一种网格化3D声场采样方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及声场采样及构建技术领域，具体来说是一种网格化3D声场采样方法及系统，通过拾音器测量记录每一测点对应于每一声源的扫频信号数据，以根据扫频信号数据获得脉冲响应数据，并通过插值计算获得每一测点对相邻两声源之间的任意位置的脉冲响应数据。本发明专利技术的方法使得虚拟声源在声源区内的位置选取没有限制，音乐厅中声源与听音位置可以无限定位和选择，在音乐后期制作或现场虚拟声场再造时，可以选择合适的虚拟声源和听音位来找到最佳的录音和混音位置，如在舞台上稍微向后移动乐器，以获得更好的平衡，或使其更靠近，以获得更清晰的效果，达到在一个虚拟音乐厅的环境下，聆听到仿佛置身于现场的音乐会。

【技术实现步骤摘要】
一种网格化3D声场采样方法及系统
本专利技术涉及声场采样及构建
，具体来说是一种网格化3D声场采样方法及系统。
技术介绍
音乐厅设计与一般建筑不同，首先考虑声学效果。每一个音乐厅都有其独特的声学效果，譬如举世闻名的柏林爱乐音乐厅、维也纳音乐厅、阿姆斯特丹音乐厅、波士顿交响音乐厅等都因其独特的声学效果而备受瞩目。为了对音乐厅等场所的音乐进行录制和重现，现有技术一般采用卷积采样混响法或者算法混响法。采用卷积混响的听感可以做到接近逼真，但采样和听感是静态的。卷积混响中的声场采样技术主要基于声场的脉冲响应数据获取，声场脉冲响应是指声场中接收位置收到的由脉冲声源辐射的信号序列，受限于还原格式与还原技术，当前的脉冲响应数据获取往往仅采集接收位置的全指向单声道脉冲信号。因此，现有技术所采样获取的数据缺乏分离度，在声场重构时缺失3D的临场感。而算法混响法的听感虽然可以做到较高的品质，但往往缺乏逼真的品质，特别是在处理复杂的、长混响空间的T60衰减部分。因此，为了更加逼真地记录、传播音乐会的录音品质，在听觉上改变以往只能去现场体验音乐会的效果的现状，并实现异地空间虚拟声场的构建，有必要对音乐厅的声场进行革命性地3D网格化采样，从而填补国内外相关采样技术的空白，为日后建立国内乃至国际的音乐厅3D声场数据库奠定基础。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，提供一种网格化3D声场采样方法及系统，以提高录音品质和播放效果。为了实现上述目的，设计一种网格化3D声场采样方法，在采样空间内设有声源区和测点区，在声源区内布设若干声源点，每个声源点处均设有声源，在测点区内布设若干测点，测点处用于设置拾音器以对声源进行采样，并通过如下步骤以实现3D声场采样：S1.通过拾音器测量记录每一测点对应于每一声源的扫频信号数据，以根据扫频信号数据获得脉冲响应数据，并通过插值计算获得每一测点对相邻两声源之间的任意位置的脉冲响应数据。S2.对于测点区内的任意测点，选择声源区内的任意位置，并依据测点对该任意位置的脉冲响应数据合成音频信号。优选地，所述的拾音器采用Ambisonics拾音器，所述的扫频信号数据为Ambisonics扫频信号数据，所述的脉冲响应数据为Ambisonics脉冲响应数据。优选地，所述的方法在声源区内布设若干虚拟声源点，根据步骤S1分别获得所述的若干测点对应于所述的若干虚拟声源点的脉冲响应数据，而后通过步骤S2分别获得所述的若干测点对应于所述的若干虚拟声源点的音频信号，并将所述的音频信号存储于存储器中。优选地，选择并播放所述的音频信号，以获得任意测点对应于任意虚拟声源点的音频信号。优选地，所述的虚拟声源点均匀地分布于声源区内。优选地，所述的方法应用于音乐厅中，所述的声源区为舞台区域，所述的声源点对应于乐队编制布局而布置。优选地，所述的方法应用于音乐厅中，所述的测点区为观众席区域，所述的测点区中部的测点密度最大。优选地，所述的插值计算采用双三次插值算法。本专利技术还涉及一种用于所述的网格化3D声场采样方法的采样系统，包括：用于测量记录每一测点对应于每一声源的扫频信号数据的拾音器；用于根据扫频信号数据获得脉冲响应数据、通过插值计算获得每一测点对相邻两声源之间的任意位置的脉冲响应数据、通过脉冲响应数据合成音频信号的处理器。本专利技术再涉及一种用于所述的网格化3D声场采样方法的采样系统，包括：用于测量记录每一测点对应于每一声源的扫频信号数据的拾音器；用于根据扫频信号数据获得脉冲响应数据、通过插值计算获得每一测点对相邻两声源之间的任意位置的脉冲响应数据、通过脉冲响应数据合成音频信号的处理器；用于存储所述的音频信号的存储器。本专利技术同现有技术相比，其优点在于：本专利技术的方法使得虚拟声源在声源区内的位置选取没有限制，音乐厅中声源与听音位置可以无限定位和选择，在音乐后期制作或现场虚拟声场再造时，可以选择合适的虚拟声源和听音位来找到最佳的录音和混音位置，如在舞台上稍微向后移动乐器，以获得更好的平衡，或使其更靠近，以获得更清晰的效果。对于在耳机听音环境、可变电子声罩虚拟声场再造系统的听感上，可以达到十分逼近再造所采样音乐厅的声学效果，从而达到在一个虚拟音乐厅的环境下，聆听到仿佛置身于现场的音乐会，并且听众还可虚拟选择听音座位的位置，来聆听所处音乐厅内不同位置的演奏效果。