[发明专利]用于推导方向性信息的装置与方法及计算机程序产品

说明书

1.技术领域

本发明的实施例涉及用于从多个麦克风信号或从麦克风信号的多个成分推导方向性信息的装置。额外实施例涉及包含此种装置的系统。又更实施例涉及用于从多个麦克风信号推导方向性信息的方法。

2.背景技术

空间声音记录的目标是以多个麦克风捕集声场，使得在重制端，聆听者感知该声像仿佛是位于该记录位置一般。空间声音记录的标准办法是使用常规立体声麦克风或更复杂的方向性麦克风的组合，例如用在双声的B格式麦克风(M.A.Gerzon，周围声学，宽-高声音重制，J.Audio Eng.Soc.，21(1)：2-10，1973)。常见将此等方法大半称作为迭合麦克风技术。

另外，可应用基于声场的参数表示型态的方法，所述方法称作为参数空间音讯编码器。此等方法决定一个或多个降混音讯信号连同相对应空间端信息，所述信息与空间声音的感知有关。实例为方向性音讯编码(DirAC)，如讨论于V.Pulkki，使用方向性音讯编码的空间声音重制，J.Audio Eng.Soc.，55(6)：503-516，2007年6月；或所论的空间音讯麦克风(SAM)办法提示于C.Faller，用于空间音讯编码器的麦克风前端。于第125届AES会议专论7508，旧金山2008年10月。空间线索信息由频率子带决定，且基本上由声音的到达方向(DOA)，及偶尔由声场的漫射性或其它统计测量值组成。于合成阶段，期望用于重制的扬声器信号基于降混信号及参数端信息决定。

除了空间音讯记录的外，声场表示型态的参数办法曾经用在下列用途，诸如方向性滤波(M.Kallinger，H.Ochsenfeld，G.Del Galdo，F.Kuech，D.Mahne，R.Schultz-Amling，及O.Thiergart，用于方向性音讯编码的空间滤波瓣法，于第126届AES会议，专论7653，德国墨尼黑2009年5月)或来源定位(O.Thiergart，R.Schultz-Amling，G.Del Galdo，D.Mahne，及F.Kuech，于混响环境中基于方向性音讯编码参数的音源定位，于第128届AES会议，专论7853，美国纽约州纽约市2009年10月)。此等技术也基于方向性参数，诸如声音的到达方向(DOA)或声场漫射性。

一种估算来自声场的方向性信息亦即声音的到达方向的办法使用麦克风阵列测量声场的不同点。参考文献曾经提示数种办法，J.Chen，J.Benesty，及Y.Huang，于室内声音环境中的时间延迟估计：综论，于EURASIP应用信号处理期刊，文章ID26503，2006使用麦克风信号间的相对时间延迟估值。但此等办法使用麦克风信号的相位信息，结果无可避免地导致空间频迭。实际上，当分析较高频时，波长变较短。于某个频率，称作为混迭频率，波长使得相同相位读数相对应于二或多个方向，因此不可能产生不含混的估计(至少没有额外先前信息时如此)。

现在有各种各样的方法使用麦克风阵列估计声音的到达方向(DOA)。常用办法的综论摘述于J.Chen、J.Benesty及Y.Huang，于室内声音环境中的时间延迟估计：综论，于EURASIP应用信号处理期刊，文章ID26503，2006。此等办法的共通点在于其探勘麦克风信号的相位关系来估计声音的到达方向。经常首先决定不同感测器间的时间差，及然后用探索阵列几何形状知识来计算相对应的到达方向。其它办法评估在频率子带中不同麦克风信号间的相关性来估计声音的到达方向(C.Faller，用于空间音讯编码器的麦克风前端。于第125届AES会议专论7508，旧金山2008年10月；及J.Chen、J.Benesty及Y.Huang，于室内声音环境中的时间延迟估计：综论，于EURASIP应用信号处理期刊，文章ID26503，2006)。

于方向性音讯编码(DirAC)中，基于在观察到的声场里测得的作用声音强度向量而决定各个频带的DOA估值。后文中，简短摘述于方向性音讯编码(DirAC)的方向性参数的估计。用P(k，n)表示频率指数为k、时间指数为n时的声压，U(k，n)表示频率指数为k、时间指数为n时的粒子速度向量。然后，获得作用声音强度向量为：