[發明專利]一種三維多聲道音頻系統揚聲器組折半精簡方法

有效

• 申請號: 201310141790.0
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103220601A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 胡瑞敏;李登實;劉夢穎;楊珊珊;王櫻;涂衛平;王曉晨;楊乘;姜林
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H04R5/04
• 分類號: H04R5/04
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

技術領域

本發明屬于聲學領域，尤其涉及一種三維多聲道音頻系統揚聲器組折半精簡方法。

背景技術

2009年底上演的三維電影《阿凡達》不僅在全球三十多個國家登上票房榜首，而且到2010年9月初，全球票房累計超過27億美元。《阿凡達》所展現的絢麗畫面與逼真聲效不僅震撼了觀眾，也使得業界有了“電影進入三維時代”的斷言。2013年在拉斯維加斯舉辦的國際消費電子展（CES）上獲得的數據顯示，2012年全球3D電視銷量比上一年度增長67%，其中中國大陸市場的銷量為1千萬臺，占全球3D電視銷量的25%；全球知名的市場研究公司iSuppli預測到2015年，全球3D電視機的出貨量將達到1.59億臺，占全球平板電視機出貨量的一半以上。“3D”無疑已成為二十一世紀第二個十年全球多媒體行業的標志性符號。但要想達到更好的視聽體驗，需要有與三維視頻內容同步的三維聲場聽覺效果，才能真正達到身臨其境的視聽感受。因此，世界上先進國家的科研機構和主要多媒體標準化組織紛紛開展相關研究：早期的三維音頻系統（如Ambisonics系統）由于其結構復雜，對采集和回放設備要求較高，難以推廣實用；杜比公司（Dolby）推出了帶有高置聲道的ProLogic?IIz多聲道三維音頻回放系統；近年來日本廣播協會（NHK）科學技術研究實驗室已研發出22.2多聲道音頻原型系統，其結構簡單，并能兼容5.1環繞立體聲揚聲器配置方案；動態圖像專家組（Moving?Pictures?Experts?Group，MPEG）的高度重視并在2011年啟動了3D音頻技術標準的制訂，希望在達到一定編碼效率的同時能通過比較少的揚聲器或耳機來還原三維聲場，以便能將該技術推廣到普通家庭用戶；我國國家自然科學基金委在2012年專門發布了“三維音頻基礎理論和關鍵技術研究”重點研究項目指南，重點支持3D音頻技術的研究。由此可見三維音視頻技術已成為多媒體技術領域的研究熱點和進一步發展的重要方向。與此同時，傳統聲場重建技術（如WFS、Ambisonics等）的思想是將一個如音樂廳現場音樂會所形成的聲場在另一個空間重建，其目標是重現音樂廳現場等原始聲場。但是受到實際聲場采集方法的限制，完全重建原始聲場的目標很難實現。然而，將混音室內通過多聲道系統生成的重建聲場在另一個室內環境內進行重建聲場的再次重建則比較容易實現，這種在其他環境內再次重建聲場的問題可以等效于找尋一種方法將原重建聲場中多聲道音頻信號轉換為再次重建聲場中多聲道音頻信號。為方便描述，一般將由原多聲道系統得到的重建聲場稱為“原聲場”，而通過不同聲道數的替代音頻系統再次重建的聲場稱為“重建聲場”。

傳統音頻技術在對信號進行采集、編碼和播放時通過利用人耳聽音的感知特性來提升簡化系統：如在對聲音進行采集時，依據奈奎斯特定理，采樣頻率應為人耳感知聲音最高頻率的兩倍以上才能無感知失真地還原原始信號；在對信號進行編碼時，依據人耳的掩蔽效應去除了聲道內的感知冗余，利用人耳對空間參數的感知敏感特性去除了聲道間的參數感知冗余；在回放端，根據人耳對正前方定位比較敏感，對后方的環境聲感知較敏感的特性，采用在正前方放置用于定位的主聲道揚聲器，在后方放置環境聲揚聲器的排布方式。因為人耳對左右方向的感知相互對稱，因此需要設計一種方法既能簡化原多聲道系統揚聲器組，又能保證重建聲場與原聲場誤差最小，同時保證左右對稱。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種將三維n聲道音頻系統中n個揚聲器精簡為三維m聲道音頻系統中的m個揚聲器的折半精簡方法，獲得精簡后左右對稱的m聲道系統中揚聲器組最優空間位置信息。

本發明的技術方案為一種三維多聲道音頻系統揚聲器組折半精簡方法，用于將三維n聲道音頻系統中n個揚聲器折半精簡為三維m聲道音頻系統中的m個揚聲器，包含以下步驟：

步驟1，獲取精簡前三維n聲道音頻系統中各個揚聲器的原始空間位置信息；

步驟2，取精簡前三維n聲道音頻系統中位于對稱面某一側的揚聲器和位于對稱面上的揚聲器為初始的待精簡對象；

步驟3，對初始的待精簡對象作鏡像，得到相應的鏡像揚聲器；

步驟4，分析當前待精簡對象中球面三角形揚聲器組的所有組合，構成球面三角形揚聲器組集合S；