[發明專利]存儲音頻文件的設備和方法

有效

• 申請號: 200680005933.3
• 申請日: 2006-02-16
• 公開（公告）號: CN101133454A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 卡特里·賴歇爾特;加布里埃爾·加茨舍;桑德拉·布里克斯
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍夫應用研究促進協會
• 主分類號: G11B20/12
• 分類號: G11B20/12;H04S7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及波場合成領域，更具體地，涉及利用要處理的數據對波場合成呈現裝置的控制。

本發明涉及波場合成概念，具體涉及結合多呈現器系統的有效波場合成概念。

背景技術

對于在娛樂電子設備領域中的新技術和創新產品有著日益增長的需求。對于新多媒體系統的成功來說，提供最佳功能或容量是非常重要的先決條件。這通過使用數字技術、特別是使用計算機技術來實現。其示例是提供了增強的接近現實的視聽印象的應用。在先前的音頻系統中，實質性缺點在于自然以及虛擬環境的三維聲音再現的質量。

許多年來，已知音頻信號的多信道揚聲器再現的方法并對該方法進行了標準化。所有常用技術具有以下缺點：揚聲器的地點和收聽者的位置已經在傳輸格式中有所體現。揚聲器相對于收聽者的錯誤設置使音頻質量顯著下降。僅在再現空間的小區域內(所謂有效點(sweetspot))可能有最佳聲音。

在新技術的幫助下，可以實現較好的自然空間感以及音頻再現的更大范圍或包層。TU?Delft處已經研究了所謂波場合成(WFS)的技術原理，并首次在80年代后期提出(Berkout，A.J.；de?Vries，D.；Vogel，P.：Acoustic?control?by?Wave?field?Synthesis.JASA93，1993)。

由于該方法對于計算機功率和傳輸速率的極大需求，波場合成直到現在在實際中也很少采用。目前，只有微處理器技術領域中的進步和音頻編碼允許在具體應用中采用該技術。期望明年出現在專業領域中的第一個成果。設想在一些年后，消費領域內的第一波場合成應用開始投放市場。

WFS的基本思想基于波動說的惠更斯原理的應用：

波所捕獲的每一點是以球或圓方式傳播的元波的起點。

應用于聲學，通過彼此相鄰設置的大量揚聲器(所謂揚聲器陣列)，來復制每個到來的波陣面(wave?front)的任意形狀。在最簡單的情況下，即要再現單個點源并且揚聲器按照線性設置，則每個揚聲器的音頻信號必須以時間延遲的方式饋入，并進行振幅縮放，從而各個揚聲器的輻射聲場適當地重疊。利用多個聲源，對于每個源，單獨地計算對于每個揚聲器的貢獻，并將所產生的信號相加。如果要再現的源在具有反射壁的室內，則也必須作為附加源，經由揚聲器陣列來再現反射。因此，在計算中的消耗很大程度上取決于聲源的個數、錄音室的反射屬性和揚聲器的個數。

具體地，該技術的優點在于，可以在大區域的再現空間上有自然的三維聲音印象。與已知技術相反，以非常精確的方式再現聲源的方向和距離。在有限程度上，甚至可以在真實的揚聲器陣列與收聽者之間定位虛擬聲源。

盡管波場合成很好地用于具有已知屬性的環境，但是如果屬性改變或基于不匹配環境實際屬性的環境屬性而執行波場合成，則會出現紊亂。

周圍環境的屬性還可以由周圍環境的脈沖響應來進行描述。

這將基于后續的示例更加詳細地提出。假設揚聲器朝墻壁發出聲音信號，但不希望有反射。使用波場合成的空間補償將包括以下事實：首先，確定該墻壁的反射，以確定在已從墻壁反射回來的聲音信號何時再次到達揚聲器、以及該反射的聲音信號具有多大振幅。如果不期望來自該墻壁的反射，則可以利用波場合成，通過施加具有相應振幅、并具有與揚聲器上的反射信號相反相位的信號來消除來自該墻壁的反射，從而傳播補償波抵消反射波，使得在所考慮的周圍環境中消除了來自該墻壁的反射。這可以通過以下實現：首先計算周圍環境的脈沖響應，然后基于該周圍環境的脈沖響應來確定墻壁的屬性和位置，其中，將墻壁當作鏡面源，即反射入射聲音的聲源。

如果首先測量該周圍環境的脈沖響應，然后計算必須以在音頻信號上疊加的方式施加于揚聲器上的補償信號，則將會發生來自該墻壁反射的抵消，從而在該周圍環境中的收聽者具有該墻壁根本不存在的聲音印象。

然而，對于反射波的最佳補償，關鍵是精確地確定房間的脈沖響應，從而不會出現過補償或欠補償。

因此，波場合成允許在大的再現區域上恰當地映射虛擬聲源。同時，在非常復雜的聲音場景的創建過程中，向音響大師(sound?master)和錄音師提供了新技術和創造潛力。80年代末在TU?Delft開發的波場合成(WFS，或者也稱為聲場合成)表示聲音再現的全息方式。Kirchhoff-Helmholtz積分用作該方式的基礎。它闡述了可以通過封閉體積表面上的單極和雙極聲源(揚聲器陣列)的分布來產生該體積內的任意聲場。