專利名稱：頭相關(guān)傳輸函數(shù)卷積方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巻積方法和巻積設(shè)備，用于在利用布置在聽眾耳邊的例如 耳機(jī)的聲音再現(xiàn)驅(qū)動器之類的電聲單元進(jìn)行聲音再現(xiàn)期間，將頭相關(guān)傳輸
函數(shù)(下文中簡稱為"HRTF")巻積到音頻信號中，所述HRTF用于使 得聽眾能夠收聽位于聽眾面前或其他位置上的聲源。
背景技術(shù)：
在聽眾將耳機(jī)佩戴在例如頭部并利用雙耳聽取聲音再現(xiàn)的信號的情況 下，如果在耳機(jī)處再現(xiàn)的音頻信號是被提供到布置在聽眾左前方和右前方 的揚聲器的常用音頻信號，則會發(fā)生所謂的側(cè)化現(xiàn)象(latemlization phenomenon)，其中再現(xiàn)的聲音圖像停留在聽眾的頭部。
例如在WO95/13690和日本未審查專利申請公開No. 03-214897中公 開了一種被稱為虛擬聲音圖像定位的技術(shù)，該技術(shù)己經(jīng)解決了側(cè)化現(xiàn)象的 問題。這種虛擬聲音圖像定位使得聲音圖像被再現(xiàn)(被虛擬地定位在相關(guān) 位置上)，從而使得當(dāng)利用耳機(jī)等再現(xiàn)時，聲音圖像被再現(xiàn)，就好像在聽 眾左前方或右前方存在聲源(例如在預(yù)定感知位置上的揚聲器) 一樣，并 以下述方式被實現(xiàn)。
例如，圖30被用于描述在利用雙聲道立體聲耳機(jī)再現(xiàn)左右兩邊的雙 聲道立體聲信號的情況下虛擬聲音圖像定位的技術(shù)。
如圖30所示，在聽眾雙耳附近的位置上布置有麥克風(fēng)(聲-電轉(zhuǎn)換單 元的示例)ML和MR,并且在希望進(jìn)行虛擬聲音圖像定位的位置上布置 有揚聲器SPL和SPR，其中假設(shè)在聽眾雙耳位置上布置有兩個聲音再現(xiàn)驅(qū) 動器，例如雙聲道立體聲耳機(jī)(電-聲轉(zhuǎn)換單元的示例)。
在存在假人頭1 (可替換地，可以是真人，聽眾他/她自身)的狀態(tài) 下，在一個聲道(例如左聲道揚聲器SPL)上執(zhí)行例如沖激脈沖的聲音再現(xiàn)，通過該再現(xiàn)發(fā)射的沖激脈沖被麥克風(fēng)ML和MR中的每一個所拾取， 并且左聲道的HRTF被測量。在該示例的情況下，HRTF作為沖激響應(yīng)被
在此情況下，如圖30所示，充當(dāng)左聲道HRTF的沖激響應(yīng)包括麥克 風(fēng)ML所拾取的來自左聲道揚聲器SPL的聲波的沖激響應(yīng)HLd (下文中稱 之為"左側(cè)主要分量的沖激響應(yīng)")以及麥克風(fēng)MR所拾取的來自左聲道 揚聲器SPL的聲波的沖激響應(yīng)HLc (下文中稱之為"左側(cè)串話分量的沖激 響應(yīng)")。
接下來，沖激脈沖的聲音再現(xiàn)在右聲道揚聲器SPR處以相同方式被執(zhí) 行，并且通過該再現(xiàn)所發(fā)射的沖激脈沖被麥克風(fēng)ML和MR中的每一個所 拾取，并且針對右聲道的HRTF (即右聲道的HRTF)作為沖激響應(yīng)被測
在此情況下，充當(dāng)右聲道HRTF的沖激響應(yīng)包括麥克風(fēng)MR所拾取的 來自右聲道揚聲器SPR的聲波的沖激響應(yīng)HRd (下文中稱之為"右側(cè)主要 分量的沖激響應(yīng)")以及麥克風(fēng)ML所拾取的來自右聲道揚聲器SPR的聲 波的沖激響應(yīng)HRc (下文中稱之為"右側(cè)串話分量的沖激響應(yīng)")。
針對左聲道的HRTF和右聲道的HRTF的沖激響應(yīng)分別照原樣與提供 到用于耳機(jī)的左右聲道的聲音再現(xiàn)驅(qū)動器的音頻信號相巻積。就是說，通 過測量獲得的左側(cè)主要分量的沖激響應(yīng)和左側(cè)串話分量的沖激響應(yīng)(充當(dāng) 左聲道HRTF)照原樣與左側(cè)音頻信號相巻積，并且通過測量獲得的右側(cè)
主要分量的沖激響應(yīng)和右側(cè)串話分量的沖激響應(yīng)(充當(dāng)右聲道HRTF)照 原樣與右側(cè)音頻信號相巻積。
這實現(xiàn)了聲音圖像定位(虛擬聲音圖像定位)，從而使得即使聲音再 現(xiàn)發(fā)生在聽眾耳朵附近，也感覺到聲音就好像是從位于聽眾左前方和右前 方的揚聲器再現(xiàn)的一樣，或者感覺到聲音好像是例如左側(cè)和右側(cè)的雙聲道 立體聲音頻。
以上描述了雙聲道的情況，但是對于三聲道或更多聲道的情況下，也 可以通過如下操作以相同的方式執(zhí)行針對每個聲道將揚聲器布置在虛擬 聲音圖像定位位置上，例如再現(xiàn)沖激脈沖，測量每個聲道的HRTF，并且將通過測量獲得的HRTF的沖激響應(yīng)關(guān)于提供到耳機(jī)的用于利用雙聲道 (左和右)進(jìn)行聲音再現(xiàn)的驅(qū)動器的音頻信號進(jìn)行巻積。

發(fā)明內(nèi)容
順便提及，當(dāng)執(zhí)行HRTF測量的地點不在消聲室中時，不僅來自感知 聲源(對應(yīng)于虛擬聲音圖像定位位置)的直接波而且例如圖30中的虛線 所示的反射波的分量都被包括在測量出的HRTF中(沒有被分離)。因 此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)測得的HRTF包括相關(guān)測量地點的屬性，所述屬性是根 據(jù)執(zhí)行測量的室或地點等的形狀以及對聲波進(jìn)行反射的諸如墻壁、天花 板、地板等的材料的。
為了消除執(zhí)行測量的房間或地點的屬性，可以設(shè)想在消聲室中進(jìn)行測 量，在消聲室中，不存在來自地板、天花板、墻壁等的反射。但是，在將 在消聲室中測得的HRTF照原樣巻積到音頻信號中的情況下，存在如下問 題由于在嘗試虛擬地定位聲音圖像的情況下不存在反射波，因此虛擬聲 音圖像位置和朝向有些模糊。
因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，將照原樣被用于與音頻信號巻積的HRTF的測 量不是在消聲室中執(zhí)行的，相反，HRTF在具有一定量反射的房間中被測 量。此外，已經(jīng)提出了以下布置用于測量HRTF的房間或地點(例如演 播室、禮堂、大房間等)的清單被呈現(xiàn)給用戶，以使得希望通過虛擬聲音 圖像定位來欣賞音樂的用戶能夠從清單中選擇所需房間或地點的HRTF。
但是，如上所述，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，HRTF測量的執(zhí)行不僅利用了來自 感知聲源位置的直接波的沖激響應(yīng)，還伴隨著反射波的沖激響應(yīng)，所述沖 激響應(yīng)包括直接波和反射波兩者而無法將它們分離開，因此，只有根據(jù)所 測量的地點或房間的HRTF可獲得，并因此，難以獲得根據(jù)所需周圍環(huán)境 或房間環(huán)境的HRTF并將其巻積到音頻信號中。例如，當(dāng)揚聲器被布置在 既沒有墻壁也沒有其他障礙物的大平原區(qū)域之前時，難以將對應(yīng)于感知的 收聽環(huán)境的HRTF巻積到音頻信號中。
而且，迄今為止，在嘗試在具有感知的預(yù)定形狀和內(nèi)部音量并且墻壁 具有預(yù)定聲音吸收程度(對應(yīng)于聲波的衰減率)的房間中獲取HRTF的情況下，除了找到或建造這樣一個房間并在該房間中測量和獲取HRTF之外 別無它法。但是，實踐中，難以找到建造這樣所需的收聽環(huán)境或房間，并 且當(dāng)前使用的技術(shù)不足以將對應(yīng)于所需任意收聽環(huán)境或房間環(huán)境的HRTF 巻積到音頻信號中。
希望能夠提供一種頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法和設(shè)備，其使得能夠執(zhí)行 對應(yīng)于所需任意收聽環(huán)境或房間環(huán)境的HRTF的巻積并且能夠獲得所需的 虛擬聲音圖像定位感覺。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法被配置用于 當(dāng)音頻信號通過布置在聽眾雙耳附近位置上的電-聲轉(zhuǎn)換裝置被聲音再現(xiàn) 時，將頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積到所述音頻信號中，該頭相關(guān)傳輸函數(shù)使聽眾 收聽音頻信號以使得聲音圖像被定位在感知到的虛擬聲音圖像定位位置 上，所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法包括以下步驟當(dāng)聲源被布置在所述虛 擬聲音圖像定位位置上并且聲音收集裝置被布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位 置上時，預(yù)先分別測量關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集裝置的直接波的 方向的直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，以及關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集 裝置的一個所選反射波的方向的一個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)或者關(guān)于 從所述聲源到所述聲音收集裝置的多個所選反射波的方向的多個反射波方 向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，以獲得這些頭相關(guān)傳輸函數(shù)；以及將所獲得的所述直 接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)和關(guān)于所述一個所選反射波的方向的所述一個反 射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)或者關(guān)于所述多個所選反射波的方向的所述多個 反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積到所述音頻信號中。
迄今為止，如上所述，包括直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)和反射波方向 頭相關(guān)傳輸函數(shù)兩者的完整的頭相關(guān)傳輸函數(shù)被測量并在未經(jīng)改變的情況 下被巻積到音頻信號中。另一方面，利用以上配置，在頭相關(guān)傳輸函數(shù)測 量過程中，直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)和反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)是預(yù) 先分開測量的。隨后，所獲得的直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)和反射波方向 頭相關(guān)傳輸函數(shù)被巻積到音頻信號中。
這里，直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)是僅僅根據(jù)從布置在感知的虛擬聲 音圖像定位位置上的聲源直接輸入到聲音收集單元的用于測量的聲波獲得的頭相關(guān)傳輸函數(shù)，因此不包括反射波的分量。
而且，反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)是僅僅根據(jù)從感知的反射波方向直 接輸入到聲音收集單元的用于測量的聲波獲得的頭相關(guān)傳輸函數(shù)，因此不 包括在此處被反射并在相關(guān)的反射波方向上被從聲源輸入到聲音收集單元 的分量。
隨后，在測量中，如上所述，當(dāng)虛擬聲音圖像定位位置是聲源時，針 對直接波的頭相關(guān)傳輸函數(shù)和針對反射波的頭相關(guān)傳輸函數(shù)是分開獲得 的，但是此時，作為用于獲得反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)的反射波方向， 一個或多個反射波方向根據(jù)感知的收聽環(huán)境或房間環(huán)境被選出。
例如，在假設(shè)收聽環(huán)境中大平原區(qū)域的情況下，既不存在圍墻也沒有 天花板，并且只存在來自在虛擬聲音圖像定位位置上感知到的聲源的直接 波以及來自聲源的在地面或地板處反射的聲波，因此，直接波方向頭相關(guān) 傳輸函數(shù)和在來自地面或地板的反射波的方向上的反射波方向頭相關(guān)傳輸 函數(shù)被獲得，并且這些頭相關(guān)傳輸函數(shù)被巻積到音頻信號中。
而且，在假設(shè)矩形平行六面體形狀的常見房間作為收聽環(huán)境的情況 下，作為反射波，存在在聽眾的圍墻、天花板和地板處反射的聲波，因 此，關(guān)于每個反射波方向的反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)被獲得，并且相關(guān) 的反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)和直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)被巻積到音頻 信號中。
在巻積中，直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)和反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù) 的相應(yīng)巻積可以從開始直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)的巻積處理的開始時間 點以及開始每個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)的巻積處理的開始時間點中的 每個開始時間點開始在音頻信號的時間序列信號上執(zhí)行，所述開始時間點 是根據(jù)直接波和反射波中的每一個從虛擬聲音圖像定位位置到電-聲轉(zhuǎn)換裝 置的位置的聲波路徑長度來確定的。
利用以上配置，用于開始直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)的巻積處理的開 始時間點和用于開始一個或多個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)中的每一個的 巻積處理的開始時間點都是根據(jù)從直接波和反射波的虛擬聲音圖像定位位 置到電-聲轉(zhuǎn)換單元的聲波路徑長度來確定的。在此情況下，關(guān)于反射波的路徑長度是根據(jù)感知的收聽環(huán)境或房間環(huán)境來確定的。
換言之，每個頭相關(guān)傳輸函數(shù)的巻積開始時間點是根據(jù)關(guān)于直接波和 反射波的路徑長度來設(shè)置的，從而可以將根據(jù)感知的收聽環(huán)境或房間環(huán)境 的適當(dāng)?shù)念^相關(guān)傳輸函數(shù)巻積到音頻信號中。
關(guān)于反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，可以根據(jù)在感知的反射部分處聲波 的衰減率來調(diào)整增益，并執(zhí)行巻積。
利用以上配置，在感知的收聽環(huán)境或房間環(huán)境中，在來自反射聲波的 反射部分的方向上的反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)根據(jù)與按照相關(guān)反射部分 的材料等確定的衰減率相對應(yīng)的增益被調(diào)整，并被巻積到音頻信號中。因 此，根據(jù)以上配置，頭相關(guān)傳輸函數(shù)考慮到了由在感知的收聽環(huán)境或房間 環(huán)境中的聲波反射部分處的噪聲吸收等所導(dǎo)致的衰減率的影響，并將考慮 到衰減率的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積到音頻信號中。
根據(jù)以上布置，可以將對應(yīng)于所感知的收聽環(huán)境或房間環(huán)境的合適的
HRTF巻積到音頻信號中。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF (頭相關(guān)傳輸函數(shù))測量方法被應(yīng) 用到的系統(tǒng)配置示例的框圖2A和2B是用于描述利用根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF測量方法得到 的HRTF和自然狀態(tài)傳輸屬性測量位置的圖3是用于描述在根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF測量方法中HRTF的測 量位置的圖4是用于描述在根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF測量方法中HRTF的測 量位置的圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法己被應(yīng)用到的再現(xiàn)設(shè) 備的配置的框圖6A和6B是示出根據(jù)本發(fā)明實施例由HRTF測量單元和自然狀態(tài)傳
