CN105874821B - 用于再现至少一个音频对象的音频数据的音频再现系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于再现给定环境(1)中的声学场景(2)的至少一个音频对象(Ox)和/或至少一个声源(Sy)的音频数据的音频再现系统(3)，该音频再现系统包括：‑至少两个音频系统(3.1至3.4)，该至少两个音频系统彼此分开远离地起作用，其中，‑这些音频系统中的一个音频系统(3.1)被适配成用于再现在到一位收听者(L)一个第一距离范围(C0)内的那个音频对象(Ox)和/或那个声源(Sy)，并且‑这些音频系统中的另一个音频系统(3.2)被适配成用于再现在到该收听者(L)一个第二距离范围(D1)内的那个音频对象(Ox)和/或那个声源(Sy)，其中，该第一和该第二距离范围(C0，D1)不相同并且可能彼此间隔开或者彼此相邻放置；‑一个平移信息提供器(4)，该平移信息提供器被适配成用于处理至少一个输入(IP1至IP4)以针对每个音频系统(3.1至3.4)生成至少一项平移信息(PI，PI(3.1至3.4))从而驱动该至少两个音频系统(3.1至3.4)，其中，‑一个输入(IP1)包括在该声学场景(2)中的该音频对象(Ox)的位置和/或该声源(Sy)的位置的位置数据(P(Ox)，P(Oy))，并且其中，‑该平移信息(PI，PI(3.1至3.4))包括至少一个参数——具体而言，同一个音频对象(Ox)和/或同一个声源(Sy)针对每个音频系统(3.1至3.4)的信号强度(I(3.1至3.4))和/或角度位置(α(3.1至3.4)))——从而不同地驱动该至少两个音频系统(3.1至3.4)，其方式为使得同一个音频对象(Ox)和/或同一个声源(Sy)在这些音频系统(3.1至3.4)的至少一个距离范围(C0、C1、D1、D2)之内被平移。

Description

用于再现至少一个音频对象的音频数据的音频再现系统和 方法

技术领域

本发明涉及一种用于再现给定环境中的至少一个音频对象和/或至少一个声源的音频数据的音频再现系统和方法。

发明背景

多声道信号可以由三个或更多个扬声器(例如，5.1或7.1环绕声道扬声器)进行再现以形成三维(3D)效果。

常规环绕声系统可以产生置于关于定位在系统的所谓最有效点(sweet spot)中的一位收听者的任何方向上的声音。然而，常规的5.1或7.1环绕声系统并不允许再现收听者在靠近其头部的距离处所感知到的听觉事件。若干种其他的空间音频技术(如波场合成(WFS)或高阶高保真立体声(HOA)系统)能够产生所谓的集中源，该集中源可以使用大量扬声器将声能集中在相对于收听者的一个可确定位置处来引起上述邻近效应。

基于声道的环绕声再现和基于对象的场景渲染是本领范围中已知的。存在若干种用放置在所谓的最有效点周围的多个扬声器来再现音频的环绕声系统。最有效点是收听者为感知音频内容的最佳空间印象而应定位之处。这种类型的最常规系统是普遍的5.1或7.1系统，这些系统具有定位在围绕收听者的一个长方形、圆形或球形上的5个或7个扬声器以及一个低频效果声道。用于供给扬声器的音频信号或者是在产生过程期间通过混音器(例如，影片声道)形成，或者它们是例如在交互式游戏情景中实时地生成。

发明概要

本发明的目的是提供一种用于再现给定环境中的至少一个音频对象的音频数据从而形成多维的(具体而言，二维或三维的)声音效果的改进的音频再现系统和方法。

该目标通过根据以下所述的音频再现系统以及通过根据以下所述的用于再现至少一个音频对象的音频数据的方法而实现。

从属权利要求中给出了本发明的优选实施例。

根据本发明，提供了一种用于再现给定环境中的声学场景的至少一个音频对象和/或至少一个声源的音频数据的音频再现系统，其中，该音频再现系统包括：

-至少两个音频系统，该至少两个音频系统彼此分开远离地起作用，其中，这些音频系统中的一个音频系统被适配成用于再现与被安排在到收听者的至少第一距离范围中的那个音频对象和/或那个声源相对应的多个音频信号，并且

-这些音频系统中的另一个音频系统被适配成用于再现与被安排在到该收听者的至少第二距离范围中的那个音频对象和/或那个声源的多个音频信号，其中，该第一和该第二距离范围不相同并且可能彼此间隔开或者彼此相邻放置；

-平移信息提供器，该平移信息提供器被适配成用于处理至少一个输入以针对每个音频系统生成至少一项平移信息从而驱动该至少两个音频系统，其中，

-输入包括在该声学场景中的该音频对象的位置和/或该声源的位置的位置数据，

并且其中

-该平移信息包括至少一个参数(具体而言，同一个音频对象和/或同一个声源针对每个音频系统的信号强度和/或角度位置)，从而不同地驱动该至少两个音频系统(具体而言，从而不同地生成多个音频信号，其方式为使得同一个音频对象和/或同一个声源在这些距离范围中的至少一个距离范围之内和/或在至少两个距离范围之间被平移)。

本发明允许不同的扩展的虚拟2D或3D声音效果，其方式为使得由至少一个或两个音频系统(例如，环绕系统和邻近音频系统(例如，条形音箱))创建的这些距离范围(具体而言，围绕收听者的那些不同的距离范围)被考虑用于控制用于再现虚拟或真实的音频对象和/或声源的该至少两个音频系统，从而使得该音频对象和/或该声源在这些距离范围之间以及在这些距离范围中的至少一个距离范围之内被平移。因此，本发明允许扩展的虚拟2D或3D声音效果，其方式为使得，通过对距离(在远范围或近范围上或者在两个范围之间以及因此在远离与靠近之间的任何距离)和/或方向(在到收听者的位置的角度位置中并且考虑到耳机应用(例如，为了在左耳和/或右耳上的声音效果)分别在左声道和/或右声道上)的感知来再现在相对于在声学场景中的收听者的位置的虚拟和/或真实声学场景的空间中的给定的虚拟或真实音频对象和/或声源。

