專利名稱：動態(tài)空間音頻區(qū)配置的方法和設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于與顯示器同時提供音頻的方法和設備。
背景技術(shù)：
Ambiosonics是一種環(huán)繞聲系統(tǒng)，其中，捕獲原始演奏用于重放。用于捕獲這種演 奏的技術(shù)是，使得可以相對良好地重新創(chuàng)建原始環(huán)繞聲。在一些情況下，可以再現(xiàn)環(huán)繞聲的 “全球形(full sphere)，，。加利福尼亞大學Santa Barbara分校開發(fā)了一種Allosphere系統(tǒng)，包括具有幾百 個揚聲器(speaker)、跟蹤系統(tǒng)和交互機構(gòu)的3-story高球形儀器。Allosphere系統(tǒng)具有 水平面3度、仰角10度的空間分辨率，并且使用8個擴音器(loudspeaker)環(huán)，其中每個環(huán) 16-150個擴音器。NHK開發(fā)了一種用于超高清電視的22. 2多聲道聲音系統(tǒng)。目的是再現(xiàn)身臨其境和 自然三維聲場，該聲場提供存在與逼真的感知。22. 2聲音系統(tǒng)包括具有9個聲道的上層，具 有10個聲道的中間層以及具有3個聲道的下層，以及用于低頻效果的兩個聲道。Ambiosonics、Allosphere和NHK系統(tǒng)適合于再現(xiàn)聲音，并且可以與視頻內(nèi)容同時 呈現(xiàn)，使得用戶可以具有愉悅的體驗。B. Bauer 的 “Phasor Analysis of Some Stereophonic Phenomena，” (Journal Acoust. Society of America, Vol. 33,November 1961)和 V. Pulkki 的“Uniform Spreading of Amplitude Panned Virtual Sources，，，(Proceedings of the 1999 IEEE Workshop on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics, 1999)
移動拍攝(panning)(強度/幅度移動拍攝)來創(chuàng)建左與右擴音器之間的虛源(virtual source)位置。然而，這些系統(tǒng)不涉及顯示器上AV窗口以及針對該AV窗口的空間音頻再現(xiàn) 的構(gòu)思。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面中，公開了一種用于為顯示器呈現(xiàn)視聽內(nèi)容的方法。該方法 包括在顯示器上定義與具有關(guān)聯(lián)的音頻信號的程序相關(guān)聯(lián)的窗口 ；基于顯示器上的窗口 位置定義音頻信號的音頻位置，并定義與顯示器相關(guān)聯(lián)的至少兩個揚聲器的位置；基于音 頻位置修改音頻信號，以使音頻信號看起來源自所述窗口。在本發(fā)明的另一方面中，公開了一種用于為顯示器呈現(xiàn)視聽內(nèi)容的設備。該設備 包括窗口定義部分，用于在顯示器上定義與具有關(guān)聯(lián)的音頻信號的程序相關(guān)聯(lián)的窗口 ； 音頻位置定義部分，用于基于顯示器上窗口的位置定義音頻信號的音頻位置，并定義與顯 示器相關(guān)聯(lián)的至少兩個擴聲器的位置；修改部分，用于基于音頻位置修改音頻信號，以使音 頻信號看起來源自所述窗口。結(jié)合附圖，考慮本發(fā)明的以下詳細描述，可以更容易地理解本發(fā)明的上述和其他 目的、特征和優(yōu)點。


圖1示出了動態(tài)空間音頻區(qū)系統(tǒng)。圖2示出了擴音器對平面和虛源位置計算。圖3示出了定義了擴音器對、收聽者和圓的三維平面。

圖4示出了映射至擴音器對的視聽窗口。圖5示出了視聽窗口至擴音器對的映射。圖6示出了屏幕上虛源位置計算的流程圖。圖7示出了使用常規(guī)技術(shù)將屏幕上虛源位置映射至實際虛源位置的流程圖。圖8示出了使用圖7的常規(guī)技術(shù)將屏幕上虛源位置映射至實際虛源位置的三維映 射。圖9示出了使用投影技術(shù)將屏幕上虛源位置映射至實際虛源位置的流程圖。圖10示出了使用圖9的投影技術(shù)將屏幕上虛源位置映射至實際虛源位置的三維 映射。圖11示出了虛源位置和實際虛源位置對的部分縮放。圖12示出了具有4個擴音器的動態(tài)空間音頻區(qū)系統(tǒng)。圖13示出了可以實現(xiàn)本發(fā)明方法的設備。
