波的右后声道音频信号。

6.一种音频再现装置的方法，该方法包括：

将7.1声道音频比特流分成8个声道音频信号；

校正8个声道音频信号的左声道音频信号、右声道音频信号、中声道音频信号、左和右环绕声道音频信号以及低频效果声道音频信号的特性；

使用作为双声道合成滤波器矩阵与用于抵消在各虚拟扬声器间的串扰的串扰抵消滤波器矩阵的卷积的后环绕滤波器矩阵，来在听者的后面对左和右后声道音频信号形成虚拟扬声器，其中该双声道合成滤波器矩阵和串扰抵消滤波器矩阵包括在听者周围的预定位置测量的头相关传递函数；并且将校正的右环绕声道音频信号加到串扰抵消的右后声道音频信号，并且将校正的左环绕声道音频信号加到串扰抵消的左后声道音频信号，其中虚拟扬声器的形成包括使用下面的等式形成虚拟扬声器：

这里K(z)表示后环绕滤波器矩阵，C(z)表示串扰滤波器矩阵，而B(z)表示双声道合成滤波器矩阵，双声道合成滤波器矩阵B(z)的B11和B21使用位于听者的左侧的135°和150°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数来分别得到，而双声道合成滤波器矩阵B(z)的B12和B22使用位于听者的右侧的135°和150°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数来分别得到，并且串扰抵消滤波器矩阵C(z)根据下列等式计算：

这里H11和H21分别表示位于听者的左侧的90°和110°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数，而H12和H22分别表示位于听者的右侧的90°和110°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数。

7.根据权利要求6所述的方法，其中校正8个声道音频信号的左声道音频信号、右声道音频信号、中声道音频信号、左和右环绕声道音频信号以及低频效果声道音频信号的特性包括：补偿各自的信号来匹配串扰抵消的左和右后声道音频信号的输出电平和定时。

8.根据权利要求6所述的方法，其中虚拟扬声器的形成包括根据一个或更多的头相关传递函数来过滤左和右后声道音频信号，并且还包括：将校正的右环绕声道音频信号和串扰抵消的右后声道音频信号的和输出到右环绕扬声器，并且将校正的左环绕声道音频信号和串扰抵消的左后声道音频信号的和输出到左环绕扬声器。

9.根据权利要求8所述的方法，其中左和右后声道音频信号的声像导致听者感觉左和右后声道音频信号来源于各虚拟扬声器。

10.根据权利要求6所述的方法，其中抵消在虚拟扬声器间的串扰包括处理左和右后声道音频信号，使得左和右后声道音频信号每个在单个耳中被听到。

11.根据权利要求8所述的方法，其中根据一个或更多的头相关传递函数过滤左和右后声道音频信号包括：对定位在用于第一虚拟扬声器的第一预定扬声器位置的扬声器分别确定右耳和左耳的第一和第二头相关传递函数；

对定位在用于第二虚拟扬声器的第二预定扬声器位置的扬声器分别确定右耳和左耳的第三和第四头相关传递函数；以及根据第一、第二、第三和第四头相关传递函数过滤左和右后声道音频信号。

12.根据权利要求11所述的方法，其中根据一个或更多的头相关传递函数过滤左和右后声道音频信号还包括：对定位在右环绕扬声器和左环绕扬声器的每个扬声器处的扬声器，确定右和左耳的第五、第六、第七和第八头相关传递函数。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，抵消在各虚拟扬声器间的串扰包括：根据第五、第六、第七和第八头相关传递函数的逆来过滤左和右后声道音频信号，以抵消在第一虚拟扬声器和第二虚拟扬声器间的串扰。

14.根据权利要求6所述的方法，其中虚拟扬声器包括在多个实际扬声器中的前实际扬声器和侧实际扬声器当中的后虚拟扬声器。

15.一种在音频系统中再现环绕声音的方法，该音频系统具有数量小于接收的音频信号声道数量的多个扬声器，该方法包括：接收多个音频信号，该音频信号包括在音频系统中具有相对应的扬声器输出的第一组声道音频信号和在音频系统中不具有相对应的扬声器输出的第二组声道音频信号；

使用第一滤波器矩阵，将第二组声道音频信号局限在没有扬声器的声音空间中，以在该声音空间中形成各虚拟扬声器；以及根据求逆的第二滤波器矩阵，消除在各虚拟扬声器间的串扰，

