阅读说明：本技术 音效处理方法和装置 (Sound effect processing method and device ) 是由 半场道男 邢文峰 于 2018-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种音效处理方法和装置。该方法包括：将输入的每路声音信号分为至少两路信号；将至少两路信号中的第一路信号进行滤波处理得到第一声场信号；滤波处理采用的滤波器的系数为根据第一声场信号和至少两个声道的声音信号利用自适应算法得到的,使得至少两个声道的声音信号和第一声场信号的相关系数大于预设阈值；将至少两路信号中的第二路信号进行延迟处理,并将延迟处理后的信号减去第一声场信号得到第二声场信号；将第一声场信号发送至中央扬声器,将第二声场信号发送至对应的扬声器。本发明实施例通过将至少两个声道的的声音信号分离出至少两个声道的的声音信号中相关性强的第一声场信号,提高了中间声场的声像质量。(The invention provides a sound effect processing method and device. The method comprises the following steps: dividing each path of input sound signals into at least two paths of signals; filtering a first path of signal in the at least two paths of signals to obtain a first sound field signal; the coefficient of the filter adopted in the filtering processing is obtained by utilizing a self-adaptive algorithm according to the first sound field signal and the sound signals of the at least two sound channels, so that the correlation coefficient of the sound signals of the at least two sound channels and the first sound field signal is larger than a preset threshold value; delaying a second path of signals in the at least two paths of signals, and subtracting the first sound field signals from the delayed signals to obtain second sound field signals; and sending the first sound field signal to the central loudspeaker, and sending the second sound field signal to the corresponding loudspeaker. According to the embodiment of the invention, the sound signals of at least two sound channels are separated into the first sound field signal with strong correlation in the sound signals of at least two sound channels, so that the sound image quality of the middle sound field is improved.)

音效处理方法和装置

技术领域

本发明涉及音频技术领域，尤其涉及一种音效处理方法和装置。

背景技术

虚拟环绕声技术是在双声道立体声的基础上，不增加声道和音箱，把声场信号经过处理后播出，使聆听者感到声音来自多个方位，产生仿真的立体声场。目前虚拟环绕声技术在电视机、虚拟现实设备中得到广泛应用。

一般来说，在立体扬声器和听众所形成的等边三角形的顶点处聆听立体声信号，能够获得高质量的立体声声像。由于用户与两个扬声器之间的位置关系不一定是等边三角形，这就使得声像的中间位置的质量被恶化了。这些质量的恶化包括听对话困难、声音模糊、说话声音不自然等等。为了解决这个问题，可以采用多个声道，比如5.1或7.1声道，并且为中央扬声器添加了专门的中间声道。输出给中央扬声器的信号是通过信号处理从立体声信号中提取出来的。

在相关技术中，可以把立体声信号中左右声道的信号加起来除以2，将得到的信号输出给中央扬声器。但是，左右声道的信号本来包含了左右两侧的位置信息，这样简单的处理之后就使得声音的定位质量较差。

发明内容

本发明实施例提供一种音效处理方法和装置，以解决用户相对于左右扬声器的位置变化会引起声像的质量下降的问题。

第一方面，本发明提供一种音效处理方法，包括：

将输入的每路声音信号分为至少两路信号；所述声音信号包括至少两个声道的声音信号；

将所述至少两路信号中的第一路信号进行滤波处理得到第一声场信号；所述滤波处理采用的滤波器的系数为根据所述第一声场信号和所述至少两个声道的声音信号利用自适应算法得到的，使得所述至少两个声道的声音信号和所述第一声场信号的相关系数大于预设阈值；

将所述至少两路信号中的第二路信号进行延迟处理，并将延迟处理后的信号减去所述第一声场信号得到第二声场信号；

将所述第一声场信号发送至中央扬声器，将所述第二声场信号发送至对应的扬声器。

第二方面，本发明提供一种音效处理装置，包括：

预处理模块，用于将输入的每路声音信号分为至少两路信号；所述声音信号包括至少两个声道的声音信号；

处理模块，用于将所述至少两路信号中的第一路信号进行滤波处理得到第一声场信号；所述滤波处理采用的滤波器的系数为根据所述第一声场信号和所述至少两个声道的声音信号利用自适应算法得到的，使得所述至少两个声道的声音信号和所述第一声场信号的相关系数大于预设阈值；

