CN106576203A

CN106576203A - 确定和使用房间优化传输函数

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Publication number: CN106576203A
Application number: CN201580028158.2A
Authority: CN
Inventors: 卡尔海茵茨·勃兰登堡; 史蒂芬·维尔纳; 克里斯托弗·斯拉德则克
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Ilmenau
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Ilmenau
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2035-05-15
Also published as: US20170078820A1; CN106576203B; JP6446068B2; KR102008771B1; WO2015180973A1; US10003906B2; EP3149969A1; DE102014210215A1; JP2017522771A; KR20170013931A; EP3149969B1

Abstract

一种确定用于收听房间的声学房间优化的传输函数的装置，所述装置用于在空间再生期间对声音信号进行声学房间优化后处理，所述装置被构造成分析收听房间(12)的房间声学，并且基于房间声学的分析确定用于收听房间的声学房间优化传输函数，其中借助于双声道近距离声音传感器进行空间再生。声音信号借助于双声道近距离声音传感器的空间再生然后可以使用已知的头部相关的传输函数和使用房间优化传输函数被仿真，其中待合成的房间可以基于头部相关的传输函数(HRTF)而被仿真，并且其中收听房间(12)可以基于声学房间优化传输函数(TF)而被仿真。

Description

确定和使用房间优化传输函数

技术领域

本发明的实施例涉及用于确定收听房间的“房间优化传输函数(room-optimizedtransfer function)”的装置，涉及对应方法和用于使用对应方法在空间上使声音信号再生的装置。根据优选实施例，再生借助于双声道近距离声音传感器而发生，诸如，例如借助于立体头戴式耳机或立体入耳式耳机而发生。其他实施例涉及包括两个装置的系统，和用于执行提到的方法的计算机方法。

背景技术

例如当基于多声道声音信号展示空间听觉场景时，感知质量决定性地根据展示的内容的声学艺术设计、再生系统和收听房间或房间的房间声学。当研制声音再生系统时，主要目标是生成被听众估算为似乎真实的听觉事件。例如当使图像声音内容再生时，这起重要作用。在内容被用户感知为似乎真实的情况下，各种感知质量特征，诸如，例如，本地化、距离的感知、再生的空间性和声音方面的感知，必须满足预期。在理想情况下，再生状态的感知与房间中的真实状态一致。

在基于扬声器的声音再生系统中，双声道或多声道声音素材在收听房间中被再生。该声音素材可以源自基于声道的混合物，其中完成的扬声器信号已经存在。另外，扬声器信号也可以由基于对象的声音再生方法生成。扬声器再生信号基于声调对象的描述(例如，位置、音量等)而生成并且知道主要的扬声器布置。因而，通常定位在扬声器之间的关系轴线上的幻象声源被生成。根据选择的扬声器布置和收听房间的主要房间声学，这些幻象声源可以在不同方向和距离上被听众感知。房间声学此处对于再生的听觉场景的和声具有决定性影响。

然而，经由扬声器信号的再生在每个收听状态中是不实际的。另外，不可以在任何地方安装扬声器。该状态的示例可以是收听移动终端的音乐、在改变房间中的用途、用户接受度或其他声学干扰。直接地“佩戴”在耳朵处或直接接近耳朵的近距离声音传感器，类似于头戴式耳机或入耳式耳机的近距离声音传感器，通常用作扬声器的替换例。

使用例如配置有用于每侧或每个耳朵的声学驱动器的声音传感器的经典立体再生，使得听众感知到在两个耳朵之间的关系轴线上的被定位在头部中的再生幻象声源。这称为所谓的“头部中定位”。然而，幻象声源的似乎真实的效果(外部性)的外部感知不发生。用这种方法生成的幻象声源通常既不包括用于用户的可解的方向(信息)，也不包括距离(信息)，例如当在收听房间中经由扬声器系统(例如2.0或5.1)使相同的声学场景再生时，上述的距离(信息)可能存在。

为了在使用头戴式耳机再生时绕过头部中定位，双声道合成的方法被使用(而未失去声音素材中的任何艺术设计和混合物)。在双声道合成中，所谓的“外耳传输函数”(或头部相关的传输函数，HRTF)用于左耳和右耳。这些头部相关的传输函数包括，用于每个耳朵的与虚拟声源相关联的头部相关的传输函数的多个相应的方向矢量，当使声音信号再生时，声音信号根据多个相应的方向矢量被过滤，使得听觉场景在空间上被表示，或空间性被仿真。双声道合成使用以下事实，即耳间特征决定性地响应于对声源方向的感知的发展，其中这些耳间特征被表示在头部相关的传输函数中。当声音信号被从限定的方向感知时，使用属于该方向的左耳或右耳的HRTF而过滤该信号。使用双声道合成，因而都可以经由头戴式耳机使例如存储为多声道声音的真实的环绕声音场景再生。为了虚拟地模拟扬声器布置，限定至方向的HRTF对被用于待模拟的每个扬声器。为了似乎真实地表示扬声器布置的方向和距离，另外地收听房间的依赖方向的声学传输函数(房间相关的传输函数，RRTF)也必须被仿真。这些然后与HRTF组合并且导致双声道房间脉冲响应(BRIR)。BRIR可以作为滤波器应用于声学信号。

