CN108028999B - 用于提供声音再现的装置、方法和计算机程序 - Google Patents

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Abstract

公开了一种方法、装置和计算机程序，其中该方法包括：获得至少三个环境音频信号，其中环境音频信号中的至少一个环境音频信号要利用第一定向转移函数对而被处理，并且环境音频信号中的至少一个其他环境音频信号要利用第二定向转移函数对而被处理，其中要使用的定向转移函数对基于环境音频信号的目标方向；针对至少一个环境音频信号确定目标方向到更新的目标方向的改变；选择与更新的目标方向相关联的更新的定向转移函数对，其中更新的定向转移函数对从多个定向转移函数中选择，并且更新的定向转移函数比第一定向转移函数对更紧密地与更新的目标方向相关联；以及利用所选择的更新的定向转移函数对来处理至少一个环境音频信号，并且利用第二定向转移函数对来处理至少一个其他环境音频信号。

Description

用于提供声音再现的装置、方法和计算机程序
技术领域
本公开的示例涉及用于提供声音再现的装置、方法和计算机程序。具体而言，它们涉及用于提供定向的声音再现的装置、方法和计算机程序。
背景技术
空间声音再现***被设计为再现声场的空间方面的感知。声场的空间方面可以包括声源的方向、距离和尺寸，以及周围物理空间或任何其他合适方面的特性。
声场的空间方面可以使用麦克风阵列来捕获。麦克风阵列可以包括多个间隔开的麦克风。然后捕获的信号被转换成一种形式，使得听众像听到原始事件一样体验该声音。
提供改进的空间声音再现***是有用的。
发明内容
根据本公开的各种但不必要是全部的示例，可以提供一种方法，包括：获得至少三个环境音频信号，其中环境音频信号中的至少一个环境音频信号要利用第一定向转移函数对而被处理，并且环境音频信号中的至少一个其他环境音频信号要利用第二定向转移函数对而被处理，其中要使用的定向转移函数对基于环境音频信号的目标方向；针对至少一个环境音频信号确定目标方向到更新的目标方向的改变；选择与更新的目标方向相关联的更新的定向转移函数对，其中更新的定向转移函数对从多个定向转移函数中选择，并且更新的定向转移函数对比第一定向转移函数对更紧密地与更新的目标方向相关联；以及利用所选择的更新的定向转移函数对来处理至少一个环境音频信号，并且利用第二定向转移函数对来处理至少一个其他环境音频信号。
在一些示例中，用于至少一个其他环境信号的第二定向转移函数对不被更新。
在一些示例中，第一定向转移函数对、第二定向转移函数对和更新的定向转移函数对可以均是不相同的。
在一些示例中，利用所选择的更新的定向转移函数处理至少一个环境音频信号包括利用更新的定向转移函数对第一定向转移函数进行插值，以逐步改变所使用的定向转移函数。
在一些示例中，定向转移函数可以包括头部相关的转移函数。
在一些示例中，环境音频信号可以利用滤波器来卷积。
在一些示例中，多于三个的环境音频信号可以被获得。
在一些示例中，环境信号中的两个或更多个环境信号可以是相同的，但是可以具有唯一的目标方向。
在一些示例中，可以一次仅针对一个环境音频信号执行对目标方向的改变的确定和对更新的定向转移函数对的选择。
在一些示例中，可以针对环境音频信号中的每个环境音频信号重复对目标方向的改变的确定和对更新的定向转移函数对的选择。
在一些示例中，环境音频信号可以包括混响音频信号。
在一些示例中，环境音频信号可以由多个间隔开的麦克风获得。
在一些示例中，该方法还可以包括确定目标方向的改变的幅度，其中如果幅度高于阈值，则定向转移函数对被改变，并且如果幅度低于阈值，则定向转移函数对不被改变。
在一些示例中，更新的目标方向可以响应于用户移动其头部而被确定。
根据本公开的各种但不必要是全部的示例，可以提供一种装置，包括：处理电路；以及包括计算机程序代码的存储器电路，存储器电路和计算机程序代码被配置为与处理电路一起，使装置能够执行：获得至少三个环境音频信号，其中环境音频信号中的至少一个环境音频信号要利用第一定向转移函数对而被处理，并且环境音频信号中的至少一个其他环境音频信号要利用第二定向转移函数对而被处理，其中要使用的定向转移函数对基于环境音频信号的目标方向；针对至少一个环境音频信号确定目标方向到更新的目标方向的改变；选择与更新的目标方向相关联的更新的定向转移函数对，其中更新的定向转移函数对从多个定向转移函数中选择，并且更新的定向转移函数对比第一定向转移函数对更紧密地与更新的目标方向相关联；以及利用所选择的更新的定向转移函数对来处理至少一个环境音频信号，并且利用第二定向转移函数对来处理至少一个其他环境音频信号。
在一些示例中，用于至少一个其他环境信号的第二定向转移函数对不被更新。
在一些示例中，第一定向转移函数对、第二定向转移函数对和更新的定向转移函数对可以均是不相同的。
在一些示例中，利用所选择的更新的定向转移函数处理至少一个环境音频信号包括利用更新的定向转移函数对第一定向转移函数进行插值，以逐步改变所使用的定向转移函数。
在一些示例中，定向转移函数可以包括头部相关的转移函数。
在一些示例中，环境音频信号可以利用滤波器来卷积。
在一些示例中，多于三个的环境音频信号可以被获得。
在一些示例中，环境信号中的两个或更多个环境信号可以是相同的，但是可以具有唯一的目标方向。
