使用被组织为任意N边形的网格的扬声器呈现音频制造技术

在一些实施方式中，一种用于对指示至少一个源的音频节目进行呈现的方法，包括通过使用被组织为以下网格的扬声器沿着包括源位置的轨迹将源移位，该网格的面是凸N边形，其中N能够因面而异，并且对于网格的至少一个面，N不等于3，该方法包括以下步骤：针对每个源位置，确定网格的相交面(包括源位置在网格上的投影)，从而确定扬声器中位置与相交面的顶点重合的子集，并且确定扬声器馈送的增益(其可以由广义重心坐标来确定)，该扬声器馈送用于驱动每个扬声器子集发出被感知为从与该子集相对应的源位置发出的声音。其他方面包括被配置成(例如，被编程成)执行该方法的任何实施方式的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用被组织为任意N边形的网格的扬声器呈现音频相关申请的交叉引用本申请要求于2013年3月28日提交的美国临时专利申请No.61/805,977的优先权，其全部内容通过引用被合并到本文中。
本专利技术涉及使用扬声器阵列呈现音频节目的系统和方法，其中，假定扬声器被组织为其面是任意N边形(多边形)的网格，其中N边形的顶点对应于扬声器的位置。通常，节目指示至少一个源，并且呈现包括：使用假定被组织为其面是任意N边形的网格的扬声器沿着轨迹将源移位(panning)，其中N边形的顶点与扬声器的位置相对应。
技术介绍
以下文献描述了使用基于矢量的幅值相移的音频系统的性能：KennethFaller等人，“AcousticPerformanceofanInstalledReal-TimeThree-DimensionalAudioSystem”，ProceedingsofMeetingsonAcoustics，第11卷，2010年。以下文献描述了使用基于矢量的幅值相移的音频系统：AkioAndo等人，“Soundintegritybasedthree-dimensionalpanning”，AudioEngineeringSocietyConventionPaper，慕尼黑，德国，2009年5月7日至10日。以下文献描述了使用基于矢量的幅值相移的音频系统：VillePulkki，“SpatialSoundGenerationandPerceptionbyAmplitudePanningTechnologies”，赫尔辛基理工大学，技术物理系，论文，2001年1月1日。作为通过扬声器阵列呈现指示沿着轨迹移动的声源的音频以供回放的处理，声音移位是典型的音频节目呈现的重要组成部分。在一般情况下，可以任意放置扬声器。因此，期望以在移位处理中适当地考虑扬声器位置的方式来实现声音移位，其中扬声器可以具有范围广泛的扬声器位置。理想地，移位适当地考虑包括任意数量的任意放置的扬声器的任意扬声器阵列中的扬声器的位置。在典型的移位实现中，通常在使用例如笛卡尔(x，y，z)坐标系的三维(3D)空间中通过一组时变位置元数据来限定源轨迹。可以在同一坐标系中表达扬声器位置。通常，坐标系被规范化成典范表面或典范体积。假定一组扬声器位置和期望的感知声源位置，移位处理可以包括以下步骤：确定在移位期间的每个时刻将使用(全部扬声器阵列中的)哪个扬声器子集来创建适当的感知像。该处理通常包括以下步骤：计算一组增益wi，每个子集(假定包括“i”个起作用的扬声器，其中，i是任意正整数)的扬声器使用该组增益wi来回放源信号S的加权副本，使得该子集的第“i”个扬声器被与以下成比例的扬声器馈送驱动：Li＝wi*S，其中，如果p＝1，则增益为保幅，或者如果p＝2，则增益为保幂。一些常规的音频节目呈现方法假定将(例如，在移位期间的任意时刻)对节目进行回放的扬声器相对于听者(例如，在扬声器阵列的“最佳听音位置(sweetspot)”处的听者)布置在标称二维(2D)空间。其他常规的音频节目呈现方法假定将(例如，在移位期间的任意时刻)对节目进行回放的扬声器相对于听者(例如，在扬声器阵列的“最佳听音位置”处的听者)布置在三维(3D)空间中。