BR112017001382B1

BR112017001382B1 - Aparelho e método para manipular um sinal de áudio de entrada

Info

Publication number: BR112017001382B1
Application number: BR112017001382-7A
Authority: BR
Inventors: Christof Faller; Alexis Favrot; Liyun Pang; Peter Grosche; Yue Lang
Original assignee: Huawei Technologies Co., Ltd
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2022-02-08
Also published as: RU2017105461A3; ZA201700207B; MX363415B; JP2017525292A; CA2955427C; KR101903535B1; EP3155828B1; EP3155828A1; AU2014401812B2; US10178491B2; JP6430626B2; CN106465032B; WO2016012037A1; RU2017105461A; CN106465032A; MX2017000954A; US20170134877A1; RU2671996C2; CA2955427A1; AU2014401812A1

Abstract

aparelho e método para manipular um sinal de áudio de entrada. a invenção refere-se a um aparelho (100) para manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial dentro de um cenário de áudio espacial, em que a fonte de áudio espacial tem uma certa distância de um ouvinte dentro do cenário de áudio espacial, o aparelho (100) compreende um excitador (101) adaptado para manipular o sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio de saída e um controlador (103) adaptado para controlar parâmetros do excitador (101) para manipular o sinal de áudio de entrada com base na certa distância.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A invenção refere-se ao campo de processamento de sinal de áudio, em particular ao campo de processamento de sinal de áudio espacial.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A sintese de sinais de áudio espacial é um tópico principal em uma pluralidade de pedidos. Por exemplo, em sintese de áudio binaural, uma fonte de áudio espacial pode ser arranjada virtualmente em uma posição desejada relativa a um ouvinte dentro de um cenário de áudio espacial processando-se o sinal de áudio associado à fonte de áudio espacial de tal modo que o ouvinte detecte o sinal de áudio processado como sendo originado daquela posição desejada.

[003] A posição espacial da fonte de áudio espacial em relação ao ouvinte pode ser caracterizada, por exemplo, por uma distância entre a fonte de áudio espacial e o ouvinte, e/ou um ângulo de azimute relativo entre a fonte de áudio espacial e o ouvinte. Técnicas de processamento de sinal de áudio comuns para adaptar o sinal de áudio de acordo com diferentes distâncias e/ou ângulos de azimute são, por exemplo, baseadas na adaptação de um nivel de sonoridade e/ou um atraso de grupo do sinal de áudio.

[004] Em U. Zõlzer, "DAFX: Digital Audio Effects", John Wiley & Sons, 2002, uma visão geral de técnicas de processamento de sinal de áudio comuns é fornecida.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] É um objetivo da invenção fornecer um conceito eficiente para manipular um sinal de áudio de entrada em um cenário de áudio espacial.

[006] Esse objetivo é alcançado pelos recursos das reivindicações independentes. Modalidades adicionais da invenção são evidentes a partir das reivindicações dependentes, da descrição e das figuras.

[007] A invenção é baseada na descoberta de que o sinal de áudio de entrada pode ser manipulado por um excitador, em que parâmetros de controle do excitador podem ser controlados por um controlador em dependência de uma certa distância entre uma fonte de áudio espacial e um ouvinte dentro do cenário de áudio espacial. O excitador pode compreender um filtro passa-banda para filtrar o sinal de áudio de entrada, um processador não linear para processar de modo não linear o sinal de áudio filtrado e um combinador para combinar o sinal de áudio processado de modo não linear filtrado com o sinal de áudio de entrada. Controlando-se os parâmetros do excitador em dependência da certa distância, efeitos de acústica complexos, tais como efeitos de proximidade, podem ser considerados.

[008] De acordo com um primeiro aspecto, a invenção se refere a um aparelho para manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial dentro de um cenário de áudio espacial, em que a fonte de áudio espacial tem uma certa distância de um ouvinte dentro do cenário de áudio espacial, o aparelho compreende um excitador adaptado para manipular o sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio de saida e um controlador adaptado para controlar parâmetros do excitador para manipular o sinal de áudio de entrada com base na certa distância. Desse modo, um conceito eficiente para manipular o sinal de áudio de entrada no cenário de áudio espacial com base em uma distância até um ouvinte pode ser realizado.

[009] 0 aparelho facilita uma solução eficiente para adaptar ou manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial dentro de um cenário de áudio espacial para uma percepção realista de uma distância ou de mudanças de uma distância da fonte de áudio espacial até um ouvinte dentro de um cenário de áudio espacial.

[010] O aparelho pode ser aplicado em diferentes cenários de aplicação, por exemplo, realidade virtual, realidade aumentada, mixagem de trilha sonora de filme e muito mais. Para cenários de aplicação de realidade aumentada, a fonte de áudio espacial pode ser arranjada à certa distância do ouvinte. Em outros cenários de aplicação de processamento de sinal de áudio, o sinal de áudio de entrada pode ser manipulado para acentuar um efeito de proximidade detectado da fonte de áudio espacial.

[011] A fonte de áudio espacial pode se referir a uma fonte de áudio virtual. 0 cenário de áudio espacial pode se referir a um cenário de áudio virtual. A certa distância pode se referir a informações de distância associadas à fonte de áudio espacial e pode representar uma distância da fonte de áudio espacial ao ouvinte dentro do cenário de áudio espacial. O ouvinte pode estar localizado em um centro do cenário de áudio espacial. 0 sinal de áudio de entrada e o sinal de áudio de saida podem ser sinais de áudio de único canal.

[012] A certa distância pode ser uma distância absoluta ou uma distância normalizada, por exemplo, normalizada para uma distância de referência, por exemplo, uma distância máxima. 0 aparelho pode ser adaptado para obter a certa distância de dispositivos ou módulos de medição de distância, externos a ou integrados no aparelho, através de entrada manual, por exemplo, através de Interfaces Homem/Máquina como Interfaces de Usuário Gráficas e/ou controles do tipo de deslizamento, por processadores que calculam a certa distância, por exemplo, com base em uma posição ou curso desejado de posições que a fonte de áudio espacial deve ter (por exemplo, para aplicações de realidade aumentada e/ou virtual) ou qualquer outro determinador de distância.

[013] Em uma primeira forma de implantação do aparelho de acordo com o primeiro aspecto como tal, o excitador compreende um filtro passa-banda adaptado a filtrar o sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio filtrado, um processador não linear adaptado para processar de modo não linear o sinal de áudio filtrado para obter um sinal de áudio processado de modo não linear e um combinador adaptado para combinar o sinal de áudio processado de modo não linear com o sinal de áudio de entrada para obter o sinal de áudio de saida. Desse modo, o excitador pode ser realizado de modo eficiente.

[014] O filtro passa-banda pode compreender uma função de transferência de frequência. A função de transferência de frequência do filtro passa-banda pode ser determinada por coeficientes de filtro. O processador não linear pode ser adaptado para aplicar um processamento não linear, por exemplo, uma limitação abrupta ou uma limitação suave, no sinal de áudio filtrado. A limitação abrupta do sinal de áudio filtrado pode se referir a um recorte abrupto do sinal de áudio filtrado. A limitação suave do sinal de áudio filtrado pode se referir a um recorte suave do sinal de áudio filtrado. 0 combinador pode compreender um somador adaptado para adicionar o sinal de áudio processado de modo não linear ao sinal de áudio de entrada.

