專利名稱：三度空間音效處理系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用一般聲源即可產(chǎn)生三度空間音效處理系統(tǒng)及方法，利用聲源路徑變化方式，并配合人體頭部相關(guān)轉(zhuǎn)換函數(shù)(Head-Related Transfer Functions HRTFs)與使用者的需求與設(shè)定，將一般常見的聲源轉(zhuǎn)換為具三度空間音效的聲源信號，使其具有連續(xù)性與精確定位的效果，而且利用兩個揚聲器即可播放出具有三度空間音效的聲信號。
隨著電子工業(yè)的突飛猛進，在電腦上播放影片已不再是難事，尤其是在多媒體進駐電腦之后，不論是電腦電玩或虛擬實境(Virtualreality)的應(yīng)用，對于處理視頻(Video)與聲頻(Audio)信號功能的要求也日漸升高，除了較高的解析度與視訊播放質(zhì)量外，對于聲頻效果方面，亦存在由平面發(fā)聲逐漸演化為立體音效的情形。
然而傳統(tǒng)的立體聲(Stereo sound)，是在兩個揚聲器(Speaker)之間利用左右移動聲音(Panning)的發(fā)聲方式，來模擬實際的三度空間聲源的移動，事實上聲源并不是真正定位在三度空間。另一種環(huán)繞聲(Surround sound)雖然經(jīng)由數(shù)個揚聲器來產(chǎn)生三度空間的發(fā)聲效果，但無法將聲源在空間精確定位，所以聲音效果皆未達到令人滿意的地步。
習知的移動聲源的錄制方式，當碰到聲源以不規(guī)則路徑移動時，所采取的處理方式為分段剪輯，在連接各聲音片段后合成，所以常在連接處發(fā)生聲音大小不符或是聲音不連續(xù)的情形，而在三度空間音效的處理上利用這種片段處理聲源的方式，所產(chǎn)生的不連續(xù)問題更為嚴重，因此，必須提供一種能輕易制作真正具有三度空間音效處理方法，以克服習知技術(shù)的問題。
本發(fā)明的目的在于提出一種可精確定位及具有連續(xù)性的處理系統(tǒng)與方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采取如下方案本發(fā)明提供了一種三度空間音效處理系統(tǒng)與其運作方法，是將一般聲源的聲信號作為輸入信號，配合直線、矩形、圓形、橢圓形與自由路徑五種聲源路徑移動方式，再依據(jù)頭部相關(guān)轉(zhuǎn)換函數(shù)(HRTFs)以及使用者的需求與設(shè)定，將該聲源轉(zhuǎn)換為三度空間的聲源信號，以使三度空間聲信號具有連續(xù)性與精確定位效果。
本發(fā)明的一種三度空間音效處理系統(tǒng)，其特征在于，包括聲源信號輸入裝置；三度空間音效設(shè)定裝置，用以指定聲源于三度空間中的移動方式；三度空間音效產(chǎn)生裝置，輸入三度空間音效設(shè)定與聲音信號，用以將該聲源信號產(chǎn)生三度空間聲音效果。
所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述三度空間音效設(shè)定裝置包括一特殊效應(yīng)設(shè)定裝置，用以輸入三度空間的特殊音效設(shè)定。
所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述特殊音效包括都卜勒效應(yīng)、距離效應(yīng)與重量響應(yīng)。
三度空間音效處理方法，是利用一聲源產(chǎn)生三度空間的音效，其特征在于，包括下列步驟a.輸入聲源信號；b.輸入聲源在三度空間的移動路徑；c.依據(jù)移動路徑，將聲信號產(chǎn)生三度空間音效；d.儲存三度空間音效數(shù)據(jù)。
結(jié)合附圖及較佳實施例對本發(fā)明的系統(tǒng)及方法詳細說明如下


圖1三度空間音效處理系統(tǒng)的電路方框圖2三度空間音效處理系統(tǒng)的流程圖。
如圖1所示，圖1為本發(fā)明的三度空間音效處理系統(tǒng)的電路方框圖，聲源輸入裝置101用于輸入聲源信號，聲源信號可以是立體聲信號或單聲道信號；三度空間音效設(shè)定裝置102用于輸入三度空間音效的聲源路徑與特殊音效設(shè)定；三度空間音效產(chǎn)生裝置103則于聲源中，依據(jù)所設(shè)定的聲源路徑與特殊音效設(shè)定，利用頭部相關(guān)轉(zhuǎn)換函數(shù)(HRTF)產(chǎn)生實際的三度空間音效；一般音效設(shè)定裝置104用于設(shè)定靜音(Silence)、漸大(Fadein)、與漸小(Fadeout)等一般的音效設(shè)定；所產(chǎn)生的三度空間聲源信息可直接存檔，亦可通過三度空間聲音播放裝置105播放出來，至于所產(chǎn)生的三度空間的聲信號，則利用兩個傳聲器(Speaker)即可播放。