所述处理模块，还用于将所述至少两路信号中的第二路信号进行延迟处理，并将延迟处理后的信号减去所述第一声场信号得到第二声场信号；

发送模块，用于将所述第一声场信号发送至中央扬声器，将所述第二声场信号发送至对应的扬声器。

本发明实施例的音效处理方法和装置，将输入的每路声音信号分为至少两路信号；将所述至少两路信号中的第一路信号进行滤波处理得到第一声场信号；所述滤波处理采用的滤波器的系数为根据所述第一声场信号和所述至少两个声道的声音信号利用自适应算法得到的，使得所述至少两个声道的声音信号和所述第一声场信号的相关系数大于预设阈值；将所述至少两路信号中的第二路信号进行延迟处理，并将延迟处理后的信号减去所述第一声场信号得到第二声场信号；将所述第一声场信号发送至中央扬声器，将所述第二声场信号发送至对应的扬声器，通过将输入的声音信号分离出第一声场信号和第二声场信号，将第一声场信号发送至中央扬声器并将第二声场信号发送至对应的扬声器，第一声场信号和第二声场信号可以独立进行处理，第一声场信号为至少两个声道的声音信号中相关性强的部分，提高了中间声场的声像质量。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明提供的立体声声像示意图一；

图2是本发明提供的立体声声像示意图二；

图3是本发明提供的立体声声像示意图三；

图4是本发明提供的方法一实施例的原理示意图；

图5是本发明提供的方法一实施例的乐器分布示意图；

图6是本发明提供的音效处理方法一实施例的流程示意图；

图7是本发明提供的音效处理方法一实施例的原理示意图一；

图8是本发明提供的音效处理方法一实施例的原理示意图二；

图9是本发明提供的音效处理方法一实施例的原理示意图三；

图10是本发明提供的音效处理方法一实施例的原理示意图四；

图11是本发明提供的音效处理方法一实施例的原理示意图五；

图12是本发明提供的音效处理方法一实施例的中间声场信号处理示意图；

图13是本发明提供的音效处理方法另一实施例的原理示意图；

图14是本发明提供的音效处理方法另一实施例的中间声场信号处理示意图；

图15是本发明提供的音效处理方法一实施例的其他声场信号处理示意图；

图16是本发明提供的音效处理装置一实施例的结构示意图；

图17是本发明提供的终端设备一实施例的结构示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的设备的例子。

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

首先对本发明所涉及的名词和场景进行介绍：

一般来说，在立体扬声器和听众所形成的等边三角形的顶点处聆听立体声信号，能够获得高质量的立体声声像。如图1所示，①和②分别为左右扬声器，④为左声场(左扬声器周围)，⑤为中间声场，⑥为右声场(右扬声器周围)，⑦为环绕声场(包含左右扬声器的环绕区域)。

当用户与两个扬声器之间的位置关系不是等边三角形时，声像的中间位置的质量就会下降。如图2所示，当左右扬声器距离扩大(或用户与左右扬声器的连线的距离减小)时，中间声场的质量会降低。如图3所示，当左右扬声器距离减小(或用户与左右扬声器的连线的距离增大)时，立体声的环绕声场会缩小。

为了解决这个问题，可以采用多个声道，比如5.1或7.1声道，并且为中央扬声器添加了专门的中间声道。输出给中央扬声器的信号是通过信号处理从立体声信号中提取出来的。

在相关技术中，可以把立体声信号中左右声道的信号加起来除以2，将得到的信号输出给中央扬声器。但是，左右声道的信号本来包含了左右两侧的位置信息，这样简单的处理之后就使得声音的定位质量较差；或者，使用快速傅里叶变换(Fast FourierTransform，简称FFT)提取中间信道的方法。在这些方法中，通过短时傅里叶变换进行频率分析，以掌握信号的频率特征，并通过滤波分离中间信道信号。但是这些方法由于计算量大且资源消耗大，所以对实时处理非常不利。

本发明实施例的方法，通过将输入的声音信号通过滤波处理分离出第一声场信号，即中间声场信号，并分离出第二声场信号，将第一声场信号发送至中央扬声器，将第二声场信号发送至对应的扬声器，旨在解决用户相对于左右扬声器的位置变化会引起声像的质量下降的问题。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

