[发明专利]一种基于定位修正的虚拟声像重建方法

说明书

本发明提供了一种基于定位修正的虚拟声像重建方法，其中的方法包括：首先确定扬声器的方位和目标重建声像方位，然后基于矢量的幅度平移方法分配扬声器增益，进一步合成双耳信号并提取耳间线索，接着基于虚拟声像估计模型估计虚拟声像的方位，估计方位与目标方位对比，采用二分法调整扬声器的增益值，进而使估计方位与目标方位的偏差小于最小可听角，输出调整后的扬声器增益，以此来修正基于矢量的幅度平移方法。本发明实现了基于矢量的幅度平移重建的声像方位与目标方位一致的效果。

技术领域

本发明涉及音频技术领域，特别是涉及一种基于定位修正的虚拟声像重建方法。

背景技术

在虚拟现实中，实现逼真的声像空间感知体验，依赖于虚拟声像的感知无失真重建，所以如何提高虚拟声像重建的准确度成为国内外多媒体领域的研究热点之一。虚拟声像重建方法中应用最广泛的是幅度平移(Amplitude Panning，AP)技术。AP技术包括正弦定律平移技术、正切定律平移技术、基于矢量的幅度平移(Vector Base Amplitude Panning,基于矢量的幅度平移)和多声源的幅度平移技术(Multiple Base Amplitude Panning,MDAP)等。基于AP技术的虚拟声像重建采用简单的几何模型，通过建立听音点到各扬声器的方向矢量，基于矢量合成的方法为各扬声器分配增益，从而合成目标方位的声像。

AP技术虽然计算简单，主要基于扬声器与听音点构成简单几何模型，但是其未考虑到人头、躯干等在声音到双耳传输过程中滤波作用，导致估计方位与听者感知方位产生偏差，进一步导致合成的虚拟声像偏离目标声像。基于此，基于矢量的幅度平移技术需要进行修正研究。

发明内容

本发明提供了一种基于定位修正的虚拟声像重建方法，用来修正基于矢量的幅度平移方法，使基于矢量的幅度平移重建的虚拟声像更加准确；该方法包括以下步骤：

步骤1：确定扬声器方位和目标方位，其中，所述扬声器的数量为2个或者3个，所述目标方位为理想的期望重建的虚拟声像方位；

步骤2：根据所述的扬声器方位和目标方位，采用基于矢量的幅度平移方法为每个扬声器分配初始增益；

步骤3：根据扬声器增益值，通过求和定位准则合成初始的虚拟声像对应的双耳信号，提取耳间线索；

步骤4：将步骤3中提取的耳间线索输入到现有的虚拟声像方位估计模型中，其中，所述的估计模型用来估计双耳信号表示的方位；

步骤5：判断虚拟声像方位估计模型的估计方位与目标方位是否一致，其中，所述的“一致”指的是估计方位与目标方位的差值在目标方位的最小可听角范围内，若上述估计方位与目标方位一致，则将当前扬声器增益作为基于矢量的幅度平移的修正增益；

步骤6：若上述估计方位与目标方位不一致，计算扬声器增益比，并对增益比区间进行划分，根据二分法确定中值增益比，并计算扬声器增益，重复步骤3～步骤6，其中所述的增益比为右扬声器增益与左扬声器增益的比值；

作为优选，步骤3中所述提取耳间线索，具体包括：

步骤3.1：根据每个扬声器的方位和目标方位选择对应的HRTF数据，其中，所述HRTF数据存储于HRTF数据库中，所述数据库中记录有每个空间位置对应的左右耳的HRTF数据；

步骤3.2：各扬声器增益作用于声源信号后得到各扬声器信号，各扬声器信号分别与左、右耳HRTF数据卷积后求和得到左、右耳信号；

步骤3.3：从左、右耳信号中提取耳间线索，所述耳间线索是用于声源位置定位的线索，包括双耳线索和单耳线索。

作为优选，步骤6中所述根据二分法确定中值增益比为采用二分法逐次逼近扬声器的修正增益，具体包括：

步骤6.1：根据扬声器增益计算增益比，以增益比为临界点将原始增益区间划分为左右两个区间；