[发明专利]通过多个近场换能器渲染双耳音频

说明书

一种渲染音频的装置和方法。基于音频的感知位置信息，在幅度加权的基础上将双耳信号分割成前双耳信号和后双耳信号。以此方式，改善了双耳信号的前后差异。

相关申请的交叉引用

本申请要求均于2018年7月23日提交的美国临时专利申请号62/702,001和欧洲专利申请号18184900.1的优先权权益，并且所述专利申请通过引用并入本文。

背景技术

本发明涉及音频处理，并且具体涉及用于多个扬声器的双耳音频处理。

除非本文另外指出，否则本节中描述的方法对于本申请中的权利要求而言不是现有技术，并且不由于包含在本节中而被承认是现有技术。

头部跟踪(head tracking或headtracking)通常是指跟踪用户的头部的位姿(例如，位置和定向)以调整对系统的输入或系统的输出。对于音频而言，头部跟踪是指根据收听者的头部定向/位置来改变音频信号。

双耳音频通常是指以考虑自然的耳朵间距和收听者的耳朵与头部的头影效应(head shadow)的方式录制或回放的音频。收听者因此感知到声音起源于一个或多个空间位置。双耳音频可以通过使用放置在仿真头部的两个耳朵位置处的两个麦克风来录制。双耳音频可以通过使用头部相关传递函数(HRTF，head-related transfer function)或双耳房间脉冲响应(BRIR，binaural room impulse response)从非双耳录制的音频进行渲染得到。双耳音频可以使用耳机来回放。双耳音频通常包括左通道(由左耳机输出)和右通道(由右耳机输出)。双耳音频与立体声的不同之处在于，立体声音频可能涉及扬声器之间的扬声器串扰。如果要从扬声器输出双耳音频，则通常期望执行串扰消除；在美国申请公开号2015/0245157中描述了示例。

四双耳(Quad binaural)通常是指已录制为四对双耳(例如，四个方向中的每个方向的左通道和右通道：北方在0度，东方在90度，南方在180度，并且西方在270度)的双耳。在回放期间，如果收听者面朝这四个方向之一，则对从该方向录制的双耳信号进行回放。如果收听者面朝两个方向之间，则所回放的信号是从这两个方向录制的两个信号的混合。

双耳音频通常从头戴式设备或其他头戴式系统输出。许多出版物描述了头戴式音频系统(该头戴式音频系统以各种方式不同于标准音频头戴式设备)。示例包括美国专利号5,661,812；美国专利号6,356,644；美国专利号6,801,627；美国专利号8,767,968；美国申请公开号2014/0153765；美国申请公开号2017/0153866；美国申请公开号2004/0032964；美国申请公开号2007/0098198；国际申请公开号WO 2005053354 A1；欧洲申请公开号EP1143766 A1；以及日本申请JP 2009141879 A。

国际申请公开号WO 2017223110 A1的图13及相关描述讨论了将两个通道双耳信号上混(upmix)为四个通道：前双耳信号和后双耳信号两者的左通道和右通道。随着收听者的头部的定向改变，前信号和后信号被重新混合以转换回两个通道双耳信号来进行输出。

许多头戴式设备包括用于虚拟现实(VR)或增强现实(AR)的视觉显示元件。示例包括Oculus Go^TM头戴式设备和Microsoft Hololens^TM头戴式设备。

许多出版物描述了针对双耳音频的信号处理特征。示例包括美国申请公开号2014/0334637；美国申请公开号2011/0211702；美国申请公开号2010/0246832；美国申请公开号2006/0083394；以及美国申请公开号2004/0062401。

最后，美国申请公开号2009/0097666讨论了扬声器阵列系统中的近场效应。

发明内容

许多双耳音频系统存在的一个问题是，收听者通常很难感知双耳输出的前后差异。