该音频再现系统可以用于交互式游戏情景、电影和/或其他PC应用中，其中，多维的(具体而言，2D或3D的)声音效果是令人期望的。具体而言，该安排允许在不同的音频系统(例如，在非常靠近收听者以及远离收听者或者在两者之间的任何范围的耳机组件以及环绕系统和/或条形音箱中)中生成2D或3D声音效果。为此目的，声学环境(例如，声学场景和/或环境)被细分为给定数量的距离范围(例如，相对于收听者位置的远范围、传递范围和近范围)，其中，传递范围是在任何远范围与近范围之间的平移区域。

例如，在交互式游戏情景中，风噪声可以在至少一个给定的距离范围中由这些音频系统中具有远范围的一个音频系统远离收听者地生成，其中，声音可在至少一个给定的近范围中由具有近范围的另一个音频系统仅在收听者的一只耳朵中或者靠近收听者的耳朵处生成。

在其他情景中，音频对象和/或声源在对应的远范围、传递范围和/或近范围中使用在不同的近或远的起作用的音频系统之间的平移(具体而言，在距离范围中起作用或覆盖距离范围的音频系统与在近范围中起作用或覆盖近范围的另一个音频系统之间的平移)围绕收听者移动，从而使得收听者得到声音来自空间中的任何位置的印象。

在一个示例性实施例中，环境和/或声学场景被细分为至少两个距离范围，其中，这些距离范围的形状彼此不同或相等。具体而言，每个距离范围可以包括圆形形状。替代地，这些距离范围的形状可以根据应用(例如，游戏情景中的应用)而不同，例如，可以是不规则形状或房间的形状。

在一个可能的实施例中，音频再现系统是耳机组件(例如，基于HRTF/BRIR的耳机组件)，其被适配成用于形成创建至少第一距离范围的第一音频系统和创建至少第二距离范围的第二音频系统(具体而言，被适配成用于再现对应于该至少第一和第二距离范围的多个音频信号)。

在一个替代性实施例中，音频再现系统包括作为邻近音频系统(例如，至少一个条形音箱)的第一音频系统以创建至少第一距离范围以及作为环绕系统的第二音频系统以创建至少第二距离范围(具体而言，被适配成用于产生对应于该至少第二距离范围的多个音频信号)。

这些不同的音频系统(即，第一和第二音频系统)通常在预定的或给定的共享区中起作用，其方式为使得两个音频系统均创建传递范围作为第三距离范围，该第三距离范围是在第一距离范围与第二距离范围之间的平移区域。

在一个示例性实施例中，邻近音频系统是包括多个扬声器的至少一个条形音箱，该邻近音频系统由至少一个平移参数控制用于将至少一个音频对象和/或至少一个声源平移至对应的角度位置并且针对对应的条形音箱在收听者的近范围中具有对应强度。具体而言，提供两个条形音箱，其中，一个条形音箱指向收听者的左侧而另一个条形音箱指向收听者的右侧。针对来自收听者左侧的声学场景的空间中的声源，针对对应的左条形音箱创建比针对右条形音箱具有更大的强度的音频信号。通过这种强度差异，考虑了声波通过空气的路径虑并且实现自然感知。邻近音频系统可被设计为虚拟的或远侧安排的邻近音频系统，其中，在给定的环境中通过计算机实现的系统来模拟虚拟邻近音频系统的这些条形音箱，并且真实的邻近音频系统的这些条形音箱被安排到收听者一定距离处。

此外，环绕系统包括至少四个扬声器并且可被设计为虚拟的或空间安排的音频系统，例如，如5.1或7.1环绕系统的家庭娱乐系统。

创建或覆盖不同距离范围的这些不同音频系统的组合允许在不同的情景中生成多维(例如，3D)声音效果，其中，远离收听者的声源和/或音频对象是由在这些远范围中的一个距离范围中的环绕系统生成的，并且靠近收听者的声源和/或音频对象是由在这些近范围中的一个近范围中耳机组件和/或邻近音频系统生成的。使用平移信息允许声学环境中的音频对象和/或声源在不同的近范围与远范围之间的传递范围中移动导致对到收听者的距离的变化收听感知并且还导致对邻近音频系统(例如，耳机组件)以及基本音频系统(例如，环绕系统)的对应驱动。环绕系统可以被设计为虚拟的或者空间地或远离地安排的环绕系统，其中，在给定的环境中由计算机实现的系统来模拟虚拟环绕系统，并且真实环绕系统被安排在给定的环境中到收听者一定距离处。

根据本发明的另一个方面，另一个输入包括声学场景、环境、音频对象、声源和/或效果滑块的元数据。此外或替代地，可以例如通过距离范围数据、音频对象数据、声源数据、位置数据、随机位置区域数据和/或运动路径数据和/或效果数据、时间数据、事件数据和/或分组数据来更精确地描述元数据。使用描述环境、声学场景、距离范围、随机位置区域、运动路径、音频对象和/或声源的元数据允许根据音频对象到收听者的距离来针对该至少两个音频系统提取或生成平移信息的多个参数，并因此允许通过针对每个音频系统生成至少基于音频对象/声源相对于收听者的位置所计算的至少一项平移信息而进行平移。具体而言，平移信息可以被预定义为例如音频对象/声源与收听者的关系、音频对象/声源与环境的关系和/或音频对象/声源与声学场景的关系。此外或替代地，可以通过进一步对数据(具体而言，距离范围数据、运动路径数据、效果滑块数据、随机位置区域数据、时间数据、事件数据、分组数据以及进一步的可用数据/定义)进行特征化来预定义平移信息。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于通过彼此分开远离地起作用的至少两个音频系统来再现对应于给定环境中的声学场景中的至少一个音频对象和/或至少一个声源的音频数据的多个音频数据，其中，该方法包括以下步骤：

-这些音频系统中的一个音频系统再现与被安排在到收听者至少一个第一距离范围内的那个音频对象和/或声源的多个音频信号，并且

-这些音频系统中的另一个音频系统再现与被安排在到收听者至少一个第二距离范围中的那个音频对象和/或声源相对应的多个音频信号，其中，该第一和该第二距离范围不相同并且可能彼此间隔开或者彼此相邻放置；