[015] Em uma segunda forma de implantação do aparelho de acordo com o primeiro aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do primeiro aspecto, o controlador é adaptado para determinar uma função de transferência de frequência do filtro passa-banda do excitador com base na certa distância. 0 filtro passa-banda pode, por exemplo, ser adaptado para filtrar o sinal de áudio de entrada. Desse modo, os componentes de frequência excitados do sinal de áudio de entrada podem ser determinados de modo eficiente.

[016] O controlador pode ser adaptado para determinar características de transferência da função de transferência de frequência do filtro passa-banda, por exemplo, uma frequência de corte inferior, uma frequência de corte superior, uma atenuação de passa-banda, a atenuação rejeita- banda, uma ondulação passa-banda e/ou uma ondulação rejeita- banda, com base na certa distância.

[017] Em uma terceira forma de implantação do aparelho de acordo com o primeiro aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do primeiro aspecto, o controlador é adaptado para aumentar uma frequência de corte inferior e/ou uma frequência de corte superior do filtro passa-banda do excitador no caso de uma certa distância diminui e vice- versa. O filtro passa-banda pode, por exemplo, ser adaptado para filtrar o sinal de áudio de entrada. Desse modo, componentes de frequência superior do sinal de áudio de entrada podem ser excitados quando a certa distância diminui.

[018] A frequência de corte inferior pode ser relativa a uma frequência de corte inferior -3dB de uma função de transferência de frequência do filtro passa-banda. A frequência de corte superior pode ser relativa a uma frequência de corte superior -3dB de uma função de transferência de frequência do filtro passa-banda.

[019] Em uma quarta forma de implantação do aparelho de acordo com o primeiro aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do primeiro aspecto, o controlador é adaptado para aumentar uma largura de banda do filtro passa- banda do excitador no caso de uma certa distância diminui e vice-versa. O filtro passa-banda pode, por exemplo, ser adaptado para filtrar o sinal de áudio de entrada. Desse modo, mais componentes de frequência do sinal de áudio de entrada podem ser excitados quando a certa distância diminui. A largura de banda do filtro passa-banda pode se referir a uma largura de banda -3dB do filtro passa-banda.

[020] Em uma quinta forma de implantação do aparelho de acordo com o primeiro aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do primeiro aspecto, o controlador é adaptado para determinar uma frequência de corte inferior e/ou uma frequência de corte superior do filtro passa-banda do excitador de acordo com as equações a seguir:

em que fn denota a frequência de corte superior, fL denota a frequência de corte inferior, bi_freq denota uma primeira frequência de corte de referência, b2_freq denota uma segunda frequência de corte de referência, r denota a certa distância, rmáx denota uma distância máxima e rnOrm denota uma distância normalizada. Desse modo, a frequência de corte inferior e/ou a frequência de corte superior podem ser determinadas de modo eficiente. No caso de o controlador aumentar a frequência de corte inferior e a frequência de corte superior com base em uma certa distância r decrescente, a largura de banda do filtro passa-banda também aumenta. No caso de o controlador diminuir a frequência de corte inferior e a frequência de corte superior com base em uma certa distância r crescente, a largura de banda do filtro passa- banda também diminui. 0 filtro passa-banda pode, por exemplo, ser adaptado para filtrar o sinal de áudio de entrada.

[021] O controlador de acordo com a quinta forma de implantação pode ser adaptado para obter a distância r ou, em uma forma implantação alternativa, a distância normalizada rnorm como a certa distância.

[022] Em uma sexta forma de implantação do aparelho de acordo com o primeiro aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do primeiro aspecto, o controlador é adaptado para controlar parâmetros do processador não linear do excitador para obter um sinal de áudio processado de modo não linear com base na certa distância. O processador não linear pode ser adaptado para obter o sinal de áudio processado de modo não linear com base em uma versão filtrada do sinal de áudio de entrada, por exemplo, filtrada pelo filtro passa-banda. Desse modo, efeitos não lineares podem ser empregados para excitar o sinal de áudio de entrada, isto é, para obter o sinal de áudio de saida com base na versão processada não linear do sinal de áudio de entrada ou do sinal de áudio de entrada filtrado.

[023] Os parâmetros do processador não linear podem compreender um valor limiar de limitação de um esquema de limitação abrupta e/ou um valor limiar de limitação adicional de um esquema de limitação suave.

[024] Em uma sétima forma de implantação do aparelho de acordo com o primeiro aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do primeiro aspecto, o controlador é adaptado para controlar parâmetros do processador não linear do excitador de tal modo que um sinal de áudio processado de modo não linear compreenda mais harmônicos e/ou mais potência em uma porção de alta frequência do sinal de áudio processado de modo não linear no caso de uma certa distância diminuir e vice-versa. Ou, em outras palavras, o controlador é adaptado para controlar parâmetros do processador não linear do excitador de tal modo que o processador não linear crie componentes de frequência harmônica que não estão presentes na entrada de sinal para o processador não linear, respectivamente de tal modo que a saida de sinal pelo processador não linear compreenda componentes de frequência harmônica que não estão presentes na entrada de sinal para o processador não linear. Desse modo, um brilho detectado do sinal de áudio de saida pode ser aumentado quando a certa distância é diminuida.

[025] Em uma oitava forma de implantação do aparelho de acordo com o primeiro aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do primeiro aspecto, o processador não linear do excitador é adaptado para limitar uma magnitude de um sinal de áudio filtrado no dominio do tempo até uma magnitude menor do que um valor limiar de limitação para obter o sinal de áudio processado de modo não linear e o controlador é adaptado para controlar o valor limiar de limitação com base na certa distância. Desse modo, uma limitação abrupta ou recorte abrupto do sinal de áudio filtrado pode ser realizada. 0 sinal de áudio filtrado pode ser, por exemplo, o sinal de entrada filtrado pelo filtro passa-banda.

[026] Em uma nona forma de implantação do aparelho de acordo com a oitava forma de implantação do primeiro aspecto, o controlador é adaptado para diminuir o valor limiar de limitação no caso de a certa distância diminuir e vice-versa. Desse modo, efeitos não lineares podem ter uma influência crescente quando a certa distância diminui. No caso de a certa distância diminuir, o valor limiar de limitação diminui e mais harmônicos são gerados.

[027] Em uma décima forma de implantação do aparelho de acordo com a oitava forma de implantação ou a nona forma de implantação do primeiro aspecto, o controlador é adaptado para determinar o valor limiar de limitação com base na certa distância de acordo com as equações a seguir:

em que lt denota o valor limiar de limitação, LT denota uma constante de limiar de limitação ou referência de limiar de limitação, r denota a certa distância, rmáx denota uma distância máxima e rnOrm denota uma distância normalizada. Desse modo, o valor limiar de limitação pode ser determinado de modo eficiente.

[028] O controlador de acordo com a décima forma de implantação pode ser adaptado para obter a distância r ou, normalizada r norm como a certa distância.

[029] Em uma décima primeira forma de implantação do aparelho de acordo com o primeiro aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do primeiro aspecto, o processador não linear do excitador é adaptado para multiplicar o sinal de áudio filtrado por um sinal de ganho no dominio do tempo e o sinal de ganho é determinado a partir do sinal de áudio de entrada com base na certa distância. Desse modo, uma limitação suave ou recorte suave do sinal de áudio filtrado pode ser realizada.