附图说明图1是一实施方式中本专利技术的声源点布置于音乐厅内的布置示意图。图2是一实施方式中音乐厅内舞台上的声源点布置示意图。图3是一实施方式中本专利技术的测点布置于音乐厅内的布置示意图。图4是一实施方式中本专利技术中音频信号的步骤示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本申请专利技术人发现，在音乐厅中，一方面，舞台上演奏者通过音乐厅的声学设计，在各自所在的演奏位置实时地返听到自己演奏的声音，然后决定在这个音乐厅里他们怎样进行演奏。另一方面，在观众席，每一个座位都在接收来自每一件乐器所在舞台位置的独特的听感，这实际上是演奏者乐器所在位置的发出的直达声加上该位置所触发的来自墙面、天花、地面等全方位3D的反射声所叠加而成的综合的听觉效果。也就是说，音乐厅中，每一个座位都有着其特有的声学听觉效果，且声学听觉效果随着舞台上乐器的位置不同而不同。鉴于此，本实施方式提供一种网格化3D声场采样方法，在采样空间内设有声源区和测点区，在声源区内布设若干声源点S1、S2…Sp，每个声源点处均设有声源，在测点区内布设若干测点T1、T2…Tq，测点处用于设置拾音器以对声源进行采样，其中p和q均为大于等于2的正整数，并通过如下步骤以实现3D声场采样：S1.通过拾音器测量记录每一测点对应于每一声源的扫频信号数据，以通过处理器根据扫频信号数据获得脉冲响应数据，并通过插值计算获得每一测点对相邻两声源之间的任意位置的脉冲响应数据。S2.对于测点区内的任意测点，选择声源区内的任意位置，并通过处理器依据测点对该任意位置的脉冲响应数据合成音频信号。此外，在声源区内还可以选取若干点位作为虚拟声源点，根据步骤S1分别获得所有测点对应于所有虚拟声源点的脉冲响应数据，并通过步骤S2分别获得所有若干测点对应于所有虚拟声源点的音频信号后，能将所述的音频信号存储于存储器中，从而无需在点位选取后再实时根据点位进行音频信号的合成，而事先完成了所有虚拟声源点的音频信号的合成，则使用时，根据使用者选择的听音位置和声源位置，能够直接调用存储器中的音频信号并进行播放。本实施方式将本方法应用于音乐厅中，所述的声源区为舞台区域，所述的声源点对应于乐队编制布局而布置，以下进行详细说明。首先，在舞台区域内进行声源点的网格化分割，即将舞台网格化分割成p个区块，依次按顺序在每一个区块内设置一个声源点S，即布设有声源点S1,S2,…本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网格化3D声场采样方法，其特征在于在采样空间内设有声源区和测点区，在声源区内布设若干声源点，每个声源点处均设有声源，在测点区内布设若干测点，测点处用于设置拾音器以对声源进行采样，并通过如下步骤以实现3D声场采样：/nS1.通过拾音器测量记录每一测点对应于每一声源的扫频信号数据，以根据扫频信号数据获得脉冲响应数据，并通过插值计算获得每一测点对相邻两声源之间的任意位置的脉冲响应数据；/nS2.对于测点区内的任意测点，选择声源区内的任意位置，并依据测点对该任意位置的脉冲响应数据合成音频信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种网格化3D声场采样方法，其特征在于在采样空间内设有声源区和测点区，在声源区内布设若干声源点，每个声源点处均设有声源，在测点区内布设若干测点，测点处用于设置拾音器以对声源进行采样，并通过如下步骤以实现3D声场采样：
S1.通过拾音器测量记录每一测点对应于每一声源的扫频信号数据，以根据扫频信号数据获得脉冲响应数据，并通过插值计算获得每一测点对相邻两声源之间的任意位置的脉冲响应数据；
S2.对于测点区内的任意测点，选择声源区内的任意位置，并依据测点对该任意位置的脉冲响应数据合成音频信号。


2.如权利要求1所述的网格化3D声场采样方法，其特征在于所述的拾音器采用Ambisonics拾音器，所述的扫频信号数据为Ambisonics扫频信号数据，所述的脉冲响应数据为Ambisonics脉冲响应数据。


3.如权利要求1所述的网格化3D声场采样方法，其特征在于所述的方法在声源区内布设若干虚拟声源点，根据步骤S1分别获得所述的若干测点对应于所述的若干虚拟声源点的脉冲响应数据，而后通过步骤S2分别获得所述的若干测点对应于所述的若干虚拟声源点的音频信号，并将所述的音频信号存储于存储器中。


4.如权利要求3所述的网格化3D声场采样方法，其特征在于选择并播放所述的音频信号，以获得任意测点对应于任意虚拟声源点的音频信号。


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【专利技术属性】
技术研发人员：徐真德，
申请(专利权)人：费迪曼逊多媒体科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31