空间音频处理系统和方法_2

文档序号:9872787阅读:来源:国知局
作分成两个部分31、32。第一部分(被称为空间平移器31)是时变的并且利用对象位置 33。第二部分(扬声器解码器32)利用固定矩阵解码并且基于定制的扬声器位置34被配置。 在运两个处理块之间,音频对象场景被表示为K声道中间空间格式(ISF)35。多个音频对象 (K = K = Ni)可W通过各个空间平移器处理,空间平移器的输出被加总在一起来形成ISF 信号35,使得一个K声道ISF信号集合可W包含Ni个对象的叠加。
[0034] 空间平移器31不被给予关于回放扬声器的位置的详细信息。然而,假设是由被限 制在多个水平或层的一系列的'虚拟扬声器'的位置W及在每个水平或层内的近似分布构 成的。
[0035] 虽然空间平移器不被给予关于回放扬声器的位置的详细信息,但是经常会存在一 些合理的假设,运些假设可W关于可能的扬声器数量和可能的那些扬声器的分布被做出。
[0036] 结果得到的回放体验的质量(即它如何密切地匹配图2的音频对象平移器)可W或 者通过增加 ISF中的声道的数量K或者通过收集更多的关于最可能的回放扬声器布置的知 识而改善。特别地,在一实施例中,扬声器仰角被分成多个平面。
[0037] 期望的合成声场可W被认为是从围绕收听者的任意的方向发出的一系列声音事 件。声音事件的位置可W被认为被限定在收听者在中屯、处的球体的表面上。声场格式(诸如 高阶立体混响声)W使得允许声场进一步擅染在(几乎是)任意的扬声器阵列之上的方式被 限定。然而,预计的典型的回放系统很可能在扬声器的仰角被固定在3个平面(耳朵高度平 面、天花板平面和地板平面)中的意义上被约束。因此,理想球面声场的概念可W被修改,其 中声场由位于围绕收听者的球形的表面上的各种高度处的环中的声音对象构成。
[003引例如,在图4中示出了环的一个运种布置40,具有顶点环41、上层环42、中间层环43 和下环44。如果必要的话,出于完整的目的,还可W包括在球形的底部处的附加环(Nadir, 其也是点,严格来说不是环)。此外,在其它实施例中可W存在额外的或更少数量的环。 [0039]图5示出了 W堆叠环格式具有四个环51-54的一种形式的扬声器布置50。该布置被 表示为:BH9.5.0.1,其中四个数字表示分别在中间、上、下和顶点环中的扬声器声道的数 量。多声道束中的声道的总数将等于运四个数字的和(因此BH9.5.0.1格式包含15个声道)。
[0040] 利用全部四个环的另一示例格式是BH15.9.5.1。对于运个格式,声道命名和顺序 将如下:[M1,M2,. . .M15,U1,U2. . .U9,L1,L2,..丄5,Z1],其中声道被布置在环中(按M、U、L、 Z顺序),并且在每个环内它们按基本升序简单地编号。因此,每个环可W被认为被围绕环均 匀地展开的一组标称扬声器声道填充。因此,每个环中的声道对应于特定的解码角度,从将 对应于Oo方位角(正前方)的声道1开始并且沿逆时钟方向的顺序计数(因此声道2将是中屯、 的左边,从收听者的观点)。因此,声道n的方位角为:(n-l)/N X 360° (其中N是该环中的声 道的数量,并且n在从1到N的范围中)。
[0041] 输出虚拟扬声器信号可W被称为"标称扬声器信号",运是因为它们看起来像指定 被解码到特别的扬声器布置的信号,但是它们也可W在扬声器解码器中重新利用到可替代 的扬声器布局。
[0042] 本领域技术人员将理解,在可替代的实施例中,一层中的虚拟扬声器声道可W通 过可逆的矩阵运算变换成多个'替代的'音频声道,使得原始的虚拟扬声器声道可W通过逆 矩阵映射而从'替代的'声道恢复。在本领域中已知一个运种'替代的'声道格式为B格式(更 具体地,水平B格式)。在本说明书中,对于多组虚拟扬声器的期望的特性的许多提及会相同 地应用于B格式信号。
