[发明专利]3D音频中移动音源的生成方法、装置及系统

说明书

技术领域

本装置及方法属于应用声学领域，涉及在三维立体声场中捕捉方位变化信息并实时进行发声反馈的技术方案。

背景技术

2009年3D电影《阿凡达》在全球上映，掀起了3D电影在全世界的流行与普及。到2014年上半年，市面上上映的影片中超过70％都采用了3D格式(包括普通3D、IMAX 3D、XLAND等)，与此同时，线上影院也基本完成了3D电影播放设备的硬件更新，电影行业由此进入了一个全新的“三维时代”。3D电影之所以能够取得这样辉煌的成绩，在于它所采用了全新的三维特效制作技术，其展现的绚丽画面与逼真声效使观众感到震撼。不仅如此，随着3D电影的流行与普及，它还将催生更多的相关影视、录音、播放方面的技术和标准。2010年1月在美国拉斯维加斯举行的国际消费电子产品展上，各彩电巨头纷纷亮出的电视新品带给了人们新的期待——三维已经成为全球各大彩电制造商竞争的新焦点。要想使得3D电影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。

由于早期的三维音频系统(如Ambisonics系统)结构复杂，对采集和回放设备要求较高，难以推广实用。近年来日本NHK公司推出了22.2声道系统，能通过24个扬声器再现原来的三维声场。2011年MPEG着手制定三维音频的国际标准，在达到一定编码效率的同时希望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中。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。

传统音频技术在实现三维音频时主要采取两种方式：第一种是在声音采集时采用特定的设备，模仿扬声器发声的方位；第二种方法在声音采集上没有特殊要求，仅通过配置扬声器模型和处理音频文件来仿真虚拟音源。前者对拾音设备要求很高，而且很容易受环境因素的限制，后者则在音频文件的处理时相对较为复杂。

发明内容

本发明针对现有技术及设备的不足，提供了一种全新的在三维立体声场中捕捉方位变化信息的装置和生成实时三维音频的实现方法、系统。

本发明的技术方案提供一种3D音频中移动音源的生成方法，包括以下步骤：

步骤1，输入3D音频系统扬声器配置信息，包括3D音频系统中的扬声器数量以及方位信息、分组信息，各扬声器组的作用范围及选择条件；所述3D音频系统中的多个扬声器，每3个划分为一组，任意一组3个扬声器所围成的区域为该扬声器组的作用范围，各个扬声器组选择条件的确定方式为，将球面上的扬声器的位置参数转化为平面直角坐标系中的点坐标，扬声器组的作用范围在直角坐标系中则显示为以组中三个扬声器为顶点的三角形区域，当某点位于某扬声器组的作用范围内，则满足该扬声器组的选择条件；

步骤2，当用户在呈球面形状的触摸板上滑动手指时，按预定的时间间隔依次读取接触点在球面的坐标信息，得到运动轨迹，所述坐标信息包括接触点处的虚拟音源在3D声场中的水平角和垂直角；

步骤3，从运动轨迹的起点开始依次读取单个坐标信息，分别进行以下处理，

步骤3.1，设运动轨迹中的某点V的坐标信息为(α，β)，根据步骤1中的选择条件进行判断，确定V点选中扬声器组对应的扬声器分别为A(α₁，β₁)、B(α₂，β₂)、C(α₃，β₃)，计算扬声器A、B、C分别对应的增益系数g₁、g₂、g₃如下，

步骤3.2，根据步骤3.1所得增益系数g₁、g₂、g₃，设其他3D音频系统中其他扬声器增益系数均为0，根据所有扬声器的增益系数来缩放扬声器的音量，在V点产生虚拟音源；

步骤4，生成运动轨迹相应的离线多声道3D音频文件，包括以下子步骤，

步骤4.1，保存运动轨迹相应的增益系数矩阵，包括设3D音频系统中有N个声道，则预设一个N行的矩阵，矩阵的列数由运动轨迹所包含的点数确定，矩阵中的所有元素赋值0，假设运动轨迹中的第x点选中扬声器l、m、n，相应增益系数分别存放到矩阵中第x列的l、m、n行；

步骤4.2，根据增益系数矩阵处理源文件，得到运动轨迹相应的离线多声道3D音频文件。

而且，步骤4.2包括以下操作，

步骤4.2.1，令i＝1，