虚拟扬声器集合确定方法和装置与流程

本技术涉及音频，特别涉及虚拟扬声器集合确定方法和装置。

背景技术：

1、三维音频技术是通过计算机、信号处理等方式对真实世界中声音事件和三维声场信息进行获取、处理，传输和渲染回放的音频技术。三维音频技术使声音具有强烈的空间感、包围感及沉浸感，给人以“声临其境”的听觉体验。目前主流的三维音频技术是高阶立体混响(higher order ambisonics，hoa)技术，hoa技术因其在录制和编码中与回放阶段的扬声器布局无关的性质，以及hoa格式数据的可旋转特性，使得hoa技术在三维音频回放时具有更高的灵活性，因而也得到了更为广泛的关注和研究。

2、hoa技术可以将hoa信号转为虚拟扬声器信号再映射为双耳信号进行回放。在上述过程中，虚拟扬声器均匀分布可以达到最好的采样效果，例如将虚拟扬声器分布于正四面体的顶点上。但由于三维空间中正多面体的数量只有五种，即正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二十面体，因此可以设置的虚拟扬声器的数量有限，不能适用于更多数量的虚拟扬声器的分布。

技术实现思路

1、本技术提供一种虚拟扬声器集合确定方法和装置，以提升音频信号的回放效果。

2、第一方面，本技术提供一种虚拟扬声器集合确定方法，包括：根据待处理的音频信号从预设的f个虚拟扬声器中确定目标虚拟扬声器，所述f个虚拟扬声器中的每个虚拟扬声器各自对应s个虚拟扬声器，f为正整数，s为大于1的正整数；从预设的虚拟扬声器分布表中获取与所述目标虚拟扬声器对应的s个虚拟扬声器各自的位置信息，所述虚拟扬声器分布表包括k个虚拟扬声器的位置信息，所述位置信息包括俯仰角索引和水平角索引，k为大于1的正整数，f≤k，f×s≥k。

3、本技术通过预先设定虚拟扬声器分布表，使得按照该分布表部署虚拟扬声器可以获得较高的hoa重建信号的信噪比(snr)平均值，进而在基于这种分布的情况下选取与待处理的音频信号hoa系数相关性最高的s个虚拟扬声器，可以达到最优的采样效果，进而提升音频信号的回放效果。

4、在一种可能的实现方式中，所述根据待处理的音频信号从预设的f个虚拟扬声器中确定目标虚拟扬声器，包括：获取所述音频信号的高阶立体混响hoa系数；获取所述f个虚拟扬声器对应的f组hoa系数，所述f个虚拟扬声器与所述f组hoa系数一一对应；将所述f组hoa系数中与所述音频信号的hoa系数相关性最大的一组hoa系数对应的虚拟扬声器确定为所述目标虚拟扬声器。

5、对待处理的音频信号进行编码分析，例如分析待处理的音频信号的声场分布，包括音频信号的声源个数、方向性、弥散度等特征，得到该音频信号的hoa系数，作为决定如何选择目标虚拟扬声器的判断条件之一。根据待处理的音频信号的hoa系数和候选的虚拟扬声器(即上述f个虚拟扬声器)的hoa系数，可以选择出与待处理的音频信号匹配的虚拟扬声器，本技术中将该虚拟扬声器称作目标虚拟扬声器。可以将f个虚拟扬声器各自的hoa系数分别与音频信号的hoa系数做内积，选取内积绝对值最大的虚拟扬声器为目标虚拟扬声器。需要说明的是，还可以采用其他方法确定目标虚拟扬声器，本技术对此不做具体限定。

6、在一种可能的实现方式中，所述与所述目标虚拟扬声器对应的s个虚拟扬声器满足如下条件：所述s个虚拟扬声器包括所述目标虚拟扬声器，以及位于所述目标虚拟扬声器周围的s-1个虚拟扬声器，所述s-1个虚拟扬声器与所述目标虚拟扬声器的s-1个相关性中的任意一个相关性大于所述k个虚拟扬声器中除所述s个虚拟扬声器外的其它k-s个虚拟扬声器与所述目标虚拟扬声器的k-s个相关性中的所有相关性。

7、在确定目标虚拟扬声器时，该目标虚拟扬声器是与待处理的音频信号hoa系数相关性最高的中心虚拟扬声器。而每个中心虚拟扬声器对应的s个虚拟扬声器是与该中心虚拟扬声器hoa系数相关性最高的s个虚拟扬声器，而因此与目标虚拟扬声器对应的s个虚拟扬声器也是与待处理的音频信号hoa系数相关性最高的s个虚拟扬声器。

8、在一种可能的实现方式中，所述k个虚拟扬声器满足如下条件：所述k个虚拟扬声器分布于预设球面上；所述预设球面包含l个纬度区域，l＞1；其中，所述l个纬度区域中第m个纬度区域包含tm个纬线圈，所述k个虚拟扬声器中分布于第mi个纬线圈上的相邻虚拟扬声器之间的水平角度差为αm，1≤m≤l，tm为正整数，1≤mi≤tm；其中，当tm＞1时，所述第m个纬度区域中的任意两个相邻纬线圈之间的俯仰角度差为αm。

9、在一种可能的实现方式中，所述l个纬度区域中第n个纬度区域包含tn个纬线圈，所述k个虚拟扬声器中分布于第ni个纬线圈上的相邻虚拟扬声器之间的水平角度差为αn，1≤n≤l，tn为正整数，1≤ni≤tn；其中，当tn＞1时，所述第n个纬度区域中的任意两个相邻纬线圈之间的俯仰角度差为αn；其中，αn＝αm或者αn≠αm，n≠m。