-平移信息提供器处理至少一个输入以针对每个音频系统生成至少一项平移信息，从而不同地驱动该至少两个音频系统，具体而言，从而不同地生成多个音频信号，其中，

-在该环境中的音频对象的位置和/或声源的位置的位置数据被提供作为输入，

并且其中，

-至少一个参数(具体而言，同一个音频对象和/或同一个声源针对每个音频系统的信号强度和/或角度位置)被生成作为平移信息，从而不同地驱动该至少两个音频系统，具体而言，从而不同地生成多个音频信号，其方式为使得同一个音频对象和/或同一个声源在至少一个距离范围(近范围、传递范围、远范围)之内被平移。

在一个示例性实施例中，同一个音频对象和/或同一个声源针对该至少两个音频系统的角度位置是相等的，从而使得该音频对象和/或该声源看起来像是在同一方向上再现。替代地，为了实现特定的声音效果(例如，双重再现)，同一个音频对象和/或声源针对不同音频系统的角度位置可以不同，从而使得该音频对象和/或声源由不同的音频系统在不同的方向上再现。

为了实现在该环境和/或声学场景中(例如，在游戏情景中)的音频对象和/或声源的时间的、局部的和/或空间的声音效果，通过至少一个给定的距离效果函数来确定平移信息，该给定的距离效果函数通过用根据距离所确定的多个对应效果强度控制这些音频系统来表示对应音频对象和/或对应声源的再现声音。

根据本发明的另一个方面，声学场景、环境、音频对象、声源和/或效果滑块的元数据被提供作为另一个输入，例如，用于根据音频对象和/或声源到收听者的距离来对在该至少两个音频系统之间的音频对象和/或声源进行自动混合并且因此用于通过针对每个音频系统生成基于音频对象和/或声源相对于收听者的位置所计算的至少一项预定义的平移信息而进行自动平移。

为了实现进一步的特殊声音效果，平移信息(具体而言，至少一个参数，如例如，同一音频对象和/或同一声源针对至少两个音频系统的信号强度和/或角度位置)是从这些音频系统的元数据和/或配置设置中提取出来的。具体而言，移位信息是从对应的音频对象的元数据中提取出来的，例如，对象和/或源的种类、音频对象和/或声源在环境中(例如，在游戏情景中)的关联和/或在环境中的时间和/或地点(具体而言，在游戏情景中或在室内的地点)。

此外，这些音频范围(例如，远范围(外部的)、近范围(内部的)和/或传递范围(中间的))的数量和/或尺寸是从配置设置和/或从声学场景和/或音频对象/声源的元数据中(具体而言，从更精确描述的距离范围数据中)提取的，以便根据所使用的音频系统的数量和/或所使用的声学场景的种类来实现多个空间的和/本地的声音效果。

根据本发明的另一个方面，一种具有用于执行以上所描述的方法的计算机程序的计算机可读记录媒质。

此外，以上所描述的安排用来执行用于再现与交互式游戏情景、软件情景、影院情景、音乐情景、音乐会情景或电影情景相对应的音频数据的方法。

本发明进一步的适用性范围将从下文给出的详细说明中变得清楚。然而，应理解，在指出本发明的优选实施例的同时，详细说明和具体实例仅是通过说明给出，因为在本发明的精神和范围内的各种改变和修改对于本领范围技术人员而言将从这个详细说明中变得清楚明白。

附图简要说明

从下文所给出的详细说明以及仅通过说明给出的并且因此不限制本发明的附图将更充分地理解本发明：

图1示出了包括围绕收听者的位置的多个不同的远范围和近范围的声学场景的环境，

图2示出了具有平移信息提供器的音频再现系统的示例性实施例，

图3示出了包括围绕收听者的位置的多个不同的距离范围(即，远范围、近范围和/或传递范围)的声学场景的可能环境，

图4示出了针对不同的距离范围(即，针对远范围、近范围和传递范围)的不同的距离效果函数的示例性实施例，

图5至图6示出了包括围绕收听者的位置的多个不同的远范围、传递范围和近范围的声学场景的其他可能环境，

图7示出了针对远范围和近范围以及针对传递范围的不同的距离效果函数的示例性实施例，

图8至图10示出了包括围绕收听者的位置的多个不同的并且可能可变的距离范围(即，远范围、传递范围和近范围)的不同的声学场景的示例性实施例，

图11示出了效果滑块的示例性实施例，

图12示出了具有平移信息提供器的音频再现系统的另一个示例性实施例，

图13至图16示出了由音频对象相对于收听者的固定的和/或可变的位置并且/或者由具有音频对象相对于收听者的固定的和/或可变的位置的运动路径所限定的不同声学场景的示例性实施例。

在所有附图中，相应的部件用相同的参考符号标记。

优选实施方案的详细说明

图1示出了包括围绕收听者L的位置X的多个不同距离范围(具体而言，远范围D1至Dn和近范围C0至Cm)的声学场景2的示例性环境1。

环境1可以是真实空间或虚拟空间，例如，起居室或者游戏中或电影中或软件情景中或工厂或设施中的空间。声学场景2可以是环境1中的真实场景或虚拟场景，例如，音频对象Ox、声源Sy、游戏场景、电影场景、工艺流程。

声学场景2包括在虚拟环境1中所生成的至少一个音频对象Ox，例如，人声、风声、音频对象的噪声。此外或可替代地，声学场景2包括在环境1中所生成的至少一个声源Sy，例如，扬声器。换言之：声学场景2是通过在环境1中的对应音频范围C0至C1以及D1至D2中的至少一个音频对象Ox和/或声源Sy的音频再现而创建的。

根据可用音频系统3.1至3.4的种类和/或数量，至少一个音频系统3.1至3.4被分配至距离范围C0至C1以及D1至D2中的一个距离范围以便在对应的距离范围C0至C1以及D1至D2中创建声音效果，具体而言，以便在至少一个距离范围C0至C1、D1至D2中产生至少一个音频对象Ox和/或声源Sy。

例如，第一音频系统3.1被分配至第一近范围C0，第二音频系统3.2被分配至第二近范围C1，第三音频系统3.3被分配至第一远范围D1，并且第四音频系统3.4被分配至第二远范围D2，其中，所有范围C0、C1、D1和D2彼此相邻放置。

图2示出了包括多个音频系统3.1至3.4和一个平移信息提供器4的音频再现系统3的示例性实施例。

音频系统3.1至3.4被设计成在收听者L的环境1中的近范围C0至C1以及远范围D1至D2中创建音频对象Ox和/或声源Sy的声音效果的音频系统。音频系统3.1至3.4可以是虚拟的或真实的环绕系统、耳机组件、邻近音频系统(例如，条形音箱(sound bar))。

