從高階立體混響聲音頻信號解碼立體聲揚聲器信號的方法和裝置制造方法
【專利摘要】立體聲揚聲器設置的立體混響聲表示的解碼被稱為一階立體混響聲。但是這種一階立體混響聲方式要么具有高負旁瓣，要么具有在前面區(qū)域中的不良定位。本發(fā)明處理更高階立體混響聲HOA的立體聲解碼器的處理。期望平移函數(shù)可以從揚聲器之間的虛擬源的位移的平移定律而推導。對于每一個揚聲器，定義在采樣點的全部可能輸入方向的期望平移函數(shù)。平移函數(shù)通過圓形諧波函數(shù)接近，并且隨著立體混響聲階增大，以減小的誤差匹配期望平移函數(shù)。對于揚聲器之間的前面區(qū)域，使用如正切定律或向量基幅度平移(VBAP)的平移定律。對于后面區(qū)域，定義具有來自這些方向的聲音的輕微衰減的平移函數(shù)。
【專利說明】從高階立體混響聲音頻信號解碼立體聲揚聲器信號的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于使用用于采樣圓上的點的平移函數(shù)從高階立體混響聲(Ambisonics)音頻信號解碼立體聲揚聲器信號的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]立體聲揚聲器或耳機設置的立體混響聲表示的解碼被稱為一階立體混響聲，例如根據(jù)可以從 XiphWik1-Ambisonics http://wik1.xiph.0rg/index.php/Ambisonics#Default_channel_convers1ns_from_B-Format 獲得 的 J.S.Bamford>J.Vender-kooy 的《Ambisonic sound for us》 (Aud1 Engineering Society Preprints,Convent1n paper 4138 presented at the 99th Convent1n, 1995 年 10 月，紐約)中的等式(10)。這些方式基于在英國專利394325中公開的Blumlein立體聲。另一方式使用模式匹配:M.A.Poletti 的〈〈Three-Dimens1nal Surround Sound Systems Based on SphericalHarmonics)) (J.Aud1 Eng.Soc.，卷 53(11)，第 1004-1025 頁，2005 年 11 月)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]這種一階立體混響聲方式要么具有與基于具有八圖案(figure-of-eightpatterns)的虛擬揚聲器的Blumlein立體聲(GB394325)的立體混響聲解碼器一樣的高負旁瓣(參見 S.Weinzierl 的《Handbuch der Aud1technik)) (Springer,柏林，2008 年)中的第3.3.4.1節(jié))，要么具有前方向上的較差定位。例如，使用負旁瓣，來自右后方向上的聲音對象在左立體聲揚聲器上再現(xiàn)。
[0004]本發(fā)明要解決的一個問題是提供使用改進的立體聲信號輸出解碼的立體混響聲信號。該問題通過權(quán)利要求1和2中公開的方法解決。在權(quán)利要求3中公開利用這些方法的裝置。
[0005]本發(fā)明描述用于更高階立體混響聲HOA音頻信號的立體聲解碼器的處理。期望平移函數(shù)可以從揚聲器之間的虛擬源的位移的平移定律而推導。對于每一個揚聲器，定義全部可能的輸入方向的期望平移函數(shù)。類似于J.M.Batke、F.Keiler的《Using VBAP-derivedpanning funct1ns for 3D Ambisonics decoding)) (Proc.0f the 2nd Internat1nalSymposium on Ambisonics and Spherical Acoustics, 2010 年 5 月 6-7 日，巴黎,法國，URLhttp://ambisonicsl0.1rcam.fr/drupal/files/proceedings/presentat1ns/014_47.pdf)和W02011/117399A1的對應描述而計算立體混響聲解碼矩陣。平移函數(shù)通過圓形諧波函數(shù)近似，并且隨著立體混響聲階增大，以減小的誤差匹配期望平移函數(shù)。具體地，對于在揚聲器之間的前面區(qū)域，可以使用如正切定律或向量基幅度平移(VBAP)的平移定律。對于超過揚聲器位置的向后方向，使用具有來自這些方向的聲音的輕微衰減的平移函數(shù)。
