具有立体声房间脉冲响应的滤波制造技术

一种包括一或多个处理器的装置经配置以：确定多个立体声房间脉冲响应滤波器中的每一者的多个片段，其中所述多个立体声房间脉冲响应滤波器中的每一者包括残余房间响应片段和至少一个方向相依片段，所述至少一个方向相依片段的滤波器响应取决于声场内的位置；将所述多个立体声房间脉冲响应滤波器的至少一个方向相依片段中的每一者变换成对应于多个阶层元素的域，以产生多个经变换的立体声房间脉冲响应滤波器，其中所述多个阶层元素描述声场；和执行所述多个经变换的立体声房间脉冲响应滤波器与所述多个阶层元素的快速卷积以呈现所述声场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有立体声房间脉冲响应的滤波优先权主张本申请案主张2013年5月29日申请的美国临时专利申请案第61/828,620号、2013年7月17日申请的美国临时专利申请案第61/847,543号、2013年10月3日申请的美国临时申请案第61/886,593号和2013年10月3日申请的美国临时申请案第61/886,620号的权益。
本专利技术涉及音频呈现，且更具体地说，涉及音频数据的立体声呈现。
技术实现思路
一般来说，描述用于通过将立体声房间脉冲响应(BRIR)滤波器应用于源音频流而进行立体声音频呈现的技术。作为一个实例，一种立体声音频呈现方法包括：确定多个立体声房间脉冲响应滤波器中的每一者的多个片段，其中所述多个立体声房间脉冲响应滤波器各自包括残余房间响应片段和至少一个方向相依片段，所述至少一个方向相依片段的滤波器响应取决于声场内的位置；将所述多个立体声房间脉冲响应滤波器的至少一个方向相依片段中的每一者变换成对应于多个阶层元素的域的域，以产生多个经变换的立体声房间脉冲响应滤波器，其中所述多个阶层元素描述声场；和执行所述多个经变换的立体声房间脉冲响应滤波器与所述多个阶层元素的快速卷积以呈现所述声场。在另一实例中，一种装置包括一或多个处理器，所述一或多个处理器经配置以：确定多个立体声房间脉冲响应滤波器中的每一者的多个片段，其中所述多个立体声房间脉冲响应滤波器各自包括残余房间响应片段和至少一个方向相依片段，所述至少一个方向相依片段的滤波器响应取决于声场内的位置；将所述多个立体声房间脉冲响应滤波器的至少一个方向相依片段中的每一者变换成对应于多个阶层元素的域的域，以产生多个经变换的立体声房间脉冲响应滤波器，其中所述多个阶层元素描述声场；和执行所述多个经变换的立体声房间脉冲响应滤波器与所述多个阶层元素的快速卷积以呈现所述声场。在另一实例中，一种设备包括：用于确定多个立体声房间脉冲响应滤波器中的每一者的多个片段的装置，其中所述多个立体声房间脉冲响应滤波器各自包括残余房间响应片段和至少一个方向相依片段，所述至少一个方向相依片段的滤波器响应取决于声场内的位置；用于将所述多个立体声房间脉冲响应滤波器的至少一个方向相依片段中的每一者变换成对应于多个阶层元素的域的域以产生多个经变换的立体声房间脉冲响应滤波器的装置，其中所述多个阶层元素描述声场；和用于执行所述多个经变换的立体声房间脉冲响应滤波器与所述多个阶层元素的快速卷积以呈现所述声场的装置。在另一实例中，一种非暂时性计算机可读存储媒体具有存储于其上的指令，所述指令在经执行时使一或多个处理器进行以下操作：确定多个立体声房间脉冲响应滤波器中的每一者的多个片段，其中所述多个立体声房间脉冲响应滤波器各自包括残余房间响应片段和至少一个方向相依片段，所述至少一个方向相依片段的滤波器响应取决于声场内的位置；将所述多个立体声房间脉冲响应滤波器的至少一个方向相依片段中的每一者变换成对应于多个阶层元素的域的域，以产生多个经变换的立体声房间脉冲响应滤波器，其中所述多个阶层元素描述声场；和执行所述多个经变换的立体声房间脉冲响应滤波器与所述多个阶层元素的快速卷积以呈现所述声场。技术的一或多个方面的细节阐述于随附图式和以下描述中。这些技术的其它特征、目标和优势将从描述和图式以及从权利要求书而显而易见。附图说明图1和2为说明各种阶次和次阶的球面谐波基底函数的图。图3为说明可执行本专利技术中所描述的技术以更有效率地呈现音频信号信息的系统的图。图4为说明实例立体声房间脉冲响应(BRIR)的框图。图5为说明用于产生房间中的BRIR的实例系统模型的框图。图6为说明用于产生房间中的BRIR的更深层系统模型的框图。图7为说明可执行本专利技术中所描述的立体声音频呈现技术的各种方面的音频回放装置的实例的框图。图8为说明可执行本专利技术中所描述的立体声音频呈现技术的各种方面的音频回放装置的实例的框图。