平移信息提供器4处理至少一个输入IP1至IP4以便针对每个音频系统3.1至3.4生成至少一项平移信息PI、PI(3.1至3.4)的至少一个参数从而不同地驱动音频系统3.1至3.4。平移信息PI的一个可能的参数是音频对象Ox和/或声源Sy的角度位置α。平移信息PI的另一个参数是音频对象Ox和/或声源Sy的强度I。

在简单的实施例中，音频再现系统3仅包括两个音频系统(3.1和3.2)，这两个音频系统被适配成用于共同地交互以创建声学场景2。

音频对象Ox的位置和/或声源Sy的位置的位置数据P(Ox)、P(Sy)(例如，它们相对于环境1中的收听者L的距离和角度位置)被提供为输入IP1。

此外，基本元数据(具体而言，声学场景2、环境1、音频对象Ox、声源Sy和/或效果滑块ES的元数据MD(1，2，Ox，Sy，ES))被提供为另一个输入IP2。

此外，音频对象Ox和/或声源Sy的元数据MD(Ox、Sy)可以由其他数据更精确地描述，例如，距离范围C0至C1、T1、D1至D2可以被限定为距离范围数据DRD或距离效果函数，运动路径MP可以被限定为运动路径数据MPD，随机位置区域A至B可以由随机位置区域数据和/或效果限定，时间、事件、分组可以由参数和/或函数限定。

此外，将音频再现系统3的(具体而言，音频系统3.1至3.4的)配置设置CS(例如音频系统的种类、例如音频系统的这些扬声器的虚拟或真实数量和/或位置、例如这些扬声器相对于收听者L的位置)被提供作为另一个输入IP3。

此外，音频对象Ox和/或声源Sy的音频数据AD(Ox)、AD(Sy)被提供为另一个输入IP4。

平移信息提供器4处理以上所描述的输入IP1至IP4中的至少一个输入的输入数据以生成作为平移信息(PI，PI(3.1至3.4))的至少一个参数(具体而言，同一音频对象Ox和/或同一声源Sy针对每个音频系统3.1至3.4的信号强度I(3.1至3.4、Ox、Sy)和/或角度位置α(3.1至3.4、Ox、Sy))，从而不同地驱动音频系统3.1至3.4，其方式为使得同一个音频对象Ox和/或同一个声源Sy在音频系统3.1至3.4的对应音频范围C0至C1、D1至D2内的内音频范围C0的内边界与外音频范围D2的外边界之间的声学场景2中被平移。

具体而言，这些音频系统中的至少一个音频系统3.1在到收听者L至少一个第一近范围C0内再现音频对象Ox和/或声源Sy，而这些音频系统中的另一个音频系统3.2在到收听者(L)至少一个第二远范围D1内再现音频对象Ox和/或声源Sy。在音频系统3.1和3.2两者都再现同一个音频对象Ox和/或同一个声源Sy的情况下，如图3中所示，音频对象Ox和/或声源Sy在近范围C0与远范围D1之间的传递范围T1中被平移。

优选地，同一个音频对象Ox和/或同一个声源Sy针对音频系统3.1至3.4的角度位置α(3.1至3.4，Ox，Sy)是相等的，以便实现那个音频对象Ox和/或那个声源Sy看起来像是在相同的方向上平移的声音效果。替代地，角度位置α(3.1至3.4，Ox，Sy)可以是不同的，以便实现特殊的声音效果。

在进一步的实施例中，平移信息PI的参数(具体而言，同一个音频对象Ox和/或同一个声源Sy针对这两个音频系统3.1至3.4的信号强度I)是从音频系统3.1至3.4的元数据MD和/或配置设置CS中提取出来的。

平移信息提供器4是具有用于执行以上所描述的方法的计算机程序的计算机可读记录媒质。与平移信息提供器4相组合，音频再现系统3可以用于在交互式游戏情景、软件情景或电影情景和/或其他情景(例如，流程监控情景、制造情景)中执行所描述的方法。

图3示出了在环境1中的创建的声学场景2的实施例，该环境具有仅由两个音频系统3.1和3.2(具体而言，由它们的结合或共同交互)创建的三个距离范围C0、T1和D1。由第一音频系统3.1在到收听者L近距离r1中创建第一近范围C0，并且由第二音频系统3.2在到收听者L一个大于远距离r2的距离中创建第一远范围D1。第一近范围C0和第一远范围D1彼此间隔开来，从而使得传递范围T1被安排在它们之间。

由音频系统3.1和3.2两者创建音频对象Ox和/或声源Sy在传递范围T1之内的平移以及因此在近范围C0与远范围D1之间的平移。具体而言，每个音频系统3.1和3.2都受到所提取的平移信息PI(3.1，3.2)的参数(具体而言，同一个音频对象Ox或同一个声源Sy的给定角度位置α(3.1，Ox，Sy)、α(3.2，Ox，Sy)以及给定强度I(3.1，Ox，Sy)、I(3.2，Ox，Sy))的控制，以便分别再现同一个音频对象Ox或同一个声源Sy，其方式为使得听起来此音频对象Ox或此声源Sy在到收听者L的位置X的对应方向上并且在到收听者L的位置X一段在传递范围T1之内的对应距离内。

图4示出了用于提取平移信息PI的至少一个参数(即，对应的音频对象Ox和/或声源Sy的距离效果函数e(3.1)和e(3.2))以便控制用于创建图3的声学场景2的对应的音频系统3.1和3.2的示例性实施例。

这些距离效果函数e(3.1，3.2)通过其他给定的距离效果函数g0、h0、i0细分为用来控制对应音频系统3.1和3.2的强度I(3.1，3.2)，从而创建距离范围C0、T1和D1。

替代地，这些距离效果函数e可以被优先化或被适配成用于确保至少在传递范围T1中的特殊的声音效果，其中，音频系统3.1至3.2将替代地或附加地受到距离效果函数e(3.1)和e(3.2)的控制从而创建至少传递范围T1，如图3所示。

