一種處理聲音信號的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及音頻信號處理領(lǐng)域，尤其涉及一種處理聲音信號的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，三維聲場采集處理不斷的得到完善，而移動終端是三 維聲場采集處理系統(tǒng)中的常用設(shè)備。在現(xiàn)有技術(shù)中，移動終端進行三維聲場采集處理的具 體手段為：
[0003] 應(yīng)用于移動終端二維聲場采集的波束形成技術(shù)，利用波束形成技術(shù)產(chǎn)生0度和 180度兩個方向上的具有心形指向的波束，實現(xiàn)立體聲信號的采集。將這種技術(shù)應(yīng)用到三維 聲場米集上，利用波束形成技術(shù)，得到不同方向的波束，來模擬5. 1聲道聲場米集系統(tǒng)中的 中央聲道，左前聲道、右前聲道、左后環(huán)繞聲道、右后環(huán)繞聲道。
[0004] 目前，利用二維聲場采集的波束形成技術(shù)在移動終端上所模擬的三維聲場，由于 利用的是用于二維聲場采集的波束形成技術(shù)，產(chǎn)生的是0度和180度兩個方向上的具有心 形指向的波束，這就會導(dǎo)致所模擬出來的三維聲場的實際播放效果會出現(xiàn)左右的區(qū)分要比 前后明顯的現(xiàn)象，這就使得所模擬出來的三維聲場還是具有二維聲場的特征，所模擬的三 維聲場的質(zhì)量較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的實施例提供一種處理聲音信號的方法及裝置，能夠采集并處理終端周圍 三維聲場信號。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案：
[0007] 第一方面，本發(fā)明的實施例提供一種處理聲音信號的方法，包括：
[0008] 移動終端從三維聲場中獲取聲音信號，所述移動終端設(shè)置有至少3個麥克風(fēng)，其 中，一個麥克風(fēng)用于接收至少一個方向上的聲音信號；
[0009] 根據(jù)所獲取的聲音信號，獲取聲源相對于所述移動終端的方向；
[0010] 根據(jù)所述聲源相對于所述移動終端的方向和所獲取的聲音信號，得到空間音頻信 號，所述空間音頻信號用于模擬所述三維聲場。結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的 實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所獲取的聲音信號，獲取聲源相對于所述移動終端的方向，包括：
[0011] 獲取所述移動終端上的麥克風(fēng)接收到一個方向上的聲音信號與另一個方向上的 聲音信號之間的到達時間差，所述移動終端上的麥克風(fēng)用于接收至少四個方向上的聲音信 號；
[0012] 根據(jù)所獲取的到達時間差和所述移動終端上的麥克風(fēng)在所述移動終端上的位置， 得到所述聲源相對于所述移動終端的方向。
[0013] 結(jié)合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式 中，所述獲取所述移動終端上的麥克風(fēng)接收到一個方向上的聲音信號與另一個方向上的聲 音信號之間的到達時間差，包括：
[0014]
獲取在第m麥克風(fēng)接收到的聲音信號與在第1麥 克風(fēng)接收到的聲音信號之間的到達時間差^，其中，P表示時延樣點數(shù)，yi(n)表 不在第1麥克風(fēng)接收到的聲音信號，ym (η)表τκ在第m麥克風(fēng)接收到的聲音信號，
表示yi (η)和yjn)之間的互相關(guān)譜，Φ (f)表示 接收到的各個方向上的聲音信號所在頻域的加權(quán)函數(shù)。
[0015] 結(jié)合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式 中，所述根據(jù)所獲取的到達時間差和所述移動終端上的麥克風(fēng)在所述移動終端上的位置， 得到所述聲源相對于所述移動終端的方向，包括 ：
[0016]
估計第2麥克風(fēng)接收到的聲音信號的方向I ;根
:，估計第3麥克風(fēng)接收到的聲音信號的方向;根據(jù)
估計第4麥克風(fēng)接收到的聲音信號的方向&;
[0017]
，獲取所述聲源相對于所述移動終端的方向θ ;
[0018] 其中，所述第1麥克風(fēng)與所述第4麥克風(fēng)位于同一側(cè)，所述第1麥克風(fēng)與所述第2 麥克風(fēng)位于同一側(cè)；C表不聲速，d表7K所述第1麥克風(fēng)的中心點與所述第4麥克風(fēng)的中心 點之間的距離，d等于所述第2麥克風(fēng)的中心點與所述第3麥克風(fēng)的中心點之間的距離，h 表示所述第1麥克風(fēng)的中心點與所述第2麥克風(fēng)的中心點之間的距離，h等于所述第3麥 克風(fēng)的中心點與所述第4麥克風(fēng)的中心點之間的距離，ct表示所述移動終端的對角線與所 述第1麥克風(fēng)和所述第4麥克風(fēng)所位于的角所在的邊的夾角。