本发明实施例中以立体声信号为例进行说明，输入的每路声音信号可以为立体声信号的左声道的声音信号或右声道的声音信号。

如图4所示，将输入的左声道的声音信号分为中间声场信号和除中间声场的其他声场信号，将输入的右声道的声音信号分为中间声场信号和除中间声场的其他声场信号。

其中，Lch＝LL+LC；Rch＝RR+RC。

其中，Lch为左声道的声音信号，Rch为右声道的声音信号，LC和RC为中间声场信号，LL和RR为除中间声场的其他声场信号。

上述将两个信道的左右声道的声音信号分别进一步分离成两个信号，从而得到四个信道的信号，进而可以单独对分离后的各个信号进行处理。

图5中示出了一个乐器分布的例子。这些乐器依靠左右声道之间的强度差来定位。

1.对于在左右声道中有相同幅度和相位的信号，定位到中间声场(图1中⑤所示的位置)。

2.左右声道中相位相同，振幅不同的信号定位到扬声器和中间位置之间的位置。

3.各声道的独立信号定位到每个扬声器自己的声场位置(如图1中④和⑥所示的位置)；其中，独立信号是指各个声道中相互独立的信号，即没有任何关系的信号。

4.每个声道里面的不相关信号定位到扬声器的环绕声场位置(如图1中⑦所示的位置)；其中，不相关信号是指各个声道中没有线性关系的信号。

其中，1中的第一类信号有很强的相关性(相关系数为1)；2中的第二类信号相关系数在0和1之间；3和4中的第三类信号和第四类信号不相关，相关系数为0。

在上述特性的基础上，本发明实施例中通过两个立体声信号之间的相关性来分离信号。通过信号处理，第一、三、四类信号可以完全分离，第二类信号中有很强的相关性特征的部分归到第一类信号中，弱相关的部分归入第三、四类中。中间声场信号的特点是分不清声源的位置，也就是相关性强的声音信号，即强相关的信号被定位在中间声场。相关性弱的，或者独立的对象被分到左右声道独立处理。

以下仅以输入的一路声音信号为例进行说明：

图6是本发明提供的音效处理方法一实施例的流程示意图。如图6所示，本实施例提供的方法，包括：

步骤601、将输入的每路声音信号分为至少两路信号。

具体的，将输入的声音信号分为至少两路信号，可以通过将输入的声音信号进行复制实现，即将输入的声音信号复制得到至少两路信号。复制得到的至少两路信号为相同的信号。

步骤602、将至少两路信号中的第一路信号进行滤波处理得到第一声场信号；滤波处理采用的滤波器的系数为根据第一声场信号和至少两个声道的声音信号利用自适应算法得到的，使得至少两个声道的声音信号和第一声场信号的相关系数大于预设阈值。

如图7所示，图中以左声道的声音信号为例进行说明，输入的声音信号记为x(n)，将第一路信号进行滤波处理得到第一声场信号y(n)，即中间声场信号。

如图8所示，滤波处理采用的滤波器的系数根据产生第一声场信号的该声道的声音信号、第一声场信号和其他声道的声音信号利用自适应算法得到，即使得滤波器的输出信号y(n)和输入信号x(n)以及其他声道的声音信号d(n)具有较强的相关性。

步骤603、将至少两路信号中的第二路信号进行延迟处理，并将延迟处理后的信号减去第一声场信号得到第二声场信号。

如图7所示，将第二路信号进行延迟处理得到延迟处理后的信号x(n)Z^-n，将延迟处理后的信号x(n)Z^-n减去第一声场信号y(n)得到第二声场信号，即除中间声场信号之外的信号。其中，n为延迟的采样点个数。

步骤604、将第一声场信号发送至中央扬声器，将第二声场信号发送至对应的扬声器。

将上述信号处理后的第一声场信号发送至中央扬声器，将第二声场信号发送至对应的扬声器，例如，左声道的声音信号处理后的第二声场信号发送至左扬声器，右声道的声音信号处理后的第二声场信号发送至右扬声器。

本实施例的方法，将输入的每路声音信号分为至少两路信号；将所述至少两路信号中的第一路信号进行滤波处理得到第一声场信号；滤波处理采用的滤波器的系数为根据第一声场信号和至少两个声道的声音信号利用自适应算法得到的，使得至少两个声道的声音信号和第一声场信号的相关系数大于预设阈值将所述至少两路信号中的第二路信号进行延迟处理，并将延迟处理后的信号减去所述第一声场信号得到第二声场信号；将所述第一声场信号发送至中央扬声器，将所述第二声场信号发送至对应的扬声器，通过将输入的声音信号分离出第一声场信号和第二声场信号，将第一声场信号发送至中央扬声器并将第二声场信号发送至对应的扬声器，第一声场信号和第二声场信号可以独立进行处理，第一声场信号为至少两个声道的声音信号中相关性强的部分，提高了中间声场的声像质量。