[030] O sinal de ganho pode ser determinado a partir do sinal de áudio de entrada com base na certa distância pelo processador não linear e/ou o controlador.

[031] Em uma décima segunda forma de implantação do aparelho de acordo com a décima primeira forma de implantação do primeiro aspecto, o controlador é adaptado para determinar o sinal de ganho com base na certa distância de acordo com as equações a seguir:

em que μ denota o sinal de ganho, Srms denota um sinal de áudio de entrada de média quadrática, SPB denota o sinal de áudio filtrado, lt denota um valor limiar de limitação adicional, limthr denota uma constante de limiar de limitação adicional, r denota a certa distância, rmáx denota uma distância máxima, rnOrm denota uma distância normalizada e n denota um indice de tempo de amostra. Desse modo, o sinal de ganho pode ser determinado de modo eficiente. O sinal de áudio de entrada de média quadrática pode ser determinado a partir do sinal de áudio de entrada pelo processador não linear e/ou o controlador.

[032] O controlador de acordo com a décima segunda forma de implantação pode ser adaptado para obter a distância r ou, em uma forma implantação alternativa, a distância normalizada rnOrm como a certa distância.

[033] Em uma décima terceira forma de implantação do aparelho de acordo com o primeiro aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do primeiro aspecto, o excitador compreende um escalonador adaptado para ponderar um sinal de áudio processado de modo não linear, por exemplo, uma versão processada de modo não linear de uma versão filtrada do sinal de áudio de entrada, por um fator de ganho e o controlador é adaptado para determinar o fator de ganho do escalonador com base na certa distância. Desse modo, uma influência de efeitos não lineares pode ser adaptada com base na certa distância.

[034] O escalonador pode compreender um multiplicador para ponderar o sinal de áudio processado de modo não linear pelo fator de ganho. 0 fator de ganho pode ser um número real, por exemplo, na faixa de 0 a 1.

[035] Em uma décima quarta forma de implantação do aparelho de acordo com a décima terceira forma de implantação do primeiro aspecto, o controlador é adaptado para aumentar o fator de ganho no caso de a certa distância diminuir e vice-versa. Desse modo, efeitos não lineares podem ter uma influência crescente quando a certa distância é diminuida.

[036] Em uma décima quinta forma de implantação do aparelho de acordo com a décima terceira forma de implantação ou a décima quarta forma de implantação do primeiro aspecto, o controlador é adaptado para determinar o fator de ganho com base na certa distância de acordo com as equações a seguir:

em que gexc denota o fator de ganho, r denota a certa distância, rmáx denota uma distância máxima, rnorm denota uma distância normalizada e n denota um indice de tempo de amostra. Desse modo, o fator de ganho pode ser determinado de modo eficiente e é diminuido quando a certa distância aumenta e vice-versa.

[037] O controlador de acordo com a décima quinta forma de implantação pode ser adaptado para obter a distância r ou, em uma forma implantação alternativa, a distância normalizada rnorm como a certa distância.

[038] Em uma décima sexta forma de implantação do aparelho de acordo com o primeiro aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do primeiro aspecto, o aparelho compreende, ainda, um determinador adaptado para determinar a certa distância. Desse modo, a certa distância pode ser determinada a partir de informações de distância fornecidas por componentes de processamento de sinal externo.

[039] O determinador pode determinar a certa distância, por exemplo, a partir de qualquer medição de distância, a partir de coordenadas espaciais da fonte de áudio espacial e/ou de coordenadas espaciais do ouvinte dentro do cenário de áudio espacial.

[040] O determinador pode ser adaptado para determinar a certa distância como uma distância absoluta ou como uma distância normalizada, por exemplo, normalizada para uma distância de referência, por exemplo, uma distância máxima. 0 determinador pode ser adaptado para obter a certa distância de dispositivos ou módulos de medição de distância, externos a ou integrados no aparelho, através de entrada manual, por exemplo, através de Interfaces Homem/Máquina como Interfaces de Usuário Gráficas e/ou controles do tipo de deslizamento, por processadores que calculam a certa distância, por exemplo, com base em uma posição ou curso desejado de posições que a fonte de áudio espacial deve ter (por exemplo, para aplicações de realidade aumentada e/ou virtual) ou qualquer outro determinador de distância.

[041] De acordo com um segundo aspecto, a invenção se refere a um método para manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial dentro de um cenário de áudio espacial, em que a fonte de áudio espacial tem uma certa distância até um ouvinte dentro do cenário de áudio espacial, o método compreende controlar parâmetros de excitação através de um controlador para excitar o sinal de áudio de entrada com base na certa distância e excitar o sinal de áudio de entrada através de um excitador para obter um sinal de áudio de saida. Desse modo, um conceito eficiente para manipular o sinal de áudio de entrada no cenário de áudio espacial com base em uma distância até um ouvinte pode ser realizado.

[042] 0 método facilita uma solução eficiente para adaptar ou manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial dentro de um cenário de áudio espacial para uma percepção realista de uma distância ou de mudanças de uma distância da fonte de áudio espacial até um ouvinte dentro de um cenário de áudio espacial.

[043] Em uma primeira forma de implantação do método de acordo com o segundo aspecto como tal, excitar o sinal de áudio de entrada através do excitador compreende filtrar com passa-banda o sinal de áudio de entrada através de um filtro passa-banda para obter um sinal de áudio filtrado, processar de modo não linear o sinal de áudio filtrado através de um processador não linear para obter um sinal de áudio processado de modo não linear e combinar o sinal de áudio processado de modo não linear através de um combinador com o sinal de áudio de entrada para obter o sinal de áudio de saida. Desse modo, a excitação do sinal de áudio de entrada pode ser realizada de modo eficiente.

[044] Em uma segunda forma de implantação do método de acordo com o segundo aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do segundo aspecto, o método compreende determinar uma função de transferência de frequência do filtro passa-banda do excitador com base na certa distância através do controlador. Desse modo, os componentes de frequência excitados do sinal de áudio de entrada podem ser determinados de modo eficiente.

[045] Em uma terceira forma de implantação do método de acordo com o segundo aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do segundo aspecto, o método compreende aumentar uma frequência de corte inferior e/ou uma frequência de corte superior do filtro passa-banda do excitador através do controlador no caso de uma certa distância diminui e vice- versa. Desse modo, componentes de frequência superior do sinal de áudio de entrada podem ser excitados quando a certa distância diminui.

[046] Em uma quarta forma de implantação do método de acordo com o segundo aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do segundo aspecto, o método compreende aumentar uma largura de banda do filtro passa-banda do excitador através do controlador no caso de uma certa distância diminui e vice-versa. Desse modo, mais componentes de frequência do sinal de áudio de entrada podem ser excitados quando a certa distância diminui.

[047] Em uma quinta forma de implantação do método de acordo com o segundo aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do segundo aspecto, o método compreende determinar uma/a frequência de corte inferior e/ou uma frequência de corte superior do filtro passa-banda do excitador através do controlador de acordo com as equações a seguir:

em que ÍH denota a frequência de corte superior, ÍL denota a frequência de corte inferior, bi_freq denota uma primeira frequência de corte de referência, b2_freq denota uma segunda frequência de corte de referência, r denota a certa distância, rmáx denota uma distância máxima e rnorm denota uma distância normalizada. Desse modo, a frequência de corte inferior e/ou a frequência de corte superior podem ser determinadas de modo eficiente.

