[发明专利]用于在虚拟扬声器阵列上渲染音频的信号处理方法和系统

权利要求书

1.一种在人类听者的左耳和右耳中渲染声场的方法，所述声场由多个虚拟扬声器产生，所述方法包括：

由声音渲染计算机的处理电路获得多个头相关脉冲响应HRIR，所述声音渲染计算机被配置为在所述人类听者的头部的所述左耳和所述右耳中渲染所述声场，所述多个HRIR中的每一个与所述多个虚拟扬声器中的一个虚拟扬声器和所述人类听者的耳朵相关联，所述多个HRIR中的每一个包括响应于由该虚拟扬声器产生的音频脉冲而产生的在左耳或右耳中以指定采样速率产生的声场的样本；

生成所述多个HRIR中的每一个的第一状态空间表示，所述第一状态空间表示包括矩阵、列向量和行向量，所述第一状态空间表示的所述矩阵、所述列向量和所述行向量中的每一个具有第一大小；

执行状态空间降缩操作来产生所述多个HRIR中的每一个的第二状态空间表示，所述第二状态空间表示包括矩阵、列向量和行向量，所述第二状态空间表示的所述矩阵、所述列向量和所述行向量中的每一个具有比所述第一大小小的第二大小；以及

基于所述第二状态空间表示，生成多个头相关传递函数HRTF，所述多个HRTF中的每一个对应于所述多个HRIR中的相应HRIR，与相应HRIR相对应的HRTF在乘以由与该相应HRIR相关联的虚拟扬声器产生的频域声场后产生在所述人类听者的耳朵中所渲染的声场的分量。

2.如权利要求1所述的方法，其中，执行所述状态空间降缩操作包括对于所述多个HRIR中的每个HRIR：

基于该HRIR的所述第一状态空间表示，生成相应Gramian矩阵，所述Gramian矩阵具有以幅值的降序布置的多个本征值；以及

基于所述Gramian矩阵和所述多个本征值，生成该HRIR的所述第二状态空间表示，其中所述第二大小等于所述多个本征值中大于指定阈值的本征值的数目。

3.如权利要求2所述的方法，其中，生成所述多个HRIR中的每个HRIR的第二状态空间表示包括形成变换矩阵，所述变换矩阵在被应用于基于该HRIR的第一状态空间表示的该Gramian矩阵时产生对角矩阵，所述对角矩阵中的每个对角元素等于所述多个本征值中的相应本征值。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括对于所述多个HRIR中的每一个：

生成该HRIR的倒谱，所述倒谱具有在正时间取得的因果样本和在负时间取得的非因果样本；

对于所述倒谱的所述非因果样本中的每一个，通过将在负时间所取得的非因果样本和在与所述负时间相对处所取得的所述倒谱的因果样本相加，执行相位最小化操作；以及

在对于所述倒谱的所述非因果样本中的每一个执行所述相位最小化操作后，通过将所述倒谱的所述非因果样本中的每一个设置为零来产生最小相位HRIR。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括生成多输入多输出MIMO状态空间表示，所述MIMO状态空间表示包括合成矩阵、列向量矩阵和行向量矩阵，所述MIMO状态空间表示的所述合成矩阵包括所述多个HRIR中的每一个的第一表示的矩阵，所述MIMO状态空间表示的所述列向量矩阵包括所述多个HRIR中的每一个的第一表示的列向量，所述MIMO状态空间表示的所述行向量矩阵包括所述多个HRIR中的每一个的第一表示的行向量，以及

其中，执行所述状态空间降缩操作包括生成经降缩的合成矩阵、经降缩的列向量矩阵和经降缩的行向量矩阵，所述经降缩的合成矩阵、经降缩的列向量矩阵和经降缩的行向量矩阵中的每一个具有分别比所述合成矩阵、所述列向量矩阵和所述行向量矩阵的大小小的大小。