然而，近期的研究和调查清楚地显示，除了再生信号的物理正确合成，也由被依赖环境的质量参数特别和用户的关于房间声学的预期视界决定性地确定声音再生的似乎真实性。因此，需要用于双声道合成的改进方法。

发明内容

本发明的目的是借助于近距离声音传感器提供改进的空间再生，以特别用于使声学合成和消费者的期待视界符合。

该目标通过独立权利要求而实现。

本发明的实施例提供(便携式)装置，以用于基于对房间声学的分析来确定用于收听房间的“房间优化传输函数”。房间优化传输函数用于声音信号的空间再生中的房间优化后处理，其中合成的房间可以基于头部相关的传输函数(HRTF)而被仿真，并且其中收听房间可以基于房间优化传输函数而被仿真。通过使用当组合时也可以称为双声道房间相关的房间脉冲响应的这两个传输函数，结果是真实环绕声音模拟，关于空间性，该真实环绕声音模拟对应于日下的特征，该特征由多声道(立体)信号预定但是通过考虑特别被房间声学预期的期待视界而被改进。

对应于其他实施例，本发明提供另一(便携式)装置，以用于借助于双声道近距离声音传感器在空间上使声音信号再生，其中使用已知的头部相关的传输函数和使用针对收听房间优化的传输函数，空间再生被仿真，使得，当使声音内容再生时，收听房间特性被施加在借助于近距离声音传感器发出的声学信号上。

对应于中心思想，本发明因而提供用于考虑当使多声道立体声再生时的认知效果的先决条件。对应于第一方面，确定用于相应的收听房间的房间优化传输函数，其中，例如，听觉场景借助于头戴式耳机(通常借助于双声道近距离声音传感器)再生。确定房间优化传输函数主要地对应于基于确定的或测量的房间声学来得到房间声学过滤，其中目标为综合地表示真实房间的声学特征。在第二步骤中，用HRTF并且使用房间优化传输函数两者作为环绕声音模拟，与第二创造性方面对应而再生听觉场景。当再生时，空间性借助于HRTF而生成，其中借助于房间优化传输函数而实现将空间性调节成当前的收听房间状态。换句话说，这表示，房间优化传输函数调节或后处理HRTF或通过HRTF处理的信号。结果是，当使声音内容再生时，被再生的并且被多声道声音素材限定的房间和听众位于的收听房间之间的差异被减少。

存在用于确定房间优化传输函数的不同方法，即，根据第一变化例，通过使用测试声源和麦克风的测量技术确定房间优化传输函数，使得房间声学可以在收听房间中的测试距离内被分析，以获得房间的声学模型。根据第二变化例，诸如例如声音的自然噪声，也可以用作测试信号。第二变化例提供如下的具体优点：即实际上任何电气终端装置包括麦克风，诸如，例如，其中上述函数被执行的移动电话或智能手机，足以确定房间声学。根据第三变化例，收听房间的分析或确定声学房间模型可以基于几何模型而发生。关于这点，还可以想到使用例如通常地还一体形成至移动终端(类似于移动电话)中的照相机来光学地检测几何模型，以在之后计算收听房间的声学模型。除了用这种方法确定的声学房间模型，房间优化传输函数然后可以被识别。

对应于其他实施例，不仅收听房间，而且听众在收听房间中的位置可以被考虑。此处的背景是房间声学或声学感知将根据收听位置是更接近壁还是听众朝向哪个方向而改变。因而，对应于其他实施例，多个依赖方向和/或依赖位置的传输函数(传输函数族)可以位于房间优化传输函数中，房间优化传输函数例如在此处根据听众在收听房间中的位置或听众的视角而选择。

关于房间优化传输函数，还有利的是，用于不同收听房间的多个房间优化传输函数族被放置在用于空间再生的装置中或被放置在连接到装置的数据库中，使得这些房间优化传输函数族可以根据听众目前位于哪个房间而被取出。用于空间再生的装置还可以示例性地包括位置确定装置，类似于GPS。

对应于其他实施例，还可以将虚拟扬声器布置的对应特性施加在待再生的声音素材上，虚拟扬声器布置示例性地对应于收听房间中的真实扬声器布置或自由地被配置，除了或与收听房间特性并存。