[048] Em uma sexta forma de implantação do método de acordo com o segundo aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do segundo aspecto, o método compreende controlar parâmetros do processador não linear do excitador através do controlador para obter o sinal de áudio processado de modo não linear com base na certa distância. Desse modo, efeitos não lineares podem ser empregados para excitar o sinal de áudio de entrada.

[049] Em uma sétima forma de implantação do método de acordo com o segundo aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do segundo aspecto, o método compreende controlar parâmetros do processador não linear do excitador através do controlador de tal modo que o sinal de áudio processado de modo não linear compreenda mais harmônicos e/ou mais potência em uma porção de alta frequência do sinal de áudio processado de modo não linear no caso de uma certa distância diminuir e vice-versa. Ou, em outras palavras, o método compreende controlar os parâmetros de controle do processador não linear do excitador de tal modo que os componentes de frequência harmônica sejam criados que não estão presentes na entrada de sinal para o processador não linear, respectivamente de tal modo que a saida de sinal pelo processador não linear compreenda componentes de frequência harmônica que não estão presentes na entrada de sinal para o processador não linear. Desse modo, um brilho detectado do sinal de áudio de saida pode ser aumentado quando a certa distância é diminuida.

[050] Em uma oitava forma de implantação do método de acordo com o segundo aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do segundo aspecto, o método compreende limitar uma magnitude de um sinal de áudio filtrado no dominio do tempo até uma magnitude menor do que um valor limiar de limitação através do/de um processador não linear do excitador para obter o sinal de áudio processado de modo não linear e controlar o valor limiar de limitação através do controlador com base na certa distância. Desse modo, uma limitação abrupta ou recorte abrupto do sinal de áudio filtrado pode ser realizada.

[051] Em uma nona forma de implantação do método de acordo com a oitava forma de implantação do segundo aspecto, o método compreende diminuir o valor limiar de limitação através do controlador no caso de a certa distância diminuir e vice-versa. Desse modo, efeitos não lineares podem ter uma influência crescente quando a certa distância diminui.

[052] Em uma décima forma de implantação do método de acordo com a oitava forma de implantação ou a nona forma de implantação do primeiro aspecto, o método compreende determinar o valor limiar de limitação através do controlador com base na certa distância de acordo com as equações a seguir:

[053] O método de acordo com a décima forma de implantação pode compreender a obtenção da distância r ou, em uma forma implantação alternativa, a distância normalizada rnorm como a certa distância.

[054] Em uma décima primeira forma de implantação do método de acordo com o segundo aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do segundo aspecto, o método compreende multiplicar o sinal de áudio filtrado por um sinal de ganho no dominio do tempo através do processador não linear do excitador e determinar o sinal de ganho a partir do sinal de áudio de entrada com base na certa distância. Desse modo, uma limitação suave ou recorte suave do sinal de áudio filtrado pode ser realizada.

[055] Em uma décima segunda forma de implantação do método de acordo com a décima primeira forma de implantação do segundo aspecto, o método compreende determinar o sinal de ganho através do controlador com base na certa distância de acordo com as equações a seguir:

em que μ denota o sinal de ganho, srms denota um sinal de áudio de entrada de média quadrática, SPB denota o sinal de áudio filtrado, lt denota um valor limiar de limitação adicional, limthr denota uma constante de limiar de limitação adicional, r denota a certa distância, rmáx denota uma distância máxima, rnorm denota uma distância normalizada e n denota um indice de tempo de amostra. Desse modo, o sinal de ganho pode ser determinado de modo eficiente.

[056] O método de acordo com a décima segunda forma de implantação pode compreender a obtenção da distância r ou, em uma forma implantação alternativa, a distância normalizada rnOrm como a certa distância.

[057] Em uma décima terceira forma de implantação do método de acordo com o segundo aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do segundo aspecto, o método compreende ponderar um sinal de áudio processado de modo não linear através de um escalonador do excitador por um fator de ganho e determinar o fator de ganho do escalonador através do controlador com base na certa distância. Desse modo, uma influência de efeitos não lineares pode ser adaptada com base na certa distância.

[058] Em uma décima quarta forma de implantação do método de acordo com a décima terceira forma de implantação do segundo aspecto, o método compreende aumentar o fator de ganho através do controlador no caso de a certa distância diminuir e vice-versa. Desse modo, efeitos não lineares podem ter uma influência crescente quando a certa distância é diminuida.

[059] Em uma décima quinta forma de implantação do método de acordo com a décima terceira forma de implantação ou a décima quarta forma de implantação do segundo aspecto, o método compreende determinar o fator de ganho através do controlador com base na certa distância de acordo com as equações a seguir:

em que gexc denota o fator de ganho, r denota a certa distância, rmáx denota uma distância máxima, rnorm denota uma distância normalizada e n denota um indice de tempo de amostra. Desse modo, o fator de ganho pode ser determinado de modo eficiente.

[060] O método de acordo com a décima quinta forma de implantação pode compreender a obtenção da distância r ou, em uma forma implantação alternativa, a distância normalizada rnorm como a certa distância.

[061] Em uma décima sexta forma de implantação do método de acordo com o segundo aspecto como tal ou qualquer forma de implantação anterior do segundo aspecto, o método compreende, ainda, determinar a certa distância através de um determinador do aparelho. Desse modo, a certa distância pode ser determinada a partir de informações de distância fornecidas por componentes de processamento de sinal externo.

[062] O método pode ser realizado pelo aparelho. Recursos adicionais do método resultam diretamente da funcionalidade do aparelho.

[063] As explicações fornecidas para o primeiro aspecto e suas formas de implantação se aplicam igualmente ao segundo aspecto e ás formas de implantação correspondentes.

[064] De acordo com um terceiro aspecto, a invenção se refere a um programa de computador que compreende um código de programa para realizar o método de acordo com o segundo aspecto ou qualquer uma de suas formas de implantação quando executadas em um computador. Desse modo, o método pode ser realizado de uma maneira automática e repetivel.

[065] O programa de computador pode ser realizado pelo aparelho. 0 aparelho pode ser arranjado de modo programável para realizar o programa de computador.

[066] A invenção pode ser implantada em hardware, software ou qualquer combinação dos mesmos.

[067] Modalidades adicionais da invenção serão descritas em relação às figuras a seguir, em que: a Figura 1 mostra um diagrama de um aparelho para manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial dentro de um cenário de áudio espacial de acordo com uma forma de implantação; a Figura 2 mostra um diagrama de um método para manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial dentro de um cenário de áudio espacial de acordo com uma forma de implantação; a Figura 3 mostra um diagrama de um cenário de áudio espacial com uma fonte de áudio espacial e um ouvinte de acordo com uma forma de implantação; a Figura 4 mostra um diagrama de um aparelho para manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial dentro de um cenário de áudio espacial de acordo com uma forma de implantação; a Figura 5 mostra diagramas de arranjos de uma fonte de áudio espacial ao redor de um ouvinte de acordo com uma forma de implantação; e a Figura 6 mostra espectrogramas de um sinal de áudio de entrada e de um sinal de áudio de saida de acordo com uma forma de implantação.

