本申請(qǐng)涉及聲音處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聲音信號(hào)處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在家庭中聆聽各種音頻素材，尤其是在觀看電影時(shí)，人們往往希望能夠聽到良好環(huán)繞效果，以求更好的沉浸體驗(yàn)。這種環(huán)繞效果一般是由擺放在觀影者周圍的多通路音響系統(tǒng)來提供，目前被最為廣泛地采用的多通路環(huán)繞系統(tǒng)是5.1家庭影院系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含擺放在聽眾前方的左FL，中C，右FR，和擺放在聽眾后方的左環(huán)繞LS，右環(huán)繞RS這5個(gè)全頻帶通路，以及重低音通路LFE。5.1信號(hào)經(jīng)由正確布置的5.1系統(tǒng)重發(fā)，可以重現(xiàn)水平面的環(huán)繞效果。采用這種多通路重放系統(tǒng)的代價(jià)是更高昂的產(chǎn)品價(jià)格，以及更復(fù)雜的安裝方式。因此，人們會(huì)希望用更簡(jiǎn)單的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)環(huán)繞效果。

目前已經(jīng)有使用普通的雙通路音響系統(tǒng)來重發(fā)5.1信號(hào)的技術(shù)存在，該類技術(shù)中所進(jìn)行的信號(hào)處理過程如圖1所示，該過程可以簡(jiǎn)述如下：對(duì)于C通路和LFE通路，對(duì)其進(jìn)行-3dB的衰減后分別饋給雙通路系統(tǒng)的左、右通路。對(duì)于FL和FR通路，直接饋給左、右通路。對(duì)于LS和RS通路，則需要經(jīng)過更復(fù)雜的處理再饋給左、右通路，以產(chǎn)生環(huán)繞效果。對(duì)于LS和RS通路的處理，是采用頭相關(guān)傳輸函數(shù)(HRTF)經(jīng)過信號(hào)處理后來產(chǎn)生來自聽眾側(cè)后方位置的虛擬聲源，從而達(dá)到用兩通路的音響系統(tǒng)重放環(huán)繞效果的目的。由于LS和RS采用了更復(fù)雜的信號(hào)處理，在實(shí)際應(yīng)用中，往往還會(huì)對(duì)于其他通路的信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理，以保證各個(gè)通路信號(hào)之間的同步。

這類技術(shù)中所采用的信號(hào)處理方法的推導(dǎo)過程有所不同，但都可以等效為以下兩個(gè)步驟的處理：

1)產(chǎn)生來自后方空間位置的虛擬聲源，即圖2中從L、R到EL、ER的過程，經(jīng)此處理后可產(chǎn)生適合于耳機(jī)重放虛擬聲源雙耳信號(hào)；

2)用經(jīng)過串聲消除處理的雙揚(yáng)聲器來重放虛擬聲源信號(hào)，即圖2中從EL、ER的過程，經(jīng)此處理后的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的重放效果等同于耳機(jī)；

這里面所用到的HRTF數(shù)據(jù)是由實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的，這種實(shí)驗(yàn)測(cè)量往往包含以下兩點(diǎn)：

1)在沒有反射聲的消聲室中進(jìn)行測(cè)量；

2)采用的是人工頭代替真人進(jìn)行測(cè)量；

在實(shí)際情況中，聽眾的頭部和軀干的尺寸和形狀跟人工頭之間存在差異，音響系統(tǒng)更不會(huì)布置在消聲室中，而是布置在有一定反射聲存在的家居環(huán)境中。以上兩點(diǎn)至少會(huì)對(duì)前面提到的信號(hào)處理過程中產(chǎn)生的虛擬聲源雙耳信號(hào)造成不良影響，從而損害空間環(huán)繞效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種聲音信號(hào)處理方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中空間環(huán)繞聲音處理效果較差的問題。

其具體的技術(shù)方案如下：

一種聲音信號(hào)處理方法，所述方法包括：

獲取表征左后方聲音信號(hào)的第一Ls信號(hào)以及表征右后方聲音信號(hào)的第一Rs信號(hào)；

分別對(duì)第一Ls信號(hào)以及第一Rs信號(hào)進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)處理，得到第二Ls信號(hào)以及第二Rs信號(hào)；