在一些示例中，可以一次仅针对一个环境音频信号执行对目标方向的改变的确定和对更新的定向转移函数对的选择。
在一些示例中，可以针对环境音频信号中的每个环境音频信号重复对目标方向的改变的确定和对更新的定向转移函数对的选择。
在一些示例中，环境音频信号可以包括混响音频信号。
在一些示例中，环境音频信号可以由多个间隔开的麦克风获得。
在一些示例中，该装置可以被配置为确定目标方向的改变的幅度，其中如果幅度高于阈值，则定向转移函数对被改变，并且如果幅度低于阈值，则定向转移函数对不被改变。
在一些示例中，更新的目标方向可以响应于用户移动其头部而被确定。
根据本公开的各种但不必要是全部的示例，可以提供一种包括计算机程序指令的计算机程序，计算机程序指令在由处理电路执行时能够：获得至少三个环境音频信号，其中环境音频信号中的至少一个环境音频信号利用第一定向转移函数对而被处理，并且环境音频信号中的至少一个其他环境音频信号利用第二定向转移函数对而被处理，其中要使用的定向转移函数对基于环境音频信号的目标方向；针对至少一个环境音频信号确定目标方向到更新的目标方向的改变；选择与更新的目标方向相关联的更新的定向转移函数对，其中更新的定向转移函数对从多个定向转移函数中选择，并且更新的定向转移函数对比第一定向转移函数对更紧密地与更新的目标方向相关联；以及利用所选择的更新的定向转移函数对来处理至少一个环境音频信号，并且利用第二定向转移函数对来处理至少一个其他环境音频信号。
在一些示例中，可以提供一种包括程序指令的计算机程序，程序指令用于使计算机执行上述方法。
在一些示例中，可以提供一种实施如上所述的计算机程序的物理实体。
在一些示例中，可以提供一种承载如上所述的计算机程序的电磁载波信号。
根据本公开的各种但不必要是全部的示例，可以提供一种包括音频再现应用的装置，音频再现应用被配置为能够：获得至少三个环境音频信号，其中环境音频信号中的至少一个环境音频信号利用第一定向转移函数对而被处理，并且环境音频信号中的至少一个其他环境音频信号利用第二定向转移函数对而被处理，其中要使用的定向转移函数对基于环境音频信号的目标方向；针对至少一个环境音频信号确定目标方向到更新的目标方向的改变；选择与更新的目标方向相关联的更新的定向转移函数对，其中更新的定向转移函数对从多个定向转移函数中选择，并且更新的定向转移函数对比第一定向转移函数对更紧密地与更新的目标方向相关联；以及利用所选择的更新的定向转移函数对来处理至少一个环境音频信号，并且利用第二定向转移函数对来处理至少一个其他环境音频信号。
根据本公开的各种但不必要是全部的示例，可以提供一种装置，包括：用于获得至少三个环境音频信号的部件，其中环境音频信号中的至少一个环境音频信号利用第一定向转移函数对而被处理，并且环境音频信号中的至少一个其他环境音频信号利用第二定向转移函数对而被处理，其中要使用的定向转移函数对基于环境音频信号的目标方向；用于针对至少一个环境音频信号确定目标方向到更新的目标方向的改变的部件；用于选择与更新的目标方向相关联的更新的定向转移函数对的部件，其中更新的定向转移函数对从多个定向转移函数中选择，并且更新的定向转移函数对比第一定向转移函数对更紧密地与更新的目标方向相关联；以及用于利用所选择的更新的定向转移函数对来处理至少一个环境音频信号，并且利用第二定向转移函数对来处理至少一个其他环境音频信号的部件。
根据本公开的各种但不必要是全部的示例，提供如所附权利要求中所要求保护的示例。
附图说明
为了更好地理解对于理解具体实施方式有用的各种示例，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中：
图1示出了一种装置；
图2示出了包括一个装置的电子设备；
图3示出了一种方法；以及
图4示出了另一种方法。
具体实施方式
附图示出了示例方法、装置1和计算机程序9。该方法包括：获得31至少三个环境音频信号，其中环境音频信号中的至少一个环境音频信号利用第一定向转移函数对而被处理，并且环境音频信号中的至少一个其他环境音频信号利用第二定向转移函数对而被处理，其中要使用的定向转移函数对基于环境音频信号的目标方向；针对至少一个环境音频信号确定33目标方向到更新的目标方向的改变；选择35与更新的目标方向相关联的更新的定向转移函数对，其中更新的定向转移函数对从多个定向转移函数中选择，并且更新的定向转移函数对比第一定向转移函数对更紧密地与更新的目标方向相关联；以及利用所选择的更新的定向转移函数对来处理37至少一个环境音频信号，并且利用第二定向转移函数对来处理至少一个其他环境音频信号。
装置1可以用于提供音频信号。装置1可以用于提供定向音频信号。
本公开的示例可以使得音频信号能够随着用户移动他们的头部而被调整，使得用户像听到原始事件一样体验该声音。本公开的示例可以使得环境声信号能够随着用户移动其头部而被调整。头部的移动可以包括用户头部的转动。该转动可以作为方位角角度的改变而被确定。在一些示例中，头部的移动可以包括倾斜或抬高或任何其他合适的移动。倾斜或抬高可以代替或附加于转动。
图1示意性地示出了可以在本公开的实现中使用的示例装置1。图1所示的装置1可以是芯片或芯片集。在一些示例中，装置1可以设置在诸如耳机或其他可穿戴设备的设备21内。在一些示例中，装置1可以设置在诸如移动电话或其他便携式设备的用户电子设备内，并且被配置为向其他可穿戴设备的耳机提供信号。