[0043] 因此中间扬声器格式可W通过下面的特征表征:
[0044] 1)使用2个或更多个环来编码空间音频场景,其中不同的环表示声场的不同的空 间分离的分量;其中根据可重新利用的平移曲线,音频对象在环内平移,并且使用不可重新 利用的平移曲线(下面定义运些术语)在环之间平移音频对象;
[0045] 2)其中基于它们的纵轴分离"不同空间分离的分量"(即作为垂直堆叠的环)。
[0046] 3)提供W中间虚拟扬声器声道的形式的在每个环内的声场元素的发送,或W空间 频率分量(诸如B格式信号)的形式的在每个环内的声场元素的发送;
[0047] 5)通过将表示环的片段的预计算的子矩阵缝合在一起,对于每个环产生解码矩 阵;
[0048] 6)故意是'稀疏'的预计算的子矩阵,W避免LF构建问题;
[0049] 7)如果在第一环中不存在扬声器,则将声音从一个环重新定向到另一环;
[0050] 实施例依赖'可重新利用的'和'不可重新利用的'扬声器平移的方面。回放阵列中 的每个扬声器的位置可W根据如下表示:(x,y,z)坐标(运是每个扬声器相对于接近阵列的 中屯、的候选收听位置的位置)。此外,(x,y,z)向量可W转换为单位向量,W便将每个扬声器 位置有效地投影到单位球体的表面上:
[005]] 扬声器位置:
'1)
[00对扬声器单位向量:
(式2)
[0053]参考图6,考虑其中音频对象62被顺序地平移通过多个扬声器(例如63,64)(其中 收听者61意图体验移动通过依次穿过每个扬声器的轨迹的音频对象62的错觉)的情形,不 失一般性,可W假设运些扬声器的单位向量沿着水平面中的环布置,使得音频对象的位置 可W被定义为其方位角4的函数。在图6的布置中,音频对象62角度d)穿过扬声器A、B和C (其中运些扬声器分别W方位角&A、4b和定位)。
[0054]音频对象平移器(诸如图2中示出的)将使用作为角度(1)的函数的扬声器增益典型 地平移音频对象到每个扬声器。图7示出了可W由音频对象平移器使用的典型的平移曲线, 例如71。图7所示出的平移曲线具有运样的特性:当音频对象被平移到与物理扬声器位置重 合的位置时,重合的扬声器被用来排除全部其它扬声器,并且当音频对象被平移到位于两 个扬声器位置之间的角度4时,只有运两个扬声器是有效的,因此提供扬声器阵列之上的 音频信号的'扩展'的最小量。图7所示出的平移曲线的运些特性暗示平移曲线表现出高水 平的'分立性'。在该上下文中,'分立性'指的是约束在一个扬声器和其最近邻之间的区域 中的平移曲线能量的部分。因此,对于扬声器B:
[0化日]分立性:
(式3)
[0化6]因此,dB<l。当dB=l时,对于扬声器B的平移曲线仅在(I)A和(I)C(分别为扬声器A和 C的角位置)之间的区域中被全部约束(空间地巧Ij非零。
[0057]相反,在图8中示出可替代的一组平移曲线80。运些平移曲线不表现出上面描述的 '分立性'特性(即dB含1),但是它们表现出一个重要的特性:平移曲线是空间地平滑的,使 得它们被约束在空间频率中,从而满足奈奎斯特采样定理。
[005引例如,每个平移曲线(诸如图8中的81)可W被认为通过具有F项(在该示例中F = 9) 的傅里叶级数来形成:
[0059] gainA( 4 ) = c〇+ci*cos( 4 )+si*sin( 4 )+C2*cos(2* 4 )+S2*sin(2* 4 )+C3*cos(3* 4 )+S3*sin(3*<
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