具有复杂度优化的房间效果的声音空间化的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及具有房间效果的声音空间化。
【背景技术】
[0002] 本发明在分别从与虚拟扬声器(例如在要呈现的声音的多声道表示或者环绕立体 声表示中）相关的L个声道发出的声音信号的处理中找到一种有益但非限制的应用，W便用 于在真正扬声器(例如，在双耳耳机中的两个听筒或者在反耳（transaural)中的两个分离 的扬声器)上进行空间化的擅染。
[0003] 举例来说，来自运些声道中的一个的信号可在双耳中处理为在左听筒具有第一贡 献和在右听筒具有第二贡献，尤其是通过将具有房间效果的传递函数应用于运些贡献的每 一个。运些具有房间效果的传递函数的应用有助于为收听者提供沉浸式的感觉，犹如将与 那个声道相关的虚拟扬声器可相对于收听者所"放置"。
[0004] 在一个特定实施例中，具体如文档FR1357229所描述，可W-种BRIRr双耳房间脉 冲响应"）类型的脉冲响应的形式，将在时域中具有房间效果的传递函数应用于相应声道的 每一个声音信号。具体的说，在通过引用将其结合在本文中的那一文档中，BRIR传递函数被 构建为下面两个函数的组合：
[0005] -第一传递函数，为每个信号所专用，W及，
[0006] -第二通用传递函数，为所有信号所共用并且具体W混响声场为特征，后者的出现 通常在某段时间后发生在房间中，一般是在声波的第一反射之后。
[0007] 运一实施例有利地允许应用所有信号所共用的处理，它实际上物理地对应于当混 响发生时声波的"混合"，因此在某段时间后(特征化混响声场的出现的开始）。运一实施例 减少了在多个初始声道上的具有房间效果的空间化处理的复杂度。
[000引然而，在具有发生在擅染之前的擅染的模块中，期望能进一步最小化空间化处理 的复杂度。作为一个非限制性示例，由压缩解码器W编码的形式接收多声道的信号。一旦解 码之后，此解码器就将声道的信号发送至用于在两个扬声器上擅染具有房间效果声音的空 间化模块。然后，就希望能减少在此空间化步骤中的处理(它在接收的信号的解码之后）的 复杂度，使之在擅染之前接收信号时所有的解码和空间化步骤不会变慢
【发明内容】
[0009] 本发明旨在改进该状况。
[0010] 为此，本发明提出减少具有房间效果的传递函数的应用的复杂度，尤其是通过在 频谱范围内减少运一复杂度。在频谱范围内，通过表示传递函数的滤波器(参考将在下文进 一步详细描述的图1)，将传递函数的卷积变为信号的频谱分量的乘积。
[0011] 本发明基于有利的观察，即在直接传播后，声波在高频段趋于衰减，运是因为吸收 声音的表面上的渐进反射(特别是墙壁、收听者的脸等），尤其是高频。此外，在声音的传播 中，空气本身也会吸收声音中的最高频的频谱分量。例如，对于混响声场来说，运一现象会 进一步增加，因此，对它来说，就不需要对非常高的频率(例如高于5至15kHz的频率范围）进 行频率表示。
[0012] 于是，就有可能在应用具有房间效果的传递函数时减少处理的复杂度，在频谱范 围中，当乘W前述频谱分量时，简化为不再考虑与高于预先确定的截止频率的频率相关的 分量(例如，高于5至15曲Z)。
[0013] 本发明因此关注一种适用于声音空间化的方法，包括将具有房间效果的至少一个 传递函数应用于至少一个声音信号，所述应用相当于在频谱范围中将该声音信号的频谱分 量与对应于所述传递函数的滤波器的频谱分量相乘。该滤波器的每一个频谱分量都具有在 时间频率表示中的时间演变(将参考图3进一步描述）。
[0014] 具体的说，在所述时间频率表示中，对于上述分量的乘积来说，可W忽略超出阔值 频率并且在至少一个给定的瞬间之后的该滤波器的运些频域分量。因此，在此给定的瞬间 之后，该滤波器的频谱分量被考虑直至例如可被选择为5和15kHz之间的一截止频率(取决 于要应用的房间效果和/或取决于要空间化的信号，如下文所述）。在该截止频率之外，甚至 不再执行该乘法，它在数学上等同于该信号乘W零。
[0015] 运一给定的瞬间一般可表示为当声波开始经历混响的时刻(通过连续的反射，或 者稍后，从混响声场的出现）。于是，一般来说，在其中该传递函数考虑房间效果中的混响 (例如，考虑该混响场）的实施例中，所述给定的瞬间可选择为运些混响的函数。举例来说， 在房间效果混响中，所述给定的瞬间可在具有初始反射的直接声音传播之后，并因此对应 于混响声场的出现开始之时。