其中第一滤波器矩阵包括第一组头相关传递函数，其包括由定位在听者后面的希望的声音位置的各扬声器产生的声音的特性，并且第二滤波器矩阵包括第二组头相关传递函数，其包括由定位在听者侧面的实际声音位置的各扬声器产生的声音的特性，该希望的声音位置对应于听者的每一侧的135°和150°之间，该实际声音位置对应于听者的每一侧的90°和110°之间，其中第一组声道音频信号的左声道音频信号、右声道音频信号、中声道音频信号和低频效果声道音频信号根据信号校正滤波器矩阵被校正，并且分别通过左扬声器、右扬声器、中扬声器和副低音扬声器再现；

第一组声道音频信号的左环绕声道音频信号和右环绕声道音频信号经过信号校正滤波器矩阵，并且分别转换为第一左输出信号和第一右输出信号；

第二组声道音频信号的左后声道音频信号和右后声道音频信号经过后环绕滤波器矩阵，并且分别转换为第二左输出信号和第二右输出信号；以及第一左输出信号和第二左输出信号加在一起，并且通过左环绕扬声器输出，而第一右输出信号和第二右输出信号加在一起，并且通过右环绕扬声器输出。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

补偿未根据第一矩阵和求逆的第二矩阵处理的多个声道音频信号；以及将第二组声道音频信号与所述多个声道音频信号的选择的信号混合，并且从对应所述多个声道音频信号的选择的信号的各扬声器输出混合的信号。

17.一种音频再现装置，包括：

解码器，用于将7.1声道音频比特流分成8个声道音频信号；

信号校正器，用于校正8个声道音频信号的左声道音频信号、右声道音频信号、中声道音频信号、左和右环绕声道音频信号以及低频效果声道音频信号的特性；

后环绕滤波器，使用作为双声道合成滤波器矩阵与用于抵消在各虚拟扬声器间的串扰的串扰抵消滤波器矩阵的卷积的后环绕滤波器矩阵，来在听者的后面对左和右后声道音频信号形成虚拟扬声器，其中该双声道合成滤波器矩阵和串扰抵消滤波器矩阵包括在听者周围的预定位置测量的头相关传递函数；以及加法器，用于将由信号校正器输出的右环绕声道音频信号加到由后环绕滤波器输出的右后声道音频信号，并且将由信号校正器输出的左环绕声道音频信号加到由后环绕滤波器输出的左后声道音频信号，其中该后环绕滤波器包括：

双声道合成器，用于通过使用在听者周围的预定位置测量的头相关传递函数来卷积右和左后声道音频信号，形成在任意位置的虚拟扬声器；以及串扰抵消器，用于抵消由双声道合成器形成的各虚拟扬声器间的串扰，其中双声道合成器包括：

计算单元，用于分别计算位于听者左侧的第一角度和第二角度间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数，以及位于听者右侧的所述第一角度和所述第二角度间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数，以及形成单元，用于通过把使用头相关传递函数与左后声道信号卷积的值加到使用头相关传递函数与右后声道信号卷积的值，形成第一虚拟声道信号，并且通过把使用头相关传递函数与左后声道信号卷积的值加到使用头相关传递函数与右后声道信号卷积的值，形成第二虚拟声道信号，其中第一角度是135°，并且第二角度是150°。

18.根据权利要求17所述的装置，其中双声道合成器包括：

第一卷积单元，用于使用第一头相关传递函数来卷积右后声道音频信号；

第二卷积单元，用于使用第二头相关传递函数来卷积左后声道音频信号；

第三卷积单元，用于使用第三头相关传递函数来卷积右后声道音频信号；

第四卷积单元，用于使用第四头相关传递函数来卷积左后声道音频信号；

第一加法器，用于确定第一和第二卷积的第一和，并且给串扰抵消器提供第一和；以及第二加法器，用于确定第三和第四卷积的第二和，并且给串扰抵消器提供第二和。

19.根据权利要求18所述的装置，其中串扰抵消器包括：

第五卷积单元，用于使用第五头相关传递函数的逆来卷积第一和；

第六卷积单元，用于使用第六头相关传递函数的逆来卷积第二和；

第七卷积单元，用于使用第七头相关传递函数的逆来卷积第一和；

第八卷积单元，用于使用第八头相关传递函数的逆来卷积第二和；

第三加法器，用于确定第五和第六卷积的第三和，并且给左环绕扬声器提供第三和作为输出；以及第四加法器，用于确定第七和第八卷积的第四和，并且给右环绕扬声器提供第四和作为输出。