在所示出的实施例中，根据再现的音频对象Ox/声源Sy到收听者L的距离r从给定的或预定义的距离效果函数g0、h0和i0中提取或确定平移信息PI(即，距离效果函数e(3.1)和e(3.2))，从而至少在音频范围C0、T1和/或D1中的一个音频范围中平移那个音频对象Ox和/或那个声源Sy。

具体而言，根据所提取的平移信息PI(即，距离效果函数e(3.1)和e(3.2))，由第一音频系统3.1和/或第二音频系统3.2至少在到收听者L位置X的给定距离r中分别产生音频对象Ox和/或声源Sy的声音效果，这些声音效果在距离范围C0、T1和/或D1中的至少一个范围之内并且具有对应于所提取的距离效果函数e(3.1)和e(3.2)的对应强度I。

如在图4中示出的，根据音频对象Ox和/或声源Sy到收听者L的位置X的位置并且因此根据音频对象Ox和/或声源Sy到收听者L的位置X的距离r，可以通过给定的或预定义的距离效果函数g0、h0和i0提取用于控制可用音频系统3.1和3.2的距离效果函数e(3.1)和e(3.2)，以便自动平移音频对象Ox/声源Sy，其方式为使得

-对于在从r1＝3m到r2＝5m的距离之间移动的音频对象Ox和/或声源Sy，将从预定义的距离效果函数h0(3.1，3.2)中提取距离效果函数e(3.1)和e(3.2)，

-对于在小于r1＝3m的距离中的对象，将从预定义的距离效果函数g0(3.1，3.2)(其中，对于邻近音频系统3.1的效果强度e(3.1)，g0(3.1)＝100％，而基本音频系统3.2的效果强度e(3.2)为g0(3.2)＝0％)中提取距离效果函数e(3.1)和e(3.2)，并且

-对于在大于r2＝5m的距离中的对象，将从预定义的函数i0(3.1，3.2)(其中，对于邻近音频系统3.1的效果强度e(3.1)，i0(3.1)＝0％，而基本音频系统3.2的效果强度e(3.2)为i0(3.2)＝100％)中提取距离效果函数e(3.1)和e(3.2)。

在本实施例中，该至少两个音频系统3.1、3.2的结合根据从距离效果函数g0、h0和i0中所提取出来的这些效果强度创建所有的音频范围C0、T1、D1。

具体而言，

-对于在离收听者L高达r1＝3m的距离r中的同一个音频对象Ox和/或同一个声源Sy，创建邻近区域的音频系统3.1将由线性函数g0(3.1)所驱动，该线性函数g0(3.1)具有等于100％的恒定的效果强度e(3.1)＝g0(3.1)＝e2，而创建远区域的音频系统3.2将由线性函数g0(3.2)所驱动，该线性函数g0(3.2)具有等于0％的恒定的效果强度e(3.2)＝g0(3.2)＝e1，

-对于在距离r1与距离r2之间并且因此在与收听者L相距3m与5m之间的区域中的同一个音频对象Ox和/或同一个声源Sy，创建邻近区域的音频系统3.1还将优选地由线性距离效果函数h0(3.1)所驱动，该线性距离效果函数h0(3.1)具有单调递减的效果强度：等于100％的e(3.1，r1)＝h0(3.1，r1)＝e2至等于0％的e(3.1，r2)＝h0(3.1，r2)＝e1，并且创建远区域的音频系统3.2将由线性距离效果函数h0(3.2)所驱动，该线性距离效果函数h0(3.2)具有单调递增的效果强度：等于0％的e(3.2，r1)＝h0(3.2，r1)＝e1至等于100％的e(3.2，r2)＝h0(3.2，r2)＝e2，替代地，可以用相同的方式从非线性函数h1至hx中提取距离效果函数e(3.1)至e(3.2)，

-对于在与收听者L相距大于r2＝5m的距离r中的同一个音频对象Ox和/或同一个声源Sy，创建邻近区域的音频系统3.1将由线性距离效果函数i0(3.1)所驱动，该线性距离效果函数i0(3.1)具有等于0％的恒定效果强度e(3.1)＝i0(3.1)＝e1，并且创建远区域的音频系统3.2将由线性距离效果函数i0(3.2)所驱动，该线性距离效果函数i0(3.2)具有等于100％的恒定效果强度e(3.2)＝i0(3.2)＝e2。

图5至图6示出了声学场景2的其他可能环境1。

图5示出了具有由两个音频系统3.1和3.2创建的三个距离范围C0、T1和D1的另一个环境1，其中，传递范围T1被安排在由两个音频系统3.1和3.2的结合所创建的远范围D1与近范围C0之间。换言之：由音频系统3.1和3.2两者创建音频对象Ox和/或声源Sy在传递范围T1之内的平移以及因此在近范围C0与远范围D1之间的平移。

传递范围T1被在到收听者L给定距离r3中的圆周结构Z细分。确定进一步的距离r4和r5，其中，距离r4表示从圆周结构Z到近范围C0的外表面的距离，并且距离r5表示从圆周结构Z到距离范围D1的内表面的距离。

具体而言，与音频系统3.2相结合，音频系统3.1受到平移信息PI的至少一个参数——具体而言，音频对象Ox或声源Sy的给定角度位置α(3.1)和/或给定强度I(3.1)——的控制，分布对该音频对象Ox或声源Sy进行再现或平移，其方式为使得此音频对象Ox(r4，r5)或此声源Sy(r4，r5)看起来是在到收听者L的位置X的对应方向上并且在到收听者L的位置X传递范围T1之内的对应距离r4、r5中。

此外，与音频系统3.2相结合，音频系统3.1受到平移信息PI的至少另一个参数——具体而言，音频对象Ox或声源Sy的给定角度位置α(3.2)和/或给定强度I(3.2)——的控制，分布对该音频对象Ox或声源Sy进行再现或平移，其方式为使得此音频对象Ox(r4，r5)或此声源Sy(r4，r5)看起来是在到收听者L的位置X的对应方向上并且在到收听者L的位置X传递范围T1之内的对应距离r4、r5中。

图6示出了具有仅由两个音频系统3.1和3.2创建的三个距离范围C0、T1和D1的另一个环境1，其中，传递范围T1被安排在远范围D1与近范围C0之间。

范围C0与D1的外圆周形状和/或内圆周形状是不规则的并因此彼此不同。类似于图3和图5的实施例，音频系统3.1和3.2两者创建音频对象Ox和/或声源Sy在传递范围T1之内的平移并且因此在近范围C0与远范围D1之间的平移。

