一种处理声音信号的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及音频信号处理领域，尤其涉及一种处理声音信号的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着电子信息技术的发展，三维声场采集处理不断的得到完善，而移动终端是三 维声场采集处理系统中的常用设备。在现有技术中，移动终端进行三维声场采集处理的具 体手段为：
[0003] 应用于移动终端二维声场采集的波束形成技术，利用波束形成技术产生0度和 180度两个方向上的具有心形指向的波束，实现立体声信号的采集。将这种技术应用到三维 声场米集上，利用波束形成技术，得到不同方向的波束，来模拟5. 1声道声场米集系统中的 中央声道，左前声道、右前声道、左后环绕声道、右后环绕声道。
[0004] 目前，利用二维声场采集的波束形成技术在移动终端上所模拟的三维声场，由于 利用的是用于二维声场采集的波束形成技术，产生的是0度和180度两个方向上的具有心 形指向的波束，这就会导致所模拟出来的三维声场的实际播放效果会出现左右的区分要比 前后明显的现象，这就使得所模拟出来的三维声场还是具有二维声场的特征，所模拟的三 维声场的质量较低。
【发明内容】
[0005] 本发明的实施例提供一种处理声音信号的方法及装置，能够采集并处理终端周围 三维声场信号。
[0006] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0007] 第一方面，本发明的实施例提供一种处理声音信号的方法，包括：
[0008] 移动终端从三维声场中获取声音信号，所述移动终端设置有至少3个麦克风，其 中，一个麦克风用于接收至少一个方向上的声音信号；
[0009] 根据所获取的声音信号，获取声源相对于所述移动终端的方向；
[0010] 根据所述声源相对于所述移动终端的方向和所获取的声音信号，得到空间音频信 号，所述空间音频信号用于模拟所述三维声场。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的 实现方式中，所述根据所获取的声音信号，获取声源相对于所述移动终端的方向，包括：
[0011] 获取所述移动终端上的麦克风接收到一个方向上的声音信号与另一个方向上的 声音信号之间的到达时间差，所述移动终端上的麦克风用于接收至少四个方向上的声音信 号；
[0012] 根据所获取的到达时间差和所述移动终端上的麦克风在所述移动终端上的位置， 得到所述声源相对于所述移动终端的方向。
[0013] 结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式 中，所述获取所述移动终端上的麦克风接收到一个方向上的声音信号与另一个方向上的声 音信号之间的到达时间差，包括：
[0014]
获取在第m麦克风接收到的声音信号与在第1麦 克风接收到的声音信号之间的到达时间差^，其中，P表示时延样点数，yi(n)表 不在第1麦克风接收到的声音信号，ym (η)表τκ在第m麦克风接收到的声音信号，
表示yi (η)和yjn)之间的互相关谱，Φ (f)表示 接收到的各个方向上的声音信号所在频域的加权函数。
[0015] 结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式 中，所述根据所获取的到达时间差和所述移动终端上的麦克风在所述移动终端上的位置， 得到所述声源相对于所述移动终端的方向，包括 ：
[0016]
估计第2麦克风接收到的声音信号的方向I ;根
:，估计第3麦克风接收到的声音信号的方向;根据
估计第4麦克风接收到的声音信号的方向&;
[0017]
，获取所述声源相对于所述移动终端的方向θ ;
[0018] 其中，所述第1麦克风与所述第4麦克风位于同一侧，所述第1麦克风与所述第2 麦克风位于同一侧；C表不声速，d表7K所述第1麦克风的中心点与所述第4麦克风的中心 点之间的距离，d等于所述第2麦克风的中心点与所述第3麦克风的中心点之间的距离，h 表示所述第1麦克风的中心点与所述第2麦克风的中心点之间的距离，h等于所述第3麦 克风的中心点与所述第4麦克风的中心点之间的距离，ct表示所述移动终端的对角线与所 述第1麦克风和所述第4麦克风所位于的角所在的边的夹角。
[0019] 结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式 中，所述根据所获取的到达时间差和所述移动终端上的麦克风在所述移动终端上的位置， 得到所述声源相对于所述移动终端的方向，包括 ：
[0021] 获取所述声源相对于所述移动终端的方向Θ ;
[0022] 其中，所述第1麦克风与所述第2麦克风位于所述移动终端的一个面的轴对称线 上，并分别处于所述一个面上的两条相互平行的边缘；所述第3麦克风与所述第4麦克风位 于所述移动终端的另一面的轴对称线上，并分别处于所述另一个面上的两条相互平行的边 缘；C表示声速，（Xl，yi)表示对应于所述第1麦克风的坐标，（x2, y2)表示对应于所述第2麦 克风的坐标，（x3, y3)表示对应于所述第3麦克风的坐标，（x4, y4)表示对应于所述第4麦克 风的坐标。
