TW201509201A - 具有立體聲房間脈衝回應之濾波 - Google Patents

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TW201509201A TW103118865A TW103118865A TW201509201A TW 201509201 A TW201509201 A TW 201509201A TW 103118865 A TW103118865 A TW 103118865A TW 103118865 A TW103118865 A TW 103118865A TW 201509201 A TW201509201 A TW 201509201A
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Abstract

本發明係關於一種裝置，其包含一或多個處理器，該裝置經組態以：判定複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者之複數個片段，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者包含一殘餘房間回應片段及至少一方向相依片段，該至少一方向相依片段之一濾波器回應取決於一聲場內之一位置；將該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之至少一方向相依片段中的每一者變換成對應於複數個階層元素之一域的一域，以產生複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，其中該複數個階層元素描述一聲場；及執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現該聲場。

Description

具有立體聲房間脈衝回應之濾波 優先權主張
本申請案主張2013年5月29日申請之美國臨時專利申請案第61/828,620號、2013年7月17日申請之美國臨時專利申請案第61/847,543號、2013年10月3日申請之美國臨時申請案第61/886,593號及2013年10月3日申請之美國臨時申請案第61/886,620號的權益。
本發明係關於音訊呈現且，更具體言之，係關於音訊資料之立體聲呈現。
一般而言，描述用於經由將立體聲房間脈衝回應(BRIR)濾波器應用於源音訊串流而進行立體聲音訊呈現之技術。
作為一實例，一種立體聲音訊呈現方法包含：判定複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者之複數個片段，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一殘餘房間回應片段及至少一方向相依片段，該至少一方向相依片段之一濾波器回應取決於聲場內之一位置；將該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之至少一方向相依片段中的每一者變換成對應於複數個階層元素之一域的一域，以產生複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，其中該複數個階層元素描述一聲場；及執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數 個階層元素之一快速卷積以呈現該聲場。
在另一實例中，一種裝置包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以：判定複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者之複數個片段，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一殘餘房間回應片段及至少一方向相依片段，該至少一方向相依片段之一濾波器回應取決於聲場內之一位置；將該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之至少一方向相依片段中的每一者變換成對應於複數個階層元素之一域的一域，以產生複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，其中該複數個階層元素描述一聲場；及執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現該聲場。
在另一實例中，一種設備包含：用於判定複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者之複數個片段的構件，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一殘餘房間回應片段及至少一方向相依片段，該至少一方向相依片段之一濾波器回應取決於聲場內之一位置；用於將該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之至少一方向相依片段中的每一者變換成對應於複數個階層元素之一域的一域以產生複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器的構件，其中該複數個階層元素描述一聲場；及用於執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現該聲場的構件。
在另一實例中，一種非暫時性電腦可讀儲存媒體具有儲存於其上之指令，該等指令在經執行時使得一或多個處理器進行以下操作：判定複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者之複數個片段，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一殘餘房間回應片段及至少一方向相依片段，該至少一方向相依片段之一濾波器回應取決於聲場內之一位置；將該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之至少一 方向相依片段中的每一者變換成對應於複數個階層元素之一域的一域，以產生複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，其中該複數個階層元素描述一聲場；及執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現該聲場。
技術之一或多個態樣之細節闡述於隨附圖式及以下描述中。此等技術之其他特徵、目標及優勢將自描述及圖式以及自申請專利範圍而顯而易見。
20‧‧‧系統
22‧‧‧內容創建者
24‧‧‧內容消費者
27‧‧‧球面諧波係數
27'‧‧‧球面諧波係數
28‧‧‧音訊呈現者
29‧‧‧揚聲器饋入/多頻道音訊內容
30‧‧‧音訊編輯系統
31‧‧‧位元串流
32‧‧‧音訊播放系統
33A‧‧‧左BRIR濾波器
33B‧‧‧右BRIR濾波器
34‧‧‧立體聲音訊呈現者
35‧‧‧揚聲器饋入
35A‧‧‧立體聲揚聲器饋入/立體聲音訊輸出/立體聲輸出信號
35B‧‧‧立體聲揚聲器饋入/立體聲音訊輸出/立體聲輸出信號
36‧‧‧位元串流產生裝置
37‧‧‧立體聲房間脈衝回應(BRIR)濾波器
38‧‧‧提取裝置
40‧‧‧立體聲房間脈衝回應(BRIR)
42A‧‧‧初始片段
42B‧‧‧頭部相關轉移函數(HRTF)片段
42C‧‧‧早期回波片段
42D‧‧‧晚期房間混響片段
42E‧‧‧尾部片段
50‧‧‧系統模型
52A‧‧‧房間
52B‧‧‧頭部相關轉移函數(HRTF)
60‧‧‧更深層系統模型
62A‧‧‧頭部相關轉移函數(HRTF)
62B‧‧‧早期回波
62C‧‧‧殘餘房間
100‧‧‧音訊播放裝置
102‧‧‧立體聲呈現單元
104‧‧‧提取單元
106‧‧‧BRIR調節單元
108‧‧‧BRIR濾波器
110‧‧‧殘餘房間回應單元
112‧‧‧BRIR SHC域轉換單元
114‧‧‧卷積單元
116‧‧‧組合單元
120‧‧‧位元串流
122‧‧‧球面諧波係數(SHC)
124A‧‧‧球面諧波係數(SHC)
124B‧‧‧頻道
126A‧‧‧BRIR濾波器
126B‧‧‧BRIR濾波器
128A‧‧‧左殘餘房間矩陣
128B‧‧‧右殘餘房間矩陣
129‧‧‧矩陣
129A‧‧‧矩陣
129B‧‧‧矩陣
130A‧‧‧左SHC立體聲呈現矩陣
130B‧‧‧右SHC立體聲呈現矩陣
132A‧‧‧左經濾波之SHC頻道
132B‧‧‧右經濾波之SHC頻道
134A‧‧‧輸出信號
134B‧‧‧輸出信號
136‧‧‧頻道
136A‧‧‧立體聲輸出信號
136B‧‧‧立體聲輸出信號
146‧‧‧立體聲呈現單元
200‧‧‧音訊播放裝置
201‧‧‧提取單元
202‧‧‧立體聲呈現單元
204‧‧‧HOA階次減小單元
206‧‧‧BRIR調節單元
208‧‧‧BRIR濾波器
210‧‧‧殘餘房間回應單元
214‧‧‧卷積單元
216‧‧‧延遲單元
220‧‧‧BRIR SHC域轉換單元
222‧‧‧變換單元
224‧‧‧SHC呈現矩陣
226‧‧‧加總單元
228‧‧‧減少單元
230‧‧‧卷積單元
232‧‧‧加總單元
234‧‧‧組合單元
240‧‧‧位元串流
242‧‧‧球面諧波係數(SHC)
244A‧‧‧共同左殘餘房間片段
244B‧‧‧共同右殘餘房間片段
246A‧‧‧BRIR濾波器
246B‧‧‧BRIR濾波器
248A‧‧‧左濾波器矩陣
248B‧‧‧右濾波器矩陣
252A‧‧‧左濾波器矩陣
252B‧‧‧右濾波器矩陣
254A‧‧‧左中間SHC呈現矩陣
254B‧‧‧右中間SHC呈現矩陣
256A‧‧‧左SHC呈現矩陣
256B‧‧‧右SHC呈現矩陣
258A‧‧‧左經濾波之SHC頻道
258B‧‧‧右經濾波之SHC頻道
260A‧‧‧左信號
260B‧‧‧右信號
262‧‧‧最高階頻道
262A‧‧‧左殘餘房間信號
262B‧‧‧右殘餘房間信號
268A‧‧‧左殘餘房間輸出信號
268B‧‧‧右殘餘房間輸出信號
270A‧‧‧左立體聲輸出信號
270B‧‧‧右立體聲輸出信號
272‧‧‧球面諧波係數
310‧‧‧操作模式
311‧‧‧房間回應信號
312‧‧‧BRIR資料
314‧‧‧HOA呈現矩陣
315‧‧‧矩陣
316‧‧‧HOA內容
317‧‧‧矩陣
318‧‧‧輸出信號
319‧‧‧最高階信號
321‧‧‧HOA內容
323‧‧‧HOA信號
325‧‧‧經加總之信號
327‧‧‧共同殘餘房間回應矩陣
329‧‧‧房間回應信號
333‧‧‧多頻道音訊信號
335‧‧‧中間SHC呈現矩陣
337‧‧‧矩陣
339‧‧‧殘餘矩陣
341‧‧‧多頻道音訊信號
350‧‧‧音訊播放裝置/實例操作模式
351‧‧‧立體聲呈現單元
352‧‧‧音訊頻道
354‧‧‧殘餘房間回應單元
356‧‧‧按頻道截斷之濾波器單元
358A‧‧‧左經濾波之頻道
358B‧‧‧右經濾波之頻道
380‧‧‧程序
382A‧‧‧頻道
382B‧‧‧頻道
382N‧‧‧頻道
384‧‧‧濾波器
384AL‧‧‧左濾波器
384AR‧‧‧右濾波器
384BL‧‧‧左濾波器
384BR‧‧‧右濾波器
384NL‧‧‧左濾波器
384NR‧‧‧右濾波器
386‧‧‧混響/共同濾波器
386L‧‧‧左混響濾波器
386R‧‧‧右混響濾波器
388L‧‧‧立體聲音訊輸出
388R‧‧‧立體聲音訊輸出
圖1及圖2為說明各種階次及次階之球面諧波基底函數的圖。
圖3為說明可執行本發明中所描述之技術以更有效地呈現音訊信號資訊之系統的圖。
圖4為說明實例立體聲房間脈衝回應(BRIR)之方塊圖。
圖5為說明用於產生房間中之BRIR之實例系統模型的方塊圖。
圖6為說明用於產生房間中之BRIR之更深層系統模型的方塊圖。