在上述实施例的基础上，可选的，为了将不同声道中的相关性强的信号分离出来，得到第一声场信号，即使得分离出的第一声场信号和输入的每路声音信号具有较强的相关性，如图8所示，所述至少两路信号为三路信号时，所述将所述至少两路信号中的第一路信号进行滤波处理得到第一声场信号之后，还包括：

将所述第二声道的声音信号进行延迟处理后减去所述第一声场信号，得到误差信号；所述第一声场信号为所述第一声道的声音信号滤波处理后得到的；

根据三路信号中的第三路信号和所述误差信号，采用自适应算法对所述滤波处理采用的滤波器的系数进行调整。

具体的，如图8所示，图中以左声道的声音信号为例进行说明，将输入的声音信号记为x(n)，通过复制得到三路信号，将第一路信号进行滤波处理得到第一声场信号y(n)，即中间声场信号LC，将第二路信号进行延迟处理得到延迟处理后的信号x(n)Z^-n，将延迟处理后的信号x(n)Z^-n减去第一声场信号y(n)得到第二声场信号，即除中间声场信号之外的信号LL。

然后将右声道的声音信号进行延迟处理后得到d(n)Z^-n，减去第一声场信号，得到误差信号e(n)，e(n)＝d(n)Z^-n-y(n)。

将第三路信号和误差信号采用自适应算法对所述滤波器的系数进行调整，使得误差信号最小。其中，当FIR滤波器的输出信号y(n)和输入信号x(n)以及第二声道的声音信号d(n)有强相关的时候，误差信号e(n)最小。因此通过该滤波器滤波处理后得到的第一声场信号为输入的声音信号中的相关性强的部分，因此可以作为中间声场信号，发送至中央扬声器。

图9中为FIR滤波器的实现原理图，其中TAP为滤波器的抽头数量，滤波器的系数为W₀、W₁、W₂、…、W_TAP-2、W_TAP-1。

y(n)＝W₀x(n)+W₁x(n)Z^-1+W₂x(n)Z^-2+…+W_TAP-2x(n)Z^-(TAP-2)+W_TAP-1x(n))Z^-(TAP-1)

可选的，每处理一个采样点就更新一次滤波器的系数。

进一步的，延迟处理的采样点个数n可以等于滤波器的抽头数量的一半。

其中，自适应算法可以采用最小均方(Least Mean Square，简称LMS)算法,归一化最小均方(Normalized Least Mean Square，简称NLMS)算法，递归最小二乘(RecursiveLeast Square，简称RLS)算法等。

图中滤波处理采用的滤波器为(Finite Impulse Response，简称FIR)滤波器，在本发明的其他实施例中也可以采用(Infinite Impulse Response，简称IIR)滤波器实现。

图10中为右声道的声音信号的处理过程，与上述左声道的声音信号的处理过程类似，此处不再赘述。在图10中，y(n)即为中间声场信号RC，将延迟处理后的信号x(n)Z^-n减去第一声场信号y(n)得到第二声场信号，即除中间声场信号之外的信号RR。

如图11所示，为左声道和右声道，两路信号的处理过程，具体可以参见上述实施例，此处不再赘述。

本发明实施例中通过滤波器实现了对中间声场信号的分离，并通过自适应算法调整滤波器的系数，使用了较少的运算量和资源将立体声信号进行分离，通过信号分离操作，使得可以增加一个独立的中间声道，并可以增加独立的中央扬声器。

在上述实施例的基础上，可选的，如图12所示，所述声音信号包括第一声道的声音信号和第二声道的声音信号；步骤604中将第一声场信号发送至中央扬声器，包括：

将第一声道的声音信号处理后得到的第一声场信号，以及第二声道的声音信号处理后得到的第一声场信号进行加权处理；

将加权处理后的信号发送至中央扬声器。

具体的，若输入的声音信号为立体声信号，则包括两个声道的声音信号，在将第一声场信号发送至扬声器之前，可以对两个声道的声音信号处理后得到的第一声场信号进行加权处理，例如如图12所示，将两个第一声场信号进行相加，然后乘以系数0.5，加权处理后发送至中央扬声器。

图13示出了图12中提取出中间声场信号的处理过程。

在本实施例中，为了从左右声道中提取具有强相关性的中间声场信号CC，左右声道对应的FIR滤波器的输出信号LC、RC先进行相加操作，在将信号幅度变为原来的一半，即乘以0.5。这样的处理就加强了具有强相关性的信号。

