一种虚拟立体声合成方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及音频处理技术领域，特别是涉及一种虚拟立体声合成方法及装置。
【背景技术】
[0002] 目前，耳机已广泛应用于欣赏音乐和视频。在使用耳机重放立体声信号时，往往会 出现头部定位效应，造成不自然的听力效果。经研究，所述头部定位效应出现的原因为：1) 耳机直接将左右通道信号合成的虚拟声信号后直接传输至双耳，并无如自然声般经人头、 耳廊、躯干等散射、反射，且合成的虚拟声信号中左右通道信号并无交叉叠加，破坏原声场 的空间信息；2)所述合成的虚拟声信号缺少房间的早期反射和后期混响，进而影响听者对 声音距离及空间大小的感受。
[0003] 为减轻所述头部定位效应，现有技术通过在人工模拟的听音环境中测量出可表达 生理结构或环境对声波的综合滤波效果的数据。常见的方式是在消声室中使用人工头测量 头相关变换函数（Head Related Transfer Function,简称HRTF)，以表达生理结构对声波 的综合滤波效果，如图1，通过对输入的左右通道信号S1(Ii)、 Si(η)进行交叉卷积滤，获得分 别输出至左、右耳虚拟声信号S1(Ii)、sin)。
【主权项】
1. 一种虚拟立体声合成方法，其特征在于，所述方法包括： 获取至少一个一侧声音输入信号和至少一个另一侧声音输入信号； 分别对每一个所述另一侧声音输入信号的预设头相关传输函数HRTF左耳分量和预设 头相关传输函数HRTF右耳分量进行比值处理获得每一个所述另一侧声音输入信号的滤波 函数； 分别将每一个所述另一侧声音输入信号与所述另一侧声音输入信号的滤波函数进行 卷积滤波得到所述另一侧滤波信号； 将所有所述一侧声音输入信号与所有所述另一侧滤波信号合成虚拟立体声信号。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别对每一个所述另一侧声音输入 信号的预设头相关传输函数HRTF左耳分量和预设头相关传输函数HRTF右耳分量进行比值 处理获得每一个所述另一侧声音输入信号的滤波函数的步骤包括： 分别将每一个所述另一侧声音输入信号的左耳频域参数和右耳频域参数的比值作为 每一个所述另一侧声音输入信号的滤波频域函数，其中，所述左耳频域参数表示所述另一 侧声音输入信号的预设HRTF左耳分量，所述右耳频域参数表示所述另一侧声音输入信号 的预设HRTF右耳分量； 分别将每一个所述另一侧声音输入信号的滤波频域函数转换为时域，作为每一个所述 另一侧声音输入信号的滤波函数。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别将每一个所述另一侧声音输入 信号的滤波频域函数转换为时域，作为每一个所述另一侧声音输入信号的滤波函数的步骤 包括： 分别对每一个所述另一侧声音输入信号的滤波频域函数进行最小相位滤波后转换为 时域，作为每一个所述另一侧声音输入信号的滤波函数。
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述分别将每一个所述另一侧声音 输入信号的左耳频域参数和右耳频域参数的比值作为每一个所述另一侧声音输入信号的 滤波频域函数的步骤之前，所述方法还包括： 分别将每一个所述另一侧声音输入信号的预设HRTF左耳分量的频域作为每一个所述 另一侧声音输入信号的左耳频域参数，分别将每一个所述另一侧声音输入信号的预设HRTF 右耳分量的频域作为每一个所述另一侧声音输入信号的右耳频域参数； 或者，分别将每一个所述另一侧声音输入信号的预设HRTF左耳分量进行扩散场均衡 或子带平滑后的频域作为每一个所述另一侧声音输入信号的左耳频域参数，分别将每一个 所述另一侧声音输入信号的预设HRTF右耳分量进行扩散场均衡或子带平滑后的频域作为 每一个所述另一侧声音输入信号的右耳频域参数； 或者，分别将每一个所述另一侧声音输入信号的预设HRTF左耳分量依序进行扩散场 均衡、子带平滑后的频域作为每一个所述另一侧声音输入信号的左耳频域参数，分别将每 一个所述另一侧声音输入信号的预设HRTF右耳分量依序进行扩散场均衡、子带平滑后的 频域作为每一个所述另一侧声音输入信号的右耳频域参数。
5. 根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述分别将每一个所述另一侧 声音输入信号与所述另一侧声音输入信号的滤波函数进行卷积滤波得到另一侧滤波信号 的步骤具体包括： 分别将每一个所述另一侧声音输入信号进行混响处理后作为另一侧声音混响信号； 分别将每一个所述另一侧声音混响信号与对应的所述另一侧声音输入信号的滤波函 数进行卷积滤波得到另一侧滤波信号。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分别将每一个所述另一侧声音输入 信号进行混响处理后作为另一侧声音混响信号的步骤包括： 分别将每一个所述另一侧声音输入信号通过全通滤波器得到每一个所述另一侧声音 输入信号的混响信号； 分别将每一个所述另一侧声音输入信号与所述另一侧声音输入信号的混响信号合成 另一侧声音混响信号。
7. 根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述将所有所述一侧声音输入 信号与所有所述另一侧滤波信号合成虚拟立体声信号的步骤具体包括： 对所有所述一侧声音输入信号与所有所述另一侧滤波信号求和获得合成信号； 利用4阶无限冲激响应IIR滤波器对所述合成信号进行音色均衡后作为虚拟立体声信 号。
