[發明專利]3D音頻中移動音源的生成方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201410534463.6
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN104270700B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 王恒;吳亞飛;張聰;郭峰林
• 申請（專利權）人: 武漢輕工大學
• 主分類號: H04R3/00
• 分類號: H04R3/00
• 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

本裝置及方法屬于應用聲學領域，涉及在三維立體聲場中捕捉方位變化信息并實時進行發聲反饋的技術方案。

背景技術

2009年3D電影《阿凡達》在全球上映，掀起了3D電影在全世界的流行與普及。到2014年上半年，市面上上映的影片中超過70％都采用了3D格式(包括普通3D、IMAX 3D、XLAND等)，與此同時，線上影院也基本完成了3D電影播放設備的硬件更新，電影行業由此進入了一個全新的“三維時代”。3D電影之所以能夠取得這樣輝煌的成績，在于它所采用了全新的三維特效制作技術，其展現的絢麗畫面與逼真聲效使觀眾感到震撼。不僅如此，隨著3D電影的流行與普及，它還將催生更多的相關影視、錄音、播放方面的技術和標準。2010年1月在美國拉斯維加斯舉行的國際消費電子產品展上，各彩電巨頭紛紛亮出的電視新品帶給了人們新的期待——三維已經成為全球各大彩電制造商競爭的新焦點。要想使得3D電影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。

由于早期的三維音頻系統(如Ambisonics系統)結構復雜，對采集和回放設備要求較高，難以推廣實用。近年來日本NHK公司推出了22.2聲道系統，能通過24個揚聲器再現原來的三維聲場。2011年MPEG著手制定三維音頻的國際標準，在達到一定編碼效率的同時希望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中。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。

傳統音頻技術在實現三維音頻時主要采取兩種方式：第一種是在聲音采集時采用特定的設備，模仿揚聲器發聲的方位；第二種方法在聲音采集上沒有特殊要求，僅通過配置揚聲器模型和處理音頻文件來仿真虛擬音源。前者對拾音設備要求很高，而且很容易受環境因素的限制，后者則在音頻文件的處理時相對較為復雜。

發明內容

本發明針對現有技術及設備的不足，提供了一種全新的在三維立體聲場中捕捉方位變化信息的裝置和生成實時三維音頻的實現方法、系統。

本發明的技術方案提供一種3D音頻中移動音源的生成方法，包括以下步驟：

步驟1，輸入3D音頻系統揚聲器配置信息，包括3D音頻系統中的揚聲器數量以及方位信息、分組信息，各揚聲器組的作用范圍及選擇條件；所述3D音頻系統中的多個揚聲器，每3個劃分為一組，任意一組3個揚聲器所圍成的區域為該揚聲器組的作用范圍，各個揚聲器組選擇條件的確定方式為，將球面上的揚聲器的位置參數轉化為平面直角坐標系中的點坐標，揚聲器組的作用范圍在直角坐標系中則顯示為以組中三個揚聲器為頂點的三角形區域，當某點位于某揚聲器組的作用范圍內，則滿足該揚聲器組的選擇條件；

步驟2，當用戶在呈球面形狀的觸摸板上滑動手指時，按預定的時間間隔依次讀取接觸點在球面的坐標信息，得到運動軌跡，所述坐標信息包括接觸點處的虛擬音源在3D聲場中的水平角和垂直角；

步驟3，從運動軌跡的起點開始依次讀取單個坐標信息，分別進行以下處理，

步驟3.1，設運動軌跡中的某點V的坐標信息為(α，β)，根據步驟1中的選擇條件進行判斷，確定V點選中揚聲器組對應的揚聲器分別為A(α₁，β₁)、B(α₂，β₂)、C(α₃，β₃)，計算揚聲器A、B、C分別對應的增益系數g₁、g₂、g₃如下，

步驟3.2，根據步驟3.1所得增益系數g₁、g₂、g₃，設其他3D音頻系統中其他揚聲器增益系數均為0，根據所有揚聲器的增益系數來縮放揚聲器的音量，在V點產生虛擬音源；

步驟4，生成運動軌跡相應的離線多聲道3D音頻文件，包括以下子步驟，

步驟4.1，保存運動軌跡相應的增益系數矩陣，包括設3D音頻系統中有N個聲道，則預設一個N行的矩陣，矩陣的列數由運動軌跡所包含的點數確定，矩陣中的所有元素賦值0，假設運動軌跡中的第x點選中揚聲器l、m、n，相應增益系數分別存放到矩陣中第x列的l、m、n行；

步驟4.2，根據增益系數矩陣處理源文件，得到運動軌跡相應的離線多聲道3D音頻文件。

而且，步驟4.2包括以下操作，

步驟4.2.1，令i＝1，