[068] Sinais de referência idênticos são usados para recursos idênticos ou pelo menos equivalentes.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES DA INVENÇÃO

[069] A Figura 1 mostra um diagrama de um aparelho 100 para manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial dentro de um cenário de áudio espacial de acordo com uma modalidade da invenção. A fonte de áudio espacial tem uma certa distância até um ouvinte dentro do cenário de áudio espacial.

[070] O aparelho 100 compreende um excitador 101 adaptado para manipular o sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio de saida e um controlador 103 adaptado para controlar parâmetros do excitador para manipular o sinal de áudio de entrada com base na certa distância.

[071] 0 aparelho 100 pode ser aplicado em diferentes cenários de aplicação, por exemplo, realidade virtual, realidade aumentada, mixagem de trilha sonora de filme e muito mais.

[072] Para cenários de aplicação de realidade aumentada, em que tipicamente uma fonte de áudio espacial adicional é adicionada a um cenário de áudio espacial existente, essa fonte de áudio espacial adicional pode ser arranjada na certa distância do ouvinte. Em cenários de aplicação de processamento de sinal de áudio, o sinal de áudio de entrada pode ser manipulado para acentuar um efeito de proximidade detectado da fonte de áudio espacial.

[073] 0 excitador 101 pode compreender um filtro passa- banda adaptado a filtrar o sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio filtrado, um processador não linear adaptado para processar de modo não linear o sinal de áudio filtrado para obter um sinal de áudio processado de modo não linear e um combinador adaptado para combinar o sinal de áudio processado de modo não linear com o sinal de áudio de entrada para obter o sinal de áudio de saida. O excitador 101 pode compreender, ainda, um escalonador adaptado para ponderar o sinal de áudio processado de modo não linear através de um fator de ganho.

[074] O controlador 103 é configurado para controlar parâmetros do filtro passa-banda, o processador não linear, o combinador e/ou o escalonador para manipular o sinal de áudio de entrada com base na certa distância.

[075] Detalhes adicionais de modalidades do aparelho 100 são descritos com base nas Figuras 3 a 6.

[076] A Figura 2 mostra um diagrama de um método 200 para manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial dentro de um cenário de áudio espacial de acordo com uma modalidade da invenção. A fonte de áudio espacial tem uma certa distância até um ouvinte dentro do cenário de áudio espacial.

[077] 0 método 200 compreende controlar 201 parâmetros de excitação para excitar o sinal de áudio de entrada com base na certa distância e excitar 203 o sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio de saida.

[078] Excitar 203 o sinal de áudio de entrada pode compreender filtrar como passa-banda o sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio filtrado, processar de modo não linear o sinal de áudio filtrado para obter um sinal de áudio processado de modo não linear e combinar o sinal de áudio processado de modo não linear com o sinal de áudio de entrada para obter o sinal de áudio de saida.

[079] 0 método 200 pode ser realizado pelo aparelho 100. A etapa de controle 201 pode, por exemplo, ser realizada pelo controlador 103 e a etapa de excitação 203 pode, por exemplo, ser realizada pelo excitador 101. Recursos adicionais do método 200 resultam diretamente da funcionalidade do aparelho 100. O método 200 pode ser realizado por um programa de computador.

[080] A Figura 3 mostra um diagrama de um cenário de áudio espacial 300 com uma fonte de áudio espacial 301 e um ouvinte 303 (a cabeça do ouvinte é retratada) de acordo com uma modalidade da invenção. O diagrama retrata a fonte de áudio espacial 301 como uma fonte de áudio de som pontual S em um plano X-Y que tem uma certa distância r e um © de azimute relativo a uma posição de cabeça do ouvinte 303 com uma direção de observação ao longo do eixo geométrico Y.

[081] Percepção de proximidade da fonte de áudio espacial 301 pode ser relevante para o ouvinte 303 para uma melhor imersão de áudio. Técnicas de mixagem de áudio, em particular técnicas de sintese de áudio binaural, podem usar informações de distância de fonte de áudio para uma renderização de áudio realista que leva a uma experiência de áudio acentuada para o ouvinte 303. Fontes de áudio de som em movimento, por exemplo, em filmes e/ou jogos, podem ser mixadas de modo binaural com o uso de sua certa distância r relativa ao ouvinte 303.

[082] Efeitos de proximidade podem ser classificados como uma função de uma distância de fonte de áudio espacial da seguinte forma. Em pequenas distâncias até 1 m, um efeito de proximidade predominante pode resultar de efeitos de campo próximo binaural. Como consequência, quanto mais próxima a fonte de áudio espacial 301 se torna, as frequências inferiores podem ser enfatizadas ou reforçadas. Em distâncias intermediárias de 1 m a 10 m, um efeito de proximidade predominante pode resultar de reverberação. Nesse intervalo de distância, quando a fonte de áudio espacial 301 se aproxima, as frequências superiores podem ser enfatizadas ou reforçadas. Em distâncias grandes de 10 m, um efeito de proximidade predominante pode ser a absorção que pode resultar em uma atenuação de frequências altas.

[083] O timbre detectado de um som da fonte de áudio espacial 301 ou da fonte de áudio de som pontual S pode mudar com sua certa distância r e ângulo até o ouvinte 303. E r pode ser usado para mixagem binaural que pode ser, por exemplo, realizada antes do processamento de efeito de proximidade que usa o excitador 101.

[084] As modalidades do aparelho 100 podem ser usadas para acentuar ou enfatizar uma percepção de proximidade da fonte de áudio virtual ou espacial 301 com o uso do excitador 101.

[085] O aparelho 100 pode enfatizar um efeito de proximidade de uma saida de áudio binaural para uma renderização de áudio realista. 0 aparelho pode, por exemplo, ser aplicado em um dispositivo de mixagem ou qualquer dispositivo de pré-processamento ou de processamento usado para gerar ou manipular um cenário de áudio espacial, porém, também, em outros dispositivos, por exemplo, dispositivos móveis, por exemplo, telefones inteligentes ou computadores tipo tablet, com ou sem fones de ouvido.

[086] Sinais de áudio de entrada, por exemplo, para filmes, podem ser mixados com fontes de áudio em movimento através de sintese binaural. Uma fonte de áudio virtual ou espacial 301 pode ser sintetizada de modo binaural pelo aparelho 100 com informações de distância variáveis.

[087] O aparelho 100 é adaptado para adaptar os parâmetros de excitador de tal modo que quando a certa distância r da fonte de áudio espacial 301 variar, o brilho detectado, por exemplo, uma densidade de frequências altas, seja mudado consequentemente. Desse modo, modalidades do aparelho 100 são adaptadas para modificar o brilho do som da fonte de áudio virtual ou espacial 301 para enfatizar a percepção de proximidade.

[088] Em modalidades da invenção, uma fonte de áudio virtual ou espacial 301 pode ser renderizada com o uso de um excitador 101 para enfatizar o efeito de proximidade perceptive. O excitador pode ser controlado pelo controlador 103 para enfatizar uma porção de frequência a fim de aumentar o brilho como uma função da certa distância. Uma vez que o efeito do excitador é escolhido para ser mais forte, a fonte de áudio espacial 301 é detectada mais próxima ao ouvinte 303. 0 excitador pode ser adaptado como uma função da certa distância da fonte de áudio espacial 301 até a posição do ouvinte 303.

[089] A Figura 4 mostra um diagrama mais detalhado de um aparelho 100 para manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial dentro de um cenário de áudio espacial de acordo com uma modalidade da invenção.