其他实施例涉及用于确定房间优化传输函数和使用房间优化传输函数用于使多声道立体声音信号(或基于对象的声音信号或WFS声音信号)再生的对应方法。

附图说明

将参照附图具体地讨论以下实施例，其中：

图1a示出用于确定收听房间的收听房间优化传输函数的装置的示意方框电路图；

图1b是当确定房间优化传输函数时的方法的示意流程图；

图2a示出在考虑房间优化传输函数的同时用于多声道立体声音素材的空间再生的装置的示意方框电路图；

图2b是在考虑房间优化传输函数的同时用于多声道立体声音素材的空间再生的方法的示意流程图；并且

图3示出用于确定和使用房间优化传输函数的系统的示意方框电路图。

具体实施方式

在本发明的实施例将在下文更详细地参照附图被讨论之前，应该指出相同效果的相同元件或多个元件设置有相同的附图标记，使得其描述是相互适用的或可交换的。

在描述本发明之前，将讨论使用头戴式耳机以检测和可听化用于位置依赖的空间声音再生的收听房间的房间声学的动机。关于这点，双声道合成将被简短地描述，并且将对用于双声道合成的头部相关的传输函数(HRTF)和被包含在头部相关的传输函数中的可以调整的变量进行概述。使用该概述，还示出如何被待确定的房间优化传输函数TF如何调适HRTF，从而考虑根据本发明的房间声学条件。

双声道合成基于以下事实，即声音信号在经由声音传感器(优选地直接地在一个耳朵处)被输出之前，声音信号被某个过滤函数或HRTF过滤，其中过滤特性根据方向矢量或虚拟声源而不同，从而因此例如当使用头戴式耳机时仿真环绕声音。过滤函数/HRTF根据人听力的自然声音定位机制而被建模。这允许在模拟或数字域中处理声音信号，或在该声音信号上施加声学特性，好像声音信号由在房间中的任何位置发出。当定位声音时的机制是：

·识别横向射方向；

·识别中间平面中的入射方向；并且

·识别距离。

声学特征，诸如左侧/右侧之间的运行时差和左侧/右侧之间的(依赖频率的)标高差，取决于相对于外侧入射方向的定位。在运行时差的情况下，特别是较低频率下的相位运行时间和较高频率下的组运行时间可以被区分。这些运行时差可以使用任何立体声驱动器经由信号处理被再生。识别内侧平面中的入射方向特别基于以下事实，即外耳和/或听道的入口执行声学信号的方向选择性过滤。该过滤是频率选择性的，使得声音信号可以首先被该滤频器过滤，以模拟某个入射方向或仿真空间性。确定声源和听众之间的距离基于不同的机制。主要机制是音量、覆盖的声音路径的频率选择性过滤、声音反射和初始时间间隙。上述大部分因素对于每个人是独特的。对于每个人是独特的变量例如可以是耳朵之间的距离或外耳形状，外耳形状对于外侧定位和内侧定位具有特定效果。通过调整关于所述机制的声音信号，进行环绕声音仿真，其中调整参数被映射在HRTF中(根据房间方向和距离)。

这些HRTF(头部相关的传输函数)旨在主要用于自由提交的声音传播。此处的背景是以下事实，即当被用于封闭房间中时，用于定位的上述三个因素被破坏，其中声源发出的声音不仅直接地达到听众，而且还以反射方式(例如经由壁)达到听众，这导致声学感知的改变。这表示，在房间中，具有直接声音和(之后到达的)反射声音，其中例如使用用于某些频率组的运行时间和/或房间中的副声源的位置，这些类型的声音可以被听众区分。这些(Hall)参数另外地根据房间的尺寸和质量(例如，衰减、形状)，使得听众能够估算房间尺寸和质量。因为这些房间声学参数主要地经由与定位的那些机制相同的机制被感知，因此房间声学也可以以双声道方式被仿真。为了仿真房间声学，HRTF借助于RRTF而延伸以形成双声道房间脉冲响应(BRIR)，双声道房间脉冲响应模拟用于在头戴式耳机再生的情况下的听众的某些声学房间条件。因而，根据虚拟房间尺寸，Hall性能的改变、副声源的移位、副声源音量特别相对于主声源音量的改变发生。

如起初所述，认知效果也在听众中起重要作用。关于该认知效果的研究已经导致以下事实，即参数的相关性是较高的，类似于收听房间和待合成房间之间的匹配程度，似乎真实的听觉错觉。在收听房间和待再生房间之间的较少差异的情况下，本领域的技术人员讨论听觉事件的较低外部性。