[0016] 此外，可提供一种实施例，其中在所述时间频率表示中，上述阔值频率随着时间而 降低。举例来说，如果信号是在数个连续时间块中进行采样的，对于第一块，在分量的乘积 中，它可能被安排为诸如保留该信号中出现的频谱分量，然后对于在第一块之后的第二块 忽略超出第一阔值频率的那些，然后对于在第二块之后的第=块忽略超出第二阔值频率的 那些，等等;其中第二阔值频率低于第一阔值频率。
[0017] 因此，一般来说，在其中信号W多个连续块进行采样的实施例中，对于分量的乘积 来说，可W忽略该滤波器的下述频谱分量：
[001引-对于给定块，超出第一阔值频率的，
[0019] -然后，对于该给定块之后的块，超出第二阔值频率的，该第二阔值频率低于第一 阔值频率。
[0020] 所述给定块可包括，举例来说，在时间上处于对应于当声波已经经历一个或多个 反射时刻甚至在混响声场的出现开始之时的时间采样。在所述给定块之后(紧挨着或者相 隔着数个块)的块可包括，举例来说，在时间上处于混响声场的出现开始之后或者适于该开 始的采样。
[0021] 运一实施例允许，举例来说，从在用于混响的高频声音衰减中减少有可能听得见 的人工效果，可W数个块来逐渐实现运一实施例。还允许考虑具有混响声场特征的多种形 式的传递函数(下文表示为其中m为块的索引）。例如，有可能将传递函数婚。a。应 用于所述给定的块，并针对接下来的块将时间上逐渐截止的窗口（"淡出"类型的窗口）应用 于运一传递函数S襄便"结束"该混响声场的出现。
[0022] 在其中该方法由声音空间化模块所实施的实施例中，该声音空间化模块接收多个 输入信号并提供至少两个输出信号，将具有房间效果的传递函数应用于各个输入信号，W 便提供各个输出信号，所述输出信号各自通过应用下述类型的公式给出：
[0024] 〇k是输出信号，并且k是与一个输出信号相关的索引，
[0025] Ie [1;L]是与所述输入信号中的一个输入信号相关的索引，L是输入信号的数量， 并且1(1)是所述输入信号中的一个输入信号，
[0026] Ak(I)是具有房间效果的传递函数，专用于一个输入信号，
[0027] 始ean.(?n)是具有房间效果的通用的传递函数，为输入信号所共用，
[002引 Wk(I)是所选择的加权因子，并且G(Kl))是预先确定的功率补偿增益，
[0029] Z^iDEm是延迟的应用，被认为采样的块的数量，对应于在与房间效果对应的在房间 中的声音的发散与所述房间中混响场的出现开始之时的时间差，索引m对应于与运一延迟 对应的持续时间中的多个采样的块，M为在时间频率表示中传递函数持续的块的总数量，
[0030] 符号V'表示乘积，
[0031] 术语k(l)r表示在受限数量的频率上的卷积算子并且范围为最低频率 至最高频率fk(l)，它是至少一个索引为1的输入信号的函数，W及，
[0032] 术语k(m)r表示在受限数量的频率上的卷积算子并且范围为最低频率 至频率fk(m)，它是索引为m的采样的块的函数。
[0033] 将在下文具体参考图2和5对运一实施例进行详细描述。
[0034] 还可将相乘计算限制在第一阔值频率之外，适于样本的第一块或多个块开始，基 于信号的特征(例如，它的采样频率或者在信号的频谱分量中表示的最高频率)或者基于应 用的空间特征(例如，针对如下文详述的对侧声路径限制高频分量）。
[0035] 在运种情况下，来自混响的信号(在反射后或在混响场中）通常并不包括高于初始 信号的频率的频谱分量。上文提到的阔值频率因此并不高于此最高频率。
[0036] 更具体的说，在一个实施例中，获取与声音信号中最高频率的频谱分量相关的信 息并且上述阔值频率被选择为预先确定的阔值频率(例如，在5和15kHz之间）和所述最高频 率之间的最小值。
[0037] 典型的是，在一个实施例中，其中声音信号源自压缩解码器，与最高频率的频谱分 量相关的信息可W由解码器提供。
[0038] 相似地，如果在能够支持不同信号格式的模块中执行该空间化，尤其是在运些信 号的采样频率方面，所述最高频率不能高于采样频率的一半，因此还可基于该采样频率来 选择用于实现本发明的阔值频率。
[0039] 在一个实施例中，其中在分别与第一和第二声音声道相关的至少第一和第二虚拟 扬声器上对声音信号进行空间化，具有房间效果的第一和第二传递函数被分别应用于所述 第一和第二声道，如上文在前言中所解释的那样(例如通过适配环绕立体声声道上的信号 W切换至双耳或反耳的擅染）。具体的说，在其中第