[0006]特殊情況是使用指向后方向的揚聲器方向的心形圖案的一半。
[0007]在本發(fā)明中，尤其在前面區(qū)域中利用更高階立體混響聲的更高空間分辨率，并且后方向中的負旁瓣的衰減隨著立體混響聲階增大而增大。本發(fā)明還可以用于具有多于兩個被放置在半圓上的或小于半圓的圓的分段上的揚聲器的揚聲器設置。其還便于其中一些空間區(qū)域接收更多衰減的立體聲的更藝術(shù)的縮混。這有益于創(chuàng)建使得對話能夠更清晰易懂的改進的直接聲音與漫音比(direct-sound-to-diffuse-sound rat1)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的立體聲解碼器滿足一些重要屬性:在揚聲器之間的前方向上的良好定位，在得到的平移函數(shù)中僅存在較小負旁瓣，以及后方向的輕微衰減。其還使能當聆聽雙通道版本時可能在其他情況下被視為干擾或令人分心的空間區(qū)域的衰減或屏蔽。
[0009]與W02011/117399A1相比，逐個圓形分段地定義期望平移函數(shù)，并且在揚聲器位置之間的前面區(qū)域，可以使用公知的平移處理(例如，VBAP或正切定律)，同時后方向可以輕微衰減。當使用一階立體混響聲解碼器時這種屬性是不可行的。
[0010]原則上，本發(fā)明方法適用于從更高階立體混響聲音頻信號a(t)解碼立體聲揚聲器信號I (t)，所述方法包括下列步驟:
[0011]-從左和右揚聲器的方位角值和從圓上的虛擬采樣點的數(shù)目S計算包含全部虛擬采樣點的期望平移函數(shù)的矩陣G，

Qf (φ、) *** Os ((i)c)
[0012]其中...'Ih以及&(Φ)和?(小)元素是S個不同采樣點的平移函數(shù)；
[0013]-確定所述立體混響聲音頻信號a(t)的階N;
[0014]-從所述數(shù)目S和從所述階N計算模式矩陣Ξ和所述模式矩陣Ξ的對應偽逆Ξ+，其中 ξ = [/((^)，/(小2)，...，/(Φ3)]和:r*(#) = [r:w(#),…,似孫…,是所述立體混響聲音頻信號a(t)的圓形諧波向量7(Φ) = [Υ_Ν(Φ)，…，γ0(Φ)，…，ΥΝ(Φ)]Τ的復數(shù)共軛，并且υπ(φ)是圓形諧波函數(shù)；
[0015]-從所述矩陣G和Ξ+計算解碼矩陣D = G Ξ + ;
[0016]-計算揚聲器信號I(t) = Da⑴。
[0017]原則上，本發(fā)明方法適用于確定可以用于從2D更高階立體混響聲音頻信號a(t)解碼立體聲揚聲器信號I (t) =Da(t)的解碼矩陣D，所述方法包括下列步驟:
[0018]-接收所述立體混響聲音頻信號a(t)的階N;
[0019]-從左和右揚聲器的期望方位角值(ΦρΦΕ)和從圓上的虛擬采樣點的數(shù)目S計算包含全部虛擬采樣點的期望平移函數(shù)的矩陣G，

TQi Γ?&ι ) *** Qr rd^c^
[0020]其中=...θκ(φ5ι以及&(φ)和&(小)元素是s個不同采樣點的平移函數(shù)；
[0021]-從所述數(shù)目S和從所述階N計算模式矩陣Ξ和所述模式矩陣Ξ的對應偽逆Ξ+，其中 Ξ =和廣⑷=[Υ:Ν(φ),…,Κ0*(φ),….N⑷Γ是所述立體混響聲音頻信號a(t)的圓形諧波向量γ(Φ) = [Υ_Ν(Φ)，…，Υ0(Φ)，…，ΥΝ(Φ)]Τ的復數(shù)共軛，并且ΥΠ(Φ)是圓形諧波函數(shù)；
[0022]-從所述矩陣G和Ξ+計算解碼矩陣D = G Ξ + ;
[0023]原則上，本發(fā)明裝置適用于從更高階立體混響聲音頻信號a(t)解碼立體聲揚聲器信號I (t)，所述裝置包括:
[0024]-被適配用于從左和右揚聲器的方位角值和從圓上的虛擬采樣點的數(shù)目S計算包含全部虛擬采樣點的期望平移函數(shù)的矩陣G的部件，
[0025]其中

【權(quán)利要求】
1.一種用于從三維空間更高階立體混響聲音頻信號a(t)解碼立體聲揚聲器信號I (t)的方法，所述方法包括下列步驟: -從左和右揚聲器的方位角值(Φμ ΦΕ)和從圓上的虛擬采樣點的數(shù)目S計算(51)包含全部虛擬采樣點的期望平移函數(shù)的矩陣G，
及&(φ)和&(Φ)元素是S個不同采樣點的平移函數(shù)； -確定(52)所述立體混響聲音頻信號a (t)的階N; -從所述數(shù)目S和從所述階N計算(53、54)模式矩陣Ξ和所述模式矩陣Ξ的對應偽逆 Ξ+，其中 Ξ =和 ΠΦ) = 10(0).....Υ?(φ).....Υ^φψ是所述立體混響聲音頻信號a(t)的圓形諧波向量