图7示出了用于提取对应的音频对象Ox和/声源Sy的平移信息PI(即，距离效果函数e(3.2))以驱动对应的音频系统3.2的替代性示例性实施例，其中，该至少两个音频系统3.1和3.2的结合创建了所有的音频范围C0、T1和D1。

根据音频对象Ox和/或声源Sy到收听者L的位置X的位置并且因此根据音频对象Ox和/或声源Sy到收听者L的位置X的距离r1、r2，可以通过其他给定的或预定义的线性和/或非线性距离效果函数g0、h0至hx和i0提取用于控制可用音频系统3.1和3.2的距离效果函数e，以便自动平移音频对象Ox/声源Sy，其方式为使得

-对于在从3m到5m的距离之间移动的音频对象Ox/声源Sy，将从预定义的线性和/或非线性距离效果函数h0至hx之一中提取距离效果函数e，

-对于在小于3m的距离中的对象，将从预定义的距离效果函数g0中提取距离效果函数e，并且

-对于在大于5m的距离中的对象，将从预定义的距离效果函数i0中提取距离效果函数e。

在本实施例中，该至少两个音频系统3.1、3.2的结合根据从距离效果函数g0、h0至hx和i0中提取出来的这些效果强度创建了所有的距离范围C0、T1、D1。

总体上，距离效果函数e(3.1)至e(3.n)之和为100％。例如，在音频再现系统3包括两个音频系统3.1、3.2的情况下，那么两个距离效果函数e(3.1)和e(3.2)被提供如下：

E(3.1)+e(3.2)＝100％ [0]

在本实施例中，可能仅提供一个距离效果函数(例如e(3.2))，而可以从该仅有的一个距离效果函数中提取另一个距离效果函数e(3.1)。

具体而言，

-对于在与收听者L相距高达r1＝3m的距离r中的同一个音频对象Ox和/或同一个声源Sy，创建邻近区域的音频系统3.1将由线性距离效果函数g0(3.1)所驱动，该线性距离效果函数g0(3.1)具有等于70％的恒定效果强度e(3.1)＝1-g0(3.2)＝1-e1，并且创建远区域的音频系统3.2将由线性距离效果函数g0(3.2)所驱动，该线性距离效果函数g0(3.2)具有等于30％的恒定效果强度e(3.2)＝g0(3.2)＝e1，

-对于在距离r1与距离r2之间并且因此在与收听者L相距3m与5m之间的区域中的同一个音频对象Ox和/或同一个声源Sy，创建邻近区域的音频系统3.1还将优选地由线性距离效果函数h0(3.1)所驱动，该线性距离效果函数h0(3.1)具有单调递减的效果强度：等于70％的e(3.1，r1)＝1-e(3.2，r1)＝(1-e1)至等于20％的e(3.1，r2)＝1-e(3.2，r2)＝(1-e2)，并且创建远区域的音频系统3.2将由线性距离效果函数h0(3.2)所驱动，该线性距离效果函数h0(3.2)具有单调递增的效果强度：等于30％的e(3.2，r1)＝h0(3.2，r1)＝e1至等于80％的e(3.2，r2)＝h0(3.2，r2)＝e2，替代地，可以用相同的方式从非线性函数h1至hx中提取效果强度e(3.1)至e(3.2)(替代地，也可以以类似的方式使用非线性距离效果函数h1至hx来实现在平移区范围内的特殊声音效果)，

-对于在与收听者L相距大于r2＝5m的距离r中的同一个音频对象Ox和/或同一个声源Sy，创建邻近区域的音频系统3.1将由线性距离效果函数i0(3.1)所驱动，该线性距离效果函数i0(3.1)具有等于20％的恒定效果强度e(3.1)＝1-i0(3.1)＝1-e2，并且创建远区域的音频系统3.2将由线性距离效果函数i0(3.2)所驱动，该线性距离效果函数i0(3.2)具有等于80％的恒定效果强度e(3.2)＝i0(3.2)＝e2。

图8至图10示出了包括围绕收听者L的位置X的多个不同的并且可能可变的远范围和近范围C0、D1和/或传递范围T1的进一步不同的声学场景2的示例性实施例。

图8示出了用于修改距离范围C0、T1、D1的示例，具体而言，径向地修改近范围C0和传递范围T1的外部距离r1、r2并且因此通过根据箭头P0修改距离r1、r2而修改传递区域或平移区域。换言之：由于修改了距离范围C0、T1的距离r1、r2，可以实现特殊的近距离效果或远距离效果。

图9示出了另一个示例，具体而言，用于修改距离范围C0、T1、D1的扩展，具体而言，通过根据箭头P1修改距离r1、r2和/或根据箭头P2修改角度α而修改近范围C0和传递范围T1。

例如，可以通过适配图11中所示出的多个效果滑块ES的函数来修改声学场景2。

在一个可能的实施例中，距离范围C0和D1的距离r1、r2以及因此传递范围T1的内部距离和外部距离可以是根据箭头P1可滑动的。

根据本实施例，近范围C0和传递范围T1并不形成圆形。相反，近范围C0和传递范围T1被设计成围绕收听者L的耳朵区域的圆形分段，其中，该圆形分段也是可变化的。具体而言，可以通过滑动对应的效果滑块ES或根据箭头P2的另一个控制函数来修改圆形分段的角度。

换言之：可以通过适配函数(具体而言，针对距离范围C0、T1、D1的半径和/或圆形分段的角度的进一步的缩放因子)来适配在两个距离范围C0与D1之间的传递区或传递区域。

图10示出了具有用于对这些距离范围C0、T1、D1中的至少一个距离范围进行自由修改的所谓的伸展控件工具函数的进一步的实施例。

具体而言，可以使用控制从0°到360°的区域的操作器OP或可编程操作器函数来自由地修改传递范围T1，其方式为使得传递范围T1的角度侧边的位置可以被移动(具体而言，被旋转)从而实现任意的距离范围C0、T1、D1(具体而言，如在图10中所示出的近范围C0和传递范围T1)。

