CN104394498B - 一种三通道全息声场回放方法及声场采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三通道全息声场回放方法及声场采集装置，多声道音源输出左声道信号、右声道信号和前置声道信号，其中输出的左声道信号、右声道信号分别直接输入左声道扬声器、右声道扬声器，其特征在于：多声道音源输出的前置声道信号经过增益控制后输入前置声道扬声器。
Description
技术领域
本发明涉及一种三通道全息声场回放方法及声场采集装置。
背景技术
最初的立体声唱片或音乐的制作基本是立体声音箱基于60度三角形进行配置的，人们在聆听时，如果在居室内不用耳机回放的话，声像宽度窄，很难展现环绕声，收听效果不理想。现有技术中，为了改善收听效果通常采用两个方法，一个方法是仍然是基于立体声音箱，但是进行串声消除信号处理，从而提升感知的声像宽度，如图1所示，但是这种处理方法一方面声像展宽有限，同时处理带来较大畸变，对音色影响较大，并且极大影响音箱的有效功率。另一个方法是利用多通道技术，比如5.1,7.1,10.2等等进行环绕声的回放，如图2所示。但是这种方法如果要想得到非常逼真的临场感，需要大量的扬声器及非常复杂的系统。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种三通道全息声场回放方法及声场采集装置，能够提供三通道全息声场回放信号，且便于实施。
基于同一发明构思，本发明具有两个独立的技术方案：
1、一种三通道全息声场回放方法，多声道音源输出左声道信号、右声道信号和前置声道信号，其中输出的左声道信号、右声道信号分别直接输入左声道扬声器、右声道扬声器，其特征在于：多声道音源输出的前置声道信号经过增益控制后输入前置声道扬声器。
增益控制时，依据增益函数Gain(t,f,θ)对前置声道信号各个子带信号的回放增益进行调整，然后按照加窗叠加法合成出需要回放的前置声道信号，其中增益控制函数Gain(t,f,θ)与时间t、频率f、该时间频率信号的波达方向θ相关。
增益控制函数Gain(t,f,θ)的获得方法为，将多声道音源输出的左声道信号、右声道信号和前置声道信号进行时频变换，分离出相应的子带信号，计算子带信号的波达方向θ（t，f），基于波达方向θ（t，f）计算子带增益函数Gain(t,f,θ)，具体公式如下：
其中基准增益G0<1,为选定的一个常数，边界方位θ0为选定的常数。
边界方位θ0可以选45度。
2、一种实现权利要求1所述方法的声场采集装置，其特征在于：声场采集装置呈仿人头形状，对应左耳、右耳、面部位置分别设有声场采集麦克风，前述3个声场采集麦克风向多声道音源提供音频输入信号。
对应面部位置的声场采集麦克风，位于面部的纵向中心线上，且位于面部的上方。
本发明具有的有益效果：
本发明多声道音源输出的前置声道信号经过增益控制后输入前置声道扬声器，增益控制时，依据增益函数Gain(t,f,θ)对前置声道信号各个子带信号的回放增益进行调整，然后按照加窗叠加法合成出需要回放的前置声道信号。通过本发明全息声场回放方法，只需左声道扬声器、右声道扬声器、前置声道扬声器三个扬声器，即可提供全息声场回放信号，收听效果佳，且实施简单方便。本发明声场采集装置呈仿人头形状，对应左耳、右耳、面部位置分别设有声场采集麦克风，前述3个声场采集麦克风向多声道音源提供音频输入信号。本发明声道声场采集装置结构简单，方便三声道音频信号采集。
附图说明
图1是现有串声消除信号处理方法示意图；
图2是现有多声道环绕方法示意图；
图3是本发明三通道全息声场回放方法示意图；
图4是本发明增益控制示意图；
图5是本发明声场采集装置结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，多声道音源1输出左声道信号、右声道信号和前置声道信号，其中输出的左声道信号、右声道信号分别直接输入左声道扬声器2、右声道扬声器3，多声道音源输出的前置声道信号经过增益控制后输入前置声道扬声器4。增益控制时，依据增益函数Gain(t,f,θ)对前置声道信号各个子带信号的回放增益进行调整，然后按照加窗叠加法合成出需要回放的前置声道信号，其中增益控制函数Gain(t,f,θ)与时间t、频率f、该时间频率信号的波达方向θ相关。
如图4所示，增益控制函数Gain(t,f,θ)的获得方法为，将多声道音源输出的左声道信号xl、右声道信号xr和前置声道信号xf进行时频变换，分离出相应的子带信号（XL，XR，XF），时频变换可以有多种方法，比如傅里叶变换，正弦余弦变换，改进余弦变换，子带滤波等。然后计算子带信号的波达方向θ（t，f），基于波达方向θ（t，f）计算子带增益函数Gain(t,f,θ)，具体公式如下：
其中基准增益G0<1,为选定的一个常数，边界方位θ0为选定的常数。
实施时，边界方位θ0可以选45度。有时为了计算的结果更加可靠，需要对增益函数进行时频面内的平滑。
如图5所示，声场采集装置呈仿人头形状，对应左耳、右耳、面部位置分别设有声场采集麦克风5、6、7，前述3个声场采集麦克风向多声道音源1提供音频输入信号。对应面部位置的声场采集麦克风7，位于面部的纵向中心线上，且位于面部的上方。
Claims (3)
1.一种三通道全息声场回放方法，多声道音源输出左声道信号、右声道信号和前置声道信号，其中输出的左声道信号、右声道信号分别直接输入左声道扬声器、右声道扬声器，其特征在于：多声道音源输出的前置声道信号经过增益控制后输入前置声道扬声器；
增益控制时，依据增益函数Gain(t,f,θ)对前置声道信号各个子带信号的回放增益进行调整，然后按照加窗叠加法合成出需要回放的前置声道信号，
增益控制函数Gain(t,f,θ)的获得方法为，将多声道音源输出的左声道信号、右声道信号和前置声道信号进行时频变换，分离出相应的子带信号，计算子带信号的波达方向θ（t，f），基于波达方向θ（t，f）计算子带增益函数Gain(t,f,θ)，t表示子带信号的时间，f表示子带信号的频率，θ表示子带信号的波达方向，
子带增益函数Gain(t,f,θ)，具体公式如下：
其中基准增益G0<1,为选定的一个常数，边界方位θ0为选定的常数。
2.一种实现权利要求1所述方法的声场采集装置，其特征在于：多声道声场采集装置呈仿人头形状，对应左耳、右耳、面部位置分别设有声场采集麦克风，前述3个声场采集麦克风向多声道音源提供音频输入信号。
3.根据权利要求2所述的声场采集装置，其特征在于：对应面部位置的声场采集麦克风，位于面部的纵向中心线上，且位于面部的上方。
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Denomination of invention: A three channel holographic sound field playback method and sound field acquisition device Effective date of registration: 20210512 Granted publication date: 20170118 Pledgee: Beijing Zhongguancun bank Limited by Share Ltd. Pledgor: BEIJING SABINE TECHNOLOGIES Ltd. Registration number: Y2021990000426 |
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Denomination of invention: A three-channel holographic sound field playback method and sound field acquisition device Effective date of registration: 20220809 Granted publication date: 20170118 Pledgee: Beijing Zhongguancun bank Limited by Share Ltd. Pledgor: BEIJING SABINE TECHNOLOGIES Ltd. Registration number: Y2022990000512 |
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