[发明专利]用于音频处理的多路分析

说明书

技术领域

本发明涉及空间音频信号处理领域。

背景技术

三维(3D)音频基于立体声技术和头部相关传递函数(HRTF)的研究。从3D空间中的声源140到收听者110的两耳120、130之一的脉冲响应被称为头部相关脉冲响应(HRIR)，如图1中所示。可以作为HRIR的傅立叶变换确定对应的HRTF。

与从源140到近耳120(在头部的与源相同的一侧上的耳)的脉冲响应对应的传递函数称为同侧HRTF，而与从源140到远耳130(在头部的与源相对的一侧上的耳)的脉冲响应对应的传递函数称为对侧HRTF。

此外，到达远耳130的声音相对于到达近耳120的声音轻微延迟，并且此延迟被称为耳间时差(ITD)。在实际中，HRTF的持续时间可以在1毫秒的量级，而ITD可以小于1毫秒。

通常通过使用如图2a中所示的两个数字滤波器和延迟来实现单个虚拟源，其中为了方便而省略了用于仿真距离衰减的总体增益。

滤波器H_i 210和H_c220分别对应于同侧和对侧HRTF，并且ITD 225被插入对侧路径(其当源140在右侧时到达收听者110的左耳130，如图1所示的实例中那样)。通常由FIR滤波器实现滤波器H_i210和H_c220。

可以通过使用处理来自H_i 210的输出的低阶IIR滤波器IATF(耳间传递函数)240替换H_c220，来获得适度的性能改进，如图2b中所示。

在H_i210和IATF 240的级联近似等于H_c220时，双滤波器结构表示同一算法的备选实施方式。在实际中，IATF可以被例如选择为一阶低通滤波器并获得良好结果。

在需要更多虚拟源时，需要图2a或图2b中的结构的更多副本。组合处理块H_i210、H_c220、IATF 240以及ITD 225是不可能的，因为它们特定于每个虚拟源的位置。

基于主成分分析(PCA)技术的备选方法可用于实现虚拟声源。此方法与图2b(或图2a)中示出的滤波法的不同之处在于，此方法使用一组具有不变频率或脉冲响应特征的滤波器和一组随声源位置变化的增益。这些滤波器和增益通过PCA来导出，PCA是允许提取数据中的某些共同趋势的统计分析技术(要指出的是，奇异值分解(SVD)和Karhunen-Loeve展开式是此技术的变型)。在实际中，以两路(two way)数组安排HRIR或HRTF数据集，其中每列表示对于给定声源位置的在一个耳朵处的响应，其中声源位置由单个参数(例如，不支持在与该位置相关联的仰角和方位角之间的区分)确定。然后将PCA应用于此矩阵。

此统计分解的结果是表示所期望的不变滤波器的N个正交基函数的集合和与此N个正交基函数对应的N个增益集合，对于N个增益集合中的每一个，每个集合包括与由原始HRTF数据集表示的声源位置中的每个声源位置对应的增益值。因此，可以通过基函数的线性组合(通过将每个基函数乘以与相应声源位置关联的增益值)，重建原始HRIR或HRTF滤波器中的任一滤波器的近似物。

发明内容

描述了第一方法，所述方法包括：针对至少与第一方向分量的值和与第二方向分量的值关联的方向，确定对于基函数集合中的每个基函数的至少一个加权因子，所述基函数中的每个基函数均与音频传递特征关联，其中所述确定至少基于与所述第一方向分量关联的第一增益因子集合以及与所述第二方向分量关联的第二增益因子集合。

此外，描述了第一装置，所述装置包括用于针对至少与第一方向分量的值和与第二方向分量的值关联的方向确定对于基函数集合中的每个基函数的至少一个加权因子的部件，所述基函数中的每个基函数均与音频传递特征关联，其中所述确定至少基于与所述第一方向分量关联的第一增益因子集合以及与所述第二方向分量关联的第二增益因子集合。

此装置的所述部件可以以硬件和/或软件实现。它们可以例如包括用于执行实现所需功能的计算机程序代码的处理器、存储所述程序代码的存储器或两者。备选地，它们可以例如包括设计为实现所需功能的电路，所述电路例如在芯片组或芯片(如集成电路)中实现。

此外，描述了第二装置，所述装置包括至少一个处理器和存储计算机程序代码的至少一个存储器，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码与所述至少一个处理器一起被配置为导致所述装置至少执行所提出的第一方法的操作。