具體實施例方式為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所示的問題，本發(fā)明描述了一種用于將顯示器上的AV窗口 映射至來自所有擴音器對集合的擴音器對的方法。本發(fā)明還描述了一種用于將AV窗口映 射至屏幕上虛源位置的方法，以及一種屏幕上虛源位置至實際虛位置的映射。本發(fā)明還提供了一種用于多聲音定位以覆蓋墻面顯示器的新穎的固定擴音器配 置。本發(fā)明提供了這種擴音器設置，使用固定擴音器集合為顯示器上的多個AV窗口提供虛 擬聲音定位。所提出的設置使用擴音器的固定配置位置，以提供看起源自顯示器屏幕上多 個并發(fā)AV窗口的屏幕上位置的空間音頻。在上述方法中，固定擴音器位置在垂直顯示平面 中。這提供了與現(xiàn)有技術(shù)的差別，這是由于提供了擴音器在圍繞收聽者的水平面的環(huán)繞聲 和虛擬聲定位系統(tǒng)。具有大屏幕尺寸和高分辨率的顯示器日益變得經(jīng)濟并普遍存在。這些包括平板 IXD和PDP顯示器、前和后投影顯示器、其他類型的顯示器。在家庭環(huán)境中，傳統(tǒng)上已使用顯 示器在觀看視聽內(nèi)容的同時觀看單個節(jié)目。隨著顯示器逐漸變大，多個用戶同時使用顯示 器用于多個分離應用更加可行。單個用戶使用顯示器用于多個同時使用可是可行的。這些 應用可以包括觀看電視、觀看網(wǎng)絡視聽流、現(xiàn)實高清遠地視在(tele-presence)、音樂和音 頻應用、單玩家和多玩家游戲、社交應用(例如，F(xiàn)lickr,Facebook, Twitter等)、以及交互 多媒體應用。對于這些應用中的許多應用，音頻是整體方面。不幸地，當同時使用多個應用 時，很難確定與每個應用相關(guān)聯(lián)的音頻。此外，對于大顯示器而言，很難識別聲音由哪個應 用產(chǎn)生。為了向用戶提供將音頻聲音與特定源窗口相關(guān)聯(lián)的能力，期望系統(tǒng)修改音頻信 號，使得音頻看起來源自特定窗口。在顯示器上有多個活動窗口的情況下，期望系統(tǒng)修改音頻信號，使得相應音頻看起來源自相應窗口。在一些情況下，根據(jù)各個布置在一起的多個顯 示來構(gòu)造顯示，以有效形成單個顯示。參照圖1，空間音頻區(qū)系統(tǒng)可以首先識別10視聽窗口位置。定義窗口是指顯示 屏幕的應用所使用的AV窗口(或視點)。在這種情況下的詞語“窗口”用于描述桌面應用 窗口。大尺寸顯示(包括拼接顯示)可以并發(fā)地顯示多個應用(多個程序)A(i)，i =0， 1，. . .，Z-I。每個應用/程序在顯示器上具有其自己的窗口 /視點/區(qū)域，從而創(chuàng)建多個窗 口，使得窗口中的一個包括顯示器的一部分。每個應用同樣傾向于在其自己的窗口/視點 中運行。為了簡單起見，描述可以考慮單個應用A(i)，其具有CXD個水平和垂直像素的窗 口 W(i)。然而，同樣可以使用多個并發(fā)窗口。窗口位于顯示器上，使得(在矩形窗口的情況 下)窗口的左下角相對于整體顯示在(b lx，bly)的位置x，y。整體顯示在顯示器的左下角 上具有(0，0)位置。應用窗口中的一些可以是視聽程序窗口。如果窗口與音頻信號相關(guān)聯(lián)，則可以認 為該窗口是視聽程序窗口。視聽窗口的典型示例可以包括娛樂應用(例如，視頻回放)、通 信應用(例如，視頻會議)、信息應用(例如，音頻日程表通知工具)等。定義音頻位置與在 屏幕上窗口內(nèi)定義用戶期望音頻看起來從中產(chǎn)生的(x，y)位置/地點相關(guān)。參照圖2，在識別視聽窗口位置10之后，系統(tǒng)可以計算20擴音器對和虛源位置弧 (使用虛源位置弧計算)。實質(zhì)上，在給定揚聲器布置的情況下，這可以計算聲音看起來從 中產(chǎn)生的可用位置。基于音頻位置修改音頻信號使得音頻信號看起來源自窗口涉及虛源定 位算法和其中的各個步驟，以實現(xiàn)音頻來自窗口內(nèi)所選位置的感知?？梢远x以下符號將擴音器對Sp⑴，Sp (j)表示為P (i，j)。將擴音器Sp⑴的位置定義100為(Xi, Yi, Zi)。在示例中，所有擴音器Sp (i)可 以具有相同Zi坐標。對于SP⑴Vi這可以表示為Zi = ZD?？梢詫脑c到揚聲器位置的矢 量定義為針對Sp (i)的‘。將收聽者L位置定義110為(Xl，YL，ZJ。將從原點到收聽者位置的矢量定義為巧。然后，如下獲得120平面E (L，Sp⑴，Sp(j)) =E(i, j)的方程，其中該平面由點 L，Sp ⑴，Sp (j)定義將矢量ζ和。定義為(a) V1=Vl-V^(b) Vj=Vl-V^J,然后平面的法向由以下給出N(EQJ))=巧χ巧，其中，X表示矢量叉乘。用坐標(XLij，YLiJ,ZLiJ)表示法向矢量iV(￡(>_，/)) 130°然后，由點L，Sp⑴，Sp (j)定義的3D平面(E(i，j))的方程是