被此激励，双声道合成被延伸使得听觉场景的双声道模拟可以适于使用环境。具体地，模拟适于收听条件，诸如，例如，当前的房间声学(衰减)和收听房间的几何形状。距离的感知、空间性的感知和方向的感知此处可以改变，使得其相对于当前的收听房间是似乎真实的。变化参数例如是HRTF或RRTF特征，类似于运行时差、标高差、频率选择性过滤或初始时间间隙。调适例如以这种方式发生，即某个声音性能(反射性能或回响性能)的房间尺寸被仿真，或听众和声源之间的距离，例如，受限于最大值。因为用户是定位在房间中心还是接近壁对于回响和反射而言是决定性的，因此影响环绕声音性能的另一因素是用户在收听房间中的位置。该性能也可以通过调适HRTF或RRTF参数而被仿真。随后将讨论HRTF或RRTF参数如何被调适或使用哪个机构调适HRTF或RRTF参数，以本地化地改善声学模拟的似乎真实性。

房间声学可听化的概念，在其基本结构中，包括一方面由两个独立装置表示并且另一方面由两个对应方法表示的两个构件。即检测房间优化传输函数TF的第一构件参照图1a和1b被讨论，在使用之前，房间优化传输函数TF将参照图2a和2b被讨论。

图1a示出用于确定针对收听房间12优化的传输函数TF的装置10。为确定房间优化传输函数TF，分析收听房间12或其房间声学。因而，装置10包括用于检测房间相关数据的接口，示例性地此处图示为麦克风接口(参阅附图标记14)。因为房间优化传输函数TF通常地被配置成使得已经存在的HRTF被调适，因此装置10可以确定传输函数TF，同时考虑待使用的HRTF，其中收听房间特性基于房间优化传输函数TF，借助于双声道合成，随后被施加在声学材料上。这表示装置10可以可选地包括用于读取HRTF或传输HRTF的另一接口。

随后，用于确定房间声学的不同过程将从装置10开始被讨论，基于装置10，然后在紧接的步骤中确定房间优化传输函数TF。对应于第一变化例，可以使用测量技术完成对收听房间的主要房间声学条件的检测。示例性地，使用装置10，通过声学测量方法，测量收听房间12的房间声学。经由可选的扬声器(未示出)发出的测试信号用于此。此处，当装置10包括扬声器接口(未示出)或是扬声器自身时，使用装置10，使测试信号再生或驱动扬声器可以发生。测量经由扬声器发出至房间12的信号借助于麦克风14被记录，从而除了(扬声器和麦克风之间的)测量距离上的信号改变之外，可以识别房间声学，从而可以推导出针对例如房间方向或多个房间优化传输函数TF的至少房间优化传输函数TF。然后从一个方向测得的传输函数推导出与收听房间相关的房间声学参数。这些然后用于生成针对其他需要的方向的房间优化传输函数TF。此处，例如通过压缩和/或延伸脉冲响应的区域(时间范围中的传输函数)，不连续的第一反射可以适于其它空间方向和待映射的虚拟声源位置的距离。与感知方向相关的信息定位在HRTF中。为针对所有空间方向或高精度地确定房间优化传输函数TF，有利的可以是，借助于用于收听房间12中的麦克风14和扬声器的不同位置的测试信号，根据其他实施例重复分析。

根据另一变化例，确定房间声学可以使用已经被收听房间12反射的声学信号而被估算。该信号的示例是不管怎样存在的环境噪声，类似于用户的声音信号。此处使用的算法从用于从声音信号移除反射的算法获得。此处的背景是，在反射消除算法中，通常地，估算存在于如下的信号上的房间传输函数，反射待从该信号中被移除。直到现在，这些算法已经用于识别如下的过滤，当这些过滤应用于初始信号时，所述过滤导致不被反射影响的最好的信号。当过滤被用于分析房间声学时，过滤函数不被识别，但是仅估算方法被使用以认识到收听房间的特征。在该过程中，连接到装置10的麦克风14又被使用。

对应于第三变化例，房间声学可以基于房间几何数据而被模拟。该过程基于以下事实，即房间12的几何数据(例如边缘尺寸、自由路径长度)允许估算房间声学。房间12的房间声学可以被直接地模拟，或大约基于包括声学比较模型的房间听觉过滤数据库而被识别。例如，类似于声学光线跟踪或镜像声源方法的方法，连同扩散声音模型，在这个背景下将被提到。提到的两个方法基于收听房间的几何模型。关于这点，用于检测装置10的房间相关数据的上述接口必定是麦克风接口，但是还可以大致称为用于读取几何数据的数据接口。另外，还可以借助于接口读取房间声学以外的其他数据，其他数据包括例如关于存在于收听房间中的扬声器布置的信息。

获得房间几何数据的数个方法是可想到的：对应于第一子变化例，数据可以从例如Google屋内地图的几何数据库被采集。这些数据库通常地包括几何模型，例如房间几何形状的矢量模型，从该矢量模型开始，距离以及反射特性可以首先被确定。对应于另一子变化例，图像数据库也可以用作输入，其中在这种情况下几何参数在后来的中间步骤中借助于图像识别被确定。对应于替换的子变化例，，借助于照相机或通常光学传感器来确定图像信息，而不是利用图像数据库的图像信息，从而几何模型可以直接地被用户确定。从基于图像数据确定的房间几何形状开始，然后可以用与之前的观点类似的方法模拟房间声学。

