一种多普勒音效的实时实现方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108076415A(43)申请公布日2018.05.25(21)申请号201611018808.8(22)申请日2016.11.16(71)申请人南京大学地址210093江苏省南京市鼓楼区汉口路22号(72)发明人陈锴卢晶邱小军(51)Int.Cl.H04R3/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种多普勒音效的实时实现方法(57)摘要本发明公开了一种多普勒音效的实时实现方法，该方法从声音的传播机理出发，计算虚拟声源到听音者虚拟位置的传播时延，并根据该时延将信号实时通过队列缓存和时变的采样滤波器，从而实现实时的多普勒音效，其中，时变滤波器来自于预设的时延滤波器组。本发明所公开的一种多普勒音效的实时实现方法能够实时的模拟或重现任意时刻任意位移变化的多普勒音效，不会发生数据的缺失，因为整个过程是线性处理，所以也不会引入信号的畸变和失真，具有较大的灵活性，运算复杂度低，非常适用于3D音效仿真和声场还原的应用场合，具有较大的应用前景。CN108076415ACN108076415A权利要求书1/1页1.一种多普勒音效的实时实现方法，其特征在于：在某时间点，计算虚拟声源到听音者头部的虚拟位置的距离(4)，该距离除以声速该距离得到直达声传输时延，该直达声传输时延再除以采样周期获得直达声传输时延采样周期数(5)；该直达声传输时延采样周期数由整数(6)和非负纯小数(7)组成；根据直达声传输时延采样周期数的组合，将声源信号通过数据缓存队列(11)和选择相应的时延滤波器(12)实现时变滤波器，然后通过因声传播所带来的增益处理，从而实现多普勒音效的实时实现的目的。2.如权利要求1所述的多普勒音效的实时实现方法，其特征在于：直达声传输时延采样周期数的整数部分，对应信号以采样周期为最小单位的纯时延，通过数据缓存队列(11)实现。3.如权利要求1所述的多普勒音效的实时实现方法，其特征在于：直达声传输时延采样周期数的非负纯小数部分，对应信号在采样周期内的时延，通过时延滤波器(12)实现。4.如权利要求1所述的多普勒音效的实时实现方法，其特征在于：时延滤波器来自于预设的时延滤波器组(8)，时延滤波器组(8)中的每一个滤波器对应一个非负纯小数时延采样周期数的处理需求。2CN108076415A说明书1/4页一种多普勒音效的实时实现方法技术领域[0001]本发明涉及电声技术领域，具体涉及一种多普勒音效的实时实现方法。背景技术[0002]多普勒效应是一种常见的声学现象，对听音者而言，声信号的频率会随着虚拟声源相对运动速度发生改变。具体来说，虚拟声源以一定速度靠近听音者，被听音者感知到的声信号的频率会比原声信号的频率有所提高，而虚拟声源以一定速度远离听音者，被听音者感知到的声信号的频率会比原声信号的频率有所降低。在3D音效中，为了更加真实的重现或者重构自然界中的声音，多普勒音效的实时实现成为3D音效技术的关键技术。传统的多普勒音效的实时实现往往通过变调或频移处理，其中，直接改变采样率的变调处理会带来音频数据的缺失，破坏原始数据的连续性，而数字频移处理灵活性较差，会带来较大的额外运算量，并且会引入信号畸变和失真。发明内容[0003]为了解决音效中的多普勒音效重现和重构的问题，本发明提出一种多普勒音效的实时实现方法。[0004]本发明的技术方案如下：[0005]初始化3D音效中声速、听音者头部的虚拟位置、虚拟声源的虚拟位置和虚拟声源的声信号；[0006]设定听音者的虚拟位置随时间变化的轨迹信息，设定虚拟声源的位置随时间变化的轨迹信息；[0007]在某时间点，计算虚拟声源到听音者头部的虚拟位置的距离，该距离除以声速得到直达声传输时延，该直达声传输时延除以采样周期得到直达声传输时延采样周期数；该直达声传输时延采样周期数由整数和非负纯小数(即大于等于0的纯小数)组成，其中：[0008]1)整数部分，对应信号以采样周期为最小单位的时延，通过数据缓存队列实现；[0009]2)非负纯小数部分，对应信号在采样周期内的时延，通过时延滤波器实现；[0010]根据上述直达声传输时延采样周期数的组合，选择相应的数据缓存队列和时延滤波器实现时变滤波器；[0011]时延滤波器来自于预设的时延滤波器组，时延滤波器组中的每一个滤波器对应一个非负纯小数时延采样周期数的处理需求。[0012]以数据帧或者以单个采样点为最小处理单元，将当前声信号通过已选择的时变滤波器得到该时间点的输出信号；[0013]将处理得到的各个时间点的信号按时间顺序连接起来，然后加上因声传播所带来的增益，获得具有多普勒音效的声信号。[0014]一种多普勒音效的实时实现方法，包括：[0015]根据虚拟声源位置到听音者头部中