具有复杂度优化的房间效果的声音空间化制造技术

本发明专利技术涉及声音的空间化，它通过将具有房间效果的至少一个传递函数应用于至少一个声音信号。这一应用相当于在频谱范围内将声音信号的频谱分量与对应于该传递函数的滤波器的频谱分量相乘，且该滤波器的各个频谱分量在时间频率表示中具有时间演变。具体的说，对于上述分量的相乘，可以忽略该滤波器超出阈值频率(Fcd(l)、Fcg(l)、Fcd(2)、Fcg(2))并在所述时间频率表示中在至少一个给定瞬间(m＝1，m＝2)之后的频谱分量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有房间效果的声音空间化。
技术介绍
本专利技术在分别从与虚拟扬声器(例如在要呈现的声音的多声道表示或者环绕立体声表示中)相关的L个声道发出的声音信号的处理中找到一种有益但非限制的应用，以便用于在真正扬声器(例如，在双耳耳机中的两个听筒或者在反耳(transaural)中的两个分离的扬声器)上进行空间化的渲染。举例来说，来自这些声道中的一个的信号可在双耳中处理为在左听筒具有第一贡献和在右听筒具有第二贡献，尤其是通过将具有房间效果的传递函数应用于这些贡献的每一个。这些具有房间效果的传递函数的应用有助于为收听者提供沉浸式的感觉，犹如将与那个声道相关的虚拟扬声器可相对于收听者所“放置”。在一个特定实施例中，具体如文档FR1357229所描述，可以一种BRIR(“双耳房间脉冲响应”)类型的脉冲响应的形式，将在时域中具有房间效果的传递函数应用于相应声道的每一个声音信号。具体的说，在通过引用将其结合在本文中的那一文档中，BRIR传递函数被构建为下面两个函数的组合：-第一传递函数，为每个信号所专用，以及，-第二通用传递函数，为所有信号所共用并且具体以混响声场为特征，后者的出现通常在某段时间后发生在房间中，一般是在声波的第一反射之后。这一实施例有利地允许应用所有信号所共用的处理，它实际上物理地对应于当混响发生时声波的“混合”，因此在某段时间后(特征化混响声场的出现的开始)。这一实施例减少了在多个初始声道上的具有房间效果的空间化处理的复杂度。然而，在具有发生在渲染之前的渲染的模块中，期望能进一步最小化空间化处理的复杂度。作为一个非限制性示例，由压缩解码器以编码的形式接收多声道的信号。一旦解码之后，此解码器就将声道的信号发送至用于在两个扬声器上渲染具有房间效果声音的空间化模块。然后，就希望能减少在此空间化步骤中的处理(它在接收的信号的解码之后)的复杂度，使之在渲染之前接收信号时所有的解码和空间化步骤不会变慢
技术实现思路
本专利技术旨在改进该状况。为此，本专利技术提出减少具有房间效果的传递函数的应用的复杂度，尤其是通过在频谱范围内减少这一复杂度。在频谱范围内，通过表示传递函数的滤波器(参考将在下文进一步详细描述的图1)，将传递函数的卷积变为信号的频谱分量的乘积。本专利技术基于有利的观察，即在直接传播后，声波在高频段趋于衰减，这是因为吸收声音的表面上的渐进反射(特别是墙壁、收听者的脸等)，尤其是高频。此外，在声音的传播中，空气本身也会吸收声音中的最高频的频谱分量。例如，对于混响声场来说，这一现象会进一步增加，因此，对它来说，就不需要对非常高的频率(例如高于5至15kHz的频率范围)进行频率表示。于是，就有可能在应用具有房间效果的传递函数时减少处理的复杂度，在频谱范围中，当乘以前述频谱分量时，简化为不再考虑与高于预先确定的截止频率的频率相关的分量(例如，高于5至15kHz)。本专利技术因此关注一种适用于声音空间化的方法，包括将具有房间效果的至少一个传递函数应用于至少一个声音信号，所述应用相当于在频谱范围中将该声音信号的频谱分量与对应于所述传递函数的滤波器的频谱分量相乘。该滤波器的每一个频谱分量都具有在时间频率表示中的时间演变(将参考图3进一步描述)。具体的说，在所述时间频率表示中，对于上述分量的乘积来说，可以忽略超出阈值频率并且在至少一个给定的瞬间之后的该滤波器的这些频域分量。因此，在此给定的瞬间之后，该滤波器的频谱分量被考虑直至例如可被选择为5和15kHz之间的一截止频率(取决于要应用的房间效果和/或取决于要空间化的信号，如下文所述)。