[发明专利]分布式音频虚拟化系统

说明书

一种音频信号处理系统，能够被配置为使用至少一对扬声器或耳机在三维声场中提供虚拟化的音频信息。该系统能够包括：音频输入端，被配置为接收包括至少N个离散音频信号的音频节目信息，第一虚拟化处理器电路，被配置为通过对N个音频信号中的M个音频信号进行滤波来生成中间虚拟化的音频信息，以及第二虚拟化处理器电路，被配置为通过对N个音频信号中的K个音频信号进行不同的滤波来生成进一步虚拟化的音频信息，其中K、M和N为整数。该系统能够包括音频信号组合电路，以将中间虚拟化的音频信息与N个音频信号中除所述M个音频信号以外的至少一个音频信号进行组合，以渲染少于N个音频信号以传输到第二虚拟化处理器电路。

优先权要求

本专利申请要求于2017年3月8日提交的美国临时专利申请No.62/468,677和于2017年12月15日提交的美国专利申请序列No.15/844,096的优先权权益，这两个申请通过引用整体并入本文。

背景技术

音频在消费电子产品中提供内容丰富的多媒体体验方面发挥着重要作用。消费电子设备的可扩展性和移动性以及无线连接性的增长为用户提供了对内容的即时访问。各种音频再现系统可以用于通过耳机或扬声器回放。在一些示例中，音频节目内容可以包括多于一对立体声音频信号，诸如包括环绕声或其它多声道配置。

常规的音频再现系统可以从各种音频或音频/视频源(诸如CD播放器、TV调谐器、手持媒体播放器等)接收数字或模拟音频源信号信息。音频再现系统可以包括专用于广播音频和/或视频信号的选择、处理和路由的家庭影院接收器或汽车音频系统。音频输出信号可以被处理并输出，以通过扬声器系统回放。这样的输出信号可以是发送到耳机或一对前置扬声器的双声道信号，或者是用于环绕声回放的多声道信号。对于环绕声回放，音频再现系统可以包括多声道解码器。

音频再现系统还可以包括处理装备，诸如用于连接模拟音频源的模数转换器或者数字音频输入接口。音频再现系统可以包括用于处理音频信号的数字信号处理器，以及用于将经处理的输出信号转换成发送到换能器的电信号的数模转换器和信号放大器。可以按照由各种应用确定的各种配置来布置扬声器。扬声器例如可以是独立单元，或者可以结合在设备中，诸如在消费电子产品(诸如电视机、膝上型计算机、手持式立体声设备等)的情况下。由于技术和物理限制，在此类设备中可能会损害或限制音频回播。这样的限制在具有物理限制的电子设备中尤其明显，其中扬声器之间的距离窄，诸如在膝上型电脑和其它紧凑型移动设备中。为了解决这样的音频约束，使用各种音频处理方法来通过一对耳机或一对扬声器再现双声道或多声道音频信号。这些方法包括引人注目的空间增强效果，以改善听众的体验。

已经提出了各种技术来实现基于头部相关传递函数(HRTF)的音频信号处理，诸如用于使用耳机或扬声器进行三维音频再现。在一些示例中，这些技术用于再现相对于听众位于水平面内或相对于听众位于较高位置的虚拟扬声器。为了减少在基于扬声器的系统中远离“甜点位置”的听众位置的水平定位伪像，可以应用各种滤波器将该影响限制到较低的频率。

发明内容

音频信号处理可以跨多个处理器电路或软件模块分布，诸如在可缩放系统中或由于系统限制。例如，TV音频系统解决方案可以包括组合的数字音频解码器和虚拟化器后处理模块，以使总体计算预算不超过单个集成电路(IC)或片上系统(SOC)的容量。为了适应这种限制，解码器和虚拟化器模块可以在分离的级联硬件或软件模块中实现。

在示例中，内部I/O数据总线(诸如在TV音频系统架构中)可以被限制到6或8个声道(例如，对应于5.1或7.1环绕声系统)。但是，可以期望或要求将更多的解码器输出音频信号发送到虚拟化器输入端，以提供引人入胜的沉浸式音频体验。因此，本发明人已经认识到要解决的问题包括跨多个处理器电路和/或设备分布音频信号处理，以使得能够通过扬声器或在一些示例中通过耳机对多声道音频信号进行多维音频再现。在示例中，问题可以包括使用具有声道计数限制的传统(legacy)硬件架构来分布或处理多维音频信息。