[发明专利]头相关函数三维数据压缩方法与系统

说明书

技术领域

本发明实施例涉及电通信领域，尤其涉及一种头相关脉冲响应三维数据压缩方法与系统。

背景技术

人类的听觉是三维感知，即不仅能感觉出声音的音调、音强、音色，还能分辨声源方向与距离。为了使不在现场的听众也能获得必要的“临场感”，从而发明了三维音频技术。三维音频技术可再现原始声场全部或部分信息，使听者产生“身临其境”的聆听体验。三维音频可通过双耳声学技术来实现，即采用头相关传递函数(Head Related Transfer function，以下简称：HRTF)对单通道声源信号进行滤波处理，将得到具有方向感的声音使用耳机或一对扬声器进行重放。双耳声学技术可应用于消费电子、移动终端、多媒体系统、虚拟现实、盲人听觉导航、飞行训练等领域。

HRTF的时域表示称为头相关脉冲响应(Head Related Impulse Responses，以下简称：HRIR)。HRIR描述了声音从声源传播到耳内的过程中，人的躯干、头部、耳部等对声音信号具有衍射、反射、遮挡等效应，这可以等效为滤波作用。实际中，通常采用经过精确实验测量得到的HRIR数据库，这种数据库是一个三维矩阵，该数据库存储了大量声源空间位置的HRIR。其中每个HRIR的冲激响应持续时间较长，等效FIR滤波器阶数很高，并且每个人的HRIR都不尽相同。因此，要存储多位测量者的HRIR数据，需要消耗巨大的存储空间。当基于嵌入式设备实现三维虚拟声时，其存储空间更为紧张，成为三维音频技术应用的瓶颈。为此，需要采用HRIR三维数据压缩技术，以难以察觉的听觉定位性能损失为代价，来大幅度减少HRIR数据库的存储空间。但现有技术中，采用HRIR三维数据压缩技术存在有压缩率低的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种头相关脉冲响应三维数据压缩方法与系统，以克服现有技术中HRIR三维数据压缩率低的问题。

本发明实施例提供了一种头相关脉冲响应三维数据压缩方法，包括：

处理器将头相关脉冲响应HRIR三维数据重建为最小相位化的HRIR；

所述处理器将所述最小相位化的HRIR解卷为低阶有限冲击响应滤波器FIR形式的仰角平面滤波器、高阶FIR形式的水平角平面滤波器；

所述处理器将所述高阶FIR形式的水平角平面滤波器建模为低阶IIR形式的水平角平面滤波器；

所述处理器将所述低阶FIR形式的仰角平面滤波器以及无限冲击响应滤波器IIR形式的水平角平面滤波器存储至本地缓存。

进一步地，所述处理器将头相关脉冲响应HRIR三维数据重建为最小相位化的HRIR，包括：

选取基准信号，并将所述基准信号与所有HRIR三维数据相关，获取相关信号最大点的位置，所述位置即为每个HRIR对应于基准信号的时延；

移除所述每个HRIR的时延点，与所述基准信号进行对齐。

进一步地，所述将所述最小相位化的HRIR解卷为低阶FIR形式的仰角平面滤波器、高阶FIR形式的水平角平面滤波器，包括：

步骤一、采用公式

提取所述仰角平面的HRIR公用系数CF，其中，所述c为CF，所述h₁为HRIR系数，所述I为HRIR系数的个数，所述D₁为方位相关系数DF组合成矩阵的形式，采用公式

其中，所述N为N为向量d₁的长度，所述d₁(0)为HRIR的DF系数d₁的第一个分量；

步骤二、通过J个所述CF得到矩阵A∈R^M×J，其中，所述R为矩阵空间，所述每个CF系数的维数，所述J为CF系数个数，M为CF系数的长度；

将所述矩阵A作为所述水平角平面的HRIR专用系数DF，采用公式

提取每个水平角平面的CF；

步骤三、通过I个所述CF得到矩阵E∈R^N×I，其中，所述N为DF系数的维数，所述R为矩阵空间，所述I为DF个数；

步骤四、将所述矩阵E作为所述仰角平面的DF，采用公式(3)提取每个仰角平面的CF；

步骤五、通过J个所述CF得到矩阵A∈R^M×J；