[0019] 結(jié)合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式 中，所述根據(jù)所獲取的到達時間差和所述移動終端上的麥克風(fēng)在所述移動終端上的位置， 得到所述聲源相對于所述移動終端的方向，包括 ：
[0021] 獲取所述聲源相對于所述移動終端的方向Θ ;
[0022] 其中，所述第1麥克風(fēng)與所述第2麥克風(fēng)位于所述移動終端的一個面的軸對稱線 上，并分別處于所述一個面上的兩條相互平行的邊緣；所述第3麥克風(fēng)與所述第4麥克風(fēng)位 于所述移動終端的另一面的軸對稱線上，并分別處于所述另一個面上的兩條相互平行的邊 緣；C表示聲速，（Xl，yi)表示對應(yīng)于所述第1麥克風(fēng)的坐標，（x2, y2)表示對應(yīng)于所述第2麥 克風(fēng)的坐標，（x3, y3)表示對應(yīng)于所述第3麥克風(fēng)的坐標，（x4, y4)表示對應(yīng)于所述第4麥克 風(fēng)的坐標。
[0023] 結(jié)合第一方面或第一方面的第一種至第四種可能的實現(xiàn)方式中的任意一項所述 的處理聲音信號的方法，在第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述空間音頻信號至少 包括左側(cè)方向上的信號、右側(cè)方向上的信號、中側(cè)方向上的信號、左后環(huán)繞信號、右后環(huán)繞 信號；
[0024] 所述根據(jù)所述聲源相對于所述移動終端的方向和所獲取的聲音信號，得到空間音 頻信號，包括：
[0025] 利用所述聲源相對于所述移動終端的方向，生成增益調(diào)整參數(shù)，所述增益調(diào)整參 數(shù)包括：對應(yīng)于所述左側(cè)方向上的信號、所述右側(cè)方向上的信號和所述中側(cè)方向上的信號 的第1類增益調(diào)整參數(shù)ct F、對應(yīng)于所述左后環(huán)繞信號和所述右后環(huán)繞信號的第1類增益調(diào) 整參數(shù)αΒ、對應(yīng)于所述左側(cè)方向上的信號和所述左后環(huán)繞信號的第2類增益調(diào)整參數(shù)(^、 對應(yīng)于所述右側(cè)方向上的信號和所述右后環(huán)繞信號的第2類增益調(diào)整參數(shù)a R ;并且，當(dāng)所 述聲源相對于所述移動終端的方向Θ e [0,90) U (270,360]時aF>aB，當(dāng)Θ e (90,270) 時 a F〈 a B，當(dāng) Θ e (〇, 180)時 a L> a R，當(dāng) Θ e (180, 360)時 a L〈 a R ;
[0026] 根據(jù)所述聲音信號，獲取所述空間音頻信號中的各個方向上的信號的初始值；
[0027] 根據(jù)所述增益調(diào)整參數(shù)和所述空間音頻信號中的各個方向上的信號的初始值，生 成所述左側(cè)方向上的信號、所述右側(cè)方向上的信號、所述中側(cè)方向上的信號、所述左后環(huán)繞 信號、所述右后環(huán)繞信號。
[0028] 結(jié)合第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式 中，所述空間音頻信號還包括：雙聲道信號；
[0029] 所述方法還包括：
[0030] 對所述左側(cè)方向上的信號、所述右側(cè)方向上的信號、所述中側(cè)方向上的信號、所述 左后環(huán)繞信號和所述右后環(huán)繞信號進行下混，生成所述雙聲道信號。
[0031] 結(jié)合第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式 中，所述利用所述聲源相對于所述移動終端的方向，生成增益調(diào)整參數(shù)包括：
[0032]
生成對應(yīng)于所述 左側(cè)方向上的信號、所述右側(cè)方向上的信號和所述中側(cè)方向上的信號的第1類增益調(diào)整參 數(shù) ctF ;
[0033]
生成對應(yīng)于所 述左后環(huán)繞信號和所述右后環(huán)繞信號的第1類增益調(diào)整參數(shù)α B ;
[0035]
生成對應(yīng)于所述 左側(cè)方向上的信號和所述左后環(huán)繞信號的第2類增益調(diào)整參數(shù)（^ ;
[0036]
生成對應(yīng)于所述 右側(cè)方向上的信號和所述右后環(huán)繞信號的第2類增益調(diào)整參數(shù)a R ;
[0038] 結(jié)合第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第八種可能的實現(xiàn)方式 中，根據(jù)所述增益調(diào)整參數(shù)和所述空間音頻信號中的各個方向上的信號的初始值，生成所 述空間音頻信號中的各個方向上的信號，包括：
[0039]
