空间音频处理系统和方法技术方案

空间音频处理系统和方法包括步骤：将一系列虚拟扬声器分成围绕期望的收听者的一系列水平面；渲染音频源到中间空间格式以供在布置在围绕收听者的一系列平面中的每一个中的一系列虚拟扬声器之上回放，该渲染包括：空间化的虚拟音频源到水平面中的每一个水平面的初始平移以便产生平面渲染的音频发射；每个平面渲染的音频发射到每个平面内的一系列虚拟扬声器位置的后续的平移，其中该后续的平移使用一系列平移曲线，这一系列平移曲线被空间平滑成能包括小于音频源的奈奎斯特采样率的空间频率分量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年10月7日提交的美国临时专利申请No.61/887,905和2014年4月28日提交的美国临时专利申请No.61/985,244的优先权权益，上述每个临时专利申请全部通过引用被并入于此。
本专利技术涉及音频信号处理的领域，并且具体地公开了空间音频渲染(render)和分发的有效形式。
技术介绍
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技术介绍
的任何讨论决不应该被认为是认可这种技术是广泛知道的或形成该领域中的公知常识的一部分。音频和视觉的体验正变得越来越复杂。具体地，围绕收听者的音频材料的空间化已经发展具有增大水平的复杂度。从历史的单声道、立体声和其它音频系统，技术近来已经看到在制作系统中引入围绕收听者的音频源的几乎全空间化。图1示意性地示出了一般的视听呈现的创建和回放的简化结构1。初始，内容创建系统被提供给创作者视听呈现2。创作通常包括围绕收听者的多个音频源的空间化和同步。总呈现然后被初始‘渲染’3到包含用于回放给收听者/观看者的音频和视觉信息的一个或更多个文件形式4中。渲染的文件然后被分发用于在各种媒体渲染环境中回放。遗憾的是，回放环境的基础设施会高度不同。渲染的文件然后通过对应的渲染引擎5被渲染，用于在特殊环境中回放，渲染引擎5输出扬声器和显示器信号，用于通过一系列扬声器6和视觉显示元件7回放，从而重新创建围绕观看者的预期的视听体验。一种特别的音频空间化系统是DolbyAtmosTM系统，其允许视听体验的音频内容创作者定位围绕收听者的音频源的过剩。通过信号处理单元和音频发射源的音频材料的渲染引擎的后续的渲染允许在围绕收听者的位置中在空间化音频源中重现内容创作者的意图。收听环境中的围绕收听者放置的实际音频发射源(或扬声器)可以是可变的和依位置而定的。例如，电影院可以包括在不同的相对位置中围绕收听者放置的扬声器的过剩。在家庭环境中，扬声器布置可以是基本上不同的。理想地，创作的内容能够被渲染到可变扬声器阵列使得再现原始内容创作者的意图。一系列音频源到(诸如DolbyAtmos系统提供的)扬声器阵列的渲染很可能显著地使任何渲染系统的计算资源负重担。因此一般需要在传递的点处提供简化的音频渲染系统。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供有一种渲染围绕期望的收听者的至少一个空间化的虚拟音频源到围绕收听者的一系列中间虚拟扬声器声道(虚拟扬声器)的方法，该方法包括如下的步骤：渲染音频源到中间空间格式以供在布置在围绕收听者的一系列平面中的一系列虚拟扬声器之上回放，其中到每个平面内的虚拟扬声器的渲染使用一系列平移(pan)曲线，这一系列平移曲线空间平滑到满足奈奎斯特采样定理的程度。一系列平面可至少包括基本上围绕收听者的水平面和空间上在收听者上方的天花板平面。每个平面内的虚拟扬声器可围绕收听者以等距的角间隔布置。虚拟扬声器可与期望的收听者距离相等地布置。根据本专利技术的又一方面，提供有一种渲染围绕期望的收听者放置的至少一个空间化的虚拟音频源到围绕期望的收听者的一系列虚拟扬声器的方法，该方法包括如下的步骤：(a)将一系列虚拟扬声器分成围绕期望的收听者的一系列水平面；(b)渲染音频源到中间空间格式以供在布置在围绕收听者的一系列平面中的每一个中的一系列虚拟扬声器之上回放，该渲染包括：(i)空间化的虚拟音频源到水平面中的每一个水平面的初始平移以便产生平面渲染的音频发射；(ii)每个平面渲染的音频发射到每个平面内的一系列虚拟扬声器位置的后续的平移，其中该后续的平移使用一系列平移曲线，这一系列平移曲线被空间平滑成包括小于音频源的奈奎斯特采样率的空间频率分量。初始平移可包括一系列水平面之间的分立的平移。根据本专利技术的又一方面，提供有一种回放中间空间格式信号的方法，信号被分成限定多个收听平面的第一系列声道，每个收听平面包括围绕平面间隔的一系列虚拟音频源，该方法包括如下步骤：将每个平面内的扬声器音频源的位置重新映射以便映射扬声器的期望输出布置。