20.一种音频再现系统，用于通过5.1声道扬声器再现7.1声道的声音，该系统包括：后环绕滤波器，用于对7.1声道的左后声道和右后声道形成虚拟扬声器；

校正滤波器，用于校正7.1声道的除左后声道和右后声道外的每个声道的输出定时和输出电平；以及加法器，用于将由后环绕滤波器输出的左后声道加到由校正滤波器输出的左环绕声道，并且将由后环绕滤波器输出的右后声道加到由校正滤波器输出的右环绕声道，其中后环绕滤波器是使用下列等式来得到的：这里K(z)表示后环绕滤波器矩阵，C(z)表示串扰滤波器矩阵，而B(z)表示双声道合成滤波器矩阵，双声道合成滤波器矩阵B(z)的B11和B21使用位于听者的左侧的第一角度和第二角度间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数来分别得到，而双声道合成滤波器矩阵B(z)的B12和B22使用位于听者的右侧的所述第一角度和所述第二角度间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数来分别得到，并且串扰抵消滤波器矩阵C(z)使用下列等式来计算：

这里H11和H21分别表示位于听者的左侧的第三角度和第四角度间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数，而H12和H22分别表示位于听者的右侧的所述第三角度和所述第四角度间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数，其中第一角度是135°，并且第二角度是150°，其中第三角度是90°，并且第四角度是110°。

说明书

再现7.1声道声音的装置和方法

技术领域

[0001] 本发明总的构思涉及一种音频再现装置，尤其涉及一种通过5.1声道扬声器系统再现7.1声道声音的装置和方法，由其再现使用7.1声道编码的声音。

背景技术

[0002] 一种音频再现装置一般仅仅使用两个扬声器提供类似5.1声道系统的环绕声效果。

[0003] 有关该音频再现装置的技术公开在WO 99/49574(1999年1月6日提交的名称为“音频信号处理方法和装置(AUDIO SIGNAL PROCESSINGNETHOD AND APPARATUS)”的PCT/AU99/00002)中。

[0004] 参照图1，有关常规音频再现装置的技术表示一种下混合(down mixing)技术，其中仅仅使用两声道扬声器形成5.1声道环绕声。下混合技术包括使用头相关传递函数(head related transfer function，HRTF)，将输入信号与脉冲响应卷积，以形成对应两个声道(即左声道10和右声道11)的两组卷积信号，并且将对应两个声道的该两组卷积信号相加。

[0005] 如图1所示，输入信号2包括左前声道输入信号、右前声道输入信号、中前声道输入信号、左环绕声道输入信号、右环绕声道输入信号和低频效果(LFE)声道输入信号，该输入信号2分别与对应的脉冲响应卷积。卷积信号被划分为左声道和右声道，然后通过2声道扬声器输出。结果，2声道输出信号被再现，使得常规音频再现装置形成环绕声效果，在环绕声效果期间，通过位于听者周围的左扬声器、右扬声器、中扬声器、左环绕扬声器和右环绕扬声器再现声音。

[0006] 然而，因为常规音频再现装置中的扬声器一般位于听者的前方，所以常规音频再现系统难于在听者的后方准确形成虚拟声。

发明内容

[0007] 本发明总的构思提供一种再现7.1声道声音的装置和方法，其中7.1声道声音的5.1声道声音通过对应的扬声器输出，而左和右后声道声音使用头相关传递函数(HRTF)通过虚拟扬声器再现。

[0008] 本发明总的构思的另外方面和优点将在下面的说明中部分阐述，而部分根据该说明将会显而易见，或者可通过实施本发明总的构思而获知。

[0009] 本发明总的构思的前述和/或其它方面和优点可通过提供一种音频再现装置而实现，该音频再现装置包括：解码器，用于将7.1声道音频比特流分成8个声道音频信号；信号校正器，用于校正8个声道音频信号的左声道音频信号、右声道音频信号、中声道音频信号、左和右环绕声道音频信号以及低频效果声道音频信号的特性；后环绕滤波器，使用在听者周围的预定位置测量的头相关传递函数，在任意位置对左后声道音频信号和右后声道音频信号形成虚拟扬声器；以及加法器，用于将由信号校正器输出的右环绕声道音频信号加到由后环绕滤波器输出的右后声道音频信号，并且将由信号校正器输出的左环绕声道音频信号加到由后环绕滤波器输出的左后声道音频信号。

