专利名称：三度空间音效处理系统与方法
技术领域：
本发明涉及一种利用一般声源即可产生三度空间音效处理系统及方法，利用声源路径变化方式，并配合人体头部相关转换函数(Head-Related Transfer Functions HRTFs)与使用者的需求与设定，将一般常见的声源转换为具三度空间音效的声源信号，使其具有连续性与精确定位的效果，而且利用两个扬声器即可播放出具有三度空间音效的声信号。
随着电子工业的突飞猛进，在电脑上播放影片已不再是难事，尤其是在多媒体进驻电脑之后，不论是电脑电玩或虚拟实境(Virtualreality)的应用，对于处理视频(Video)与声频(Audio)信号功能的要求也日渐升高，除了较高的解析度与视讯播放质量外，对于声频效果方面，亦存在由平面发声逐渐演化为立体音效的情形。
然而传统的立体声(Stereo sound)，是在两个扬声器(Speaker)之间利用左右移动声音(Panning)的发声方式，来模拟实际的三度空间声源的移动，事实上声源并不是真正定位在三度空间。另一种环绕声(Surround sound)虽然经由数个扬声器来产生三度空间的发声效果，但无法将声源在空间精确定位，所以声音效果皆未达到令人满意的地步。
习知的移动声源的录制方式，当碰到声源以不规则路径移动时，所采取的处理方式为分段剪辑，在连接各声音片段后合成，所以常在连接处发生声音大小不符或是声音不连续的情形，而在三度空间音效的处理上利用这种片段处理声源的方式，所产生的不连续问题更为严重，因此，必须提供一种能轻易制作真正具有三度空间音效处理方法，以克服习知技术的问题。
本发明的目的在于提出一种可精确定位及具有连续性的处理系统与方法。
为达到上述目的，本发明采取如下方案本发明提供了一种三度空间音效处理系统与其运作方法，是将一般声源的声信号作为输入信号，配合直线、矩形、圆形、椭圆形与自由路径五种声源路径移动方式，再依据头部相关转换函数(HRTFs)以及使用者的需求与设定，将该声源转换为三度空间的声源信号，以使三度空间声信号具有连续性与精确定位效果。
本发明的一种三度空间音效处理系统，其特征在于，包括声源信号输入装置；三度空间音效设定装置，用以指定声源于三度空间中的移动方式；三度空间音效产生装置，输入三度空间音效设定与声音信号，用以将该声源信号产生三度空间声音效果。
所述的处理系统，其特征在于，所述三度空间音效设定装置包括一特殊效应设定装置，用以输入三度空间的特殊音效设定。
所述的处理系统，其特征在于，所述特殊音效包括都卜勒效应、距离效应与重量响应。
三度空间音效处理方法，是利用一声源产生三度空间的音效，其特征在于，包括下列步骤a.输入声源信号；b.输入声源在三度空间的移动路径；c.依据移动路径，将声信号产生三度空间音效；d.储存三度空间音效数据。
结合附图及较佳实施例对本发明的系统及方法详细说明如下
图1三度空间音效处理系统的电路方框图2三度空间音效处理系统的流程图。
如图1所示，图1为本发明的三度空间音效处理系统的电路方框图，声源输入装置101用于输入声源信号，声源信号可以是立体声信号或单声道信号；三度空间音效设定装置102用于输入三度空间音效的声源路径与特殊音效设定；三度空间音效产生装置103则于声源中，依据所设定的声源路径与特殊音效设定，利用头部相关转换函数(HRTF)产生实际的三度空间音效；一般音效设定装置104用于设定静音(Silence)、渐大(Fadein)、与渐小(Fadeout)等一般的音效设定；所产生的三度空间声源信息可直接存档，亦可通过三度空间声音播放装置105播放出来，至于所产生的三度空间的声信号，则利用两个传声器(Speaker)即可播放。
在三度空间音效设定装置102中，所能设定的声源路径可以是直线路径、矩形路径、圆形路径、椭圆形路径与自由移动路径等五种方式，不仅能以弹性的处理变化繁复的移动声源，更能以连续的方式处理声源信号。特殊音效设定包括都卜勒效应(Doppler effect)、距离效应与混响效应(Reverberation effect)的设定，以使声源移动时所产生的物理效应，能显示于三度空间音效之中(例如汽车由远驶近时，音量将由小变大而且音频也变高等效应)，而这些特殊设定可视使用者的需求而定。
人体头部相关转换函数(HRTFs)是模拟人耳于三度空间中，所听到的音效模型，并于空间中每一点，依据距离、方位角(Azimuth)与高度角(Elevation)来决定三度空间音效所对应的参数。在本发明较佳实施例中，是依据声源在空间中的方位角及高度角所求出的一组人体头部相关转换函数HRTF，与声源信号做回旋积分(Convolution)的方式，配合所设定的路径与特殊效果，计算出三度空间所应有的声音效果。
此外，上述的声源输入装置101、三度空间音效设定装置102、三度空间音效产生装置103、一般音效设定装置104与三度空间音效播放装置105可视实际需要，利用软件模组、硬件(例如特殊应用的集成电路“Application Specific Integrated Circuit，ASIC”)、或硬件操作系统(Firmware)方式来组建。
如图2所示，图2为描述三度空间音效处理系统的运作流程图，其步骤为当步骤201一声源档(可以是立体声档或单声道声源档)被输入；步骤202指明声源在三度空间中的移动路径，为直线路径、矩形路径、圆形路径、椭圆形路径或自由移动路径之一，步骤203决定是否要在三度空间音效中，加入都卜勒效应、距离效应与混响效应等特殊设定，在所有的设定完成之后，步骤204三度空间声源信息将于人体头部相关转换函数下，依据所有设定而产生。此外，使用者亦可设定一般音效，诸如声音的渐大或渐小，或是静音等效果(步骤205)，或是进行步骤206将声音的交互干扰(Cross-talk)消去，以便由扬声器播放，最后步骤207将所产生的三度空间音效信息储存或播放出来。