圖7為說明可執行本發明中所描述之立體聲音訊呈現技術之各種態樣的音訊播放裝置之實例的方塊圖。
圖8為說明可執行本發明中所描述之立體聲音訊呈現技術之各種態樣的音訊播放裝置之實例的方塊圖。
圖9為說明根據本發明中所描述之技術之各種態樣的用於立體聲呈現裝置呈現球面諧波係數之實例操作模式的流程圖。
圖10A、10B描繪說明根據本發明中所描述之技術之各種態樣的可由圖7及圖8之音訊播放裝置執行的替代操作模式的流程圖。
圖11為說明可執行本發明中所描述之立體聲音訊呈現技術之各種態樣的音訊播放裝置之實例的方塊圖。
圖12為說明根據本發明中所描述之技術之各種態樣的可由圖11之音訊播放裝置執行之程序的流程圖。
相似參考字元貫穿諸圖及本文代表相似元件。
環繞聲之演進現今已使得許多輸出格式可用於娛樂。此等環繞聲格式之實例包括流行5.1格式(其包括以下六個頻道：左前(FL)、右前(FR)、中心或前心、左後或左環繞、右後或右環繞，及低頻效應(LFE))、發展中的7.1格式，及即將到來的22.2格式(例如，供超高清晰度電視標準使用)。空間音訊格式之另一實例為球面諧波係數(亦被稱為較高階環境立體混合聲)。
至未來標準化音訊編碼器(將PCM音訊表示轉換成位元串流之裝置，-節省每時間樣本所需的位元之數目)之輸入可視情況為三種可能格式中之一者：(i)基於傳統頻道之音訊，其意謂經由預先指定位置處之擴音器進行播放；(ii)基於物件之音訊，其涉及用於單一音訊物件之離散脈碼調變(PCM)資料與含有其位置座標(以及其他資訊)之相關聯之後設資料；及(iii)基於場景之音訊，其涉及使用球面諧波係數(SHC)表示聲場-其中係數代表球面諧波基底函數之線性加總之「權重」。在此內容脈絡中，SHC可包括根據較高階環境立體混合聲(HoA)模型之HoA信號。球面諧波係數可替代地或另外包括平面模型及球面模型。
市場中存在各種「環繞聲」格式。舉例來說，其範圍為自5.1家庭影院系統(其為除了立體聲系統以外在嚴重消耗起居室方面最成功的)至由NHK(日本廣播協會或日本廣播公司)開發之22.2系統。內容創建者(例如，好萊塢影城)將願意產生用於電影之聲道一次，但並不花費努力來針對每一揚聲器組態進行重新混合。近來，標準委員會已在考慮提供編碼成標準化位元串流及提供對於呈現者之位置處的揚聲器幾何形狀及聲學條件可適應及不可知的後續解碼之方式。
為了為內容創建者提供此靈活性，可使用元素之階層集合來表 示聲場。元素之階層集合可指元素經排序以使得較低階元素之基本集合提供對模型化聲場之完全表示的元素集合。當擴展集合以包括較高階元素時，表示變得更詳細。
元素之階層集合之一實例為球面諧波係數(SHC)之集合。以下表達式表明使用SHC進行的聲場之描述或表示： 此表達式展示了聲場之任何點{r r ,θ r ,φ r }(在此實例中，其係以相對於俘獲聲場之麥克風之球面座標來表達)處的壓力p i 可藉由SHC (k)唯一地表示。此處，k=，c為聲速(約343m/s)，{r r ,θ r ,φ r )為參考點(或觀測點)，j n (．)為n階球面貝塞耳函數，且(θ r ,φ r )為n階及m次階球面諧波基底函數。可認識到，方括號中之項為信號之頻域表示(亦即，S(ω,r r ,θ r ,φ r ))，其可藉由諸如離散傅立葉變換(DFT)、離散餘弦變換(DCT)或小波變換之各種時間頻率變換來趨近。階層集合之其他實例包括小波變換係數之集合及多重解析度基底函數係數之其他集合。
圖1為說明自零階(n=0)至第四階(n=4)之球面諧波基底函數之圖。如可見的，對於每一階，存在m次階之展開，為了便於說明之目的，在圖1之實例中展示但未明確註釋該等展開。
圖2為說明自零階(n=0)至第四階(n=4)之球面諧波基底函數之另一圖。在圖2中，在三維座標空間中展示球面諧波基底函數，其中展示了階次及次階兩者。
在任何情況下，SHC (k)可藉由各種麥克風陣列組態來實體地獲取(例如，記錄)，或者其可自聲場之基於頻道或基於物件之描述而導出。SHC表示基於場景之音訊。舉例而言，第四階SHC表示涉及每一時間樣本(1+4)2=25個係數。
為了說明可如何自基於物件之描述導出此等SHC，考慮以下等 式。對應於個別音訊物件之聲場之係數(k)可表達為： 其中i為，(．)為n階球面漢克爾函數(第二種)，且{r s ,θ s ,φ s }為物件之位置。知曉依據頻率之源能量g(ω)(例如，使用時間頻率分析技術，諸如，對PCM串流執行快速傅立葉變換)允許將每一PCM物件及其位置轉換成SHC (k)。此外，可展示(因為上述等式為線性及正交分解)每一物件之(k)係數為加成性的。以此方式，大量PCM物件可藉由(k)係數來表示(例如，作為個別物件之係數向量之總和)。基本上，此等係數含有關於聲場之資訊(依據3D座標之壓力)，且上述等式表示在觀測點{r r ,θ r ,φ r }附近自個別物件至整個聲場之表示的變換。
亦可自麥克風陣列記錄導出SHC如下：
其中，(t)為(k)之時域等效(SHC)，*表示卷積運算，<,>表示內積，b n (r i ,t)表示相依於r i 之時域濾波函數，m i (t)為第i個麥克風信號，其中第i個麥克風換能器位於半徑r i 、仰角θ i 及方位角φ i 處。因此，若麥克風陣列中存在32個換能器且每一麥克風定位於球體上以使得r i =a為常數(諸如，來自mhAcoustics的Eigenmike EM32裝置上之麥克風)，則可使用矩陣運算導出25個SHC如下：
上述等式中之矩陣可更一般地被稱作E s (θ,φ)，其中下標s可指示矩陣係針對某一換能器幾何形狀集合s。上述等式中之卷積(藉由*指示)係基於逐列的，使得(例如)輸出(t)為由E s (θ,φ)矩陣之第一列與麥克風信號之行的向量乘法產生的b 0(a,t)與時間序列之間的卷積之結果 (其依據時間而變化-考慮向量乘法之結果為時間序列的事實)。當麥克風陣列之換能器位置在所謂的T-設計幾何形狀(其極接近於Eigenmike換能器幾何形狀)中時，計算可為最準確的。T-設計幾何形狀之一特性可為：由幾何形狀產生之E s (θ,φ)矩陣具有表現極好之逆(或偽逆)，且另外，該逆常常可藉由矩陣E s (θ,φ)之轉置來極好地趨近。若將忽略b n (a,t)之濾波運算，則此性質將允許自SHC恢復麥克風信號(亦即，在此實例中，[m i (t)]=[E s (θ,φ)]-1[SHC])。下文在基於物件及基於SHC之音訊寫碼的內容脈絡中描述剩餘圖。
圖3為說明可執行本發明中所描述之技術以更有效地呈現音訊信號資訊之系統20的圖。如圖3之實例中所示，系統20包括內容創建者22及內容消費者24。雖然在內容創建者22及內容消費者24之內容脈絡中加以描述，但可在利用SHC或界定聲場之階層表示之任何其他階層元素的任何內容脈絡中實施該等技術。
內容創建者22可表示可產生用於供諸如內容消費者24之內容消費者消費的多頻道音訊內容之電影工作室或其他實體。此內容創建者常常結合視訊內容產生音訊內容。內容消費者24可表示擁有或能夠存取音訊播放系統之個體，該音訊播放系統可指能夠播放多頻道音訊內容的任何形式之音訊播放系統。在圖3之實例中，內容消費者24擁有或能夠存取音訊播放系統32以用於呈現界定聲場之階層表示的階層元素。
內容創建者22包括音訊呈現者28及音訊編輯系統30。音訊呈現者28可表示呈現或以其他方式產生揚聲器饋入(其亦可被稱作「擴音器饋入」、「揚聲器信號」或「擴音器信號」)之音訊處理單元。每一揚聲器饋入可對應於再現多頻道音訊系統之特定頻道之聲音的揚聲器饋入或對應於意欲與匹配揚聲器位置之頭部相關轉移函數(HRTF)濾波器進行卷積之虛擬擴音器饋入。每一揚聲器饋入可對應於一球面諧 波係數頻道(其中頻道可藉由球面諧波係數所對應於的相關聯之球面基底函數之階次及/或次階表示)，其使用SHC之多個頻道來表示定向聲場。
在圖3之實例中，音訊呈現者28可呈現用於習知5.1、7.1或22.2環繞聲格式之揚聲器饋入，產生用於5.1、7.1或22.2環繞聲揚聲器系統中之5個、7個或22個揚聲器中之每一者的揚聲器饋入。或者，在給定上文所論述之源球面諧波係數之性質的情況下，音訊呈現者28可經組態以呈現具有任何數目個揚聲器之任何揚聲器組態的來自源球面諧波係數之揚聲器饋入。音訊呈現者28可以此方式產生數個揚聲器饋入，該等揚聲器饋入在圖3中經表示為揚聲器饋入29。
內容創建者可在編輯程序期間呈現球面諧波係數27(「SHC 27」)，從而在識別聲場之不具有高保真度或不提供令人信服之環繞聲體驗的態樣的嘗試中收聽所呈現之揚聲器饋入。內容創建者22接著可編輯源球面諧波係數(常常間接地經由操縱可以上文所描述之方式導出源球面諧波係數所自的不同物件)。內容創建者22可使用音訊編輯系統30來編輯球面諧波係數27。音訊編輯系統30表示能夠編輯音訊資料及輸出此音訊資料作為一或多個源球面諧波係數之任何系統。
當編輯程序完成時，內容創建者22可基於球面諧波係數27產生位元串流31。亦即，內容創建者22包括位元串流產生裝置36，該位元串流產生裝置可表示能夠產生位元串流31之任何裝置。在一些例子中，位元串流產生裝置36可表示編碼器，該編碼器頻寬壓縮(作為一實例，經由熵編碼)球面諧波係數27且將球面諧波係數27之經熵編碼版本配置成接受的格式以形成位元串流31。在其他例子中，位元串流產生裝置36可表示音訊編碼器(可能為遵照諸如MPEG環繞或其導出形式之已知音訊寫碼標準的音訊編碼器)，該音訊編碼器使用(作為一實例)類似於用以壓縮多頻道音訊內容或其導出形式之習知音訊環繞聲 編碼程序之程序的程序來編碼多頻道音訊內容29。接著可以某種其他方式熵編碼或寫碼經壓縮之多頻道音訊內容29以頻寬壓縮內容29，且將內容根據商定之格式進行配置以形成位元串流31。不管是直接經壓縮以形成位元串流31抑或經呈現且接著經壓縮以形成位元串流31，內容創建者22均可將位元串流31傳輸至內容消費者24。
雖然圖3中經展示為直接傳輸至內容消費者24，但內容創建者22可將位元串流31輸出至定位於內容創建者22與內容消費者24之間的一中間裝置。此中間裝置可儲存位元串流31以供稍後遞送至可請求此位元串流之內容消費者24。該中間裝置可包含一檔案伺服器、一web伺服器、一桌上型電腦、一膝上型電腦、一平板電腦、一行動電話、一智慧型電話或能夠儲存位元串流31以供稍後由一音訊解碼器擷取之任何其他裝置。此中間裝置可駐留於能夠將位元串流31串流傳輸(及可能結合傳輸對應視訊資料位元串流)至請求位元串流31之用戶(諸如，內容消費者24)的一內容遞送網路中。或者，內容創建者22可將位元串流31儲存至一儲存媒體(諸如，一緊密光碟、一數位視訊光碟、一高清晰度視訊光碟或其他儲存媒體)，大部分儲存媒體能夠由一電腦讀取且因此可被稱作電腦可讀儲存媒體或非暫時性電腦可讀儲存媒體。在此內容脈絡中，傳輸頻道可指藉以傳輸儲存至此等媒體之內容的彼等頻道(且可包括零售店及其他基於店鋪之遞送機構)。在任何情況下，本發明之技術因此不應在此方面限於圖3之實例。
如圖3之實例中進一步展示，內容消費者24擁有或能夠以另外方式存取音訊播放系統32。音訊播放系統32可代表能夠播放多頻道音訊資料之任何音訊播放系統。音訊播放系統32包括一立體聲音訊呈現者34，其呈現SHC 27'以供輸出作為立體聲揚聲器饋入35A至35B(統稱為「揚聲器饋入35」)。立體聲音訊呈現者34可提供不同形式之呈現，諸如執行向量基振幅水平移動(VBAP)之各種方式中之一或多者，及/或 執行聲場合成之各種方式中之一或多者。
音訊播放系統32可進一步包括一提取裝置38。提取裝置38可代表能夠經由大體上可與位元串流產生裝置36之程序互逆的程序提取球面諧波係數27'(「SHC 27'」，其可表示球面諧波係數27之經修改形式或複本)的任何裝置。在任何情況下，音訊播放系統32可接收球面諧波係數27'且使用立體聲音訊呈現者34來呈現球面諧波係數27'且藉此產生揚聲器饋入35(對應於電耦接或可能無線耦接至音訊播放系統32之擴音器之數目，為了便於說明之目的，在圖3之實例中並未加以展示)。揚聲器饋入35之數目可為二，且音訊播放系統可無線耦接至包括兩個對應擴音器之一對頭戴式耳機。然而，在各種例子中，立體聲音訊呈現者34可輸出比所說明的且主要關於圖3描述的揚聲器饋入多或少的揚聲器饋入。