輸屬性測量單元獲得的測量結(jié)果數(shù)據(jù)的屬性示例的圖7A和7B是示出根據(jù)本發(fā)明實施例獲得的歸一化HRTF的屬性示例的圖8是示出與根據(jù)本發(fā)明實施例獲得的歸一化HRTF的屬性相比較的 屬性示例的圖9是示出與根據(jù)本發(fā)明實施例獲得的歸一化HRTF的屬性相比較的 屬性示例的圖10是用于描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的常見HRTF的巻積過程部分的圖； 圖11是用于描述根據(jù)本發(fā)明實施例的歸一化HRTF的巻積過程部分 的第一示例的圖12是示出用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實施例的歸一化HRTF的巻積過程 部分的第一示例的硬件配置示例的框圖13是用于描述根據(jù)本發(fā)明實施例的歸一化HRTF的巻積過程部分 的第二示例的圖14是示出用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實施例的歸一化HRTF的巻積過程 部分的第二示例的硬件配置示例的框圖15是用于描述7.1聲道多環(huán)繞的示例的圖16是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法已被應(yīng)用到的聲音 再現(xiàn)系統(tǒng)的一部分的框圖17是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法已被應(yīng)用到的聲音 再現(xiàn)系統(tǒng)的一部分的框圖18是示出圖16中的HRTF巻積過程單元的內(nèi)部配置示例的框圖19是用于描述用于利用根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法來巻 積歸一化HRTF的聲波的方向示例的圖20是用于描述利用根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法對歸一化 HRTF的巻積開始時間的示例的圖21是用于描述用于利用根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法來巻 積歸 一化HRTF的聲波的方向示例的圖22是用于描述利用根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法對歸一化 HRTF的巻積開始時間的示例的圖23是用于描述用于利用根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法來巻積歸 一化HRTF的聲波的方向示例的圖24是用于描述利用根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法對歸一化 HRTF的巻積開始時間的示例的圖25是用于描述用于利用根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法來巻 積歸一化HRTF的聲波的方向示例的圖26是用于描述利用根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法對歸一化 HRTF的巻積開始時間的示例的圖27A到27F是用于描述利用根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法對 歸一化HRTF的巻積開始時間的示例的圖28是用于描述用于利用根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法來巻 積歸 一化HRTF的聲波的方向示例的圖29是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法已被應(yīng)用到的聲音 再現(xiàn)系統(tǒng)的另一示例的一部分的框圖；以及
圖30是用于描述HRTF的圖。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例的簡要概述
如上所述，利用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的HRTF巻積方法，進(jìn)行的是如下布 置揚聲器被布置在感知聲源位置上以定位虛擬聲音圖像，HRTF是在假 設(shè)慮及反射波所引起的沖激響應(yīng)而非慮及來自相關(guān)感知聲源位置的直接波 所引起的沖激響應(yīng)(假設(shè)直接波和反射波之間的沖激響應(yīng)都被包括在內(nèi)而 沒有分開)的情況下測量的，測量出并獲得的HRTF不經(jīng)改變而巻積到音 頻信號中。
就是說，迄今為止，來自被感知以定位虛擬聲音圖像的聲源位置的反 射波的HRTF和直接波的HRTF是作為包括其兩者而沒有分開的整體 HRTF被測量的。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明實施例，來自被感知以定位虛擬聲音圖像的聲 源位置的反射波的HRTF和直接波的HRTF是預(yù)先分開測量的。
因此，根據(jù)本實施例，從測量點位置觀察到的關(guān)于來自在特定方向上感知聲源的直接波(即直接到達(dá)測量點位置的聲波，不包括反射波)的
HRTF將被獲得。以聲波被墻等物體反射后的方向作為聲源方向，反射波 的HRTF作為來自其聲源方向的直接波被測量。就是說，在考慮被預(yù)定墻 反射并輸入到測量點位置的反射波的情況下，在被墻反射后來自墻的反射 聲波可以被看作來自在相關(guān)墻處在反射位置方向上感知聲源的聲波的直接 波。
因此，根據(jù)本實施例，當(dāng)測量來自被感知以定位虛擬聲音圖像的聲源 位置的直接波的HRTF時，充當(dāng)測量聲波生成單元的電-聲轉(zhuǎn)換器(例如 揚聲器)被布置在感知聲源位置上，以便定位相關(guān)的虛擬聲音圖像，但是 當(dāng)測量來自被感知以定位虛擬聲音圖像的聲源位置的反射波的HRTF時， 充當(dāng)測量聲波生成單元的電-聲轉(zhuǎn)換器(例如揚聲器)被布置在將被測量 的反射波到測量點位置的入射方向上。
因此，關(guān)于來自各個方向的反射波的HRTF是通過將充當(dāng)測量聲波生 成單元的電-聲轉(zhuǎn)換器布置在每個反射波到測量點位置的入射方向上來測 量的。
隨后，根據(jù)本實施例，這樣測量的關(guān)于直接波和反射波的HRTF被巻 積到音頻信號中，從而獲得目標(biāo)再現(xiàn)聲音空間中的虛擬聲音圖像定位，但 是關(guān)于反射波的HRTF，只有在根據(jù)目標(biāo)再現(xiàn)聲音空間所選擇的方向上的 反射波被巻積到音頻信號中。
而且，根據(jù)本實施例，關(guān)于直接波和反射波的HRTF是通過刪除與聲 波從測量聲源位置到測量點位置的路徑長度相對應(yīng)的傳播延遲代價 (propagation delay worth)來測量的，并且在執(zhí)行用于將每個HRTF巻積
到音頻信號中的處理時，與聲波從測量聲源位置(虛擬聲音圖像定位位 置)到測量點位置(聲音再現(xiàn)單元位置)的路徑長度相對應(yīng)的傳播延遲代 價被考慮在內(nèi)。
因此，關(guān)于根據(jù)房間等的大小任意設(shè)置的虛擬聲音圖像定位位置的 HRTF可以被巻積到音頻信號中。
隨后，與反射聲波的衰減率(attenuation rate)相關(guān)的屬性(例如由 于墻等的材質(zhì)所引起的反射程度、聲音吸收程度等)被感覺到，作為來自相關(guān)墻的直接波的增益。就是說，根據(jù)本實施例，例如，根據(jù)從感知聲源
位置到測量點位置的直接波的HRTF未經(jīng)衰減量而被巻積到音頻信號中， 而且關(guān)于來自墻的反射聲波分量，根據(jù)來自在墻的反射位置方向上感知聲 源的直接波的HRTF被與衰減率相巻積，所述衰減率根據(jù)與墻的屬性相對 應(yīng)的反射程度或聲音吸收程度。
HRTF被巻積到的音頻信號的再現(xiàn)聲音被收聽，從而可以根據(jù)與墻的 屬性相對應(yīng)的反射程度或聲音吸收程度來驗證是否獲得哪種類型的虛擬聲 音圖像定位狀態(tài)。
而且，考慮到衰減率的來自直接波的HRTF和所選反射波的HRTF到 音頻信號的巻積的聲音再現(xiàn)使得能夠在各種房間環(huán)境和地點環(huán)境中仿真虛 擬聲音圖像定位。這可以通過將來自感知聲源位置的直接波與反射波分開 并測量HRTF來實現(xiàn)。
HRTF測量方法的描述
如上所述，已經(jīng)從中消除了反射波分量的關(guān)于直接波的HRTF可以通 過在例如消聲室(anechoic chamber)中測量來獲得。因此，利用消聲 室，關(guān)于來自所希望的虛擬聲音圖像定位位置的直接波的HRTF和感覺到 的多個反射波的HRTF被測量，并被用于巻積。
就是說，利用消聲室，HRTF是通過如下方式測量的將充當(dāng)用于在 測量點位置上收集將測量的聲波的聲-電轉(zhuǎn)換單元的麥克風(fēng)布置在聽眾雙 耳附近，還將用于生成將測量的聲波的聲源布置在直接波和多個反射波的 方向上的位置上。
順便提及，即使在消聲室中獲得HRTF，用于測量HRTF的測量系統(tǒng) 的揚聲器和麥克風(fēng)的屬性也沒有被消除，這些屬性將導(dǎo)致如下問題所測 量并獲得的HRTF已經(jīng)受到用于測量的揚聲器和麥克風(fēng)的屬性的影響。
為了消除揚聲器和麥克風(fēng)的屬性的影響，使用具有優(yōu)質(zhì)屬性(平坦頻 率屬性)的昂貴麥克風(fēng)和揚聲器作為用于測量HRTF的麥克風(fēng)和揚聲器。 但是，即使這些昂貴的麥克風(fēng)和揚聲器也無法產(chǎn)生理想的平坦頻率屬性， 從而仍舊存在這些麥克風(fēng)和揚聲器的屬性的影響無法被完全消除的情況，從而導(dǎo)致再現(xiàn)音頻的聲音質(zhì)量惡化。
而且，消除麥克風(fēng)和揚聲器的屬性可以設(shè)想通過利用測量系統(tǒng)麥克風(fēng)
和揚聲器的反向?qū)傩孕Ｕ龓喎e了 HRTF后的音頻信號來實現(xiàn)，但是在此情
況下，存在如下問題不得不為音頻信號再現(xiàn)電路提供一個校正電路，從
而使得配置變復(fù)雜，而且要完全消除測量系統(tǒng)的影響的校正是難以實現(xiàn) 的。
鑒于上述問題，為了消除房間或地點對測量的影響，根據(jù)本實施例，
HRTF是在消聲室中測量的，并且還為了消除測量所用的麥克風(fēng)和揚聲器 的屬性的影響，所測量和獲得的HRTF被進(jìn)行歸一化處理(normalization processing)，例如下面將描述。首先，將參考附圖來描述根據(jù)本實施例 的HRTF測量方法的實施例。
圖1是用于執(zhí)行用于獲得根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF測量方法所使用 的歸一化HRTF的數(shù)據(jù)的處理程序的系統(tǒng)的配置示例的框圖。利用該示 例，HRTF測量單元10在消聲室中執(zhí)行HRTF測量，以便單獨測量直接 波的頭相關(guān)傳輸屬性。利用HRTF測量單元10，在消聲室中，充當(dāng)聽眾 的假人頭或真人位于聽眾的位置上，并且充當(dāng)用于收集用于測量的聲波的 聲-電轉(zhuǎn)換單元的麥克風(fēng)位于假人頭或真人雙耳附近的位置上(測量點位 置)，在假人頭或真人雙耳位置上布置有用于執(zhí)行音頻信號的聲音再現(xiàn)的 電-聲轉(zhuǎn)換單元，其中在音頻信號中已經(jīng)巻積了HRTF。
在用于執(zhí)行其中已經(jīng)巻積了 HRTF的音頻信號的聲音再現(xiàn)的電-聲轉(zhuǎn) 換單元是具有例如左右雙聲道的耳機(jī)的情況下，用于左聲道的麥克風(fēng)位于 左聲道的耳機(jī)驅(qū)動器的位置上，而用于右聲道的麥克風(fēng)位于右聲道的耳機(jī) 驅(qū)動器的位置上。
隨后，充當(dāng)測量聲源的示例的揚聲器被布置在將對其測量HRTF的方 向之一上，并以充當(dāng)測量點位置的聽眾或麥克風(fēng)位置為基準(zhǔn)點。在此狀態(tài) 下，用于HRTF的測量聲波(在此情況下是沖激脈沖)被從該揚聲器再 現(xiàn)，并且利用兩個麥克風(fēng)來拾取沖激響應(yīng)。注意，在以下描述中，在將測 量HRTF的方向上布置用于測量聲源的揚聲器的位置將被稱為"感知聲源 位置"。利用HRTF測量單元10，從兩個麥克風(fēng)獲得的沖激響應(yīng)代表HRTF。 根據(jù)本實施例，在HRTF測量單元IO處的測量對應(yīng)于第一測量。
利用自然狀態(tài)傳輸屬性測量單元20，對自然狀態(tài)傳輸屬性的測量在 與利用HRTF測量單元IO相同的環(huán)境下被執(zhí)行。就是說，根據(jù)該示例， 傳輸屬性是在自然狀態(tài)下測量的，其中在聽眾位置上既沒有真人也沒有假 人頭，即，在測量源位置和測量點位置之間不存在障礙物。
具體而言，利用自然狀態(tài)傳輸屬性測量單元20，根據(jù)HRTF測量單 元10布置在消聲室中的假人頭或真人被移走，在作為感知聲源位置的揚 聲器和麥克風(fēng)之間不存在障礙物的自然狀態(tài)被創(chuàng)建，并且通過將作為感知 聲源位置的揚聲器和麥克風(fēng)布置得與利用HRTF測量單元10的狀態(tài)完全 相同，在此狀態(tài)下，測量聲波(在本示例中為沖激脈沖)通過感知聲源位 置的揚聲器被再現(xiàn)，并且沖激響應(yīng)被兩個麥克風(fēng)所拾取。
利用自然狀態(tài)傳輸屬性測量單元20從兩個麥克風(fēng)獲得的沖激響應(yīng)代 表不具有障礙物(例如假人頭或真人)情況下的自然狀態(tài)傳輸屬性。
注意，利用HRTF測量單元10和自然狀態(tài)傳輸屬性測量單元20,從 兩個麥克風(fēng)中的每一個獲得了針對左右主要分量的上述HRTF和自然狀態(tài) 傳輸屬性以及針對左右串話分量的HRTF和自然狀態(tài)傳輸屬性。下述歸一 化處理針對主要分量和左右串話分量中的每一個被執(zhí)行。在以下描述中， 為了便于描述，將只描述關(guān)于例如主要分量的歸一化處理，關(guān)于串話分量 的歸一化處理的描述將省略。當(dāng)然，關(guān)于串話分量的歸一化處理也是以相 同方式來執(zhí)行的。
根據(jù)該示例，利用HRTF測量單元IO和自然狀態(tài)傳輸屬性測量單元 20所獲得的沖激響應(yīng)是在96 kHz的采樣頻率上具有8192個樣本的數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)的輸出。
現(xiàn)在，從HRTF測量單元10獲得的HRTF數(shù)據(jù)被表示為X(m)，其中 m = 0， 1,2, ... M-l (M = 8192)，從自然狀態(tài)傳輸屬性測量單元20獲得的自 然狀態(tài)傳輸屬性的數(shù)據(jù)被表示為Xref(m)，其中m = 0, 1, 2， ... M-l (M = 8192)。
來自HRTF測量單元10的HRTF數(shù)據(jù)X(m)和來自自然狀態(tài)傳輸屬性測量單元20的自然狀態(tài)傳輸屬性數(shù)據(jù)Xref(m)被延遲刪除上移單元31和 32刪除掉從在揚聲器處開始再現(xiàn)沖激脈沖的時間點開始頭部部分的數(shù) 據(jù)，等同于聲波從在感知聲源位置處的揚聲器到用于獲得沖激響應(yīng)的麥克 風(fēng)的到達(dá)時間的延遲時間量，并且同樣在延遲刪除上移單元31和32處， 數(shù)據(jù)值被減小到2的冪的數(shù)據(jù)值，從而使得可以在下一下行流執(zhí)行從時間 軸數(shù)據(jù)到頻率軸數(shù)據(jù)的正交變換。
接下來，數(shù)據(jù)值已經(jīng)在延遲刪除上移單元31和32處被減小的HRTF 數(shù)據(jù)X(m)和自然狀態(tài)傳輸屬性數(shù)據(jù)Xref(m)被分別提供到FFT (快速傅立 葉變換)單元33和34，并從時間軸數(shù)據(jù)變換成頻率軸數(shù)據(jù)。注意，根據(jù) 本實施例，F(xiàn)FT單元33和34執(zhí)行復(fù)快速傅立葉變換(復(fù)FFT)，其將相 位考慮在內(nèi)。
由于在FFT單元33處的復(fù)FFT處理，HRTF數(shù)據(jù)X(m)被轉(zhuǎn)換成FFT 數(shù)據(jù)，該FFT數(shù)據(jù)由實部R(m)和虛部jI(m)構(gòu)成，即R(m)+jl(m)。
而且，由于在FFT單元34處的復(fù)FFT處理，自然狀態(tài)傳輸屬性數(shù)據(jù) Xref(m)被轉(zhuǎn)換成FFT數(shù)據(jù)，該FFT數(shù)據(jù)由實部Rref(m)和虛部jlref(m)構(gòu) 成，艮卩Rref(m)+jlref(m)。
從FFT單元33和34獲得的FFT數(shù)據(jù)是X-Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)本實施 例，進(jìn)一步地，極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元35和36被用于將FFT數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo) 數(shù)據(jù)。就是說，HRTF FFT數(shù)據(jù)R(m)+jl(m)被極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元35轉(zhuǎn)換成 作為大小分量的半徑T(m)和作為角度分量的幅度0(m)。作為極坐標(biāo)數(shù)據(jù) 的半徑T(m)和幅度0(m)被發(fā)送到歸一化和X-Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元37。
