4d裸耳全息立體聲實現方法
【專利說明】4D裸耳全息立體聲實現方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及音頻處理技術領域，尤其是一種4D裸耳全息立體聲實現方法。
【背景技術】
[0003]立體聲，就是指具有立體感的聲音。自然界發出的聲音是立體聲，但如果我們把這些立體聲經記錄、放大等處理后而重放時，所有的聲音都從一個揚聲器放出來，這種重放聲(與原聲源相比)就不是立體的了。這時由于各種聲音都從同一個揚聲器發出，原來的空間感(特別是聲群的空間分布感)也消失了。這種重放聲稱為單聲。如果從記錄到重放整個系統能夠在一定程度上恢復原發生的空間感(不可能完全恢復)，那么，這種具有一定程度的方位層次感等空間分布特性的重放聲，稱為音響技術中的立體聲。
[0004]立體聲源于雙聲道的原理，立體聲不算和雙聲道一個概念，但是是因果關系。
[0005]人們聽聲音時，可以分辨出聲音是由哪個方向傳來的，從而大致確定聲源的位置。人們之所以能分辨聲音的方向，是由于人們有兩只耳朵的緣故。例如，在人們的右前方有一個聲源，那么，由于右耳離聲源較近，聲音就首先傳到右耳，然后才傳到左耳，并且右耳聽到的聲音比左耳聽到的聲音稍強些。如果聲源發出的聲音頻率很高，傳向左耳的聲音有一部分會被人頭反射回去，因而左耳就不容易聽到這個聲音。兩只耳朵對聲音的感覺的這種微小差別，傳到大腦神經中，就使人們能夠判斷聲音是來自右前方。這就是通常所說的“雙耳效應”。
[0006]如果錄音時能夠把不同聲源的空間位置反映出來，使人們在聽錄音時，就好像身臨其境直接聽到各方面的聲源發音一樣。這種放聲系統重放的具有立體感的聲音，就是立體聲。
[0007]“立體”的概念是采用多麥克風定位錄音技術，將聲音分成兩個“相位”錄制，還原時使用左右兩個揚聲器放音，這就是雙聲道。雙聲道營造了一個平面的聲場(主要是左右)，高保真的系統還能在一定程度上表現出“縱深”的效果，使我們在聽的時候能得到“現場感”，因此也就稱其為“立體聲”。
[0008]所以，立體聲最初出現的就是雙聲道。
[0009]隨著技術的發展，2.1,5.1、16、32聲道的音頻系統都已出現，“立體”的概念已失去其原特定的意義，現在追求的是“全方位”、“親臨感”。現在對音頻系統的簡單表述就是“聲道”的構成特點，如:2.1重低音系統、5.1杜比環繞立體聲系統、7.1THX立體環繞家庭影院系統等。
[0010]Dolby Pro Logic(杜比定向邏輯技術)是一種矩陣解碼技術，它能夠將VHS錄影帶及TV節目中已編碼在立體聲音軌上的杜比環繞聲的節目解碼還原為四聲道輸出的環繞聲節目。而Dolby Pro Logic II (第二代杜比定向邏輯技術)要更為先進一些，它能從任何立體聲節目源分離出五個獨立聲道的環繞聲(左、中置、右，左環繞及右環繞)，即便原來的節目沒有經過杜比環繞聲的編碼處理也能實現。對于經過杜比環繞聲編碼的節目的回放，如電影音軌，其聲音效果可與Dolby Digital 5.1媲美；對于未編碼的立體聲節目，如立體聲CD唱片，節目回放的效果可營造出更寬廣的、更有包圍感的聲場環境。與第一代技術相比，第二代杜比定向邏輯的另一項改善之處在于它提供了全頻段的兩個獨立的環繞聲道，而第一代技術只有單一的、頻段有限的環繞聲道。
[0011]杜比對第一代全景聲的揚聲器數量要求設定在64個音箱，其中包括了 3個低音聲道。這是影院級最高配置，擁有64個揚聲器播放杜比全景聲。
[0012]Dolby Pro Logic II (第二代杜比定向邏輯技術)在重放時，首先需要5.1的音源，并且需要配置5+1個音箱，缺一不可，因此對使用條件要比普通雙聲道立體聲苛刻且成本較高。
【發明內容】
[0013]本發明要解決的技術問題是提供一種4D裸耳全息立體聲實現方法，把2.0立體聲音計算成4D裸耳全息立體聲。即2.0音響系統中播放出杜比全景聲64個音箱的效果。
[0014]為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:
4D裸耳全息立體聲實現方法，所述方法包括:
將一個立體聲2.0音頻文件分析掃描后，取得原聲學空間；
將原聲學空間處理后建立空間模型，此處空間模型即為4D動態聲場；
將立體聲2.0音頻去除原聲學空間后再進行處理得到處理后音頻；
將處理后音頻與空間模型合成，生成4D裸耳全息立體聲音頻文件；
使用在具有至少兩個揚聲器的聲音再現系統中播放4D裸耳全息立體聲音頻文件。
[0015]進一步的，處理后音頻通過以下步驟生成:
將立體聲2.0音頻去除原聲學空間，把音頻聲波通過數據變形，通過處理后建立的空間模型引導基頻強制拉伸到的各個基頻相對應的相位，各個基頻是指空間模型的各個基頻處于原聲學空間的各個基頻所對應的位置的拉伸映射位置，從空間函數逆進推演檢測處理前與處理后的基頻變形，校正各個基頻在拉升過程中產生的直流偏移信息，生成處理后音頻。
[0016]優選的，使用濾波器去除各個基頻在拉伸過程中產生的相位干涉信息。
[0017]優選的，使用延遲器使中頻部分產生延遲，直到與高頻部分同步播出。
[0018]優選的，使用延遲器使低頻部分產生延遲，直到與中高頻部分同步播出。
[0019]進一步的，空間模型通過以下步驟生成:
從音頻聲波分析各基頻的振幅、空間殘響和相位信息，建立擬建空間模型；
從音頻聲波分析聲波復合基頻部分獲取復合音色信息函數，此函數即為原基頻函數，將原基頻函數處理后得到處理后基頻模型；
將處理后基頻模型和擬建空間模型合成空間模型。
[0020]進一步的，處理后基頻模型通過以下步驟生成:
51、計算出單一基頻信息函數；
52、尋找出單一基頻信息函數中最具有代表特征的函數數據，包含描述振幅、頻率在絕對比例上的多次出現的數據部分，后生成最具有代表特征的音頻； 53、掃描最具有代表特征的音頻的諧波部分和泛音部分；
54、對單一基頻信息函數使用三分損益法建立模擬自然諧波部分和模擬自然泛音部分，生成擬建基頻模型；
55、用學習的方法掃描記錄步驟S3和步驟S4的差異，并把差異建立差異函數；
56、用差異函數對擬建基頻模型進行校隊補償，得到處理后的基頻模型。
[0021]優選的，空間模型和處理后音頻的頭文件通過逆進算法，推演獲取文件中原系統開發平臺的開發語言和原文件波形生成時使用的軟件算法。
[0022]本發明的有益效果是:
本發明算法簡單，音質效果好