，Yn ( Φ) ]Τ的復數(shù)共軛，并且Ym ( Φ)是圓形諧波函數(shù)； -從所述矩陣G和Ξ +計算(55)解碼矩陣D = G Ξ + ; -計算(56)揚聲器信號I (t) =Da(t)，其中對于該計算進行a(t)的3D到2D轉(zhuǎn)換(57)。
2.—種用于確定可以用于從2D更高階立體混響聲音頻信號a(t)解碼(56)立體聲揚聲器信號I (t) = Da (t)的解碼矩陣D的方法，所述方法包括下列步驟: -接收(52)所述立體混響聲音頻信號a (t)的階N; -從左和右揚聲器的期望方位角值(Φμ ΦΕ)和從圓上的虛擬采樣點的數(shù)目S計算(51)包含全部虛擬采樣點的期望平移函數(shù)的矩陣G，
以及和&(小)元素是S個不同采樣點的平移函數(shù)； -從所述數(shù)目S和從所述階N計算(53、54)模式矩陣Ξ和所述模式矩陣Ξ的對應偽逆 Ξ+，其中
是所述立體混響聲音頻信號a (t)的圓形諧波向量
...，Yn ( Φ) ]Τ的復數(shù)共軛，并且Ym ( Φ)是圓形諧波函數(shù)； -從所述矩陣G和Ξ +計算(55)解碼矩陣D = G Ξ +。
3.一種用于從3維空間更高階立體混響聲音頻信號a(t)解碼立體聲揚聲器信號I (t)的裝置，所述裝置包括: -被適配用于從左和右揚聲器的方位角值(Φμ ΦΕ)和從圓上的虛擬采樣點的數(shù)目s計算包含全部虛擬采樣點的期望平移函數(shù)值的矩陣G的部件(51)， 其中“GD:以及&(Φ)和&(Φ)元素是s個不同采樣點的平移函數(shù)； -被適配用于確定所述立體混響聲音頻信號a(t)的階N的部件(52)； -被適配用于從所述數(shù)目S和從所述階N計算模式矩陣Ξ和所述模式矩陣Ξ 的對應偽逆 Ξ + 的部件(53、54)，其中 Ξ = [/((^1)，γ*(Φ2),...，γ*(Φ5)]和rm =忙…；(φ)γ是所述立體混響聲音頻信號a(t)的圓形諧波向量γ(Φ) = [Υ-Ν(Φ)，...，Υο(Φ)，...，ΥΝ(Φ)]Τ的復數(shù)共軛，并且Υπ(φ)是圓形諧波函數(shù)； -被適配用于從所述矩陣G和Ξ +計算解碼矩陣D = GS+的部件(55)； -被適配用于計算揚聲器信號I (t) =Da(t)的部件(56)，其中對于計算I (t) =Da(t)進行a(t)的3D到2D轉(zhuǎn)換(57)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法的方法，或根據(jù)權(quán)利要求3的裝置的裝置，其中對于所述圓形上的多個分段定義所述平移函數(shù)，并且對于所述分段使用不同平移函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4的方法的方法，或根據(jù)權(quán)利要求3或4的裝置的裝置，其中對于揚聲器之間的前面區(qū)域，正切定律或向量基幅度平移VBAP被用作期望平移函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4和5中的一項的方法的方法，或根據(jù)權(quán)利要求3到5中的一項的裝置的裝置，其中，對于超過揚聲器位置的向后方向，使用具有來自這些方向的聲音的衰減的平移函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4到6中的一項的方法的方法，或根據(jù)權(quán)利要求3到6中的一項的裝置的裝置，其中多于兩個揚聲器被放置在所述圓形的分段上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4到7中的一項的方法的方法，或根據(jù)權(quán)利要求3到7中的一項的裝置的裝置，其中S = 8N。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4到8中的一項的方法的方法，或根據(jù)權(quán)利要求3到8中的一項的裝置的裝置，其中在均勻分布虛擬采樣點的情況下，用解碼矩陣D = α6ΞΗ替換所述解碼矩陣D = 6Ξ+，其中ΞΗ是的Ξ伴隨矩陣，并且縮放因子α取決于圓形諧波的歸一化方案和S。
【文檔編號】H04S3/00GK104205879SQ201380016236
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月28日
【發(fā)明者】F.基勒, J.貝姆 申請人:湯姆遜許可公司