音訊播放系統之二進位房間脈衝回應(BRIR)濾波器37各自表示在一位置處的對在脈衝位置處產生之脈衝的回應。BRIR濾波器37為「立體聲」，此係因為其各自經產生以表示如人耳在該位置處將會體驗到的脈衝回應。因此，常常產生脈衝之BRIR濾波器，且將其用於成對地聲音呈現，其中該對中之一元素係針對左耳，且另一元素係針對右耳。在所說明實例中，立體聲音訊呈現者34使用左BRIR濾波器33A及右BRIR濾波器33B來呈現各別立體聲音訊輸出35A及35B。
舉例而言，可藉由對聲源信號與經量測為脈衝回應(IR)之頭部相關轉移函數(HRTF)進行卷積來產生BRIR濾波器37。對應於BRIR濾波器37中之每一者的脈衝位置可表示虛擬空間中之虛擬擴音器的位置。在一些實例中，立體聲音訊呈現者34對SHC 27'與對應於虛擬擴音器之BRIR濾波器37進行卷積，接著將所得卷積累加(亦即，加總)以呈現由SHC 27'界定之聲場以供輸出作為揚聲器饋入35。如本文中所描述，立體聲音訊呈現者34可應用用於藉由操縱BRIR濾波器37同時呈 現SHC 27'作為揚聲器饋入35來減少呈現計算之技術。
在一些例子中，該等技術包括將BRIR濾波器37分段成表示房間內之一位置處之脈衝回應的不同階段的數個片段。此等片段對應於在聲場上之任何點處產生壓力(或缺少壓力)之不同物理現象。舉例而言，因為BRIR濾波器37中之每一者係與脈衝一致地進行計時，所以第一或「初始」片段可表示直至來自脈衝位置之壓力波到達量測脈衝回應所在之位置為止的時間。除了時序資訊以外，各別初始片段之BRIR濾波器37值可能為無關緊要的，且可被排除與描述聲場之階層元素進行卷積。類似地，例如，BRIR濾波器37中之每一者可包括最後或「尾部」片段，該片段包括衰減至低於人類聽覺之動態範圍或衰減至低於指明臨限值之脈衝回應信號。各別尾部片段之BRIR濾波器37值亦可能為無關緊要的，且可被排除與描述聲場之階層元素進行卷積。在一些實例中，技術可包括藉由執行與指明臨限值之施羅德反向積分判定尾部片段，及捨棄來自反向積分超過指明臨限值之尾部片段的元素。在一些實例中，混響時間RT60之指明臨限值為-60dB。
BRIR濾波器37中之每一者的額外片段可表示在不包括來自房間之回波效應的情況下由脈衝產生之壓力波引起的脈衝回應。此等片段可經表示及描述為BRIR濾波器37之頭部相關轉移函數(HRTF)，其中HRTF俘獲在壓力波朝向鼓膜行進時歸因於壓力波圍繞頭部、肩膀/軀幹及外耳之繞射及反射產生之脈衝回應。HRTF脈衝回應為線性及非時變系統(LTI)之結果且可經模型化為最小相位濾波器。在一些實例中，用以減少在呈現期間之HRTF片段計算之技術可包括最小相位重建構及使用無限脈衝回應(IIR)濾波器來減小原始有限脈衝回應(FIR)濾波器(例如，HRTF濾波器片段)之階次。
實施為IIR濾波器之最小相位濾波器可用以趨近具有減小之濾波器階次的BRIR濾波器37之HRTF濾波器。減小階次導致頻域中之時間 步長之計算的數目之伴隨減少。另外，由最小相位濾波器之構造產生的殘餘/過量濾波器可用以估計表示由聲音壓力波自源行進至每一耳朵之距離引起的時間或相位距離之耳間時間差(ITD)。在計算一或多個BRIR濾波器37與描述聲場之階層元素的卷積(亦即，判定雙耳立體聲)之後，接著可使用ITD將一或兩個耳朵之聲音局部化模型化。
BRIR濾波器37中之每一者的又一片段係在HRTF片段之後且可考慮到房間對脈衝回應之影響。此房間片段可進一步分解成早期回波(或「早期反射」)片段及晚期混響片段(亦即，早期回波及晚期混響可各自由BRIR濾波器37中之每一者的單獨片段表示)。在HRTF資料可用於BRIR濾波器37之情況下，可藉由BRIR濾波器37與HRTF之解卷積識別早期回波片段之開始，以識別HRTF片段。在HRTF片段之後為早期回波片段。不同於殘餘房間回應，HRTF及早期回波片段為方向相依的，此係因為對應虛擬揚聲器之位置在顯著方面判定信號。
在一些實例中，立體聲音訊呈現者34使用準備用於球面諧波域(θ,φ)或描述聲場之階層元素之其他域的BRIR濾波器37。亦即，可在球面諧波域(SHD)中將BRIR濾波器37界定為經變換之BRIR濾波器37，以允許立體聲音訊呈現者34執行快速卷積，同時利用資料集之某些性質，包括BRIR濾波器37(例如，左/右)及SHC 27'之對稱性。在此等實例中，可藉由將SHC呈現矩陣與原始BRIR濾波器相乘(或在時域中進行卷積)而產生經變換之BRIR濾波器37。在數學上，可根據以下等式(1)至(5)來表達此情形：
或
此處，(3)以四階球面諧波係數之矩陣形式描繪(1)或(2)(其可為提及與四階或更低階之球面基底函數相關聯的球面諧波係數之係數的替代方式)。當然，可修改等式(3)以用於較高階或較低階球面諧波係數。等式(4)至(5)描繪擴音器維度L範圍內之經變換之左及右BRIR濾波器37的加總，以產生經加總之SHC立體聲呈現矩陣(BRIR")。組合來說，經加載之SHC立體聲呈現矩陣具有維數[(N+1)2,Length,2]，其中Length為可應用等式(1)至(5)之任何組合之脈衝回應向量的長度。在等式(1)及(2)之一些例子中，可將呈現矩陣SHC立體聲化以使得可將等式(1)修改成，且可將等式(2)修改成。
上述等式(1)至(3)中所提出之SHC呈現矩陣SHC包括用於SHC 27'之每一階/次階組合的元素，其有效地界定單獨SHC頻道，其中在球面諧波域中設定針對揚聲器之位置L之元素值。BRIRL,left表示在左耳或在揚聲器之位置L處產生的脈衝之位置處的BRIR回應，且在(3)中使用脈衝回應向量B i來描繪，其中{i|i [0,L]}。BRIR'(N+1) 2 ,L,left表示「SHC立體聲呈現矩陣」之一半，亦即，經變換成球面諧波域的在左耳或在揚聲器之位置L處產生的脈衝之位置處的SHC立體聲呈現矩陣。BRIR'(N+1) 2 ,L,right表示SHC立體聲呈現矩陣之另一半。
在一些實例中，技術可包括將SHC呈現矩陣僅應用於HRTF及各別原始BRIR濾波器37之早期反射片段以產生經變換之BRIR濾波器37 及SHC立體聲呈現矩陣。此情形可減小與SHC 27'之卷積的長度。
在一些實例中，如等式(4)至(5)中所描繪，可將具有將各種擴音器併入於球面諧波域中之維數的SHC立體聲呈現矩陣加總以產生組合SHC呈現與BRIR呈現/混合之(N+1)2*Length*2濾波器矩陣。亦即，可藉由(例如)將L維度範圍內之係數加總來組合L個擴音器中之每一者的SHC立體聲呈現矩陣。對於長度為Length之SHC立體聲呈現矩陣，此情形產生(N+1)2*Length*2加總之SHC立體聲呈現矩陣，可將該矩陣應用於球面諧波係數之音訊信號以將信號立體聲化。Length可為根據本文中所描述之技術分段的BRIR濾波器之片段之長度。
用於模型減少之技術亦可應用於經變更之呈現濾波器，其允許直接用新濾波器矩陣(經加總之SHC立體聲呈現矩陣)來對SHC 27'(例如，SHC內容)進行濾波。立體聲音訊呈現者34接著可藉由將經濾波之陣列加總以獲得立體聲輸出信號35A、35B來轉換成立體聲音訊。
在一些實例中，音訊播放系統32之BRIR濾波器37表示先前根據上文所描述之技術中之任何一或多者計算的球面諧波域中的經變換之BRIR濾波器。在一些實例中，可在執行時間執行原始BRIR濾波器37之變換。
在一些實例中，因為BRIR濾波器37通常為對稱的，所以技術可藉由僅使用用於左耳或右耳之SHC立體聲呈現矩陣來促成立體聲輸出35A、35B之計算的進一步減少。當將由濾波器矩陣進行濾波之SHC 27'加總時，立體聲音訊呈現者34可作出關於在呈現最終輸出時輸出信號35A或35B作為第二頻道之條件決策。如本文中所描述，對處理內容或修改關於左耳或右耳所描述之呈現矩陣的參考應被理解為可類似地應用於另一耳朵。
以此方式，技術可提供多種途徑來減小BRIR濾波器37之長度以便可能地避免被排除之BRIR濾波器樣本與多個頻道的直接卷積。因 此，立體聲音訊呈現者34可提供來自SHC 27'之立體聲輸出信號35A、35B之有效呈現。
圖4為說明實例立體聲房間脈衝回應(BRIR)之方塊圖。BRIR 40說明五個片段42A至42E。初始片段42A及尾部片段42E兩者包括可能為無關緊要的且被排除進行呈現計算之靜寂樣本。頭部相關轉移函數(HRTF)片段42B包括歸因於頭部相關轉移產生之脈衝回應且可使用本文中所描述之技術來識別。早期回波(或者，「早期反射」)片段42C及晚期房間混響片段42D組合HRTF與房間效應，亦即，早期回波片段42C之脈衝回應匹配藉由房間之早期回波及晚期混響進行濾波的BRIR 40之HRTF的脈衝回應。然而，早期回波片段42C可包括與晚期房間混響片段42D相比較而言更離散的回波。混合時間為早期回波片段42C與晚期房間混響片段42D之間的時間，且指示早期回波變為密集混響之時間。混合時間經說明為出現在至HRTF中之大約1.5×104個樣本或自HRTF片段42B之開始的大約7.0×104個樣本處。在一些實例中，技術包括使用來自房間音量之統計資料及估計計算混合時間。在一些實例中，具有50%信賴區間tmp50之感知混合時間大約為36毫秒(ms)，且具有95%信賴區間tmp95之感知混合時間大約為80ms。在一些實例中，可使用同調性匹配雜訊尾部來合成對應於BRIR 40之濾波器的晚期房間混響片段42D。
圖5為說明用於產生房間中之BRIR(諸如，圖4之BRIR 40)之實例系統模型50的方塊圖。模型包括串接系統，此處為房間52A及HRTF 52B。在將HRTF 52B應用於脈衝之後，脈衝回應匹配藉由房間52A之早期回波進行濾波的HRTF之脈衝回應。
圖6為說明用於產生房間中之BRIR(諸如，圖4之BRIR 40)之更深層系統模型60的方塊圖。此模型60亦包括串接系統，此處為HRTF 62A、早期回波62B及殘餘房間62C(其組合HRTF與房間回波)。模型 60描繪將房間52A分解成早期回波62B及殘餘房間62C且將每一系統62A、62B、62C視為線性非時變的。
早期回波62B包括比殘餘房間62C更離散之回波。因此，早期回波62B可依據虛擬揚聲器頻道而變化，而具有較長尾部之殘餘房間62C可經合成為單一立體聲複本。對於用以獲得BRIR之一些量測人體模型，HRTF資料可為可用的，如在消聲腔室中所量測。可藉由將BRIR與HRTF資料解卷積以識別早期回波(其可被稱作「反射」)之位置來判定早期回波62B。在一些實例中，HRTF資料並非容易得到的，且用於識別早期回波62B之技術包括盲估計。然而，簡單明瞭的途徑可包括將前幾毫秒(例如，前5、10、15或20ms)視為藉由HRTF進行濾波之直接脈衝。如上文所註明，技術可包括使用來自房間音量之統計資料及估計計算混合時間。
在一些實例中，技術可包括合成殘餘房間62C之一或多個BRIR濾波器。在混合時間之後，在一些例子中，可互換BRIR混響尾部(表示為圖6中之系統殘餘房間62C)而無感知懲罰。另外，可將BRIR混響尾部與匹配能量衰變減緩(EDR)及頻率相依耳間同調性(FDIC)之高斯白雜訊合成。在一些實例中，可產生BRIR濾波器之共同合成BRIR混響尾部。在一些實例中，共同EDR可為所有揚聲器之EDR的平均值，或可為能量匹配平均能量之前零度EDR。在一些實例中，FDIC可為橫跨所有揚聲器之平均FDIC，或可為針對寬敞度之最大去相關量測的橫跨所有揚聲器之最小值。在一些實例中，亦可用具有回饋延遲網路(FDN)之假影混響來模擬混響尾部。
在共同混響尾部之情況下，對應BRIR濾波器之晚期部分可被排除與每一揚聲器饋入進行單獨卷積，而是可一次應用於所有揚聲器饋入之混合上。如上文所描述及下文更詳細描述，可用球面諧波係數信號呈現進一步簡化所有揚聲器饋入之混合。
圖7為說明可執行本發明中所描述之立體聲音訊呈現技術之各種態樣的音訊播放裝置之實例的方塊圖。雖然經說明為單一裝置(亦即，圖7之實例中的音訊播放裝置100)，但技術可由一或多個裝置來執行。因此，技術在此方面應不受限制。