在三度空間音效設(shè)定裝置102中，所能設(shè)定的聲源路徑可以是直線路徑、矩形路徑、圓形路徑、橢圓形路徑與自由移動路徑等五種方式，不僅能以彈性的處理變化繁復(fù)的移動聲源，更能以連續(xù)的方式處理聲源信號。特殊音效設(shè)定包括都卜勒效應(yīng)(Doppler effect)、距離效應(yīng)與混響效應(yīng)(Reverberation effect)的設(shè)定，以使聲源移動時所產(chǎn)生的物理效應(yīng)，能顯示于三度空間音效之中(例如汽車由遠駛近時，音量將由小變大而且音頻也變高等效應(yīng))，而這些特殊設(shè)定可視使用者的需求而定。
人體頭部相關(guān)轉(zhuǎn)換函數(shù)(HRTFs)是模擬人耳于三度空間中，所聽到的音效模型，并于空間中每一點，依據(jù)距離、方位角(Azimuth)與高度角(Elevation)來決定三度空間音效所對應(yīng)的參數(shù)。在本發(fā)明較佳實施例中，是依據(jù)聲源在空間中的方位角及高度角所求出的一組人體頭部相關(guān)轉(zhuǎn)換函數(shù)HRTF，與聲源信號做回旋積分(Convolution)的方式，配合所設(shè)定的路徑與特殊效果，計算出三度空間所應(yīng)有的聲音效果。
此外，上述的聲源輸入裝置101、三度空間音效設(shè)定裝置102、三度空間音效產(chǎn)生裝置103、一般音效設(shè)定裝置104與三度空間音效播放裝置105可視實際需要，利用軟件模組、硬件(例如特殊應(yīng)用的集成電路“Application Specific Integrated Circuit，ASIC”)、或硬件操作系統(tǒng)(Firmware)方式來組建。
如圖2所示，圖2為描述三度空間音效處理系統(tǒng)的運作流程圖，其步驟為當步驟201一聲源檔(可以是立體聲檔或單聲道聲源檔)被輸入；步驟202指明聲源在三度空間中的移動路徑，為直線路徑、矩形路徑、圓形路徑、橢圓形路徑或自由移動路徑之一，步驟203決定是否要在三度空間音效中，加入都卜勒效應(yīng)、距離效應(yīng)與混響效應(yīng)等特殊設(shè)定，在所有的設(shè)定完成之后，步驟204三度空間聲源信息將于人體頭部相關(guān)轉(zhuǎn)換函數(shù)下，依據(jù)所有設(shè)定而產(chǎn)生。此外，使用者亦可設(shè)定一般音效，諸如聲音的漸大或漸小，或是靜音等效果(步驟205)，或是進行步驟206將聲音的交互干擾(Cross-talk)消去，以便由揚聲器播放，最后步驟207將所產(chǎn)生的三度空間音效信息儲存或播放出來。
由于電腦、電玩或虛擬實境的應(yīng)用中，常面臨多個聲源移動情形，而本發(fā)明的處理處理系統(tǒng)可同時處理多個移動聲源，進而將其合并成為一音效檔，以符合電腦、電玩或虛擬實境的需求。至于聲音交互干擾的消除，是將兩個揚聲器聲音送達人耳之前，消除交互干擾的情形，(但在使用耳機播放時，則不須處理聲音的交互干擾)。再者，所輸入的聲源檔案可以是視窗95(Windows 95)所通用的RIFF(Resource Interchange File Format)聲波檔案格式，或是44.1KGZ(千赫)，16位元(Bit)的單音或立體聲源檔案，這些所輸入的聲源檔案只需為一般的聲源即可，不須先經(jīng)過其他的三度空間工具做預(yù)先處理；而產(chǎn)生的三度空間聲波檔案所使用的格式，則使用RIFF檔案格式中44.1KHZ，16-Bits的規(guī)格，但可視實際的應(yīng)用儲存為另外的檔案格式。
本發(fā)明具有如下效果綜合以上所述，本發(fā)明所公開的三度空間聲信號的處理系統(tǒng)與方法，是將一般聲源檔案作為輸入，配合直線矩形、圓形、橢圓形與自由路徑五種聲源路徑變化方式，再依據(jù)聽覺空間系統(tǒng)與使用者的需求與設(shè)定，將該聲源轉(zhuǎn)換為三度空間的聲源信息，以使三度空間聲音效果具有連續(xù)性與精確定位的特點，在影片錄制的配音方面提供一功能強的聲音效果處理工具。
權(quán)利要求