示例装置1包括控制电路3。控制电路3可以提供用于控制电子设备的部件。例如，在耳机或头戴式耳机中提供装置1的情况下，控制电路3可以提供用于控制扬声器的输出的部件。控制电路3还可以提供用于执行本公开的示例的方法或至少部分方法的部件。
处理电路5可以被配置为从存储器电路7读取和写入存储器电路7。处理电路5可以包括一个或多个处理器。处理电路5还可以包括输出接口(数据和/或命令经由该输出接口被处理电路5输出)以及输入接口(数据和/或命令经由该输入接口被输入到处理电路5)。
存储器电路7可以被配置为存储包括计算机程序指令(计算机程序代码11)的计算机程序9，该计算机程序指令在被加载到处理电路5中时控制装置1的操作。计算机程序9的计算机程序指令提供了使得装置1能够执行图3和图4所示出的示例方法的逻辑和例程。处理电路5通过读取存储器电路7能够加载并执行计算机程序9。在一些示例中，计算机程序9可以包括音频再现应用。音频再现应用可以被配置为使得本公开的示例方法能够由装置1执行。
在一些示例中，计算机程序9可以包括音频捕获应用。音频捕获应用可以被配置为使装置1能够捕获可以在本公开的示例中使用的诸如环境音频信号的音频信号。在一些示例中，装置1可以被配置为音频捕获和音频再现。
装置1因此包括：处理电路5；以及包括计算机程序代码11的存储器电路7，存储器电路7和计算机程序代码11被配置为与处理电路5一起使装置1至少执行：获得31至少三个环境音频信号，其中环境音频信号中的至少一个环境音频信号利用第一定向转移函数对而被处理，并且环境音频信号中的至少一个其他环境音频信号利用第二定向转移函数对而被处理，其中要使用的定向转移函数对基于环境音频信号的目标方向；针对至少一个环境音频信号确定33目标方向到更新的目标方向的改变；选择35与更新的目标方向相关联的更新的定向转移函数对，其中更新的定向转移函数对从多个定向转移函数中选择，并且更新的定向转移函数对比第一定向转移函数对更紧密地与更新的目标方向相关联；以及利用所选择的更新的定向转移函数对来处理37至少一个环境音频信号，并且利用第二定向转移函数对来处理至少一个其他环境音频信号。
计算机程序9可以经由任何合适的递送机构到达装置1。递送机构可以是，例如，非临时性计算机可读存储介质、计算机程序产品、存储器设备、记录介质(诸如光盘只读存储器(CD-ROM)或数字通用光盘(DVD))、或有形地实施计算机程序的制品。递送机构可以是被配置为可靠地传送计算机程序9的信号。该装置可以将计算机程序9作为计算机数据信号传播或传输。在一些示例中，通过使用无线协议，诸如蓝牙、蓝牙低功耗、蓝牙智能、6LoWPan(IPV6在低功率个人区域网)ZigBee、ANT+、近场通信(NFC)、射频识别、无线局域网(无线LAN)，或任何其它合适的协议，计算机程序代码11可以被传输到装置1。
尽管存储器电路7在附图中被示出为单个部件，但是应当理解，其可以被实现为一个或多个分离的部件，这些部件中的一些或全部可以被集成/可移除和/或可以提供永久/半永久/动态/缓存存储。
虽然处理电路5在附图中被示出为单个部件，但是应当理解，其可以被实现为一个或多个分离的部件，这些部件中的一些或全部可以被集成/可移除。
对“计算机可读存储介质”、“计算机程序产品”、“有形实施的计算机程序”等或者“控制器”、“计算机”、“处理器”等的引用应当被理解为不仅涵盖了具有诸如单/多处理器架构、精简指令集计算(RISC)以及顺序(Von Neumann)/并行架构的不同架构的计算机，而且还涵盖了诸如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、信号处理设备和其它处理电路的专用电路。对计算机程序、指令、代码等的引用应当被理解为涵盖了用于可编程处理器或固件的软件，例如，硬件设备的可编程内容，而无论是用于处理器的指令还是用于固定功能设备、门阵列或可编程逻辑设备等的配置设定。
如本申请中所使用的，术语“电路”是指以下中的全部：
(a)仅硬件的电路实现(诸如仅模拟和/或数字电路中的实现)以及
(b)电路和软件(和/或固件)的组合，诸如(在可适用时)：(i)(多个)处理器的组合或(ii)(多个)处理器/软件的部分(包括(多个)数字信号处理器)、软件和(多个)存储器，其一起工作以使诸如移动电话或服务器之类的装置执行各种功能)，以及
(c)电路，诸如(多个)微处理器或(多个)微处理器的一部分，其需要软件或固件以供操作，即使软件或固件并不物理上存在。
“电路”的该定义适用于在本申请中(包括在任何权利要求中)该术语的所有使用。作为另外的示例，如在本申请中所使用的，术语“电路”还将覆盖仅处理器(或多个处理器)或部分的处理器和它的(或它们的)随附的软件和/或固件的实现。例如并且如果可适用于特定权利要求元件，术语“电路”还将覆盖用于移动电话的基带集成电路或应用处理器集成电路或者服务器、蜂窝网络设备或其它网络设备中的类似集成电路。
图2示意性地示出了电子设备21。电子设备21包括如上所述的装置1。相应的参考数字用于相应的特征。除了装置1之外，图1的示例电子设备21还包括附接部件23、一个或多个扬声器25、头部追踪电路27和输入设备29。应当理解，在图2中仅示出了以下描述所需要的特征。电子设备21可以包括图2中未示出的其他特征，例如收发器、电源或任何其他合适的特征。