[090] 0 aparelho 100 compreende um excitador 101 e um controlador 103. O excitador 101 compreende um filtro passa- banda (filtro PB) 401, a processador não linear (NLP) 403, um combinador 405 que é por um somador e um escalonador opcional 407 (ganho) que tem um fator de ganho. O sinal de áudio de entrada é denotado como ENTRADA, respectivamente, s. O sinal de áudio de saida é denotado como SAÍDA, respectivamente, y. O controlador 103 é adaptado para receber a certa distância r ou informações de distância relacionadas à certa distância e é adaptado, ainda, para controlar os parâmetros do excitador 101 com base na certa distância r. Em outras palavras, o controlador é adaptado para controlar os parâmetros do filtro passa-banda 401, do processador não linear 403 e do escalonador 407 do excitador 101 com base na certa distância r.

[091] O diagrama mostra uma implantação do excitador 101 com o filtro passa-banda 401 e o processador não linear 403 para gerar harmônicos em uma porção de frequência desejada. 0 excitador 101 pode realizar uma técnica de processamento de sinal de áudio usada para acentuar o sinal de áudio de entrada. O excitador 101 pode adicionar harmônicos, isto é, múltiplos de uma dada frequência ou uma faixa de frequências, ao sinal de áudio de entrada. O excitador 101 pode usar processamento não linear e filtragem para gerar os harmônicos a partir do sinal de áudio de entrada que pode ser adicionado a fim de aumentar o brilho do sinal de áudio de entrada.

[092] Uma modalidade do aparelho 100 que compreende o controlador 103 e o excitador 101 é apresentada a seguir. O sinal de áudio de entrada s é filtrado primeiramente com o uso do filtro passa-banda 401 que tem uma resposta de impulso ÍPB para extrair as frequências que devem ser excitadas.

[093] A fim de correlacionar perpetuamente o brilho da fonte de áudio espacial à certa distância r, o controlador é adaptado para ajustar ou definir a frequência de corte superior fn e a frequência de corte inferior ÍL do filtro passa-banda 401 como uma função da certa distância da fonte de áudio espacial. Estas determinam a faixa de frequência através da qual o efeito do excitador 101 é aplicado.

[094] À medida que a fonte de áudio espacial se aproxima, as frequências de corte ÍL e ÍH do filtro passa-banda 401 são deslocadas em direção a frequências superiores pelo controlador 103. Opcionalmente, não apenas as frequências de corte ÍL e fH do filtro passa-banda 401 são aumentadas com uma certa distância r decrescente, porém, também, a largura de banda, isto é, a diferença entre ÍH e fL do filtro passa- banda 401 também é aumentada pelo controlador 103. Aumentando-se as frequências de corte, harmônicos são gerados em porções de frequência superior através do processador não linear 403. Aumentando-se a largura de banda do filtro passa-banda 401, a quantidade de harmônicos gerados pelo processador não linear 403 é aumentada.

[095] Como resultado, o sinal de áudio de saida tem mais energia em porções de frequência superior e o ouvinte tem uma percepção de um brilho maior quando a fonte de áudio espacial se aproxima. Por exemplo, fn e ÍL podem ser definidos pelo controlador 103 de acordo com:

em que rnorm pode ser uma distância normalizada, por exemplo, entre 0 e 1, definida como:

em que rmáx pode ser um valor possivel máximo da certa distância r aplicada ao excitador 101, por exemplo, rmáx = 10 metros. bi_freq e b2_freq podem ser frequências de corte de referência para o filtro passa-banda 401 que podem formar frequências de corte do filtro passa-banda 401 para a distância máxima rmáx. O controlador 103 pode ser adaptado para definir ou usar as frequências de corte de referência, por exemplo, bi_freq = 10 kHz e b2_freq = 1 kHz.

[096] Então, o processador não linear 403 é aplicado no sinal de áudio filtrado SPB para gerar harmônicos para essas frequências. Um exemplo é usar um esquema de limitação abrupta relativo a um valor limiar de limitação lt, definido como:

em que n é um indice de tempo de amostra e o valor limiar de limitação lt é controlado como uma função da certa distância r da fonte de áudio espacial. Por exemplo, lt pode ser definido como:

em que LT pode ser uma constante de limiar de limitação. Por exemplo, LT = 10-30/2°, isto é, -30 dB em uma escala linear. Quanto mais a fonte de áudio espacial se aproxima, menor é o valor limiar de limitação lt escolhido pelo controlador a fim de gerar mais harmônicos. Um sinal de áudio com mais harmônicos contém mais potência ou energia em porções de frequência superior. Portanto, o sinal de áudio de saida soa mais claro.

[097] Outro exemplo é usar um recorte suave adaptativo ou esquema de limitação que pode ter a vantagem de seguir uma magnitude ou um nivel do sinal de áudio de entrada e pode reduzir distorções no sinal resultante S'PB. O limiar do limitador pode ser determinado dinamicamente pelo controlador 103 com base em uma estimativa de média quadrática (RMS) do sinal de áudio de entrada, por exemplo, de acordo com:

em que αtt θ arei são, respectivamente, uma constante de suavização de ataque e de liberação, por exemplo, que tem valores entre 0 e 1, para a estimativa de RMS. Por exemplo, «tt = 0,0023 e «rei = 0,0011 podem ser escolhidos. Então, Srms[n] pode ser usado para derivar o limiar de limitador de acordo com:

em que lt [n] pode ser um valor limiar de limitação adicional adaptativo para ajustar o efeito do limitador dependendo da certa distância r. Por exemplo, lt[n] pode ser definido como:

em que limthr é uma constante de limiar de limitação adicional que tem um valor entre 0 e 1, por exemplo, limthr = 0,4. Adicionalmente, o sinal de ganho μ ou μ' pode ser suavizado ao longo do tempo para evitar artefatos devido a valores de mudança rápida. Por exemplo:

em que «espera é uma constante de suavização de espera entre 0 e 1, por exemplo, «espera = 0,2.

[098] O sinal de saida do processador não linear 403 pode ser computado como:

[099] O sinal de áudio processado de modo não linear resultante é, então, adicionado ao sinal de áudio de entrada pelo combinador 405. O escalonador 407 com o fator de ganho pode ser usado para controlar a intensidade do excitador 101 para gerar o sinal de áudio de saida y de acordo com:

[100] O efeito de proximidade pode ser renderizado controlando-se o fator de ganho gexc, por exemplo, com valores entre 0 e 1, através do controlador como uma função da certa distância r da fonte de áudio espacial, o que significa que pode-se alimentar o excitador 101 cujo fator de ganho pode ser adaptado como função da certa distância r da fonte de áudio espacial com sinal de áudio binaural para reproduzir. Por exemplo:

[101] Modalidades do aparelho 100 podem ser adaptadas para obter ou usar a distância r ou, em uma forma implantação alternativa, a distância normalizada rnorm como a certa distância.

[102] A Figura 5 mostra diagramas 501, 503, 505 de arranjos de uma fonte de áudio espacial ao redor de um ouvinte de acordo com uma modalidade da invenção.