而且，自然狀態(tài)傳輸屬性FFT數(shù)據(jù)Rref(m)+jlref(m)被極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單 元36轉(zhuǎn)換成半徑7ref(m)和幅度0ref(m)。作為極坐標(biāo)數(shù)據(jù)的半徑^ref(m) 和幅度0ref(m)被發(fā)送到歸一化和X-Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元37。
在歸一化和X-Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元37處，首先，所測量的包括假人頭或 真人的HRTF利用自然狀態(tài)傳輸屬性被歸一化，其中不存在諸如假人頭之 類的障礙物。歸一化處理的具體計算如下所述。
以歸一化后的半徑為7n(m)并以歸一化后的幅度為0n(m)，得到0n(m) = 0(m) / 0ref(m) (等式1)
隨后，在歸一化和X-Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元37處，歸一化處理后的極坐標(biāo) 系數(shù)據(jù)半徑，(m)和幅度(9n(m)被轉(zhuǎn)換成X-Y坐標(biāo)系的實部為Rn(m)并且 虛部為jln(m) (m = 0，l,...M/4-l)的頻率軸數(shù)據(jù)的歸一化HRTF數(shù)據(jù)。
X-Y坐標(biāo)系的頻率軸數(shù)據(jù)的歸一化HRTF數(shù)據(jù)在反向FFT單元38處 被變換成沖激響應(yīng)Xn(m)，該沖激響應(yīng)Xn(m)是時間軸的歸一化HRTF數(shù) 據(jù)。反向FFT單元38執(zhí)行復(fù)反向快速傅立葉變換(復(fù)反向FFT)。
就是說，在反向FFT (IFFT (反向快速傅立葉變換))單元38處執(zhí) 行計算Xn(m) = IFFT (Rn(m) + jln(m))(其中m = 0， 1,…M/2-l)，從而 獲得沖激響應(yīng)Xn(m)，該沖激響應(yīng)Xn(m)是時間軸的歸一化HRTF數(shù)據(jù)。
來自反向FFT單元38的歸一化HRTF數(shù)據(jù)Xn(m)在IR (沖激響應(yīng)) 簡化單元39處被簡化為沖激脈沖屬性抽頭(tap)長度，該沖激脈沖屬性 抽頭長度可以被處理(可以被巻積，隨后將描述)。根據(jù)本實施例，這被 簡化為600個抽頭(從來自反向FFT單元38的數(shù)據(jù)的頭部起600條數(shù) 據(jù))。
在ir簡化單元39處簡化得到的歸一化hrtf數(shù)據(jù)Xn(m) (m = 0, 1, ... 599)被寫入歸一化HRTF存儲器40，以用于隨后將描述的巻積處 理。注意，如前所述，在每個感知聲源位置(虛擬聲音圖像定位位置) 上，寫入該歸一化HRTF存儲器40的歸一化HRTF包括作為主要分量的 歸一化HRTF和作為串話函數(shù)的歸一化HRTF。
以上描述關(guān)于如下處理在用于再現(xiàn)作為測量聲波的示例的沖激脈沖 的揚聲器位于一個感知聲源位置上而該感知聲源位置與作為測量點位置的 麥克風(fēng)位置相距一預(yù)定距離的情況下，在相對于聽眾位置的一個特定方向 上獲得關(guān)于揚聲器位置的歸一化HRTF。
根據(jù)本實施例，感知聲源位置是用于再現(xiàn)作為測量聲波的示例的沖激 脈沖的揚聲器所位于的位置，該感知聲源位置相對于測量點位置在不同方 向上任意改變，從而針對每個感知聲源位置獲得一個歸一化HRTF。
就是說，根據(jù)本實施例，不僅獲得關(guān)于直接波的HRTF，還獲得關(guān)于 來自虛擬聲音圖像定位位置的反射波的HRTF，因此，虛擬聲源位置被設(shè)置為反射波到測量點位置的入射方向上的多個位置，從而獲取其歸一化
HRTF。
現(xiàn)在，作為揚聲器布置位置的感知聲源位置在水平面內(nèi)在以作為測量 位置的麥克風(fēng)位置或聽眾為中心的360度或180度的角度范圍內(nèi)例如以一 次改變IO度的增量(這是一種用于考慮到將獲得的反射波方向的情況的 分辨率)發(fā)生變化，以獲得關(guān)于來自聽眾兩側(cè)的墻的反射波的歸一化 HRTF。
類似地，作為揚聲器布置位置的感知聲源位置在垂直面內(nèi)在以作為測 量位置的麥克風(fēng)位置或聽眾為中心的360度或180度的角度范圍內(nèi)例如以 一次改變IO度的增量(這是一種用于考慮到將獲得的反射波方向的情況 的分辨率)發(fā)生變化，以獲得關(guān)于來自天花板或地板的反射波的歸一化 HRTF。
考慮到360度的角度范圍的情況是在聽眾后面存在充當(dāng)直接波的虛擬 聲音圖像定位位置的情況，例如，假設(shè)再現(xiàn)諸如5.1聲道、6.1聲道、7.1 聲道等多聲道環(huán)繞聲音音頻的情況，并且還是考慮到來自聽眾后面的墻的 反射波的情況?？紤]到180度的角度范圍的情況是假設(shè)虛擬聲音圖像定位 位置僅在聽眾前方的情況，或不存在來自聽眾后面的墻的反射波的狀態(tài)。
而且，根據(jù)本實施例，在HRTF測量單元10和20處對HRTF和自然 狀態(tài)傳輸屬性的測量方法中，麥克風(fēng)所在的位置是根據(jù)向聽眾實際提供再 現(xiàn)聲音的聲音再現(xiàn)驅(qū)動器(例如耳機(jī)的驅(qū)動器)的位置而改變的。
圖2A和2B是在充當(dāng)用于向聽眾實際提供再現(xiàn)聲音的電-聲轉(zhuǎn)換單元 的聲音再現(xiàn)單元是內(nèi)置耳機(jī)的情況下，用于描述充當(dāng)測量點位置的麥克風(fēng) 布置位置以及HRTF和自然狀態(tài)傳輸屬性測量位置(感知聲源位置)的圖。
具體而言，圖2A示出HRTF測量單元IO的測量狀態(tài)，其中用于向聽 眾提供再現(xiàn)聲音的聲音再現(xiàn)單元是內(nèi)置耳機(jī)，假人頭或真人OB位于聽眾 位置上，而用于在感知聲源位置上再現(xiàn)沖激脈沖的揚聲器位于測量HRTF 的方向上的預(yù)定位置上，在該示例中，所述感知聲源位置以10度間隔開 并以位于內(nèi)置耳機(jī)的兩個驅(qū)動器位置的中心位置或聽眾位置為中心，如圓點P1、 P2、 P3…所示。
而且，根據(jù)該內(nèi)置耳機(jī)的情況，兩個麥克風(fēng)ML和MR位于假人頭或 真人耳朵的聽囊(auditorycapsule)位置內(nèi)的位置上，如圖2A所示。
圖2B示出測量環(huán)境狀態(tài)，其中圖2A中的假人頭或真人OB已被移 走，從而示出自然狀態(tài)傳輸屬性測量單元20的測量狀態(tài)，其中用于向聽 眾提供再現(xiàn)聲音的聲音再現(xiàn)單元是內(nèi)置耳機(jī)。
上述歸一化處理是通過如下方式來執(zhí)行的分別利用在由圓點Pl、 P2、 ？3...所指示的感知聲源位置上測量出的自然狀態(tài)傳輸屬性(如圖2B 所示)對在同樣由圓點Pl、 P2、 P3…所指示的感知聲源位置上測量出的 HRTF (如圖2A所示)進(jìn)行歸一化。例如，在感知聲源位置Pl上測量出 的HRTF利用在同一感知聲源位置Pl上測量出的自然狀態(tài)傳輸屬性來歸 一化。
接下來，圖3是用于描述在用于向聽眾提供再現(xiàn)聲音的聲音再現(xiàn)單元 是頭戴耳機(jī)的情況下，在測量HRTF和自然狀態(tài)傳輸屬性時感知聲源位置 和麥克風(fēng)布置位置的圖。利用圖3中示例的頭戴耳機(jī)，為雙耳分別提供一 個耳機(jī)驅(qū)動器。
更具體而言，圖3示出HRTF測量單元10的測量狀態(tài)，其中用于向 聽眾提供再現(xiàn)聲音的聲音再現(xiàn)單元是頭戴耳機(jī)，假人頭或真人0B位于聽 眾位置上，而用于在感知聲源位置上再現(xiàn)沖激脈沖的揚聲器位于測量 HRTF的方向上的感知聲源位置上，在該示例中，所述感知聲源位置以10
度間隔幵并以位于頭戴耳機(jī)的兩個驅(qū)動器位置的中心位置或聽眾位置為中 心，如圓點Pl、 P2、 P3.，.所示。而且，兩個麥克風(fēng)ML和MR位于面向 假人頭或真人的耳朵的耳囊的耳朵附近的位置上，如圖3所示。
在聲音再現(xiàn)單元是頭戴耳機(jī)的情況下，自然狀態(tài)傳輸屬性測量單元 20處的測量狀態(tài)是圖3中的假人頭或真人0B已被移走的測量環(huán)境。同樣 在此情況下，不用說，HRTF和自然狀態(tài)傳輸屬性的測量以及歸一化處理 是以與圖2A和2B相同的方式來執(zhí)行的。
接下來，圖4是用于描述在充當(dāng)用于向聽眾提供再現(xiàn)聲音的聲音再現(xiàn) 單元的電-聲轉(zhuǎn)換單元(例如揚聲器)被布置在例如聽眾就座的椅子的靠頭部分中的情況下，在測量HRTF和自然狀態(tài)傳輸屬性時感知聲源位置和 麥克風(fēng)布置位置的圖。利用圖4的示例，HRTF和自然狀態(tài)傳輸屬性是在 兩個揚聲器被布置在聽眾頭部后面的左右兩側(cè)的情況下被測量的，并且聲 音再現(xiàn)被執(zhí)行。
更具體而言，圖4示出HRTF測量單元10的測量狀態(tài)，其中用于向 聽眾提供再現(xiàn)聲音的聲音再現(xiàn)單元是位于椅子的靠頭部分中的揚聲器，假 人頭或真人OB位于聽眾位置上，而用于在感知聲源位置上再現(xiàn)沖激脈沖 的揚聲器位于測量HRTF的方向上的感知聲源位置上，在該示例中，所述 感知聲源位置以10度間隔開并以聽眾位置或位于椅子的靠頭部分中的兩 個揚聲器的中心位置為中心，如圓點P1、 P2、 P3…所示。
而且，如圖4所示，兩個麥克風(fēng)ML和MR位于假人頭或真人頭部后 面并且在聽眾耳朵附近的位置上，這等同于附接到椅子的靠頭部分中的兩 個揚聲器的布置位置。
在聲音再現(xiàn)單元是附接到椅子的靠頭部分中的電-聲轉(zhuǎn)換驅(qū)動器的情 況下，在自然狀態(tài)傳輸屬性測量單元20處的測量狀態(tài)是圖4中的假人頭 或真人OB已被移走的測量環(huán)境。同樣在此情況下，不用說，HRTF和自 然狀態(tài)傳輸屬性的測量以及歸一化處理是以與圖2A和2B相同的方式來 執(zhí)行的。
接下來，圖5是用于描述在用于向聽眾提供再現(xiàn)聲音的聲音再現(xiàn)單元 是具有七個耳機(jī)驅(qū)動器單元的頭戴耳機(jī)的情況下，在測量HRTF和自然狀 態(tài)傳輸屬性時感知聲源位置和麥克風(fēng)安裝位置的圖，其中七個耳機(jī)驅(qū)動器 單元中的每一個是相對于每只耳朵來布置的，作為用于7.1聲道多環(huán)繞的 頭戴耳機(jī)。利用圖5的示例，七個麥克風(fēng)ML1、 ML2、 ML3、 ML4、 ML5、 ML6和ML7以及七個麥克風(fēng)MR1、 MR2、 MR3、 MR4、 MR5、 MR6和MR7分別面向聽眾的左耳和右耳被布置在用于左耳的相應(yīng)七個耳 機(jī)驅(qū)動器中以及用于右耳的相應(yīng)七個耳機(jī)驅(qū)動器中。
隨后，以與前述情況相同的方式，用于再現(xiàn)沖激脈沖的揚聲器被布置 在測量HRTF所需的方向上的感知聲源位置上，例如每個揚聲器相隔10 度并且以七個麥克風(fēng)的中心位置或聽眾位置為中心，例如如圓圈Pl、P2、 P3…所示。
隨后，利用在每個感知聲源位置上的揚聲器再現(xiàn)的充當(dāng)用于測量的聲
波的沖激脈沖分別在麥克風(fēng)ML1到ML7和MR1到MR7中的每一個處被 聲音收集。隨后，當(dāng)在聽眾位置上存在假人頭或真人的狀態(tài)下，從麥克風(fēng) ML1到ML7和MR1到MR7的每個輸出音頻信號中獲得HRTF。而且， 在既不存在假人頭也不存在真人的自然狀態(tài)下，從麥克風(fēng)ML1到ML7和 MR1到MR7的每個輸出音頻信號中獲得自然狀態(tài)傳輸屬性。隨后，如上 所述，從HRTF和自然狀態(tài)傳輸屬性中獲得每個歸一化HRTF，并將其存 儲在歸一化HRTF存儲器40中。
在圖5中的示例的情況下，將被巻積到每個麥克風(fēng)提供到相應(yīng)耳機(jī)驅(qū) 動器單元的音頻信號中的歸一化HRTF是當(dāng)在每個感知聲源方向位置上定 位虛擬聲音圖像時從麥克風(fēng)ML1到ML7和MR1到MR7的輸出音頻信號 中的每一個獲得的。
如上所述，來自虛擬聲源位置的沖激響應(yīng)在消聲室中被測量，例如， 如圖2A到圖5所示，虛擬聲源位置相互間隔10度，并且以聽眾頭部的中 心位置或用于在再現(xiàn)時向聽眾提供音頻的電-聲轉(zhuǎn)換單元的中心位置為中 心，從而使得可以獲得僅關(guān)于來自各個虛擬聲音圖像定位位置的直接波 (其中已經(jīng)消除了反射波)的HRTF。
所獲得的歸一化HRTF通過歸一化處理消除了生成沖激脈沖的揚聲器 的屬性以及拾取沖激脈沖的麥克風(fēng)的屬性。
此外，所獲得的歸一化HRTF已經(jīng)去除了與生成沖激脈沖的揚聲器的 位置(感知聲源位置)與用于拾取沖激脈沖的麥克風(fēng)的位置(假設(shè)的驅(qū)動 器位置)之間的距離相對應(yīng)的延遲，因此它與生成沖激脈沖的揚聲器的位 置(感知聲源位置)與用于拾取沖激脈沖的麥克風(fēng)的位置(假設(shè)的驅(qū)動器 位置)之間的距離無關(guān)。就是說，所獲得的歸一化HRTF是僅與從用于拾 取沖激脈沖的麥克風(fēng)的位置(假設(shè)的驅(qū)動器位置)看生成沖激脈沖的揚聲 器(感知聲源位置)的方向相對應(yīng)的HRTF。
因此，在將歸一化HRTF巻積到音頻信號中時，向音頻信號提供與虛 擬聲源位置和假設(shè)的驅(qū)動器位置之間的距離相對應(yīng)的延遲能夠?qū)崿F(xiàn)具有距離位置的聲音再現(xiàn)，所述距離位置對應(yīng)于在感知聲源位置相對于假設(shè)的驅(qū) 動器位置(作為虛擬聲音圖像定位位置)的方向上的延遲。利用來自感知 聲源位置方向的反射波，這可以通過提供具有延遲的音頻信號來實現(xiàn)，所 述延遲對應(yīng)于聲波的如下路徑長度從所期望的虛擬聲音圖像定位位置開 始，經(jīng)諸如墻之類的反射部分反射，并從感知聲源位置輸入到假設(shè)的驅(qū)動 器位置。
就是說，在將關(guān)于直接波和反射波的歸一化HRTF巻積到音頻信號中 的情況下，音頻信號經(jīng)歷延遲，該延遲對應(yīng)于要被輸入的聲波從所期望的 虛擬聲音圖像定位位置到感知驅(qū)動器位置的路徑長度。
注意，在用于描述HRTF測量方法的實施例的圖l中的框圖中的信號 處理可以都由一個DSP (數(shù)字信號處理器)來執(zhí)行。在此情況下，HRTF 測量單元10和自然狀態(tài)傳輸屬性測量單元20的HRTF數(shù)據(jù)X(m)和自然 狀態(tài)傳輸屬性數(shù)據(jù)Xref(m)的獲取單元、延遲刪除上移單元31和32、 FFT 單元33和34、極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元35和36、歸一化和X-Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元 37、反向FFT單元38和IR簡化單元39可以分別被配置為一個DSP，或 者全部信號處理可以被配置為單個或多個DSP。
注意，利用上述圖1中的示例，HRTF和自然狀態(tài)傳輸屬性的數(shù)據(jù)在 延遲刪除上移單元31和32處被從中刪除了延遲時間量的頭部數(shù)據(jù)，所述 延遲時間量對應(yīng)于感知聲源位置和麥克風(fēng)位置之間的距離，以便減小關(guān)于 隨后將描述的HRTF的巻積的處理量，從而經(jīng)過上述刪除后的數(shù)據(jù)被上移 到頭部，并且該數(shù)據(jù)刪除處理是利用例如DSP中的存儲器來執(zhí)行的。但 是，在沒有執(zhí)行該延遲刪除上移的情況下，DSP可以執(zhí)行原始數(shù)據(jù)的處 理，所述原始數(shù)據(jù)具有未經(jīng)改變的8192個數(shù)據(jù)樣本。
而且，IR簡化單元39是用于在隨后將描述的HRTF的巻積處理時減 小巻積處理量的，并因此可以被省略。
此外，在上述實施例中，來自FFT單元33和34的X-Y坐標(biāo)系的頻 率軸數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)系的頻率數(shù)據(jù)的原因在于考慮到歸一化處理不工 作在X-Y坐標(biāo)系的頻率數(shù)據(jù)的狀態(tài)下，因此利用理想配置，歸一化處理 可以照原樣利用X-Y坐標(biāo)系的頻率數(shù)據(jù)來執(zhí)行。注意，利用上述示例，所獲得的歸一化HRTF是關(guān)于大量感知聲源位
置、假設(shè)的各種虛擬聲音圖像定位位置以及反射波的入射方向的感知驅(qū)動
器位置的。這樣獲得關(guān)于多個感知聲源位置的歸一化HRTF的原因是為了 使得能夠隨后從中選擇所使用的感知聲源位置的方向上的HRTF。但是， 不用說，在虛擬聲源定位位置預(yù)先固定并且反射波的入射方向預(yù)先確定的 情況下，可以獲得關(guān)于固定的虛擬聲音圖像定位位置和在反射波的入射方 向上的感知聲源位置的歸一化HRTF。
現(xiàn)在，在上述實施例中，雖然為了測量僅關(guān)于來自多個感知聲源位置 的直接波的HRTF和自然狀態(tài)傳輸屬性而在消聲室中執(zhí)行測量，但是如果 反射波相對于直接波被極大地延遲，那么通過向直接波分量應(yīng)用時間窗， 則即使在不同于消聲室的具有反射波的房間中也可以提取出直接波分量。
而且，通過使用TSP (時間伸展脈沖)信號取代用于測量由感知聲源 位置處的揚聲器所發(fā)射的聲波的HRTF的沖激脈沖，可以消除反射波，并 且即使不在消聲室中也可以單獨測量關(guān)于直接波的HRTF和自然狀態(tài)傳輸 屬性。
