一种立体环绕音效实现方法及装置、电子设备、存储介质与流程

本技术涉及音频处理，特别涉及一种立体环绕音效实现方法及装置、电子设备、存储介质。

背景技术：

1、360度环绕音效是一种基于三维声音效的环绕音效，具体是在原本三维声特性的基础上通过自动相位技术，产生一种360度从左到右，又从右到左的旋转效果的音效。

2、当前实现360度环绕音效的具体方式，是获取三维的立体音频数据，然后通过自动相位算法，对整个立体音频数据处理，即通过自动相位的方式来改变整个立体音频数据的左右声道的幅度差，以在双耳产生声压差，从而来模拟声音旋转的效果，实现360度环绕音效。

3、但是由于立体音频数据通常是人声、背景声等多种声源混合一起的，所以采用现有直接对整个声道进行处理的方式，会导致不同声道信息不平衡，从而噪音和齿音问题，进而造成听觉效果不佳的问题。

技术实现思路

1、基于上述现有技术的不足，本技术提供了一种立体环绕音效实现方法及装置、电子设备、存储介质，以解决现有技术生产的音效存在噪音和齿音，导致听觉效果不佳的问题。

2、为了实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：

3、本技术第一方提供了一种立体环绕音效实现方法，包括：

4、按照所述待处理立体音频的采样率，对所述待处理立体音频进行解码，得到所述待处理立体音频的pcm数据；

5、对所述待处理立体音频的pcm数据进行滤波处理，得到所述待处理立体音频的超低频信号；

6、对所述待处理立体音频的pcm数据进行音源分离，得到所述待处理立体音频的多个目标音源数据；

7、将所述待处理立体音频的各个所述目标音源数据分别放置至目标环绕声道的各个目标立体声道上，并结合所述待处理立体音频的超低频信号，形成虚拟目标环绕声道；

8、分别按照各个所述目标立体声道对应的初始相位角度以及三角函数，通过自相位算法控制各个所述目标立体声道的旋转速度以及方向；

9、分别基于所述虚拟目标环绕声道的各个声道的方向，采用目标音效数据库的数据集对所述虚拟目标声道进行下混渲染，得到当前还原立体音频；

10、对所述当前还原立体音频进行动态响度平衡处理，得到平衡立体音频；

11、对所述平衡立体音频进行响度限制处理后输出。

12、可选地，在上述的立体环绕音效实现方法中，所述对所述待处理立体音频的pcm数据进行滤波处理，得到所述待处理立体音频的超低频信号，包括：

13、创建高通滤波器及低通滤波器；

14、使用所述低通滤波器截取所述待处理立体音频的pcm数据中在第一目标频率内的音频信号；

15、利用所述高通滤波器将截取到的音频信号中低于第二目标频率的音频信号切除，得到所述待处理立体音频的超低频信号。

16、可选地，在上述的立体环绕音效实现方法中，所述待处理立体音频的各个目标音源数据包括清唱、背景声、贝斯和鼓声，所述将所述待处理立体音频的各个所述目标音源数据分别放置至目标环绕声道的各个目标立体声道上，并结合所述待处理立体音频的超低频信号，形成虚拟目标环绕声道，包括：

17、将所述清唱放置在中声道、将所述鼓声放置在前置左声道、将所述贝斯放置在前置右声道、将所述背景声分别放置在左环绕声道和右环绕声道，并将所述待处理立体音频的超低频信号作为低音声道，形成所述虚拟目标环绕声道；其中，所述中声道位于正前方；所述前置左声道位于左耳平行方向；所述前置右声道位于右耳平行方向；所述左环绕声道位于左耳的左后方；所述右环绕声道位于右耳的左后方。

18、可选地，在上述的立体环绕音效实现方法中，所述分别按照各个所述目标立体声道对应的初始相位角度以及三角函数，通过自相位算法控制各个所述目标立体声道的旋转速度以及方向，包括：

