[發(fā)明專利]一種三維多聲道音頻系統(tǒng)揚(yáng)聲器組折半精簡方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310141790.0
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103220601A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡瑞敏;李登實(shí);劉夢穎;楊珊珊;王櫻;涂衛(wèi)平;王曉晨;楊乘;姜林
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: H04R5/04
• 分類號: H04R5/04
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴(yán)彥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聲學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維多聲道音頻系統(tǒng)揚(yáng)聲器組折半精簡方法。

背景技術(shù)

2009年底上演的三維電影《阿凡達(dá)》不僅在全球三十多個(gè)國家登上票房榜首，而且到2010年9月初，全球票房累計(jì)超過27億美元。《阿凡達(dá)》所展現(xiàn)的絢麗畫面與逼真聲效不僅震撼了觀眾，也使得業(yè)界有了“電影進(jìn)入三維時(shí)代”的斷言。2013年在拉斯維加斯舉辦的國際消費(fèi)電子展（CES）上獲得的數(shù)據(jù)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(yù)測到2015年，全球3D電視機(jī)的出貨量將達(dá)到1.59億臺，占全球平板電視機(jī)出貨量的一半以上。“3D”無疑已成為二十一世紀(jì)第二個(gè)十年全球多媒體行業(yè)的標(biāo)志性符號。但要想達(dá)到更好的視聽體驗(yàn)，需要有與三維視頻內(nèi)容同步的三維聲場聽覺效果，才能真正達(dá)到身臨其境的視聽感受。因此，世界上先進(jìn)國家的科研機(jī)構(gòu)和主要多媒體標(biāo)準(zhǔn)化組織紛紛開展相關(guān)研究：早期的三維音頻系統(tǒng)（如Ambisonics系統(tǒng)）由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對采集和回放設(shè)備要求較高，難以推廣實(shí)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(tǒng)；近年來日本廣播協(xié)會（NHK）科學(xué)技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室已研發(fā)出22.2多聲道音頻原型系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，并能兼容5.1環(huán)繞立體聲揚(yáng)聲器配置方案；動態(tài)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，希望在達(dá)到一定編碼效率的同時(shí)能通過比較少的揚(yáng)聲器或耳機(jī)來還原三維聲場，以便能將該技術(shù)推廣到普通家庭用戶；我國國家自然科學(xué)基金委在2012年專門發(fā)布了“三維音頻基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究”重點(diǎn)研究項(xiàng)目指南，重點(diǎn)支持3D音頻技術(shù)的研究。由此可見三維音視頻技術(shù)已成為多媒體技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和進(jìn)一步發(fā)展的重要方向。與此同時(shí)，傳統(tǒng)聲場重建技術(shù)（如WFS、Ambisonics等）的思想是將一個(gè)如音樂廳現(xiàn)場音樂會所形成的聲場在另一個(gè)空間重建，其目標(biāo)是重現(xiàn)音樂廳現(xiàn)場等原始聲場。但是受到實(shí)際聲場采集方法的限制，完全重建原始聲場的目標(biāo)很難實(shí)現(xiàn)。然而，將混音室內(nèi)通過多聲道系統(tǒng)生成的重建聲場在另一個(gè)室內(nèi)環(huán)境內(nèi)進(jìn)行重建聲場的再次重建則比較容易實(shí)現(xiàn)，這種在其他環(huán)境內(nèi)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(zhuǎn)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(tǒng)得到的重建聲場稱為“原聲場”，而通過不同聲道數(shù)的替代音頻系統(tǒng)再次重建的聲場稱為“重建聲場”。

傳統(tǒng)音頻技術(shù)在對信號進(jìn)行采集、編碼和播放時(shí)通過利用人耳聽音的感知特性來提升簡化系統(tǒng)：如在對聲音進(jìn)行采集時(shí)，依據(jù)奈奎斯特定理，采樣頻率應(yīng)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(jìn)行編碼時(shí)，依據(jù)人耳的掩蔽效應(yīng)去除了聲道內(nèi)的感知冗余，利用人耳對空間參數(shù)的感知敏感特性去除了聲道間的參數(shù)感知冗余；在回放端，根據(jù)人耳對正前方定位比較敏感，對后方的環(huán)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(yáng)聲器，在后方放置環(huán)境聲揚(yáng)聲器的排布方式。因?yàn)槿硕鷮ψ笥曳较虻母兄嗷ΨQ，因此需要設(shè)計(jì)一種方法既能簡化原多聲道系統(tǒng)揚(yáng)聲器組，又能保證重建聲場與原聲場誤差最小，同時(shí)保證左右對稱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種將三維n聲道音頻系統(tǒng)中n個(gè)揚(yáng)聲器精簡為三維m聲道音頻系統(tǒng)中的m個(gè)揚(yáng)聲器的折半精簡方法，獲得精簡后左右對稱的m聲道系統(tǒng)中揚(yáng)聲器組最優(yōu)空間位置信息。

本發(fā)明的技術(shù)方案為一種三維多聲道音頻系統(tǒng)揚(yáng)聲器組折半精簡方法，用于將三維n聲道音頻系統(tǒng)中n個(gè)揚(yáng)聲器折半精簡為三維m聲道音頻系統(tǒng)中的m個(gè)揚(yáng)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(tǒng)中各個(gè)揚(yáng)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(tǒng)中位于對稱面某一側(cè)的揚(yáng)聲器和位于對稱面上的揚(yáng)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(yīng)的鏡像揚(yáng)聲器；

步驟4，分析當(dāng)前待精簡對象中球面三角形揚(yáng)聲器組的所有組合，構(gòu)成球面三角形揚(yáng)聲器組集合S；