[发明专利]生成3D声音的方法和设备

说明书

本申请是申请号为200680033709.5、发明名称为“生成3D声音的方法和设备”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及处理音频数据的设备。

本发明还涉及处理音频数据的方法。

本发明进一步涉及程序单元。

并且，本发明涉及计算机可读介质。

背景技术

随着虚拟空间中的声音处理开始吸引人们的注意，音频声音，特别是3D音频声音在提供人造的真实感方面变得越来越重要，例如在各种游戏软件和与图像结合的多媒体应用中。在音乐中频繁使用的很多效果之中，声场效果被认为是重新产生在特殊空间中听到的声音的一种尝试。

在本上下文中，经常被称作空间声音的3D声音是这样的声音，其被处理以便给听众提供（虚拟）声音源在三维环境中的特定位置上的印象。

在从特定方向到达听众的声学信号到达听众两个耳朵中的鼓膜之前，该信号与听众身体部分进行交互。这种交互的结果是，到达鼓膜的声音被从听众肩膀的反射、与头的交互、耳廓响应和耳道中的共振所修改。可以说身体对到来的声音有滤波效果。具体滤波特性取决于声源位置（相对于头）。并且，由于声音在空气中的速度有限，根据声源位置能够注意到显著的耳间（inter-aural）时延。最近更多地被称为解剖学转移函数（ATF）的头部相关转移函数（Head-Related Transfer Functions, HRTF）是声源位置处方位角和仰角（elevation）的函数，其描述了从特定声源方向到听众鼓膜的滤波效果。

HRTF数据库是通过关于声源测量从大的位置集合（通常在1到3米的固定距离上，在水平和垂直方向上分隔开大约5到10度）到两耳的转移函数来构建的。这种数据库可以针对各种声学条件而获得。例如，在消声环境中，由于不存在反射，HRTF只捕捉从位置到鼓膜的直接转移。HRTF还可以在回声条件下测量。如果还捕捉到反射，这种HRTF数据库则是房间特定的。

HRTF数据库经常用于定位“虚拟”声源。通过用一对HRTF卷积声音信号，并将作为结果得到的声音通过耳机呈现出来，则听众能够感知到该声音是从对应于HRTF对的方向过来的，这与感知到声源“在头中”相反，其中后者发生在当未处理的声音通过耳机呈现出来的时候。在这个方面，HRTF数据库是定位虚拟声源的受欢迎的手段。其中使用HRTF数据库的应用包括游戏、电话会议设备和虚拟现实系统。

本发明的目标和内容

本发明的目标是改善用于产生空间化声音的音频数据处理，允许以高效的方式对多个声源进行虚拟化。

为了达到上述目标，提供了定义在独立权利要求中的处理音频数据的设备、处理音频数据的方法、程序单元和计算机可读介质。

根据本发明的实施例，提供了一种处理音频数据的设备，其中该设备包括输入端，用于接收包括多个音频输入信号的组合信号；滤波单元（103），适用于根据滤波器系数（SF1，SF2）对所述组合信号进行滤波，结果产生至少两个音频输出信号（OS1，OS2），和参数变换单元（104），适用于接收表示所述音频输入信号的声源的空间位置的位置信息、表示每个声源在频带中的能量的谱功率信息以及转移函数参数，该参数变换单元适用于基于该位置信息、该谱功率信息和转移函数参数生成所述滤波器系数（SF1，SF2），并且其中该参数变换单元（104）适用于通过使用每个声源在频带中的能量加权每个声源的空间参数来生成平均空间参数集以及响应于所述平均空间参数集确定所述滤波器系数。

并且，根据本发明另一个实施例，提供一种处理音频数据的方法，该方法包括如下步骤：接收包括多个音频输入信号的组合信号，根据滤波器系数对所述组合信号进行滤波，结果产生至少两个音频输出信号，接收表示所述音频输入信号的声源的空间位置的位置信息、表示每个声源在频带中的能量的谱功率信息以及转移函数参数，基于该位置信息、该谱功率信息和转移函数参数生成所述滤波器系数，通过使用每个声源在频带中的能量加权每个声源的空间参数来生成平均空间参数集，以及响应于所述平均空间参数集确定所述滤波器系数。

根据本发明处理音频数据可由计算机程序、即由软件来实现，也可利用一个和更多专用电子最优化电路、即硬件来实现，还可以混合的形式、即借助软件组件和硬件组件来实现。