用于再現聲學場景的音頻數據的安排和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于再現音頻數據一一具體而言，用于驅動耳機組件的與給定環境中的至少一個音頻對象和/或至少一個聲源相對應的第一耳機聲道和第二耳機聲道一一的安排和方法。
[0002]發明背景
[0003]多聲道信號可以由三個或更多個揚聲器(例如，5.1或7.1環繞聲聲道揚聲器)進行再現以形成二維(2D)和/或三維(3D)效果。
[0004]常規環繞聲系統可以產生置于關于定位在系統的所謂最有效點(sweet spot)中的一位收聽者的任何方向上的聲音。然而，常規的5.1或7.1環繞聲系統并不允許再現收聽者在靠近其頭部的距離處所感知到的聽覺事件。若干種其他的空間音頻技術(如波場合成(WFS)或高階高保真立體聲(Η0Α)系統)能夠產生所謂的集中源，該集中源可以使用大量揚聲器將聲能集中在相對于收聽者的一個可確定位置處來引起上述鄰近效應。
[0005]基于聲道的環繞聲再現和基于對象的場景渲染是本領范圍中已知的。存在若干種用放置在所謂的最有效點周圍的多個揚聲器來再現音頻的環繞聲系統。最有效點是收聽者為感知音頻內容的最佳空間印象而應定位之處。這種類型的最常規系統是普遍的5.1或7.1系統，這些系統具有定位在圍繞收聽者的一個長方形、圓形或球形上的5個或7個揚聲器以及一個低頻效果聲道。用于供給揚聲器的音頻信號或者是在產生過程期間通過混音器(例如，影片聲軌、音樂聲軌)形成，或者它們是例如在交互式游戲情景中或者從其他基于對象的情景實時地生成。
[0006]圖1示出了一種眾所周知的再現系統，該再現系統包括具有圍繞環境1中(例如，在室內)的收聽者L的位置X所安排的多個揚聲器(4.1至4.5)和至少兩個揚聲器吧(5.1和5.2)的一個環繞系統，以產生多個音頻信號，例如，影片聲軌、音樂聲軌、交互式游戲情景以及因此針對室內的收聽者L的聲學場景2:而該環繞系統產生遠聲音效果，并且這些揚聲器吧(5.1和5.2)產生靠近收聽者L的效果。
[0007]文獻KR 100 818 660 B1描述了針對近場中的模型通過用不同的方法模擬近場中的遠耳和近耳來提高虛擬現實的沉浸感的一種3D聲音生成系統。針對近場中的模型的3D聲音生成系統包括遠耳處理單元和近耳處理單元。遠耳處理單元處理在近場中所生成的聲源中的到達定位在遠側處的耳朵中的聲源。具有2KHz-5KHz截止頻率的高通濾波器被包括在遠耳處理單元處以便衰減高頻。近耳處理單元處理在近場中所生成的聲源中的到達定位在近側處的耳朵中的聲源。
[0008]文獻W0 2011/068192 A1提供了一種實現聲音從人體內部到人體外部(或者相反地，從人體外部到人體內部)的移動的聲學空間。可安裝在耳朵附近的聲音輸出裝置被用作定位在人類頭部中的內部聲音的輸出裝置，并且定位在外部的聲音輸出裝置被用作外部聲音的輸出裝置；聲音的空間效果被實現為在身體的內部與外部之間的聲學空間。聲學轉換裝置設有聲音信號生成裝置、可安裝在收聽者的耳朵附近的至少一個內部聲音輸出裝置以及定位在距收聽者一定距離處的至少一個外部聲音輸出裝置。內部聲音輸出裝置和外部聲音輸出裝置能夠進行同步輸出，并且所述這些裝置輸出不同的聲音信息，從而使得收聽者可以聽到來自內部聲音輸出裝置和外部聲音輸出裝置的聲音。
【發明內容】
[0009]本發明的目的是通過各自被多個聲道驅動用于形成多維(具體而言，二維或三維)聲音效果的第一耳機和第二耳機來提供一種具有對聲學場景中的音頻數據的改進的再現的安排和方法。
[0010]該目的通過一種根據權利要求1所述的用于提供耳機組件的第一耳機聲道和第二耳機聲道的安排并且通過一種根據權利要求8所述的用于提供耳機組件的第一耳機聲道和第二耳機聲道的方法來實現。
[0011]從屬權利要求中給出了本發明的優選實施例。
[0012]根據本發明，提供了一種用于再現在給定環境中的聲學場景的音頻數據的安排，以便驅動耳機組件的與被細分成至少一個遠范圍并細分成至少一個近范圍的聲學場景中的至少一個音頻對象和/或至少一個聲源相對應的至少第一耳機聲道和第二耳機聲道，例如，以便針對該至少第一和第二耳機聲道生成多個音頻信號，其中，該安排包括:
[0013]-第一耳機聲道；
[0014]-第二耳機聲道；
[0015]-基本聲道提供器；
[0016]-鄰近聲道提供器，其中:
[0017]-該基本聲道提供器被配置成用于提供基本系統的第一基本效果聲道和第二基本效果聲道以創建與至少一個遠范圍相對應的至少一個基本音頻信號，具體而言，該基本聲道提供器至少包括被適配成用于再現與被安排在至少一個遠距離中的至少一個音頻對象和/或聲源相對應的音頻信號的基本系統；