10、在一种可能的实现方式中，所述l个纬度区域中第c个纬度区域包含tc个纬线圈，所述tc个纬线圈的其中之一为赤道纬线圈，所述k个虚拟扬声器中分布于第ci个纬线圈上的相邻虚拟扬声器之间的水平角度差为αc，1≤c≤l，tc为正整数，1≤ci≤tc；其中，当tc＞1时，所述第c个纬度区域中的任意两个相邻纬线圈之间的俯仰角度差为αc；其中，αc＜αm，c≠m。

11、在一种可能的实现方式中，所述f个虚拟扬声器满足如下条件：所述f个虚拟扬声器中分布于所述第mi个纬线圈上的相邻虚拟扬声器之间的水平角度差αmi大于αm。

12、在一种可能的实现方式中，αmi＝q×αm，其中，q为大于1的正整数。

13、在一种可能的实现方式中，所述k个虚拟扬声器中的第k个虚拟扬声器与所述目标虚拟扬声器的相关性rfk满足如下公式：

14、rfk＝bf(θ，φ)·bk(θ，φ)

15、其中，θ表示所述目标虚拟扬声器的水平角度，φ表示所述目标虚拟扬声器的俯仰角度，bf(θ，φ)表示所述目标虚拟扬声器的hoa系数，bk(θ，φ)表示所述k个虚拟扬声器中的第k个虚拟扬声器的hoa系数。

16、第二方面，本技术提供一种虚拟扬声器集合确定装置，包括：确定模块，用于根据待处理的音频信号从预设的f个虚拟扬声器中确定目标虚拟扬声器，所述f个虚拟扬声器中的每个虚拟扬声器各自对应s个虚拟扬声器，f为正整数，s为大于1的正整数；获取模块，用于从预设的虚拟扬声器分布表中获取与所述目标虚拟扬声器对应的s个虚拟扬声器各自的位置信息，所述虚拟扬声器分布表包括k个虚拟扬声器的位置信息，所述位置信息包括俯仰角索引和水平角索引，k为大于1的正整数，f≤k，f×s≥k。

17、在一种可能的实现方式中，所述确定模块，具体用于获取所述音频信号的高阶立体混响hoa系数；获取所述f个虚拟扬声器对应的f组hoa系数，所述f个虚拟扬声器与所述f组hoa系数一一对应；将所述f组hoa系数中与所述音频信号的hoa系数相关性最大的一组hoa系数对应的虚拟扬声器确定为所述目标虚拟扬声器。

18、在一种可能的实现方式中，所述与所述目标虚拟扬声器对应的s个虚拟扬声器满足如下条件：所述s个虚拟扬声器包括所述目标虚拟扬声器，以及位于所述目标虚拟扬声器周围的s-1个虚拟扬声器，所述s-1个虚拟扬声器与所述目标虚拟扬声器的s-1个相关性中的任意一个相关性大于所述k个虚拟扬声器中除所述s个虚拟扬声器外的其它k-s个虚拟扬声器与所述目标虚拟扬声器的k-s个相关性中的所有相关性。

19、在一种可能的实现方式中，所述k个虚拟扬声器满足如下条件：所述k个虚拟扬声器分布于预设球面上；所述预设球面包含l个纬度区域，l＞1；其中，所述l个纬度区域中第m个纬度区域包含tm个纬线圈，所述k个虚拟扬声器中分布于第mi个纬线圈上的相邻虚拟扬声器之间的水平角度差为αm，1≤m≤l，tm为正整数，1≤mi≤tm；其中，当tm＞1时，所述第m个纬度区域中的任意两个相邻纬线圈之间的俯仰角度差为αm。

20、在一种可能的实现方式中，所述l个纬度区域中第n个纬度区域包含tn个纬线圈，所述k个虚拟扬声器中分布于第ni个纬线圈上的相邻虚拟扬声器之间的水平角度差为αn，1≤n≤l，tn为正整数，1≤ni≤tn；其中，当tn＞1时，所述第n个纬度区域中的任意两个相邻纬线圈之间的俯仰角度差为αn；其中，αn＝αm或者αn≠αm，n≠m。

21、在一种可能的实现方式中，所述l个纬度区域中第c个纬度区域包含tc个纬线圈，所述tc个纬线圈的其中之一为赤道纬线圈，所述k个虚拟扬声器中分布于第ci个纬线圈上的相邻虚拟扬声器之间的水平角度差为αc，1≤c≤l，tc为正整数，1≤ci≤tc；其中，当tc＞1时，所述第c个纬度区域中的任意两个相邻纬线圈之间的俯仰角度差为αc；其中，αc＜αm，c≠m。

22、在一种可能的实现方式中，所述f个虚拟扬声器满足如下条件：所述f个虚拟扬声器中分布于所述第mi个纬线圈上的相邻虚拟扬声器之间的水平角度差αmi大于αm。

23、在一种可能的实现方式中，αmi＝q×αm，其中，q为大于1的正整数。

24、在一种可能的实现方式中，所述k个虚拟扬声器中的第k个虚拟扬声器与所述目标虚拟扬声器的相关性rfk满足如下公式：

25、rfk＝bf(θ，φ)·bk(θ，φ)

26、其中，θ表示所述目标虚拟扬声器的水平角度，φ表示所述目标虚拟扬声器的俯仰角度，bf(θ，φ)表示所述目标虚拟扬声器的hoa系数，bk(θ，φ)表示所述k个虚拟扬声器中的第k个虚拟扬声器的hoa系数。

27、第三方面，本技术提供一种音频处理设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述第一方面中任一项所述的方法。

28、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，所述计算机程序在计算机上被执行时，使得所述计算机执行上述第一方面中任一项所述的方法。