[發明專利]一種3D音效增強裝置及其方法

在審

• 申請號: 201710739749.1
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107645699A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 來新泉;陳勇;葉強;丁睿;龍燕
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04S3/00
• 分類號: H04S3/00;H04S7/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,侯瓊

技術領域

本發明涉及3D音頻處理技術領域，尤其涉及3D音效增強裝置及其方法。

技術背景

為了重建品質優良的3D音效，需要精確的控制傳播到人耳的聲音信號。最簡單的方法是通過耳機將3D音樂傳播到人耳當中，但是在很多應用場景中，如：電視，電影，音樂會等，都是通過揚聲器來將音樂傳到人耳當中，此時，右揚聲器將聲音傳播到右耳的同時，也會傳播到左耳當中；同理，左揚聲器將聲音傳播到左耳的同時，也會傳播到右耳當中，于是產生了串音，大大降低了3D音效。

通常為了消除串音，需要知道揚聲器作用人耳的方式，即頭相關傳遞函數(HRTF，head-related transfer function)，求出HRTF的逆變換，將輸入的音頻信號先通過HRTF的逆變換后再經過揚聲器播放，這樣就能有效的消除了串音，使右揚聲器播放的音樂只傳播到左耳中，左揚聲器播放的音樂只傳播到右耳中。但是，HRTF和應用場景、人體參數、聲源與人耳的距離等均有關系，因此很難精確的得到。一種方法是通過實驗測量得到，但是由于每個人的HRTF都不相同，而且應用現場和實驗場景也會有差異，因此很難在實際中應用；另一種是采用自適應算法來消除串音，但是該方法需要采集到達人耳的聲音信號，作為反饋信號，因此需要聽者需要佩戴麥克風，增加成本，也會使聽者感到不適。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題，提供了一種新的3D音效增強裝置及其方法，避免了獲取HRTF和需在耳邊佩戴麥克風帶來的困難和不便，能有效消除串音，從而增強3D音效。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種3D音效增強裝置，包括以下單元：

左聲道相移單元P₁(Z)，用于將接收到的左聲道輸入序列相移并輸出到增益調節單元K₁，增益調節單元K₁，用于調節P₁(Z)的輸出信號幅度并輸出至左加法器單元，左加法器單元，用于將經過相移處理的右聲道序列和左聲道輸入序列相加并輸出到左揚聲器；右聲道相移單元P₂(Z)，用于將接收到的右聲道輸入序列相移并輸出到增益調節單元K₂，增益調節單元K₂，用于調節P₂(Z)的輸出信號幅度并輸出至右加法器單元，右加法器單元，用于將經過相移處理的左聲道序列和右聲道輸入序列相加并輸出到右揚聲器。

進一步的，上述裝置有以下特點：所述相移單元P₁(Z)，P₂(Z)均為一階全通濾波器，不改變輸入信號的幅度，而只改變信號的相位。

進一步的，上述裝置有以下特點：所述相移單元P₁(Z)將左聲道輸入序列相移所述相移單元P₂(Z)將右聲道輸入序列相移且有：

其中，L₂₂為右揚聲器到右耳的距離，L₁₂為左揚聲器到右耳的距離，L₁₁為左揚聲器到左耳的距離，L₂₁右揚聲器到左耳的距離；λ為聲音的波長。

進一步的，上述裝置有以下特點：相移單元P₁(Z)，P₂(Z)為無限沖擊響應濾波器，所述傳遞函數P₁(Z)，P₂(Z)由下式得到：

其中：

其中，f為聲音的頻率，為左聲道的相移，為右聲道的相移，f_s為聲音信號的采樣頻率。

進一步的，上述裝置有以下特點：所述增益調節單元K₁和K₂，均為乘法器。

本發明還提供了一種3D音效增強方法，包括以下步驟：

步驟1，對左聲道輸入序列進行相移處理，得到左聲道相移序列，對右聲道輸入序列進行相移處理，得到右聲道相移序列。

步驟2，將右聲道相移序列通過增益調節單元和左聲道輸入序列相加，從左揚聲器輸出，將左聲道相移序列通過增益調節單元和右聲道輸入序列相加，從右揚聲器輸出。

進一步的，上述方法具有以下特點：所述步驟1是將左聲道輸入序列相位移動得到左聲道相移序列，將右聲道輸入序列相位得到右聲道相移序列，且有：