电子设备21可以是被配置为由用户佩戴的耳机或头戴式耳机。附接部件23可以包括使得电子设备21能够被用户穿戴的任何部件。附接部件23可将电子设备21固定到用户的头部，使得当用户移动他们的头部时，设备21随其头部移动。附接部件23可以包括头带、固夹带或任何其他合适的部件。
扬声器25可以提供扬声器元件。扬声器25可以包括可以被配置为将电输入信号转换为声学输出信号的任何部件。扬声器25可以被定位在电子设备21内，使得在使用中扬声器25被定位在用户的耳朵附近。电子设备21可以被布置为使得当用户移动他们的头部时，扬声器25保持定位在用户的耳朵附近。
头部追踪电路27可以包括能够监测用户头部位置的任何部件。头部追踪电路27可以包括运动感测电路，诸如加速度计、陀螺仪电路和/或任何其他合适的部件。
头部追踪电路27可以被配置为向控制电路3提供输入信号。输入信号可以包括指示用户头部位置和/或用户头部位置改变的信息。头部追踪电路27可以被配置为检测用户头部的转动并且提供指示用户头部的方位角角度位置的信息。在一些示例中，头部追踪电路27可以被配置为检测用户的头部的其他移动，诸如倾斜或抬高或任何其他合适的移动。
输入设备29可以包括可以被配置为获得环境音频信号的任何部件。输入设备29可以被配置为获得多个环境音频信号。输入设备29可以被配置为获得至少三个环境音频信号。
在一些示例中，输入设备29可以包括可以被配置为接收包括环境音频信号的信号的接收器。在这样的示例中，环境音频信号可以由外部设备处的麦克风阵列捕获。在一些示例中，输入设备29可以包括设备21内或者耦合到设备21的间隔的麦克风阵列。在这样的示例中，麦克风阵列可以被配置为捕获音频信号并且使捕获的音频信号能够被存储在存储器电路7中。
在一些示例中，由间隔的麦克风阵列获得的信号可以被处理以获得环境音频信号。例如，在一些示例中，由间隔的麦克风阵列捕获的音频信号可以被处理以将环境音频信号与音频信号的主要分量分离。
在其他示例中，环境音频信号可以包括由间隔的麦克风阵列获得的原始信号。在这样的示例中，音频信号的主要分量可以通过使用定向麦克风来捕获，并且环境分量可以通过使用间隔开的全向麦克风阵列来捕获。主要分量可以通过使用诸如常规双声道技术的任何合适的方法来再现，而环境分量可以通过使用本公开的示例(诸如图3和图4的方法)来再现。
应当理解，定向和/或全向麦克风的任何适当组合可以被用来捕获音频信号的主要分量和环境分量。麦克风的任意组合可以被配置为形成合适的定向模式。捕获主要分量的麦克风和捕获环境分量的麦克风可以是彼此独立的、全向或定向的。用于捕获主要分量的麦克风可以被布置为提供第一定向模式，并且用于捕获环境分量的麦克风被布置为提供第二定向模式。
在本公开的示例中，由输入设备29获得的环境音频信号被渲染以使得至少在某种程度上使得声场的空间方面能够被用户感知。环境音频信号中的每个环境音频信号可以具有目标方向。环境音频信号可以被卷积，或者利用定向转移函数对而被处理，使得当环境音频信号被渲染时，用户感知针对音频信号的正确的目标方向。
目标方向可以由捕获环境音频信号的麦克风确定。例如，目标方向可以通过麦克风相对于阵列的中心点或任何其他合适的点的位置来确定。在环境音频信号包括由间隔开的麦克风阵列获得的原始信号的示例中可能是上述这种情况。在其他示例中，目标方向可以通过处理捕获的音频信号来确定。
在上述示例中，电子设备21可以是头戴式耳机。应当理解，装置1可以被设置在其他类型的电子设备中，以使得本公开的方法能够被执行。例如，在一些示例中，方法中的一些或全部框可以由诸如移动电话或其他便携式电子设备的用户设备执行。在这样的示例中，电子设备21可以包括收发器，以使信息能够在头戴式耳机和用户设备之间交换。在一些示例中，头戴式耳机和电子设备21之间可以存在通信连接。该连接可以是有线或无线连接。
图3示出了一种方法。该示例方法可以使用如上所述的装置1和电子设备21来实现。该方法包括在框31处获得至少三个环境音频信号，其中环境音频信号中的至少一个环境音频信号利用第一定向转移函数对而被处理。环境音频信号中的至少一个其他环境音频信号利用第二定向转移函数对而被处理。要使用的定向转移函数对基于环境音频信号的目标方向。
在框33处，该方法包括针对至少一个环境音频信号确定目标方向到更新的目标方向的改变。
在框35处，该方法包括选择与更新的目标方向相关联的更新的定向转移函数对。更新的定向转移函数对从多个定向转移函数中选择。更新的定向转移函数对比第一定向转移函数对更紧密地与更新的目标方向相关联。
在框37处，该方法还包括利用所选择的更新的定向转移函数对来处理至少一个环境音频信号，并且利用第二定向转移函数对来处理至少一个其他环境音频信号。
图4示出了可以利用诸如图1和图2中的装置1和设备21来实现的另一示例方法。图4的方法给出了如何改变定向转移函数对的示例。
图4的示例性方法可以应用于环境音频信号。应当理解，环境音频信号和主音频信号二者可以被获得。环境音频信号可以与主信号区分开，以便示例方法仅被应用于环境音频信号。
环境音频信号可以由多个间隔开的麦克风获得。在一些示例中，麦克风捕获的信号可以在应用图4的方法之前被处理。在一些示例中，环境音频信号可以被一个或多个远程设备捕获，并且可以被传送到电子设备21。
