CN102752691A - 一种音频处理技术、3d幻音及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及音频处理技术领域，具体是涉及一种音频处理技术、3D幻音及其应用。普通2.0双声道立体声音频文件作为待识别信号进入处理器时，处理器对其进行扫描、分析和识别，将乐音信号和噪音信号抽取，并将待识别信号与数据库标准信号之间进行非线性时间匹配，进而连续识别声学信息，构建声音模型，最后将该音源空间拉伸、展开，得到三维空间包含长、宽、高的信息，并在时间线上逻辑定位后输出处理后的2.0双声道立体声音频文件。通过音频处理技术，可实现真正意义上的3D音频效果(3D幻音)。与普通立体声相对比而言，是指声音好像把听者包围起来的一种方式。这种方式所产生的声场，除了保留着原信号的声源方向感外，还伴随产生声音的围绕感和扩展感。

Description

一种音频处理技术、3D幻音及其应用

技术领域

本发明涉及音频处理技术领域，具体是涉及一种音频处理技术、3D幻音及其应用。

背景技术

现有技术中，传统的2.0双声道系统，仅能实现音频的播放，无法达到立体声环绕的效果。若需达到3D立体声环绕，需要更多的设备支持。以杜比公司5.1环绕音响系统为例，需要配备5只音箱、1只低音音箱、杜比解码播放器、杜比加密蓝光碟，6只音响排布于周围，听众置于中间，实现物理上的3D声音效果。

另外，现有市场所售的5.1的家庭影院，部分也可达到物理3D声音效果，但存在缺陷如下：

1、造价昂贵，一套5.1的家庭影院要1-2万元人民币，这个价格是普通百姓望而却步的。

2、普通的5.1的家庭影院要有杜比技术支持的蓝光DVD才可以播放出环绕效果，若播放其他的音源，如普通MP3文件，就会出现很多音箱都不发声的情况，无法实现3D声场效果。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种技术实现简单的音频处理技术。

本发明所采用的技术方案是：

一种音频处理技术，首先是将普通2.0双声道立体声音频文件进行分析，并通过处理器技术拆分成多声道逻辑环绕声系统，再通过处理器进行技术合并成2.0双声道立体声音频文件。

具体地，普通2.0双声道立体声音频文件作为待识别信号进入处理器时，处理器对其进行扫描、分析和识别，将乐音信号和噪音信号抽取，并将待识别信号与数据库标准信号之间进行非线性时间匹配，进而连续识别声学信息，构建声音模型，最后将该音源空间拉伸、展开，得到三维空间包含长、宽、高的信息，并在时间线上逻辑定位后输出处理后的2.0双声道立体声音频文件。

较为完善的是，处理器识别的对象是普通双声道立体声音频文件中的复音的音量、音色、时值以及音高，复音包括乐音和噪音。

研究证实，声源发出的声波经过头部、耳廓、躯干等衍射后到达双耳，其中的物理过程可视为一个线性时不便的声滤波系统，其特性可由系统的频域传输函数描述，心理学研究表明，由头、肩、耳廓等部位的相互作用，抵达耳膜的入射声波已发生变化，此变化的特性取决于入射方向，这样一个传输过程所引起的谱特性变化在空间声源定位中起着重要的作用头部关联传输函数与相对方向频率和听者有关，并与他们之间存在极其复杂的非线性关系。

人的听觉具有很好的空间感，不同空间方位的声源在听觉系统产生不同的声像位置，所以将多声道系统数据记录，通过合理的处理，可以使得听者作为一个主体能够通过一副耳机或一对扬声器，获得对整个场景声学特性的主观感知。

本发明通过上述音频处理技术，可实现真正意义上的3D音频效果(3D幻音)。3D幻音与普通立体声相对比而言，是指声音好像把听者包围起来的一种方式。这种方式所产生的声场，除了保留着原信号的声源方向感外，还伴随产生声音的围绕感和扩展感。

聆听者在听3D幻音的过程中能够清晰地区分出来自前后左右上下的声音，3D幻音可使空间声源由线扩展到整个水平面乃至垂直面，因此可以逼真地再现演出厅的空间混响过程，具有更为动人的临场感，从而通过一对音响或者一副耳机就能为聆听者营造出一种置身于歌厅、影剧院的环绕音响效果。

3D幻音的设计原理是利用了人耳的耳廓效应，即在重放时，不论扬声器系统在任何位置，人的耳朵感觉声音是发自与该频率响应相对应的空间方向，而与音箱的所在位置无关。根据这一原理，需利用电路对重放声进行修改，补偿重放声的频率响应与人耳听觉频率响应之间的差异，使重放声在人心理和主观感觉上形成一个完整的声场重放系统。实现声场准确定位，达到上、下、左、右、前、后的环绕声场，实现声音在上、下、左、右、前、后的交互式听觉享受。

