使用2D設置對高保真度立體聲響復制音頻聲場表示進行解碼以便音頻回放的方法和裝置制造方法及圖紙

3D中的聲音場景能夠被合成或捕獲為自然聲場。對于解碼，需要特定于給定的揚聲器設置并且使用已知的揚聲器位置生成的解碼矩陣。然而，對于像例如5.1環繞這樣的2D揚聲器設置，一些源方向衰減。針對已知位置處的L個揚聲器對聲場格式的經編碼的音頻信號進行解碼的改進方法包括以下步驟：將至少一個虛擬揚聲器的位置添加(10)到L個揚聲器的位置；生成(11)3D解碼矩陣(D’)，其中使用L個揚聲器的位置(公式I)和至少一個虛擬位置(公式II)；對3D解碼矩陣(D’)進行向下混合(12)；以及使用規模縮減的3D解碼矩陣(公式III)對經編碼的音頻信號(i14)進行解碼(14)。結果，獲得多個經解碼的揚聲器信號(q14)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及對音頻聲場表示進行解碼，特別是對經高保真度立體聲響復制(Ambisonics)格式化的音頻表示，進行解碼以便使用2D或近2D設置進行音頻回放的方法和裝置。
技術介紹
準確定位是任何空間音頻再現系統的關鍵目標。這樣的再現系統非常適用于會議系統、比賽或者受益于3D聲音的其他虛擬環境。3D中的聲音場景能夠被合成或捕獲為自然聲場。諸如例如高保真度立體聲響復制這樣的聲場信號攜帶所期望的聲場的表示。需要解碼處理以從聲場表示獲得個體揚聲器信號。對經高保真度立體聲響復制格式化的信號進行解碼也被稱為“呈現”。為了合成音頻場景，需要涉及空間揚聲器布置的平移功能(panningfunction)以便獲得給定聲源的空間定位。為了記錄自然聲場，需要麥克風陣列以捕獲空間信息。高保真度立體聲響復制方法是非常適合于實現這一點的工具。基于聲場的球諧函數分解，經高保真度立體聲響復制格式化的信號攜帶所期望的聲場的表示。雖然基本的高保真度立體聲響復制格式或B格式使用零階和一階的球諧函數，但是所謂高階高保真度立體聲響復制(HigherOrderAmbisonics，HOA)還使用至少二階的球諧函數。揚聲器的空間布置被稱為揚聲器設置。對于解碼處理，需要解碼矩陣(也被稱為呈現矩陣)，其特定于給定的揚聲器設置并且使用已知的揚聲器位置來生成。常用的揚聲器設置是使用兩個揚聲器的立體聲設置、使用五個揚聲器的標準環繞設置以及使用多于五個揚聲器的環繞設置的擴展。然而，這些熟知的設置受限于二維(2D)，例如沒有再現高度信息。用于能夠再現高度信息的已知揚聲器設置的呈現在聲音定位和著色方面具有缺點：或者空間垂直平移以非常不均勻的響度被感知，或者揚聲器信號具有強的旁瓣，這對于偏離中心的收聽位置特別不利。因此，在將HOA聲場描述呈現給揚聲器時，所謂的能量保持(energy-preserving)的呈現設計是優選的。這意味著信號聲源的呈現導致恒定能量的揚聲器信號，而與源的方向無關。換句話說，揚聲器呈現器保持由高保真度立體聲響復制表示攜帶的輸入能量。來自專利技術人的國際專利公開WO2014/012945A1[1]描述針對3D揚聲器設置具有良好的能量保持和定位性質的HOA呈現器設計。然而，雖然該方法對覆蓋所有方向的3D揚聲器設置工作得非常好，但是對于2D揚聲器設置(像例如5.1環繞這樣的)，一些源方向衰減。這特別適用于沒有放置揚聲器的方向，例如來自頂部。在F.Zotter和M.Frank的“All-RoundAmbisonicPanningandDecoding”[2]中，如果在由揚聲器建立的凸包中存在漏洞，則添加“想象的”揚聲器。然而，對于在真實揚聲器上的回放，省略針對該想象的揚聲器所得到的信號。這樣，來自該方向(亦即，未安置真實揚聲器的方向)的源信號仍然將衰減。而且，那篇論文僅示出想象揚聲器的使用以便與VBAP(矢量基幅度平移)一起使用。