图9为说明根据本专利技术中所描述的技术的各种方面的用于立体声呈现装置呈现球面谐波系数的实例操作模式的流程图。图10A、10B描绘说明根据本专利技术中所描述的技术的各种方面的可由图7和8的音频回放装置执行的替代操作模式的流程图。图11为说明可执行本专利技术中所描述的立体声音频呈现技术的各种方面的音频回放装置的实例的框图。图12为说明根据本专利技术中所描述的技术的各种方面的可由图11的音频回放装置执行的过程的流程图。相似参考字符贯穿诸图和文本表示相似元件。具体实施方式环绕声的演化现今已使得许多输出格式可用于娱乐。这些环绕声格式的实例包含流行5.1格式(其包含以下六个信道：左前(FL)、右前(FR)、中心或前心、左后或左环绕、右后或右环绕，和低频效应(LFE))、发展中的7.1格式，和即将到来的22.2格式(例如，供超高清晰度电视标准使用)。空间音频格式的另一实例为球面谐波系数(也被称为较高阶环境立体混合声)。到未来标准化音频编码器(将PCM音频表示转换成位流的装置－节省每时间样本所需的位的数目)的输入可任选地为三种可能格式中的一者：(i)基于传统信道的音频，其意味着通过预先指定位置处的扩音器进行播放；(ii)基于物件的音频，其涉及用于单一音频物件的离散脉码调制(PCM)数据与含有其位置坐标(以及其它信息)的相关联的元数据；和(iii)基于场景的音频，其涉及使用球面谐波系数(SHC)表示声场-其中系数表示球面谐波基底函数的线性加总的“权重”。关于这点，SHC可包含根据较高阶环境立体混合声(HoA)模型的HoA信号。球面谐波系数可替代地或另外包含平面模型和球面模型。市场中存在各种“环绕声”格式。举例来说，其范围为从5.1家庭影院系统(其为除了立体声系统以外在严重消耗起居室方面最成功的)到由NHK(日本广播协会或日本广播公司)开发的22.2系统。内容创建者(例如，好莱坞影城)将愿意产生用于电影的声道一次，但并不花费精力来针对每一扬声器配置进行重新混合。近来，标准委员会已在考虑提供编码成标准化位流和提供对于呈现器的位置处的扬声器几何形状和声学条件可适应和不可知的后续解码的方式。为了为内容创建者提供此灵活性，可使用元素的阶层集合来表示声场。元素的阶层集合可指元素经排序以使得较低阶元素的基本集合提供对模型化声场的完全表示的元素集合。当扩展集合以包含较高阶元素时，表示变得更详细。元素的阶层集合的一个实例为球面谐波系数(SHC)的集合。以下表达式表明使用SHC进行的声场的描述或表示：此表达式展示了声场的任何点(在此实例中，其以相对于俘获声场的麦克风的球面坐标来表达)处的压力pi可通过唯一地表示。此处，c为声速(约343m/s)，为参考点(或观测点)，jn(·)为n阶球面贝塞耳函数，且为n阶和m次阶球面谐波基底函数。可认识到，方括号中的项为信号的频域表示(即，)，其可通过例如离散傅立叶变换(DFT)、离散余弦变换(DCT)或小波变换的各种时间频率变换来趋近。阶层集合的其它实例包含小波变换系数的集合和多重分辨率基底函数系数的其它集合。图1为说明从零阶(n＝0)到第四阶(n＝4)的球面谐波基底函数的图。如可见的，对于每一阶，存在m次阶的展开，为了便于说明的目的，在图1的实例中展示但未明确注释所述展开。图2为说明从零阶(n＝0)到第四阶(n＝4)的球面谐波基底函数的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立体声音频呈现方法，其包括：确定多个立体声房间脉冲响应滤波器中的每一者的多个片段，其中所述多个立体声房间脉冲响应滤波器各自包括残余房间响应片段和至少一个方向相依片段，所述至少一个方向相依片段的滤波器响应取决于声场内的位置；将所述多个立体声房间脉冲响应滤波器的至少一个方向相依片段中的每一者变换成对应于多个阶层元素的域的域，以产生多个经变换的立体声房间脉冲响应滤波器，其中所述多个阶层元素描述所述声场；以及执行所述多个经变换的立体声房间脉冲响应滤波器与所述多个阶层元素的快速卷积以呈现所述声场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.29 US 61/828,620;2013.07.17 US 61/847,543;1.