在该截止频率之外，甚至不再执行该乘法，它在数学上等同于该信号乘以零。这一给定的瞬间一般可表示为当声波开始经历混响的时刻(通过连续的反射，或者稍后，从混响声场的出现)。于是，一般来说，在其中该传递函数考虑房间效果中的混响(例如，考虑该混响场)的实施例中，所述给定的瞬间可选择为这些混响的函数。举例来说，在房间效果混响中，所述给定的瞬间可在具有初始反射的直接声音传播之后，并因此对应于混响声场的出现开始之时。此外，可提供一种实施例，其中在所述时间频率表示中，上述阈值频率随着时间而降低。举例来说，如果信号是在数个连续时间块中进行采样的，对于第一块，在分量的乘积中，它可能被安排为诸如保留该信号中出现的频谱分量，然后对于在第一块之后的第二块忽略超出第一阈值频率的那些，然后对于在第二块之后的第三块忽略超出第二阈值频率的那些，等等；其中第二阈值频率低于第一阈值频率。因此，一般来说，在其中信号以多个连续块进行采样的实施例中，对于分量的乘积来说，可以忽略该滤波器的下述频谱分量：-对于给定块，超出第一阈值频率的，-然后，对于该给定块之后的块，超出第二阈值频率的，该第二阈值频率低于第一阈值频率。所述给定块可包括，举例来说，在时间上处于对应于当声波已经经历一个或多个反射时刻甚至在混响声场的出现开始之时的时间采样。在所述给定块之后(紧挨着或者相隔着数个块)的块可包括，举例来说，在时间上处于混响声场的出现开始之后或者适于该开始的采样。这一实施例允许，举例来说，从在用于混响的高频声音衰减中减少有可能听得见的人工效果，可以数个块来逐渐实现这一实施例。还允许考虑具有混响声场特征的多种形式的传递函数(下文表示为其中m为块的索引)。例如，有可能将传递函数应用于所述给定的块，并针对接下来的块将时间上逐渐截止的窗口(“淡出”类型的窗口)应用于这一传递函数以便“结束”该混响声场的出现。在其中该方法由声音空间化模块所实施的实施例中，该声音空间化模块接收多个输入信号并提供至少两个输出信号，将具有房间效果的传递函数应用于各个输入信号，以便提供各个输出信号，所述输出信号各自通过应用下述类型的公式给出：Ok=Σl=1L(I(l)*[0;...;fk(l)]Ak(l))+Σm=1M(z-iDDm.G(I(l)).Σl=1L(1Wk(l).I(l)))*[0;...;fk(m)]Bmeank(m)]]>Ok是输出信号，并且k是与一个输出信号相关的索引，l∈[1；L]是与所述输入信号中的一个输入信号相关的索引，L是输入信号的数量，并且I(l)是所述输入信号中的一个输入信号，Ak(l)是具有房间效果的传递函数，专用于一个输入信号，是具有房间效果的通用的传递函数，为输入信号所共用，Wk(l)是所选择的加权因子，并且G(I(l))是预先确定的功率补偿增益本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于声音空间化的方法，包括将具有房间效果的至少一个传递函数应用于至少一个声音信号，所述应用相当于在频谱范围中将该声音信号的频谱分量与对应于所述传递函数的滤波器的频谱分量相乘，该滤波器的每一个频谱分量在时间频率表示中具有时间演变，其中针对分量的所述相乘，可以忽略该滤波器超过阈值频率且在所述时间频率表示中在至少一个给定瞬间之后的所述频域分量，并且其中，通过接收多个输入信号和提供至少两个输出信号的声音空间化模块的一种实施方式，将具有房间效果的传递函数应用于每个输入信号，以便提供各个输出信号，通过应用下述类型的公式给出所述各个输出信号：Ok=Σl=1L(I(l)*[0;...;fk(l)]Ak(l))+Σm=1M(z-iDDm.G(I(l)).Σl=1L(1Wk(l).I(l)))*[0;...;fk(m)]Bmeank(m)]]>Ok是输出信号，并且k是与一个输出信号相关的索引，l∈[1；L]是与所述输入信号中的一个输入信号相关的索引，L是输入信号的数量，并且I(l)是所述输入信号中的一个输入信号，Ak(l)是具有房间效果的传递函数，专用于一个输入信号，是具有房间效果的通用的传递函数，为输入信号所共用，Wk(l)是所选择的加权因子，并且G(I(l))是预先确定的功率补偿增益，z‑iDDm是延迟的应用，被认为采样的块的数量，对应于在与房间效果对应的在房间中的声音的发散与所述房间中混响场的出现开始之时之间的时间差，索引m对应于与这一延迟对应的持续时间中的多个采样的块，M为在时间频率表示中传递函数持续的块的总数量，符号“.”