图4的示例方法一次应用于一个环境音频信号。在图4的示例中，三个或更多个环境音频信号可以被获得，但是图4的方法一次仅被应用于环境音频信号中的一个环境音频信号。应当理解，在本公开的其他示例中，该方法或类似的方法可以一次应用于多于一个的信号。
在本公开的一些示例中，图4的方法可以被顺序地应用于获得的环境音频信号中的每个环境音频信号。该方法可以被顺序地应用，使得一次只有一个环境音频信号被改变。
环境音频信号可以包括混响分量。环境音频信号可以包括定向声音方面。为了使用户能够像听到原始事件一样体验声音，环境音频信号需要与用户头部的位置相关联。如果用户移动头部，环境音频信号可能需要调整。如果用户转动或以其它方式移动他们的头部，本公开的示例可以被用于调整环境音频信号。
环境音频信号中的每个环境音频信号都具有目标方向。目标方向定义了环境音频信号的源的位置，因为源应该被用户感知。目标方向可以通过用于捕获环境音频信号的麦克风的位置而被确定，通过用于从音频信号的主要分量分离环境音频信号的处理而被确定，或者通过任何其他合适的方法而被确定。
环境音频信号将利用定向转移函数对而被处理。环境音频信号可以与定向转移函数对卷积。要使用的定向函数对基于环境音频信号的目标方向，使得当用户听到音频信号时，他们仿佛声音来自目标方向一般感知到声音。用于使用户能够感知正确的目标方向的定向转移函数对可以取决于用户头部的位置。如果用户转动或以其他方式移动他们的头部，则为了获得正确的目标方向所需的定向转移函数对可能会改变。
定向转移函数可以包括可以用来处理环境音频信号使得用户能够感知环境音频信号的空间方面的任何函数。在图4的示例中，定向转移函数可以包括头部相关的转移函数(HRTF)。HRTF可以是在消声室中测量的转移函数，其中声源在期望的方向上，麦克风位于耳道内。应当理解，可以使用其他方法来获得HRTF。
每个HRFT可以与一只耳朵相关联。为了使环境音频信号能够仿佛它源于目标方向一般被感知，HRTF对可以被使用。HRFT对可以包括用于右耳的第一HRTF和用于左耳的第二HRFT。在这样的示例中，定向转移函数可以包括相关联的HRFT对。应当理解，在本公开的其他示例中，其他定向转移函数可以被用来代替HRTF或者附加于HRTF。
在本公开的示例中，头部追踪电路27可以被配置为监测用户头部的位置并提供指示用户头部位置的输入信号。当用户移动他们的头部时，这可以改变多个环境音频信号的目标方向。环境音频信号必须进行调整，使得用户像听到原始事件一样听到该声音。
图4示出了当用户移动他们的头部时调整环境音频信号的方法。环境音频信号可以是至少三个环境音频信号中的一个环境音频信号。环境音频信号可以由如上所述的输入设备29获得。在本公开的其他示例中可以使用其他数目的环境音频信号。
在框41处，环境音频信号具有目标方向。环境音频信号利用第一定向转移函数对而被处理。第一定向转移函数对使得用户能够感知环境音频信号的正确的目标方向。第一定向转移函数对可以包括如上所述的HRTF对或任何其他合适的转移函数。第一定向转移函数对使得用户能够感知环境声音信号的定向分量，就好像他们正在听到原始声音事件一样。
应当理解，三个或更多个环境音频信号可以被获得。在图4的方法中未被更新的环境音频信号也可以具有目标方向，并且可以布置为利用基于这些目标方向的定向转移函数而被处理。在一些示例中，环境音频信号中的每个环境音频信号可以利用不同的定向转移函数对而被处理。
在框43处，头部追踪电路27提供指示用户头部的当前位置的信息。在一些示例中，头部追踪电路可以提供指示用户头部的定向的信息。在图4的示例中，头部追踪电路27提供指示用户头部的方位角角度的信息。
应当理解，在本公开的一些示例中，确定用户已经移动其头部的其他方法可以被使用。例如，在一些示例中，用户可以做出指示他们头部的位置的手动输入。
在框45处，针对环境音频信号的目标方向的改变被确定。目标方向可以改变为更新的目标方向。从头部追踪电路27获得的信息可以用于确定更新的目标方向。
在框47处，确定是否允许改变环境音频信号的定向转移函数对。在本公开的一些示例中，仅在用户已经显著移动了其头部的情况下，可以允许改变定向转移函数对。如果用户相对于最后更新定向转移函数对时的头部位置已经显著移动了他们的头部，则定向转移函数对可以被改变。例如，仅在用户以超过阈值的角度转动头部的情况下，可以允许改变定向转移函数对。
在框47处，控制电路3可以确定目标方向的改变的幅度。如果目标方向的改变高于阈值，则可以允许改变定向转移函数对，并且该方法可行进到框49至53。如果确定目标方向的改变低于阈值，则定向转移函数对不变。这可以防止在不同的定向转移函数之间来回跳动。
在本公开的示例中，一次只允许针对有限数目的环境音频信号改变定向转移函数对。在框47处，控制器电路3可以检查针对其他环境音频信号的定向转移函数对是否已经改变。如果对于M个环境音频信号，定向转移函数对已经被改变，则不允许改变当前环境音频信号的定向转移函数对。M可以具有与环境音频信号的数目相比较小的数字。在一些示例中，M可以是一，从而一次只能更新一个环境音频信号。
如果允许定向转移函数对的改变，则在框49处，选择与更新的目标方向相关联的更新的定向转移函数对。更新的定向转移函数对比第一定向转移函数对更紧密地与更新的目标方向相关联。与更新的目标方向相关联的定向转移函数对可以是能够用于处理环境音频信号的定向转移函数对，以使得正确的更新的目标方向能够被感知。