由于电脑、电玩或虚拟实境的应用中，常面临多个声源移动情形，而本发明的处理处理系统可同时处理多个移动声源，进而将其合并成为一音效档，以符合电脑、电玩或虚拟实境的需求。至于声音交互干扰的消除，是将两个扬声器声音送达人耳之前，消除交互干扰的情形，(但在使用耳机播放时，则不须处理声音的交互干扰)。再者，所输入的声源档案可以是视窗95(Windows 95)所通用的RIFF(Resource Interchange File Format)声波档案格式，或是44.1KGZ(千赫)，16位元(Bit)的单音或立体声源档案，这些所输入的声源档案只需为一般的声源即可，不须先经过其他的三度空间工具做预先处理；而产生的三度空间声波档案所使用的格式，则使用RIFF档案格式中44.1KHZ，16-Bits的规格，但可视实际的应用储存为另外的档案格式。
本发明具有如下效果综合以上所述，本发明所公开的三度空间声信号的处理系统与方法，是将一般声源档案作为输入，配合直线矩形、圆形、椭圆形与自由路径五种声源路径变化方式，再依据听觉空间系统与使用者的需求与设定，将该声源转换为三度空间的声源信息，以使三度空间声音效果具有连续性与精确定位的特点，在影片录制的配音方面提供一功能强的声音效果处理工具。
权利要求
1.一种三度空间音效处理系统，其特征在于，包括声源信号输入装置；三度空间音效设定装置，用以指定声源于三度空间中的移动方式；三度空间音效产生装置，输入三度空间音效设定与声音信号，用以将该声源信号产生三度空间声音效果。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述三度空间音效设定装置包括一特殊效应设定装置，用以输入三度空间的特殊音效设定。
3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述特殊音效包括都卜勒效应、距离效应与重量响应。
4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述三度空间音效产生装置包括一产生人体头部相关转换函数的装置，用以将该声源产生三度空间音效。
5.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，更包括一般音效设定装置，用于输入一般音效设定，以对该声源信号产生一般音效。
6.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述一般音效包括渐大、渐小与静音效应。
7.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，更包括音效储存装置，用以储存所述三度空间音效数据。
8.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述储存三度空间音效的格式为RIFF声波档案格式的44.1KHZ与16-Bits规格。
9.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述声源为至少一个。
10.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述三度空间音效利用两个传声器播放。
11.适于权利要求1-10的一种三度空间音效处理方法，是利用一声源产生三度空间的音效，其特征在于，包括下列步骤a.输入声源信号；b.输入声源在三度空间的移动路径；c.依据移动路径，将声信号产生三度空间音效；d.储存三度空间音效数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤b中，包括输入特殊音效。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述特殊音效包括都卜勒效应、距离效应与混响响效应。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，包括设定一般音效。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述一般音效包括渐大、渐小与静音效应。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，包括消除交互干扰步骤。
17.一种三度空间音效处理方法，包括下列步骤a.输入声源信号；b.输入声源于三度空间的移动路径；c.输入特殊音效设定；d.依据移动路径，将声源产生三度空间音效；e.消除两个扬声器之间的交互干扰；f.储存三度空间音效。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述特殊音效包括都卜勒效应、距离效应与混响效应。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，包括设定一般音效。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述一般音效包括渐大、渐小与静音效应。
全文摘要
一种三度空间音效处理系统与方法;处理系统包括:信号声源输入装置;三度空间音效设定装置,用以指定声源于三度空间中的移动方式;三度空间音效产生装置,输入三度空间音效设定与声音信号,用以将该声源信号产生三度空间声音效果。处理方法,是利用一声源产生三度空间的音效,包括下列步骤:a.输入声源信号;b.输入声源的移动路径;c.依据移动路径,将该声信号产生三度空间音效;d.储存三度空间音效。
文档编号H04S5/00GK1244094SQ9811683
公开日2000年2月9日 申请日期1998年7月30日 优先权日1998年7月30日
发明者林进为, 蒋至青, 黄俊嘉, 陈惜寒 申请人:财团法人资讯工业策进会