[0010] 本发明总的构思的前述和/或其它方面和优点还可通过提供一种音频再现方法而实现，该音频再现方法包括：将音频比特流分成多个声道音频信号；校正第一组声道音频信号的特性；使用在听者周围预定的位置测量的头相关传递函数，在任意位置对不同于第一组校正的声道音频信号的第二组声道音频信号形成虚拟扬声器，并且抵消在各虚拟扬声器间的串扰，以及混合第一组校正的声道音频信号和第二组串扰抵消的声道音频信号。

[0011] 本发明总的构思的前述和/或其它方面和优点还可通过提供一种音频再现系统而实现，该音频再现系统通过5.1声道扬声器再现7.1声道的声音。该音频再现系统包括：后环绕滤波器，用于对7.1声道的左后声道和右后声道形成虚拟扬声器；校正滤波器，用于校正7.1声道的除左后声道和右后声道外的每个声道的输出定时和输出电平；以及加法器，用于将由后环绕滤波器输出的左后声道加到由校正滤波器输出的左环绕声道，并且将由后环绕滤波器输出的右后声道加到由校正滤波器输出的右环绕声道。该后环绕滤波器可使用下列等式来得到：

[0012]

[0013] 其中K(z)表示后环绕滤波器矩阵，C(z)表示串扰滤波器矩阵，而B(z)表示双声道合成滤波器矩阵。

[0014] 双声道合成滤波器矩阵B(z)的B11和B21可使用位于听者的左侧的135°和150°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数来分别得到。双声道合成滤波器矩阵B(z)的B12和B22使用位于听者的右侧的135°和150°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数来分别得到。

[0015] 串扰抵消滤波器矩阵C(z)可使用下列等式来计算：

[0016]

[0017] 其中H11和H21分别表示位于听者的左侧的90°和110°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数，而H12和H22分别表示位于听者的右侧的90°和110°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的头相关传递函数。

附图说明

[0018] 根据结合附图的各实施例的以下说明，本发明总的构思的这些和/或其它方面和优点将会变得清楚明白和更容易领会，附图中：

[0019] 图1是图示常规音频再现装置的框图；

[0020] 图2是图示根据本发明总的构思的实施例的7.1声道音频再现装置的框图；

[0021] 图3是图示图2的7.1声道音频再现装置的双声道合成器的框图；

[0022] 图4是图示图2的7.1声道音频再现装置的串扰抵消器的概念图；以及[0023] 图5是图示图2的7.1声道音频再现装置的后环绕滤波器的框图。

具体实施方式

[0024] 现在将详细参考本发明总的构思的各实施例，其各示例在附图中图示，其中在所有附图中，相同的附图标记指相同的部件。下面说明各实施例，以便参考附图的同时解释本发明总的构思。

[0025] 参考图2，根据本发明总的构思的实施例的7.1声道音频再现装置包括解码器210、虚拟器200，以及包括左扬声器、右扬声器、中扬声器、副低音扬声器(subwoofer)、左环绕扬声器和右环绕扬声器的6个扬声器。虚拟器200包括信号校正器220和后环绕滤波器230。后环绕滤波器230包括双声道合成器232和串扰抵消器234。信号校正器220校正7.1声道信号的左声道信号L、右声道信号R、中声道信号C、左环绕声道信号Ls、右环绕声道信号Rs和低频效果LFE声道信号的定时延迟和输出电平，并且产生的声道信号通过对应例如左、右、中、左和右环绕扬声器以及副低音扬声器的5.1声道扬声器来再现。后环绕滤波器230过滤7.1声道信号的左后声道信号Lb和右后声道信号Rb，并且产生的信号分别通过左环绕扬声器和右环绕扬声器再现。

[0026] 参照图2，解码器210将从DVD播放器接收的7.1声道音频比特流分成8个声道信号，其包括左声道信号L、右声道信号R、中声道信号C、左环绕声道信号Ls、右环绕声道信号Rs、低频效果LFE声道信号、左后声道信号Lb和右后声道信号Rb。

[0027] 后环绕滤波器230对由解码器210分别输出的左和右后声道信号Lb和Rb形成虚拟左后扬声器和虚拟右后扬声器。后环绕滤波器230包括双声道合成器232，以基于在听者的周围的预定位置测量的各头相关传递函数(HRTF)，对解码器210的左和右后声道信号Lb和Rb形成虚拟扬声器。后环绕滤波器230还包括串扰抵消器234，用于抵消在各虚拟扬声器间的串扰。后环绕滤波器230还通过卷积双声道合成矩阵和串扰抵消器矩阵来产生后环绕滤波器矩阵K(z)。