技術實現思路
因此，仍然存在的問題是針對2D(2維)揚聲器設置設計能量保持的高保真度立體聲響復制呈現器，其中，來自沒有放置揚聲器的方向的聲源較少地衰減或者根本不衰減。2D揚聲器設置可以被分類為揚聲器的仰角在所定義的小范圍內(例如，<10°)使得它們接近于水平面的設置。本說明書描述用于針對規則的或者不規則的空間揚聲器分布對經高保真度立體聲響復制格式化的音頻聲場表示進行呈現/解碼的解決方案，其中，呈現/解碼提供高度改良的定位和著色性質并且是能量保持的，并且其中，甚至來自沒有揚聲器可用的方向的聲音也被呈現。有利地，來自沒有揚聲器可用的方向的聲音以與在揚聲器在相應的方向上可用的情況下應具有的能量和感知響度基本上相同的能量和感知響度來呈現。當然，這些聲源的精確定位是不可能的，因為沒有揚聲器在其方向上可用。具體地，至少一些所描述的實施例提供用于獲得對HOA格式的聲場數據進行解碼的解碼矩陣的新方式。因為至少該HOA格式描述不直接與揚聲器位置相關的聲場，并且將要獲得的揚聲器信號未必是以基于信道的音頻格式，所以HOA信號的解碼總是與呈現音頻信號緊密相關。原則上，這也適用于其他音頻聲場格式。因此，本公開涉及對聲場相關的音頻格式進行解碼和呈現。術語解碼矩陣和呈現矩陣被用作同義詞。為了獲得具有良好的能量保持性質的用于給定設置的解碼矩陣，在沒有揚聲器可用的位置處添加一個或多個虛擬揚聲器。例如，為了獲得用于2D設置的改進的解碼矩陣，在頂部和底部(對應于仰角角度+90°和-90°，并且2D揚聲器以近似0°仰角來放置)添加兩個虛擬揚聲器。對于該虛擬3D揚聲器設置，設計滿足能量保持性質的解碼矩陣。最后，將來自用于虛擬揚聲器的解碼矩陣的加權因子與對2D設置的真實揚聲器的恒定增益混合。根據一個實施例，通過以下來生成用于將高保真度立體聲響復制格式的音頻信號呈現或解碼到揚聲器的給定集合的解碼矩陣(或呈現矩陣)：通過使用常規方法并且使用修改的揚聲器位置來生成第一初步解碼矩陣，其中，修改的揚聲器位置包括揚聲器的給定集合的揚聲器位置以及至少一個添加的虛擬揚聲器位置；以及對第一初步解碼矩陣進行向下混合(downmix)，其中，與至少一個添加的虛擬揚聲器有關的系數被移除并且被分給與揚聲器的給定集合的揚聲器有關的系數。在一個實施例中，接著是對解碼矩陣進行歸一化的隨后步驟。得到的解碼矩陣適合于將高保真度立體聲響復制信號呈現或解碼到揚聲器的給定集合，其中，甚至來自不存在揚聲器的位置的聲音也以正確的信號能量被再現。這是由于改進的解碼矩陣的結構。優選地，第一初步解碼矩陣是能量保持的。在一個實施例中，解碼矩陣具有L行和O3D列。行數對應于2D揚聲器設置中的揚聲器的數量，列數對應于根據O3D＝(N+1)2而取決于HOA階數N的高保真度立體聲響復制系數O3D的數量。2D揚聲器設置的解碼矩陣的系數的每個是至少第一中間系數和第二中間系數的和。第一中間系數通過能量保持的3D矩陣設計方法針對2D揚聲器設置的當前揚聲器位置來獲得，其中，能量保持的3D矩陣設計方法使用至少一個虛擬揚聲器位置。第二中間系數通過乘以加權因子g的根據所述能量保持的3D矩陣設計方法針對所述至少一個虛擬揚聲器位置而獲得的系數來獲得。在一個實施例中，加權因子g根據來計算，其中，L是2D揚聲器設置中的揚聲器的數量。在一個實施例中，本專利技術涉及計算機可讀存儲介質，其上存儲有可執行指令以使計算機執行包括上面或在權利要求書中公開的方法的步驟的方法。在權利要求9中公開利用該方法的裝置。在從屬權利要求、下面的描述和附圖中公開有利的實施例。