大多数常规的移位方法(例如，基于矢量的幅值相移或“VBAP”)假定使用沿着圆周的扬声器(一维扬声器阵列)或近似于可能的源方向的球形(例如，图13中所示的“球形”，其被拟合在图13中所示的6个扬声器的近似位置)的3D三角形网格(其面是三角形的3D网格)的顶点处的扬声器来构造可用扬声器阵列。相对于笛卡尔坐标系来表达图13的扬声器的位置，其中图13中的一个扬声器位于这样的坐标系的原点“(0,0,0)”处。或者，常规的移位方法可以相对于另一类型的坐标系(并且该坐标系的原点无需与任意扬声器的位置重合)来表达扬声器位置。在本文中，扬声器的“网格”表示限定多面体结构的形状(例如，当该网格为三维时)或者其外围限定多边形(例如，当该网格为二维时)的顶点、边和面的集合，其中每个顶点是扬声器中的不同的一个扬声器的位置。每个面是多边形(其外围是该网格的边的子集)，并且每个边在该网格的两个顶点之间延伸。例如，为了使用包括5个扬声器(例如，图1中的被标记为扬声器1、2、3、4和5的扬声器)的一维阵列的声音回放系统来实现常规的基于方向的2D声音移位(称为“成对移位”)，可以假定沿着以假定的听者的位置(图1中的位置“L”)为中心的圆放置扬声器。例如，这样的系统可以假定放置图1的扬声器1、2、3、4和5，以使其距听者位置L至少基本上等距。为了回放音频节目以使得从扬声器发出的声音被感知为从扬声器的平面中的源位置(相对于听者)处的音频源(图1的位置“S”)发出，可以确定跨越源位置的两个扬声器(即，最靠近源位置的两个扬声器，在这两个扬声器之间存在源位置)，并且然后可以确定要施加于这两个扬声器的扬声器馈送的增益，以使得从这两个扬声器发出的声音能够被感知为从源位置发出。例如，图1的扬声器1和扬声器2跨越源位置S，并且典型的常规方法将确定要施加于扬声器1和扬声器2的扬声器馈送的增益，以使得从这两个扬声器发出的声音被感知为从源位置S发出。在移位期间，当源位置(沿着轨迹，该轨迹沿着由假定的扬声器位置限定的圆)相对于听者移动时，典型的常规方法可以确定要施加于一系列可用扬声器对的每个扬声器对的扬声器馈送的增益。对于另一示例，为了使用包括7个扬声器(例如，图2中被标记为10、11、12、13、15、16和17的扬声器)的声音回放系统来实现典型类型的常规的基于方向的3D声音移位(称为基于矢量的幅值相移或“VBAP”)，假定扬声器被构造为其面是三角形并且包围假定的听者的位置(图2中的位置“L”)的凸3D网格。例如，移位方法可以假定图2的扬声器10、11、12、13、15、16和17被布置在三角形的网格中，如图2所示，3个扬声器位于每个三角形的顶点处。为了回放音频节目以使得从扬声器发出的声音被感知为从相对于听者的源位置(图2中的位置“S”)处的音频源发出，可以确定包括源位置在网格上的投影(图2中的位置“S1”)的三角形(即，与从听者位置L到源位置S的线相交的三角形)。然后，可以确定要施加于该三角形的顶点处的三个扬声器的扬声器馈送的增益，以使得从这三个扬声器发出的声音被感知为从源位置发出。例如，图2的扬声器10、11和12位于包括源位置S在网格上的投影(图2中的位置“S1”)的三角形的顶点处，这样的方法的示例将确定要施加于扬声器10、11和12的扬声器馈送的增益，以使得从这三个扬声器发出的声音被感知为从源位置S发出。在移位期间，由于源位置(沿着投影在网格上的轨迹)相对于听者移动，所以典型的常规方法可以确定要施加于一系列三角形中的包括源位置在网格上的当前投影的每个三角形的顶点处的每三个一组扬声器的扬声器馈送的增益。然而，对于实现多种类型的声音移位而言，常规的方向移位方法并非最佳，而且不支持被任意地放置在收听空间或区域内的扬声器。其他常规移位方法如基于距离的幅值相移(DBAP)是基于位置的，并且依赖于每个扬声器与期望的源位置之间的直接距离测量来计算移位增益。