[0023] 结合第一方面或第一方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任意一项所述 的处理声音信号的方法，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述空间音频信号至少 包括左侧方向上的信号、右侧方向上的信号、中侧方向上的信号、左后环绕信号、右后环绕 信号；
[0024] 所述根据所述声源相对于所述移动终端的方向和所获取的声音信号，得到空间音 频信号，包括：
[0025] 利用所述声源相对于所述移动终端的方向，生成增益调整参数，所述增益调整参 数包括：对应于所述左侧方向上的信号、所述右侧方向上的信号和所述中侧方向上的信号 的第1类增益调整参数ct F、对应于所述左后环绕信号和所述右后环绕信号的第1类增益调 整参数αΒ、对应于所述左侧方向上的信号和所述左后环绕信号的第2类增益调整参数(^、 对应于所述右侧方向上的信号和所述右后环绕信号的第2类增益调整参数a R ;并且，当所 述声源相对于所述移动终端的方向Θ e [0,90) U (270,360]时aF>aB，当Θ e (90,270) 时 a F〈 a B，当 Θ e (〇, 180)时 a L> a R，当 Θ e (180, 360)时 a L〈 a R ;
[0026] 根据所述声音信号，获取所述空间音频信号中的各个方向上的信号的初始值；
[0027] 根据所述增益调整参数和所述空间音频信号中的各个方向上的信号的初始值，生 成所述左侧方向上的信号、所述右侧方向上的信号、所述中侧方向上的信号、所述左后环绕 信号、所述右后环绕信号。
[0028] 结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式 中，所述空间音频信号还包括：双声道信号；
[0029] 所述方法还包括：
[0030] 对所述左侧方向上的信号、所述右侧方向上的信号、所述中侧方向上的信号、所述 左后环绕信号和所述右后环绕信号进行下混，生成所述双声道信号。
[0031] 结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式 中，所述利用所述声源相对于所述移动终端的方向，生成增益调整参数包括：
[0032]
生成对应于所述 左侧方向上的信号、所述右侧方向上的信号和所述中侧方向上的信号的第1类增益调整参 数 ctF ;
[0033]
生成对应于所 述左后环绕信号和所述右后环绕信号的第1类增益调整参数α B ;
[0035]
生成对应于所述 左侧方向上的信号和所述左后环绕信号的第2类增益调整参数（^ ;
[0036]
生成对应于所述 右侧方向上的信号和所述右后环绕信号的第2类增益调整参数a R ;
[0038] 结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式 中，根据所述增益调整参数和所述空间音频信号中的各个方向上的信号的初始值，生成所 述空间音频信号中的各个方向上的信号，包括：
[0039]
，获取所述左侧方向上的信号Su final (η)、所 述中侧方向上的信号Sc,final(n)、所述右侧方向上的信号SR, final(n)、所述左后环绕信号S& final(n)和所述右后环绕信号SRS,final(n)，其中Sjn)表示所述左侧方向上的信号的初始值， Sc (η)表不中侦彳方向上的信号的初始值，SR (η)表不右侦彳方向上的信号的初始值，SLS (η)表不 左后环绕信号的初始值，SRS(η)表不右后环绕信号的初始值，η表不样点编号。
[0040] 结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式 中，所述根据所述声音信号，获取所述空间音频信号中的各个方向上的信号的初始值包 括：
[0041] 获取心形指向的波束BF?、BFR (n)、BF^ (η)和BFRS (η)，其中，BF?的指向性极 大值在（〇,90° )，BFjn)的指向性极大值在（90°，180° )，BFRS(n)的指向性极大值在 (180°，270° )，BFR(n)的指向性极大值在（270°，360° );
[0042] 所述左侧方向上的信号的初始值& (n) = BFL (η)，所述中侧方向上的信号的初始
?所述右侧方向上的信号的初始值SR (n) = BFR (k)，所述左后环绕 信号的初始值心(η) = BFu (η)，所述右后环绕信号的初始值SRS (η) = BFRS (η)，其中& (η) 表τκ所述左侧方向上的信号的初始值，Sc(n)表τκ中侧方向上的信号的初始值，SR(n)表τκ 右侧方向上的信号的初始值，Su (η)表不左后环绕信号的初始值，SRS(η)表不右后环绕信号 的初始值，η表示样点编号。
[0043] 结合第一方面的第九种可能的实现方式，在第一方面的第十种可能的实现方式 中，所述获取心形指向的波束(n)、BF R (n)、BFls (η)和BFRS (η)，包括：
[0044] 利用所述第1至第4麦克风接收到的声音信号，获取心形指向的波束BF^ (η)，其 中，BF^ (η)的指向性的极大值点在所述第i麦克风与第j麦克风的连线指向所述第i麦克 风的方向，零点所述第i麦克风与第j麦克风的连线指向所述第j麦克风的方向，其中i，j =1、2、3、4 ;
[0045]
