[发明专利]一种5.1多声道声源方向重建方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及多媒体信号处理领域，尤其涉及一种5.1多声道声源方向重建方法与装置。

背景技术

Dolby Digital环绕声系统是一个典型的多声道环绕声系统，在全球范围内得到了广泛的使用。

Dolby Digital环绕声系统由5个全频域声道和1个超低音声道组成，5个声道分别是左前、右前、前中置、左环绕和右环绕声道。超低音声道主要负责传送低音信息(＜120Hz)，其目的是为了补充其他声道的低音内容，使一些包含爆炸、撞击等低音的场景的声效更好。DoblyDigital将6个声道通过有损压缩的方式编码为一个数据流，它所采用的压缩算法将人耳不易听到的部分声音细节信息删除，从而能够实现10:1的压缩比。Dolby Digital标准在电影工业中得到了非常广泛的应用，在大多数DVD影碟中都能看到它的身影，而且几乎所有的DVD机都能支持这一标准。

尽管杜比5.1多声道系统对各种背景声进行了大量渲染，能为用户带来一定程度上的音频环绕感，对音频质量的还原也十分出色，但是杜比5.1系统并没有在音频重现上给用户带了明确的声像的方位信息，对于声源移动时也没有给用户感知到声源的变化，使得听众对声源的位置的动态感知十分模糊，严重削弱了用户的3D感受。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷，而提供一种5.1多声道声源方向重建装置与方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种5.1多声道声源方向重建方法，包括以下步骤：

S1：根据已知的声源信号s(t)，在原始声场中以听音点为原点建立笛卡尔直角坐标系后，计算与声源距离为r的听音点处接收到的声源的方向矢量v₀,

S2：根据步骤1中计算的声源的方向矢量v₀，选择包括该方向的4个扬声器L₁，L₂，L₃，L₄；

S3：由声源信号s(t)和步骤2中的扬声器L₁，L₂，L₃，L₄，将s(t)分别乘以4个权值因子w₁，w₂，w₃，w₄后分配到所选的4个扬声器上；

S4：在回放端，计算重建声场中扬声器L₁，L₂，L₃，L₄发出信号后听音点处所感知的声像的方向矢量v；

S5：根据步骤1计算的原始声源的方向矢量v₀和步骤4中计算的重建声场中声像的方向矢量v，建立方向等价模型；

S6：在步骤5的方向等价模型中，以步骤3中设置的权值因子w₁，w₂，w₃，w₄为未知量，求解该模型获得权值因子的值；

S7：利用步骤6中求解的权值因子w₁，w₂，w₃，w₄，进行扬声器的信号分配，使重建的声音方向与原声源的方向一致。

进一步，在步骤S2中所述选择的4个扬声器L₁，L₂，L₃，L₄满足如下条件：分别将听音点r(x,y,z)与L₁，L₂，L₃，L₄连接，形成一多面体，声源的方向矢量v₀位于所述的多面体内部。

进一步，所述步骤S1中与声源距离为r的听音点处接收到的声源的方向矢量v₀的方法包括以下步骤：

S101：利用傅立叶变换将声源的时域信号s(t)由时域转换到频域，得到频域信号s(ω)，

s(ω)＝FT(s(t))

其中FT表示对时域信号s(t)进行傅立叶变换，将时间信号s(t)转换至频域；

S102：以听音点为原点，即听音点的坐标r(x,y,z)为(0，0，0)，由频域信号s(ω)及声源在声场中的位置向量ε＝(ε_x，ε_y，ε_z)、听音点位置坐标(0，0，0)，根据声学物理属性粒子速度的定义，计算听音点处接收到的粒子速度pv₀：