如圖7之實例中所示，音訊播放裝置100可包括提取單元104及立體聲呈現單元102。提取單元104可表示經組態以自位元串流120中提取經編碼音訊資料之單元。提取單元104可將呈球面諧波係數(SHC)122(其亦可被稱作較高階環境立體混合聲(HOA)，此係因為SHC 122可包括與大於一之階次相關聯的至少一係數)形式的經提取之經編碼音訊資料轉遞至立體聲呈現單元146。
在一些實例中，音訊播放裝置100包括經組態以解碼經編碼音訊資料以便產生SHC 122之音訊解碼單元。音訊解碼單元可執行在一些態樣中與用以編碼SHC 122之音訊編碼程序互逆的音訊解碼程序。音訊解碼單元可包括經組態以將經編碼音訊資料之SHC自時域變換至頻域藉此產生SHC 122的時間頻率分析單元。亦即，當經編碼音訊資料表示未被自時域轉換至頻域之SHC 122的經壓縮形式時，音訊解碼單元可調用時間頻率分析單元將SHC自時域轉換至頻域以便產生SHC 122(在頻域中指定)。時間頻率分析單元可應用任何形式之基於傅立葉之變換(包括快速傅立葉變換(FFT)、離散餘弦變換(DCT)、經修改之離散餘弦變換(MDCT)及離散正弦變換(DST))以提供將SHC自時域變換至頻域中之SHC 122的幾個實例。在一些例子中，SHC 122可能已在頻域中在位元串流120中指定。在此等例子中，時間頻率分析單元可將SHC 122傳遞至立體聲呈現單元102而不應用變換或以其他方式變換所接收之SHC 122。雖然關於頻域中指定之SHC 122加以描述，但可關於時域中指定之SHC 122執行技術。
立體聲呈現單元102表示經組態以將SHC 122立體聲化之單元。 換言之，立體聲呈現單元102可表示經組態以將SHC 122呈現至左及右頻道之單元，其可以空間化為特徵，從而將記錄SHC 122之房間中的收聽者將聽到左及右頻道之方式模型化。立體聲呈現單元102可呈現SHC 122以產生適於經由諸如頭戴式耳機之耳機播放的左頻道136A及右頻道136B(其可被統稱作「頻道136」)。如圖7之實例中所示，立體聲呈現單元102包括BRIR濾波器108、BRIR調節單元106、殘餘房間回應單元110、BRIR SHC域轉換單元112、卷積單元114及組合單元116。
BRIR濾波器108包括一或多個BRIR濾波器且可表示圖3之BRIR濾波器37的實例。BRIR濾波器108可包括表示左及右HRTF對各別BRIR之效應之單獨BRIR濾波器126A、126B。
BRIR調節單元106接收BRIR濾波器126A、126B之L個執行個體，每一虛擬擴音器L一個執行個體且其中每一BRIR濾波器具有長度N。BRIR濾波器126A、126B可能已經經調節以移除靜寂樣本。BRIR調節單元106可將上文所描述之技術應用於片段BRIR濾波器126A、126B以識別各別HRTF、早期反射及殘餘房間片段。BRIR調節單元106將HRTF及早期反射片段提供至BRIR SHC域轉換單元112作為表示大小為[a,L]之左及右矩陣的矩陣129A、129B，其中a為HRTF及早期反射片段之串接的長度，且L為擴音器(虛擬的或真實的)之數目。BRIR調節單元106將BRIR濾波器126A、126B之殘餘房間片段提供至殘餘房間回應單元110作為大小為[b,L]之左及右殘餘房間矩陣128A、128B，其中b為殘餘房間片段之長度且L為擴音器(虛擬的或真實的)之數目。
殘餘房間回應單元110可應用上文所描述之技術以計算或以其他方式判定用於與描述聲場之階層元素(例如，球面諧波係數)之至少某一部分進行卷積之左及右共同殘餘房間回應片段，如圖7中藉由SHC 122表示。亦即，殘餘房間回應單元110可接收左及右殘餘房間矩陣128A、128B且組合L範圍內之各別左及右殘餘房間矩陣128A、128B以產生左及右共同殘餘房間回應片段。在一些例子中，殘餘房間回應單元110可藉由對L範圍內之左及右殘餘房間矩陣128A、128B求平均值來執行組合。
殘餘房間回應單元110接著可計算左及右共同殘餘房間回應片段與SHC 122之至少一頻道(在圖7中說明為頻道124B)的快速卷積。在一些實例中，因為左及右共同殘餘房間回應片段表示環境的無方向性聲音，所以頻道124B為SHC 122頻道中之W頻道(亦即，第0階)，其編碼聲場之無方向性部分。在此等實例中，對於長度為Length之W頻道樣本，由殘餘房間回應單元110進行的與左及右共同殘餘房間回應片段的快速卷積產生長度為Length之左及右輸出信號134A、134B。
如本文中所使用，術語「快速卷積」及「卷積」可指時域中之卷積運算以及頻域中之逐點乘法運算。換言之，且如熟習信號處理之技術者所熟知，時域中之卷積等效於頻域中之逐點乘法，其中時域及頻域為彼此之變換。輸出變換為輸入變換與轉移函數之逐點乘積。因此，卷積及逐點乘法(或簡稱為「乘法」)可指關於各別域(本文中為時域及頻域)作出的概念上類似之運算。卷積單元114、214、230；殘餘房間回應單元210、354；濾波器384及混響386可替代地應用頻域中之乘法，其中在頻域中而非在時域中提供至此等組件之輸入。本文中描述為「快速卷積」或「卷積」之其他運算類似地亦可指頻域中之乘法，其中在頻域中而非在時域中提供至此等運算之輸入。
在一些實例中，殘餘房間回應單元110可自BRIR調節單元106接收共同殘餘房間回應片段之開始時間的值。殘餘房間回應單元110可零填補或以其他方式延遲輸出信號134A、134B，以預期與BRIR濾波器108之較早期片段組合。
BRIR SHC域轉換單元112(下文中為「域轉換單元112」)將一SHC呈現矩陣應用於BRIR矩陣以可能地將左及右BRIR濾波器126A、126B轉換成球面諧波域且接著可能地將L範圍內之濾波器加總。域轉換單元112輸出轉換結果分別作為左及右SHC立體聲呈現矩陣130A、130B。在矩陣129A、129B之大小為[a,L]的情況下，在對L範圍內之濾波器加總之後，SHC立體聲呈現矩陣130A、130B中之每一者之大小為[(N+1)2,a](參見(例如)等式(4)至(5))。在一些實例中，SHC立體聲呈現矩陣130A、130B係在音訊播放裝置100中加以組態而不是在執行時間或設定時間加以計算。在一些實例中，SHC立體聲呈現矩陣130A、130B之多個執行個體係在音訊播放裝置100中加以組態，且音訊播放裝置100選擇多個執行個體之左/右對來應用於SHC 124A。
卷積單元114將左及右立體聲呈現矩陣130A、130B與SHC 124A進行卷積，該等SHC在一些實例中可按階次自SHC 122之階次減小。對於頻域(例如，SHC)中之SHC 124A，卷積單元114可計算SHC 124A與左及右立體聲呈現矩陣130A、130B之各別逐點乘法。對於長度為Length之SHC信號，卷積產生大小為[Length,(N+1)2]之左及右經濾波之SHC頻道132A、132B，對於球面諧波域之每一階/次階組合通常存在每一輸出信號矩陣之列。
組合單元116可組合左及右經濾波之SHC頻道132A、132B與輸出信號134A、134B以產生立體聲輸出信號136A、136B。組合單元116接著可單獨地對L範圍內之每一左及右經濾波之SHC頻道132A、132B加總以在組合左及右立體聲輸出信號與左及右輸出信號134A、134B以產生立體聲輸出信號136A、136B之前產生HRTF及早期回波(反射)片段的左及右立體聲輸出信號。
圖8為說明可執行本發明中所描述之立體聲音訊呈現技術之各種態樣的音訊播放裝置之實例的方塊圖。音訊播放裝置200可表示進一 步詳細的圖7之音訊播放裝置100的實例執行個體。
音訊播放裝置200可包括可選SHC階次減小單元204，其處理來自位元串流240之入埠SHC 242以減小SHC 242之階次。可選SHC階次減小將SHC 242之最高階(例如，第0階)頻道262(例如，W頻道)提供至殘餘房間回應單元210，且將階數減小之SHC 242提供至卷積單元230。在SHC階次減小單元204不減小SHC 242之階次的例子中，卷積單元230接收與SHC 242相同之SHC 272。在任一狀況下，SHC 272具有維度[Length,(N+1)2]，其中N為SHC 272之階次。
BRIR調節單元206及BRIR濾波器208可表示圖7之BRIR調節單元106及BRIR濾波器108的實例執行個體。殘餘回應單元214之卷積單元214接收由BRIR調節單元206使用上文所描述之技術調節的共同左及右殘餘房間片段244A、244B，且卷積單元214將共同左及右殘餘房間片段244A、244B與最高階頻道262進行卷積以產生左及右殘餘房間信號262A、262B。延遲單元216可用至共同左及右殘餘房間片段244A、244B的樣本之開始數目零填補左及右殘餘房間信號262A、262B以產生左及右殘餘房間輸出信號268A、268B。
BRIR SHC域轉換單元220(下文中為域轉換單元220)可表示圖7之域轉換單元112的實例執行個體。在所說明實例中，變換單元222將具有(N+1)2維數之SHC呈現矩陣224應用於表示大小為[a,L]之左及右矩陣之矩陣248A、248B，其中a為HRTF及早期反射片段之串接的長度，且L為擴音器(例如，虛擬擴音器)之數目。變換單元222輸出SHC域中維度為[(N+1)2,a,L]之左及右矩陣252A、252B。加總單元226可將L範圍內之左及右矩陣252A、252B中的每一者加總以產生維度為[(N+1)2,a]之左及右中間SHC呈現矩陣254A、254B。減少單元228可應用上文所描述之技術以進一步減少將SHC呈現矩陣應用於SHC 272之計算複雜性，諸如最小相位減少，及使用平衡模型截斷方法來設計 IIR濾波器以趨近已應用最小相位減少之中間SHC呈現矩陣254A、254B的各別最小相位部分之頻率回應。減少單元228輸出左及右SHC呈現矩陣256A、256B。
卷積單元230對呈SHC 272之形式的SHC內容進行濾波以產生中間信號258A、258B，加總單元232將該等中間信號加總以產生左及右信號260A、260B。組合單元234組合左及右殘餘房間輸出信號268A、268B以及左及右信號260A、260B以產生左及右立體聲輸出信號270A、270B。
在一些實例中，立體聲呈現單元202可藉由僅使用由變換單元222產生之SHC立體聲呈現矩陣252A、252B中的一者實施對計算之進一步減少。因此，卷積單元230可對左或右信號中之僅一者進行運算，從而將卷積運算減少一半。在此等實例中，加總單元232作出在呈現輸出260A、260B時關於第二頻道之條件決策。
圖9為說明根據本發明中所描述之技術的用於立體聲呈現裝置呈現球面諧波係數之實例操作模式之流程圖。為了說明之目的，關於圖7之音訊播放裝置200描述實例操作模式。立體聲房間脈衝回應(BRIR)調節單元206藉由自BRIR濾波器246A、246B中提取方向相依分量/片段(具體言之，頭部相關轉移函數及早期回波片段)分別調節左及右BRIR濾波器246A、246B(300)。左及右BRIR濾波器126A、126B中之每一者可包括用於一或多個對應擴音器之BRIR濾波器。BRIR調節單元106將經提取之頭部相關轉移函數及早期回波片段之串接提供至BRIR SHC域轉換單元220作為左及右矩陣248A、248B。
BRIR SHC域轉換單元220應用HOA呈現矩陣224以變換包括經提取之頭部相關轉移函數及早期回波片段的左及右濾波器矩陣248A、248B以產生在球面諧波(例如，HOA)域中之左及右濾波器矩陣252A、252B(302)。在一些實例中，音訊播放裝置200可經組態而具有 左及右濾波器矩陣252A、252B。在一些實例中，音訊播放裝置200接收位元串流240之頻帶外或頻帶內信號中的BRIR濾波器208，在該狀況下，音訊播放裝置200產生左及右濾波器矩陣252A、252B。加總單元226將擴音器維度範圍內之各別左及右濾波器矩陣252A、252B加總以產生在SHC域中之立體聲呈現矩陣，該立體聲呈現矩陣包括左及右中間SHC呈現矩陣254A、254B(304)。減少單元228可進一步減少中間SHC呈現矩陣254A、254B以產生左及右SHC呈現矩陣256A、256B。