[0028] 信号校正器220校正左声道信号L、右声道信号R、中声道信号C、左环绕声道信号Ls、右环绕声道信号Rs和LFE声道信号的输出定时和输出电平。

[0029] 如果对应7.1声道声音的左后声道信号Lb和右后声道信号Rb的声音经过后环绕滤波器矩阵，然后通过左和右环绕扬声器再现，而其它5.1声道声音(即左声道声音L、右声道声音R、中声道声音C、低频效果声道声音LFE、左环绕声道声音Ls和右环绕声道声音Rs)直接通过对应的5.1声道扬声器而不经过任何设备来再现，由于经过后环绕滤波器矩阵的各后声道声音(即对应左后声道信号Lb和右后声道信号Rb的声音)和各5.1声道声音间在输出定时和输出电平的不同，可产生不自然的声音。因此，信号校正器220根据后环绕滤波器230的后环绕滤波器矩阵的特性来校正5.1声道声音的输出定时和输出电平。由于信号校正器220校正后环绕滤波器矩阵的特性，所以信号校正器220统一地而不是单独地根据声道的类型来校正5.1声道声音的输出定时和输出电平。换言之，每个声道信号由输出定时和输出电平滤波器矩阵G(z)卷积。输出定时和输出电平滤波器矩阵G(z)由等式1给出：

[0030] G(z)＝az-b (1)

[0031] 这里“a”表示关于信号的输出电平的值，其通过在后环绕滤波器矩阵的输入和输出信号间的RMS(均方根)幂比较确定，而“b”表示后环绕滤波器矩阵的定时延迟值，其从后环绕滤波器矩阵的脉冲响应或相位特性，或通过听觉实验得到。

[0032] 第一和第二加法器240和250将分别由信号校正器220产生的左和右环绕声道信号Ls和Rs加到分别由后环绕滤波器230产生的虚拟左和右后声道信号Lb和Rb。换言之，在经过用于信号校正器220的滤波器矩阵G(z)和用于后环绕滤波器230的滤波器矩阵K(z)时，7.1声道声音下混合到5.1声道声音。左、右、中和LFE声道信号L、R、C和LFE经过用于信号校正器220的矩阵G(z)，并且通过左扬声器、右扬声器、中扬声器和副低音扬声器来分别再现。左和右环绕声道信号Ls和Rs经过用于信号校正器220的矩阵G(z)以便被转换为左和右两个输出信号。左和右后声道信号Lb和Rb经过用于后环绕滤波器230的矩阵K(z)以便被转换为左和右两个输出信号。最后，第一加法器240将左环绕声道信号Ls加到左后声道信号Lb，并且将相加的结果输出到左环绕扬声器。第二加法器250将右环绕声道信号Rs加到右后声道信号Rb，并且将相加的结果输出到右环绕扬声器。换言之，5.1声道声音信号经过第一和第二加法器240和250，然后通过对应的5.1声道扬声器来再现。7.1声道声音被下混合到5.1声道声音，而5.1声道声音通过5.1声道扬声器来再现。

[0033] 图3是图示图2的双声道合成器232的框图，双声道合成器232包括第一、第二、第三和第四卷积单元301、302、303和304以及第一和第二求和单元310和320。

[0034] 在扬声器和耳鼓间的声音传递函数称为头相关传递函数(HRTF)，其由具有系数B11、B12、B21和B22的双声道合成矩阵表示。该HRTF包括表示传递入声音的空间的特性的信息，分别包括了右和左耳间的定时差异、右和左耳间的电平差异，以及右和左耳的右和左耳廓(pinnas)的形状。尤其是，该HRTF包括关键性地影响上和下声像定位的耳廓的信息。声像指听者感觉声音从其而来的位置。耳廓的信息可通过测量得到，因为对耳廓建模可能是困难的。因此，HRTF通常使用仿真头(dummy head)来测量。