更新的定向转移函数对可以从多个定向转移函数中选择。多个定向转移函数可以存储在可以由处理器电路5访问的数据库或表中。在一些示例中，数据库或表可以被远程存储到电子设备21。在这样的示例中，处理器电路5可以建立与存储该表和/或数据库的远程设备的通信连接，以使得处理器电路能够访问该表和/或数据库。通信连接可以是有线或无线连接。在其他示例中，表和/或数据库可以存储在电子设备21的存储器电路7中。
更新的定向转移函数对可以通过计算定向转移函数对的角度位置与更新的目标方向之间的差来选择。使得角度位置的差最小的定向转移函数对可以被确定为与更新的目标方向最紧密地相关联的定向转移函数对。使得角度位置的差最小的定向转移函数对可以用来代替第一定向转移函数对。
定向转移函数对的角度位置与更新的目标方向之间的差可以针对一个或多个角度方向来计算。这使得能够计入定向、仰角和倾斜的改变。在一些示例中，定向转移函数对的角度位置与更新的目标方向之间的差可以仅针对一个方向来计算。例如，在一些示例中，可以仅计算用户头部的转动。这可以提供更简单的***，其仍然可以针对环境音频信号提供适当的声音再现。
在框51处，将更新的定向转移函数对与第一定向转移函数对进行比较，以确定更新的定向转移函数对是否不同于第一定向转移函数对。如果确定更新的定向转移函数对与第一定向函数对不同，则该方法可以行进到框53。
如果确定更新的定向转移函数对与第一定向函数对相同，则定向转移函数对不需要被更新。例如，如果用户只少量地移动了头部，那么在要使用的定向转移函数对中可能没有变化。例如，如果用户已经将他们的头部转动了5度的角度，则这可以改变环境音频信号的目标方向。然而，由于目标方向仅仅改变了很小的量，所以第一定向转移函数对可能仍然是最接近的定向转移函数对。在这样的示例中，将不需要定向转移函数对的任何更新，并且环境音频信号可以利用第一定向转移函数对而被处理。
类似地，在一些示例中，更新的定向转移函数对可以与第一定向函数对基本相同或者与第一定向函数对相似。在这样的示例中，定向转移函数对不需要被更新。
在框53处，控制电路3更新定向转移函数对，使得环境音频信号利用更新的定向转移函数对而被处理。
定向转移函数对可以通过使用任何合适的方法来更新。例如，在一些示例中，环境音频信号可以首先利用滤波器进行卷积。滤波器可以提供去相关器滤波器的功能。在一些示例中，滤波器是去相关器。滤波器可以使得多个环境音频信号中的每一个环境音频信号互不相干。例如，两个独立的滤波器可以提供两个信号，当由诸如电子设备21的设备再现时，这两个信号被感知为两个不相干信号。经滤波的信号然后可以与对应于环境音频信号的目标方向的定向转移函数卷积。
在框53处，为了改变定向转移函数对，控制电路3可以利用更新的定向转移函数对来对第一定向转移函数对进行插值。插值可以使定向转移函数对能够逐渐改变。
在一些示例中，可以在两个不同的定向转移函数对之间应用交叉淡化。在一些示例中，可以通过将经卷积的环境音频信号与以下斜率相乘来执行交叉淡化：
Figure GDA0002641827840000171
gout(n)＝1-gin(n)
其中gin是更新的定向转移函数对的斜率，gout是第一定向转移函数对的斜率，并且N是斜率的长度。
交叉淡化斜率的长度可以被选择以避免不同的定向转移函数对之间的可感知的跳跃。所使用的交叉淡化斜率的长度可以取决于不同的定向转移函数对之间的间隙。在一些示例中，交叉淡化斜率的长度可以是10ms的量级(例如，对于48kHz信号512个采样，即～10ms)。在一些示例中，交叉淡化斜率的长度可以被保持足够短，以避免在定向转移函数对的改变上的可感知的延迟。
在框55处，环境音频信号利用更新的定向转移函数对而被处理。
在框55处，其他音频信号可以利用其他定向转移函数对而被处理。其他音频信号可以是在图4的方法中未被更新的环境音频信号。这些环境音频信号由框41处要使用的相同的方向转移函数来处理。对于这些信号，定向转移函数对不更新。
对于其他环境音频信号的尚未更新的剩余信号，可以重复该方法。如果检测到用户的头部位置的进一步改变和/或在时间间隔已经过去之后，则可以重复该方法。
应当理解，该方法可以包括图4中未示出的其他框。例如，在一些示例中，指示用户的当前头部位置的信息可以被保存，以便可以将其与用户的未来头部位置进行比较。这可以使用户头部的进一步移动被监测。
在图4的示例中，至少三个环境音频信号被获得，并且一次仅更新一个环境音频信号。应当理解，在本公开的不同示例中可以使用不同数目的环境音频信号，并且在这些示例中的一些示例中，可以一次更新多于一个的环境音频信号。
在其他示例中，八个环境音频信号可以被获得。在这样的示例中，一次只有小数目的环境音频信号被更新。一次更新的信号的数目可能足够小，使得用户在信号更新时不会感知到音色的变化。该小数目可以是一个。
在其他示例中，更大数目的环境音频信号可以被获得。例如，在一些示例中，二十个环境音频信号可以被获得。在这个示例中，在任何的一次中，都可以更新小数目的信号。相对于可用环境音频信号的总数目，更新的环境音频信号的数目可以较小。例如，在存在二十个环境音频信号的情况下，环境音频信号的小数目可以在一至三之间。
在本公开的示例中，任何数目的定向转移函数可以被使用。定向转移函数的数目可以被设计为避免不同的定向转移函数之间的大角度跳跃。函数的数目可以被选择以避免大于90度的角度跳跃。这可以防止用户在定向转移函数对改变时感知跳跃。
