[發(fā)明專利]一種改進(jìn)的稀疏約束下環(huán)境分量相位角估計(jì)方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110661604.0
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113449255B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史創(chuàng);楊浩聰;劉英子;梁江楠
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 周劉英

本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的稀疏約束下環(huán)境分量相位角估計(jì)方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)，屬于音頻處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括：對待處理的雙聲道音頻信號進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換，將待處理的雙聲道音頻信號變換到時(shí)頻域，得到時(shí)頻域的左、右聲道信號；對頻率小于1.5kHz的頻帶，采用第一相位角估計(jì)法獲取環(huán)境分量相位角估計(jì)值；對于頻率大于或等于1.5kHz的頻帶，采用第二相位角估計(jì)法獲取環(huán)境分量相位角估計(jì)值。本發(fā)明從人耳的聽覺特性，對不同的頻帶區(qū)域進(jìn)行了不同的搜索策略，相比于現(xiàn)有的環(huán)境分量相位角估計(jì)方法，在保障一定的提取精度的前提下，顯著降低了運(yùn)算量，有助于在立體聲擴(kuò)展中保留聲音原始的感知特性，以構(gòu)建更具沉浸感的聲場景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于音頻處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改進(jìn)的稀疏約束下環(huán)境分量相位角估計(jì)方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

日益火熱的游戲、電影、音樂等市場追求提供更加完美的用戶體驗(yàn)。音頻作為信息傳遞的重要媒介之一越發(fā)受到關(guān)注。構(gòu)造一個(gè)更具沉浸感的聲場景能夠?yàn)橛脩魩砀又庇^、更有帶入感的聽覺體驗(yàn)。

通過對音頻回放方式及回放內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)有助于構(gòu)建出一個(gè)更具沉浸感的聲場景。現(xiàn)有的音頻回放方式有基于HRTF頭相關(guān)傳輸函數(shù)的虛擬聽覺重放系統(tǒng)以及多通道音頻回放系統(tǒng)。前者是在雙耳聲信號的重放中合成或模擬出相應(yīng)的聲音空間聽覺，后者則是希望重放一個(gè)和理想聲場盡可能相同或接近的聲場。音頻格式有基于通道的音頻格式以及基于對象的音頻格式。基于對象的音頻格式由于在技術(shù)以及存儲上的復(fù)雜性還沒有得到廣泛的應(yīng)用。常見的音頻信號大部分是基于通道的格式。對于針對特定的回放系統(tǒng)制作的通道音頻信號，在該回放系統(tǒng)內(nèi)能夠得到有效的回放，而當(dāng)音頻信號格式與回放系統(tǒng)不匹配時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)音頻信號的有效回放是需要考慮的問題。例如將多通道音頻信號在耳機(jī)中進(jìn)行回放，或是將通道信號在更多通道的回放系統(tǒng)中進(jìn)行回放，此時(shí)需對音頻信號進(jìn)行處理使之滿足特定的回放系統(tǒng)。傳統(tǒng)的處理方法有音頻的上混及下混、虛擬化技術(shù)，它們可以解決音頻回放系統(tǒng)的適應(yīng)性問題，但重構(gòu)的聲場景的空間質(zhì)量有待提高。在這一過程中，希望保留音頻信號的空間信息以及感知上的特征。

具有提示意義的源分量以及烘托氛圍的散射的環(huán)境分量描述了聲場景的全部內(nèi)容。在聲場景的感知上，源分量提供了線索，環(huán)境分量則渲染了情境。在音頻回放系統(tǒng)的信號處理過程中如果能夠最大限度地保留源分量和環(huán)境分量在感知上的差異，則重構(gòu)出的聲場景便具有更強(qiáng)的帶入感。并且通過對提取出的源分量和環(huán)境分量分別進(jìn)行渲染重構(gòu)能夠設(shè)計(jì)出任何通道數(shù)目下的輸入信號，使之滿足任何回放系統(tǒng)。

對于音頻信號的源分量和環(huán)境分量提取目前已存在一些研究，如線性估計(jì)框架下的基于主成分分析的(Principal Component analysis，PCA)源分量和環(huán)境分量提取算法，時(shí)頻掩蔽算法(Time-frequency Masking，masking)、最小二乘算法(Least Square，LS)、最小泄漏誤差下的最小二乘算法(Minimum Leakage Least Squares，MLLS)、最小失真誤差下的最小二乘算法(Minimum Distortion Least Squares，MDLS)以及可調(diào)節(jié)的最小二乘算法(Adjustable Least Squares,ALS)算法。環(huán)境頻譜估計(jì)框架下的算法如稀疏約束下環(huán)境分量相位角估計(jì)算法(Ambient Phase Estimation with a Sparsity Constraint,APES)及其簡化算法APEX。其中環(huán)境頻譜估計(jì)框架下的APES算法具有最佳的性能，然而APES算法作為在相位空間中逐點(diǎn)搜索的算法存在計(jì)算量大的問題。APEX算法作為APES算法的簡化大大提高了計(jì)算速度，但在一定程度上損失了計(jì)算的準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種改進(jìn)的稀疏約束下環(huán)境分量相位角估計(jì)方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)，以在保障提取精度的同時(shí)降低運(yùn)算量。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種改進(jìn)的稀疏約束下環(huán)境分量相位角估計(jì)方法，所述方法包括：