[發(fā)明專利]生成3D聲音的方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110367721.2
• 申請(qǐng)日: 2006-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN102395098A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.布里巴爾特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H04S7/00
• 分類號(hào): H04S7/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫之剛;劉鵬

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00680033709.5、發(fā)明名稱為“生成3D聲音的方法和設(shè)備”的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及處理音頻數(shù)據(jù)的設(shè)備。

本發(fā)明還涉及處理音頻數(shù)據(jù)的方法。

本發(fā)明進(jìn)一步涉及程序單元。

并且，本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著虛擬空間中的聲音處理開始吸引人們的注意，音頻聲音，特別是3D音頻聲音在提供人造的真實(shí)感方面變得越來(lái)越重要，例如在各種游戲軟件和與圖像結(jié)合的多媒體應(yīng)用中。在音樂(lè)中頻繁使用的很多效果之中，聲場(chǎng)效果被認(rèn)為是重新產(chǎn)生在特殊空間中聽到的聲音的一種嘗試。

在本上下文中，經(jīng)常被稱作空間聲音的3D聲音是這樣的聲音，其被處理以便給聽眾提供（虛擬）聲音源在三維環(huán)境中的特定位置上的印象。

在從特定方向到達(dá)聽眾的聲學(xué)信號(hào)到達(dá)聽眾兩個(gè)耳朵中的鼓膜之前，該信號(hào)與聽眾身體部分進(jìn)行交互。這種交互的結(jié)果是，到達(dá)鼓膜的聲音被從聽眾肩膀的反射、與頭的交互、耳廓響應(yīng)和耳道中的共振所修改。可以說(shuō)身體對(duì)到來(lái)的聲音有濾波效果。具體濾波特性取決于聲源位置（相對(duì)于頭）。并且，由于聲音在空氣中的速度有限，根據(jù)聲源位置能夠注意到顯著的耳間（inter-aural）時(shí)延。最近更多地被稱為解剖學(xué)轉(zhuǎn)移函數(shù)（ATF）的頭部相關(guān)轉(zhuǎn)移函數(shù)（Head-Related?Transfer?Functions,?HRTF）是聲源位置處方位角和仰角（elevation）的函數(shù)，其描述了從特定聲源方向到聽眾鼓膜的濾波效果。

HRTF數(shù)據(jù)庫(kù)是通過(guò)關(guān)于聲源測(cè)量從大的位置集合（通常在1到3米的固定距離上，在水平和垂直方向上分隔開大約5到10度）到兩耳的轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)構(gòu)建的。這種數(shù)據(jù)庫(kù)可以針對(duì)各種聲學(xué)條件而獲得。例如，在消聲環(huán)境中，由于不存在反射，HRTF只捕捉從位置到鼓膜的直接轉(zhuǎn)移。HRTF還可以在回聲條件下測(cè)量。如果還捕捉到反射，這種HRTF數(shù)據(jù)庫(kù)則是房間特定的。

HRTF數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)常用于定位“虛擬”聲源。通過(guò)用一對(duì)HRTF卷積聲音信號(hào)，并將作為結(jié)果得到的聲音通過(guò)耳機(jī)呈現(xiàn)出來(lái)，則聽眾能夠感知到該聲音是從對(duì)應(yīng)于HRTF對(duì)的方向過(guò)來(lái)的，這與感知到聲源“在頭中”相反，其中后者發(fā)生在當(dāng)未處理的聲音通過(guò)耳機(jī)呈現(xiàn)出來(lái)的時(shí)候。在這個(gè)方面，HRTF數(shù)據(jù)庫(kù)是定位虛擬聲源的受歡迎的手段。其中使用HRTF數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用包括游戲、電話會(huì)議設(shè)備和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

本發(fā)明的目標(biāo)和內(nèi)容

本發(fā)明的目標(biāo)是改善用于產(chǎn)生空間化聲音的音頻數(shù)據(jù)處理，允許以高效的方式對(duì)多個(gè)聲源進(jìn)行虛擬化。

為了達(dá)到上述目標(biāo)，提供了定義在獨(dú)立權(quán)利要求中的處理音頻數(shù)據(jù)的設(shè)備、處理音頻數(shù)據(jù)的方法、程序單元和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種處理音頻數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中該設(shè)備包括輸入端，用于接收包括多個(gè)音頻輸入信號(hào)的組合信號(hào)；濾波單元（103），適用于根據(jù)濾波器系數(shù)（SF1，SF2）對(duì)所述組合信號(hào)進(jìn)行濾波，結(jié)果產(chǎn)生至少兩個(gè)音頻輸出信號(hào)（OS1，OS2），和參數(shù)變換單元（104），適用于接收表示所述音頻輸入信號(hào)的聲源的空間位置的位置信息、表示每個(gè)聲源在頻帶中的能量的譜功率信息以及轉(zhuǎn)移函數(shù)參數(shù)，該參數(shù)變換單元適用于基于該位置信息、該譜功率信息和轉(zhuǎn)移函數(shù)參數(shù)生成所述濾波器系數(shù)（SF1，SF2），并且其中該參數(shù)變換單元（104）適用于通過(guò)使用每個(gè)聲源在頻帶中的能量加權(quán)每個(gè)聲源的空間參數(shù)來(lái)生成平均空間參數(shù)集以及響應(yīng)于所述平均空間參數(shù)集確定所述濾波器系數(shù)。

并且，根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，提供一種處理音頻數(shù)據(jù)的方法，該方法包括如下步驟：接收包括多個(gè)音頻輸入信號(hào)的組合信號(hào)，根據(jù)濾波器系數(shù)對(duì)所述組合信號(hào)進(jìn)行濾波，結(jié)果產(chǎn)生至少兩個(gè)音頻輸出信號(hào)，接收表示所述音頻輸入信號(hào)的聲源的空間位置的位置信息、表示每個(gè)聲源在頻帶中的能量的譜功率信息以及轉(zhuǎn)移函數(shù)參數(shù)，基于該位置信息、該譜功率信息和轉(zhuǎn)移函數(shù)參數(shù)生成所述濾波器系數(shù)，通過(guò)使用每個(gè)聲源在頻帶中的能量加權(quán)每個(gè)聲源的空間參數(shù)來(lái)生成平均空間參數(shù)集，以及響應(yīng)于所述平均空間參數(shù)集確定所述濾波器系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明處理音頻數(shù)據(jù)可由計(jì)算機(jī)程序、即由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可利用一個(gè)和更多專用電子最優(yōu)化電路、即硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可以混合的形式、即借助軟件組件和硬件組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。