采用歸一化HRTF的優(yōu)點確認(rèn)
圖6A和6B示出包括實際用于HRTF測量的揚聲器和麥克風(fēng)的測量 系統(tǒng)的屬性。圖6A示出當(dāng)在沒有插入諸如假人頭或真人之類的障礙物的 狀態(tài)下由揚聲器以相同的恒定電平再現(xiàn)從0到20 kHz的頻率信號的聲音 并利用麥克風(fēng)進(jìn)行拾取時來自麥克風(fēng)的輸出信號的頻率屬性。
這里使用的揚聲器是工業(yè)用揚聲器，其具有非常好的屬性，但是即使 顯示出如圖6A所示的屬性，也無法獲得平坦的頻率屬性。實際上，圖6A 所示的屬性被認(rèn)為是極好的屬性，屬于相當(dāng)平坦的一類一般揚聲器。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，揚聲器和麥克風(fēng)的屬性被添加到HRTF并未被刪除， 因此通過巻積HRTF所獲得的聲音的屬性和聲音質(zhì)量受揚聲器和麥克風(fēng)的 屬性所影響。
圖6B示出在諸如假人頭或真人之類的障礙物在相同條件下被插入的 狀態(tài)下來自麥克風(fēng)的輸出信號的頻率屬性。可以看出，在1200 Hz和10kHz附近存在極大凹陷，從而示出頻率屬性發(fā)生極大改變。
圖7A是示出圖6A的頻率屬性和圖6B的頻率屬性相重疊的頻率屬性 圖。另一方面，圖7B示出根據(jù)上述實施例的歸一化HRTF屬性。從圖7B 可以看出，利用歸一化HRTF屬性增益不會下降，即使在低頻帶也是如 此。
利用上述根據(jù)本發(fā)明的實施例，復(fù)FFT處理被執(zhí)行，并且在考慮到 相位分量的情況下使用歸一化HRTF，因此，與使用僅利用幅度分量歸一 化的HRTF的情況相比，歸一化的HRTF的保真度更高。
圖8中示出了在不考慮相位的情況下單獨歸一化幅度的處理被執(zhí)行的 布置，并且最后保留的沖激脈沖屬性再次經(jīng)過FFT以獲得屬性。通過比 較圖8和圖7B (該圖是根據(jù)本實施例的歸一化HRTF的屬性)可以理 解，利用圖7B所示的復(fù)FFT正確地獲得HRTF X(m)和自然狀態(tài)傳輸屬性 Xref(m)之間的屬性差異，但是在不考慮相位的情況下，將偏離其應(yīng)該具 有的屬性差異，如圖8所示。
而且，在上述圖1的處理程序中，IR簡化單元39在最后執(zhí)行歸一化 HRTF的簡化，因此與從最開始就減少數(shù)據(jù)數(shù)目的情況相比，屬性的偏離 減少。
就是說，在執(zhí)行簡化以減少最初利用HRTF測量單元IO和自然狀態(tài) 傳輸屬性測量單元20獲得的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)數(shù)目的情況下(執(zhí)行歸一化，將 在最后使用的多個沖激脈沖之后的部分設(shè)為0的情況)，歸一化HRTF的 屬性如圖9所示，其中在低頻帶屬性中有特定偏離。另一方面，利用上述 實施例的配置所獲得的歸一化HRTF的屬性如圖7B所示，其中即使在低 頻帶屬性中偏離也很小。
HRTF巻積方法的描述
圖10示出充當(dāng)由根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的測量方法獲得的HRTF的示例的沖 激響應(yīng)，該沖激響應(yīng)是既包括直接波也包括所有反射波分量的完整響應(yīng)。 迄今為止，如圖10所示，既包括直接波也包括所有反射波的完整沖激響 應(yīng)的整體在一個巻積過程部分中被巻積到音頻信號中。反射波包括高階反射波，還包括從虛擬聲音圖像定位位置到測量點位 置的路徑長度很長的反射波，因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的巻積過程部分成為相
對較長的部分，例如如圖IO所示。注意，在巻積過程部分中的上部DL0
指示與直接波從虛擬聲音圖像定位位置到測量點位置所花費的時間相等的 延遲。
與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的HRTF巻積方法(例如圖10)相比，根據(jù)本實施 例，如上所述所獲得的直接波的歸一化HRTF和所選擇的歸一化HRTF被 巻積到音頻信號中。
基本上，根據(jù)本實施例，當(dāng)確定虛擬聲音圖像定位位置時，虛擬聲音 圖像定位位置和測量點位置(聲音再現(xiàn)驅(qū)動器安裝位置)之間的直接波的 歸一化HRTF被巻積到音頻信號中。但是，注意，關(guān)于針對反射波的歸一 化HRTF，只有根據(jù)感知收聽環(huán)境、房間配置等所選擇的HRTF被巻積到 音頻信號中。
例如，在感知收聽環(huán)境(例如上述大平原)的情況下，只有反射波中 從虛擬聲音圖像定位位置到地表(地面)的反射波被選出，并且在相關(guān)反 射波被輸入到測量點位置的方向上所獲得的歸一化HRTF被巻積到音頻信 號中。而且，例如，在常見的矩形平行六面體形的房間的情況下，來自天 花板、地板、聽眾左右兩側(cè)墻壁以及聽眾前后兩側(cè)墻壁的所有反射波被選 擇，在這些反射波被輸入到測量點位置的方向上獲得的歸一化HRTF被巻 積。
而且，在后者房間的情況下，引起第二反射、第三反射等等以及主要 反射作為反射波，但是例如，主要反射單獨被選擇。根據(jù)實驗，即使利用 關(guān)于主要反射的歸一化HRTF被巻積到其中的音頻信號，其音頻信號也可 以在被聲音再現(xiàn)，從而獲得極好的虛擬聲音圖像定位感覺。注意，如果關(guān) 于第二反射波以及隨后的反射波的歸一化HRTF被巻積到音頻信號中，那 么當(dāng)其音頻信號被聲音再現(xiàn)時，在某些情況下將獲得更好的虛擬聲音圖像 定位感覺。
關(guān)于直接波的歸一化HRTF基本上在不改變其增益的情況下被巻積到 音頻信號中，但是關(guān)于反射波，歸一化HRTF以對應(yīng)于反射波是主要反射還是第二反射還是更高階反射的增益而被巻積到音頻信號中。這是因為根
據(jù)本實施例所獲得的歸一化HRTF分別是關(guān)于來自設(shè)置在預(yù)定方向上的感 知聲源位置的直接波而測量的，并且關(guān)于在相關(guān)預(yù)定方向上的反射波的歸 一化HRTF相對于直接波被衰減量。注意，反射波的階數(shù)越高，關(guān)于該反 射波的歸一化HRTF的相對于直接波的衰減量量就越大。
而且，如上所述，關(guān)于反射波的HRTF，本實施例使得增益進(jìn)一步考 慮到與感知反射部分的表面形狀、表面配置、材料等相對應(yīng)的聲音吸收程 度(聲波的衰減率)而被設(shè)置。
如上所述，根據(jù)本實施例，用于巻積HRTF的反射波被選擇，并且每 個反射波的HRTF的增益被調(diào)整，從而HRTF關(guān)于音頻信號的巻積可以根 據(jù)任意的感知房間環(huán)境和收聽環(huán)境來執(zhí)行。就是說，與現(xiàn)有技術(shù)一樣，無 需利用提供極好聲音場的房間或空間來測量HRTF，而是利用被感知來提 供極好聲音場空間的房間或空間得到的HRTF就可以被巻積到音頻信號 中。
巻積方法的第一示例(圖11和12)
根據(jù)本實施例，如上所述，針對直接波的歸一化HRTF (直接波方向 HRTF)和針對每個反射波的歸一化HRTF (反射波方向HRTF)是獨立 獲得的，因此，根據(jù)第一示例，針對直接波和每個反射波的HRTF被獨立 巻積到音頻信號中。
例如，將描述以下情況三個反射波(反射波方向)以及一個直接波 (直接波方向)被選擇，對應(yīng)于其兩者的歸一化HRTF (直接波方向 HRTF和反射波方向HRTF)被巻積。
與從虛擬聲音圖像定位位置到測量點位置之間的路徑長度相對應(yīng)的延 遲時間是針對每個直接波和反射波預(yù)先獲得的。如果測量點位置(聲音再 現(xiàn)驅(qū)動器位置)和虛擬聲音圖像定位位置被確定并且反射部分被確定，則 通過計算而獲得該延遲時間。隨后，關(guān)于反射波，關(guān)于歸一化HRTF的衰 減量量(增益)也是預(yù)先確定的。
圖11示出關(guān)于直接波和三個反射波的延遲時間、增益以及進(jìn)一步的巻積處理部分的示例。利用圖11的示例，關(guān)于直接波的歸一化HRTF (直接波方向HRTF)，對于音頻信號，與直接波從虛擬聲音圖像定位位 置到測量點位置所花費的時間相等的延遲DL0被考慮到。就是說，直接 波的歸一化HRTF的巻積開始點變?yōu)闀r間點t0，該時間點t0是通過將音 頻信號延遲上述延遲DLO而獲得的，例如圖ll底部所示。
隨后，按上述方式獲得的關(guān)于相關(guān)直接波的方向的歸一化HRTF在巻 積過程部分CP0處被巻積到音頻信號中，所述巻積過程部分CP0的數(shù)據(jù) 長度是從上述時間點t0開始相關(guān)的歸一化HRTF的長度(在以上示例中 是600段數(shù)據(jù))。
接下來，在三個反射波中，關(guān)于第一反射波1的歸一化HRTF (反射 波方向HRTF)，對于音頻信號，與第一反射波從虛擬聲音圖像定位位置 到測量點位置的路徑長度相對應(yīng)的延遲DL1被考慮到。就是說，第一反 射波1的歸一化HRTF的巻積開始點變?yōu)闀r間點tl，該時間點tl是通過 將音頻信號延遲延遲DL1而獲得的，例如圖11底部所示。
隨后，按上述方式獲得的關(guān)于第一反射波1的方向的歸一化HRTF
(反射波方向HRTF)在巻積過程部分CP1處被巻積到音頻信號中，所述 巻積過程部分CP1的數(shù)據(jù)長度是從上述時間點tl開始相關(guān)的歸一化 HRTF的長度(在以上示例中是600段數(shù)據(jù))。在該巻積處理時，上述歸 一化HRTF考慮到第一反射波1的階數(shù)以及在反射部分處的聲音吸收程度
(或反射程度)而被乘以增益G1 (G1<1)。
而且，類似地，關(guān)于第二反射波2和第三反射波3的歸一化HRTF
(反射波方向HRTF)，對于音頻信號，與第二反射波和第三反射波從虛 擬聲音圖像定位位置到測量點位置的路徑長度相對應(yīng)的延遲DL2和DL3 被考慮到。就是說，如圖11底部所示，第二反射波2的歸一化HRTF的 巻積開始點變?yōu)闀r間點t2，而第三反射波3的歸一化HRTF的巻積開始點 變?yōu)闀r間點t3，所述時間點t2是通過將音頻信號延遲延遲DL2而獲得 的，所述時間點t3是通過將音頻信號延遲延遲DL3而獲得的。
隨后，按上述方式獲得的關(guān)于第二反射波2的方向的歸一化HRTF
(反射波方向HRTF)在巻積過程部分CP2處被巻積到音頻信號中，所述巻積過程部分CP2的數(shù)據(jù)長度是從上述時間點t2開始相關(guān)的歸一化 HRTF的長度(在以上示例中是600段數(shù)據(jù))，并且按上述方式獲得的關(guān) 于第三反射波3的方向的歸一化HRTF (反射波方向HRTF)在巻積過程 部分CP3處被巻積到音頻信號中，所述巻積過程部分CP3的數(shù)據(jù)長度是 從上述時間點t3開始相關(guān)的歸一化HRTF的長度(在以上示例中是600 段數(shù)據(jù))。
在該巻積處理時，上述歸一化HRTF考慮到第二反射波2和第三反射 波3中的每一個的階數(shù)以及在反射部分處的聲音吸收程度(或反射程度) 而被乘以增益G2和G3 (G2<liG3<l)。
圖12示出被配置用于執(zhí)行上述圖11中的示例的巻積處理的歸一化 HRTF巻積單元的硬件配置示例。
圖12的示例被配置為具有用于直接波的巻積處理單元51、用于第一 到第三反射波1、 2和3的巻積處理單元52、 53和54以及加法器55。巻 積處理單元51到54中的每一個具有完全相同的配置。根據(jù)該示例，巻積 處理單元51到54被配置為分別具有延遲單元511、 521、 531和541、 HRTF巻積電路512、 522、 532和542、歸一化HRTF存儲器513、 523、 533和543、增益調(diào)整單元514、 524、 534和544以及增益存儲器515、 525、 535和545。
根據(jù)該示例，HRTF應(yīng)該被巻積到的輸入音頻信號Si被提供到延遲單 元511、 521、 531和541中的每一個。延遲單元511、 521、 531和541分 別將HRTF應(yīng)該被巻積到的輸入音頻信號Si延遲到針對直接波和第一到 第三反射波的歸一化HRTF的巻積開始時間點tO、 tl、 t2和t3。因此，根 據(jù)該示例，如圖所示，延遲單元511、 521、 531和541的延遲量被分別確 定為DL0、 DL1、 DL2禾卩DL3。
HRTF巻積電路512、 522、 532和542中的每一個是用于執(zhí)行將歸一 化HRTF巻積到音頻信號中的處理的部分，并且根據(jù)該示例，被配置為包 括具有600個抽頭(tap)的IIR (無限沖激響應(yīng))濾波器或FIR (有限沖 激響應(yīng))濾波器。
歸一化HRTF存儲器513、 523、 533和543用于存儲和保存將在HRTF巻積電路512、 522、 532和542中的每一個處被巻積的歸一化 HRTF。歸一化HRTF存儲器513存儲和保存關(guān)于直接波的方向的歸一化 HRTF，歸一化HRTF存儲器523存儲和保存關(guān)于第一反射波的方向的歸 一化HRTF，歸一化HRTF存儲器533存儲和保存關(guān)于第二反射波的方向 的歸一化HRTF，并且歸一化HRTF存儲器543存儲和保存關(guān)于第三反射 波的方向的歸一化HRTF。所存儲和保存的關(guān)于直接波的方向的歸一化HRTF、所存儲和保存的 關(guān)于第一反射波的方向的歸一化HRTF、所存儲和保存的關(guān)于第二反射波 的方向的歸一化HRTF以及所存儲和保存的關(guān)于第三反射波的方向的歸一 化HRTF例如是從上述歸一化HRTF存儲器41選擇和讀出的，并被分別 寫入到歸一化HRTF存儲器513、 523、 533和543中。增益調(diào)整單元514、 524、 534和544用于調(diào)整將被巻積的歸一化 HRTF的增益。增益調(diào)整單元514、 524、 534和544將來自歸一化HRTF 存儲器513、 523、 533和543的歸一化HRTF乘以存儲在增益存儲器 515、 525、 535和545中的增益值(< 1)，并將乘法結(jié)果分別提供到 HRTF巻積電路512、 522、 532和542。根據(jù)該示例，關(guān)于直接波的增益值GO (SI)被存儲在增益存儲器 515中，關(guān)于第一反射波的增益值Gl (< 1)被存儲在增益存儲器525 中，關(guān)于第二反射波的增益值G2 (<1)被存儲在增益存儲器535中，并 且關(guān)于第三反射波的增益值G3 (<1)被存儲在增益存儲器545中。加法器55相加并且合成來自用于直接波的巻積處理單元51以及用于 第一到第三反射波的巻積處理單元52、 53和54的歸一化HRTF已經(jīng)被巻 積到的音頻信號，并輸出輸出音頻信號So。利用該配置，HRTF應(yīng)該被巻積到的輸入音頻信號Si被提供到每個延 遲單元511、 521、 531和541，并且各個輸入音頻信號Si被延遲到針對直 接波和第一到第三反射波的歸一化HRTF的巻積開始時間點tO、 tl、 t2和 t3。在延遲單元511、 521、 531和541處被延遲到HRTF的巻積開始時間 點t0、 tl、 t2和t3的輸入音頻信號Si被提供到HRTF巻積電路512、 522、 532和542。另一方面，所存儲和保存的歸一化HRTF數(shù)據(jù)從每個巻積開始時間點 t0、 tl、 t2和t3開始被從每個歸一化HRTF存儲器513、 523、 533和543 順序讀出。對來自每個歸一化HRTF存儲器513、 523、 533和543的歸一 化HRTF數(shù)據(jù)的讀出定時控制這里將省略。讀出的歸一化HRTF數(shù)據(jù)在每個增益調(diào)整單元514、 524、 534和544 處通過乘以來自增益存儲器515、 525、 535和545的增益G0、 Gl、 G2和 G3而進(jìn)行增益調(diào)整，然后被提供到每個HRTF巻積電路512、 522、 532 和542。利用每個HRTF巻積電路512、 522、 532和542，經(jīng)過增益調(diào)整的歸 一化HRTF數(shù)據(jù)在圖11所示的巻積過程部分CP0、 CP1、 CP2和CP3處 被進(jìn)行巻積處理。隨后，在每個HRTF巻積電路512、 522、 532和542處 的巻積處理結(jié)果在加法器55處被相加，并且加法結(jié)果被輸出，作為輸出 音頻信號So。在第一示例的情況下，關(guān)于直接波和多個反射波的歸一化HRTF中的 每一個都可被獨立巻積到音頻信號中，因此在延遲單元511、 521、 531和 541處的延遲量和存儲在增益存儲器515、 525、 535和545中增益被調(diào) 整，進(jìn)而，存儲在歸一化HRTF存儲器513、 523、 533和543中并被巻積 的歸一化HRTF發(fā)生改變，從而可以根據(jù)收聽環(huán)境的差異來容易地執(zhí)行 HRTF的巻積，所述收聽環(huán)境的差異例如是諸如室內(nèi)、室外等收聽環(huán)境空 間類型的差異、房間的形狀和大小的差異以及反射部分的材料(聲音吸收 程度和反射程度)等等。在延遲單元511、 521、 531和541被配置為具有能夠根據(jù)外部操作輸 入(例如操作者等)來改變延遲量的可變延遲單元的情況下，用于將操作 者從歸一化HRTF存儲器40選擇的任意歸一化HRTF寫入到歸一化 HRTF存儲器513、 523、 533和543中的單元、以及用于允許操作者在增 益存儲器515、 525、 535和545中輸入和存儲任意增益的單元被提供， HRTF的巻積可以根據(jù)收聽環(huán)境(例如操作者任意設(shè)置的收聽環(huán)境空間、 房間環(huán)境等等)來執(zhí)行。例如，在具有完全相同的房間形狀的收聽環(huán)境中，增益可以根據(jù)墻壁的材料(聲音吸收程度和反射程度)而容易地改變，并且虛擬聲音圖像定位位置可以根據(jù)墻壁的材料發(fā)生各種改變的狀況而被仿真。