定向转移函数对和目标方向可以被选择为使得一次只有一个环境音频信号改变定向转移函数对。在一些示例中，这可以通过在方位角方向上彼此分离地均匀分布定向转移函数对和目标方向二者，并且确保相邻方向之间的角度不是彼此的倍数来实现。
如果确定两个或更多个环境音频信号要求定向转移函数对同时被改变，那么第一环境音频信号可以在第一周期中更新，并且其他环境音频信号可以在不同的周期中更新。
应当理解，图4的方法的变型可以在本公开的示例中使用。例如，在图4的方法中，在框45处确定目标方向的改变仅针对一个环境音频信号执行。在其他示例中，目标方向的改变可以针对所有环境音频信号来确定。在这样的示例中，定向转移函数对的更新仍将仅针对一个或小数目的音频信号来执行。
在一些示例中，所获得的环境音频信号中的每个环境音频信号可以是唯一的。环境音频信号中的每个环境音频信号可以利用不同的转移函数对而被处理。在其他示例中，环境音频信号中的两个或更多个环境音频信号可以是相同的。在这样的示例中，所有音频信号将仍然具有不同的目标方向，并且将利用不同的定向转移函数对而被处理。
在一些示例中，一个或多个环境音频信号可以利用相同的定向转移函数对而被处理。例如，第一环境音频信号组可以利用第一定向转移函数对而被处理，并且第二环境音频信号组可以利用第二定向转移函数对而被处理。在这样的示例中，当定向转移函数对被更新时，其可以针对整个环境音频信号组或仅针对组内的一个或多个信号被更新。
在上述示例中，环境音频信号的目标方向可以是预定的。在其他示例中，电子设备21可以被配置为处理环境音频信号以确定目标方向。例如，在一些示例中，目标方向可以是默认方向，其在用户移动他们的头部时被更新。在其它示例中，除了环境音频信号之外的信号可以被用来确定环境音频信号的目标方向。
示例装置1和方法使得能够提供改进的定向音频信号。该方法和装置1允许音频信号的环境分量被更新。这在诸如虚拟现实应用的应用中可以是有用的，因为它使用户能够像听到原始事件一样感知声音。当用户移动其头部时，环境音频信号被改变，以计入用户头部相对于声音信号的源的位置的改变。
本公开的示例可以有助于避免当音频信号的定向分量随用户转动头部而被更新时该用户可以感知到的音色影响。在本公开的示例中，由于一次只改变一个信号或小数目的信号，这些影响被降低。
通过一次更新多个环境音频信号中的一个或者小数目的环境音频信号，用户感知不到音频信号中的任何跳跃或突然改变。这提高了用户体验到的声音信号的质量。
在本公开的示例中，环境音频信号可以仅在用户移动其头部超过阈值角度时才被更新。由于环境音频信号被感知为音频信号的主要分量的背景，所以如果用户仅将其头部移动一个小角度，则环境分量不需要是精确的或被更新。本公开的示例允许环境音频信号仅在必要时被更新，因此避免不必要的计算。
图3和图4中示出的框可以表示在方法中和/或在计算机程序9中的代码段中的步骤。对框的特定顺序的示出并不一定意味着对框的所需的或优选的顺序，并且框的顺序和排列可以改变。此外，有些框可以被省略。
在本文件中使用的术语“包括”具有包含的含义而并非是排他的含义。也就是说，任何提及X包括Y的内容表示X可以仅包括一个Y或者可以包括多于一个Y。如果打算使用“包括”来表示排他的含义，那么将通过提及“仅包括一个…”或者通过使用“组成”来在上下文中明确该含义。
在该简要描述中，已经参考了各种示例。关于某一示例而对特征或功能的描述表示这些特征或功能存在于该示例中。不管是否被明确陈述，本文中对术语“示例”或“例如”或“可以”的使用表示：这样的特征或功能存在于至少所述的示例中(不管是否被描述为示例)，并且它们可以但不是必须存在于一些或所有其他示例中。因此，“示例”、“例如”或“可以”是指一类示例中的特定实例。该实例的特性可以仅仅是该实例的特性、或者一类别的特性或该类别的子类别的特性，所述子类别包括该类别中的一些但并非所有实例。因此，隐含地公开了参考一个示例而不是参考另一个示例所描述的特征可以在可能的情况下用于该另一个示例，但不一定必须在该另一个示例中使用。
尽管已经在前面的段落中参考各种示例描述了本发明的实施例，但应当理解，可以在不脱离所要求的本发明的范围的情况下对给出的示例作出修改。
在前述说明中所述的特征可以以除明确描述的组合以外的组合方式被使用。
尽管已经参考某些特征对功能进行了描述，但是无论是否被描述，这些功能都可以由其它特征执行。
尽管已经参考某些实施例对特征进行了描述，但是无论是否被描述，这些特征也可以存在于其它实施例中。
尽管在前述说明中努力引起对本发明的被认为特别重要的那些特征的注意，但应当理解，申请人要求保护上文提到和/或附图中示出的任何可专利特征或特征组合，无论是否对其进行了特别强调。

Claims (19)

1.一种用于音频处理的方法，包括：
获得至少三个环境音频信号，其中所述环境音频信号中的至少一个环境音频信号要利用第一定向转移函数对而被处理，并且所述环境音频信号中的至少一个其他环境音频信号要利用第二定向转移函数对而被处理，其中所述第一定向转移函数对基于针对所述至少一个环境音频信号的目标方向，并且所述第二定向转移函数 对基于针对所述至少一个其他环境音频信号的目标方向；
确定针对所述至少一个环境音频信号的所述目标方向向更新的目标方向的改变；