在用于至少一个房间，优选地用于多个房间的后续步骤中，借助于以此方式而模拟的房间声学模型，房间优化传输函数TF被得到。在得到房间优化传输函数TF情况下，该房间优化传输函数TF关于参数与RRTF是可比较的且原则上对应于确定(每个房间方向上的)过滤函数，借助于所述过滤函数，例如当声音在某个房间方向上传输时，房间中的声学性能可以被模拟。房间专用传输函数TF包括，用于每个房间的通常地多个传输函数，借助于多个传输函数，头部相关的传输函数(与单独的立体角相关联的)可以被相应地调适(与处理房间脉冲响应时的过程可比较)。多个房间优化传输函数TF因而通常地是基于头部相关的传输函数的数量的，头部相关的传输函数作为函数族，并且包括多个，即用于左侧/右侧和用于相关方向的多个函数。HRTF模型中的头部相关的传输函数的精确数量是基于需要的房间分辨率能力的，并且可以由于还存在多个HRTF模型的事实而较大程度地改变，其中在HRTF模型中，借助于插值而确定大量方向矢量。从该上下文中明显的是，为什么能够意识到HRTF模型被装置使用以用于确定房间优化传输函数TF。在另一步骤中，确定的房间优化传输函数TF被存储在例如房间声学过滤数据库中。

根据另一实施例，对于每个收听房间，多个房间优化传输函数族(TF)可以被确定和存储，从而考虑到收听房间函数或收听房间中的声学性能根据听众的位置而不同。换句话说，专用房间优化传输特性可以针对用户在收听房间12中的每个(可能)位置而确定，其中该专用房间优化传输特性的确定可以基于收听房间12的一个和相同的声学模型。因此，优选地收听房间的分析仅被执行一次。对应于另一实施例，不同的房间优化传输函数族(TF)可以针对用户观看的每个房间方向而确定。

上述装置10可以被不同地执行。对应于优选的实施例，装置10被执行为移动设备，其中在这种情况下传感器14，例如麦克风或照相机，可以相应地一体形成。这表示其他实施例涉及用于识别房间优化传输函数TF的装置，所述装置一方面包括分析单元10并且另一方面包括麦克风和/或照相机。分析单元10此处可以例如被执行为硬件或基于软件。因而，装置10的实施例包括内部CPU或经由云计算连接的CPU，或被构造成确定房间优化传输函数TF和/或收听房间分析的其它逻辑操作。方法或特别是用于房间优化传输函数TF的软件执行确定的算法所基于的方法的基本步骤将参见图1b在下文被讨论。

图1b示出当确定房间优化传输函数TF时方法的流程图100。方法100包括确定房间优化传输函数TF的主要步骤110。如上所述，步骤110基于分析房间声学120(参阅步骤120“分析房间声学”)和，可选地，基于目前的HRTF函数。从步骤110开始，另一可选的步骤可以位于其后，即存储传输函数TF。该步骤设置有附图标记130。

对应于其他实施例，在参照图1a和1b讨论的实施例中，还可以想到执行收听房间的位置的确定连同执行房间优化传输函数TF的确定，使得通过直接地使用位置，用这种方法获得的数据组可以关联至收听房间。这提供了以下优点，即在以后从数据库取出房间优化传输函数TF的情况下，从确定位置开始的相应数据组的关联是可行的。

下文将参照图2a和2b讨论使用确定的房间优化传输函数TF的步骤。

图2a示出使用双声道近距离声音传感器22的用于空间再生20的装置。将尤其是使用图示再生方法200的图2b的流程图来讨论装置20的功能。装置20被构造成使声音信号24再生为，诸如，例如，多声道立体声音信号(或基于对象的声音信号或基于波场合成算法(WFS)的声音信号)，并且同时仿真环绕声音(参阅步骤210)。再生装置20此处使用HRTF和房间优化传输函数TF来处理声音信号。

装置20可以包括HRTF/TF存储器，或例如被连接到数据库，HRTF还和根据上述方法确定的房间优化传输函数TF被存储到数据库上。对应于优选的实施例，在处理声音信号之前，进行HRTF和TF的结合或基于TF来调适HRTF的结合(参阅步骤220)。结合的结果是与BRIR(房间脉冲响应)可比较的传输函数BRIR’，最后声音信号24使用传输函数BRIR’被处理以仿真环绕声音(参阅步骤210)。原则上，该处理对应于向声音信号施加基于BRIR’的过滤。因而，还可以根据收听房间中的主要声学条件，与反射声音信号组合来执行双声道合成，从而当再生时在合成房间和收听房间之间具有较高程度的匹配。因此，合成房间(至少大约)与用户的期待视界匹配，从而增加场景的似乎真实性。