19、按照45度的初始相位和第一时间长度的周期，利用正弦函数对所述中声道的左声道进行控制以及利用余弦函数对所述中声道的右声道进行控制；

20、按照0度的初始相位和第二时间长度的周期，利用正弦函数对所述前置左声道的左声道进行控制以及利用余弦函数对所述前置左声道的右声道进行控制；其中，所述第二时间长度为所述第一时间长度的一半；

21、按照90度的初始相位和所述第二时间长度的周期，利用余弦函数对所述前置右声道的左声道进行控制以及利用正函数对所述前置右声道的右声道进行控制。

22、可选地，在上述的立体环绕音效实现方法中，所述分别基于所述虚拟目标环绕声道的各个声道的方向，采用目标音效数据库的数据集对所述虚拟目标声道进行下混渲染，得到当前还原立体音频，包括：

23、分别基于各个所述目标立体声道当前的方向，对各个所述目标立体声道的当前左声道音频数据和当前右声道音频数据进行响度计算，得到各个所述目标立体声道的左声道响度音频数据和右声道响度音频数据；

24、对所述虚拟目标环绕声道的各个声道进行加窗处理；

25、从所述目标音效数据库中获取多个数据集；其中，各个所述数据集中除第一数据集外，其余每个所述数据集对应全方位中的一个角度范围；

26、将所述中声道的初始左声道音频数据与所述第一数据集的卷积值、各个所述目标立体声道的左声道响度音频数据与其当前对应的所述数据集的卷积值以及所述待处理立体音频的超低频信号的左声道音频数据进行求和，得到所述当前还原立体音频的左声道还原音频；其中，所述目标立体声道当前对应的所述数据集指代所述目标立体声道当前的方向所处的角度范围对应的所述数据集；

27、将所述中声道的初始右声道音频数据与所述第一数据集的卷积值、各个所述目标立体声道的右声道响度音频数据与其当前对应的所述数据集的卷积值以及所述待处理立体音频的超低频信号的右声道音频数据进行求和，得到所述当前还原立体音频的右声道还原音频。

28、可选地，在上述的立体环绕音效实现方法中，所述对所述当前还原立体音频进行动态响度平衡处理，得到平衡立体音频，包括：

29、计算所述当前还原立体音频的右声道还原音频与左声道还原音频的和的一半，得到当前中置音频信号，以及计算所述当前还原立体音频的右声道还原音频与左声道还原音频的差的一半，得到当前侧链音频信号；

30、若当前的中置音频信号平均幅度与侧链音频信号平均幅度的比值大于第一阈值，则将所述当前侧链音频信号的电平提升预设分贝；

31、若当前的所述中置音频信号平均幅度与所述侧链音频信号平均幅度的比值小于第二阈值，且所述中置音频信号平均幅度与所述侧链音频信号平均幅度均不小于预设最小值，则将所述当前中置音频信号的电平提升预设分贝；其中，所述预设最小值接近于零；

32、若所述中置音频信号平均幅度或所述侧链音频信号平均幅度小于预设最小值，则将当前中置音频信号缩减功率谱的一半，且将所述当前侧链音频信号提升功率谱的一半；

33、将最终的所述当前中置音频信号加上最终的所述当前侧链音频信号，得到所述平衡立体音频的右声道音频数据，以及将最终的所述当前中置音频信号减去最终的所述当前侧链音频信号，得到所述平衡立体音频的左声道音频数据。

34、可选地，在上述的立体环绕音效实现方法中，所述对所述平衡立体音频进行响度限制处理后输出，包括：

35、检测出所述平衡立体音频中不在响度范围内的音频信号；

36、将检测出的大于所述响度范围的上限值的音频信号置为所述响度范围的上限值，以及将检测出的小于所述响度范围的下限值的音频信号置为所述响度范围的下限值；

37、将处理后的所述平衡立体音频输出。

38、本技术第二方面提供了一种立体环绕音效实现装置，包括：

39、解码单元，用于按照所述待处理立体音频的采样率，对所述待处理立体音频进行解码，得到所述待处理立体音频的pcm数据；

40、滤波单元，用于对所述待处理立体音频的pcm数据进行滤波处理，得到所述待处理立体音频的超低频信号；

41、分离单元，用于对所述待处理立体音频的pcm数据进行音源分离，得到所述待处理立体音频的多个目标音源数据；

42、组建单元，用于将所述待处理立体音频的各个所述目标音源数据分别放置至目标环绕声道的各个目标立体声道上，并结合所述待处理立体音频的超低频信号，形成虚拟目标环绕声道；