[103] O diagrama 501 retrata uma trajetória de uma fonte de áudio espacial ao redor de uma cabeça do ouvinte ao longo do tempo. A trajetória percorre duas vezes dentro de um plano X-Y de coordenada Cartesiana. 0 diagrama 501 mostra a trajetória, a cabeça do ouvinte (no centro do plano X-Y de coordenada Cartesiana) , uma direção de observação do ouvinte ao longo do eixo geométrico X positivo do plano X-Y, uma posição de inicio da trajetória e uma posição de parada da trajetória. O diagrama 503 retrata uma posição X, uma posição Y e uma posição Z (nenhuma mudança ao longo do tempo) da trajetória ao longo do tempo. 0 diagrama 505 retrata a certa distância entre a fonte de áudio espacial e o ouvinte ao longo do tempo.

[104] A fonte de áudio espacial pode ser considerada para se mover ao redor da cabeça do ouvinte em uma trajetória elíptica sem mudança no plano Z. Uma evolução de tempo de um percurso de movimento em coordenadas X-Y-Z Cartesianas e uma evolução de tempo da certa distância da fonte de áudio espacial podem ser consideradas.

[105] A Figura 6 mostra espectrogramas 601, 603 de um sinal de áudio de entrada e de um sinal de áudio de saída de acordo com uma modalidade da invenção. Para ilustração, os espectrogramas 601, 603 de um canal direito, isto é, em que a fonte de áudio espacial se aproxima da cabeça do ouvinte, de um sinal de saída binaural são apresentados.

[106] Os espectrogramas 601, 603 retratam uma magnitude de componentes de frequência ao longo do tempo de uma maneira de escala de cinza. 0 espectrograma 601 se refere ao sinal de áudio de entrada quando nenhum excitador adicional é usado. O espectrograma 603 se refere ao sinal de áudio de saída quando um excitador é usado. O sinal de áudio de entrada pode, por exemplo, ser um canal direito ou um canal esquerdo de um sinal de saída binaural.

[107] Em comparação, o sinal de áudio de saída excitado exibe uma clareza superior ao sinal de áudio de entrada sem usar o excitador.

[108] 0 aumento da clareza é visualizado como uma densidade superior de frequências superiores no sinal de áudio de saída excitado que é marcado por círculos tracejados.

[109] Diversas vantagens podem ser alcançadas pela invenção. Por exemplo, a clareza de uma fonte de áudio espacial próxima pode ser enfatizada, de tal modo que um ouvinte possa detectar a fonte de áudio espacial como próxima. Adicionalmente, frequências que correspondem a harmônicos do sinal de áudio de entrada original podem ser aumentadas dinamicamente. Ademais, frequências altas não são enfatizadas ou reforçadas excessivamente. Um brilho que soa natural pode ser adicionada ao sinal de áudio de entrada sem uma mudança grande em timbre e cor.

[110] Além disso, se o sinal de áudio de entrada original necessitar de componentes de alta frequência, o excitador pode ser uma solução eficiente para adicionar brilho ao sinal de áudio de entrada. Adicionalmente, a renderização de fontes de áudio espacial próximas ao ouvinte, a renderização de fontes de áudio espacial em movimento e/ou a renderização de fontes de áudio espacial com base em objeto podem ser aprimoradas.

[111] A seguir, modalidades adicionais da invenção são descritas em relação a alguns cenários de aplicação exemplificativos.

[112] Em um caso simples, a fonte de áudio espacial é, por exemplo, uma pessoa falando e o sinal de áudio associado à fonte de áudio espacial é um sinal de canal de áudio mono, por exemplo, obtido gravando-se com um microfone. O controlador obtém a certa distância e controle ou define os parâmetros de controle do excitador consequentemente. O excitador é adaptado para receber o sinal de canal de áudio mono como um sinal de áudio de entrada ENTRADA e para manipular o sinal de canal mono de áudio de acordo com os parâmetros de controle para obter o sinal de áudio de saida SAÍDA, um sinal de canal de áudio mono com uma distância detectada manipulada ou adaptada até o ouvinte.

[113] Em uma modalidade, esse sinal de áudio de saida forma o cenário de áudio espacial, isto é, um cenário de áudio espacial de única fonte de áudio representado por um sinal de canal de áudio mono.

[114] Em outra modalidade, esse sinal de canal de áudio de saida pode ser processado, ainda, aplicando-se uma Função de Transferência Relacionada à Cabeça (HRTF) para obter, a partir desse sinal de canal de áudio mono manipulado, um sinal de áudio binaural que compreende um sinal de áudio de canal esquerdo e um direito binaural. A HRTF pode ser usada para adicionar um ângulo de azimute desejado à localização detectada da fonte de áudio espacial dentro do cenário de áudio espacial.

[115] Em uma modalidade alternativa, a HRTF é aplicada, primeiro, ao sinal de canal de áudio mono e, depois, a manipulação de distância com o uso do excitador é aplicada a ambos os sinais de canal de áudio binaurais esquerdo e direito da mesma maneira, isto é, com o uso dos mesmos parâmetros de controle de excitador.

[116] Em modalidades ainda mais adicionais, o sinal de canal de áudio mono associado à fonte de áudio espacial pode ser usado para obter, em vez de um sinal de áudio binaural, outros formatos de sinal de áudio que compreendem pistas espaciais direcionais, por exemplo, sinais de áudio estéreo ou em geral sinais de múltiplos canais que compreendem dois ou mais sinais de canal de áudio ou seus sinais de canal de áudio mixados com redução e os parâmetros espaciais correspondentes. Em qualquer uma dessas modalidades, como para modalidades binaurais, a manipulação do sinal de canal de áudio mono pelo excitador pode ser realizada antes da manipulação de diretividade ou depois, no último caso, tipicamente, os mesmos parâmetros de excitador são aplicados a todos os sinais de canal de áudio do sinal de áudio de múltiplos canais individualmente.

[117] Em certas modalidades, por exemplo, para aplicações de realidade aumentada ou de mixagem de trilha sonora de filmes, essas representações mono, binaurais ou de múltiplos canais do sinal de canal de áudio associado à fonte de áudio espacial podem ser mixadas com uma representação mono, binaural ou de múltiplos canais existente de um cenário de áudio espacial que já compreende uma ou mais fontes de áudio espacial.

[118] Em outras modalidades, por exemplo, para aplicações de realidade virtual ou de mixagem de trilha sonora de filmes, essas representações mono, binaurais ou de múltiplos canais do sinal de canal de áudio associado à fonte de áudio espacial podem ser mixadas com uma representação mono, binaural ou de múltiplos canais de outras fontes de áudio espacial para criar um cenário de áudio espacial que compreende duas fontes de áudio espacial.

[119] Em modalidades ainda mais adicionais, em particular para cenários de áudio espacial representados por sinais de áudio binaurais ou de múltiplos canais que compreendem duas ou mais fontes de áudio espacial, uma separação de fonte pode ser realizada para separar uma fonte de áudio espacial das outras fontes de áudio espacial e para realizar a manipulação de distância detectada com uso, por exemplo, das modalidades 100 ou 200 da invenção, para manipular a distância detectada desse sinal de áudio espacial, respectivamente, uma fonte de áudio espacial comparada às outras fontes de áudio espacial também compreendidas no cenário de áudio espacial. Depois disso, o sinal de canal de áudio separado manipulado é mixado ao cenário de áudio espacial representado por sinais de áudio binaurais ou de múltiplos canais.