注意，根據(jù)圖11中的示例的布置，不是分別提供與用于直接波的巻
積處理單元51和用于第一到第三反射波的巻積處理單元52、 53和54相關(guān)的歸一化HRTF存儲器513、 523、 533和543，而是可以采取以下布置提供歸一化HRTF存儲器40，該存儲器被巻積處理單元51到54所共用，并且在每個巻積處理單元51到54中提供被配置用于從歸一化HRTF存儲器40有選擇地讀出被每個巻積處理單元51到54所使用的HRTF的單元。
注意，上述第一示例是關(guān)于以下情況的描述除了直接波之外，三個反射波也被選擇，并且這些歸一化HRTF都被巻積到音頻信號中，但是在存在三個或更多個將被選擇的關(guān)于反射波的歸一化HRTF的情況下，利用圖12中的配置，適當(dāng)?shù)靥峁┡c巻積處理單元52、 53和54相同的巻積處理單元用于反射波，這些歸一化HRTF的巻積可以按完全相同的方式執(zhí)行。
注意，根據(jù)圖11的示例，進(jìn)行如下布置延遲單元511、 521、 531和541分別將輸入信號Si延遲到巻積開始時間點，因此各個延遲量被設(shè)置為DL0、 DL1、 DL2和DL3。但是，如果進(jìn)行如下布置延遲單元511的輸出端被連接到延遲單元521的輸入端，延遲單元521的輸出端被連接到延遲單元531的輸入端，并且延遲單元531的輸出端被連接到延遲單元541的輸入端，從而在延遲單元521、 531和541處的延遲量可以被設(shè)置為DL1-DL0、 DL2-DL1禾QDL3-DL2，并因此可以減小。
而且，在巻積過程部分CPO、 CP1、 CP2和CP3沒有相互重疊的情況下，延遲電路和巻積電路可以被串行連接，同時考慮到巻積過程部分CP0、 CP1、 CP2和CP3的時間長度。在此情況下，如果我們說巻積過程部分CP0、 CP1、 CP2和CP3的時間長度為TP0、 TP1、 TP2和TP3，則在延遲單元521、 532和542處的延遲量可以被設(shè)置為DL1 - DL0 - TP0、DL2 _ DU — TP1禾口 DL3 — DL2 — TP2，并因此可以進(jìn)一步減小。巻積方法的第二示例(系數(shù)合成處理，圖13和14)
該第二示例是在關(guān)于預(yù)定收聽環(huán)境的HRTF被巻積的情況下采用的。就是說，在收聽環(huán)境(例如收聽環(huán)境空間的類型、房間的形狀和大小、反射部分的材料(聲音吸收程度和反射程度)等)被預(yù)先確定的情況下，關(guān)于直接波和所選反射波的歸一化HRTF的巻積開始時間點被預(yù)先確定，并且在巻積每個歸一化HRTF時的衰減量量(增益)也被預(yù)先確定。
例如，關(guān)于直接波和三個反射波的HRTF被看作示例，如圖13所示，針對直接波和第一到第三反射波的歸一化HRTF的巻積開始時間點分別變?yōu)樯鲜鲩_始時間點t0、 tl、 t2和t3，并且關(guān)于音頻信號的延遲量分別變?yōu)镈L0、 DL1、 DL2禾卩DL3。隨后，在巻積關(guān)于直接波和第一到第三反射波的歸一化HRTF時的增益可以分別確定為GO、 Gl、 G2禾nG3。
因此，根據(jù)第二示例，如圖13所示，這些歸一化HRTF以面向時間的方式被合成以生成合成歸一化HRTF，并且?guī)喎e過程部分被設(shè)置為多個歸一化HRTF被巻積到音頻信號的處理完成之前的時段。
這里，如圖13所示，各個歸一化HRTF的順序巻積部分為CP0、CP1、 CP2禾PCP3，并且除了巻積部分CP0、 CP1、 CP2禾nCP3之夕卜，在其他部分中不存在HRTF數(shù)據(jù)，因此，在這些部分中，數(shù)據(jù)0被用作HRTF。
在第二示例的情況下，歸一化HRTF巻積單元的硬件配置示例如圖14所示。具體而言，根據(jù)第二示例，HRTF應(yīng)該被巻積到的輸入音頻信號Si在關(guān)于直接波的HRTF延遲單元61處被延遲關(guān)于直接波的預(yù)定延遲量，然后被提供到HRTF巻積電路62。
來自合成歸一化HRTF存儲器63的合成歸一化HRTF被提供到HRTF巻積電路62，并被巻積到音頻信號中。存儲在合成歸一化HRTF存儲器63中的合成歸一化HRTF是參考圖13所描述的合成歸一化HRTF。
第二示例即使在改變延遲量、增益等的情況下也會涉及所有合成歸一化HRTF的重寫，但是如圖14所示，其包括可以簡化用于巻積HRTF的電路的硬件配置的優(yōu)點。巻積方法的其他示例
根據(jù)上述第一和第二示例，關(guān)于預(yù)先測量的相應(yīng)方向的歸一化HRTF在關(guān)于直接波和所選反射波的每個巻積過程部分CPO、 CP1、 CP2和CP3處被巻積到音頻信號中。
但是，注意，關(guān)于所選反射波的HRTF的巻積開始時間點和巻積過程部分CP1、 CP2和CP3具有重要性，因此，將被巻積的信號實際上可能不是相應(yīng)的HRTF。
具體而言，例如，根據(jù)上述第一和第二示例，在針對直接波的巻積過程部分CPO處，關(guān)于直接波的歸一化HRTF (直接波方向HRTF)被巻積，但是在針對反射波的巻積過程部分CP1、 CP2和CP3處，通過將與巻積過程部分CPO相同的直接波方向HRTF乘以所采用的增益Gl、 G2和G3而被衰減的HRTF可以分別按簡化方式被巻積。
具體而言，在第一示例的情況下，與在歸一化HRTF存儲器513中的HRTF相同的關(guān)于直接波的歸一化HRTF被預(yù)先存儲在歸一化HRTF存儲器523、 533和543中?？商鎿Q地，可以進(jìn)行如下布置歸一化HRTF存儲器523、 533和543被省略，只提供歸一化HRTF存儲器513，針對直接波的歸一化HRTF被從相關(guān)的歸一化HRTF存儲器513讀出，以在每個巻積過程部分CP1、 CP2和CP3處將其提供到相關(guān)的增益調(diào)整單元524、534和544以及增益調(diào)整單元514。
此外，類似地，根據(jù)上述第一和第二示例，在針對直接波的巻積過程部分CPO處，關(guān)于直接波的歸一化HRTF (直接波方向HRTF)被巻積，但是在針對反射波的巻積過程部分CP1、 CP2和CP3處，通過將充當(dāng)巻積目標(biāo)的音頻信號延遲相應(yīng)的延遲量DL1、 DL2和DL3而獲得的音頻信號可以分別按簡化方式被巻積。具體而言，可以提供保存單元，其被配置用于保存充當(dāng)巻積目標(biāo)的音頻信號，所述音頻信號被分別延遲上述延遲量DL1、 DL2和DL3，并且保存在保存單元處的音頻信號在針對反射波的巻積過程部分CP1 、 CP2和CP3處被巻積。
采用HRTF巻積方法的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的示例(圖16到18)接下來，根據(jù)本發(fā)明實施例的HRTF巻積方法將被描述，該描述通過將本實施例應(yīng)用到多環(huán)繞音頻信號通過使用耳機(jī)被再現(xiàn)的情況，從而參考將本發(fā)明應(yīng)用到能夠使用虛擬聲音圖像定位進(jìn)行再現(xiàn)的再現(xiàn)設(shè)備的示例。
下述示例是假設(shè)遵循ITU (國際電信聯(lián)盟)-R的7.1聲道多環(huán)繞揚聲器的布置情況，并且HRTF被巻積，從而使得每個聲道的音頻分量在7.1聲道多環(huán)繞揚聲器的布置位置上被進(jìn)行虛擬聲音圖像定位。
圖15示出遵循ITU-R的7.1聲道多環(huán)繞揚聲器的布置示例，其中每個聲道的揚聲器被布置在以聽眾位置Pn為中心的環(huán)境中。
在圖15中，聽眾前方位置C是中心聲道的揚聲器位置。以中心聲道的揚聲器位置C為中心，在中心兩側(cè)相互分開60度角度范圍的位置LF和RF分別指示左前聲道和右前聲道。
隨后，在聽眾前方位置C的左右兩側(cè)60度到150度的范圍內(nèi)， 一對揚聲器位置LS和LB以及一對揚聲器位置RS和RB被設(shè)置在左側(cè)和右側(cè)。這些揚聲器位置LS和LB以及RS和RB被設(shè)置在相對于聽眾的對稱位置上。揚聲器位置LS和RS是左偏后聲道和右偏后聲道的揚聲器位置，而揚聲器位置LB和RB是左后聲道和右后聲道的揚聲器位置。
根據(jù)該聲音再現(xiàn)系統(tǒng)示例，頭戴式耳機(jī)被采用，其中七個耳機(jī)驅(qū)動器被分別相對于兩只耳朵中的每一只來布置，如以上參考圖5所述。
因此，根據(jù)該示例，如以上圖5所示，在相對于聽眾的水平方向和垂直方向中的每個方向上，以預(yù)定分辨率(例如針對每IO度的角度間隔)確定大量感知聲源位置，并且針對這大量感知聲源位置中的每一個，關(guān)于七個耳機(jī)驅(qū)動器中的每一個的歸一化HRTF被分別獲得。
隨后，當(dāng)利用本示例的頭戴式耳機(jī)從聲音上再現(xiàn)7.1聲道多環(huán)繞音頻信號時，所選的歸一化HRTF被巻積到7.1聲道多環(huán)繞音頻信號的每個聲道的音頻信號中，從而使得以圖15中的每個揚聲器位置C、 LF、 RF、LS、 RS、 LB和RB的方向作為虛擬聲音圖像定位方向來從聲音上再現(xiàn)7.1聲道多環(huán)繞音頻信號。
圖16和17示出聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的硬件配置示例。該圖被劃分成圖16和圖17的原因在于，考慮到紙張大小的方便，在一張紙的空間中難以示出本示例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，因此圖17是圖16的繼續(xù)。
注意，在圖16和17中，將被提供到圖15中的揚聲器位置C、 LF、RF、 LS、 RS、 LB和RB的每個聲道的音頻信號被記作相同的標(biāo)號C、LF、 RF、 LS、 RS、 LB和RB。這里，在圖16和17中，LFE (低頻率效應(yīng))聲道是低通效應(yīng)聲道，這是聲音圖像定位方向不確定的音頻，因此，根據(jù)該示例，該聲道是未被用作HRTF的巻積目標(biāo)的音頻聲道。
如圖16所示，7.1聲道信號，即八個聲道LF、 LS、 RF、 RS、 LB、RB、 C和LFE的音頻信號通過電平調(diào)整單元71LF、 71LS、 71RF、71RS、 71LB、 71RB、 71C和71LFE以及放大器72LF、 72LS、 72RF、72RS、 72LB、 72RB、 72C和72LFE被提供A/D轉(zhuǎn)換器73LF、 73LS、73RF、 73RS、 73LB、 73RB、 73C和73LFE，并被分別轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻信
號
如圖17所示，根據(jù)本示例，用于左耳的七個耳機(jī)驅(qū)動器90Ll、90L2、 90L3、 90L4、 90L5、 90L6和90L7被分別用于右前聲道的串話聲道xRF、左偏后聲道LS、左前聲道LF、左后聲道LB、中心聲道C、低通效應(yīng)聲道LFE以及右偏后聲道的串話聲道xRS。
而且，用于右耳的七個耳機(jī)驅(qū)動器90Rl、 90R2、 90R3、 90R4、90R5、 90R6和90R7被分別用于左偏后聲道的串話聲道xLF、右偏后聲道RS、右前聲道RF、右后聲道RB、中心聲道C、低通效應(yīng)聲道LFE以及左偏后聲道的串話聲道xLS。
根據(jù)本示例，進(jìn)行如下布置用于中心聲道C的音頻信號和用于低通效應(yīng)聲道LFE的音頻信號被共同生成并被分別提供到左和右耳機(jī)驅(qū)動器90L5和90R5，以及耳機(jī)驅(qū)動器90L6和90R6。如上所述，根據(jù)圖16和17所示的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，12聲道被生成，作為將被提供到頭戴式耳機(jī)的分別用于兩耳的耳機(jī)驅(qū)動器的音頻信號。
如圖16所示，根據(jù)本示例，提供了針對HRTF巻積處理單元74xRF、 74LS、 74LF、 74LB、 74xRS、 74LFE、 74C、 74xLS、 74RB、74RF、 74RS和74xLF的12條聲道。
HRTF巻積處理單元74xRF用于右前聲道的串話聲道xRF， HRTF巻積處理單元74LS用于左偏后聲道LS、 HRTF巻積處理單元74LF用于左前聲道LF， HRTF巻積處理單元74LB用于左后聲道LB， HRTF巻積處理單元74xRS用于右偏后聲道的串話聲道xRS， HRTF巻積處理單元74LFE用于低通效應(yīng)聲道LFE， HRTF巻積處理單元74C用于中心聲道C， HRTF巻積處理單元74xLS用于左偏后聲道的串話聲道xLS， HRTF巻積處理單元74RB用于右后聲道RB， HRTF巻積處理單元74RF用于右前聲道RF， HRTF巻積處理單元74RS用于右偏后聲道RS，并且HRTF巻積處理單元74xLF用于左偏后聲道的串話聲道xLF。
根據(jù)本示例，HRTF巻積處理單元74xRF、 74LS、 74LF、 74LB、74xRS、 74LFE、 74C、 74xLS、 74RB、 74RF、 74RS禾B 74xLF具有諸如圖18所示的相同硬件配置。
在本示例的情況下，如圖5所示，關(guān)于來自一個感知聲源位置方向的用于測量的聲波，HRTF在對應(yīng)于七個耳機(jī)驅(qū)動器的七個麥克風(fēng)中的每一個處被測量，并且按上述方式被分別歸一化，從而獲得七個歸一化HRTF。隨后，所獲得的七個歸一化HRTF被分別巻積到七個將被提供到
對應(yīng)于用于測量的麥克風(fēng)的耳機(jī)驅(qū)動器的音頻信號中。
因此，如圖18所示，HRTF巻積處理單元74xRF、 74LS、 74LF、74LB、 74xRS、 74LFE、 74C、 74xLS、 74RB、 74RF、 74RS和74xLF被配置為分別具有關(guān)于不包括LFE聲道的七個聲道的音頻信號的七個歸一化HRTF巻積單元101、 102、 103、 104、 105、 106禾n 107以及加法器108，該加法器108被配置為將來自七個歸一化HRTF巻積單元101到107的輸出相加。
七個歸一化HRTF巻積單元101到107中的每一個執(zhí)行歸一化HRTF關(guān)于其輸入音頻信號的巻積處理。作為七個歸一化HRTF巻積單元101到107中的每一個的硬件配置，圖12中的第一示例的硬件配置可以被采用，或者圖14中的第二示例的硬件配置可以被采用。
利用HRTF巻積處理單元74xRF、 74LS、 74LF、 74LB、 74xRS、74LFE、 74C、 74xLS、 74RB、 74RF、 74RS和74xLF中的每一個，將被巻積以定位作為7.1聲道多環(huán)繞的再現(xiàn)聲場的虛擬聲音圖像的所選歸一化HRTF (關(guān)于直接波和反射波的歸一化HRTF)中的每一個被巻積。
注意，根據(jù)本示例，HRTF巻積單元74LFE不執(zhí)行HRTF的巻積處 理，輸入低通效應(yīng)聲道的音頻信號，并不經(jīng)改變地輸出該信號。
如圖17所示，來自HRTF巻積處理單元74xRF、 74LS、 74LF、 74LB、 74xRS、 74LFE、 74C、 74xLS、 74RB、 74RF、 74RS禾Q 74xLF的 輸出音頻信號分別通過電平調(diào)整單元75xRF、 75LS、 75LF、 75LB、 75xRS、 75LFE、 75C、 75xLS、 75RB、 75RF、 75RS和75xLF被提供到 D/A轉(zhuǎn)換器76xRF、 76LS、 76LF 、 76LB 、 76xRS 、 76LFE 、 76C 、 76xLS、 76RB、 76RF、 76RS和76xLF，并被轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號。
來自D/A轉(zhuǎn)換器76xRF、 76LS、 76LF、 76LB、 76xRS、 76LFE、 76C、 76xLS、 76RB、 76RF、 76RS和76xLF的模擬音頻信號被分別提供 到電流-電壓轉(zhuǎn)換器77xRF、 77LS、 77LF、 77LB、 77xRS、 77LFE、 77C、 77xLS、 77RB、 77RF、 77RS和77xLF，并被從電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信 號。
隨后，來自電流-電壓轉(zhuǎn)換器77xRF、 77LS、 77LF、 77LB、 77xRS、 77LFE、 77C、 77xLS、 77RB、 77RF、 77RS禾卩77xLF的被轉(zhuǎn)換成電壓信 號的音頻信號分別在電平調(diào)整單元78xRF、 78LS、 78LF 、 78LB 、 78xRS、 78LFE、 78C、 78xLS、 78RB、 78RF、 78RS和78xLF處進(jìn)行電平 調(diào)整，然后被提供到增益調(diào)整單元79xRF、 79LS、 79LF 、 79LB 、 79xRS、 79LFE、 79C、 79xLS、 79RB、 79RF、 79RS和79xLF，并進(jìn)行增 益調(diào)整。
隨后，來自增益調(diào)整單元79xRF、 79LS、 79LF、 79LB和79xRS的輸 出音頻信號被分別通過放大器80L1、 80L2、 80L3、 80L4和80L7提供到 用于左耳的耳機(jī)驅(qū)動器90L1、 90L2、 90L3、 90L4和90L7。
而且，來自增益調(diào)整單元79xLS、 79RB、 79RF、 79RS和79xLF的輸 出音頻信號被分別通過放大器80R7、 80R4、 80R3、 80R2和80R1提供到 用于右耳的耳機(jī)驅(qū)動器90R7、 90R4、 90R3、 90R2和90R1。