43、控制单元，用于分别按照各个所述目标立体声道对应的初始相位角度以及三角函数，通过自相位算法控制各个所述目标立体声道的旋转速度以及方向；

44、下混单元，用于分别基于所述虚拟目标环绕声道的各个声道的方向，采用目标音效数据库的数据集对所述虚拟目标声道进行下混渲染，得到当前还原立体音频；

45、平衡处理单元，用于对所述当前还原立体音频进行动态响度平衡处理，得到平衡立体音频；

46、响度控制单元，用于对所述平衡立体音频进行响度限制处理后输出。

47、可选地，在上述的立体环绕音效实现装置中，所述滤波单元，包括：

48、创建单元，用于创建高通滤波器提及低通滤波器；

49、低通滤波单元，用于使用所述低通滤波器截取所述待处理立体音频的pcm数据中在第一目标频率内的音频信号；

50、高通滤波单元，用于利用所述高通滤波器将截取到的音频信号中低于第二目标频率的音频信号切除，得到所述待处理立体音频的超低频信号。

51、可选地，在上述的立体环绕音效实现装置中，所述待处理立体音频的各个目标音源数据包括清唱、背景声、贝斯和鼓声，所述组建单元，包括：

52、音源放置单元，用于将所述清唱放置在中声道、将所述鼓声放置在前置左声道、将所述贝斯放置在前置右声道、将所述背景声分别放置在左环绕声道和右环绕声道，并将所述待处理立体音频的超低频信号作为低音声道，形成所述虚拟目标环绕声道；其中，所述中声道位于正前方；所述前置左声道位于左耳平行方向；所述前置右声道位于右耳平行方向；所述左环绕声道位于左耳的左后方；所述右环绕声道位于右耳的左后方。

53、可选地，在上述的立体环绕音效实现装置中，所述控制单元，包括：

54、第一控制单元，用于按照45度的初始相位和第一时间长度的周期，利用正弦函数对所述中声道的左声道进行控制以及利用余弦函数对所述中声道的右声道进行控制；

55、第二控制单元，用于按照0度的初始相位和第二时间长度的周期，利用正弦函数对所述前置左声道的左声道进行控制以及利用余弦函数对所述前置左声道的右声道进行控制；其中，所述第二时间长度为所述第一时间长度的一半；

56、第三控制单元，用于按照90度的初始相位和所述第二时间长度的周期，利用余弦函数对所述前置右声道的左声道进行控制以及利用正函数对所述前置右声道的右声道进行控制。

57、可选地，在上述的立体环绕音效实现装置中，所述下混单元，包括：

58、响度计算单元，用于分别基于各个所述目标立体声道当前的方向，对各个所述目标立体声道的当前左声道音频数据和当前右声道音频数据进行响度计算，得到各个所述目标立体声道的左声道响度音频数据和右声道响度音频数据；

59、加窗处理单元，用于对所述虚拟目标环绕声道的各个声道进行加窗处理；

60、数据获取单元，用于从所述目标音效数据库中获取多个数据集；其中，各个所述数据集中除第一数据集外，其余每个所述数据集对应全方位中的一个角度范围；

61、左声道下混单元，用于将所述中声道的初始左声道音频数据与所述第一数据集的卷积值、各个所述目标立体声道的左声道响度音频数据与其当前对应的所述数据集的卷积值以及所述待处理立体音频的超低频信号的左声道音频数据进行求和，得到所述当前还原立体音频的左声道还原音频；其中，所述目标立体声道当前对应的所述数据集指代所述目标立体声道当前的方向所处的角度范围对应的所述数据集；