获取所述心形指向的波束BFL(n)、BF R(n)、 BFLS(n)和 BFRS(n)〇
[0046] 结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第十一种可能的实现方式 中，所述根据所述增益调整参数和所述空间音频信号中的各个方向上的信号的初始值，生 成所述空间音频信号中的各个方向上的信号包括：
[0047] 依据Sufinal(n) = S?*a ,，获取所述左侧方向上的信号&ω(η)，
[0048] 依据Sc,final (n) = Sc (η)，获取所述中侧方向上的信号Sc,final (η)，
[0049] 依据SR,final(n) = SR(n)*a R，获取所述右侧方向上的信号SR,final(n)，
[0050] 依据 SLS, final (n) = SLS (η) * a L，获取所述左后环绕信号 SLS, final (η)，
[0051 ]依据 SRS, final (η) = SRS (η) * a R，获取所述右后环绕信号 SRS, final (η);
[0052] 其中S。(η)表7Κ所述左侧方向上的信号的初始值，Sc(n)表7Κ中侧方向上的信号的 初始值，S R(η)表示右侧方向上的信号的初始值，SLS(η)表示左后环绕信号的初始值，SRS(η) 表不右后环绕信号的初始值，η表τκ样点编号。
[0053] 第二方面，本发明提供一种处理声音信号的装置，包括：
[0054] 第一获取模块，用于从三维声场中获取声音信号，所述移动终端设置有至少3个 麦克风，其中，一个麦克风用于接收至少一个方向上的声音信号；
[0055] 第二获取模块，用于根据所获取的声音信号，获取声源相对于所述移动终端的方 向；
[0056] 第一处理模块，用于根据所述声源相对于所述移动终端的方向和所获取的声音信 号，得到空间音频信号，所述空间音频信号用于模拟所述三维声场。
[0057] 结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述第二获取模块，包 括：
[0058] 第一获取单兀，用于获取所述移动终端上的麦克风接收到一个方向上的声音信号 与另一个方向上的声音信号之间的到达时间差，所述移动终端上的麦克风用于接收至少四 个方向上的声音信号；
[0059] 第二获取单元，用于根据所获取的到达时间差和所述移动终端上的麦克风在所述 移动终端上的位置，得到所述声源相对于所述移动终端的方向。
[0060] 结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式 中，所述第一获取单元，包括 ：
[0061] 第一获取子单元
[0062] 在第m麦克风接收到的声音信号与在第1麦克风接收到的声音信号之间的到达时 间差4 ,其中，P表示时延样点数，yi (η)表示在第1麦克风接收到的声音信号，yni(η)表示 在第m麦克风接收到的声音信号，
、$丨0表不yjn)和 (η)之间的互相关谱，Φ(?·)表示接收到的各个方向上的声音信号所在频域的加权函数。 [0063] 结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式 中，所述第二获取单元，包括：
[0064] 第二获取子单元，用于根据
估计第2麦克风接收到的声音信号的 方向I.
，估计第3麦克风接收到的声音信号的方向;根据
:估计第4麦克风接收到的声音信号的方向$ ;
[0065] 第三获取子单元，用于根据，获取所述声源相对于所述移动终端的方 向Θ ;
[0066] 其中，所述第1麦克风与所述第4麦克风位于同一侧，所述第1麦克风与所述第2 麦克风位于同一侧；C表不声速，d表7K所述第1麦克风的中心点与所述第4麦克风的中心 点之间的距离，d等于所述第2麦克风的中心点与所述第3麦克风的中心点之间的距离，h 表示所述第1麦克风的中心点与所述第2麦克风的中心点之间的距离，h等于所述第3麦 克风的中心点与所述第4麦克风的中心点之间的距离，ct表示所述移动终端的对角线与所 述第1麦克风和所述第4麦克风所位于的角所在的边的夹角。
[0067] 结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式 中，所述第二获取单元，包括 ：
[0068] 第四获取子单元，
[0069] 获取所述声源相对于所述移动终端的方向Θ ;
[0070] 其中，所述第1麦克风与所述第2麦克风位于所述移动终端的一个面的轴对称线 上，并分别处于所述一个面上的两条相互平行的边缘；所述第3麦克风与所述第4麦克风位 于所述移动终端的另一面的轴对称线上，并分别处于所述另一个面上的两条相互平行的边 缘；c表示声速，（ Xl，yi)表示对应于所述第1麦克风的坐标，（x2, y2)表示对应于所述第2麦 克风的坐标，（x3, y3)表示对应于所述第3麦克风的坐标，（x4, y4)表示对应于所述第4麦克 风的坐标。
[0071] 结合第二方面或第二方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任意一项所述 的处理声音信号的装置，所述空间音频信号至少包括左侧方向上的信号、右侧方向上的信 号、中侧方向上的信号、左后环绕信号、右后环绕信号；
[0072] 所述第一处理模块，包括：
[0073] 第一处理单元，用于