对应于实施例，装置20还可以包括位置确定单元，诸如GPS接收器，借助于位置确定单元可以确定当前的听众位置。除了确定的位置，收听房间可以被确定，并且与收听房间相关联的房间优化传输函数TF被加载(并且，如果适用，利用房间的改变被更新)。可选地，借助于该位置确定机构，还可以确定听众在收听房间中的位置，以在存储时表示，根据房间中的听众位置的声学差异。对应于第三实施例，该位置确定单元还可以通过取向确定单元被延伸，使得听众的视觉方向也可以被确定，并且TF根据确定的视觉方向被相应地加载，以符合依赖方向的收听房间声学。

从两个单元10和20的该基本考虑开始，现在将讨论图3中的延伸实施例。图3示出当收听调适的房间声学模拟以用于与从系统10+20开始的双声道合成一起使用时的信号流的示意图，系统10+20包括用于识别TF的装置和用于使用TF使声音信号再生的装置。

该系统10+20可以例如被执行为移动终端(例如智能手机)，待再生的数据被存储在移动终端上。系统10+20原则上是图1a的装置10和图1b的装置20的组合，其中单独的构件被不同地细分以用于功能取向讨论。

系统10+20包括用于收听房间20a可听化的功能单元和用于双声道合成20b的功能单元。另外，系统10+20包括用于对房间声学建模的功能方框10a和用于对传输性能建模的功能方框10b。对房间声学建模继而是基于检测收听房间的，检测收听房间被功能方框10c执行以用于检测房间声学。此外，在图示的实施例中，系统10+20包括两个贮存器，即一个用于存储场景位置数据30a并且一个用于存储HRTF数据30b。随后，从再生时的信息流开始，被讨论系统10+20的功能，其中假设系统10+20已知收听房间，并且收听房间已经借助于位置确定方法(参阅上述)而被确定。

当使用头戴式耳机22使基于声道的或基于对象的声音数据24再生时，在第一步骤中，声音数据被进送到信号处理单元20a，这向信号24施加预先建模的房间传输函数TF并且使信号24反射。在信号处理方框10a中对房间传输函数TF建模，其中所述建模可以通过对传输性能建模而被叠加(参阅功能方框10b)，如下所述。

该第二(可选的)功能方框10b对在相应收听房间中的虚拟扬声器布置建模。因而，针对用户，声学性能可以被仿真为好像待再生的声音文件在某个扬声器布置(2.0、5.1、9.2)上再生。此处，特别地，扬声器位置固定连接至收听房间，并且例如由频率响应和方向特性或改变的水平性能限定的某个传输性能与相应的扬声器相关联。此处可以在房间中固定地定位专用声源类型，例如镜像声源。扬声器布置基于场景位置数据而被建模，场景位置数据包括关于虚拟扬声器的位置、距离或类型的信息。该场景位置数据可以对应于真实的扬声器布置，或基于虚拟扬声器布置并且通常地可以被用户个性化。

在可听化处理单元20a中反射之后，反射信号被进送到双声道合成20b，借助于一组方向HRTF过滤器(参阅30b)，双声道合成20b将虚拟扬声器的方向施加至属于扬声器的声音素材上。如上所述，双声道合成系统可以可选地评估听众的头部转动。结果是头戴式耳机信号，通过对应的平衡，头戴式耳机信号可以适于专用头戴式耳机，声学信号表现为好像相应收听房间中的特定扬声器布置的输出。

系统10+20可以例如被执行为移动终端或家庭影院系统的构件。通常地，应用的领域是再生音乐和娱乐内容，诸如，例如，经由双声道近距离声音传感器的用于电影的声音或游戏声音。

此处指出，对应于可替换的实施例，图2a的装置20也可以被构造成基于场景位置数据仿真某个扬声器布置或用于某个扬声器布置的声音信号的再生。相应地，根据另一实施例，装置10可以被构造成(例如使用声学测量)确定扬声器布置在收听房间12中的场景位置数据，使得该扬声器布置可以被装置20仿真。

虽然一些方面已经在装置的情况下被描述，但是清楚的是这些方面也表示对应方法的描述，使得装置的方框或元件也对应于方法步骤的特征或相应的方法步骤。类似地，在本文中描述的方面或方法步骤也表示对应装置的对应方框或项目或特征的描述。一些或所有方法步骤可以被(或使用)硬件设备而执行，类似于例如，微处理器、可编程计算机或电子电路。在一些实施例中，一些或数个最重要的方法步骤可以被该设备执行。