按照預(yù)置墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)，對(duì)所述第二Ls信號(hào)以及所述第二Rs信號(hào)進(jìn)行處理，得到虛擬聲源雙耳信號(hào)；

將所述虛擬聲源雙耳信號(hào)反饋給左、右通路。

可選的，在獲取表征左后方聲音信號(hào)的第一Ls信號(hào)以及表征右后方聲音信號(hào)的第一Rs信號(hào)之前，所述方法還包括：

在指定空間中，獲取墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)；

將所述墻角脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換得到指定傳輸函數(shù)；

將所述指定傳輸函數(shù)作為所述預(yù)置墻角脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)。

可選的，在指定空間中，獲取墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)，包括:

將寬度為3m、長(zhǎng)度為5m、高度為3m的空間劃為所述指定空間；

在所述指定空間內(nèi)，按照混響時(shí)間450ms，獲取墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)。

可選的，在指定空間中，獲取墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)，包括:

將寬度為3m、長(zhǎng)度為5m、高度為3m的空間劃為所述指定空間；

在所述指定空間內(nèi)，按照時(shí)間窗截取前1024個(gè)點(diǎn)的脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)，并將所述前1024個(gè)點(diǎn)的脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)作為墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)。

可選的，按照預(yù)置墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)，對(duì)所述第二Ls信號(hào)以及所述第二Rs信號(hào)進(jìn)行處理，得到虛擬聲源雙耳信號(hào)，包括：

通過指定傳輸函數(shù)以及第一公式對(duì)得到的第二Ls信號(hào)以及第二Rs信號(hào)進(jìn)行串聲消除處理，得到第一中間參數(shù)；

根據(jù)第一中間參數(shù)，得到所述虛擬聲源雙耳信號(hào)。

可選的，所述第一公式，具體為：

其中，所述E_L、E_R表征第一中間參數(shù)，所述CH_C、CH_I表征傳輸函數(shù)。

可選的，根據(jù)第一中間參數(shù)，得到所述虛擬聲源雙耳信號(hào)，包括：

對(duì)雙通路揚(yáng)聲器系統(tǒng)進(jìn)行串聲消除處理，以使得它們適合于重放虛擬聲源雙耳信號(hào)的過程可以用以下數(shù)學(xué)式表示：

將L`和R`饋給左、右揚(yáng)聲器重放，從揚(yáng)聲器到聽眾雙耳的物理傳輸過程可以用數(shù)學(xué)式表示為：

同時(shí)根據(jù)對(duì)稱性令α＝H_LL＝H_RR，β＝H_LR＝H_RL可以得到：

一種聲音信號(hào)處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

獲取模塊，用于獲取表征左后方聲音信號(hào)的第一Ls信號(hào)以及表征右后方聲音信號(hào)的第一Rs信號(hào)；

處理模塊，用于分別對(duì)第一Ls信號(hào)以及第一Rs信號(hào)進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)處理，得到第二Ls信號(hào)以及第二Rs信號(hào)；按照預(yù)置墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)，對(duì)所述第二Ls信號(hào)以及所述第二Rs信號(hào)進(jìn)行處理，得到虛擬聲源雙耳信號(hào)；

通訊模塊，用于將所述虛擬聲源雙耳信號(hào)反饋給左、右通路。

可選的，所述處理模塊，還用于在指定空間中，獲取墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)；將所述墻角脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換得到指定傳輸函數(shù)；將所述指定傳輸函數(shù)作為所述預(yù)置墻角脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)。

