[發明專利]一種球面分配引導的數據匹配立體聲場重構方法

有效

• 申請號: 201911039851.6
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110708647B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 扆亮海;何克慧
• 申請（專利權）人: 扆亮海
• 主分類號: H04R9/06
• 分類號: H04R9/06;H04R9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供的一種球面分配引導的數據匹配立體聲場重構方法，采用全向麥克風陣列對聲場高階球諧項分量精確搜集和重構的原理，提出了基于球面分配的數據匹配立體聲場重構方法，分為立體聲場搜集階段和立體聲場重構階段。與網格分配法的對比實驗表明：當信號頻率為1kHz時，球面分配匹配點數目減少56.2％，重構平均誤差降低44.3％，采用球面分配匹配點在立體聲場重構性能方面帶來了很大提升，不僅減少了匹配點的數目，更從根本上解決了網格分配中矩陣不可逆的問題，為運用數據匹配重構立體聲場提供了新的更優的匹配點選取方案。

技術領域

本發明涉及一種數據匹配立體聲場重構方法，特別涉及一種球面分配引導的數據匹配立體聲場重構方法，屬于立體聲場重構方法技術領域。

背景技術

立體聲音頻技術近些年來受到廣泛的關注，并逐漸由大熒幕走向家庭等小型觀影環境和個人移動端。立體聲是具有立體感的聲音，與單聲道相比，立體聲具有各聲源的方位感和分布感，提高了信息的清晰度和可懂度，提高了音頻的臨場感、層次感和透明度。立體聲音視頻技術的高速發展，離不開經濟社會的迅速騰飛和娛樂體驗需求的快速提高，更是科學技術迅速發展的結果，娛樂產業的飛速發展使立體聲音視頻技術成為多媒體技術領域的研究熱點和進一步發展的重要領域。若想為用戶提供高品質的三維感受，立體聲音頻必須與三維視頻協同工作和同步展示，市場上支持三維視頻播放的設備層出不窮，例如紅藍三維、偏振三維、甚至裸眼3D等，而立體聲音頻技術的發展和應用則相對落后，傳統的低品質音頻仍占據了大多數音頻市場甚至是家庭影院和電影劇場，本發明希望構建的立體聲音頻是在體驗者戴著耳機時，完全忘記耳機的存在的高品質立體聲，它是增強現實和虛擬現實技術提供徹底的沉浸式體驗的必經之路，可以預見，高品質立體聲音頻技術即將迎來更廣闊的前景，并成為多媒體技術領域的研究熱點和最重要的研發趨勢。

音頻專家森海塞爾推出了一項基于立體聲場景沉浸式音頻的突破性技術，實現音頻采集與重放，將用戶的聽覺體驗轉化到從虛擬現實游戲到音頻錄音與廣播的多種應用中。立體聲音頻技術主要包括采集、編碼和重構幾個基本步驟，現有技術的音頻采集已經有了較多的技術方案，但立體聲音頻聲場重構技術和編碼壓縮技術還存在明顯短板，立體聲音頻包含的空間參數信息和基于揚聲器陣列的重構技術帶來的多聲道信號將會導致立體聲音頻在編解碼環節數據量的激增，然而編解碼環節不能丟棄空間參數信息來達到降低數據量的目的，所以聲場重構環節是保證沉浸式體驗和多聲道信號數據量控制的關鍵，現有技術在立體聲場重構環節還存在失真明顯，重構誤差大，數據冗余嚴重，運行速度慢等諸多難題。

基于揚聲器陣列的立體聲場重建以聽音區原始聲場為理想聲場，通過對揚聲器信號權重重新分配，使揚聲器發出的聲波互相疊加，在目標聽音區合成出與原始聲場相同的立體聲場，使聽眾在重構的聽音區也能夠感受到與原始聲源一致的空間立體方位感。揚聲器的信號權重隨聽音區位置和原始聲源方位信息變化而變化，現有技術由于受到聲場重建技術的限制，聽音區位置只能位于揚聲器陣列中心，為了讓更多的聽眾能同時享受立體聲音頻帶來的樂趣，主要途徑就是增加揚聲器數目，重構更大的立體聲聽音區，然而數量過多且幾何分布嚴苛的揚聲器陣列在一般的大型高端觀影場所中都不易實現，更不用說在家庭等小型普通觀影環境中應用了。在基于揚聲器陣列的立體聲場重構研究中，如何采用較少數量的揚聲器，重構能夠同時容納多人的聽音區是一個具有實用性和創造性的難題。現有技術主流的聲場重構技術主要針對中心區域的簡單重構，如日本廣播公司基于NHK22.2多聲道系統的聲場重構中，當揚聲器數目為22個時，重構區域半徑僅為0.216米，只能滿足單人需求。