根据本专利技术的又一方面，提供有一种回放编码的音频比特流的方法，所述比特流包括用于在围绕收听者在一系列平面中布置的一系列虚拟扬声器之上回放的中间空间格式的编码，其中每个平面内的虚拟扬声器具有使用一系列平移曲线形成的虚拟扬声器比特流，这一系列平移曲线已经空间平滑到满足奈奎斯特采样定理的程度，该方法包括如下步骤：(a)将比特流解码成第一系列声道，其中每个声道限定多个收听平面；并且在每个平面内，限定一系列对应虚拟扬声器信号；(b)利用虚拟扬声器信号的加权和混合虚拟扬声器信号以便产生一组重新映射的扬声器信号，这一组重新映射的扬声器信号对应于一系列实际扬声器的输出位置；以及(c)输出实际扬声器信号到对应的一系列实际扬声器。附图说明现在将通过仅示例的方式参考附图描述本专利技术的实施例，在附图中：图1示意性地示出了视听体验的创作和回放的过程；图2示意性地示出了音频对象平移器，其利用对象位置和扬声器位置；图3示意性地示出了空间平移器的操作，编码器给定关于扬声器高度的信息；图4示出了构成示例堆叠环格式平移空间的4个层；图5示出了沿逆时钟方向的顺序布置的标称扬声器的4个环；图6示出了扬声器的弧，音频对象平移到角度φ；图7示出了用于对象的平移曲线，该对象具有穿过扬声器A、B和C的轨迹；图8示出了用于可重新利用的扬声器阵列的平移曲线；图9示出了用于将堆叠环格式作为分离的环解码的解码器；图10示出了用于解码其中不存在顶点扬声器的堆叠环格式的解码器；图11示出了用于解码其中顶点扬声器或天花板扬声器不可用的堆叠环格式的解码器。具体实施方式所描述的实施例提供将音频对象重新映射到虚拟扬声器阵列的方法。现在转到图2，示出了音频对象平移器20。音频对象平移器20将空间化的音频对象平移到音频环境中的围绕收听者放置的一系列扬声器。以单个对象为例，对象数据信息是输入21，其是在预定时变位置XYZi(t)处的单声道的对象(例如对象i)，其被平移到N个输出扬声器，由此平移增益根据扬声器位置(x1,y1,z1),...,(xN,yN,zN)和对象位置XYZi(t)被确定。这些增益值可以随时间连续地改变，这是因为对象位置也可以是时变的。因此音频对象平移器要求相当大的计算资源来执行其功能。所描述的实施例提供中间空间格式结构，其减少对象平移所需的计算资源而同时仍然保留多个扬声器环境之上的回放能力。在图3中示出了所描述的实施例的操作方面30。实施例使用中间空间格式，其将平...

【技术保护点】
一种将围绕期望的收听者放置的至少一个空间化的虚拟音频源渲染到围绕所述期望的收听者的一系列虚拟扬声器的方法，该方法包括如下的步骤：(a)将一系列虚拟扬声器分成围绕期望的收听者的一系列水平面；(b)将音频源渲染到中间空间格式以供在布置在围绕收听者的一系列平面中的每一个中的一系列虚拟扬声器之上回放，该渲染包括：(i)空间化的虚拟音频源到水平面中的每一个水平面的初始平移以便产生平面渲染的音频发射；(ii)每个平面渲染的音频发射到每个平面内的一系列期望扬声器位置的后续的平移，其中该后续的平移使用一系列平移曲线，这一系列平移曲线是根据小于或等于虚拟扬声器的数量的一组空间频率分量构造的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.07 US 61/887,905;2014.04.28 US 61/985,2441.一种将围绕期望的收听者放置的至少一个空间化的虚拟音频源渲染到围绕所述期
望的收听者的一系列虚拟扬声器的方法，该方法包括如下的步骤：
(a)将一系列虚拟扬声器分成围绕期望的收听者的一系列水平面；
(b)将音频源渲染到中间空间格式以供在布置在围绕收听者的一系列平面中的每一个
中的一系列虚拟扬声器之上回放，该渲染包括：
(i)空间化的虚拟音频源到水平面中的每一个水平面的初始平移以便产生平面渲染的
音频发射；
(ii)每个平面渲染的音频发射到每个平面内的一系列期望扬声器位置的后续的平移，
其中该后续的平移使用一系列平移曲线，这一系列平移曲线是根据小于或等于虚拟扬声器
的数量的一组空间频率分量构造的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中初始平移包括所述一系列水平面之间的分立的平
移。
3.根据权利要求1-2中的任一个所述的方法，其中音频源包括至少一个音频对象和描
述至少一个音频对象的位置的元数据。
4.根据权利要求1-3中的任一个所述的方法，其中音频源包括多个音频对象并且这多
个音频对象被加总在一起以便产生中间空间格式。
5.根据权利要求1-4中的任一个所述的方法，其中中间空间格式包含K个声道并且这K
个声道中的至少一个声道表示音频对象的叠加。
6.根据权利要求1-5中的任一个所述的方法，其中一系列水平面表示其中高度扬声器
很可能被定位的分立的水平面。
7.根据权利要求1-6中的任一个所述的方法，其中一系列水平面包括至少两个平面，其
中所述至少两个平面中的至少一个基本上围绕收听者并且所述至少两个平面中的另一个
是空间上在收听者上方的天花板平面。
8.根据权利要求1-7中...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·麦克格拉斯，N·C·马里埃特，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：美国;US