1.一種三度空間音效處理系統(tǒng)，其特征在于，包括聲源信號輸入裝置；三度空間音效設(shè)定裝置，用以指定聲源于三度空間中的移動方式；三度空間音效產(chǎn)生裝置，輸入三度空間音效設(shè)定與聲音信號，用以將該聲源信號產(chǎn)生三度空間聲音效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述三度空間音效設(shè)定裝置包括一特殊效應(yīng)設(shè)定裝置，用以輸入三度空間的特殊音效設(shè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述特殊音效包括都卜勒效應(yīng)、距離效應(yīng)與重量響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述三度空間音效產(chǎn)生裝置包括一產(chǎn)生人體頭部相關(guān)轉(zhuǎn)換函數(shù)的裝置，用以將該聲源產(chǎn)生三度空間音效。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，更包括一般音效設(shè)定裝置，用于輸入一般音效設(shè)定，以對該聲源信號產(chǎn)生一般音效。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述一般音效包括漸大、漸小與靜音效應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，更包括音效儲存裝置，用以儲存所述三度空間音效數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述儲存三度空間音效的格式為RIFF聲波檔案格式的44.1KHZ與16-Bits規(guī)格。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述聲源為至少一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述三度空間音效利用兩個傳聲器播放。
11.適于權(quán)利要求1-10的一種三度空間音效處理方法，是利用一聲源產(chǎn)生三度空間的音效，其特征在于，包括下列步驟a.輸入聲源信號；b.輸入聲源在三度空間的移動路徑；c.依據(jù)移動路徑，將聲信號產(chǎn)生三度空間音效；d.儲存三度空間音效數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述步驟b中，包括輸入特殊音效。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述特殊音效包括都卜勒效應(yīng)、距離效應(yīng)與混響響效應(yīng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，包括設(shè)定一般音效。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述一般音效包括漸大、漸小與靜音效應(yīng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，包括消除交互干擾步驟。
17.一種三度空間音效處理方法，包括下列步驟a.輸入聲源信號；b.輸入聲源于三度空間的移動路徑；c.輸入特殊音效設(shè)定；d.依據(jù)移動路徑，將聲源產(chǎn)生三度空間音效；e.消除兩個揚聲器之間的交互干擾；f.儲存三度空間音效。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述特殊音效包括都卜勒效應(yīng)、距離效應(yīng)與混響效應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，包括設(shè)定一般音效。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述一般音效包括漸大、漸小與靜音效應(yīng)。
全文摘要
一種三度空間音效處理系統(tǒng)與方法;處理系統(tǒng)包括:信號聲源輸入裝置;三度空間音效設(shè)定裝置,用以指定聲源于三度空間中的移動方式;三度空間音效產(chǎn)生裝置,輸入三度空間音效設(shè)定與聲音信號,用以將該聲源信號產(chǎn)生三度空間聲音效果。處理方法,是利用一聲源產(chǎn)生三度空間的音效,包括下列步驟:a.輸入聲源信號;b.輸入聲源的移動路徑;c.依據(jù)移動路徑,將該聲信號產(chǎn)生三度空間音效;d.儲存三度空間音效。
文檔編號H04S5/00GK1244094SQ9811683
公開日2000年2月9日 申請日期1998年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月30日
發(fā)明者林進為, 蔣至青, 黃俊嘉, 陳惜寒 申請人:財團法人資訊工業(yè)策進會