立體聲呈現單元202之卷積單元230將左及右中間SHC呈現矩陣256A、256B應用於SHC內容(諸如，球面諧波係數272)以產生左及右經濾波之SHC(例如，HOA)頻道258A、258B(306)。
加總單元232將SHC維度(N+1)2範圍內之左及右經濾波之SHC頻道258A、258B中的每一者求和加總以產生方向相依片段之左及右信號260A、260B(308)。組合單元116接著可組合左及右信號260A、260B與左及右殘餘房間輸出信號268A、268B以產生包括左及右立體聲輸出信號270A、270B之立體聲輸出信號。
圖10A為說明根據本發明中所描述之技術之各種態樣的可由圖7及圖8之音訊播放裝置執行的實例操作模式310的圖。下文中關於圖8之音訊播放裝置200描述操作模式310。音訊播放裝置200之立體聲呈現單元202可經組態而具有可為BRIR濾波器208之實例執行個體的BRIR資料312，及可為HOA呈現矩陣224之實例執行個體的HOA呈現矩陣314。音訊播放裝置200可接收在關於位元串流240之頻帶內或頻帶外信令頻道中的BRIR資料312及HOA呈現矩陣314。BRIR資料312在此實例中具有表示例如L個真實或虛擬擴音器之L個濾波器，L個濾波器中之每一者具有長度K。L個濾波器中之每一者可包括左及右分量(「x 2」)。在一些狀況下，L個濾波器中之每一者可包括用於左或右之單一分量，左或右與其對應物對稱：右或左。此情形可減少快速 卷積之成本。
音訊播放裝置200之BRIR調節單元206可藉由應用分段及組合運算來調節BRIR資料312。具體言之，在實例操作模式310中，BRIR調節單元206根據本文中所描述之技術將L個濾波器中之每一者分段成HRTF加上具有組合長度a之早期回波片段以產生矩陣315(維數[a,2,L])及分段成殘餘房間回應片段以產生殘餘矩陣339(維數[b,2,L])(324)。BRIR資料312之L個濾波器的長度K大約為a及b之總和。變換單元222可將維數為(N+1)2之HOA/SHC呈現矩陣314應用於矩陣315之L個濾波器以產生維數為[(N+1)2,a,2,L]之矩陣317(其可為左及右矩陣252A、252B之組合之實例執行個體)。加總單元226可將L範圍內之左及右矩陣252A、252B中的每一者加總以產生維數為[(N+1)2,a,2]之中間SHC呈現矩陣335(第三維度具有表示左及右分量之值2；中間SHC呈現矩陣335可表示為左及右中間SHC呈現矩陣254A、254兩者之實例執行個體)(326)。在一些實例中，音訊播放裝置200可經組態而具有用於應用於HOA內容316(或其經減少之版本，例如HOA內容321)之中間SHC呈現矩陣335。在一些實例中，減少單元228可藉由僅使用矩陣317之左或右分量中的一者而應用對計算之進一步減少(328)。
音訊播放裝置200接收N 1 階及長度為Length之HOA內容316且，在一些態樣中，應用階次減小運算以將其中之球面諧波係數(SHC)之階次減小至N(330)。N 1 指示輸入HOA內容321之階次。階次減小運算(330)之HOA內容321如同SHC域中之HOA內容316。可選階次減小運算亦產生最高階(例如，第0階)信號319並將其提供至殘餘回應單元210以用於進行快速卷積運算(338)。在HOA階次減小單元204不減小HOA內容316之階次的例子中，應用快速卷積運算(332)對並不具有減小之階次的輸入進行運算。在任一狀況下，至快速卷積運算(332)之HOA內容321輸入具有維度[Length,(N+1)2]，其中N為階次。
音訊播放裝置200可應用HOA內容321與矩陣335之快速卷積以產生具有左及右分量且因此具有維度[Length,(N+1)2,2]之HOA信號323(332)。此外，快速卷積可指頻域中之HOA內容321與矩陣335的逐點乘法或時域中之卷積。音訊播放裝置200可進一步將(N+1)2範圍內之HOA信號323加總以產生維度為[Length,2]的經加總之信號325(334)。
現返回至殘餘矩陣339，音訊播放裝置200可根據本文中所描述之技術組合L個殘餘房間回應片段，以產生維度為[b,2]之共同殘餘房間回應矩陣327(336)。音訊播放裝置200可應用第0階HOA信號319與共同殘餘房間回應矩陣327之快速卷積以產生維度為[Length,2]之房間回應信號329(338)。因為為了產生殘餘矩陣339之L個殘餘回應房間回應片段，音訊播放裝置200獲得在BRIR資料312之L個濾波器之第(a+1)個樣本處開始的殘餘回應房間回應片段，所以音訊播放裝置200藉由延遲(例如，填補)a個樣本以產生維度為[Length,2]之房間回應信號311而考慮到初始a個樣本(340)。
音訊播放裝置200藉由將元素相加以產生維度為[Length,2]之輸出信號318來組合經加總之信號325與房間回應信號311(342)。以此方式，音訊播放裝置可避免應用L個殘餘房間回應片段中之每一者的快速卷積。對於用於轉換至立體聲音訊輸出信號之22頻道輸入，此情形可將用於產生殘餘房間回應之快速卷積之數目自22減少至2。
圖10B為說明根據本發明中所描述之技術之各種態樣的可由圖7及圖8之音訊播放裝置執行的實例操作模式350的圖。下文中關於圖8之音訊播放裝置200描述操作模式350，且該操作模式類似於操作模式310。然而，根據本文中所描述之技術，操作模式350包括首先將HOA內容呈現至L個真實或虛擬擴音器之時域中的多頻道揚聲器信號中，且接著將有效BRIR濾波應用於揚聲器饋入中之每一者。為此，音訊 播放裝置200將HOA內容321變換至維度為[Length,L]之多頻道音訊信號333(344)。另外，音訊播放裝置不會將BRIR資料312變換至SHC域。因此，藉由音訊播放裝置200對信號314應用減少產生維度為[a,2,L]之矩陣337(328)。
音訊播放裝置200接著應用多頻道音訊信號333與矩陣337之快速卷積332以產生維度為[Length,L,2](具有左及右分量)之多頻道音訊信號341(348)。音訊播放裝置200接著可藉由L個頻道/揚聲器將多頻道音訊信號341加總以產生維度為[Length,2]之信號325(346)。
圖11為說明可執行本發明中所描述之立體聲音訊呈現技術之各種態樣的音訊播放裝置350之實例之方塊圖。雖然經說明為單一裝置(亦即，圖11之實例中的音訊播放裝置350)，但該等技術可由一或多個裝置來執行。因此，技術在此方面應不受限制。
此外，雖然上文關於圖1至圖10B之實例大體上描述為在球面諧波域中加以應用，但亦可關於任何形式之音訊信號實施技術，該等音訊信號包括遵照上文所註明之環繞聲格式(諸如，5.1環繞聲格式、7.1環繞聲格式，及/或22.2環繞聲格式)之基於頻道的信號。因此，技術亦不應限於球面諧波域中所指定之音訊信號，而是可關於任何形式之音訊信號來應用。如本文中所使用，A「及/或」B可指A、B或A及B之組合。
如圖11之實例中所示，音訊播放裝置350可類似於圖7之實例中所示的音訊播放裝置100。然而，音訊播放裝置350可操作或以其他方式執行關於一般基於頻道之音訊信號的技術，作為一實例，該等信號遵照22.2環繞聲格式。提取單元104可提取音訊頻道352，其中音訊頻道352大體上可包括「n」個頻道，且假定在此實例中包括遵照22.2環繞聲格式之22個頻道。將此等頻道352提供至立體聲呈現單元351之殘餘房間回應單元354及按頻道截斷之濾波器單元356兩者。
如上文所描述，BRIR濾波器108包括一或多個BRIR濾波器且可表示圖3之BRIR濾波器37的實例。BRIR濾波器108可包括表示左及右HRTF對各別BRIR之效應之單獨BRIR濾波器126A、126B。
BRIR調節單元106接收BRIR濾波器126A、126B之n個執行個體，每一頻道n一個執行個體，且其中每一BRIR濾波器具有長度N。BRIR濾波器126A、126B可能已經經調節以移除靜寂樣本。BRIR調節單元106可應用上文所描述之技術以將BRIR濾波器126A、126B分段以識別各別HRTF、早期反射及殘餘房間片段。BRIR調節單元106將HRTF及早期反射片段提供至按頻道截斷之濾波器單元356作為表示大小為[a,L]之左及右矩陣的矩陣129A、129B，其中a為HRTF及早期反射片段之串接的長度，且n為擴音器(虛擬的或真實的)之數目。BRIR調節單元106將BRIR濾波器126A、126B之殘餘房間片段提供至殘餘房間回應單元354作為大小為[b,L]之左及右殘餘房間矩陣128A、128B，其中b為殘餘房間片段之長度且n為擴音器(虛擬的或真實的)之數目。
殘餘房間回應單元354可應用上文所描述之技術以計算或以其他方式判定用於與音訊頻道352進行卷積之左及右共同殘餘房間回應片段。亦即，殘餘房間回應單元110可接收左及右殘餘房間矩陣128A、128B且組合n範圍內之各別左及右殘餘房間矩陣128A、128B以產生左及右共同殘餘房間回應片段。在一些例子中，殘餘房間回應單元354可藉由對n範圍內之左及右殘餘房間矩陣128A、128B求平均值來執行組合。
殘餘房間回應單元354接著可計算左及右共同殘餘房間回應片段與音訊頻道352中之至少一者的快速卷積。在一些實例中，殘餘房間回應單元352可自BRIR調節單元106接收共同殘餘房間回應片段之開始時間的值。殘餘房間回應單元354可零填補或以其他方式延遲輸出信號134A、134B，以預期與BRIR濾波器108之較早期片段組合。輸 出信號134A可表示左音訊信號，而輸出信號134B可表示右音訊信號。
按頻道截斷之濾波器單元356(在下文中為「經截斷之濾波器單元356」)可將BRIR濾波器之HRTF及早期反射片段應用於頻道352。更具體言之，按頻道截斷之濾波器單元356可將表示BRIR濾波器之HRTF及早期反射片段的矩陣129A及129B應用於頻道352中之每一者。在一些例子中，可將矩陣129A及129B組合以形成單一矩陣129。此外，通常存在HRTF及早期反射矩陣129A及129B中之每一者中的左者以及HRTF及早期反射矩陣129A及129B中之每一者中的右者。亦即，通常存在用於左耳及右耳之HRTF及早期反射矩陣。按頻道方向單元356可應用左及右矩陣129A、129B中之每一者以輸出左及右經濾波之頻道358A及358B。組合單元116可組合(或換言之，混合)左經濾波之頻道358A與輸出信號134A，同時組合(或換言之，混合)右經濾波之頻道358B與輸出信號134B，以產生立體聲輸出信號136A、136B。立體聲輸出信號136A可對應於左音訊頻道，且立體聲輸出信號136B可對應於右音訊頻道。
在一些實例中，立體聲呈現單元351可彼此同時發生地調用殘餘房間回應單元354及按頻道截斷之濾波器單元356，以使得殘餘房間回應單元354與按頻道截斷之濾波器單元356之操作同時發生地操作。亦即，在一些實例中，殘餘房間回應單元354可與按頻道截斷之濾波器單元356並行地(但經常並非同時地)操作，常常改良可產生立體聲輸出信號136A、136B之速度。雖然在上文之各圖中經展示為可能地以串接方式操作，但除非以其他方式特別地指示，否則技術可提供本發明中所描述之單元或模組中之任一者的同時發生的或並行操作。
圖12為說明根據本發明中所描述之技術之各種態樣的可由圖11之音訊播放裝置350執行之程序380的圖。程序380達成將每一BRIR分解 成兩個部分：(a)併有由左濾波器384AL至384NL及由右濾波器384AR至384NR(統稱為「濾波器384」)表示之HRTF及早期反射之效應的較小分量及(b)自原始BRIR之所有尾部之性質產生及由左混響濾波器386L及右混響濾波器386R(統稱為「共同濾波器386」)表示之共同「混響尾部」。在程序380中展示之按頻道濾波器384可表示上文所註明之部分(a)，而程序380中所展示之共同濾波器386可表示上文所註明之部分(b)。