而且，來自增益調(diào)整單元79C的輸出音頻信號通過放大器80L5被提 供到耳機(jī)驅(qū)動器90L5，并且還通過放大器80R5被提供到耳機(jī)驅(qū)動器90R5。此外，來自增益調(diào)整單元79LFE的輸出音頻信號通過放大器80L6 被提供到耳機(jī)驅(qū)動器90L6，并且還通過放大器80R6被提供到耳機(jī)驅(qū)動器 90R6。
聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的歸一化HRTF巻積開始定時的示例(圖19到27)
接下來，將描述在圖16中的HRTF巻積處理單元74xRF、 74LS、 74LF、 74LB、 74xRS、 74LFE、 74C、 74xLS、 74RB、 74RF、 74RS和 74xLF處被巻積的歸一化HRTF及其巻積開始定時。
例如，將描述當(dāng)假設(shè)房間具有垂直x水平-4550mmx3620mm的矩形平 行六面體形狀并且再現(xiàn)聲音空間具有遵循ITU-R的7.1聲道多環(huán)繞(其中 左前揚聲器位置LF和右前揚聲器位置RF之間的距離為1600mm)時 HRTF的巻積。注意，關(guān)于反射波，天花板反射和地板反射將被省略，并 且這里將只描述墻壁反射以簡化描述。
根據(jù)本實施例，關(guān)于直接波的歸一化HRTF、關(guān)于其串話分量的歸一 化HRTF、關(guān)于主要反射波的歸一化HRTF以及關(guān)于其串話分量的歸一化 HRTF將被巻積。
首先，為了將右前揚聲器位置RF設(shè)置為虛擬聲音圖像定位位置，關(guān) 于歸一化HRTF的聲波的方向可以被采用，例如如圖19所示。
具體而言，在圖19中，RFd指的是來自位置RF的直接波，并且 xRFd指的是對其左聲道的串話。注意，符號x指串話。這可被應(yīng)用到下 面的附圖。
而且，RFsR指的是來自位置RF的主要在右側(cè)墻壁反射的反射波， xRFsR指的是對其左聲道的串話。而且，RFfR指的是來自位置RF的主要 在前面墻壁反射的反射波，xRFfR指的是對其左聲道的串話。而且，RFsL 指的是來自位置RF的主要在左側(cè)墻壁反射的反射波，xRFsL指的是對其 左聲道的串話。此外，RFbR指的是來自位置RF的主要在后側(cè)墻壁反射 的反射波，xRFbR指的是對其左聲道的串話。
關(guān)于直接波及其串話以及反射波及其串話中的每一個，將被巻積的歸 一化HRTF是關(guān)于這些聲波最近被輸入到聽眾位置Pn的方向所測量的歸一化HRTF。具體而言，將被巻積的歸一化HRTF是與在一個方向上關(guān)于 聲波的七個耳機(jī)驅(qū)動器分別相對應(yīng)地測量的七個歸一化HRTF。
隨后，七個歸一化HRTF中的每個被巻積到將被提供給相應(yīng)的耳機(jī)驅(qū) 動器的聲道的音頻信號轉(zhuǎn)。
隨后，直接波RFd及其串話xRFd以及反射波RFsR、 RFfR、 RFsL和 RFbR及其串話xRFsR、 xRFfR、 xRFsL和xRFbR的歸一化HRTF關(guān)于右 前聲道RF的音頻信號的巻積開始時間點根據(jù)聲波的路徑長度被計算出， 并且獲得例如圖20所示的計算結(jié)果。
隨后，關(guān)于將被巻積的HRTF的增益，對于直接波的衰減量量被設(shè)置 為0。而且，對于反射波的衰減量量根據(jù)感知的聲音吸收程度來設(shè)置。
注意，圖20簡單地示出直接波RFd及其串話xRFd以及反射波 RFsR、 RFfR、 RFsL和RFbR及其串話xRFsR、 xRFfR、 xRFsL和xRFbR 的歸一化HRTF關(guān)于音頻信號的巻積開始時間點，但是沒有示出將被巻積 到將被提供到用于一個信道的耳機(jī)驅(qū)動器的音頻信號中的巻積開始時間 點。
具體而言，直接波RFd及其串話xRFd以及反射波RFsR、 RFfR、 RFsL禾卩RFbR及其串話xRFsR、 xRFfR、 xRFsL和xRFbR中的每一個在 用于該信道的HRTF巻積單元處被巻積，該HRTF巻積單元是從上述 HRTF巻積處理單元74xRF、 74LS、 74LF、 74LB、 74xRS、 74LFE、 74C、 74xLS、 74RB、 74RF、 74RS和74xLF中預(yù)先選出的。
這可以應(yīng)用到將被巻積以將另一聲道的揚聲器位置設(shè)置為虛擬聲音圖 像定位位置的歸一化HRTF與充當(dāng)巻積目標(biāo)的音頻信號以及將被巻積以將 右前揚聲器位置RF設(shè)置為虛擬聲音圖像定位位置的歸一化HRTF之間的 關(guān)系。
接下來，為了將左前揚聲器位置LF設(shè)置為虛擬聲音圖像定位位置， 關(guān)于將被巻積的歸一化HRTF的聲波方向可以被看作通過以對稱方式將圖 19所示的圖移到左側(cè)而獲得的那些方向。雖然圖中將不會示出，但是直 接波LFd及其串話xLFd、來自左側(cè)墻壁的反射波LFsL及其串話xLFsL、 來自前面墻壁的反射波LFfL及其串話xLFfL、來自右側(cè)墻壁的反射波LFsR及其串話xLFsR以及來自后側(cè)墻壁的反射波LFbL及其串話xLFbL 都被獲得。
隨后，將被巻積的歸一化HRTF根據(jù)相對于聽眾位置Pn的入射方向 來確定，并且其巻積開始時間點與圖20所示相同。
而且，類似地，為了將中心揚聲器位置C設(shè)置為虛擬聲音圖像定位位 置，關(guān)于將被巻積的歸一化HRTF的聲波方向例如如圖21所示。
具體而言，關(guān)于將被巻積的歸一化HRTF的聲波方向是直接波Cd、 來自右側(cè)墻壁的反射波CsR及其串話xCsR以及來自后側(cè)墻壁的反射波 CbR。在圖21中僅僅示出右側(cè)的反射波，但是左側(cè)也可以類似地設(shè)置， 即，來自左側(cè)墻壁的反射波CsL及其串話xCsL以及來自后側(cè)墻壁的反射 波CbL可以類似地設(shè)置。
隨后，將被巻積的歸一化HRTF根據(jù)直接波和反射波及其串話相對于 聽眾位置Pn的入射方向被確定，并且其巻積開始時間點與圖22所示相 同。
接下來，為了將右偏后揚聲器位置RS設(shè)置為虛擬聲音圖像定位位 置，關(guān)于將被巻積的歸一化HRTF的聲波方向例如如圖23所示。
具體而言，直接波RSd及其串話xRSd、來自右側(cè)墻壁的反射波 RSsR及其串話xRSsR、來自前面墻壁的反射波RSfR及其串話xRSfR、 來自左側(cè)墻壁的反射波RSsL及其串話xRSsL以及來自后側(cè)墻壁的反射波 RSbR及其串話xRSbR被獲得。隨后，將被巻積的歸一化HRTF根據(jù)這些 波相對于聽眾位置Pn的入射方向被確定，并且其巻積開始時間點與圖24 所示相同。
為了將左偏后揚聲器位置LS設(shè)置為虛擬聲音圖像定位位置，關(guān)于將 被巻積的歸一化HRTF的聲波方向可以被看作通過將圖23所示的圖以對 稱方式移到左側(cè)所獲得那些方向。雖然圖中將不會示出，但是直接波LSd 及其串話xLSd、來自左側(cè)墻壁的反射波LSsL及其串話xLSsL、來自前面 墻壁的反射波LSfL及其串話xLSfL、來自右側(cè)墻壁的反射波LSsR及其串 話xLSsR以及來自后側(cè)墻壁的反射波LSbL及其串話xLSbL被獲得。隨 后，將被巻積的歸一化HRTF根據(jù)這些波相對于聽眾位置Pn的入射方向被確定，并且其巻積開始時間點與圖24所示相同。
而且，為了將右后揚聲器位置RB設(shè)置為虛擬聲音圖像定位位置，關(guān) 于將被巻積的歸一化HRTF的聲波方向例如如圖25所示。
具體而言，直接波RBd及其串話xRBd、來自右側(cè)墻壁的反射波 RBsR及其串話xRBsR、來自前面墻壁的反射波RBfR及其串話xRBfR、 來自左側(cè)墻壁的反射波RBsL及其串話xRBsL以及來自后側(cè)墻壁的反射波 RBbR及其串話xRBbR被獲得。隨后，將被巻積的歸一化HRTF根據(jù)這 些波相對于聽眾位置Pn的入射方向被確定，并且其巻積開始時間點與圖 26所示相同。
為了將左后揚聲器位置LB設(shè)置為虛擬聲音圖像定位位置，關(guān)于將被 巻積的歸一化HRTF的聲波方向可以被看作通過將圖25所示的圖以對稱 方式移到左側(cè)所獲得那些方向。雖然圖中將不會示出，但是直接波LBd 及其串話xLBd、來自左側(cè)墻壁的反射波LBsL及其串話xLBsL、來自前 面墻壁的反射波LBfL及其串話xLBfL、來自右側(cè)墻壁的反射波LBsR及 其串話xLBsR以及來自后側(cè)墻壁的反射波LBbL及其串話xLBbL被獲 得。隨后，將被巻積的歸一化HRTF根據(jù)這些波相對于聽眾位置Pn的入 射方向被確定，并且其巻積開始時間點與圖26所示相同。
在此之前已經(jīng)描述了歸一化HRTF應(yīng)該被巻積到的直接波和反射波的 方向及其巻積開始定時，并且關(guān)于是否在HRTF巻積處理單元74xRF、 74LS、 74LF、 74LB 、 74xRS 、 74LFE、 74C、 74xLS 、 74RB 、 74RF、 74RS和74xLF中的哪個聲道處對這些歸一化HRTF執(zhí)行巻積處理的示例 如圖27所示。
根據(jù)本實施例，圖27A示出將在用于右前聲道的串話聲道xRF的 HRTF巻積處理單元74xRF處被巻積到直接波和反射波及其串話的歸一化 HRTF的巻積開始定時。
雖然圖中沒有示出將在用于左前聲道的串話聲道xLF的HRTF巻積處 理單元74xLF處被巻積到直接波和反射波及其串話的歸一化HRTF，但是 通過顛倒圖27A所示的直接波和反射波及其串話的兩側(cè)所獲得的歸一化 HRTF從與圖27A所示的巻積開始定時相同的開始定時起被巻積。圖27B示出將在用于中心聲道C的HRTF巻積處理單元74C處被巻 積的關(guān)于直接波Cd的歸一化HRTF的巻積開始定時。就是說，根據(jù)本示 例，只有關(guān)于中心聲道的直接波Cd的歸一化HRTF在HRTF巻積處理單 元74C處被巻積。
圖27C示出將在用于左前聲道LF的HRTF巻積處理單元74LF處被 巻積的關(guān)于直接波LFd的歸一化HRTF的巻積開始定時。就是說，根據(jù)本 示例，只有關(guān)于左前聲道的直接波LFd的歸一化HRTF在HRTF巻積處理 單元74LF處被巻積。
雖然在圖中沒有示出，但是在用于右前聲道RF的HRTF巻積處理單 元74RF處也只有關(guān)于右前聲道的直接波RFd的歸一化HRTF被巻積。
圖27D示出將在用于左后聲道LB的HRTF巻積處理單元74LB處被 巻積的關(guān)于直接波和反射波的歸一化HRTF的巻積開始定時。
雖然在圖中沒有示出，但是利用用于右后聲道RB的HRTF巻積處理 單元74RB，通過顛倒圖27D所示的直接波和反射波的兩側(cè)而獲得的歸一 化HRTF從與圖27D所示的巻積開始定時相同的開始定時起被巻積。
圖27E示出將在用于左偏后聲道LS的HRTF巻積處理單元74LS處 被巻積的關(guān)于直接波LSd的歸一化HRTF的巻積開始定時。就是說，根據(jù) 本示例，只有關(guān)于左偏后聲道的直接波LSd的歸一化HRTF在HRTF巻積 處理單元74LS處被巻積。
雖然在圖中沒有示出，但是在用于右偏后聲道RS的HRTF巻積處理 單元74RS處也只有關(guān)于右偏后聲道的直接波RSd的歸一化HRTF被巻 積。
圖27F示出將在用于右偏后聲道的串話聲道xRS的HRTF巻積處理 單元74xRS處被巻積的關(guān)于直接波和反射波及其串話的歸一化HRTF的 巻積開始定時。
雖然圖中沒有示出將在用于左偏后聲道的串話聲道xLS的HRTF巻積 處理單元74xLS處被巻積的關(guān)于直接波和反射波及其串話的歸一化 HRTF，但是通過顛倒圖27F所示的直接波和反射波及其串話的兩側(cè)而獲 得的歸一化HRTF從與圖27A所示的巻積開始定時相同的開始定時起被巻積。
注意，如上所述，以上關(guān)于直接波和反射波的歸一化HRTF的巻積的 描述是僅關(guān)于墻壁反射的，但是其可以完全相同的方式被應(yīng)用到天花板反 射和地板反射。
具體而言，圖28示出當(dāng)巻積HRTF以將右前揚聲器RF設(shè)置為虛擬聲 音圖像定位位置時，例如考慮天花板反射和地板反射。具體而言，可以認(rèn) 為存在在天花板處被反射并被輸入到右耳位置的反射波RFcR，類似地， 存在在天花板處被反射并被輸入到左耳位置的反射波RFcR，存在在地板 處被反射并被輸入到右耳位置的反射波RFgR，類似地，存在在地板處被 反射并被輸入到左耳位置的反射波RFgL。而且，關(guān)于這些反射波，雖然 圖中沒有示出，但是可以考慮串話。
關(guān)于這些反射波及其串話，將被巻積的歸一化HRTF是所測量的關(guān)于 這些聲波最近被輸入到聽眾位置Pn的方向的歸一化HRTF。隨后，關(guān)于 每個反射波的路徑長度被計算，并且每個歸一化HRTF的巻積開始定時被 確定。隨后，每個歸一化HRTF的增益根據(jù)從天花板和地板的材料、表面 形狀等感知到的聲音吸收程度而被確定為衰減量量。
聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的第二示例的配置示例(圖29)
圖16和17所示的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)是通過包含七個耳機(jī)驅(qū)動器的頭戴式 耳機(jī)來聲音再現(xiàn)7.1聲道多環(huán)繞音頻信號的情況，其中每個耳機(jī)驅(qū)動器用 于雙耳。
另一方面，下面描述的另一示例是通過包含用于雙耳的一個耳機(jī)驅(qū)動 器的公用頭戴式耳機(jī)來聲音再現(xiàn)7.1聲道多環(huán)繞音頻信號的情況。
假設(shè)以下描述的示例采用的是如圖5所示通過在雙耳附近布置七個麥 克風(fēng)用于7.1聲道多環(huán)繞而測量到的歸一化HRTF。因此，在歸一化 HRTF被巻積前的處理可以被認(rèn)為是與上述聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的處理完全相 同。具體而言，假設(shè)圖16所示的硬件配置與根據(jù)本示例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng) 的相同。
利用跟據(jù)本示例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，如圖29所示，來自電平調(diào)整單元75xRF、 75LS、 75LF、 75LB、 75xRS、 75LFE和75C的音頻信號被提供 到用于左側(cè)聲道的加法器110L以將這些音頻信號相加。
而且，來自電平調(diào)整單元75LFE、 75C、 75xLS、 75RB、 75RF、 75RS 和75xLF的音頻信號被提供到用于右側(cè)聲道的加法器110R以將這些音頻 信號相加。
隨后，來自加法器110L禾n 110R的輸出信號被分別提供到D/A轉(zhuǎn)換 器111L和111R，并被轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號。來自D/A轉(zhuǎn)換器111L和 111R的模擬音頻信號被分別提供到電流-電壓轉(zhuǎn)換器112L禾n 112R，并被 從電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。
隨后，來自電流-電壓轉(zhuǎn)換器112L和112R的被轉(zhuǎn)換成電壓信號的音 頻信號分別在電平調(diào)整單元U3L和113R處進(jìn)行電平調(diào)整，然后被提供 到增益調(diào)整單元114L和114R以進(jìn)行增益調(diào)整。
隨后，來自增益調(diào)整單元114L禾n 114R的輸出音頻信號被分別通過 放大器115L和115R提供到用于左耳的耳機(jī)驅(qū)動器120L和用于右耳的耳 機(jī)驅(qū)動器120R，并以聲音方式再現(xiàn)。
根據(jù)聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的第二示例，通過虛擬聲音圖像定位，可以利用耳 機(jī)來很好地再現(xiàn)7.1聲道多環(huán)繞聲場，其中所述耳機(jī)包括每個用于雙耳的 耳機(jī)驅(qū)動器。
實施例的優(yōu)點
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在利用HRTF執(zhí)行信號處理的情況下，測量系統(tǒng)的屬 性無法去除，因此最終巻積處理之后的聲音質(zhì)量惡化，除非使用具有良好 音質(zhì)的昂貴的揚聲器和麥克風(fēng)來進(jìn)行測量。另一方面，利用根據(jù)本實施例 的歸一化HRTF，測量系統(tǒng)的屬性可以去除，因此即使使用利用不具有平 坦屬性的便宜的揚聲器和麥克風(fēng)的測量系統(tǒng)，也能夠執(zhí)行聲音質(zhì)量不會惡 化的HRTF巻積處理。
此外，雖然無論揚聲器和麥克風(fēng)多么昂貴并且具有多好的屬性都無法 獲得理想的屬性(完全平坦)，但是利用本實施例，可以獲得更理想的 HRTF，其中根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的任意屬性都可以獲得。而且，例如以關(guān)于聽眾的各個方向作為虛擬聲源位置，僅獲得關(guān)于直
接波的HRTF而刪除了反射波，因此關(guān)于來自各個方向的聲波的HRTF可 以被容易地巻積到音頻信號中，并且在巻積關(guān)于每個方向的聲波的HRTF 時的再現(xiàn)聲場可以被容易地檢驗。
就是說，如上所述，可以進(jìn)行如下布置將虛擬聲音圖像定位位置設(shè) 置為特定位置，不僅關(guān)于來自該虛擬聲音圖像定位位置的直接波的HRTF 被巻積，而且關(guān)于來自可以被假設(shè)為來自虛擬聲音圖像定位位置的反射波 的方向的聲波的HRTF也被巻積，并且再現(xiàn)聲場可以被檢驗，以便執(zhí)行例 如哪個方向上的哪些反射波對虛擬聲音圖像定位是有效的等等之類的檢 驗。