62、右声道下混单元，用于将所述中声道的初始右声道音频数据与所述第一数据集的卷积值、各个所述目标立体声道的右声道响度音频数据与其当前对应的所述数据集的卷积值以及所述待处理立体音频的超低频信号的右声道音频数据进行求和，得到所述当前还原立体音频的右声道还原音频。

63、可选地，在上述的立体环绕音效实现装置中，所述平衡处理单元，包括：

64、第一计算单元，用于计算所述当前还原立体音频的右声道还原音频与左声道还原音频的和的一半，得到当前中置音频信号，以及计算所述当前还原立体音频的右声道还原音频与左声道还原音频的差的一半，得到当前侧链音频信号；

65、第一提升单元，用于在当前的中置音频信号平均幅度与侧链音频信号平均幅度的比值大于第一阈值时，将所述当前侧链音频信号的电平提升预设分贝；

66、第二提升单元，用于在当前的所述中置音频信号平均幅度与所述侧链音频信号平均幅度的比值小于第二阈值，且所述中置音频信号平均幅度与所述侧链音频信号平均幅度均不小于预设最小值时，将所述当前中置音频信号的电平提升预设分贝；其中，所述预设最小值接近于零；

67、调整单元，用于在所述中置音频信号平均幅度或所述侧链音频信号平均幅度小于预设最小值时，则将当前中置音频信号缩减功率谱的一半，且将所述当前侧链音频信号提升功率谱的一半；

68、第二计算单元，用于将最终的所述当前中置音频信号加上最终的所述当前侧链音频信号，得到所述平衡立体音频的右声道音频数据，以及将最终的所述当前中置音频信号减去最终的所述当前侧链音频信号，得到所述平衡立体音频的左声道音频数据。

69、可选地，在上述的立体环绕音效实现装置中，所述响度控制单元，包括：

70、检测单元，用于检测出所述平衡立体音频中不在响度范围内的音频信号；

71、响度处理单元，用于将检测出的大于所述响度范围的上限值的音频信号置为所述响度范围的上限值，以及将检测出的小于所述响度范围的下限值的音频信号置为所述响度范围的下限值；

72、输出单元，用于将处理后的所述平衡立体音频输出。

73、本技术第三方面提供了一种电子设备，包括：

74、存储器和处理器；

75、其中，所述存储器用于存储程序；

76、所述处理器用于执行所述程序，所述程序被执行时，具体用于实现如上述任意一项所述的立体环绕音效实现方法。

77、本技术第四方面提供了一种计算机存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被执行时，用于实现如上述任意一项所述的立体环绕音效实现方法。

78、本技术实施例提供了一种立体环绕音效实现方法，按照待处理立体音频的采样率，对待处理立体音频进行解码，得到待处理立体音频的pcm数据。然后对待处理立体音频的pcm数据进行滤波处理，得到待处理立体音频的超低频信号，并且对待处理立体音频的pcm数据进行音源分离，得到待处理立体音频的多个目标音源数据，从而将待处理立体音频分解为了6个音源的数据。然后将待处理立体音频的各个目标音源数据分别放置至目标环绕声道的各个目标立体声道上，并结合待处理立体音频的超低频信号，形成虚拟目标环绕声道。接着分别按照各个目标立体声道对应的初始相位角度以及三角函数，通过自相位算法控制各个目标立体声道的旋转速度以及方向，并分别基于虚拟目标环绕声道的各个声道的方向，采用目标音效数据库的数据集对虚拟目标声道进行下混渲染，得到当前还原立体音频，从而实现对各个声道的音源数据进行相位控制，以及控制相应的响度，然后还原回立体声道。最后对当前还原立体音频进行动态响度平衡处理，得到平衡立体音频，并对平衡立体音频进行响度限制处理后输出，进一步保证听觉效果，从而不再是对整个声道进行处理，而是分离为多个声源，并模拟虚拟目标环绕声道进行处理，避免出现不同声道信息不平衡，到噪音和齿音问题，进而有效提高了听觉效果。