[发明专利]生成提升声音印象的方法和设备

说明书

提供了一种用于确定用于驱动扬声器阵列在亮区生成提升声音印象的滤波元件的声场设备，其中，所述声场设备包括：提升线索估计器，用于估计至少一个听众的头相关传输函数(head‑related transfer function，简称HRTF)的提升线索；低频滤波估计器，用于基于所述提升线索估计一个或多个低频滤波元件；高频滤波估计器，用于基于所述提升线索估计一个或多个高频滤波元件；其中，所述低频滤波估计器的估计方法不同于所述高频滤波估计器的估计方法。

技术领域

本发明涉及一种声场设备、音频系统、确定用于驱动扬声器阵列以在亮区生成提升声音印象的滤波元件的方法，以及计算机可读存储介质。

背景技术

声音是人类与其所处环境进行交互的核心。因此，主要的技术目标是控制在特定物理环境中的声音以用于诸如通信或娱乐的目的。在目前的技术状态下，简单地再现单一声源的声音是很简单的。然而，复杂的音频场景的再现或创建仍然是困难的。对于同时在多个收听区域上渲染各种单独的三维(three-dimensional，简称3D)声音环境的情况尤其如此，这通常需要大量的具有3D设置的扬声器并且会导致高计算复杂度。

独立创建多个声音环境的自然解决方案是在选定区域上创建多组响亮和安静的区域，从而可以最大限度地减少区域间的声音泄漏。这种所谓的多区域声场再现已经得到了研究者的广泛关注。

利用单个二维(two-dimensional，简称2D)扬声器阵列在多个收听区域上再现各种3D声音环境是引起了人们的兴趣。这是通过基于每个扬声器的预定滤波器对每个再现源信号进行放大、衰减和延迟处理中的至少一个来实现的。通常将空间中的声场建模为线性和时间不变的系统。可将时间t处点x上的实际声场s^a(x，t)写为由源s(t)发送的信号的线性函数。对于一个固定的来源，位置相关的声脉冲响应h(x；t)可以在每个时间t建模：

s^a(x；t)＝h(x，t)*s(t)

对波数k进行傅里叶变换，将声学传递函数H(x；k)定义为源驱动信号s(k)的频域量与实际声场S^a(x；k)之间的复数增益：

S^a(x，k)＝H(x，k)s(k)

如上所述，源驱动信号s(k)是通过放大、衰减和延迟输入信号或采用头相关传输函数(head-related transfer function，简称HRTF)频谱线索对后者进行滤波而得到的。HRTF是一种频率响应，表征了耳朵如何从空间点接收声音。它是一个传递函数，描述了来自特定点的声音如何到达耳朵(一般在耳道的外端)。

当前的环绕声标准(例如，5.1/10.2环绕声)的特征在于单个听众位置或最佳音效效果的最佳听音位置，以及向该位置的听众呈现声场的固定或前向透视图。这些做法无法在任意的收听区域提供多个独立的声音环境。存在一些现有的基于声场合成方法(例如，基于高阶混响法(higher order ambisonics，简称HOA)的方法、平面度控制方法，以及频谱分割方法)的多区域声音渲染系统。但是，这些做法仅限于水平面上的虚拟源定位。

为了实现现有系统中3D提升源(或水平面以下的虚拟源)的感觉，通常需要三维的附加扬声器或需要将再现设置变为3D(例如，22.2环绕和3D球形扬声器阵列)。然而，具有相对较多扬声器的3D阵列在实际应用中是不切实际的。另外，随着扬声器通道数量的增加，计算复杂度也显著增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种声场设备、音频系统以及确定用于驱动扬声器阵列以在亮区生成提升声音印象的滤波元件的方法，其中，声场设备、音频系统以及确定用于驱动扬声器阵列以在亮区生成提升声音印象的滤波元件的方法克服了本文提到的现有技术中一个或多个问题。