[發明專利]用于在虛擬揚聲器陣列上渲染音頻的信號處理方法和系統

有效

• 申請號: 201710086862.4
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN107094277B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 弗朗西斯·摩根·博蘭
• 申請（專利權）人: 谷歌有限責任公司
• 主分類號: H04S5/00
• 分類號: H04S5/00;H04S5/02;H04S1/00;H04S3/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李寶泉;周亞榮

1.一種在人類聽者的左耳和右耳中渲染聲場的方法，所述聲場由多個虛擬揚聲器產生，所述方法包括：

由聲音渲染計算機的處理電路獲得多個頭相關脈沖響應HRIR，所述聲音渲染計算機被配置為在所述人類聽者的頭部的所述左耳和所述右耳中渲染所述聲場，所述多個HRIR中的每一個與所述多個虛擬揚聲器中的一個虛擬揚聲器和所述人類聽者的耳朵相關聯，所述多個HRIR中的每一個包括響應于由該虛擬揚聲器產生的音頻脈沖而產生的在左耳或右耳中以指定采樣速率產生的聲場的樣本；

生成所述多個HRIR中的每一個的第一狀態空間表示，所述第一狀態空間表示包括矩陣、列向量和行向量，所述第一狀態空間表示的所述矩陣、所述列向量和所述行向量中的每一個具有第一大小；

執行狀態空間降縮操作來產生所述多個HRIR中的每一個的第二狀態空間表示，所述第二狀態空間表示包括矩陣、列向量和行向量，所述第二狀態空間表示的所述矩陣、所述列向量和所述行向量中的每一個具有比所述第一大小小的第二大小；以及

基于所述第二狀態空間表示，生成多個頭相關傳遞函數HRTF，所述多個HRTF中的每一個對應于所述多個HRIR中的相應HRIR，與相應HRIR相對應的HRTF在乘以由與該相應HRIR相關聯的虛擬揚聲器產生的頻域聲場后產生在所述人類聽者的耳朵中所渲染的聲場的分量。

2.如權利要求1所述的方法，其中，執行所述狀態空間降縮操作包括對于所述多個HRIR中的每個HRIR：

基于該HRIR的所述第一狀態空間表示，生成相應Gramian矩陣，所述Gramian矩陣具有以幅值的降序布置的多個本征值；以及

基于所述Gramian矩陣和所述多個本征值，生成該HRIR的所述第二狀態空間表示，其中所述第二大小等于所述多個本征值中大于指定閾值的本征值的數目。

3.如權利要求2所述的方法，其中，生成所述多個HRIR中的每個HRIR的第二狀態空間表示包括形成變換矩陣，所述變換矩陣在被應用于基于該HRIR的第一狀態空間表示的該Gramian矩陣時產生對角矩陣，所述對角矩陣中的每個對角元素等于所述多個本征值中的相應本征值。

4.如權利要求1所述的方法，進一步包括對于所述多個HRIR中的每一個：

生成該HRIR的倒譜，所述倒譜具有在正時間取得的因果樣本和在負時間取得的非因果樣本；

對于所述倒譜的所述非因果樣本中的每一個，通過將在負時間所取得的非因果樣本和在與所述負時間相對處所取得的所述倒譜的因果樣本相加，執行相位最小化操作；以及

在對于所述倒譜的所述非因果樣本中的每一個執行所述相位最小化操作后，通過將所述倒譜的所述非因果樣本中的每一個設置為零來產生最小相位HRIR。

5.如權利要求1所述的方法，進一步包括生成多輸入多輸出MIMO狀態空間表示，所述MIMO狀態空間表示包括合成矩陣、列向量矩陣和行向量矩陣，所述MIMO狀態空間表示的所述合成矩陣包括所述多個HRIR中的每一個的第一表示的矩陣，所述MIMO狀態空間表示的所述列向量矩陣包括所述多個HRIR中的每一個的第一表示的列向量，所述MIMO狀態空間表示的所述行向量矩陣包括所述多個HRIR中的每一個的第一表示的行向量，以及

其中，執行所述狀態空間降縮操作包括生成經降縮的合成矩陣、經降縮的列向量矩陣和經降縮的行向量矩陣，所述經降縮的合成矩陣、經降縮的列向量矩陣和經降縮的行向量矩陣中的每一個具有分別比所述合成矩陣、所述列向量矩陣和所述行向量矩陣的大小小的大小。