[发明专利]借助于图形用户界面来产生并处理声音效果的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及现代音频技术，更具体地涉及声音再现系统的空间声音印象(spatial sound impression)的产生和处理。

背景技术

在可以实现的现代声音再现系统中，通过使用若干个扬声器，可以在空间中精确地定位各个声源，并且在再现环境下制造出在仿真区域内(例如体育场或大教堂)的效果。可以从理论上区分两种不同的再现概念。在传统的环绕再现中(通常也是在家庭娱乐方面有用)，在声音混合处理期间已经将定位和空间信息混合到将要离散传送的各个通道中，将由多个扬声器构成的再现系统用于再现各个通道。该再现扬声器应该位于相对于再现环境的预定位置处，以便实现最佳空间印象。

诸如基于波长合成的空间仿真之类的更先进系统，基于声源相对于再现空间的位置信息以及所要仿真的再现环境的空间信息，仅在再现过程中产生针对各个扬声器的控制信号。由于在再现过程中可以考虑这里所设置的各个扬声器，以便在再现环境中产生最好地表示了所要仿真的空间印象的波前，因此实质上可以对于定位和空间印象实现更加可靠的结果。

为了更好地理解本发明，现在将要对波场合成技术进行更加详细的描述。

在声音再现过程中，可以借助于一种新技术来实现更自然的空间印象以及更强的包络(enveloping)。这项技术(所谓的波场合成(WFS：WFS＝波场合成))的基础已经在Delft TU得以研究，并于80年代末期首次提出(Berkhout，A.J.；de Vries，D.；Vogel，P.：Acoustic controlby Wave-field Synthesis，JASA 93，1993)。

由于这种方法对于计算机能力以及传输速率的巨大需求，直到现在该波场合成也极少在实际当中使用。现在，仅微处理器技术和音频编码领域中的发展允许在具体应用中使用此项技术。

WFS的基本思想是基于波动理论中的Huygens原理的应用：

波所检测到的每个点都是元波(elementary wave)的起始点，元波以球形和/或圆形轨迹传播。

在声学应用中，通过多个彼此相邻排列的扬声器(所谓的扬声器阵列)，可以再现任意形式的输入波前。在最简单的示例中，对于一个待再现的点状源以及线性排列的扬声器，必须给每个扬声器的声音信号提供时间延迟和幅度调制，使得各个扬声器的辐射声场正确地交迭。在多个声源的情况下，针对每个源单独计算每个扬声器的贡献，并将产生的信号相加。如果待再现的源都位于具有反射墙的虚拟空间中，则必须由扬声器阵列将该反射再现为附加源。因此，计算的复杂度很大程度上取决于声源的数量、空间的反射性质、以及扬声器的数量。

这项技术的优点具体在于：在大范围的再现空间中，自然的空间声音印象是可能的。与公知技术不同，非常准确地再现了声源的方向和距离。在限制范围内，虚拟声源甚至可以位于真实的扬声器阵列和听众之间。

因此，该波场合成允许对较大再现范围内的虚拟声源的正确再现。与此同时，该波场合成为混声器和录音师提供了新技术以及同样在产生复杂声音景观时的创造性潜力。如80年代在Delft TU所开发的，该波场合成(WFS或者也称为声场合成)代表了声音再现的一种全息方法。Kirchhoff-Helmholtz积分作为基础。这表示可以借助于在闭合体的表面上的单极和双极声场(扬声器阵列)的分布而在这个体的内部产生任意声场。关于这些的详细描述可以在M.M.Boone，E.N.G.Verheijen，P.F.v.Tol，“Spatial Sound-Field Reproduction by Wave-FieldSynthesis”，Delft University of Technology Laboratory of Seismics andAcoustics，Journal of J.Audio Eng.Soc.，vol.43，no.12，December 1995和Diemer deVries，“Sound Reinforcement by Wavefield Synthesis：Adaptation of the Synthesis Operator to the Loudspeaker DirectivityCharacteristics”，Delft U niversity of Technology Laboratory of Seismicsand Acoustics，Journal of J.Audio Eng.Soc.，vol.44，no.12，December1996中找到。