[0035] 后环绕扬声器通常局限在135°和150°间。为了将虚拟扬声器局限在135°和150°间，相对听者的中心在左和右侧的135°和150°间测量HRTF。具有左和右耳的仿真头可用于表示听者来测量HRTF。位于仿真头的左侧135°和150°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的HRTF分别称为B11和B21。位于仿真头的右侧135°和150°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的HRTF分别称为B12和B22。如在图3中所示，第一卷积单元
301使用HRTF B11(在扬声器位于仿真头的左侧的135°和150°间时，HRTF对应仿真头的左耳)，卷积左后声道信号Lb，第二卷积单元302使用HRTF B21(在扬声器位于仿真头的左侧的135°和150°间时，HRTF对应仿真头的右耳)卷积左后声道信号Lb，第三卷积单元
303使用HRTF B12(在扬声器位于仿真头的右侧的135°和150°间时，HRTF对应仿真头的左耳)卷积右后声道信号Rb，而第四卷积单元304使用HRTF B22(在扬声器位于仿真头的右侧的135°和150°间时，HRTF对应仿真头的右耳)卷积右后声道信号Rb。第一求和单元310将由第一和第三卷积单元301和303提供的卷积值相加，以形成第一虚拟左声道信号。第二求和单元320将由第二和第四卷积单元302和304提供的卷积值相加，以形成第二虚拟右声道信号。因此，分别对左和右耳经过HRTF的两个信号加在一起，并且通过虚拟左后扬声器输出，而分别对左和右耳经过HRTF的其它两个信号加在一起，并且通过虚拟右后扬声器输出。

[0036] 因此，在听者通过耳机听到双声道合成的2声道信号时，在听者看来声像好像相对听者的中心位于左和右侧的135°和150°间。

[0037] 图4是图示图2的串扰抵消器234的概念图。

[0038] 双声道合成在声音通过耳机再现时提供最强的性能。如在图4中所示，在声音通过两个虚拟扬声器再现时，串扰发生在两个扬声器和听者的双耳之间，从而使虚拟声音的定位感降级。换言之，尽管左声道的声音只应在左耳中听到，而右声道的声音只应在右耳中听到，然而由于两个声道间的串扰，一些左声道声音由右耳听到，而一些右声道声音由左耳听到，从而导致定位感的降级。因此必须去除串扰，以防止右(或左)耳听到通过左(或右)扬声器再现的信号。

[0039] 参照图4，因为环绕扬声器通常位于相对听者的中心的左和右每侧的90°和110°间，所以在左和右侧的90°和110°间的HRTF首先被测量，以设计串扰抵消器234。
位于听者的左侧的90°和110°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的HRTF称为H11和H21。位于听者的右侧的90°和110°间的扬声器以及仿真头的左和右耳之间的HRTF称为H12和H22。串扰抵消矩阵C(z)通过对HRTF H11、H12、H21、H22的矩阵求逆来设计，如在等式2中：

[0040]

[0041] 图5是图示图2的后环绕滤波器230的框图。双声道合成器232是滤波器矩阵，其将虚拟扬声器定位在左和后扬声器的位置。串扰抵消器234是滤波器矩阵，其去除两个扬声器和双耳间的串扰。因此，用于后环绕滤波器230的滤波器矩阵K(z)即后环绕滤波器矩阵K(z)，通过复用双声道合成矩阵B(z)和串扰抵消矩阵C(z)来得到，如在等式3中：

[0042]

[0043] 如在图5中所示，左和右后声道信号Lb和Rb使用后环绕滤波器矩阵K(z)卷积来得到两个声道的信号。更具体地，第一卷积单元501用滤波器系数K11卷积左后声道信号Lb，第二卷积单元502用滤波器系数K21卷积左后声道信号Lb，第三卷积单元503用滤波器系数K12卷积右后声道信号Rb，而第四卷积单元504用滤波器系数K22卷积右后声道信号Rb。第一求和单元510将由第一和第三卷积单元501和503提供的卷积的值加在一起，以形成虚拟左后扬声器。第二求和单元520将由第二和第四卷积单元502和504提供的卷积值相加，以形成虚拟的右后扬声器。

[0044] 在两个声道的信号通过左和右环绕扬声器再现时，得到一种效果，其中听者感觉左和右后声道声音来源于听者的后面(即从听者的中心的135°和150°之间)。

[0045] 在根据本发明的总的构思的一种音频再现装置和方法中，声像可局限在使用5.1声道扬声器的听者的后面，并且即使在7.1声道声音使用5.1声道扬声器而非7.1声道扬声器再现时，听者也可感觉7.1声道声音的环绕声音效果。进而，后环绕滤波器可实时实现为小阶的有限脉冲响应(FIR)滤波器。例如，即使在5.1声道家庭影院系统播放使用7.1声道编码的DVD时，听者也可听见似乎要通过7.1声道扬声器再现的声音。因此，使用5.1声道和7.1声道编码的DVD均可使用现有5.1声道家庭影院系统播放，而不需要购买额外的扬声器。

[0046] 尽管本发明的总的构思的几个实施例已被显示和描述，但本领域技术人员将明白，在不脱离本发明总的构思的精神和原则、定义在权利要求书及其等效的范围的情况下，在这些实施例中可进行各种变化。