图11示出了例如由音响技师或监控人员使用的效果滑块ES的示例性实施例。

效果滑块ES使得适配函数(具体而言，用于适配平移信息PI的参数的缩放因子f)成为可能。例如，效果滑块ES可以被设计成用于修改基本定义，如音频对象Ox、声源Sy和/或一组音频对象Ox和声源Sy。此外，也可以通过另一个效果滑块ES修改其他定义(具体而言，距离r、强度I、时间、元数据MD、运动路径MPD、距离范围数据DRD、距离效果函数e(3.1至3.n)、圆周结构Z、位置数据P等)从而分别驱动音频系统3.1、3.2。

例如，效果滑块ES通过对对应效果滑块ES进行设置使得对至少一个音频对象Ox和/或声源Sy和/或一组音频对象Ox和/或声源Sy的时间、位置、情节和/或其他属性和/或事件和/或状态的附加分配成为可能，从而对平移信息的这些参数中的至少一个参数(例如，距离效果函数e、强度I和/或角度α)进行适配。

在可能的实施例中，缩放因子f可以用于在图5的效果强度e1与e2之间的区域中对距离效果函数e(3.1)和e(3.2)进行如下适配：

对于所有f≥0且f≤0.5：e1’＝e1 [1]

e2’＝e1+(e2-e1)*2*f [2]

对于所有f>0.5且f≤1：e1’＝e1+(e2-e1)*(f-0.5)*2 [3]

e2’＝e2 [4]

在另一个实施例中，缩放因子f可以用于在从0％(收听者L的位置)到100％(最大距离)的整个距离区域之上对距离效果函数e(3.1)和e(3.2)进行如下适配：

对于所有f≥0且f≤0.5：e1’＝e1*2*f [5]

e2’＝e2*2*f [6]

对于所有f>0.5且f≤1：e1’＝e1+(1–e1)*(f–0.5)*2 [7]

e2’＝e2+(1–e2)*(f–0.5)*2 [8]

效果滑块ES可以被设计成音频再现系统3和/或音响机器和/或监控系统的机械滑块。替代地，效果滑块ES可以被设计成在屏幕上的由计算机实现的滑块。此外，音频再现系统3可以包括多个效果滑块ES。

图12示出了包括多个音频系统(3.1至3.4)和一个平移信息提供器4以及被适配成用于对这些输入(IP1至IP4)中的至少一个输入进行修改的适配器5的音频再现系统3的另一个示例性实施例。

如在图12中所示出的示例，运动路径数据MPD可以用来确定音频对象Ox/声源Sy在声学场景2中沿着运动路径MP的位置以便对它们在声学场景2中的再现进行适配。

如在图12中所示出的，例如，适配器5被馈送以声学场景2和/或环境1中的音频对象Ox和/或声源Sy的运动路径数据MPD，该运动路径数据使用应当由受控于经适配的平移信息PI的音频系统3.1至3.4创建的音频对象Ox的固定的和/或随机的位置/步伐来描述例如给定的或随机的运动路径MP。

适配器5根据例如给定的固定的和/或随机的位置或路径函数来处理运动路径数据MPD以对位置数据P(Ox，Sy)进行适配，该位置数据被馈送至生成适配平移信息PI(具体而言，平移信息PI的适配参数)的平移信息提供器4。

此外，距离范围数据DRD(例如，音频范围C0至C1、T1、D1至D2的形状、距离r、角度)可以被馈送至平移信息提供器4以在生成平移信息的过程中分别对其进行处理和考虑(例如，通过使用简单的逻辑和/或公式和方程式)。

图13示出了一个可能的实施例，其中，音频对象Ox和/或声源Sy可围绕收听者L沿着运动路径MP而不是距离范围从步伐S1到步伐S4移动。运动路径MP可以由使用音频对象Ox和/或声源Sy在步伐S1至S4处的对应位置被设计为适配函数的运动路径数据MPD给出。运动路径MP描述了音频对象Ox和/或声源Sy相对于收听者L或环境1或声学场景2的运动。

例如，由对象数据OD限定为蜂鸣声或噪声的音频对象Ox可以相对于收听者L发出声音并且也可以根据运动路径数据MPD跟随收听者L的运动。可以相对于已限定的音频范围C0至C1、T1、D1至D2来优先化根据运动路径数据MPD对音频对象Ox的再现。换言之：可以在不使用或使用音频范围C0至C1、T1、D1至D2的情况下提供基于运动路径数据MPD对音频对象Ox的再现。这种再现实现了沉浸式和2D和/或3D的现场声音效果。

图14示出了另一个实施例，其中，使用了随机位置区域A、B而不是距离范围，其中，随机位置区域A、B的形状被设计成具有随机位置或边的三角形，以便例如根据箭头P5和P6再现在左脚与右脚之间变化的脚步。根据该一系列脚步，确定在随机位置区域A、B中固定或随机位置的对应函数可以被适配成用于驱动可用的再现音频系统。

图15示出了另一个实施例，其中，对位置和形状可改变的随机位置区域A、B(而不是距离范围)以及运动路径MP进行了限定和使用。例如，在游戏跳弹(game ricochet)的声学场景中，通过确定该跳弹沿着在步伐S1至S3处的运动路径MP在预定义的随机位置区域A、B中的位置来模拟从收听者L的前侧移向后侧并经过收听者的右耳的跳弹。

图16示出了一个实施例，其中，将图15的使用随机位置区域A、B和运动路径MPD对声学场景2进行再现的实施例与使用包括距离范围C0、T1、D1的距离范围数据DRD对声学场景2进行再现相结合。除了由距离范围数据DRD限定的近圆形分段C0和远分段D1，给出了由音频对象Ox和/或声源Sy的随机位置区域数据和/或运动路径数据MPD限定的进一步的随机位置区域A、B，以便对控制声学系统3.1、3.2的平移信息PI进行适配以创建声学场景2。

参考列表

1 环境

2 声学场景

3 音频再现系统

3.1至3.4 音频系统

4 平移信息提供器

ES 效果滑块

A至B 随机位置区域

DRD 距离范围数据

C0……Cm 近范围

CS 配置设置

D1……Dn 远范围

AD 音频数据

e1，e2 效果强度

ES 效果滑块

I 强度

IP1...IP5 输入

e(3.1)，e(3.2)，

g0、h1……hx、i0 距离效果函数

L 收听者

MD 元数据

MP 运动路径

MPD 运动路径数据

Ox 音频对象

P 位置数据

PI 平移信息

P0至P5 箭头

r1至r5 距离

S1至S4 步伐

Sy 声源

T1 传递范围

Z 圆周结构

α 角度位置

Claims (18)