创造性编码信号，例如声音信号或视频信号或输送电流信号，可以存储在数字存储介质上或可以在传送介质上被传输，传送介质例如为无线传送介质或有线传送介质，例如因特网。

创造性编码声音信号可以存储在数字存储介质上或可以在传送介质上被传输，传送介质例如为无线传送介质或有线传送介质，类似于因特网。

根据某些实现方式要求，本发明的实施例可以在硬件或软件中执行。实现方式可以使用数字存储介质而被执行，例如软盘、DVD、蓝光盘、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或FLASH存储器、硬盘或具有存储在其上的电子易读控制信号的另一磁性或光学存储器，数字存储介质与可编程计算机系统协作或能够与其协作使得相应的方法被执行。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。

根据本发明的一些实施例包括数据载体，数据载体包括电子易读控制信号，电子易读控制信号能够与可编程计算机系统协作，使得本文中描述的方法中的一个被执行。

通常地，本发明的实施例可以被执行为具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，程序代码可操作以用于执行方法中的一个。

程序代码可以例如被存储在机器可读载体上。

其它实施例包括用于执行本文中描述的方法中的一个的计算机程序，其中计算机程序存储在机器可读载体上。

换句话说，发明方法的实施例因此是，包括当计算机程序在计算机上运行时用于执行本文中描述的方法中的一个的程序代码的计算机程序。

发明方法的另一个实施例因此是数据载体(或数字存储介质或计算机可读介质)，所述数据载体包括在其上记录的用于执行本文中描述的方法中的一个的计算机程序。

发明方法的另一个实施例因此是数据流或一系列信号，所述数据流或一系列信号表示用于执行本文中描述的方法中的一个的计算机程序。数据流或该系列信号可以例如被配置成用于经由数据通信连接，例如经由因特网，而被传输。

另一个实施例包括处理机构，例如计算机，或被构造成或适于执行本文中描述的方法中的一个的可编程逻辑装置。

另一个实施例包括计算机，所述计算机具有在其上安装的用于执行本文中描述的的方法中的一个的计算机程序。

根据本发明的另一个实施例包括被构造成向接收器传输用于执行本文中描述的方法中的至少一个的计算机程序的装置或系统。传输可以被电子地或光学地执行。接收器可以例如是计算机、可移动装置、存储器装置等。设备或系统可以例如包括用于向接收器传送计算机程序的文件服务器。

在一些实施例中，可编程逻辑装置(例如现场可编程门阵列，FPGA)可以用于执行本文中描述的方法的一些或所有功能性。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以执行本文中描述的方法中的一个。通常地，在一些实施例中，方法被任何硬件装置优选地执行。这可以是普遍适用的硬件，诸如计算机处理器(CPU)，或专用于方法的硬件，诸如ASIC。

上述实施例仅针对本发明的原理是说明性的。应该理解，本文中描述的装置和细节的修改和变化将对于本领域的技术人员是显而易见的。因此，意图是本发明仅被随附专利权利要求的范围限制，而不被本文中通过实施例的描述和说明呈现的特定细节限制。

Claims

1.一种用于确定用于收听房间(12)的房间优化传输函数(TF)的装置(10)，所述房间优化传输函数被导出为用于收听房间(12)并且用于在空间再生中声音信号(24)的房间优化后处理，其中使用已知的头部相关的传输函数(HRTF)和使用房间优化传输函数(TF)，借助于双声道近距离声音传感器(22)而仿真声音信号(24)的空间再生，

其中待合成的房间能够基于头部相关的传输函数(HRTF)而被仿真，并且其中收听房间(12)能够基于房间优化传输函数(TF)而被仿真，

其中装置(10)被构造成分析收听房间(12)的房间声学，并且从分析房间声学开始，确定用于收听房间(12)的房间优化传输函数(TF)，在收听房间(12)中借助于双声道近距离声音传感器(22)进行所述空间再生。

2.根据权利要求1所述的装置(10)，其中：

装置(10)包括用于声学测量的便携式装置的麦克风(14)，和/或其中使用环境噪声和/或使用测试信号借助于收听房间(12)中的声学测量而进行收听房间(12)的房间声学的分析。

3.根据权利要求1所述的装置(10)，其中：

收听房间(12)的房间声学的分析基于计算收听房间(12)的几何模型和/或基于收听房间(12)的基于照相机的模型来对所述几何模型建模。

4.根据权利要求2或3所述的装置(10)，其中：

房间优化传输函数(TF)被选择成使得收听房间(12)的房间声学能够基于所述房间优化传输函数(TF)被仿真。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置(10)，其中：

装置(10)被构造成：在考虑到虚拟扬声器布置的情况下来确定房间优化传输函数(TF)，其中，对应于虚拟扬声器布置，多个虚拟扬声器定位在收听房间(12)中。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的装置(10)，其中：

已知的头部相关的传输函数(HRTF)包括用于左耳和右耳的多个单独的传输函数(TF)，所述多个单独的传输函数与用于多个虚拟声源的方向矢量相关联。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的装置(10)，其中：

房间优化传输函数(TF)包括多个单独的、方向性的传输函数(TF)。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的装置(10)，其中：

