本发明专利技术公开了一种基于听者位置跟踪的实时声场重建系统和方法，其特征在于，采用了摄像头来采集听者的位置，并通过计算机来计算出听者的位置坐标，采用时间反演法计算得到对应通道的脉冲响应，再通过离散傅里叶变化以及离散傅里叶反变化得到音频滤波器的滤波系数，原声源音频流通过与该滤波系数进行卷积，经过多通道声卡传输给对应扬声器阵列输出声音。在听者移动时，重复以上步骤，实现声场的实时更新，确保声场输出的虚拟声源位于听者身边，给听者带来更好的视听效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声场重放领域，具体涉及一种基于听者位置跟踪的实时动态的声场重 建的方法和系统。
技术介绍
互联网时代的来临使得人类的交流采用了新的方式，进入了新的领域。虚拟现实 (VR)技术成为了近年来科技圈相当火热的技术。虚拟现实技术通过构造一个虚拟的、不同 于现实的3D环境，带给人身临其境的视觉感受。而利用声场重建方法合成虚拟声源的技术 也能创造身临其境的听觉感受。这或许会成为未来虚拟现实技术发展的重要组成部分。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于听者位置跟踪的实时的动态声场重建的方法和 系统。 为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于听者位置跟踪的实时声场重建方法， 包括听音室控制系统和扬声器阵列，扬声器阵列包括N个扬声器和N个音频滤波器，N为大于 1的整数;其特征在于，包括以下步骤： 获取听者位置； 先根据听者位置处理得到听者的位置坐标;然后 根据听者的位置坐标以及扬声器的位置信息计算得到其中Μ个扬声器的驱动信 号;Μ为大于或等于1且小于或等于Ν的自然数;再 根据听者的位置、扬声器的位置信息以及音频信号的采样频率，得到Μ个音频滤波 器的滤波系数;之后 将原始音频信号经过各个通道的音频滤波器滤波，得到处理后的音频信号;最后 将处理得到的音频信号输出到对应通道的扬声器播放，叠加每个扬声器的声场， 得到总声场；摄像头拍摄到听者移动时，重复上述步骤，得到新的总声场。作为优选的，控制系统采用时间反演法计算得到对应通道的音频滤波器的驱动信 号。作为优选的，单个扬声器产生的声场表不为 Pi(x，ω ) =D(Xi，ω )G(x_Xi，ω ) 0作为优选的，声场表不为作为优选的，原始音频信号为听音室外的音源；外部音频采集系统录音采集听音室外的初始声源，输入到外部上位机或输入到各 个通道的音频滤波器。 本专利技术还提供了一种基于听者位置跟踪的实时声场重建系统，包括听音室、控制 系统以及设于听音室内的图像采集组件和扬声器阵列，扬声器阵列包括N个扬声器和N个音 频滤波器，N为大于1的整数； 控制系统分别与N个音频滤波器相连接，每个音频滤波器与一个扬声器相连接;图 像采集组件与控制系统相连接； 控制系统用于： 根据图像采集组件采集到的听者位置处理得到听者的位置坐标； 根据听者的位置坐标以及扬声器的位置信息计算得到其中Μ个扬声器的驱动信 号;Μ为大于或等于1且小于或等于Ν的自然数； 根据听者的位置、扬声器的位置信息以及音频信号的采样频率，得到Μ个音频滤波 器的滤波系数； 控制原始音频信号输入Ν个音频滤波器。 作为优选的，图像采集组件的可视范围覆盖整个听音室。 作为优选的，扬声器均匀地分布在听音室的四周。 作为优选的，还包括音源采集组件;音源采集组件与控制系统相连接； 音源采集组件用于采集听音室外的音源。 进一步的，音源采集组件还与外部上位机相连接；外部上位机用于记录音源采集组件采集到的音源。本专利技术的技术优势在于：本专利技术是一种基于物理实现的声场重建方法，不依赖于心理声学，并且具有的听 音区域并不局限于某几个听音位置，并且系统可实时侦测听者位置的移动、实时处理数据、 实时更新声场，从而实现一种实时的动态声场重建方法。本专利技术可应用于如远程演讲等场 景，并可与虚拟现实技术结合，为观者带来独特的视听感受。【附图说明】 图1为本专利技术声场重建方法的步骤流程图； 图2为本实施例听音房间扬声器阵列布置的示意图； 图3为本实施例中虚拟声源重建在某一位置的声场分布图； 图4为本实施例中虚拟声源重建在另一位置的声场分布图； 图5为本实施例中虚拟声源重建在另一位置的声场分布图； 图6为本专利技术的软件部分设计的框架图。【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实 施方式进行详细的阐述。 为解决上述技术问题，本专利技术的第一实施方式提供了一种基于听者位置跟踪的实 时声场重建系统，包括听音室、控制系统以及设于听音室内的图像采集组件和扬声器阵列， 扬声器阵列包括Ν个扬声器和Ν个音频滤波器，Ν为大于1的整数;控制系统分别与Ν个音频滤 波器相连接，每个音频滤波器与一个扬声器相连接;图像采集组件与控制系统相连接;控制 系统用于:根据图像采集组件采集到的听者位置处理得到听者的位置坐标;根据听者的位 置坐标以及扬声器的位置信息计算得到其中Μ个扬声器的驱动信号;Μ为大于或等于1且小 于或等于Ν的自然数;根据听者的位置、扬声器的位置信息以及音频信号的采样频率，得到Μ 个音频滤波器的滤波系数;控制原始音频信号输入Ν个音频滤波器。 在本实施例中，图像采集组件是一个摄像头，其可视范围覆盖整个听音室;扬声器 阵列包括90个扬声器均匀地分布在听音室的四周，形成闭环。 在本实施例中，该基于听者位置跟踪的实时声场重建系统还包括音源采集组件； 音源采集组件与控制系统相连接;音源采集组件用于采集听音室外的音源。该音源采集组 件还能够与外部上位机相连接;外部上位机用于记录音源采集组件采集到的原始音频信 号。 本专利技术还提供了一种基于听者位置跟踪的实时声场重建方法，利用了上述的基于 听者位置跟踪的实时声场重建系统，该方法包括以下步骤： 获取听者位置； 控制系统先根据听者位置处理得到听者的位置坐标;然后根据听者的位置坐标以 及扬声器的位置信息计算得到其中Μ个扬声器的驱动信号;Μ为大于或等于1且小于或等于Ν 的自然数;根据听者的位置、扬声器的位置信息以及音频信号的采样频率，得到Μ个音频滤 波器的滤波系数;之后将原始音频信号经过各个通道的音频滤波器滤波，得到处理后的音 频信号；最后当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于听者位置跟踪的实时声场重建方法，包括听音室控制系统和扬声器阵列，所述扬声器阵列包括N个扬声器和N个音频滤波器，所述N为大于1的整数；其特征在于，包括以下步骤：获取听者位置；先根据听者位置处理得到听者的位置坐标；然后根据听者的位置坐标以及扬声器的位置信息计算得到其中M个扬声器的驱动信号；所述M为大于或等于1且小于或等于N的自然数；再根据听者的位置、扬声器的位置信息以及音频信号的采样频率，得到M个音频滤波器的滤波系数；之后将原始音频信号经过各个通道的音频滤波器滤波，得到处理后的音频信号；最后将处理得到的音频信号输出到对应通道的扬声器播放，叠加每个扬声器的声场，得到总声场；检测到听者移动时，重复上述步骤，得到新的总声场。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡定禹，蒋三新，应忍冬，刘佩林，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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