这些方法可以支持任意扬声器阵列和移位轨迹，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对指示至少一个源的音频节目进行呈现的方法，包括通过生成扬声器馈送来进行所述呈现，所述扬声器馈送用于使扬声器阵列沿着包括一系列源位置的轨迹将所述源移位，所述方法包括以下步骤：(a)确定网格，所述网格的面Fi是凸N边形，其中，所述N边形的顶点的位置对应于所述扬声器的位置，i是范围1≤i≤M内的索引，M是大于2的整数，每个所述面Fi是具有Ni个边的凸多边形，Ni是大于2的任意整数，并且对于至少一个所述面，Ni大于3；以及(b)确定所述源位置在所述网格的一系列面上的一系列投影，并且针对所述扬声器中位置与所述网格的所述一系列面中的每个面的顶点位置相对应的每个子集确定一组增益。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.28 US 61/805,9771.一种用于对指示至少一个源的音频节目进行呈现的方法，包括通过生成扬声器馈送来进行所述呈现，所述扬声器馈送用于使扬声器阵列沿着包括一系列源位置的轨迹将所述源移位，所述方法包括：使用所述扬声器阵列中的扬声器的位置的三角剖分来确定初始网格；其中所述初始网格的面是三角形面，其中所述三角形面的顶点的位置对应于所述扬声器的位置；确定网格，所述网格的面Fi是凸N边形，其中，所述N边形的所述顶点的位置对应于所述扬声器的位置，i是范围1≤i≤M内的索引，M是大于2的整数，每个所述面Fi是具有Ni个边的凸多边形，Ni是大于2的任意整数，并且对于至少一个所述面，Ni大于3；其中，确定所述网格包括：用非三角形的、凸N边形的至少一个替换面替换所述初始网格的至少两个所述三角形面，从而生成所述网格，使得所述网格展现更高的左右对称性和/或使得所述网格的面与所述初始网格的面相比伸长程度更小；其中，替换包括去除由所述至少两个三角形面共享的边；以及针对所述一系列源位置中的多个源位置中的每个：确定所述源位置在所述网格的面上的投影；针对所述扬声器阵列中的所述扬声器中位置与所述网格的所述面的顶点位置相对应的子集确定增益；以及生成所述扬声器的所述子集的扬声器馈送，包括通过将针对所述扬声器的所述子集的所述增益施加于所述音频节目的音频样本，其中，所述网格的每个所述面是平面凸多边形，并且针对所述一系列源位置中的所述多个源位置中的每个，所述方法还包括：确定所述源位置在所述网格的所述面上的所述投影关于所述源位置所投影到的面的所述顶点的广义重心坐标。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网格的所述面包括至少一个三角形面和至少一个四边形面。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网格的所述面包括至少一个三角形面和至少一个平面四边形面。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述网格的所述面对应于所述扬声器阵列中的在第一平面内的扬声器的位置，其中所述扬声器阵列还包括第二平面内的扬声器，其中，对于所述一系列源位置中的所述源位置中的一个或更多个，所述方法还包括：针对所述扬声器阵列中的在所述第二平面内的所述扬声器的子集确定增益；将针对所述扬声器阵列中的在所述第一平面内的扬声器的所述子集的所述增益与针对所述扬声器阵列中的在所述第二平面内的扬声器的所述子集的所述增益混合；以及针对所述第一平面内的扬声器的所述子集与所述第二平面内的扬声器的所述子集的混合来生成扬声器馈送，包括通过将所混合的增益施加至所述音频节目的音频样本。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扬声器阵列的所述扬声器的所述子集的所述增益是所述源位置在所述网格的所述面上的所述投影关于所述源位置所投影到的并且与所述扬声器阵列的所述扬声器的所述子集相对应的所述面的顶点的广义重心坐标。6.一种用于对指示至少一个源和所述源的轨迹的音频节目进行呈现的系统，包括通过生成扬声器馈送以使用扬声器阵列沿着所述轨迹将所述源移位来进行所述呈现，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·R·泰辛戈斯，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：美国;US