一种由音频回放系统执行的立体声音频呈现方法，其包括：提取左立体声房间脉冲响应BRIR滤波器和右BRIR滤波器的方向相依片段，其中：所述左BRIR滤波器包括左残余房间响应片段，所述右BRIR滤波器包括右残余房间响应片段，所述左BRIR滤波器和所述右BRIR滤波器中的每一者包括所述方向相依片段中的一者，其中所述方向相依片段中的每一者的滤波器响应取决于虚拟扬声器的位置；应用呈现矩阵以将左矩阵和右矩阵分别变换成球面谐波域中的左过滤器矩阵和右过滤器矩阵，所述左矩阵和所述右矩阵包括所述左BRIR滤波器和所述右BRIR滤波器的所提取的方向相依片段；组合所述左残余房间响应片段和所述右残余房间响应片段以产生左共同残余房间响应片段和右共同残余房间响应片段；对所述左过滤器矩阵和球面谐波系数SHC进行卷积以产生左过滤SHC信道，其中所述SHC描述声场；对所述右过滤器矩阵和所述SHC进行卷积以产生右过滤SHC信道；计算所述左共同残余房间响应片段与所述SHC的至少一个信道的快速卷积以产生左残余房间信号；计算所述右共同残余房间响应片段与所述SHC的至少一个信道的快速卷积以产生右残余房间信号；组合所述左残余房间信号和所述左过滤SHC信道以产生左立体声输出信号；以及组合所述右残余房间信号和所述右过滤SHC信道以产生右立体声输出信号。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在应用所述呈现矩阵以将所述左矩阵变换成所述球面谐波域中的所述左过滤器矩阵之后，且在对所述左过滤器矩阵和所述SHC进行卷积以产生所述左过滤SHC信道之前，通过将第一最小相位缩减应用至所述左过滤器矩阵且使用第一平衡模型截断方法来设计第一无限脉冲响应IIR滤波器以趋近所述左过滤器矩阵的最小相位部分的频率响应来修改所述左过滤器矩阵；以及在应用所述呈现矩阵以将所述右矩阵变换成所述球面谐波域中的所述右过滤器矩阵之后，且在对所述右过滤器矩阵和所述SHC进行卷积以产生所述右过滤SHC信道之前，通过将第二最小相位缩减应用至所述右过滤器矩阵且使用第二平衡模型截断方法来设计第二IIR滤波器以趋近所述右过滤器矩阵的最小相位部分的频率响应来修改所述右过滤器矩阵。3.根据权利要求1所述的方法，其中：计算所述左共同残余房间响应片段与所述SHC的至少一个信道的所述快速卷积以产生所述左残余房间信号包括仅对所述左共同残余房间响应片段与所述SHC的最高阶信道进行卷积以产生所述左残余房间信号；以及计算所述右共同残余房间响应片段与所述SHC的至少一个信道的所述快速卷积以产生所述右残余房间信号包括仅对所述右共同残余房间响应片段与所述SHC的所述最高阶信道进行卷积以产生所述右残余房间信号。4.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：用样本的开始数目来零填补所述左残余房间信号；以及用样本的所述开始数目来零填补所述右残余房间信号。5.一种立体声音频呈现装置，其包括：存储器；经配置以进行以下操作的一或多个处理器：提取左立体声房间脉冲响应BRIR滤波器和右BRIR滤波器的方向相依片段，其中：所述左BRIR滤波器包括左残余房间响应片段，所述右BRIR滤波器包括右残余房间响应片段，所述左BRIR滤波器和所述右BRIR滤波器中的每一者包括所述方向相依片段中的一者，其中所述方向相依片段中的每一者的滤波器响应取决于虚拟扬声器的位置；应用呈现矩阵以将左矩阵和右矩阵分别变换成球面谐波域中的左过滤器矩阵和右过滤器矩阵，所述左矩阵和所述右矩阵包括所述左BRIR滤波器和所述右BRIR滤波器的所提取的方向相依片段；组合所述左残余房间响应片段和所述右残余房间响应片段以产生左共同残余房间响应片段和右共同残余房间响应片段；对所述左过滤器矩阵和球面谐波系数SHC进行卷积以产生左过滤SHC信道，其中所述SHC描述声场；对所述右过滤器矩阵和所述SHC进行卷积以产生右过滤SHC信道；计算所述左共同残余房间响应片段与所述SHC的至少一个信道的快速卷积以产生左残余房间信号；计算所述右共同残余房间响应片段与所述SHC的至少一个信道的快速卷积以产生右残余房间信号；组合所述左残余房间信号和所述左过滤SHC信道以产生左立体声输出信号；以及组合所述右残余房间信号和所述右过滤SHC信道以产生右立体声输出信号。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述一或多个处理器经配置以使得：在应用所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：向佩，D·森，N·G·彼得斯，M·J·莫雷尔，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US