具有復(fù)雜度優(yōu)化的房間效果的聲音空間化的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及具有房間效果的聲音空間化。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明在分別從與虛擬揚(yáng)聲器(例如在要呈現(xiàn)的聲音的多聲道表示或者環(huán)繞立體 聲表示中）相關(guān)的L個聲道發(fā)出的聲音信號的處理中找到一種有益但非限制的應(yīng)用，W便用 于在真正揚(yáng)聲器(例如，在雙耳耳機(jī)中的兩個聽筒或者在反耳（transaural)中的兩個分離 的揚(yáng)聲器)上進(jìn)行空間化的擅染。
[0003] 舉例來說，來自運(yùn)些聲道中的一個的信號可在雙耳中處理為在左聽筒具有第一貢 獻(xiàn)和在右聽筒具有第二貢獻(xiàn)，尤其是通過將具有房間效果的傳遞函數(shù)應(yīng)用于運(yùn)些貢獻(xiàn)的每 一個。運(yùn)些具有房間效果的傳遞函數(shù)的應(yīng)用有助于為收聽者提供沉浸式的感覺，猶如將與 那個聲道相關(guān)的虛擬揚(yáng)聲器可相對于收聽者所"放置"。
[0004] 在一個特定實(shí)施例中，具體如文檔FR1357229所描述，可W-種BRIRr雙耳房間脈 沖響應(yīng)"）類型的脈沖響應(yīng)的形式，將在時(shí)域中具有房間效果的傳遞函數(shù)應(yīng)用于相應(yīng)聲道的 每一個聲音信號。具體的說，在通過引用將其結(jié)合在本文中的那一文檔中，BRIR傳遞函數(shù)被 構(gòu)建為下面兩個函數(shù)的組合：
[0005] -第一傳遞函數(shù)，為每個信號所專用，W及，
[0006] -第二通用傳遞函數(shù)，為所有信號所共用并且具體W混響聲場為特征，后者的出現(xiàn) 通常在某段時(shí)間后發(fā)生在房間中，一般是在聲波的第一反射之后。
[0007] 運(yùn)一實(shí)施例有利地允許應(yīng)用所有信號所共用的處理，它實(shí)際上物理地對應(yīng)于當(dāng)混 響發(fā)生時(shí)聲波的"混合"，因此在某段時(shí)間后(特征化混響聲場的出現(xiàn)的開始）。運(yùn)一實(shí)施例 減少了在多個初始聲道上的具有房間效果的空間化處理的復(fù)雜度。
[000引然而，在具有發(fā)生在擅染之前的擅染的模塊中，期望能進(jìn)一步最小化空間化處理 的復(fù)雜度。作為一個非限制性示例，由壓縮解碼器W編碼的形式接收多聲道的信號。一旦解 碼之后，此解碼器就將聲道的信號發(fā)送至用于在兩個揚(yáng)聲器上擅染具有房間效果聲音的空 間化模塊。然后，就希望能減少在此空間化步驟中的處理(它在接收的信號的解碼之后）的 復(fù)雜度，使之在擅染之前接收信號時(shí)所有的解碼和空間化步驟不會變慢

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明旨在改進(jìn)該狀況。
[0010] 為此，本發(fā)明提出減少具有房間效果的傳遞函數(shù)的應(yīng)用的復(fù)雜度，尤其是通過在 頻譜范圍內(nèi)減少運(yùn)一復(fù)雜度。在頻譜范圍內(nèi)，通過表示傳遞函數(shù)的濾波器(參考將在下文進(jìn) 一步詳細(xì)描述的圖1)，將傳遞函數(shù)的卷積變?yōu)樾盘柕念l譜分量的乘積。
[0011] 本發(fā)明基于有利的觀察，即在直接傳播后，聲波在高頻段趨于衰減，運(yùn)是因?yàn)槲?聲音的表面上的漸進(jìn)反射(特別是墻壁、收聽者的臉等），尤其是高頻。此外，在聲音的傳播 中，空氣本身也會吸收聲音中的最高頻的頻譜分量。例如，對于混響聲場來說，運(yùn)一現(xiàn)象會 進(jìn)一步增加，因此，對它來說，就不需要對非常高的頻率(例如高于5至15kHz的頻率范圍）進(jìn) 行頻率表示。
