[發(fā)明專利]用于渲染音頻聲場(chǎng)表示以供音頻回放的方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380037816.5
• 申請(qǐng)日: 2013-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN104584588B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰內(nèi)斯·伯姆;弗洛里安·凱勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杜比國(guó)際公司
• 主分類號(hào): H04S3/00
• 分類號(hào): H04S3/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 宿小猛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于渲染(render)音頻聲場(chǎng)表示(具體地，涉及高保真度立體聲響復(fù)制格式的音頻表示)以供音頻回放的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

精確定位是任何空間音頻再現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵目標(biāo)。這種再現(xiàn)系統(tǒng)高度可應(yīng)用于會(huì)議系統(tǒng)、游戲或受益于3D聲音的其他虛擬環(huán)境。3D中的聲音場(chǎng)景可被合成或捕獲為自然聲場(chǎng)。聲場(chǎng)信號(hào)(例如，高保真度立體聲響復(fù)制(Ambisonics))攜帶期望聲場(chǎng)的表示。高保真度立體聲響復(fù)制格式基于聲場(chǎng)的球面諧波分解。雖然基本高保真度立體聲響復(fù)制格式或B格式使用階數(shù)0和1的球面諧波，所謂的高階高保真度立體聲響復(fù)制(HOA)還使用至少2階的其他球面諧波。需要解碼或渲染過程來(lái)從這種高保真度立體聲響復(fù)制格式的信號(hào)中獲得單獨(dú)的擴(kuò)音器信號(hào)。在本文中將擴(kuò)音器的空間布置稱為擴(kuò)音器設(shè)置。然而，雖然已知的渲染方案僅適于常規(guī)的擴(kuò)音器設(shè)置，任意的擴(kuò)音器設(shè)置更加普遍。如果將這種渲染方案應(yīng)用于任何擴(kuò)音器設(shè)置，聲音方向性受到損傷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明描述了一種用于渲染/解碼針對(duì)于常規(guī)和非常規(guī)空間擴(kuò)音器分布的音頻聲場(chǎng)表示的方法，其中，該渲染/解碼提供了高度改進(jìn)的定位特性并節(jié)省了能量。具體地，本發(fā)明提供了用于獲得(例如HOA格式的)聲場(chǎng)數(shù)據(jù)的解碼矩陣的新方式。因?yàn)镠OA格式描述了不直接涉及擴(kuò)音器位置的聲場(chǎng)，且因?yàn)橐@得的擴(kuò)音器信號(hào)必然處于基于通道的音頻格式，HOA信號(hào)的解碼與音頻信號(hào)的渲染始終緊密相關(guān)。因此，本發(fā)明涉及解碼和渲染聲場(chǎng)相關(guān)的音頻格式。

本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能解碼以及非常好的定向特性。術(shù)語(yǔ)“節(jié)能”指的是在解碼之后保留HOA定向信號(hào)中的能量，使得例如將以恒定的響度感知恒定幅度定向空間掃描。術(shù)語(yǔ)“好的定向特性”指的是通過定向的主波瓣和較小的副波瓣來(lái)表征的揚(yáng)聲器方向性，其中，與常規(guī)的渲染/解碼相比，提高了方向性。

本發(fā)明公開了針對(duì)任意的擴(kuò)音器設(shè)置渲染聲場(chǎng)信號(hào)(例如，高階高保真度立體聲響復(fù)制(HOA))，其中，該渲染導(dǎo)致高度改進(jìn)的定位特性，且是節(jié)能的。這是通過用于聲場(chǎng)數(shù)據(jù)的新類型的解碼矩陣以及用于獲得解碼矩陣的新方式來(lái)獲得的。在針對(duì)任意的空間擴(kuò)音器設(shè)置渲染音頻聲場(chǎng)表示的方法中，通過以下步驟獲得針對(duì)目標(biāo)擴(kuò)音器的給定布置進(jìn)行渲染的解碼矩陣：獲得目標(biāo)揚(yáng)聲器的數(shù)目及它們的位置、球面建模網(wǎng)格的位置以及HOA階數(shù)，根據(jù)建模網(wǎng)格的位置和揚(yáng)聲器的位置來(lái)生成混合矩陣，根據(jù)球面建模網(wǎng)格的位置和HOA階數(shù)來(lái)生成模式矩陣，根據(jù)混合矩陣和模式矩陣計(jì)算第一解碼矩陣，以及使用平滑和縮放系數(shù)來(lái)平滑和縮放第一解碼矩陣，以獲得節(jié)能的解碼矩陣。

在一個(gè)實(shí)施例中，如權(quán)利要求1中所述，本發(fā)明涉及一種用于解碼和/或渲染音頻聲場(chǎng)表示以供音頻回放的方法。在另一實(shí)施例中，如權(quán)利要求9中所述，本發(fā)明涉及一種用于解碼和/或渲染音頻聲場(chǎng)表示以供音頻回放的設(shè)備。在又一實(shí)施例中，如權(quán)利要求15中所述，本發(fā)明涉及其上存儲(chǔ)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述可執(zhí)行指令使計(jì)算機(jī)執(zhí)行一種用于解碼和/或渲染音頻聲場(chǎng)表示以供音頻回放的方法。

一般而言，本發(fā)明使用以下方案。首先，導(dǎo)出取決于用于回放的擴(kuò)音器設(shè)置的平移(panning)函數(shù)。其次，針對(duì)擴(kuò)音器設(shè)置中的所有擴(kuò)音器，根據(jù)這些平移函數(shù)(或由平移函數(shù)所獲得的混合矩陣)計(jì)算解碼矩陣(例如，高保真度立體聲響復(fù)制解碼矩陣)。在第三步驟中，生成解碼矩陣并將其處理為是節(jié)能的。最后，對(duì)解碼矩陣濾波，以平滑擴(kuò)音器平移主波瓣并抑制副波瓣。針對(duì)給定的擴(kuò)音器設(shè)置，使用已濾波的解碼矩陣來(lái)渲染音頻信號(hào)。副波瓣是渲染的副作用，并在不想要的方向上提供音頻信號(hào)。因?yàn)獒槍?duì)給定的擴(kuò)音器設(shè)置來(lái)優(yōu)化渲染，副波瓣是令人煩惱的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之一是最小化副波瓣，使得擴(kuò)音器信號(hào)的方向性得到改進(jìn)。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，一種用于解碼和/或渲染音頻聲場(chǎng)表示以供音頻回放的方法包括以下步驟：緩沖接收到的HOA時(shí)間采樣b(t)，其中，形成M個(gè)采樣的塊以及時(shí)間索引μ，對(duì)系數(shù)B(μ)進(jìn)行濾波以獲得已頻率濾波的系數(shù)使用解碼矩陣(D)將所述已頻率濾波的系數(shù)渲染(33)到空間域，其中，獲得空間信號(hào)W(μ)。在一個(gè)實(shí)施例中，其他步驟包括：在延遲線中針對(duì)所述L個(gè)通道中的每個(gè)通道單獨(dú)延遲所述時(shí)間采樣w(t)，其中，獲得L個(gè)數(shù)字信號(hào)，以及對(duì)所述L個(gè)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模(D/A)變換和放大，其中，獲得L個(gè)模擬擴(kuò)音器信號(hào)。