[发明专利]用于在虚拟扬声器阵列上渲染音频的信号处理方法和系统

摘要

用于在虚拟扬声器阵列上渲染音频的信号处理方法和系统，涉及将均衡实现状态空间模型应用于每个头相关传递函数(HRTF)来降低有效FIR或甚至无限脉冲响应(IIR)滤波器的阶数。经由例如z变换，由头相关脉冲响应滤波器(HRIR)导出每个HRTF G(z)。HRIR的数据可以用来经由关系G(z)＝C(zI‑A)^‑1B+D构造HRTF的第一状态空间表示[A,B,C,D]。第一状态空间表示不是唯一的，因此对于FIR滤波器，可以将A和B设定为简单的二值阵列，C和D包含HRIR数据，导致格拉姆矩阵Q的简单形式，其本征向量提供使通过Hankel范数测量的系统增益最大化的系统状态。通过仅考虑与大于某些阈值的本征值相关联的状态，可以截取HRTF的均衡状态空间表示来提供良好逼近原始HRTF的近似HRTF，同时使计算量减少多大90％。

主权项

1.一种在人类听者的左耳和右耳中渲染声场的方法，所述声场由多个虚拟扬声器产生，所述方法包括：由声音渲染计算机的处理电路获得多个头相关脉冲响应HRIR，所述声音渲染计算机被配置为在所述人类听者的头部的所述左耳和所述右耳中渲染所述声场，所述多个HRIR中的每一个与所述多个虚拟扬声器中的一个虚拟扬声器和所述人类听者的耳朵相关联，所述多个HRIR中的每一个包括响应于由该虚拟扬声器产生的音频脉冲而产生的在左耳或右耳中以指定采样速率产生的声场的样本；生成所述多个HRIR中的每一个的第一状态空间表示，所述第一状态空间表示包括矩阵、列向量和行向量，所述第一状态空间表示的所述矩阵、所述列向量和所述行向量中的每一个具有第一大小；执行状态空间降缩操作来产生所述多个HRIR中的每一个的第二状态空间表示，所述第二状态空间表示包括矩阵、列向量和行向量，所述第二状态空间表示的所述矩阵、所述列向量和所述行向量中的每一个具有比所述第一大小小的第二大小；以及基于所述第二状态空间表示，生成多个头相关传递函数HRTF，所述多个HRTF中的每一个对应于所述多个HRIR中的相应HRIR，与相应HRIR相对应的HRTF在乘以由与该相应HRIR相关联的虚拟扬声器产生的频域声场后产生在所述人类听者的耳朵中所渲染的声场的分量。