可選的，所述處理模塊，還用于將寬度為3m、長(zhǎng)度為5m、高度為3m的空間劃為所述指定空間；在所述指定空間內(nèi)，按照混響時(shí)間450ms，獲取墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明中，聲音處理系統(tǒng)可以分別對(duì)第一Ls信號(hào)以及第一Rs信號(hào)進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)處理，得到第二Ls信號(hào)以及第二Rs信號(hào)；按照預(yù)置墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)，對(duì)第二Ls信號(hào)以及第二Rs信號(hào)進(jìn)行處理，得到虛擬聲源雙耳信號(hào)，將虛擬聲源雙耳信號(hào)反饋給左、右通路。通過墻角脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行處理，從產(chǎn)生虛擬聲源雙兒信號(hào)，這樣保證了更加明顯的環(huán)繞聲音效果，提升了聲音品質(zhì)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中雙通路重放信號(hào)的系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中聲音信號(hào)處理過程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中一種聲音信號(hào)處理方法的流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中雙通路重放信號(hào)的系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中一種聲音信號(hào)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做詳細(xì)的說明，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體技術(shù)特征只是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的說明，而不是限定，在不沖突的情況下，本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體技術(shù)特征可以相互組合。

如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例中一種聲音信號(hào)處理方法的流程圖，該方法包括：

S301，獲取表征左后方聲音信號(hào)的第一Ls信號(hào)以及表征右后方聲音信號(hào)的第一Rs信號(hào)；

S302，分別對(duì)第一Ls信號(hào)以及第一Rs信號(hào)進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)處理，得到第二Ls信號(hào)以及第二Rs信號(hào)；

S303，按照預(yù)置墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)，對(duì)所述第二Ls信號(hào)以及所述第二Rs信號(hào)進(jìn)行處理，得到虛擬聲源雙耳信號(hào)；

S304，將所述虛擬聲源雙耳信號(hào)反饋給左、右通路。

具體來講，如圖4所示，在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)于低音通路進(jìn)行增強(qiáng)后再饋給左、右通路，以改善在沒有低音炮的系統(tǒng)中的低音效果。所進(jìn)行的處理包括：在如圖1所示的系統(tǒng)中，省去了-3dB衰減的處理，以增強(qiáng)低音的幅度。然后，信號(hào)經(jīng)過一個(gè)-3dB的DRC單元再饋給左、右通路，該DRC處理可以避免低音信號(hào)幅度過大而造成失真或者影響其他通路的效果。

對(duì)于LS和RS通路，采用以下兩個(gè)特殊處理：

1)對(duì)于LS和RS通路進(jìn)行增強(qiáng)處理，以減小其被其他通路對(duì)于他們的掩蔽或干擾作用。其處理方法如下：對(duì)LS和RS通路進(jìn)行+3dB的提升，然后再經(jīng)過一個(gè)-3dB的DRC單元后再饋給左、右通路

2)采用墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)來進(jìn)行處理，以產(chǎn)生來自左后方和右后方的虛擬聲源雙耳信號(hào)，然后再經(jīng)過串聲消除處理后饋給左、右通路進(jìn)行重播。

更進(jìn)一步來講，使用人工頭在消聲室中測(cè)量得到的HRTF數(shù)據(jù)，會(huì)使產(chǎn)生的虛擬聲源的方位畸變，嚴(yán)重影響環(huán)繞效果。環(huán)境中的反射聲對(duì)于聲源的定位有非常重要的作用。事實(shí)上，聽力正常的普通聽眾也能夠明顯地感知到這一點(diǎn)，在消聲室環(huán)境下，所感知到的聲源位置明顯要比普通房間中的位置更靠近聽眾，也就是說，反射聲的缺失損害了空間位置的感知。

因此，本發(fā)明在產(chǎn)生虛擬聲源雙耳信號(hào)時(shí)，采用了包含反射聲在內(nèi)的墻角雙脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

采用包含反射聲在內(nèi)的墻角雙脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)時(shí)，隨之而來的問題的是信號(hào)處理變得更為復(fù)雜。首先，反射聲的存在使得脈沖響應(yīng)的長(zhǎng)度大大增加了，尤其是在混響時(shí)間較長(zhǎng)的房間中測(cè)量脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)時(shí)，脈沖響應(yīng)的長(zhǎng)度使得濾波器的設(shè)計(jì)變得十分困難，所生產(chǎn)的濾波器抽頭數(shù)目過于龐大，一般的DSP芯片根本無法處理。在消聲室中測(cè)得的HRTF數(shù)據(jù)，能量幾乎集中在前面128個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，在48kHz的采樣頻率下，這個(gè)過程大約為2.67ms，用它來設(shè)計(jì)相關(guān)的濾波器時(shí)，只需要128個(gè)抽頭誤差就可以很小?？墒菍?duì)于一般的家居環(huán)境來說，混響時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)數(shù)百毫秒，濾波器的效率將變得難以處理。