程序380藉由分析BRIR以消除聽不見之分量及判定包含HRTF/早期反射之分量及歸因於晚期反射/漫射產生之分量來執行此分解。對於部分(a)，此情形導致長度(作為一實例)為2704個分接頭之FIR濾波器，及對於部分(b)，此情形導致長度(作為另一實例)為15232個分接頭之FIR濾波器。根據程序380，在操作396中，音訊播放裝置350可僅將較短FIR濾波器應用於個別n個頻道中之每一者，出於說明之目的，假定其為22。此操作之複雜性可表示於下文再現之等式(8)中的計算之第一部分中(使用4096點FFT)。在程序380中，音訊播放裝置350可能不將共同「混響尾部」應用於22個頻道中之每一者，而是在操作398中將其全部應用於其加成性混合。此複雜性表示於等式(8)中之複雜性計算之後一半中。
在此方面，程序380可表示基於來自複數個N個頻道之混合音訊內容產生複合音訊信號之立體聲音訊呈現方法。另外，程序380可進一步藉由延遲將複合音訊信號與N個頻道濾波器之輸出對準，其中每一頻道濾波器包括經截斷之BRIR濾波器。此外，在程序380中，音訊播放裝置350接著可在操作398中用共同合成殘餘房間脈衝回應對經對準之複合音訊信號進行濾波，且在立體聲音訊輸出388L、388R之左及右分量的操作390L及390R中將每一頻道濾波器之輸出與經濾波之經對準的複合音訊信號混合。
在一些實例中，經截斷之BRIR濾波器及共同合成殘餘脈衝回應係預先載入於記憶體中。
在一些實例中，在時間頻域中執行經對準之複合音訊信號的濾波。
在一些實例中，在時域中經由卷積執行經對準之複合音訊信號的濾波。
在一些實例中，經截斷之BRIR濾波器及共同合成殘餘脈衝回應係基於分解分析。
在一些實例中，對N個房間脈衝回應中之每一者執行分解分析，且其導致N個經截斷之房間脈衝回應及N個殘餘脈衝回應(其中N可在上文中表示為n或n)。
在一些實例中，經截斷之脈衝回應表示每一房間脈衝回應之總長度的小於百分之四十。
在一些實例中，經截斷之脈衝回應包括在111與17,830之間的分接頭範圍。
在一些實例中，N個殘餘脈衝回應中之每一者組合成減少複雜性之共同合成殘餘房間回應。
在一些實例中，將每一頻道濾波器之輸出與經濾波之經對準的複合音訊信號混合包括用於左揚聲器輸出之混合的第一集合及用於右揚聲器輸出之混合的第二集合。
在各種實例中，上文所描述之程序380之各種實例或其任何組合的方法可由以下各者來執行：包含記憶體及一或多個處理器之裝置、包含用於執行方法之每一步驟的構件之設備，及藉由執行儲存於非暫時性電腦可讀儲存媒體上之指令執行該方法的每一步驟之一或多個處理器。
此外，上文所描述之實例中的任一者中所闡述之特定特徵中之 任一者可組合成所描述的技術之有益實例。亦即，特定特徵中之任一者大體上適用於技術之所有實例。已描述技術之各種實例。
在一些狀況下，本發明中所描述之技術可僅識別橫跨BRIR集合之可聽見的樣本111至17830。自實例房間之體積計算混合時間Tmp95，技術接著可使所有BRIR在53.6ms之後共用共同混響尾部，從而導致15232樣本長之共同混響尾部及剩餘2704樣本HRTF+反射脈衝，其間具有3ms淡入淡出。在計算成本減輕方面，可出現以下情況：共同混響尾部：10*6*log2(2*15232/10)。
剩餘脈衝：22*6*log2(2*4096)，使用4096 FFT來在一圖框中進行。
額外22個添加。
因此，最終優值因此可大致等於Cmod=max(100*(Cconv-C)/Cconv,0)=88.0，其中：C mod =max(100*(C conv -C)/C conv ,0)， (6)其中C conv 為對未經最佳化之實施之估計：C conv =(22+2)*(10)*(6*log2(2*48000/10))， (7)在一些態樣中，C可藉由兩個加成性因子判定：
因此，在一些態樣中，優值C mod =87.35。
可將表示為Bn(z)之BRIR濾波器分解成兩個函數BTn(z)及BRn(z)，其分別表示經截斷之BRIR濾波器及混響BRIR濾波器。上文所註明之部分(a)可指此經截斷之BRIR濾波器，而上文之部分(b)可指混響BRIR濾波器。Bn(z)接著可等於BTn(z)+(z-m* BRn(z))，其中m表示延遲。輸出信號Y(z)因此可計算為：
程序380可分析BRn(z)以導出共同合成混響尾部片段，其中可應用此共同BR(z)而不是頻道特定BRn(z)。當使用此共同(或頻道通用)合成BR(z)時，Y(z)可計算為：
應理解，取決於實例，本文中所描述之方法中之任一者的某些動作或事件可按不同序列來執行，可經添加、合併或一起省去(例如，並非所有所描述之動作或事件為達成方法之實踐所必要的)。此外，在某些實例中，動作或事件可(例如)經由多執行緒處理、中斷處理或多個處理器而同時執行而非順序執行。另外，雖然出於清晰之目的，本發明之某些態樣經描述為藉由單一裝置、模組或單元執行，但應理解，本發明之技術可藉由裝置、單元或模組之組合執行。
在一或多個實例中，可以硬體、軟體、韌體或其任何組合來實施所描述之功能。若以軟體來實施，則功能可作為一或多個指令或程式碼而儲存於電腦可讀媒體上或經由電腦可讀媒體予以傳輸且由基於硬體之處理單元來執行。電腦可讀媒體可包括電腦可讀儲存媒體或通信媒體，電腦可讀儲存媒體對應於諸如資料儲存媒體之有形媒體，通信媒體包括促進電腦程式(例如)根據通信協定自一處傳送至另一處的任何媒體。
以此方式，電腦可讀媒體大體上可對應於(1)非暫時性之有形電腦可讀儲存媒體或(2)諸如信號或載波之通信媒體。資料儲存媒體可為可由一或多個電腦或一或多個處理器存取以擷取用於實施本發明中所描述之技術之指令、程式碼及/或資料結構的任何可用媒體。電腦程式產品可包括電腦可讀媒體。
藉由實例且非限制，此等電腦可讀儲存媒體可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器，或其他磁性儲存裝置、快閃記憶體，或可用以儲存呈指令或資料結構之形式 且可由電腦存取之所要程式碼之任何其他媒體。又，將任何連接恰當地稱為電腦可讀媒體。舉例而言，若使用同軸電纜、光纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)或諸如紅外線、無線電及微波之無線技術自網站、伺服器或其他遠端源傳輸指令，則同軸電纜、光纜、雙絞線、DSL或諸如紅外線、無線電及微波之無線技術包括於媒體之定義中。
然而，應理解，電腦可讀儲存媒體及資料儲存媒體不包括連接、載波、信號或其他暫時性媒體，而是針對非暫時性有形儲存媒體。如本文中所使用，磁碟及光碟包括緊密光碟(CD)、雷射光碟、光學光碟、數位影音光碟(DVD)、軟性磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性方式再現資料，而光碟藉由雷射以光學方式再現資料。以上各者之組合亦應包括於電腦可讀媒體之範疇內。
可藉由諸如一或多個數位信號處理器(DSP)、通用微處理器、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化邏輯陣列(FPGA)或其他等效積體或離散邏輯電路之一或多個處理器來執行指令。因此，如本文中所使用，術語「處理器」可指前述結構或適合於實施本文中所描述之技術的任何其他結構中之任一者。另外，在一些態樣中，可將本文所描述之功能性提供於經組態以用於編碼及解碼之專用硬體及/或軟體模組內，或併入於組合式編碼解碼器中。又，該等技術可完全實施於一或多個電路或邏輯元件中。
本發明之技術可實施於廣泛多種裝置或設備中，包括無線手機、積體電路(IC)或IC之集合(例如，晶片集)。本發明中描述各種組件、模組或單元以強調經組態以執行所揭示之技術的裝置之功能態樣，但未必需要藉由不同硬體單元來實現。更確切而言，如上文所描述，各種單元可組合於編碼解碼器硬體單元中或由互操作硬體單元之集合(包括如上文所描述之一或多個處理器)結合合適的軟體及/或韌體來提供。
已描述技術之各種實施例。此等及其他實施例在以下申請專利範圍之範疇內。
380‧‧‧程序
382A‧‧‧頻道
382B‧‧‧頻道
382N‧‧‧頻道
384AL‧‧‧左濾波器
384AR‧‧‧右濾波器
384BL‧‧‧左濾波器
384BR‧‧‧右濾波器
384NL‧‧‧左濾波器
384NR‧‧‧右濾波器
386L‧‧‧左混響濾波器
386R‧‧‧右混響濾波器
388L‧‧‧立體聲音訊輸出
388R‧‧‧立體聲音訊輸出

Claims (40)

  1. 一種立體聲音訊呈現方法，其包含：判定複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者之複數個片段，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一殘餘房間回應片段及至少一方向相依片段，該至少一方向相依片段之一濾波器回應取決於一聲場內之一位置；將該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之至少一方向相依片段中的每一者變換成對應於複數個階層元素之一域的一域，以產生複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，其中該複數個階層元素描述該聲場；及執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現該聲場。
  2. 如請求項1之方法，其中執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積包含執行該等立體聲房間脈衝回應濾波器之該等殘餘房間回應片段之一組合與該複數個階層元素的一快速卷積。
  3. 如請求項1之方法，其中該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器包含左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器及右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，且其中該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一頭部相關轉移函數片段，該頭部相關轉移函數片段代表對直接自一聲源發出之一壓力波之一脈衝回應，該方法進一步包含： 將該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之一頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之一頭部相關轉移函數片段組合以產生該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之一者的一組合頭部相關轉移函數片段，其中執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積包含執行該組合頭部相關轉移函數片段與該複數個階層元素中之階層元素的一快速卷積以呈現該聲場。
  4. 如請求項3之方法，其中將該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段組合包含對該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該等頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段中的至少一者應用最小相位重建構，以產生趨近該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之該一者的一頭部相關轉移函數片段之最小相位濾波器，且其中執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積包含執行該等最小相位濾波器與該複數個階層元素中之該等階層元素的一快速卷積以呈現該聲場。
