[發明專利]一種基于角度映射表的虛擬聲重放方法、電子設備及介質

有效

• 申請號: 201811406368.2
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109618274B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 鐘小麗;楊小飛;宋昊
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04S3/00
• 分類號: H04S3/00;H04S7/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;黃海波

本發明公開了一種基于角度映射表的虛擬聲重放方法、電子設備及介質，所述方法包括步驟：步驟1、輸入擬重放的目標虛擬聲像的距離和空間方位角度；步驟2、檢索角度映射表，提取出匹配空間方位角度；步驟3、從基準距離的HRTF數據庫中提取出與匹配空間方位角度對應的HRTF數據，作為目標虛擬聲像的匹配HRTF；步驟4、采用匹配HRTF對擬重放的單通路聲信號進行濾波，獲得雙耳重放信號，進一步饋給耳機或揚聲器重放。本發明基于單個距離（即基準距離）的HRTF數據，可實現任意多個距離的虛擬聲像重放，降低了對硬件設備的存儲要求。

技術領域

本發明涉及三維空間聲的虛擬重放技術，具體涉及一種基于角度映射表的虛擬聲重放方法、電子設備及介質。

背景技術

虛擬現實(virtual reality,VR)技術包含多種人類感知的模擬，例如視覺感知、聽覺感知等。通常，采用基于頭相關傳輸函數(head-related transfer function,HRTF)的虛擬聲重放技術實現聽覺感知的虛擬。HRTF是聲源距離r的函數。一般以r＝1.0m為遠場和近場的分界，遠場HRTF不隨r而變化，而近場HRTF隨r而變化。在VR中，為了實現多個距離聲像的虛擬感知，需要知曉多個距離的HRTF數據，每個距離又包括多個空間方位。不同距離的HRTF數據可以通過測量或者計算的方式獲取。測量需要特定的空間(例如消聲室)和專業的測量設備；而計算通常需要先采用高精度掃描儀獲取聽者頭部和耳廓的三維模型，再導入高性能計算機進行近似計算(例如邊界元法)。無論測量還是計算，都是逐個方位、逐個距離進行，因此比較耗時，難以應用于實時的虛擬聲重放和VR。當然，也可以先進行多距離HRTF的線下測量或計算，再將其存儲在虛擬聲重放的硬件系統中，采用實時調用的方法實現多距離虛擬聲像。然而，多距離HRTF數據量較大(距離的數量×空間方位的數量×頻率/時間的長度)，將占用較多存儲資源。此外，如果需要實現個性化HRTF的虛擬聲重放，還需要存儲不同聽者(即使用者)的多距離HRTF數據，相應所需的存儲量將更大。因此，有必要研究多距離HRTF存儲的優化方法。

發明內容

針對多距離虛擬聲像合成中多距離HRTF存儲的優化問題，本發明提供了一種利用角度映射表查找單個距離HRTF數據庫(即基準HRTF數據庫)，進而提取出任意距離的匹配HRTF的虛擬聲重放方法、電子設備及介質。本發明可以有效減小多距離虛擬聲像合成中多距離HRTF數據的存儲量。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案實現：

一種基于角度映射表的虛擬聲重放方法，包括如下步驟：

步驟1、輸入擬重放的目標虛擬聲像的距離和空間方位角度；

步驟2、檢索角度映射表，提取出匹配空間方位角度；

步驟3、從基準距離的HRTF數據庫中提取出與匹配空間方位角度對應的HRTF數據，作為目標虛擬聲像的匹配HRTF；

步驟4、采用匹配HRTF對擬重放的單通路聲信號進行濾波，獲得雙耳重放信號，進一步饋給耳機或揚聲器重放。

進一步地，步驟2中所述角度映射表的獲取方法具體包括步驟：

步驟21、獲取多個不同聲源距離的HRTF數據庫；

步驟22、選取一個基準距離，采用距離算法評估不同距離HRTF和基準距離HRTF的相似度，形成角度映射表。

進一步地，步驟21中，所述的多個不同聲源距離的HRTF數據庫中包括遠場HRTF和近場HRTF，通常，以聲源距離r＝1.0m為遠場和近場的分界，其中，所述遠場HRTF不隨聲源距離r變化，僅需選取一個遠場距離。

進一步地，步驟21中，通過消聲室測量或三維頭模掃描計算的方式獲取所述多個不同聲源距離的HRTF數據庫。