声音系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及声音系统。在某些实施方式中，根据给定分量的方向特征和方向特征的规定范围之间的关系来更改空间音频信号的给定分量的一个或多个声音特征；其增强了收听者的收听体验。在某些实施方式中，通过对球谐函数表达式执行变换来对处于使用声音分量的球谐函数表达式的格式的空间音频进行解码，其中，该变换基于预定扬声器布局和预定规则，预定规则表明当再现从给定方向入射的声音时根据预定布局所布置的每个扬声器的扬声器增益；对现有的空间音频流解码方法提供了替代方法，该替代方法注重于声场重构。在某些实施方式中，多个矩阵变换组合为组合变换，并对音频信号执行组合变换；这节省了正在使用的音频系统的处理资源。
【专利说明】声音系统
[0001] 本案为基于中国专利申请第201080006626. 3号的分案申请。
【技术领域】
[0002] 本发明涉及用于处理音频数据的系统和方法。特别地，本发明涉及用于处理空间 音频数据的系统和方法。
【背景技术】
[0003] 音频数据最简单的形式是采用表现声音特征（诸如，频率和音量）的单声道数据 的形式；这被称为单声道信号。立体音频数据是一种非常成功的音频数据格式，其包括双声 道音频数据，并因此在一定程度上包含该音频数据表现的声音的方向特征。最近，包括环绕 声格式的音频格式日益流行，其可包括两个声道以上的音频数据并包括所表现声音的二维 或三维方向特征。
[0004] 本文使用的术语"空间音频数据"是指包含与所表现的声音的方向特征信息有关 的任何数据。空间音频数据可以各种不同格式表示，每种格式具有规定数量的音频声道，并 需要不同的解译以再现所表现的声音。这种格式的例子包括立体声、5. 1环绕声及使用声 场的球谐函数表达式的格式，诸如Ambisonic B格式和高阶Ambisonic (HOA)格式。在一阶 B格式中，声场信息被编码至四个声道，通常标记为W、X、Y和Z，其中，W声道代表全向信号 级，X、Y和Z声道代表三维中的方向分量。HOA格式使用更多的声道，这可以例如产生更大 的甜区（即，用户听到基本达到预期的声音的区域），并在更高频率处产生更精确的声场再 现。Ambisonic数据可使用声场麦克风通过现场录音创建，可使用ambisonic移动立体声录 音法在录音室中混合，或通过（例如）游戏软件生成。
[0005] Ambisonic格式和一些其他格式使用声场的球谐函数表达式。球谐函数是拉普拉 斯方程的一组正交解的角度部分。
[0006] 球谐函数可以多种方式定义。球谐函数的实值形式可定义如下：
【权利要求】
1. 一种提供用于控制扬声器的多个扬声器信号的方法，所述方法包括： 根据预定扬声器布局和预定规则提供根据所述预定扬声器布局所布置的每个扬声器 的扬声器增益，所述预定规则表明当产生来自给定方向的声音时根据所述预定扬声器布局 所布置的每个扬声器的扬声器增益，给定扬声器的扬声器增益依赖于所述给定方向； 将所述扬声器增益表示为球谐函数分量的总和，每个所述球谐函数分量具有关联系 数； 计算多个所述系数中每个的值； 生成包括多个元的矩阵变换，每个所述元基于计算得到的所述值； 接收空间音频信号，所述空间音频信号代表一个或多个声音分量，所述声音分量具有 规定方向特征，所述信号处于使用所述声音分量的球谐函数表达式的格式； 对所述球谐函数表达式执行所述矩阵变换，所述变换的执行产生多个扬声器信号，每 个所述扬声器信号规定了扬声器的输出，所述扬声器信号能够控制根据所述预定扬声器布 局所布置的扬声器，以根据所述规定方向特征生成所述一个或多个声音分量；以及 输出多个所述扬声器信号。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述空间音频信号包括ambisonic信号。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，包括：接收处于不使用声音分量的球谐函数表达 式的格式的空间音频信号，以及，将该音频信号转换为接收的所述空间音频信号。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括：根据各个所述扬声器距预期收听 点的相应距离，在两个以上所述扬声器信号之间应用相对时延。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括：根据所述预定扬声器布局确定所 述规则。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述声音分量包括具有多个频率的 声音，并且所述方法包括：对规定频率的声音执行ambisonic解码技术。
7. 根据权利要求6所述的方法，包括：对具有低于规定阈值频率的频率的声音执行所 述ambisonic解码技术。
8. -种用于生成空间音频信号的方法，包括： 接收多个扬声器信号，所述多个扬声器信号能够控制根据预定扬声器布局的扬声器以 生成各自具有规定的方向特征的一个或多个声音分量，所述多个扬声器信号根据平移规则 生成，所述平移规则表明当再现从给定方向入射的声音时根据所述预定扬声器布局所布置 的每个扬声器的扬声器增益，给定扬声器的所述扬声器增益依赖于所述给定方向； 提供第一矩阵变换，所述第一矩阵变换包括第二矩阵变换的逆向形式，所述第二矩阵 变换根据所述预定扬声器布局和所述平移规则，所述第二矩阵变换适用于将表示所述一个 或多个声音分量的空间音频信号转换为所述多个扬声器信号，所述空间音频信号处于使用 声音分量的球谐函数表达式的格式； 对所接收的多个扬声器信号应用所述第一矩阵变换，从而生成表示所述一个或多个声 音分量的空间音频信号，所生成的空间音频信号使用声音分量的球谐函数表达式； 输出所述生成的空间音频信号。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一矩阵变换包括所述第二矩阵变换的伪 逆形式或逆替代形式。
10. 根据权利要求8或9所述的方法，包括根据所述平移规则生成所述第二矩阵变换， 其中，所述第二矩阵变换的生成包括： 将由所述平移规则表明的每个所述扬声器增益表示为球谐函数分量的和，每个所述球 谐函数分量具有关联系数； 计算多个所述系数中的每个的值； 从多个矩阵元构造所述第二矩阵变换，每个矩阵元根据对应计算的系数值。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括 提供进一步变换，所述进一步变换用于更改声音分量的一个或多个声音特征，所述声 音分量的规定方向特征与方向特征的规定范围相关； 对所述空间音频信号应用所述进一步变换，从而生成更改的空间音频信号，其中，由所 述空间音频信号表示的一个或多个声音分量的一个或多个声音特征被更改，对给定声音分 量的所述更改依赖于所述给定分量的所述规定方向特征与方向特征的所述规定范围之间 的关系；以及 输出经所述更改的空间音频信号。
12. -种提供用于控制多个扬声器的多个扬声器信号的方法，所述方法包括： 执行根据权利要求8至11中任一项的生成空间音频信号的方法； 对所生成的空间音频信号执行进一步变换，所述进一步变换根据进一步预定扬声器布 局和进一步平移规则，所述进一步平移规则表明当再现从给定方向入射的声音时根据所述 进一步预定扬声器布局所布置的每个扬声器的扬声器增益，给定扬声器的所述扬声器增益 依赖于所述给定方向，所述进一步变换的执行产生各自规定了扬声器的输出的多个扬声器 信号，所述扬声器信号能够控制根据所述进一步预定扬声器布局所布置的扬声器，以根据 规定方向特征生成一个或多个声音分量；以及 输出多个所述扬声器信号。
【文档编号】H04S7/00GK104349267SQ201410555492
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2010年2月4日 优先权日:2009年2月4日
【发明者】理查德·福塞 申请人:理查德·福塞