[0012] 于是，就有可能在應(yīng)用具有房間效果的傳遞函數(shù)時(shí)減少處理的復(fù)雜度，在頻譜范 圍中，當(dāng)乘W前述頻譜分量時(shí)，簡化為不再考慮與高于預(yù)先確定的截止頻率的頻率相關(guān)的 分量(例如，高于5至15曲Z)。
[0013] 本發(fā)明因此關(guān)注一種適用于聲音空間化的方法，包括將具有房間效果的至少一個 傳遞函數(shù)應(yīng)用于至少一個聲音信號，所述應(yīng)用相當(dāng)于在頻譜范圍中將該聲音信號的頻譜分 量與對應(yīng)于所述傳遞函數(shù)的濾波器的頻譜分量相乘。該濾波器的每一個頻譜分量都具有在 時(shí)間頻率表示中的時(shí)間演變(將參考圖3進(jìn)一步描述）。
[0014] 具體的說，在所述時(shí)間頻率表示中，對于上述分量的乘積來說，可W忽略超出闊值 頻率并且在至少一個給定的瞬間之后的該濾波器的運(yùn)些頻域分量。因此，在此給定的瞬間 之后，該濾波器的頻譜分量被考慮直至例如可被選擇為5和15kHz之間的一截止頻率(取決 于要應(yīng)用的房間效果和/或取決于要空間化的信號，如下文所述）。在該截止頻率之外，甚至 不再執(zhí)行該乘法，它在數(shù)學(xué)上等同于該信號乘W零。
[0015] 運(yùn)一給定的瞬間一般可表示為當(dāng)聲波開始經(jīng)歷混響的時(shí)刻(通過連續(xù)的反射，或 者稍后，從混響聲場的出現(xiàn)）。于是，一般來說，在其中該傳遞函數(shù)考慮房間效果中的混響 (例如，考慮該混響場）的實(shí)施例中，所述給定的瞬間可選擇為運(yùn)些混響的函數(shù)。舉例來說， 在房間效果混響中，所述給定的瞬間可在具有初始反射的直接聲音傳播之后，并因此對應(yīng) 于混響聲場的出現(xiàn)開始之時(shí)。
[0016] 此外，可提供一種實(shí)施例，其中在所述時(shí)間頻率表示中，上述闊值頻率隨著時(shí)間而 降低。舉例來說，如果信號是在數(shù)個連續(xù)時(shí)間塊中進(jìn)行采樣的，對于第一塊，在分量的乘積 中，它可能被安排為諸如保留該信號中出現(xiàn)的頻譜分量，然后對于在第一塊之后的第二塊 忽略超出第一闊值頻率的那些，然后對于在第二塊之后的第=塊忽略超出第二闊值頻率的 那些，等等;其中第二闊值頻率低于第一闊值頻率。
[0017] 因此，一般來說，在其中信號W多個連續(xù)塊進(jìn)行采樣的實(shí)施例中，對于分量的乘積 來說，可W忽略該濾波器的下述頻譜分量：
[001引-對于給定塊，超出第一闊值頻率的，
[0019] -然后，對于該給定塊之后的塊，超出第二闊值頻率的，該第二闊值頻率低于第一 闊值頻率。
[0020] 所述給定塊可包括，舉例來說，在時(shí)間上處于對應(yīng)于當(dāng)聲波已經(jīng)經(jīng)歷一個或多個 反射時(shí)刻甚至在混響聲場的出現(xiàn)開始之時(shí)的時(shí)間采樣。在所述給定塊之后(緊挨著或者相 隔著數(shù)個塊)的塊可包括，舉例來說，在時(shí)間上處于混響聲場的出現(xiàn)開始之后或者適于該開 始的采樣。
[0021] 運(yùn)一實(shí)施例允許，舉例來說，從在用于混響的高頻聲音衰減中減少有可能聽得見 的人工效果，可W數(shù)個塊來逐漸實(shí)現(xiàn)運(yùn)一實(shí)施例。還允許考慮具有混響聲場特征的多種形 式的傳遞函數(shù)(下文表示為其中m為塊的索引）。例如，有可能將傳遞函數(shù)婚。a。應(yīng) 用于所述給定的塊，并針對接下來的塊將時(shí)間上逐漸截止的窗口（"淡出"類型的窗口）應(yīng)用 于運(yùn)一傳遞函數(shù)S襄便"結(jié)束"該混響聲場的出現(xiàn)。
