一種房間混響合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及房間聲學(xué)、虛擬聲場和聲場控制等領(lǐng)域，主要面向H維音頻重放提出 一種高效的房間混響合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 房間混響描述了房間的聲學(xué)特性，能夠為聲信號的感知增加空間屬性。通過信號 處理的方法對房間混響進行建模與合成，該方法具有很強的理論研究價值和廣闊的應(yīng)用前 景。典型的應(yīng)用包括；房間聲學(xué)可視化、音效處理、虛擬聲場重建和H維音頻重放、影視后 期制作等。房間混響合成方法粗略地可W分為旨在合成房間中聲波傳輸物理特性的方法和 基于聽覺感知特性的房間混響合成方法。前者方法能夠較為準確的合成房間的物理聲學(xué)特 性，然而計算量一般比較大，不能夠?qū)崟r實現(xiàn)；后者方法克服了前者的計算量大的問題，但 是從物理特性上來講，此種方法只是利用了房間聲學(xué)效應(yīng)，而非聲信號傳播的精確模擬，故 合成的房間混響不夠準確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于，為解決現(xiàn)有的房間混響合成方法存在計算量大、混響不準確 的技術(shù)問題，提供一種房間混響合成方法，從而為虛擬聲場實時重建和H維音頻實時重放 提供重要的技術(shù)支撐。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種房間混響合成方法，所述的方法包括：
[0005] 步驟1)設(shè)定房間聲學(xué)環(huán)境的物理參數(shù)；
[0006] 步驟2)根據(jù)步驟1)中獲得的物理參數(shù)計算空氣對聲音的吸收值；
[0007] 步驟3)利用步驟2)中獲得的空氣對聲音的吸收值，通過下述計算公式求出聲音 在空氣中傳輸時的聲壓衰減因子：
[0008] p=exp (-a)
[0009] 其中，p表示聲壓衰減因子，a表示空氣對聲音的吸收值；
[0010] 步驟4)根據(jù)房間混響鏡像合成法計算每個聲像到接收位置的距離，然后依據(jù)步驟 3)獲得的聲壓衰減因子求出空氣對聲音吸收后的聲壓，該聲壓的計算公式表示為：
[0011] P (d)可〇exp (-ad)
[0012] 其中，p。為原聲源在空氣中經(jīng)過傳輸距離d之后的聲壓，該聲壓作為合成的早期反 射；
[0013] 步驟5)W步驟4)中合成的早期反射為輸入，在每個臨界頻帶內(nèi)利用參數(shù)方法計 算出早期反射隨時間衰減的衰減曲線，將每個頻帶內(nèi)的衰減曲線合并為一個所有頻帶范圍 內(nèi)的曲面作為早期反射的邸R，進而利用該早期反射的邸R通過頻域逼近方法求出逼近濾 波器的系數(shù)作為FDN參數(shù)；
[0014] 步驟6)利用反饋延時網(wǎng)絡(luò)法對步驟5)中獲得的抑N參數(shù)進行后期混響合成；
[0015] 步驟7)將測得的直達聲、步驟4)中獲得早期反射和步驟6)中獲得的后期混響進 行相加從而合成房間混響。
[0016] 作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述的吸收值通過下述公式計算：
[0017]
【主權(quán)項】
1. 一種房間混響合成方法，其特征在于，所述的方法包括： 步驟1)設(shè)定房間聲學(xué)環(huán)境的物理參數(shù)； 步驟2)根據(jù)步驟1)中獲得的物理參數(shù)計算空氣對聲音的吸收值； 步驟3)利用步驟2)中獲得的空氣對聲音的吸收值，通過下述計算公式求出聲音在空 氣中傳輸時的聲壓衰減因子： p=exp(~a) 其中，P表示聲壓衰減因子，a表示空氣對聲音的吸收值； 步驟4)根據(jù)房間混響鏡像合成法計算每個聲像到接收位置的距離，然后依據(jù)步驟3) 獲得的聲壓衰減因子求出空氣對聲音吸收后的聲壓，該聲壓的計算公式表示為： p(d) =p〇exp(-ad) 其中，P〇為原聲源在空氣中經(jīng)過傳輸距離d之后的聲壓，該聲壓作為合成的早期反射； 步驟5)以步驟4)中合成的早期反射為輸入，在每個臨界頻帶內(nèi)利用參數(shù)方法計算出 早期反射隨時間衰減的衰減曲線，將每個頻帶內(nèi)的衰減曲線合并為一個所有頻帶范圍內(nèi)的 曲面作為早期反射的EDR，進而利用該早期反射的EDR通過頻域逼近方法求出逼近濾波器 的系數(shù)作為FDN參數(shù)； 步驟6)利用反饋延時網(wǎng)絡(luò)法對步驟5)中獲得的FDN參數(shù)進行后期混響合成； 步驟7)將測得的直達聲、步驟4)中獲得早期反射和步驟6)中獲得的后期混響進行相 加從而合成房間混響。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的房間混響合成方法，其特征在于，所述的吸收值通過下述公 式計算：
其中，a為空氣對聲音的吸收值，f為頻率，ps為大氣壓，ps(l為參考大氣壓，T為環(huán)境溫 度，L為參考空氣溫度，fy、分別為氧氣與氮氣的截止頻率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的房間混響合成方法，其特征在于，所述房間聲學(xué)環(huán)境的物理 參數(shù)包括：房間大小、墻面吸聲系數(shù)、空氣濕度參數(shù)、空氣溫度參數(shù)、聲源位置和聲音的接收 位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的房間混響合成方法，其特征在于，所述FDN參數(shù)包括：增益和 延時。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的房間混響合成方法，其特征在于，所述步驟5)中的衰減曲線 的計算公式表示為：
其中，r=0. 57721，Ei表示一階指數(shù)積分，d表示聲音從聲源到觀測點的距離，t表示時 間；且丨兩足
1.為墻面的吸聲系 數(shù)，Lx、Ly和Lz分別表示房間的每一邊長度，Bx、By和Bz表示不同墻面吸聲系數(shù)的函數(shù)名表 示"定義為"。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種房間混響合成方法，通過利用房間混響鏡像合成法合成早期反射，并以合成的早期反射為輸入，在每個臨界頻帶內(nèi)利用參數(shù)方法計算出早期反射隨時間衰減的曲線，并將每個頻帶內(nèi)的曲線合并為一個所有頻帶范圍內(nèi)的曲面作為早期反射的EDR，利用該早期反射的EDR通過頻域逼近方法求出逼近濾波器的系數(shù)作為FDN參數(shù)，通過反饋延時網(wǎng)絡(luò)法對該FDN參數(shù)進行后期混響合成，進而合成房間混響，使本發(fā)明房間混響合成的方法具有了基于物理特性合成方法能夠準確合成早期反射和基于感知合成方法的計算速度快的優(yōu)點。
【IPC分類】H04S3-00, G10K15-12
【公開號】CN104703111
【申請?zhí)枴緾N201310661781
【發(fā)明人】李軍鋒, 夏日升, 顏永紅
【申請人】中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月9日