  5. 如請求項3之方法，其中將該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段組合包含對該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該等頭部相關轉移函數片段與該等右 經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段中的至少一者應用最小相位重建構，以產生趨近該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器中之該一者的一頭部相關轉移函數片段之最小相位濾波器，及產生殘餘相位濾波器，該方法進一步包含：自該等殘餘相位濾波器估計耳間時間差，其中執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積包含執行該等最小相位濾波器與該複數個階層元素中之該等階層元素的該快速卷積以產生一卷積及應用該等耳間時間差以立體聲地呈現該聲場。
  6. 如請求項1之方法，其中該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器包含左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器及右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，其中執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積包含執行僅該等左立體聲房間脈衝回應濾波器或該等右立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之快速卷積。
  7. 如請求項1之方法，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一初始靜寂相位，該初始靜寂相位不包括由一脈衝產生之回應樣本，該方法進一步包含：判定該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之任一者之一回應樣本的一最早開始，其中該最早開始判定該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之一共同初始靜寂相位，其中判定該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者的該複數個片段包含判定該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之 該至少一方向相依片段不包括為該共同初始靜寂相位之部分的該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之樣本。
  8. 如請求項1之方法，其進一步包含：其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者的該複數個片段包含一殘餘房間回應片段，該方法進一步包含：組合該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者的該殘餘房間回應片段以產生一共同殘餘房間回應片段；及執行該共同殘餘房間回應片段與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現一聲場之一房間回應，而不執行該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者的該複數個片段之該殘餘房間回應片段與該複數個階層元素的一快速卷積。
  9. 如請求項8之方法，其中執行該共同殘餘房間回應片段與該複數個階層元素之該快速卷積包含執行該共同殘餘房間回應片段僅與該複數個階層元素中之最高階元素的一快速卷積以呈現該聲場之該殘餘房間回應。
  10. 如請求項8之方法，其中用以呈現該聲場的該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積產生一信號，該方法進一步包含：零填補一聲場之該房間回應以產生該聲場之一經延遲的殘餘房間回應；及組合該聲場之該經延遲的房間回應與該信號以呈現該聲場。
  11. 如請求項1之方法，其進一步包含：將該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器加總以產生一濾波器矩陣，其中執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積包含執行該濾波器矩陣與該複數 個階層元素之一快速卷積以呈現該聲場。
  12. 如請求項1之方法，其中該複數個階層元素包含球面諧波係數。
  13. 如請求項1之方法，其中該複數個階層元素包含較高階環境立體混合聲。
  14. 一種裝置，其包含經組態以進行以下各者之一或多個處理器：判定複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者之複數個片段，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一殘餘房間回應片段及至少一方向相依片段，該至少一方向相依片段之一濾波器回應取決於一聲場內之一位置；將該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之至少一方向相依片段中的每一者變換成對應於複數個階層元素之一域的一域，以產生複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，其中該複數個階層元素描述該聲場；及執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現該聲場。
  15. 如請求項14之裝置，其中為了執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積，該一或多個處理器經進一步組態以執行該等立體聲房間脈衝回應濾波器之該等殘餘房間回應片段之一組合與該複數個階層元素的一快速卷積。
  16. 如請求項14之裝置，其中該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器包含左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器及右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，且其中該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一頭部相關轉移函數片段，該頭部相關轉移函數片段代表對直 接自一聲源發出之一壓力波之一脈衝回應，其中該一或多個處理器經進一步組態以將該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之一頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之一頭部相關轉移函數片段組合以產生該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之一者的一組合頭部相關轉移函數片段，其中為了執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積，該一或多個處理器經進一步組態以執行該組合頭部相關轉移函數片段與該複數個階層元素中之階層元素的一快速卷積以呈現該聲場。
  17. 如請求項16之裝置，其中為了將該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段組合，該一或多個處理器經進一步組態以對該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該等頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段中之至少一者應用最小相位重建構，以產生趨近該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之該一者的一頭部相關轉移函數片段之最小相位濾波器，且其中為了執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積，該一或多個處理器經進一步組態以執行該等最小相位濾波器與該複數個階層元素中之該等階層元素的一快速卷積以呈現該聲場。
  18. 如請求項16之裝置，其中為了將該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應 濾波器之該頭部相關轉移函數片段組合，該一或多個處理器經進一步組態以對該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該等頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段中的至少一者應用最小相位重建構，以產生趨近該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器中之該一者的一頭部相關轉移函數片段之最小相位濾波器，及產生殘餘相位濾波器，其中該一或多個處理器經進一步組態以自該等殘餘相位濾波器估計耳間時間差，其中為了執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積，該一或多個處理器經進一步組態以執行該等最小相位濾波器與該複數個階層元素中之該等階層元素的該快速卷積以產生一卷積及應用該等耳間時間差以立體聲地呈現該聲場。
  19. 如請求項14之裝置，其中該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器包含左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器及右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，其中為了執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積，該一或多個處理器經進一步組態以執行僅該等左立體聲房間脈衝回應濾波器或該等右立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之快速卷積。
  20. 如請求項14之裝置，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一初始靜寂相位，該初始靜寂相位不包括由一脈衝產生之回應樣本，其中該一或多個處理器經進一步組態以判定該複數個立體聲 房間脈衝回應濾波器中之任一者之一回應樣本的一最早開始，其中該最早開始判定該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之一共同初始靜寂相位，其中為了判定該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者的該複數個片段，該一或多個處理器經進一步組態以判定該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之該至少一方向相依片段不包括為該共同初始靜寂相位之部分的該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之樣本。