對(duì)于這個(gè)問題，本發(fā)明中采取的第一個(gè)做法將測(cè)量環(huán)境選擇在一個(gè)尺寸比較小的房間內(nèi)，該房間寬度約為3m，長(zhǎng)度約為5m，高度約為3m，其混響時(shí)間約為450ms。用揚(yáng)聲器在該房間播放各種音源時(shí)，都能夠聽到良好的空間感。在測(cè)得雙耳脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)后，本發(fā)明采取的第二個(gè)做法是用時(shí)間窗截取前面1024個(gè)點(diǎn)的脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)。有很多研究都指出，前面幾次反射聲對(duì)于空間定位起十分重要的作用。而在尺寸為3m*5m*3m的房間中，1024個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)可以包含主要的一次發(fā)射聲和二次反射聲。

基于上述的方法可以準(zhǔn)確的采集到墻角雙脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)之后，首先對(duì)墻角雙脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到輸出函數(shù)CH_C、CH_I。

將圖2中的H_C和H_I替換為CH_C和CH_I后，產(chǎn)生虛擬聲源的過程可用以下數(shù)學(xué)式表示：

其中，所述E_L、E_R表征第一中間參數(shù)，所述CH_C、CH_I表征傳輸函數(shù)。

對(duì)雙通路揚(yáng)聲器系統(tǒng)進(jìn)行串聲消除處理，以使得它們適合于重放虛擬聲源雙耳信號(hào)的過程可以用以下數(shù)學(xué)式表示：

將L`和R`饋給左、右揚(yáng)聲器重放，從揚(yáng)聲器到聽眾雙耳的物理傳輸過程可以用數(shù)學(xué)式表示為：

通過數(shù)學(xué)運(yùn)算得到以下關(guān)系式中的G_C和G_I：

綜合以上四式，同時(shí)根據(jù)對(duì)稱性令α＝H_LL＝H_RR，β＝H_LR＝H_RL可以得到：

最后得到的G_C以及G_I就作為聽眾側(cè)后方的虛擬聲源。

在上述的方法中，通過墻角脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行處理，從產(chǎn)生虛擬聲源雙兒信號(hào)，這樣保證了更加明顯的環(huán)繞聲音效果，提升了聲音品質(zhì)。

對(duì)應(yīng)本發(fā)明實(shí)施例中，一種聲音信號(hào)處理方法，本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種聲音信號(hào)處理系統(tǒng)，如圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例中一種聲音處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括：

獲取模塊501，用于獲取表征左后方聲音信號(hào)的第一Ls信號(hào)以及表征右后方聲音信號(hào)的第一Rs信號(hào)；

處理模塊502，用于分別對(duì)第一Ls信號(hào)以及第一Rs信號(hào)進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)處理，得到第二Ls信號(hào)以及第二Rs信號(hào)；按照預(yù)置墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)，對(duì)所述第二Ls信號(hào)以及所述第二Rs信號(hào)進(jìn)行處理，得到虛擬聲源雙耳信號(hào)；

通訊模塊503，用于將所述虛擬聲源雙耳信號(hào)反饋給左、右通路。

進(jìn)一步，在本發(fā)明實(shí)施例中，所述處理模塊502，還用于在指定空間中，獲取墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)；將所述墻角脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換得到指定傳輸函數(shù)；將所述指定傳輸函數(shù)作為所述預(yù)置墻角脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，在本發(fā)明實(shí)施例中，所述處理模塊502，還用于將寬度為3m、長(zhǎng)度為5m、高度為3m的空間劃為所述指定空間；在所述指定空間內(nèi)，按照混響時(shí)間450ms，獲取墻角雙脈沖BCIR響應(yīng)數(shù)據(jù)。

盡管已描述了本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本申請(qǐng)范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本申請(qǐng)的精神和范圍。這樣，倘若本申請(qǐng)的這些修改和變型屬于本申請(qǐng)權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本申請(qǐng)也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。