[0022] 在其中該方法由聲音空間化模塊所實(shí)施的實(shí)施例中，該聲音空間化模塊接收多個 輸入信號并提供至少兩個輸出信號，將具有房間效果的傳遞函數(shù)應(yīng)用于各個輸入信號，W 便提供各個輸出信號，所述輸出信號各自通過應(yīng)用下述類型的公式給出：
[0024] 〇k是輸出信號，并且k是與一個輸出信號相關(guān)的索引，
[0025] Ie [1;L]是與所述輸入信號中的一個輸入信號相關(guān)的索引，L是輸入信號的數(shù)量， 并且1(1)是所述輸入信號中的一個輸入信號，
[0026] Ak(I)是具有房間效果的傳遞函數(shù)，專用于一個輸入信號，
[0027] 始ean.(?n)是具有房間效果的通用的傳遞函數(shù)，為輸入信號所共用，
[002引 Wk(I)是所選擇的加權(quán)因子，并且G(Kl))是預(yù)先確定的功率補(bǔ)償增益，
[0029] Z^iDEm是延遲的應(yīng)用，被認(rèn)為采樣的塊的數(shù)量，對應(yīng)于在與房間效果對應(yīng)的在房間 中的聲音的發(fā)散與所述房間中混響場的出現(xiàn)開始之時(shí)的時(shí)間差，索引m對應(yīng)于與運(yùn)一延遲 對應(yīng)的持續(xù)時(shí)間中的多個采樣的塊，M為在時(shí)間頻率表示中傳遞函數(shù)持續(xù)的塊的總數(shù)量，
[0030] 符號V'表示乘積，
[0031] 術(shù)語k(l)r表示在受限數(shù)量的頻率上的卷積算子并且范圍為最低頻率 至最高頻率fk(l)，它是至少一個索引為1的輸入信號的函數(shù)，W及，
[0032] 術(shù)語k(m)r表示在受限數(shù)量的頻率上的卷積算子并且范圍為最低頻率 至頻率fk(m)，它是索引為m的采樣的塊的函數(shù)。
[0033] 將在下文具體參考圖2和5對運(yùn)一實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0034] 還可將相乘計(jì)算限制在第一闊值頻率之外，適于樣本的第一塊或多個塊開始，基 于信號的特征(例如，它的采樣頻率或者在信號的頻譜分量中表示的最高頻率)或者基于應(yīng) 用的空間特征(例如，針對如下文詳述的對側(cè)聲路徑限制高頻分量）。
[0035] 在運(yùn)種情況下，來自混響的信號(在反射后或在混響場中）通常并不包括高于初始 信號的頻率的頻譜分量。上文提到的闊值頻率因此并不高于此最高頻率。
[0036] 更具體的說，在一個實(shí)施例中，獲取與聲音信號中最高頻率的頻譜分量相關(guān)的信 息并且上述闊值頻率被選擇為預(yù)先確定的闊值頻率(例如，在5和15kHz之間）和所述最高頻 率之間的最小值。
[0037] 典型的是，在一個實(shí)施例中，其中聲音信號源自壓縮解碼器，與最高頻率的頻譜分 量相關(guān)的信息可W由解碼器提供。
[0038] 相似地，如果在能夠支持不同信號格式的模塊中執(zhí)行該空間化，尤其是在運(yùn)些信 號的采樣頻率方面，所述最高頻率不能高于采樣頻率的一半，因此還可基于該采樣頻率來 選擇用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的闊值頻率。
[0039] 在一個實(shí)施例中，其中在分別與第一和第二聲音聲道相關(guān)的至少第一和第二虛擬 揚(yáng)聲器上對聲音信號進(jìn)行空間化，具有房間效果的第一和第二傳遞函數(shù)被分別應(yīng)用于所述 第一和第二聲道，如上文在前言中所解釋的那樣(例如通過適配環(huán)繞立體聲聲道上的信號 W切換至雙耳或反耳的擅染）。具體的說，在其中第