选择与所述更新的目标方向相关联的更新的定向转移函数对，其中所述更新的定向转移函数对从多个定向转移函数中选择，并且所述更新的定向转移函数对比所述第一定向转移函数对更紧密地与所述更新的目标方向相关联，并且其中用于所述至少一个其他环境音频信号的所述第二定向转移函数对不被更新；以及
利用所选择的所述更新的定向转移函数对来处理所述至少一个环境音频信号，并且利用所述第二定向转移函数对来处理所述至少一个其他环境音频信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一定向转移函数对、所述第二定向转移函数对和所述更新的定向转移函数对不相同。
3.根据权利要求1所述的方法，其中利用所选择的所述更新的定向转移函数对处理所述至少一个环境音频信号包括：利用所述更新的定向转移函数对来对所述第一定向转移函数对进行插值，以改变所使用的所述第一定向转移函数对。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述定向转移函数包括与头部相关的转移函数对。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述环境音频信号利用滤波器而被卷积。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述环境音频信号中的两个或更多环境音频信号是相同的，但是具有不同的目标方向，并且其中获得至少三个环境音频信号包括获得具有不同的目标方向的相同环境音频信号中的两个或更多环境音频信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其中一次针对一个环境音频信号执行对目标方向的改变的所述确定和对更新的定向转移函数对的选择。
8.根据权利要求7所述的方法，其中针对所述环境音频信号中的每个环境音频信号，重复对目标方向的改变的所述确定和对更新的定向转移函数对的选择。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述环境音频信号包括混响音频信号，并且其中获得至少三个环境音频信号包括获得至少三个混响音频信号。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述环境音频信号由多个间隔开的麦克风获得。
11.根据前述权利要求1至9中任一项所述的方法，还包括：确定目标方向的所述改变的幅度，其中如果所述幅度高于阈值，则所述第一定向转移函数对被改变，并且如果所述幅度低于阈值，则所述第一定向转移函数对不被改变。
12.根据前述权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述更新的目标方向响应于用户移动其头部而被确定。
13.一种用于音频处理的装置，包括：
处理电路；以及
包括计算机程序代码的存储器电路，所述存储器电路和所述计算机程序代码被配置为与所述处理电路一起，使所述装置能够执行：
获得至少三个环境音频信号，其中所述环境音频信号中的至少一个环境音频信号要利用第一定向转移函数对而被处理，并且所述环境音频信号中的至少一个其他环境音频信号要利用第二定向转移函数对而被处理，其中所述第一定向转移函数对基于针对所述至少一个环境音频信号的目标方向，并且所述第二定向转移函数 对基于针对所述至少一个其他环境音频信号的目标方向；
确定针对所述至少一个环境音频信号的所述目标方向向更新的目标方向的改变；
选择与所述更新的目标方向相关联的更新的定向转移函数对，其中所述更新的定向转移函数对从多个定向转移函数中选择，并且所述更新的定向转移函数对比所述第一定向转移函数对更紧密地与所述更新的目标方向相关联，并且其中用于所述至少一个其他环境音频信号的所述第二定向转移函数对不被更新；以及
利用所选择的所述更新的定向转移函数对来处理所述至少一个环境音频信号，并且利用所述第二定向转移函数对来处理所述至少一个其他环境音频信号。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一定向转移函数对、所述第二定向转移函数对和所述更新的定向转移函数对不相同。
15.根据权利要求13所述的装置，其中利用所选择的所述更新的定向转移函数对处理所述至少一个环境音频信号包括：利用所述更新的定向转移函数对来对所述第一定向转移函数对进行插值，以改变所使用的所述第一定向转移函数对。
16.根据权利要求13所述的装置，其中所述定向转移函数包括与头部相关的转移函数。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的装置，其中所述环境音频信号中的两个或更多音频信号利用滤波器被卷积；并且/或者
所述环境音频信号中的两个或更多音频信号是相同的，但是具有不同的目标方向，并且其中获得至少三个环境音频信号包括获得具有不同的目标方向的相同环境信号中的两个或更多环境音频信号。
18.根据权利要求13至16中任一项所述的装置，其中一次针对一个环境音频信号执行对目标方向的改变的所述确定和对更新的定向转移函数对的选择。
19.根据权利要求18所述的装置，其中针对所述环境音频信号中的每个环境音频信号，重复对目标方向的改变的所述确定和对更新的定向转移函数对的选择。
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