表示乘积，术语“*[0；…；fk(l)]”表示在受限数量的频率上的卷积算子并且范围为最低频率至最高频率fk(l)，它是至少一个索引为l的输入信号的函数，以及，术语“*[0；…；fk(m)]”表示在受限数量的频率上的卷积算子并且范围为最低频率至频率fk(m)，它是索引为m的采样的块的函数。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.18 FR 13601851.适用于声音空间化的方法，包括将具有房间效果的至少一个传递函数应用于至少一
个声音信号，所述应用相当于在频谱范围中将该声音信号的频谱分量与对应于所述传递函
数的滤波器的频谱分量相乘，该滤波器的每一个频谱分量在时间频率表示中具有时间演
变，
其中针对分量的所述相乘，可以忽略该滤波器超过阈值频率且在所述时间频率表示中
在至少一个给定瞬间之后的所述频域分量，并且其中，通过接收多个输入信号和提供至少
两个输出信号的声音空间化模块的一种实施方式，将具有房间效果的传递函数应用于每个
输入信号，以便提供各个输出信号，通过应用下述类型的公式给出所述各个输出信号：
Ok=Σl=1L(I(l)*[0;...;fk(l)]Ak(l))+Σm=1M(z-iDDm.G(I(l)).Σl=1L(1Wk(l).I(l)))*[0;...;fk(m)]Bmeank(m)]]>Ok是输出信号，并且k是与一个输出信号相关的索引，
l∈[1；L]是与所述输入信号中的一个输入信号相关的索引，L是输入信号的数量，并且
I(l)是所述输入信号中的一个输入信号，
Ak(l)是具有房间效果的传递函数，专用于一个输入信号，
是具有房间效果的通用的传递函数，为输入信号所共用，
Wk(l)是所选择的加权因子，并且G(I(l))是预先确定的功率补偿增益，
z-iDDm是延迟的应用，被认为采样的块的数量，对应于在与房间效果对应的在房间中的
声音的发散与所述房间中混响场的出现开始之时之间的时间差，索引m对应于与这一延迟
对应的持续时间中的多个采样的块，M为在时间频率表示中传递函数持续的块的总数量，
符号“.”表示乘积，
术语“*[0；…；fk(l)]”表示在受限数量的频率上的卷积算子并且范围为最低频率至最
高频率fk(l)，它是至少一个索引为l的输入信号的函数，以及，
术语“*[0；…；fk(m)]”表示在受限数量的频率上的卷积算子并且范围为最低频率至频
率fk(m)，它是索引为m的采样的块的函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阈值频率在时间频率表示中随着时间
递减。
3.根据上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，获取与声音信号中最高频率的频
谱分量相关的信息并且其中所述阈值频率是预先确定的阈值频率和所述最高频率之间的
最小值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述声音信号源自压缩解码器并且与最高
频率的频谱分量相关的信息可由解码器提供。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，以给定的采样频率采样声音信号并基
于所述采样频率选择所述阈值频率。
6.根据上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在分别与第一和第二声道相关的
至少第一和第二虚拟扬声器上对声音信号进行空间化，并且将具有房间效果的第一和第二
传递函数分别应用于所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里·帕洛内，马克·埃梅里特，
申请(专利权)人：奥兰吉公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR