一种3D声场构建方法和VR装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种3D声场构建方法和VR装置，根据音源与收听者的位置关系，产生含有音源位置信息的音频信号；并根据所述含有音源位置信息的音频信号，进行3D声场空间环境复原重建。实现了VR中的全景音频的输出模式，使得3D声场更加具有现实感，给VR产品带来声音上的沉浸感，提升了用户体验。

【技术实现步骤摘要】
一种3D声场构建方法和VR装置
本专利技术涉及声场构建
，特别是涉及一种3D声场构建方法和VR装置。
技术介绍
随着VR(VirtualReality，虚拟现实)技术的迅速发展，及用户追求的视觉听觉的沉浸感，对于在VR产品中对3D图像和3D声场的技术也要求越来越高。目前，3D图像等相关的技术都发展得很成熟了，再现现实和虚幻世界中的物体并不困难。但如果只有图像上的沉浸感，没有声音的渲染，那么无法使用户真正沉浸在虚拟世界里。我们知道VR的一个重要特性就是信息的选择性摄入，在传统显示方式中所有的信息都在用户的面前，没法选择。但VR不同，它提供了全景的观看模式，有更丰富的画面供选择，需要引导。比如：当一位美女在你左侧拍手，你在现实中正常的反应就应该是向左侧转身，然后获取拍手的人是美女这个信息。可见，声音在这里起到的作用是行为产生的最初始依据。这就是全景音频对VR体验的价值。那么如何提供一种VR中的3D声场构建的方法和VR装置，模拟出现实世界中的声场，实现全景音频，成为目前很多VR研究者面临的难题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种3D声场构建方法和VR装置，用以解决现有技术中VR中无法实现3D声场构建的缺陷，实现VR中的全景音频的输出模式。为了解决上述问题，本专利技术公开了一种3D声场构建方法，应用于VR产品，其中，包括：根据音源与收听者的位置关系，产生含有音源位置信息的音频信号；根据所述含有音源位置信息的音频信号，进行3D声场空间环境复原重建。本专利技术所述的方法，其中，所述根据音源与收听者的位置关系，产生含有音源位置信息的音频信号的步骤进一步包括：根据音源与收听者的位置关系，选取头相关变换函数HRTF，将音源信号及音源的HRTF脉冲响应信号做卷积获得含有音源位置信息的音频信号。本专利技术所述的方法，其中，进一步包括：根据音源与收听者的位置关系，选取HRTF函数，将音源信号及音源的HRTF脉冲响应信号通过FFT运算变换到频域上做乘积得到含有音源位置信息的音频信号。本专利技术所述的方法，其中，所述根据所述含有音源位置信息的音频信号，进行3D声场空间环境复原重建的步骤进一步包括：根据所述含有音频位置信息的音频信号，采用数字混响的延迟反馈网络进行3D空间环境复原重建。本专利技术所述的方法，其中，进一步包括：对3D声场空间环境重建后的声音信号与3D声场空间环境重建后的声音信号本身本身经过二阶低通滤波后的声音信号进行混合并输出。为了解决上述问题，本专利技术还公开了一种VR装置，包括：声音定位模块，用于根据音源与收听者的位置关系，产生含有音源位置信息的音频信号；3D声场空间环境复原重建模块，用于根据所述含有音源位置信息的音频信号，进行3D声场空间环境复原重建。本专利技术所述的装置，其中，所述声音定位模块，进一步用于根据音源与收听者的位置关系，选取HRTF函数，将音源信号及音源的HRTF脉冲响应信号做卷积获得含有音源位置信息的音频信号。本专利技术所述的装置，其中，所述声音定位模块，进一步用于根据音源与收听者的位置关系，选取HRTF函数，将音源信号及音源的HRTF脉冲响应信号通过FFT运算变换到频域上做乘积得到含有音源位置信息的音频信号。本专利技术所述的装置，其中，所述3D声场空间环境复原重建模块，进一步用于根据所述含有音频位置信息的音频信号，采用数字混响的延迟反馈网络进行3D空间环境复原重建。本专利技术所述的装置，其中，进一步包括：低音增强模块，用于对3D声场空间环境重建后的声音信号与3D声场空间环境重建后的声音信号本身本身经过二阶低通滤波后的声音信号进行混合并输出。本专利技术实施例提供的一种3D声场构建方法和VR装置，通过根据音源与收听者的位置关系，产生含有音源位置信息的音频信号；并根据所述含有音源位置信息的音频信号，进行3D声场空间环境复原重建。实现了VR中的全景音频的输出模式，根据收听者位置的变动而声场随时重建。进一步通过对3D声场空间环境重建后的声音信号与其本身进行二阶低通滤波后进行混合并输出，使得将低音部分的损失进行了弥补，3D声场更加具有现实感，给VR产品带来声音上的沉浸感，提升了用户体验。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一种3D声场构建方法实施例的步骤流程图；图2是本专利技术一种3D声场构建方法另一实施例的步骤流程图；图3是本专利技术一种VR装置实施例的结构框图；图4是本专利技术实施例采用8个延迟线模拟声音的反射的结构示意图；图5是本专利技术实施例低音增强模块的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一参照图1，示出了本专利技术实施例一种3D声场构建方法的步骤流程图。本实施例的一种3D声场构建方法，应用于VR产品，包括以下步骤：步骤10：根据音源与收听者的位置关系，产生含有音源位置信息的音频信号；即收听者根据听到的声音确定音源位置，可以采用现有类似家庭影院或者影院的音响系统回放还原或采用双声道来实现声音的空间定位，比如通过头相关传递函数HRTF(HeadRelatedTransferFunction)来实现。通常可以根据纬度和经度将收听者周围空间划分成若干等份(比如MIT以15度为间隔)，在每个采样点，音源处产生脉冲信号，收听者处收到信号经过去处理等操作获得该方位点的HRTF，由此得到一系列的头相关传递函数。现在有了收听者和音源的方位信息就可以查表获取正确的头相关传递函数。另外，考虑到距离衰减的问题，根据收听者所处的位置和音源之间的距离，还可以用一个函数计算距离产生的衰减，该函数可以采用指数衰减模型。步骤20：根据所述含有音源位置信息的音频信号，进行3D声场空间环境复原重建。本实施例的本步骤中，采用现有的数字混响的延迟反馈网络模型，也就是使用延迟线来模拟声音的反射。这样可以根据调节反射线的增益以及反射线的延迟时间来控制混响时间和混响密度。通过低通滤波器来消除高频分量增强后引起得啸叫声。本专利技术基于实现8个延迟线来模拟声音的反射。如图4所示。在闭室声场中声波传播，室内任一点听到的声音都要包括两大部分：直达声和反声。直达声是声波不经过任何障碍物直接到达人耳的那部分，其传播路径较短，所以能量损失少，幅度很强。反射声中，把与直达声间隔时间小于50ms的反射声称早期反射声，与直达声间隔时间大于50ms的反射声称混响声。早期反射声通常只经过一、二次反射，其能量较大，且相互之间的间隔也较大。混响声则经过多次反射，其能量较小，而且彼此间的间隔比较小。本专利技术采用延迟反馈网络来模拟实际场景实现最终的混响效果。如图所示：使用8个延迟单元来模拟声音到达人耳经过的8种不同路径延时。输入x(n)与输出y(n)的-2/N(本专利技术N＝8)混合后作为每一延迟线的外来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D声场构建方法，应用于VR产品，其特征在于包括：根据音源与收听者的位置关系，产生含有音源位置信息的音频信号；根据所述含有音源位置信息的音频信号，进行3D声场空间环境复原重建。

【技术特征摘要】
1.一种3D声场构建方法，应用于VR产品，其特征在于包括：根据音源与收听者的位置关系，产生含有音源位置信息的音频信号；根据所述含有音源位置信息的音频信号，进行3D声场空间环境复原重建。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述根据音源与收听者的位置关系，产生含有音源位置信息的音频信号的步骤进一步包括：根据音源与收听者的位置关系，选取头相关变换函数HRTF，将音源信号及音源的HRTF脉冲响应信号做卷积获得含有音源位置信息的音频信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于进一步包括：根据音源与收听者的位置关系，选取HRTF函数，将音源信号及音源的HRTF脉冲响应信号通过FFT运算变换到频域上做乘积得到含有音源位置信息的音频信号。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述根据所述含有音源位置信息的音频信号，进行3D声场空间环境复原重建的步骤进一步包括：根据所述含有音频位置信息的音频信号，采用数字混响的延迟反馈网络进行3D空间环境复原重建。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括：对3D声场空间环境重建后的声音信号与3D声场空间环境重建后的声音信号本身经过二阶低通滤波后的声音信...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹能华，朱洲，
申请(专利权)人：北京奇艺世纪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11