  21. 如請求項14之裝置，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者的該複數個片段包含一殘餘房間回應片段，其中該一或多個處理器經進一步組態以組合該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者的該殘餘房間回應片段以產生一共同殘餘房間回應片段，且其中該一或多個處理器經進一步組態以執行該共同殘餘房間回應片段與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現一聲場之一房間回應，而不執行該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者的該複數個片段之該殘餘房間回應片段與該複數個階層元素的一快速卷積。
  22. 如請求項21之裝置，其中為了執行該共同殘餘房間回應片段與該複數個階層元素之該快速卷積，該一或多個處理器經進一步組態以執行該共同殘餘房間回應片段僅與該複數個階層元素中之最高階元素的一快速卷積以呈現該聲場之該殘餘房間回應。
  23. 如請求項21之裝置，其中用以呈現該聲場的該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積產生一信號， 其中該一或多個處理器經進一步組態以：零填補一聲場之該房間回應以產生該聲場之一經延遲的殘餘房間回應，及組合該聲場之該經延遲的房間回應與該信號以呈現該聲場。
  24. 如請求項14之裝置，其中該一或多個處理器經進一步組態以將該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器加總以產生一濾波器矩陣，其中為了執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積，該一或多個處理器經進一步組態以執行該濾波器矩陣與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現該聲場。
  25. 如請求項14之裝置，其中該複數個階層元素包含球面諧波係數。
  26. 如請求項14之裝置，其中該複數個階層元素包含較高階環境立體混合聲。
  27. 一種設備，其包含：用於判定複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者之複數個片段的構件，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一殘餘房間回應片段及至少一方向相依片段，該至少一方向相依片段之一濾波器回應取決於一聲場內之一位置；用於將該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之至少一方向相依片段中的每一者變換成對應於複數個階層元素之一域的一域以產生複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器的構件，其中該複數個階層元素描述該聲場；及用於執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現該聲場的構件。
  28. 如請求項27之設備，其中用於執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積的該構件包含用於執行該等立體聲房間脈衝回應濾波器之該等殘餘房間回應片段之一組合與該複數個階層元素的一快速卷積的構件。
  29. 如請求項27之設備，其中該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器包含左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器及右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，且其中該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一頭部相關轉移函數片段，該頭部相關轉移函數片段代表對直接自一聲源發出之一壓力波之一脈衝回應，該設備進一步包含：用於將該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之一頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之一頭部相關轉移函數片段組合以產生該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之一者的一組合頭部相關轉移函數片段的構件，其中用於執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積的該構件包含用於執行該組合頭部相關轉移函數片段與該複數個階層元素中之階層元素的一快速卷積以呈現該聲場的構件。
  30. 如請求項29之設備，其中用於將該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段組合的該構件包含用於對該 等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該等頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段中的至少一者應用最小相位重建構以產生趨近該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之該一者的一頭部相關轉移函數片段之最小相位濾波器的構件，且其中用於執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積的該構件包含用於執行該等最小相位濾波器與該複數個階層元素中之該等階層元素的一快速卷積以呈現該聲場的構件。
  31. 如請求項29之設備，其中用於將該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段組合的該構件包含用於對該等左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該等頭部相關轉移函數片段與該等右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器之該頭部相關轉移函數片段中的至少一者應用最小相位重建構以產生趨近該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器中之該一者的一頭部相關轉移函數片段之最小相位濾波器及產生殘餘相位濾波器的構件，該設備進一步包含：用於自該等殘餘相位濾波器估計耳間時間差之構件，其中用於執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積的該構件包含用於執行該等最小相位濾波器與該複數個階層元素中之該等階層元素的該快速卷積以產生一卷積及應用該等耳間時間差以立體聲地呈現該聲場的構件。
  32. 如請求項27之設備， 其中該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器包含左經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器及右經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，其中用於執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積的該構件包含用於執行僅該等左立體聲房間脈衝回應濾波器或該等右立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之快速卷積的構件。
  33. 如請求項27之設備，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一初始靜寂相位，該初始靜寂相位不包括由一脈衝產生之回應樣本，該設備進一步包含：用於判定該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之任一者之一回應樣本的一最早開始的構件，其中該最早開始判定該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之一共同初始靜寂相位，其中用於判定該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者之該複數個片段的該構件包含用於判定該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之該至少一方向相依片段不包括為該共同初始靜寂相位之部分的該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之樣本的構件。
  34. 如請求項27之設備，其進一步包含：其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者的該複數個片段包含一殘餘房間回應片段，該設備進一步包含：用於組合該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者的該殘餘房間回應片段以產生一共同殘餘房間回應片段的構件；及用於執行該共同殘餘房間回應片段與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現一聲場之一房間回應而不執行該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者的該複數個片段之該殘餘房間 回應片段與該複數個階層元素的一快速卷積的構件。
  35. 如請求項34之設備，其中用於執行該共同殘餘房間回應片段與該複數個階層元素之該快速卷積的該構件包含用於執行該共同殘餘房間回應片段僅與該複數個階層元素中之最高階元素的一快速卷積以呈現該聲場之該殘餘房間回應的構件。
  36. 如請求項34之設備，其中用以呈現該聲場的該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積產生一信號，該設備進一步包含：用於零填補一聲場之該房間回應以產生該聲場之一經延遲的殘餘房間回應的構件；及用於組合該聲場之該經延遲的房間回應與該信號以呈現該聲場的構件。
  37. 如請求項27之設備，其進一步包含：用於將該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器加總以產生一濾波器矩陣的構件，其中用於執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之該快速卷積的該構件包含用於執行該濾波器矩陣與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現該聲場的構件。
  38. 如請求項27之設備，其中該複數個階層元素包含球面諧波係數。
  39. 如請求項27之設備，其中該複數個階層元素包含較高階環境立體混合聲。
  40. 一種非暫時性電腦可讀儲存媒體，其具有儲存於其上之指令，該等指令在經執行時使得一或多個處理器進行以下操作：判定複數個立體聲房間脈衝回應濾波器中之每一者之複數個 片段，其中該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器各自包含一殘餘房間回應片段及至少一方向相依片段，該至少一方向相依片段之一濾波器回應取決於一聲場內之一位置；將該複數個立體聲房間脈衝回應濾波器之至少一方向相依片段中的每一者變換成對應於複數個階層元素之一域的一域，以產生複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器，其中該複數個階層元素描述該聲場；及執行該複數個經變換之立體聲房間脈衝回應濾波器與該複數個階層元素之一快速卷積以呈現該聲場。
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