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種針對已知位置處的L個揚聲器對高保真度立體聲響復制格式的經編碼的音頻信號進行解碼的方法，包括以下步驟：將至少一個虛擬揚聲器的至少一個位置添加(10)到L個揚聲器的位置；生成(11)3D解碼矩陣(D’)，其中，使用L個揚聲器的位置和至少一個虛擬位置并且3D解碼矩陣(D’)具有關于所確定的揚聲器位置和虛擬揚聲器位置的系數；對3D解碼矩陣(D’)進行向下混合(12)，其中，關于虛擬揚聲器位置的系數被加權并且被分給與所確定的揚聲器位置有關的系數，并且獲得具有關于所確定的揚聲器位置的系數的規模縮減的3D解碼矩陣以及使用規模縮減的3D解碼矩陣對經編碼的音頻信號(i14)進行解碼(14)，其中，獲得多個經解碼的揚聲器信號(q14)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.10.23 EP 13290255.21.一種針對已知位置處的L個揚聲器對高保真度立體聲響復制格式的經編碼的音頻信
號進行解碼的方法，包括以下步驟：
將至少一個虛擬揚聲器的至少一個位置添加(10)到L個揚聲器的位置；
生成(11)3D解碼矩陣(D’)，其中，使用L個揚聲器的位置和至少一個虛擬位
置并且3D解碼矩陣(D’)具有關于所確定的揚聲器位置和虛擬揚聲器位置的系數；
對3D解碼矩陣(D’)進行向下混合(12)，其中，關于虛擬揚聲器位置的系數被加權并且
被分給與所確定的揚聲器位置有關的系數，并且獲得具有關于所確定的揚聲器位置的系數
的規模縮減的3D解碼矩陣以及
使用規模縮減的3D解碼矩陣對經編碼的音頻信號(i14)進行解碼(14)，其中，獲
得多個經解碼的揚聲器信號(q14)。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，使用加權因子對關于虛擬揚聲器位置的系
數進行加權，其中L是揚聲器的數量。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，虛擬揚聲器的至少一個虛擬位置是
和中的一個。
4.根據權利要求1至3中的任一項所述的方法，還包括使用弗羅貝尼烏斯范數對規模縮
減的3D解碼矩陣進行歸一化(13)的步驟，其中，獲得經歸一化的規模縮減的3D解碼矩
陣(D)，并且對經編碼的音頻信號進行解碼(14)的步驟使用經歸一化的規模縮減的3D解碼
矩陣(D)。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，根據執行歸一化。
6.根據權利要求1至5中的任一項所述的方法，還包括以下步驟：
確定(101)L個揚聲器的位置和聲場信號的系數的階數N；
根據所述位置來確定(102)L個揚聲器基本上處于2D平面中；以及
生成(103)虛擬揚聲器的至少一個虛擬位置7.根據權利要求1至6中的任一項所述的方法，還包括使用帶通濾波器將經編碼的音頻
信號分離成多個頻帶的步驟，其中，生成(711b)多個單獨的3D解碼矩陣(Db’)，針對每個頻
帶一個，并且分別對每個3D解碼矩陣(Db’)進行向下混合(712b)以及可選地進行歸一化
(713b)，并且分別對每個頻帶執行對經編碼的音頻信號(i14)進行解碼(714b)的步驟。
8.根據權利要求1至7中的任一項所述的方法，其中，已知的L個揚聲器位置基本上處于
一個2D平面內，并且仰角不超過10°。
9.一種針對已知位置處的L個揚聲器對高保真度立體聲響復制格式的經編碼的音頻信
號進行解碼的裝置，包括：
添加器單元(410)，用于將至少一個虛擬揚聲器的至少一個位置添加到L個揚聲器的位
置；
解碼矩陣生成器單元(411)，用于生成3D解碼矩陣(D’)，其中，使用L個揚聲器的位置
和至少...

【專利技術屬性】
技術研發人員：F基勒，J貝姆，
申請(專利權)人：湯姆遜許可公司，
類型：發明
國別省市：法國;FR