XLiJ (x-XL) +YLiJ (y-YL) +ZLiJ (Z-Zl) = 0。在三維平面E(i，j)中以(XL，YL，ZL)為中心并通過點Sp⑴，Sp (j)的圓可以由以 下方程定義140 矢量ζ和巧定義如上。
如下可以應用Gram-Schmidt過程以獲得平面E(i，j)中矢量巧，^的正交集合
權(quán)利要求
1.一種用于為顯示器呈現(xiàn)視聽內(nèi)容的方法，包括(a)在所述顯示器上定義與具有關(guān)聯(lián)的音頻信號的程序相關(guān)聯(lián)的窗口；(b)基于所述顯示器上的所述窗口位置定義所述音頻信號的音頻位置，并定義與所述 顯示器相關(guān)聯(lián)的至少兩個揚聲器的位置；(c)基于所述音頻位置修改所述音頻信號，以使所述音頻信號看起來源自所述窗口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法包括兩個揚聲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法包括三個揚聲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述窗口包括所述顯示器的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述顯示器上定義與具有關(guān)聯(lián)的音頻信號 的程序相關(guān)聯(lián)的多個窗口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述顯示器上定義與具有關(guān)聯(lián)的音頻信號 的多個程序相關(guān)聯(lián)的多個窗口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述音頻位置基于虛源位置弧計算。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少兩個揚聲器是揚聲器對。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少兩個揚聲器是三個擴音器，并且所述音 頻位置基于所述三個擴音器限定的球形三角。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述音頻位置還基于虛源位置弧。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，相對于收聽者限定所述虛源位置弧。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，相對于多個擴音器對限定所述虛源位置弧。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，選擇所述虛源位置弧作為最接近所述窗口的 所述多個擴音器對中的擴音器對。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，音頻位置還基于屏幕虛源位置確定。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，將所述屏幕虛源位置映射至所述虛源位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述源自還基于為所述多個擴音器對中的每 一對選擇增益。
17.一種用于為顯示器呈現(xiàn)視聽內(nèi)容的設備，包括(a)窗口定義部分，用于在顯示器上定義與具有關(guān)聯(lián)的音頻信號的程序相關(guān)聯(lián)的窗Π ；(b)音頻位置定義部分，用于基于所述顯示器上所述窗口的位置定義所述音頻信號的 音頻位置，并定義與所述顯示器相關(guān)聯(lián)的至少兩個揚聲器的位置；(c)修改部分，用于基于所述音頻位置修改所述音頻信號，以使所述音頻信號看起來源 自所述窗口。
全文摘要
一種用于為顯示器呈現(xiàn)視聽內(nèi)容的方法和設備，包括在顯示器上定義與具有關(guān)聯(lián)的音頻信號的程序相關(guān)聯(lián)的窗口?；陲@示器上的窗口位置定義音頻信號的音頻位置，并定義與顯示器相關(guān)聯(lián)的至少兩個揚聲器的位置?；谝纛l位置修改音頻信號，以使音頻信號看起來源自所述窗口。
文檔編號H04R5/00GK102075832SQ20101055905
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者薩欽·G·德什潘德 申請人:夏普株式會社