[发明专利]一种三维多声道音频系统扬声器组折半精简方法

说明书

技术领域

本发明属于声学领域，尤其涉及一种三维多声道音频系统扬声器组折半精简方法。

背景技术

2009年底上演的三维电影《阿凡达》不仅在全球三十多个国家登上票房榜首，而且到2010年9月初，全球票房累计超过27亿美元。《阿凡达》所展现的绚丽画面与逼真声效不仅震撼了观众，也使得业界有了“电影进入三维时代”的断言。2013年在拉斯维加斯举办的国际消费电子展（CES）上获得的数据显示，2012年全球3D电视销量比上一年度增长67%，其中中国大陆市场的销量为1千万台，占全球3D电视销量的25%；全球知名的市场研究公司iSuppli预测到2015年，全球3D电视机的出货量将达到1.59亿台，占全球平板电视机出货量的一半以上。“3D”无疑已成为二十一世纪第二个十年全球多媒体行业的标志性符号。但要想达到更好的视听体验，需要有与三维视频内容同步的三维声场听觉效果，才能真正达到身临其境的视听感受。因此，世界上先进国家的科研机构和主要多媒体标准化组织纷纷开展相关研究：早期的三维音频系统（如Ambisonics系统）由于其结构复杂，对采集和回放设备要求较高，难以推广实用；杜比公司（Dolby）推出了带有高置声道的ProLogic IIz多声道三维音频回放系统；近年来日本广播协会（NHK）科学技术研究实验室已研发出22.2多声道音频原型系统，其结构简单，并能兼容5.1环绕立体声扬声器配置方案；动态图像专家组（Moving Pictures Experts Group，MPEG）的高度重视并在2011年启动了3D音频技术标准的制订，希望在达到一定编码效率的同时能通过比较少的扬声器或耳机来还原三维声场，以便能将该技术推广到普通家庭用户；我国国家自然科学基金委在2012年专门发布了“三维音频基础理论和关键技术研究”重点研究项目指南，重点支持3D音频技术的研究。由此可见三维音视频技术已成为多媒体技术领域的研究热点和进一步发展的重要方向。与此同时，传统声场重建技术（如WFS、Ambisonics等）的思想是将一个如音乐厅现场音乐会所形成的声场在另一个空间重建，其目标是重现音乐厅现场等原始声场。但是受到实际声场采集方法的限制，完全重建原始声场的目标很难实现。然而，将混音室内通过多声道系统生成的重建声场在另一个室内环境内进行重建声场的再次重建则比较容易实现，这种在其他环境内再次重建声场的问题可以等效于找寻一种方法将原重建声场中多声道音频信号转换为再次重建声场中多声道音频信号。为方便描述，一般将由原多声道系统得到的重建声场称为“原声场”，而通过不同声道数的替代音频系统再次重建的声场称为“重建声场”。

传统音频技术在对信号进行采集、编码和播放时通过利用人耳听音的感知特性来提升简化系统：如在对声音进行采集时，依据奈奎斯特定理，采样频率应为人耳感知声音最高频率的两倍以上才能无感知失真地还原原始信号；在对信号进行编码时，依据人耳的掩蔽效应去除了声道内的感知冗余，利用人耳对空间参数的感知敏感特性去除了声道间的参数感知冗余；在回放端，根据人耳对正前方定位比较敏感，对后方的环境声感知较敏感的特性，采用在正前方放置用于定位的主声道扬声器，在后方放置环境声扬声器的排布方式。因为人耳对左右方向的感知相互对称，因此需要设计一种方法既能简化原多声道系统扬声器组，又能保证重建声场与原声场误差最小，同时保证左右对称。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种将三维n声道音频系统中n个扬声器精简为三维m声道音频系统中的m个扬声器的折半精简方法，获得精简后左右对称的m声道系统中扬声器组最优空间位置信息。

本发明的技术方案为一种三维多声道音频系统扬声器组折半精简方法，用于将三维n声道音频系统中n个扬声器折半精简为三维m声道音频系统中的m个扬声器，包含以下步骤：

步骤1，获取精简前三维n声道音频系统中各个扬声器的原始空间位置信息；

步骤2，取精简前三维n声道音频系统中位于对称面某一侧的扬声器和位于对称面上的扬声器为初始的待精简对象；

步骤3，对初始的待精简对象作镜像，得到相应的镜像扬声器；

步骤4，分析当前待精简对象中球面三角形扬声器组的所有组合，构成球面三角形扬声器组集合S；