[0018]-該鄰近聲道提供器被配置成用于提供鄰近系統的第一鄰近效果聲道和第二鄰近效果聲道以創建與至少一個近范圍相對應的至少一個鄰近音頻信號，具體而言，該鄰近聲道提供器被適配成用于再現與被安排在至少一個近距離中的至少一個音頻對象和/或聲源相對應的音頻信號；并且其中，
[0019]-該第一耳機聲道由該第一基本效果聲道和該第一鄰近效果聲道驅動；并且
[0020]-該第二耳機聲道由該第二基本效果聲道和該第二鄰近效果聲道驅動。
[0021]該第一和第二耳機聲道與擴展的虛擬2D或3D聲音效果相對應，其方式為使得，通過利用對距離(在遠范圍或近范圍上或者在兩個范圍之間以及因此在遠離與靠近之間的任何距離上)和/或方向(在到收聽者的位置的角度位置中并且分別在第一和/或第二耳機聲道上=在左耳和/或右耳上)的感知來再現在相對于在聲學場景和/或環境中的收聽者的位置的虛擬和/或真實聲學場景的空間中的給定的虛擬或真實音頻對象和/或聲源。
[0022]在一個示例性實施例中，聲學場景包括圍繞收聽者安排的至少一個給定的近范圍和至少一個給定的遠范圍。
[0023]在一個示例性實施例中，基本系統被適配成用于再現與被安排在至少一個遠范圍中的至少一個音頻對象和/或聲源相對應的多個音頻信號。鄰近系統被適配成用于再現與被安排在至少一個近范圍中的至少一個音頻對象和/或聲源相對應的多個音頻信號。
[0024]在一個示例性實施例中，音頻對象是發出具有確定的發射特性(如例如，發射方向和阻尼)的聲音的空間上分布的聲學發射源。真實音頻對象可以作為例如說話的人或者演奏音樂的音樂器材來給出。虛擬音頻對象可以對應于虛擬場景，如視頻游戲中的圖形或者合成的背景噪聲。在一個示例性實施例中，聲源是在聲學場景中從確定的位置發出聲音的聲學點源。聲源可以例如由揚聲器、音響機器或其他真實聲源給出。
[0025]該安排可以用于交互式游戲情景、電影和/或其他PC應用中，其中，多維的(具體而言，2D或3D的)聲音效果是令人期望的。具體而言，該安排允許2D或3D聲音效果，具體而言，在耳機組件中所生成的鄰近效果以及基本效果或遠效果，這些效果非常靠近收聽者以及遠離收聽者或者在兩者之間的任何范圍。為此目的，聲學環境和/或聲學場景被細分為給定數量的遠范圍和近范圍。例如，在交互式游戲情景中，風噪聲可以在至少一個給定的遠范圍中遠離收聽者地生成，其中，聲音可以在至少一個給定的近范圍中僅在收聽者的一只耳朵中或者靠近收聽者的耳朵處生成。在其他情景中，音頻對象和/或聲源使用在不同的近的或遠的起作用的音頻系統之間的平移(具體而言，平移，例如，在基本系統與鄰近系統之間的混合)而圍繞收聽者在對應的遠范圍和/或近范圍中移動，從而使得其對收聽者聽起來聲音來自空間中的任何位置，其中，平移表示單耳聲學信號或一對立體聲學信號傳播進入多個新的聲學信號中，例如，進入一對新的立體聲信號中。特別地，平移可以實現為基本系統與鄰近系統之間的混合，從而使得收聽者感知到音頻對象和/或聲源在聲學場景中的移動。此外，在提供第一和第二耳機聲道的過程中可以考慮收聽者的移動(例如，頭部移動)，其中，相應地利用收聽者的頭部位置來跟蹤所生成的第一和第二耳機聲道。
[0026]在一個示例性實施例中，基本系統和鄰近系統被適配成用于通過在基本系統與鄰近系統之間平移同一個音頻對象和/或同一個聲源一一具體地其方式為使得此音頻對象和/或此聲源在這些近范圍或這些遠范圍中的一個范圍之內或者在不同的范圍之間被平移一一來處理此音頻對象和/或此聲源的對應的平移信息。
[0027]在一個可能的實施例中，基本系統是包括基于多個頭部相關傳遞函數(HRTF)和/或雙耳室內脈沖響應(BRIR)的基本系統的計算機實現的系統，該基本系統表示如何在收聽者的雙耳處接收來自給定環境中的遠點的聲音。基本聲道提供器是2D或3D聲道提供器，該2D或3D聲道提供器被適配成用于針對對應的第一和第二耳機聲道使用多個對應的頭部相關傳遞函數和/或雙耳室內脈沖響應進行基本系統感知以生成音頻信號(具體而言，是基本音頻信號)來提供第一和第二基本效果聲道，該音頻信號被適配成用于針對對應的第一和第二耳機聲道在收聽者的遠范圍中將至少一個音頻對象和/或至少一個聲源平移至對應的角度位置并且使其具有對應的強度。給出了(具體而言，測量了)針對耳機組件的基本系統的那些頭部相關傳遞函數和雙耳室內脈沖響應。
[0028]在一個可能的實施例中，鄰近系統是包括基于HRTF/BRIR的鄰近系統的計算機實現的系統，該鄰近系統表示如何在收聽者的雙耳處接收來自給定環境中的近點的聲音。鄰近聲道提供器是2D或3D聲道提供器，該2D或3D聲道提供器被適配成用于針對對應的第一和第二耳機聲道使用多個對應的頭部相關傳遞函數和/或雙耳室內脈沖響應進行鄰近系統感知以生成鄰近音頻信號來提供第一和第二鄰近效果聲道，該音頻信號被適配成用于針對對應的第一和第二耳機聲道在收聽者的近范圍中將至