一种多角度3d声回放方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于声音处理领域，尤其涉及一种多角度3D声回放方法及装置。
【背景技术】
[0002] 3D声回放技术一直以来都是人们关注的热点，波场合成技术（Wavefield synthesis,WFS)[A.J.Berkhout,D.VriesandP.Voge,Acousticcontrolbywavefield synthesis,J.Acoust.Soc.Am.，93:2764-2778, 1993]理论上可以获得完美的 3D声回放效 果，但其存在的显著问题是需要使用大量的扬声器单元，系统构造非常复杂。与之类似的其 它利用扬声器阵列的3D声回放技术，如Ambisonics[D.G.MalhamandA.Myatt, 3_Dsound spatializationusingAmbisonicstechniques,ComputerMusicJ.,19(4):58-70, 1995] 和DoblyAtmos[G.Sergi,Knockingatthedoorofcinematicartifice:Dolby Atmos,challengesandopportunities,TheNewSoundtrack, 3 (2) :107-121, 2013]等都存 在复杂度过高的问题。
[0003] 除了利用扬声器阵列，还可以通过耳机实现3D声回放，现有的耳机回放一般通过 人头相关传递函数（Headrelatedtransferfunction,HRTF)，把需要回放的立体声声源 信息经过人头相关传递函数滤波后作为耳机的驱动信号反馈给用户。专利CN101511047B 公开了一种适用于耳机的3D音效处理方法，其利用立体声数据，通过构造环绕声提升耳机 的声回放效果；专利CN102665156B公开了一种虚拟3D重放方法，除了运用头相关传递函数 以外，还考虑了房间声场以及空气吸声的影响，以进一步提升用户的主观感受。现有的基于 耳机的3D回放技术仅关注声回放的实现，使用的声源信息一般是双通道立体声数据或是 商用的多声道数据（如Dolby5. 1)，缺乏与信号采集端的关联。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种多角度3D声回放方法及装置，旨在充分利用 传声器阵列的定向采集功能，实现对声场信息的多角度采集，并通过与耳机同步方位信息 实现耳机双耳声的有效合成，使得听音者获得的声信息可随其头部的转动实时变化，获得 完整的3D音效体验。
[0005] 本发明实施例是这样实现的，一种多角度3D声回放方法，所述方法包括：
[0006] 通过传感器实时采集用户的方位信息；
[0007] 根据实时采集到的用户方位信息对传声器阵列进行同步；
[0008] 根据同步后的传声器阵列，实时计算并合成用户的双耳3D声。
[0009] 进一步的，所述传声器阵列包括：
[0010] 线性阵列、十字形阵列、L形阵列、环形阵列、多层环形阵列、球阵列或多层球阵列。
[0011] 进一步的，所述根据实时采集到的用户方位信息对传声器阵列进行同步的步骤包 括：
[0012] 由用户指定一个传声器阵列波束并将所述传声器阵列波束所对应的中心方向标 定为基准方向；
[0013] 根据实时采集到的用户方位信息确定用户旋转的角度并更新基准方向，根据更新 后的基准方向调整阵列波束中心方向的方位坐标。
[0014] 进一步的，所述根据同步后的传声器阵列，实时计算并合成用户的双耳3D声的步 骤包括：
[0015] 根据同步后的传声器阵列，确定双耳与传声器阵列波束采样结果的对应方位关 系；
[0016] 根据人头相关传递函数或者依据人头模型推算人头相关传递函数对相应波束采 样结果进行滤波，并将滤波结果进行叠加，分别获得人耳左右通道的3D声。
[0017] 进一步的，所述依据人头模型推算人头相关传递函数的步骤包括：
[0018] 通过刚性球对平面波散射的理论解析式在频域计算，并通过逆傅立叶变换计算出 对应的时域冲激响应，其中时域冲激响应既可以通过人头实际位置和波束对应的平面波夹 角实时计算，也可以预先计算好所有方位平面波对应的时域冲激响应并保留在耳机的存储 器或者与耳机连接的计算设备中。
[0019] 本发明实施例的另一目的在于提供一种多角度3D声回放装置，所述装置包括：
[0020] 采集单元，用于通过传感器实时采集用户的方位信息；
[0021] 同步单元，用于根据实时采集到的用户方位信息对传声器阵列进行同步；
[0022] 回放单元，用于根据同步后的传声器阵列，实时计算并合成用户的双耳3D声。
[0023] 进一步的，所述传声器阵列包括：
[0024] 线性阵列、十字形阵列、L形阵列、环形阵列、多层环形阵列、球阵列或多层球阵列。
[0025] 进一步的，所述同步单元包括：
[0026] 标定单元，用于由用户指定一个传声器阵列波束并将所述传声器阵列波束所对应 的中心方向标定为基准方向；
[0027] 调整单元，用于根据实时采集到的用户方位信息确定用户旋转的角度并更新基准 方向，根据更新后的基准方向调整阵列波束中心方向的方位坐标。
[0028] 进一步的，所述回放单元包括：
[0029] 方位关系确定单元，用于根据同步后的传声器阵列，确定双耳与传声器阵列波束 采样结果的对应方位关系；
[0030] 计算单元，用于根据人头相关传递函数或者依据人头模型推算人头相关传递函数 对相应波束采样结果进行滤波，并将滤波结果进行叠加，分别获得人耳左右通道的3D声。
[0031] 进一步的，所述计算单元包括：
[0032] 传递函数计算单元，用于通过刚性球对平面波散射的理论解析式在频域计算，并 通过逆傅立叶变换计算出对应的时域冲激响应，其中时域冲激响应既可以通过人头实际位 置和波束对应的平面波夹角实时计算，也可以预先计算好所有方位平面波对应的时域冲激 响应并保留在耳机的存储器或者与耳机连接的计算设备中。
[0033] 本发明实施例通过一种多角度3D声回放及装置，通过传感器采集用户的方位信 息，充分利用传声器阵列的定向采集功能，实现对声场信息的多角度采集，并通过与耳机同 步方位信息实现耳机双耳声的有效合成，使得听音者获得的声信息可随其头部的转动实时 变化，获得实时的且是完整的3D音效体验。
【附图说明】
[0034] 图1是本发明第一实施例提供的一种多角度3D声回放方法的实现流程图；
[0035] 图2是本发明第一实施例提供的传声器阵列波束中心与人头相对方位的示意图； 以及
[0036] 图3是本发明第二实施例提供的一种多角度3D声回放装置的结构图。
【具体实施方式】
[0037] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的 附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明 一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没 有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0038] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、"第二"、"第三…第四" 等（如果存在）是用于区别类