3D幻音的优点在于：

1、对音源没有严格要求，它不需装备5～7音箱及声道功放。也就是说，仅用原有的双声道音箱及功放即可实现，即能达到5.1以上的立体声听觉感受，这样就可为影视爱好者大幅度节省成本。

2、可使聆听者产生近距离的欣赏效果，如果将3D幻音用于影视配音中，那么无论播放3D幻音空间的大小，都可使影视爱好者有强烈的临场感，它特别适用于家庭影院及电影院播放。

3、对音响软硬件要求不高，而且接线简单，使用方便。在诸如录像机、LD与VCD影碟机、CD唱机、LP电唱机、多媒体电脑、电视机。功放、收音调谐器中均可得到应用。

3D幻音技术与传统5.1音响的区别在于：

1、只需要一副耳机或一对音箱就可以实现5.1以上的家庭影院环绕音响效果。

2、不需要改变家里的现有设备和听音环境，就可以直接达到5.1以上家庭影院环绕效果，即3D音频效果。

3、对音源没有严格要求，只要是立体声音频文件(网络下载的MP3等立体声文件)，均都可以播放，均可达到3D音频效果。

3D幻音技术与杜比5.1环绕音响系统两者之间直接对比：

杜比5.1环绕音响系统＝5只音箱+1只低音音箱+杜比解码播放器+杜比加密蓝光碟。而3D幻音技术＝处理器芯片+普通耳机或普通立体声音箱+普通2.0音源(如MP3、WAV等格式)。

具体实施方式

当普通2.0音源进入(3D幻音)处理器芯片后，3D幻音将其扫描、分析、识别之后，将其乐音信号和噪音信号抽取，将其待识别信号与数据库标准信号之间进行非线性时间匹配，进而连续识别声学信息，构建声音模型。通过识别复音(包含乐音和噪音)的音量(响度和力度)、音色、时值、音高(频率)等数据，并不断提高识别率，将该音源空间拉伸、展开，得到三维空间包含长、宽、高的信息并在时间线上逻辑定位后输出结果，达到2.0双声道实现5.1以上多声道环绕效果。

在例如电脑声卡、吉他效果器、音频效果器、音频效果卡、音箱、耳机、手机、电话、DVD机和VCD机、录像机、LD机、CD唱机、LP电唱机、多媒体电脑、电视机功放、调音台等硬件产品，以及例如软件效果器、音频播放器、电影流媒体播放器等软件产品中，3D幻音技术均具有广泛的应用。

以上内容仅仅是对本发明的实施方式所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施方式做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种音频处理技术，首先是将普通2.0双声道立体声音频文件进行分析，并通过处理器技术拆分成多声道逻辑环绕声系统，再通过处理器进行技术合并成2.0双声道立体声音频文件。

2.根据权利要求1所述的一种音频处理技术，其特征在于，普通2.0双声道立体声音频文件作为待识别信号进入处理器时，处理器对其进行扫描、分析和识别，将乐音信号和噪音信号抽取，并将待识别信号与数据库标准信号之间进行非线性时间匹配，进而连续识别声学信息，构建声音模型，最后将该音源空间拉伸、展开，得到三维空间包含长、宽、高的信息，并在时间线上逻辑定位后输出处理后的2.0双声道立体声音频文件。

3.根据权利要求2所述的一种音频处理技术，其特征在于，处理器识别的对象是普通双声道立体声音频文件中的复音的音量、音色、时值以及音高，复音包括乐音和噪音。

4.3D幻音，其特征在于，采用如权利要求1-3任一项所述音频处理技术，将普通2.0双声道立体声音频文件处理后，实现声场准确定位，实现声音在上、下、左、右、前、后的交互式围绕及扩展。

5.根据权利要求4所述的3D幻音的应用，其特征在于，应用于硬件产品。

6.根据权利要求5所述的3D幻音的应用，其特征在于，硬件产品为电脑声卡、吉他效果器、音频效果器、音频效果卡、音箱、耳机、手机、电话、DVD机和VCD机、录像机、LD机、CD唱机、LP电唱机、多媒体电脑、电视机功放或调音台。

7.根据权利要求4所述的3D幻音的应用，其特征在于，应用于软件产品。

8.根据权利要求7所述的3D幻音的应用，其特征在于，软件产品为软件效果器、音频播放器或电影流媒体播放器。