一种5.1多声道声源方向重建方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种5.1多声道声源方向重建装置与方法，根据已知的声源信号s(t)，在原始声场中建立笛卡尔直角坐标系，计算听音点接收到的声源的方向矢量v0；选择包括该方向的4个扬声器，将s(t)分别乘以4个权值因子后分配到所选的四个扬声器上；计算重建声场中扬声器发出信号后听音点处所感知的声源的方向矢量v，建立原始声源的方向矢量v0和重建声场中声像的方向矢量v等价模型，求解该模型获得权值因子的值；利用求解的权值因子的值，进行扬声器的信号分配。本发明专利技术相对于现有技术，能够准确提取影响重建声像的方向信息的参数，从而能精确恢复原声源空间中的声源的方向信息。摒弃其它无关参数和冗余参数，计算效率高，操作简单，稳定性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多媒体信号处理领域，尤其涉及一种5.1多声道声源方向重建方法与装置。
技术介绍
Dolby Digital环绕声系统是一个典型的多声道环绕声系统，在全球范围内得到了广泛的使用。Dolby Digital环绕声系统由5个全频域声道和1个超低音声道组成，5个声道分别是左前、右前、前中置、左环绕和右环绕声道。超低音声道主要负责传送低音信息(＜120Hz)，其目的是为了补充其他声道的低音内容，使一些包含爆炸、撞击等低音的场景的声效更好。DoblyDigital将6个声道通过有损压缩的方式编码为一个数据流，它所采用的压缩算法将人耳不易听到的部分声音细节信息删除，从而能够实现10:1的压缩比。Dolby Digital标准在电影工业中得到了非常广泛的应用，在大多数DVD影碟中都能看到它的身影，而且几乎所有的DVD机都能支持这一标准。尽管杜比5.1多声道系统对各种背景声进行了大量渲染，能为用户带来一定程度上的音频环绕感，对音频质量的还原也十分出色，但是杜比5.1系统并没有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种5.1多声道声源方向重建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据已知的声源信号s(t)，在原始声场中以听音点为原点建立笛卡尔直角坐标系后，计算与声源距离为r的听音点处接收到的声源的方向矢量v0；S2：根据步骤1中计算的声源的方向矢量v0，选择包括该方向的4个扬声器L1，L2，L3，L4；S3：由声源信号s(t)和步骤2中的扬声器L1，L2，L3，L4，将s(t)分别乘以4个权值因子w1，w2，w3，w4后分配到所选的4个扬声器上；S4：在回放端，计算重建声场中扬声器L1，L2，L3，L4发出信号后听音点处所感知的声像的方向矢量v；S5：根据步骤1计算的原始声源的方向矢量v0和步骤4中计算...

【技术特征摘要】
1.一种5.1多声道声源方向重建方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据已知的声源信号s(t)，在原始声场中以听音点为原点建立笛卡尔直角坐标系
后，计算与声源距离为r的听音点处接收到的声源的方向矢量v0；
S2：根据步骤1中计算的声源的方向矢量v0，选择包括该方向的4个扬声器L1，L2，
L3，L4；
S3：由声源信号s(t)和步骤2中的扬声器L1，L2，L3，L4，将s(t)分别乘以4个权值因
子w1，w2，w3，w4后分配到所选的4个扬声器上；
S4：在回放端，计算重建声场中扬声器L1，L2，L3，L4发出信号后听音点处所感知的
声像的方向矢量v；
S5：根据步骤1计算的原始声源的方向矢量v0和步骤4中计算的重建声场中声像的方
向矢量v，建立方向等价模型；
S6：在步骤5的方向等价模型中，以步骤3中设置的权值因子w1，w2，w3，w4为未知
量，求解该模型获得权值因子的值；
S7：利用步骤6中求解的权值因子w1，w2，w3，w4，进行扬声器的信号分配，使重建
的声音方向与原声源的方向一致。
2.根据权利要求1所述的5.1多声道声源方向重建方法，其特征在于，在步骤S2中所
述选择的4个扬声器L1，L2，L3，L4满足如下条件：分别将听音点r(x,y,z)与L1，L2，L3，L4连接，形成一多面体，声源的方向矢量v0位于所述的多面体内部。
3.一种权利要求1或2所述的5.1多声道声源方向重建方法，其特征在于，所述步骤
S1中与声源距离为r的听音点处接收到的声源的方向矢量v0的方法包括以下步骤：
S101：利用傅立叶变换将声源的时域信号s(t)由时域转换到频域，得到频域信号s(ω)，
s(ω)＝FT(s(t))
其中FT表示对时域信号s(t)进行傅立叶变换，将时间信号s(t)转换至频域；
S102：以听音点为原点，即听音点的坐标r(x,y,z)为(0，0，0)，由频域信号s(ω)及声源在

\t声场中的位置向量ε＝(εx，εy，εz)、听音点位置坐标(0，0，0)，根据声学物理属性粒子速度的
定义，计算听音点处接收到的粒子速度pv0：
pv0(r,w)=Ge-ik|ϵ||ϵ|(1+1ik|ϵ|)×1|ϵ|-ϵx-ϵy-ϵzs(ω)]]>其中k表示波数，与声音信号的频率和声速有关，e为常数，i为虚数单位，ω为信号s(t)
的角频率，|ε|表示声源与听音点之间的距离，ε＝(εx，εy，εz)为声源在声场中的位置向量；
S103：由于粒子速度的方向与声波的传播方向一致，由粒子速度pv0，计算得出声源的方
向矢量:
v0=e-ik|ϵ|-ϵx-ϵy-ϵzs(ω)]]>其中k表示波数，与声音信号的频率和声速有关，e为常数，i为虚数单位，ω为
信号s(t)的角频率，|ε|表示声源与听音点之间的距离，ε＝(εx，εy，εz)为声源在声场中的
位置向量。
4.根据权利要求3所述的5.1多声道声源方向重建方法，其特征在于，在步骤S3中将
s(t)分别乘以4个权值因子w1，w2，w3，w4后分配到步骤S2中所选的4个扬声器上，
得到4个扬声器预分配的信号q1(t)，q2(t)，q3(t)，q4(t)；
q(t)=q1(t)q2(t)q3(t)q4(t)=W·s(t)=w1w2w3w4s(t)]]>其中W表示权值向量，其值为：
W=w1w2w3w4]]>q(t)＝(q1(t),q2(t),q3(t),q4(t))T表示扬声器L1，L2，L3，L4所分配的信号矢量，T表示
转置运算。
5.根据权利要求4所述的5.1多声道声源方向重建方法，其特征在于，所述步骤S4中计
算重建声场中由扬声器L1，L2，L3，L4发出信号后听音点处所感知的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑞敏，张茂胜，姚雪春，王晓晨，姜林，涂卫平，王松，杨乘，
申请(专利权)人：武汉大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44