[發明專利]一種針對移動終端設備并基于聲源內容的全息音頻方法和裝置

有效

• 申請號: 201210020144.4
• 申請日: 2012-01-29
• 公開（公告）號: CN102523553A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 高成偉
• 申請（專利權）人: 昊迪移通（北京）技術有限公司;高成偉
• 主分類號: H04S7/00
• 分類號: H04S7/00;H04S5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種能夠重構全息音頻信號的技術，尤其涉及能夠適合提升移動終端設備音頻播放效果的技術。

根據本發明實例，全息音頻技術提供了一種依據聲源音頻流信號建立多重輔助流的系統，聲源音頻流通過這些由輔助流構建的多種信號處理系統的處理，即可重構聲源音頻流的全息音頻信號，并取得聲源音頻流信號所不能達到的優質播放效果。全息音頻技術的工作原理基于以下三項技術：

●音場擴展：人的聽覺系統對聲源位置的判斷具有頻率依賴性：1)根據相對振幅的強弱來確定高頻信號(一般高于1000赫茲)的聲源位置；2)根據時間差來確定低頻信號(一般低于1000赫茲)的聲源位置。低頻擴展和高頻擴展的截止頻率、以及對高頻部分的幅頻增益和對低頻部分的延時時長，應依據不同聲源信號的頻譜分布，進行調整，以達到最優音場擴展效果。

●環境再現：聲源信號通過音響環境到達人耳的過程其實就是對聲源信號的濾波過程，再現不同的音響環境可以通過設計不同的濾波系統來實現。環境濾波系統的設計不僅要考慮環境的具體情況，同時也要考慮聲源信號本身對濾波系統功效的影響。

●頻譜補償：一般說來，音頻信號的低頻部分決定該音頻音色的柔和度，而高頻部分則決定該音頻音色的明亮度。針對聲源信號的頻譜特性進行頻譜補償可以顯著改變聽覺效果。

本發明全息音頻技術是將聲源音頻信號經過分析處理后，生成音場擴展輔助流、環境再現輔助流、和頻譜補償輔助流；在播放時，這些輔助流構建音場擴展、環境再現、和頻譜補償系統，聲源信號經由上述系統的處理，生成全息音頻信號。

背景技術

本發明致力于尋求一種能夠依據聲源音頻信號的內容重構其包括音場擴展、環境再現、和頻譜補償的全息音頻信號的技術，旨在為多媒體電子設備，尤其是移動終端設備的用戶提供優質的音頻播放效果。

傳統改善音頻聽覺效果的方法為，1)均衡器技術，2)音頻環繞技術，3)環境再現技術。這三種傳統技術都是使用固定的模型參數，不能隨著音頻內容的變化而加以調整。這樣的技術不可能使聲源信號的播放達到最優效果。

傳統的均衡器技術使用低通濾波器、多個帶通濾波器、和高通濾波器把音頻頻帶分成若干子帶，賦予各子帶一個固定的能量增益并對各子帶進行濾波處理，如圖1所示。傳統均衡器在運行過程中，沒有考慮輸入音頻信號的頻譜分布對各子帶濾波的影響，即，無論輸入音頻信號頻譜分布如何，都施予固定的子帶能量增益。不同音頻信號的頻譜分布差異是極大的，傳統均衡器技術難免增益不該增益的頻帶。這就是為什么傳統均衡器技術有時會對播放效果起到適得其反作用的原因。

傳統的音頻環繞技術，如圖2所示，使用固定截止頻率分割高低頻帶并對高低頻帶分別應用振幅增益和延時方法來模擬環繞效果。該方法忽略了聲源信號本身對環繞效果的影響，沒有依據聲源內容對振幅增益和延時時長進行調整。因而這種方法不能為聲源信號提供準確的環繞模型，無法獲得優質的音頻環繞或音場擴展效果。

環境再現技術實際上是對某一環境回聲現象的再現。自然的回聲是聲波在傳播過程中遇到阻礙被多方向彈回的現象。通過當前聲波信號與經過能量衰減的過去聲波信號的累加，回聲造成了自然的混聲效果。從數字信號分析的角度來看，回聲現象是音頻信號在經過時延和能量衰減后的信號重現。時延是聲波傳播所需的往返時間，音頻信號衰減的幅度取決于聲波往返路徑的長短、信號的頻率及聲波傳輸的介質等因素。

傳統的環境再現技術可分為兩種：1)測量技術：通過對真實環境的測量獲得真實環境的單位沖激響應，如圖3所示，聲源信號經過與該單位沖激響應的卷積運算，重現環境的回聲現象；2)合成技術：使用信號處理技術合成環境的回聲現象，如圖6所示。

音頻信號在環境中的回聲由兩部分組成：1)早期反射(Early?Reflection)：音頻信號在傳輸中遇到媒介阻礙(例如墻壁)先期反射回來的音頻信號，其信號特點是方向固定、頻率固定，是回聲信號中能量最強的部分；2)后期散射(Subsequent?Reverberation)：早期反射音頻信號的再反射信號，這部分信號具有方向和頻率的隨機性、疊加性，且能量呈指數衰減。