[120] Em ainda outras modalidades, alguns ou todos os sinais de áudio espacial são separados para manipular a distância detectada desses alguns ou todos os sinais de áudio espacial, respectivamente, fontes de áudio espacial. Depois disso, os sinais de canal de áudio separados manipulados são mixados para formar o cenário de áudio espacial manipulado representado por sinais de áudio binaurais ou de múltiplos canais. No caso de a distância detectada de todas as fontes de áudio espacial compreendidas no cenário de áudio espacial ter que ser manipulada, a separação de fonte pode também ser omitida e a manipulação de distância com o uso das modalidades 100 e 200 da invenção pode ser igualmente aplicada aos sinais de canal de áudio individuais do sinal binaural ou de múltiplos canais.

[121] A fonte de áudio espacial pode ser ou pode representar um humano, um animal, um instrumento musical ou qualquer outra fonte que pode ser considerada para gerar o sinal de áudio espacial. O sinal de canal de áudio associado à fonte de áudio espacial pode ser um sinal de áudio natural ou gravado ou um sinal de áudio gerado artificialmente ou uma combinação dos sinais de áudio mencionados acima.

[122] As modalidades da invenção podem se referir a um aparelho e/ou um método para renderizar uma fonte de áudio espacial através de fones de ouvido de um ouvinte, que compreende um excitador para excitar o sinal de áudio de entrada e que compreende um controlador para ajustar parâmetros do excitador como uma função da certa distância correspondente.

[123] 0 excitador pode aplicar um filtro a seu sinal de áudio de entrada com base em informações de distância. 0 excitador pode aplicar uma não linearidade ao sinal de áudio filtrado com base nas informações de distância. 0 excitador pode aplicar, ainda, um escalonamento através de um fator de ganho para controlar a intensidade do excitador com base nas informações de distância. 0 sinal de áudio resultante pode ser adicionado ao sinal de áudio de entrada para fornecer o sinal de áudio de saida.

Claims

1. Aparelho (100) para manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial (301) dentro de um cenário de áudio espacial (300), em que a fonte de áudio espacial (301) tem uma certa distância até um ouvinte (303) dentro do cenário de áudio espacial (300), o aparelho (100) compreendendo: um excitador (101) adaptado para manipular o sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio de saída; e um controlador (103) adaptado para controlar parâmetros do excitador (101) para manipular o sinal de áudio de entrada com base na certa distância; um filtro passa-banda (401) adaptado para filtrar o sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio filtrado, o aparelho (100) CARACTERIZADO pelo fato de que o excitador (101) compreende adicionalmente: um processador não linear (403) adaptado para processar de modo não linear o sinal de áudio filtrado para obter um sinal de áudio processado de modo não linear; e um combinador (405) adaptado para combinar o sinal de áudio processado de modo não linear com o sinal de áudio de entrada para obter o sinal de áudio de saída.

2. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador (103) é adaptado para determinar uma função de transferência de frequência do filtro passa-banda (401) do excitador (101) com base na certa distância.

3. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador (103) é adaptado para aumentar uma frequência de corte inferior e/ou uma frequência de corte superior do filtro passa-banda (401) do excitador (101) no caso de a certa distância diminuir e vice- versa; e/ou em que o controlador (103) é adaptado para aumentar uma largura de banda do filtro passa-banda (401) do excitador (101) no caso de a certa distância diminuir e vice-versa; e/ou em que o controlador (103) é adaptado para determinar uma frequência de corte inferior e/ou uma frequência de corte superior do filtro passa-banda (401) do excitador (101) de acordo com as equações a seguir:

em que fH denota a frequência de corte superior, fL denota a frequência de corte inferior, b1_freq denota uma primeira frequência de corte de referência, b2_freq denota uma segunda frequência de corte de referência, r denota a certa distância, rmáx denota uma distância máxima e rnorm denota uma distância normalizada.

4. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador (103) é adaptado para controlar parâmetros do processador não linear (403) do excitador (101) para obter o sinal de áudio processado de modo não linear com base na certa distância.

5. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador (103) é adaptado para controlar parâmetros do processador não linear (403) do excitador (101) de tal modo que o sinal de áudio processado de modo não linear compreenda mais harmônicos e/ou mais potência em uma porção de alta frequência do sinal de áudio processado de modo não linear no caso de a certa distância diminuir e vice-versa.

6. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador não linear (403) do excitador (101) é adaptado para limitar uma magnitude de um sinal de áudio filtrado no domínio do tempo a uma magnitude menor do que um valor limiar de limitação para obter o sinal de áudio processado de modo não linear e em que o controlador (103) é adaptado para controlar o valor limiar de limitação com base na certa distância.

7. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador (103) é adaptado para diminuir o valor limiar de limitação no caso de a certa distância diminuir e vice-versa; e/ou em que o controlador (103) é adaptado para determinar o valor limiar de limitação com base na certa distância de acordo com as equações a seguir:

em que lt denota o valor limiar de limitação, LT denota uma constante de limiar de limitação, r denota a certa distância, rmáx denota uma distância máxima e rnorm denota uma distância normalizada.

8. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador não linear (403) do excitador (101) é adaptado para multiplicar um sinal de áudio filtrado por um sinal de ganho no domínio do tempo e em que o sinal de ganho é determinado a partir do sinal de áudio de entrada com base na certa distância.

9. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador (103) é adaptado para determinar o sinal de ganho com base na certa distância de acordo com as equações a seguir:

em que μ denota o sinal de ganho, Srms denota um sinal de áudio de entrada de média quadrática, sPB denota o sinal de áudio filtrado, lt denota um valor limiar de limitação adicional, limthr denota uma constante de limiar de limitação adicional, r denota a certa distância, rmáx denota uma distância máxima, rnorm denota uma distância normalizada e n denota um índice de tempo de amostra.

10. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o excitador (101) compreende um escalonador (407) adaptado para ponderar o sinal de áudio processado de modo não linear por um fator de ganho e em que o controlador (103) é adaptado para determinar o fator de ganho do escalonador (407) com base na certa distância.

11. Aparelho (100), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador (103) é adaptado para aumentar o fator de ganho no caso de a certa distância diminuir e vice-versa; e/ou em que o controlador (103) é adaptado para determinar o fator de ganho com base na certa distância de acordo com as equações a seguir:

em que gexc denota o fator de ganho, r denota a certa distância, rmáx denota uma distância máxima, rnorm denota uma distância normalizada e n denota um índice de tempo de amostra.

12. Aparelho (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho (100) compreende, ainda, um determinador adaptado para determinar a certa distância.

13. Método (200) para manipular um sinal de áudio de entrada associado a uma fonte de áudio espacial (301) dentro de um cenário de áudio espacial (300), em que a fonte de áudio espacial (301) tem uma certa distância até um ouvinte (303) dentro do cenário de áudio espacial (300), o método (200) compreendendo: controlar (201) parâmetros de excitação para excitar o sinal de áudio de entrada com base na certa distância; e excitar (203) o sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio de saída; em que excitar (203) o sinal de áudio de entrada compreende: usar filtragem passa-banda no sinal de áudio de entrada para obter um sinal de áudio filtrado; o método CARACTERIZADO pelo fato de que excitar (203) o sinal de áudio de entrada compreende ainda: processar de modo não linear o sinal de áudio filtrado para obter um sinal de áudio processado de modo não linear; e combinar o sinal de áudio processado de modo não linear com o sinal de áudio de entrada para obter o sinal de áudio de saída.