对空间再生进行仿真是基于耳间特征、平衡特征和距离特征的，

其中，耳间特征包括内侧平面中的入射方向和单独的或非单独的头部相关过滤之间的关系，其中平衡特征包括外侧入射方向和音量差之间的关系，和/或外侧入射方向和运行时间差之间的关系，其中距离特征包括虚拟距离和依赖频率的过滤之间的关系，和/或虚拟距离和初始时间间隙之间的关系，和/或虚拟距离和反射性能之间的关系。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的装置(10)，其中：

双声道近距离声音传感器(22)是头戴式耳机，所述头戴式耳机被构造成将声音信号(24)输出为多声道立体声信号、基于对象的声音信号(24)和/或基于波场合成算法的声音信号(24)。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的装置(10)，其中：

装置(10)包括存储器，在所述存储器中，能够放置用于多个收听房间(12)的多个房间优化传输函数族(TF)。

11.一种用于确定用于收听房间(12)的房间优化传输函数(TF)的方法(100)，所述房间优化传输函数被导出为用于收听房间(12)并且在空间再生中用于声音信号(24)的房间优化后处理，其中使用已知的头部相关的传输函数(HRTF)和使用房间优化传输函数(TF)，借助于双声道近距离声音传感器(22)而仿真声音信号(24)的空间再生，其中待合成的房间能够基于头部相关的传输函数(HRTF)而被仿真，并且其中收听房间(12)能够基于房间优化传输函数(TF)而被仿真，

所述方法包括如下的步骤：

分析(120)收听房间(12)的主要房间声学；并且

基于对房间声学的分析确定(110)用于收听房间(12)的房间优化传输函数(TF)，其中借助于双声道近距离声音传感器(22)而进行空间再生。

12.一种借助于双声道近距离声音传感器(22)用于声音信号(24)的空间再生的装置(20)，其中使用已知的头部相关的传输函数(HRTF)和使用用于收听房间(12)的房间优化传输函数(TF)来对空间再生进行仿真，

其中，房间优化传输函数(TF)针对相应的收听房间(12)而已经被预先确定。

13.根据权利要求12所述的装置(20)，其中：

装置(20)包括第一存储器和位置确定单元，在所述第一存储器中，存储用于不同收听房间(12)的多个第一传输函数族(TF)，

其中，位置确定单元被构造成识别位置并且使用识别的位置来确定收听房间(12)；并且

其中，装置(20)被构造成为了对空间再生进行仿真而从传输函数族中选择用于相应收听房间(12)的对应传输函数(TF)。

14.根据权利要求12或13所述的装置(20)，其中：

装置(20)包括第二存储器和取向确定单元，在所述第二存储器中，存储用于不同取向的多个第二传输函数族(TF)，

其中，取向确定单元被构造成确定收听房间(12)中的取向，并且

其中，装置(20)被构造成为了对空间再生进行仿真而从传输函数族中选择用于相应取向的对应传输函数(TF)。

15.根据权利要求12至14中的任一项所述的装置(20)，其中：

装置(20)包括第三存储器和另一位置确定单元，在所述第三存储器中，存储用于收听房间(12)中的不同位置的多个第三传输函数族(TF)，

其中，另一个位置确定单元被构造成确定收听房间(12)中的位置，并且

其中，装置(20)被构造成为了对空间再生进行仿真而从传输函数族中选择用于收听房间(12)中的相应位置的对应传输函数(TF)。

16.根据权利要求13至15中的任一项所述的装置(20)，其中：

位置确定单元被构造成在再生的同时再次确定位置，并且其中装置(20)被构造成基于更新的位置来更新房间优化传输函数(TF)。

17.一种用于借助于双声道近距离声音传感器(22)在空间上再生声音信号(24)的方法(200)，所述方法包括：

使用已知的头部相关的传输函数(HRTF)和使用用于收听房间(12)的房间优化传输函数(TF)来后处理(210)声音信号(24)，所述房间优化传输函数(TF)针对收听房间(12)已经被预先确定，其中，借助于双声道近距离声音传感器(22)来进行再生，其中待合成的房间能够基于头部相关的传输函数(HRTF)而被仿真，并且其中收听房间(12)能够基于房间优化传输函数(TF)而被仿真。

18.根据权利要求17所述的方法(200)，其中：

在再生之前，结合(220)头部相关的传输函数(HRTF)和房间优化传输函数(TF)以形成房间相关的房间脉冲响应(BRIR’)。

19.一种系统(10+20)，包括：

根据权利要求1至10中的任一项所述的装置(10)；和

根据权利要求13至16中的任一项所述的装置(20)。

20.一种计算机程序，所述计算机程序具有当程序在计算机、CPU或移动终端上运行时用于执行根据权利要求11或17所述的方法(100；200)的程序代码。