进一步的，将第一声道和第二声道中任一声道的声音信号滤波处理后的第一声场信号利用信号加强处理算法或者HRTF校正算法进行处理；

将处理后的信号发送至与任一声道对应的扬声器。

具体的，也可以利用信号加强处理算法或者头相关变换函数(Head RelatedTransfer Function，简称HRTF)校正算法对第一声场信号(即中间声场信号)进行信号加强处理，从而提高中间声场的质量。

如图14所示，可以将第一声道的声音信号处理得到的第一声场信号LC经过信号加强处理，发送至与第一声道对应的扬声器(图中左声道对应的扬声器，即左扬声器)；将第二声道的声音信号处理得到的第一声场信号RC经过信号加强处理，发送至与第二声道对应的扬声器(图中右声道对应的扬声器，即右扬声器)。

本实施例中，可以将声音信号进行分离后得到的中间声场信号单独进行其他信号处理，比如加强处理，比原来左右声道混在一起统一处理要好，可以提高声场质量。

在上述实施例的基础上，进一步的，将第二声场信号发送至对应的扬声器，包括：

将第一声道和第二声道中任一声道的声音信号处理后的第二声场信号进行立体声声像扩展效果或环绕效果的信号处理，得到处理后的第二声场信号；

将处理后的第二声场信号发送至与任一声道对应的扬声器。

具体的，除了中间声场信号，对其他声场信号也可以进行独立的信号处理。这样即使立体声的左右扬声器之间的间隔扩大了，也可以在不影响中心声场的情况下提升环绕声的效果。

如图15所示，对左声道的声音信号或右声道的声音信号进行处理，并发送至对应的扬声器中。

本实施例中，可以将声音信号进行分离后得到的除中间声场信号之外的其他声场信号单独进行其他信号处理，比如立体声声像扩展效果或环绕效果的信号处理，比原来左右声道混在一起统一处理要好，可以提高声场质量。

图16为本发明提供的音效处理装置一实施例的结构图，如图16所示，本实施例的音效处理装置，包括：

预处理模块161，用于将输入的每路声音信号分为至少两路信号；所述声音信号包括至少两个声道的声音信号；

处理模块162，用于将所述至少两路信号中的第一路信号进行滤波处理得到第一声场信号；所述滤波处理采用的滤波器的系数为根据所述第一声场信号和其他声道的声音信号利用自适应算法得到的；

所述处理模块162，还用于将所述至少两路信号中的第二路信号进行延迟处理，并将延迟处理后的信号减去所述第一声场信号得到第二声场信号；

发送模块163，用于将所述第一声场信号发送至中央扬声器，将所述第二声场信号发送至对应的扬声器。

可选的，所述至少两个声道的声音信号为第一声道的声音信号和第二声道的声音信号；所述发送模块163，具体用于：

将所述第一声道的声音信号处理后得到的第一声场信号，以及所述第二声道的声音信号处理后得到的第一声场信号进行加权处理；

将加权处理后的信号发送至所述中央扬声器。

可选的，所述至少两路信号为三路信号时，所述处理模块162，还具体用于：

将所述第二声道的声音信号进行延迟处理后减去所述第一声场信号，得到误差信号；所述第一声场信号为所述第一声道的声音信号滤波处理后得到的；

根据所述三路信号中的第三路信号和所述误差信号，采用自适应算法对滤波处理采用的滤波器的系数进行调整，以使所述误差信号最小。

可选的，所述处理模块162，还用于：

将所述第一声道和所述第二声道中任一声道的声音信号滤波处理后的第一声场信号利用信号加强处理算法或者HRTF校正算法进行处理；

将处理后的信号发送至与所述任一声道对应的扬声器。

可选的，所述发送模块163，具体用于：

将所述第一声道和所述第二声道中任一声道的声音信号处理后的第二声场信号进行立体声声像扩展效果或环绕效果的信号处理，得到处理后的第二声场信号；

将所述处理后的第二声场信号发送至与所述任一声道对应的扬声器。

可选的，所述处理模块162，具体用于：

将所述第一路信号进行FIR滤波或IIR滤波处理得到所述第一声场信号。

可选的，延迟处理的采样点个数等于所述滤波处理采用的滤波器的抽头数量的一半。

本实施例的装置，可以用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图17为本发明提供的终端设备实施例的结构图，如图17所示，该终端设备包括：

处理器171，以及，用于存储处理器171的可执行指令的存储器172。

其中，处理器171配置为经由执行所述可执行指令来执行前述方法实施例中对应的方法，其具体实施过程可以参见前述方法实施例，此处不再赘述。

本发明实施例中还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述方法实施例中对应的方法，其具体实施过程可以参见前述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。