1.一种用于再现给定环境中的声学场景的至少一个音频对象和/或至少一个声源的音频数据的音频再现系统，该音频再现系统包括：

-至少两个音频系统，该至少两个音频系统彼此分开远离地起作用，其中，

这些音频系统中的一个音频系统专用于再现与被安排在到一位收听者一个第一距离范围内的那个音频对象和/或那个声源相对应的多个音频信号，并且

这些音频系统中的另一个音频系统被专用于再现与被安排在到该收听者一个第二距离范围内的那个音频对象和/或那个声源相对应的多个音频信号，其中，该第一距离范围和第二距离范围不相同并且彼此间隔开或者彼此相邻地放置；

-一个平移信息提供器，该平移信息提供器被适配成用于处理至少一个输入以针对每个音频系统生成至少一项平移信息从而驱动该至少两个音频系统，其中，

-一个输入包括在该声学场景中的该音频对象的位置和/或该声源的位置的位置数据，

-该平移信息包括至少一个参数，该至少一个参数包括同一个音频对象和/或同一个声源针对每个音频系统的信号强度和/或角度位置，从而不同地驱动该至少两个音频系统以不同地生成多个音频信号，其方式为使得同一个音频对象和/或同一个声源在这些音频系统的至少一个距离范围之内和/或至少两个距离范围之间被平移，

并且其中，

-至少一个进一步的输入包括该声学场景、该环境、该音频对象、该声源和/或一个效果滑块的元数据。

2.根据权利要求1所述的音频再现系统，其中，该声学场景和/或该环境被细分为该至少两个距离范围，其中，这些距离范围的形状彼此不同或者相等。

3.根据权利要求1或2所述的音频再现系统，其中，一个耳机组件被适配成用于形成创建至少该第一距离范围的一个第一音频系统以再现对应于该至少第一距离范围的多个音频信号。

4.根据权利要求1或2所述的音频再现系统，其中，一个第一音频系统是包括多个扬声器以创建至少该第一距离范围的至少一个条形音箱，并被适配成用于再现对应于该至少第一距离范围的多个音频信号。

5.根据权利要求1或2所述的音频再现系统，其中，一个第二音频系统是包括至少四个扬声器以创建至少该第二距离范围的一个环绕系统，并被适配成用于再现对应于该至少第二距离范围的多个音频信号。

6.根据权利要求3所述的音频再现系统，其中，一个第二音频系统是包括至少四个扬声器以创建至少该第二距离范围的一个环绕系统，并被适配成用于再现对应于该至少第二距离范围的多个音频信号。

7.根据权利要求4所述的音频再现系统，其中，一个第二音频系统是包括至少四个扬声器以创建至少该第二距离范围的一个环绕系统，并被适配成用于再现对应于该至少第二距离范围的多个音频信号。

8.一种用于通过彼此分开远离地起作用的至少两个音频系统再现给定环境中的声学场景的至少一个音频对象和/或至少一个声源的音频数据的方法，该方法包括以下步骤：

-这些音频系统中的一个音频系统再现与被安排在到一位收听者至少一个第一距离范围内的那个音频对象和/或那个声源相对应的多个音频信号，并且

-这些音频系统中的另一个音频系统再现与被安排在到该收听者至少一个第二距离范围内的那个音频对象和/或那个声源相对应的多个音频信号，其中，该第一距离范围和第二距离范围不相同并且彼此间隔开或者彼此相邻地放置；

-一个平移信息提供器处理至少一个输入以针对每个音频系统生成至少一项平移信息，从而不同地驱动该至少两个音频系统以不同地生成多个音频信号，其中，

-在该声学场景中的该音频对象的位置和/或该声源的位置的位置数据被提供作为一个输入，

-至少一个参数被生成作为该平移信息，该至少一个参数包括同一个音频对象和/或同一个声源针对每个音频系统的信号强度和/或角度位置，从而不同地驱动该至少两个音频系统以不同地生成多个音频信号，其方式为使得同一个音频对象和/或同一个声源在这些音频系统的至少一个距离范围之内和/或这些距离范围中的两个距离范围之间被平移，并且其中，

-该声学场景、该环境、该音频对象、该声源和/或一个效果滑块的至少一个元数据被提供作为另一个输入。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，针对该至少两个音频系统，同一个音频对象和/或同一个声源的角度位置是相等的。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，通过至少一个给定的距离效果函数确定该平移信息，该给定的距离效果函数表示该对应的音频对象和/或该对应的声源在这些音频系统的该至少两个距离范围之间和/或在这些距离范围中的一个距离范围之内的一个传递范围中的那些距离效果函数。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，通过至少一个给定的距离效果函数确定该平移信息，该给定的距离效果函数表示该对应的音频对象和/或该对应的声源在这些音频系统的该至少两个距离范围之间和/或在这些距离范围中的一个距离范围之内的一个传递范围中的那些距离效果函数。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，从该元数据和/或这些音频系统的配置设置和/或该音频数据中提取该平移信息的至少一个参数，该至少一个参数包括同一个音频对象和/或同一个声源针对该至少两个音频系统的该信号强度和/或角度位置。

13.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，从该对应的音频对象和/或在该环境中的一个时间和/或一个地点的元数据中提取该平移信息。

14.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，从一个游戏情景或在一个房间内的一个时间和/或一个地点中提取该平移信息。

15.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，从这些音频系统的配置设置、距离范围限定和/或从该元数据中提取这些距离范围和/或传递范围的数量和/或尺寸。

16.一种计算机可读记录介质，该计算机可读记录介质具有用于使处理器执行根据权利要求8至15中任一项所述的方法的一个计算机程序。

17.根据权利要求1至7中任一项所述的音频再现系统的使用，该音频再现系统用于执行根据权利要求8至15中任一项所述的方法，用于再现与交互式游戏情景、影院情景或音乐会情景相对应的音频数据和/或在监控系统中的音频数据。

18.根据权利要求1至7中任一项所述的音频再现系统的使用，该音频再现系统用于执行根据权利要求8至15中任一项所述的方法，用于再现与软件情景、音乐情景或电影情景相对应的音频数据和/或在监控系统中的音频数据。