其他實施例
雖然以上描述是關(guān)于主要以耳機(jī)作為用于執(zhí)行將被再現(xiàn)的音頻信號的 聲音再現(xiàn)的電-光轉(zhuǎn)換單元的情況，但是考慮到測量方法和處理內(nèi)容，本 發(fā)明可以被應(yīng)用到以揚聲器作為輸出系統(tǒng)(例如前環(huán)繞等等)的情況。
前面已經(jīng)描述了采用多環(huán)繞方法的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，但是不用說，上述 實施例也可被應(yīng)用到常見的雙聲道立體聲。
而且，不用說，上述實施例可以被應(yīng)用到除了 7.1聲道之外的其他多 環(huán)繞情形，例如5.1聲道、9.1聲道等等。
而且，已經(jīng)以ITU-R揚聲器的布置作為示例描述了 7.1聲道多環(huán)繞揚 聲器的布置，但是容易理解，上述實施例可被應(yīng)用到THX公司所推薦的 揚聲器的布置情況。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，取決于設(shè)計需求和其他因素，可以發(fā)生各 種修改、組合、子組合和替換，只要它們落在所附權(quán)利要求或其等同物的 范圍之內(nèi)即可。
本發(fā)明包含與2008年2月27日遞交到日本特許廳的日本專利申請JP 2008-045597相關(guān)的主題，該日本專利申請的全部內(nèi)容通過引用被結(jié)合于 此。
權(quán)利要求
1. 一種頭相關(guān)傳輸函數(shù)卷積方法，所述方法被配置用于當(dāng)音頻信號通過布置在聽眾雙耳附近位置上的電-聲轉(zhuǎn)換裝置被聲音再現(xiàn)時，將頭相關(guān)傳輸函數(shù)卷積到所述音頻信號中，所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)使聽眾在收聽所述音頻信號時就好像聲音圖像位于感知到的虛擬聲音圖像定位位置上，所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)卷積方法包括以下步驟當(dāng)聲源被布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且聲音收集裝置被布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上時，預(yù)先分別測量關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集裝置的直接波的方向的直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，以及關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集裝置的一個所選反射波的方向的一個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)或者關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集裝置的多個所選反射波的方向的多個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，以獲得這些頭相關(guān)傳輸函數(shù)；以及將所獲得的所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)和關(guān)于所述一個所選反射波的方向的所述一個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)或者關(guān)于所述多個所選反射波的方向的所述多個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)卷積到所述音頻信號中。
2. 如權(quán)利要求1所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法，其中在所述巻積 中，所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)和所述反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)的 相應(yīng)巻積是從開始所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)的巻積處理的開始時間 點以及開始每個所述反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)的巻積處理的開始時間點 中的每個開始時間點開始，在所述音頻信號的時間序列信號上執(zhí)行的，所 述開始時間點是根據(jù)所述直接波和所述反射波中的每一個從所述虛擬聲音 圖像定位位置到所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置的聲波路徑長度來確定的。
3. 如權(quán)利要求1所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法，其中關(guān)于所述反射 波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，根據(jù)在感知的反射部分處聲波的衰減率對增益進(jìn) 行調(diào)整，并執(zhí)行所述巻積。
4. 如權(quán)利要求1所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法，所述測量包括第一測量，進(jìn)一步包括將聲-電轉(zhuǎn)換裝置放置在假設(shè)放置有電-聲轉(zhuǎn)換裝置的聽眾雙耳附近，在在所述聽眾位置上存在假人頭或真人的狀態(tài)中，利用所述聲-電 轉(zhuǎn)換裝置拾取在感知聲源位置上發(fā)射的聲波，以及僅僅從直接到達(dá)所述聲-電轉(zhuǎn)換裝置的聲波測量頭相關(guān)傳輸函數(shù)； 第二測量，進(jìn)一步包括在在所述聽眾位置上不存在假人頭或真人的狀態(tài)中，利用所述聲-電轉(zhuǎn)換裝置拾取在感知聲源位置上發(fā)射的聲波，僅僅從直接到達(dá)所述聲-電轉(zhuǎn)換裝置的聲波測量自然狀態(tài)傳輸屬性；利用通過所述第二測量測得的所述自然狀態(tài)傳輸屬性對通過所述第一 測量測得的所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)進(jìn)行歸一化，以獲得歸一化的頭相關(guān)傳輸 函數(shù)；以及將在所述歸一化中獲得的所述歸一化的頭相關(guān)傳輸函數(shù)存儲在存儲單 元中。
5. 如權(quán)利要求4所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法，其中在所述歸一化 中，與從在所述感知聲源位置上發(fā)射所述聲波到直接到達(dá)所述聲-電轉(zhuǎn)換裝 置的時間相等的數(shù)據(jù)量被從在所述第一測量和所述第二測量中獲得的所述 頭相關(guān)傳輸函數(shù)和所述自然狀態(tài)傳輸屬性中刪除，并且所述歸一化處理被 執(zhí)行。
6. 如權(quán)利要求4所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法，所述歸一化進(jìn)一步 包括以下步驟對直接到達(dá)所述聲-電轉(zhuǎn)換裝置的每個時間軸數(shù)據(jù)執(zhí)行正交變換，以變 換成X-Y坐標(biāo)系的頻率軸數(shù)據(jù)；將每個所述X-Y坐標(biāo)系的頻率軸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)系數(shù)據(jù)；在所述極坐標(biāo)系數(shù)據(jù)的狀態(tài)下執(zhí)行所述歸一化處理以獲得所述歸一化 的頭相關(guān)傳輸函數(shù)的數(shù)據(jù)，并將該歸一化的頭相關(guān)傳輸函數(shù)的極坐標(biāo)系數(shù)據(jù)返回到所述X-Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)；以及對返回到所述X-Y坐標(biāo)系的所述歸一化的頭相關(guān)傳輸函數(shù)執(zhí)行反向正交變換，以變換成時間軸數(shù)據(jù)。
7. 如權(quán)利要求6所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法，還包括簡化步驟， 用于減小通過所述反向正交變換獲得的時間軸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)長度。
8. —種頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備，所述設(shè)備被配置用于當(dāng)音頻信號通 過布置在聽眾雙耳附近位置上的電-聲轉(zhuǎn)換裝置被聲音再現(xiàn)時，將頭相關(guān)傳 輸函數(shù)巻積到所述音頻信號中，從而好像聲音圖像位于感知到的虛擬聲音圖像定位位置上，所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備包括存儲單元，該存儲單元被配置為用于存儲當(dāng)聲源被布置在所述虛擬聲 音圖像定位位置上并且聲音收集裝置被布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上時測量出的關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集裝置的直接波的方向的直接 波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，以及關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集裝置的一個 所選反射波的方向的一個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)或者關(guān)于從所述聲源 到所述聲音收集裝置的多個所選反射波的方向的多個反射波方向頭相關(guān)傳 輸函數(shù)；以及巻積裝置，該巻積裝置被配置用于讀出所獲得的所述直接波方向頭相 關(guān)傳輸函數(shù)和關(guān)于所述一個所選反射波的方向的所述一個反射波方向頭相 關(guān)傳輸函數(shù)或者關(guān)于所述多個所選反射波的方向的所述多個反射波方向頭 相關(guān)傳輸函數(shù)，并巻積到所述音頻信號中。
9. 如權(quán)利要求8所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備，其中利用所述巻積 裝置，所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)和所述反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù) 的相應(yīng)巻積是從開始所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)的巻積處理的開始時 間點以及開始每個所述反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)的巻積處理的開始時間 點中的每個開始時間點開始，在所述音頻信號的時間序列信號上執(zhí)行的， 所述開始時間點是根據(jù)所述直接波和所述反射波中的每一個從所述虛擬聲 音圖像定位位置到所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置的聲波路徑長度來確定的。
10. 如權(quán)利要求8所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備，其中利用所述巻 積裝置，關(guān)于所述反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，根據(jù)在感知的反射部分處 聲波的衰減率對增益進(jìn)行調(diào)整，并執(zhí)行所述巻積。
11. 如權(quán)利要求8所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備，其中所述直接波 方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)和所述反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)是通過如下處理獲得的歸一化的頭相關(guān)傳輸函數(shù)將聲-電轉(zhuǎn)換裝置放置在假設(shè)放置有電-聲 轉(zhuǎn)換裝置的聽眾雙耳附近；在在所述聽眾位置上存在假人頭或真人的狀態(tài) 中，利用所述聲-電轉(zhuǎn)換裝置拾取在感知聲源位置上發(fā)射的聲波；僅僅從直 接到達(dá)所述聲-電轉(zhuǎn)換裝置的聲波測量頭相關(guān)傳輸函數(shù)；在在所述聽眾位置 上不存在假人頭或真人的狀態(tài)中，利用所述聲-電轉(zhuǎn)換裝置拾取在感知聲源 位置上發(fā)射的聲波；利用自然狀態(tài)傳輸屬性對所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)進(jìn)行歸 一化，所述自然狀態(tài)傳輸屬性是僅僅從直接到達(dá)所述聲-電轉(zhuǎn)換裝置的聲波 測量出的。
12. —種頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法，所述方法被配置用于當(dāng)音頻信號 通過布置在聽眾雙耳附近位置上的電-聲轉(zhuǎn)換裝置被聲音再現(xiàn)時，將頭相關(guān) 傳輸函數(shù)巻積到所述音頻信號中，所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)使聽眾在收聽所述 音頻信號時就好像聲音圖像位于感知到的虛擬聲音圖像定位位置上，所述 頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法包括以下步驟當(dāng)聲源被布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且聲音收集裝置被布 置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上時，預(yù)先獲得開始進(jìn)行關(guān)于從所述聲源 到所述聲音收集裝置的直接波的方向的直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)關(guān)于所 述音頻信號的巻積的直接波巻積開始時間點，以及開始進(jìn)行關(guān)于從所述聲 源到所述聲音收集裝置的一個所選反射波的方向的一個反射波方向頭相關(guān) 傳輸函數(shù)或者關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集裝置的多個所選反射波的方 向的多個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)關(guān)于所述音頻信號的巻積的一個反射 波巻積開始時間點或多個反射波巻積開始時間點；分別保存從所述直接波巻積開始時間點以及所述一個反射波巻積開始 時間點或所述多個反射波巻積開始時間點開始，將被巻積到所述音頻信號 的數(shù)據(jù)；以及分別從所述直接波巻積開始時間點以及所述一個反射波巻積開始時間 點或所述多個反射波巻積開始時間點開始，將所保存的數(shù)據(jù)巻積到所述音 頻信號。
13. 如權(quán)利要求12所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法，還包括以下步驟通過將聲源布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且將聲音收集裝置 布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上，來預(yù)先獲得關(guān)于從所述聲源到所述 聲音收集裝置的直接波的方向的直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，以及關(guān)于一 個所選反射波的方向的一個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)或者關(guān)于多個所選 反射波的方向的多個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)；并且其中所述所保存的數(shù)據(jù)是所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)和所述一個 或多個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)。