8. -种虚拟立体声合成装置，其特征在于，所述装置包括获取模块、生成模块、卷积滤 波模块及合成模块； 所述获取模块用于获取至少一个一侧声音输入信号和至少一个另一侧声音输入信号， 并发送给所述生成模块和卷积滤波模块； 所述生成模块用于分别对每一个所述另一侧声音输入信号的预设头相关传输函数 HRTF左耳分量和预设头相关传输函数HRTF右耳分量进行比值处理获得每一个所述另一侧 声音输入信号的滤波函数，并每一个所述另一侧声音输入信号的滤波函数发送给所述卷积 滤波模块； 所述卷积滤波模块用于分别将每一个所述另一侧声音输入信号与所述另一侧声音输 入信号的滤波函数进行卷积滤波得到所述另一侧滤波信号，并将所有所述另一侧滤波信号 发送给所述合成模块； 所述合成模块用于将所有所述一侧声音输入信号与所有所述另一侧滤波信号合成虚 拟立体声信号。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述生成模块包括比值单元和转换单元； 所述比值单元用于分别将每一个所述另一侧声音输入信号的左耳频域参数和右耳频 域参数的比值作为每一个所述另一侧声音输入信号的滤波频域函数，并将每一个所述另一 侧声音输入信号的滤波频域函数发送给所述转换单元，其中，所述左耳频域参数表示所述 另一侧声音输入信号的预设HRTF左耳分量，所述右耳频域参数表示所述另一侧声音输入 信号的预设HRTF右耳分量； 所述转换单元用于分别将每一个所述另一侧声音输入信号的滤波频域函数转换为时 域，作为每一个所述另一侧声音输入信号的滤波函数。
10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于， 所述转换单元进一步用于分别对每一个所述另一侧声音输入信号的滤波频域函数进 行最小相位滤波后转换为时域，作为每一个所述另一侧声音输入信号的滤波函数。
11. 根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述生成模块包括处理单元； 所述处理单元用于分别将每一个所述另一侧声音输入信号的预设HRTF左耳分量的 频域作为每一个所述另一侧声音输入信号的左耳频域参数，分别将每一个所述另一侧声音 输入信号的预设HRTF右耳分量的频域作为每一个所述另一侧声音输入信号的右耳频域参 数；或者，分别将每一个所述另一侧声音输入信号的预设HRTF左耳分量进行扩散场均衡或 子带平滑后的频域作为每一个所述另一侧声音输入信号的左耳频域参数，分别将每一个所 述另一侧声音输入信号的预设HRTF右耳分量进行扩散场均衡或子带平滑后的频域作为每 一个所述另一侧声音输入信号的右耳频域参数；或者，分别将每一个所述另一侧声音输入 信号的预设HRTF左耳分量依序进行扩散场均衡、子带平滑后的频域作为每一个所述另一 侧声音输入信号的左耳频域参数，分别将每一个所述另一侧声音输入信号的预设HRTF右 耳分量依序进行扩散场均衡、子带平滑后的频域作为每一个所述另一侧声音输入信号的右 耳频域参数，并将所述左耳、右耳频域参数发送给比值单元。
12. 根据权利要求8至11任一项所述的装置，其特征在于，还包括混响处理模块； 所述混响处理模块用于分别将每一个所述另一侧声音输入信号进行混响处理后作为 另一侧声音混响信号，并将所有所述另一侧声音混响信号输出至所述卷积滤波模块； 所述卷积滤波模块进一步用于分别将每一个所述另一侧声音混响信号与对应的所述 另一侧声音输入信号的滤波函数进行卷积滤波得到另一侧滤波信号。
13. 根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述混响处理模块具体用于分别将每 一个所述另一侧声音输入信号通过全通滤波器得到每一个所述另一侧声音输入信号的混 响信号，分别将每一个所述另一侧声音输入信号与所述另一侧声音输入信号的混响信号合 成另一侧声音混响信号。
14. 根据权利要求8至13任一项所述的装置，其特征在于，所述合成模块包括合成单元 和音色均衡单元； 所述合成单元用于对所有所述一侧声音输入信号与所有所述另一侧滤波信号求和获 得合成信号，并将所述合成信号发送给所述音色均衡单元； 所述音色均衡单元用于利用4阶无限冲激响应IIR滤波器对所述合成信号进行音色均 衡后作为虚拟立体声信号。
【专利摘要】本申请公开了一种虚拟立体声合成方法及装置，其中，所述方法包括：获取至少一个一侧声音输入信号和至少一个另一侧声音输入信号；分别对每一个所述另一侧声音输入信号的预设头相关传输函数HRTF左耳分量和预设头相关传输函数HRTF右耳分量进行比值处理获得每一个所述另一侧声音输入信号的滤波函数；分别将每一个所述另一侧声音输入信号与所述另一侧声音输入信号的滤波函数进行卷积滤波得到所述另一侧滤波信号；将所有所述一侧声音输入信号与所有所述另一侧滤波信号合成虚拟立体声信号。通过上述方式，本申请能够改善音染效果，且降低计算复杂度。
【IPC分类】H04S3-00, G10L21-0208
【公开号】CN104581610
【申请号】CN201310508593
【发明人】郎玥, 杜正中
【申请人】华为技术有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月24日
【公告号】WO2015058503A1