14. 如權(quán)利要求12所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法，還包括以下步驟通過將聲源布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且將聲音收集裝置 布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上，來獲得關(guān)于從所述聲源到所述聲音 收集裝置的直接波的方向的直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，并且其中所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)被保存作為從所述直接波巻積開 始時間點開始巻積的數(shù)據(jù)，并且通過根據(jù)所述一個或多個反射波巻積開始 時間點來衰減所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)而獲得的數(shù)據(jù)被保存作為從 所述一個或多個反射波巻積開始時間點開始巻積的數(shù)據(jù)。
15. 如權(quán)利要求12所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法，還包括以下步驟通過將聲源布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且將聲音收集裝置 布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上，來獲得關(guān)于從所述聲源到所述聲音 收集裝置的直接波的方向的直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，并且其中所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)被保存作為從所述直接波巻積開 始時間點開始巻積的數(shù)據(jù)，并且通過根據(jù)所述一個或多個反射波巻積開始 時間點來延遲所述音頻數(shù)據(jù)而獲得的數(shù)據(jù)被保存作為從所述一個或多個反 射波巻積開始時間點開始巻積的數(shù)據(jù)。
16. —種頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備，所述設(shè)備被配置用于當(dāng)音頻信號 通過布置在聽眾雙耳附近位置上的電-聲轉(zhuǎn)換裝置被聲音再現(xiàn)時，將頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積到所述音頻信號中，從而好像聲音圖像位于感知到的虛擬聲 音圖像定位位置上，所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備包括被配置用于執(zhí)行從直接波巻積開始時間點開始將作為直接波巻積數(shù)據(jù) 的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積到所述音頻信號的巻積處理裝置，其中所述頭相關(guān) 傳輸函數(shù)是通過將聲源布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且將聲音收 集裝置布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上而測量出的關(guān)于從所述聲源到所 述聲音收集裝置的直接波的方向的頭相關(guān)傳輸函數(shù)，并且所述直接波巻積 開始時間點是預(yù)先設(shè)置的開始關(guān)于所述音頻信號的巻積的時間點；以及被配置用于執(zhí)行從一個或多個反射波巻積開始時間點開始將作為反射 波巻積數(shù)據(jù)的一個頭相關(guān)傳輸函數(shù)或多個頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積到所述音頻 信號的巻積處理的裝置，其中所述一個頭相關(guān)傳輸函數(shù)或多個頭相關(guān)傳輸 函數(shù)是通過將聲源布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且將聲音收集裝 置布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上而測量出的關(guān)于從所述聲源到所述聲 音收集裝置的一個所選反射波的方向或多個所選反射波的方向的頭相關(guān)傳 輸函數(shù)，并且所述一個或多個反射波巻積開始時間點是預(yù)先設(shè)置的開始關(guān) 于所述音頻信號的巻積的時間點。
17. 如權(quán)利要求16所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備，其中所述直接波巻積數(shù)據(jù)是直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù) 是通過將聲源布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且將聲音收集裝置布 置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上而測量出的關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集裝置的直接波的方向的頭相關(guān)傳輸函數(shù)；并且其中所述反射波巻積數(shù)據(jù)是反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，所述反 射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)是通過將聲源布置在所述虛擬聲音圖像定位位置 上并且將聲音收集裝置布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上而測量出的關(guān)于 從所述聲源到所述聲音收集裝置的一個所選反射波的方向或多個所選反射 波的方向的頭相關(guān)傳輸函數(shù)。
18. 如權(quán)利要求16所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備，其中所述直接波 巻積數(shù)據(jù)是直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù) 是通過將聲源布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且將聲音收集裝置布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上而測量出的關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集裝置的直接波的方向的頭相關(guān)傳輸函數(shù)；并且其中所述反射波巻積數(shù)據(jù)是通過根據(jù)所述一個或多個反射波巻積 開始時間點衰減所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)而獲得數(shù)據(jù)。
19. 如權(quán)利要求16所述的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備，其中所述直接波 巻積數(shù)據(jù)是直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù) 是通過將聲源布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且將聲音收集裝置布 置在所述電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上而測量出的關(guān)于從所述聲源到所述聲音收 集裝置的直接波的方向的頭相關(guān)傳輸函數(shù)；并且其中所述反射波巻積數(shù)據(jù)是通過根據(jù)所述一個或多個反射波巻積 開始時間點延遲所述音頻數(shù)據(jù)而獲得數(shù)據(jù)。
20. —種頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法，所述方法被配置用于當(dāng)音頻信號 通過布置在聽眾雙耳附近位置上的電-聲轉(zhuǎn)換單元被聲音再現(xiàn)時，將頭相關(guān) 傳輸函數(shù)巻積到所述音頻信號中，所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)使聽眾在收聽所述 音頻信號時就好像聲音圖像位于感知到的虛擬聲音圖像定位位置上，所述 頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法包括以下步驟當(dāng)聲源被布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且聲音收集單元被布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換單元的位置上時，預(yù)先分別測量關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集單元的直接波的方向的直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，以及關(guān)于 從所述聲源到所述聲音收集單元的一個所選反射波的方向的一個反射波方 向頭相關(guān)傳輸函數(shù)或者關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集單元的多個所選反 射波的方向的多個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，以獲得這些頭相關(guān)傳輸函數(shù)；以及將所獲得的所述直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)和關(guān)于所述一個所選反射 波的方向的所述一個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)或者關(guān)于所述多個所選反 射波的方向的所述多個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積到所述音頻信號 中。
21. —種頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備，所述設(shè)備被配置用于當(dāng)音頻信號 通過布置在聽眾雙耳附近位置上的電-聲轉(zhuǎn)換單元被聲音再現(xiàn)時，將頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積到所述音頻信號中，從而好像聲音圖像位于感知到的虛擬聲 音圖像定位位置上，所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備包括存儲單元，該存儲單元被配置為用于存儲當(dāng)聲源被布置在所述虛擬聲 音圖像定位位置上并且聲音收集單元被布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換單元的位置上 時測量出的關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集單元的直接波的方向的直接 波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)，以及關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集單元的一個 所選反射波的方向的一個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)或者關(guān)于從所述聲源 到所述聲音收集單元的多個所選反射波的方向的多個反射波方向頭相關(guān)傳 輸函數(shù)；以及巻積單元，該巻積單元被配置用于讀出所獲得的所述直接波方向頭相 關(guān)傳輸函數(shù)和關(guān)于所述一個所選反射波的方向的所述一個反射波方向頭相 關(guān)傳輸函數(shù)或者關(guān)于所述多個所選反射波的方向的所述多個反射波方向頭 相關(guān)傳輸函數(shù)，并巻積到所述音頻信號中。
22. —種頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法，所述方法被配置用于當(dāng)音頻信號 通過布置在聽眾雙耳附近位置上的電-聲轉(zhuǎn)換單元被聲音再現(xiàn)時，將頭相關(guān) 傳輸函數(shù)巻積到所述音頻信號中，所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)使聽眾在收聽所述 音頻信號時就好像聲音圖像位于感知到的虛擬聲音圖像定位位置上，所述 頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積方法包括以下步驟.-當(dāng)聲源被布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且聲音收集單元被布 置在所述電-聲轉(zhuǎn)換單元的位置上時，預(yù)先獲得開始進(jìn)行關(guān)于從所述聲源 到所述聲音收集單元的直接波的方向的直接波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)關(guān)于所 述音頻信號的巻積的直接波巻積開始時間點，以及開始進(jìn)行關(guān)于從所述聲 源到所述聲音收集單元的一個所選反射波的方向的一個反射波方向頭相關(guān) 傳輸函數(shù)或者關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集單元的多個所選反射波的方 向的多個反射波方向頭相關(guān)傳輸函數(shù)關(guān)于所述音頻信號的巻積的一個反射 波巻積開始時間點或多個反射波巻積開始時間點；分別保存從所述直接波巻積開始時間點以及所述一個反射波巻積開始 時間點或所述多個反射波巻積開始時間點開始，將被巻積到所述音頻信號 的數(shù)據(jù)；以及分別從所述直接波巻積開始時間點以及所述一個反射波巻積開始時間 點或所述多個反射波巻積開始時間點開始，將所述所保存的數(shù)據(jù)巻積到所 述音頻信號。
23. —種頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備，所述設(shè)備被配置用于當(dāng)音頻信號 通過布置在聽眾雙耳附近位置上的電-聲轉(zhuǎn)換單元被聲音再現(xiàn)時，將頭相關(guān) 傳輸函數(shù)巻積到所述音頻信號中，從而聲音圖像被定位于感知到的虛擬聲音圖像定位位置上，所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積設(shè)備包括被配置用于執(zhí)行從直接波巻積開始時間點開始將作為直接波巻積數(shù)據(jù)的頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積到所述音頻信號的巻積處理的單元，其中所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)是通過將聲源布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且將聲音 收集單元布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換單元的位置上而測量出的關(guān)于從所述聲源到所述聲音收集單元的直接波的方向的頭相關(guān)傳輸函數(shù)，并且所述直接波巻 積開始時間點是預(yù)先設(shè)置的開始關(guān)于所述音頻信號的巻積的時間點；以及被配置用于執(zhí)行從一個或多個反射波巻積開始時間點開始將作為反射波巻積數(shù)據(jù)的一個頭相關(guān)傳輸函數(shù)或多個頭相關(guān)傳輸函數(shù)巻積到所述音頻信號的巻積處理的單元，其中所述一個頭相關(guān)傳輸函數(shù)或多個頭相關(guān)傳輸函數(shù)是通過將聲源布置在所述虛擬聲音圖像定位位置上并且將聲音收集單元布置在所述電-聲轉(zhuǎn)換單元的位置上而測量出的關(guān)于從所述聲源到所述聲 音收集單元的一個所選反射波的方向或多個所選反射波的方向的頭相關(guān)傳輸函數(shù)，并且所述一個或多個反射波巻積開始時間點是預(yù)先設(shè)置的開始關(guān) 于所述音頻信號的巻積的時間點。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種頭相關(guān)傳輸函數(shù)卷積方法和設(shè)備。該頭相關(guān)傳輸函數(shù)(HRTF)卷積方法被配置用于當(dāng)音頻信號通過布置在聽眾雙耳附近位置上的電-聲轉(zhuǎn)換裝置被聲音再現(xiàn)時，將HRTF卷積到音頻信號中，該HRTF使聽眾在收聽音頻信號時就好像聲音圖像位于感知到的虛擬聲音圖像定位位置上，所述方法包括以下步驟當(dāng)聲源被布置在虛擬聲音圖像定位位置上并且聲音收集裝置被布置在電-聲轉(zhuǎn)換裝置的位置上時，預(yù)先分別測量關(guān)于從聲源到聲音收集單元的直接波的方向的直接波方向HRTF，以及關(guān)于從聲源到聲音收集單元的一個或多個所選反射波的方向的反射波方向HRTF；并且將所獲得的直接波方向HRTF和反射波方向HRTF卷積到音頻信號中。
文檔編號H04S5/02GK101521843SQ200910118310
公開日2009年9月2日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者福井隆郎, 西尾文孝 申請人:索尼株式會社