，獲取所述左側(cè)方向上的信號Su final (η)、所 述中側(cè)方向上的信號Sc,final(n)、所述右側(cè)方向上的信號SR, final(n)、所述左后環(huán)繞信號S& final(n)和所述右后環(huán)繞信號SRS,final(n)，其中Sjn)表示所述左側(cè)方向上的信號的初始值， Sc (η)表不中偵彳方向上的信號的初始值，SR (η)表不右偵彳方向上的信號的初始值，SLS (η)表不 左后環(huán)繞信號的初始值，SRS(η)表不右后環(huán)繞信號的初始值，η表不樣點編號。
[0040] 結(jié)合第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第九種可能的實現(xiàn)方式 中，所述根據(jù)所述聲音信號，獲取所述空間音頻信號中的各個方向上的信號的初始值包 括：
[0041] 獲取心形指向的波束BF?、BFR (n)、BF^ (η)和BFRS (η)，其中，BF?的指向性極 大值在（〇,90° )，BFjn)的指向性極大值在（90°，180° )，BFRS(n)的指向性極大值在 (180°，270° )，BFR(n)的指向性極大值在（270°，360° );
[0042] 所述左側(cè)方向上的信號的初始值& (n) = BFL (η)，所述中側(cè)方向上的信號的初始
?所述右側(cè)方向上的信號的初始值SR (n) = BFR (k)，所述左后環(huán)繞 信號的初始值心(η) = BFu (η)，所述右后環(huán)繞信號的初始值SRS (η) = BFRS (η)，其中& (η) 表τκ所述左側(cè)方向上的信號的初始值，Sc(n)表τκ中側(cè)方向上的信號的初始值，SR(n)表τκ 右側(cè)方向上的信號的初始值，Su (η)表不左后環(huán)繞信號的初始值，SRS(η)表不右后環(huán)繞信號 的初始值，η表示樣點編號。
[0043] 結(jié)合第一方面的第九種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第十種可能的實現(xiàn)方式 中，所述獲取心形指向的波束(n)、BF R (n)、BFls (η)和BFRS (η)，包括：
[0044] 利用所述第1至第4麥克風(fēng)接收到的聲音信號，獲取心形指向的波束BF^ (η)，其 中，BF^ (η)的指向性的極大值點在所述第i麥克風(fēng)與第j麥克風(fēng)的連線指向所述第i麥克 風(fēng)的方向，零點所述第i麥克風(fēng)與第j麥克風(fēng)的連線指向所述第j麥克風(fēng)的方向，其中i，j =1、2、3、4 ;
[0045]
獲取所述心形指向的波束BFL(n)、BF R(n)、 BFLS(n)和 BFRS(n)〇
[0046] 結(jié)合第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第十一種可能的實現(xiàn)方式 中，所述根據(jù)所述增益調(diào)整參數(shù)和所述空間音頻信號中的各個方向上的信號的初始值，生 成所述空間音頻信號中的各個方向上的信號包括：
[0047] 依據(jù)Sufinal(n) = S?*a ,，獲取所述左側(cè)方向上的信號&ω(η)，
[0048] 依據(jù)Sc,final (n) = Sc (η)，獲取所述中側(cè)方向上的信號Sc,final (η)，
[0049] 依據(jù)SR,final(n) = SR(n)*a R，獲取所述右側(cè)方向上的信號SR,final(n)，
[0050] 依據(jù) SLS, final (n) = SLS (η) * a L，獲取所述左后環(huán)繞信號 SLS, final (η)，
[0051 ]依據(jù) SRS, final (η) = SRS (η) * a R，獲取所述右后環(huán)繞信號 SRS, final (η);
[0052] 其中S。(η)表7Κ所述左側(cè)方向上的信號的初始值，Sc(n)表7Κ中側(cè)方向上的信號的 初始值，S R(η)表示右側(cè)方向上的信號的初始值，SLS(η)表示左后環(huán)繞信號的初始值，SRS(η) 表不右后環(huán)繞信號的初始值，η表τκ樣點編號。
[0053] 第二方面，本發(fā)明提供一種處理聲音信號的裝置，包括：
[0054] 第一獲取模塊，用于從三維聲場中獲取聲音信號，所述移動終端設(shè)置有至少3個 麥克風(fēng)，其中，一個麥克風(fēng)用于接收至少一個方向上的聲音信號；
[0055] 第二獲取模塊，用于根據(jù)所獲取的聲音信號，獲取聲源相對于所述移動終端的方 向；
[0056] 第一處理模塊，用于根據(jù)所述聲源相對于所述移動終端的方向和所獲取的聲音信 號，得到空間音頻信號，所述空間音頻信號用于模擬所述三維聲場。
[0057] 結(jié)合第二方面，在第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二獲取模塊，包 括：
[0058] 第一獲取單兀，用于獲取所述移動終端上的麥克風(fēng)接收到一個方向上的聲音信號 與另一個方向上的聲音信號之間的到達時間差，所述移動終端上的麥克風(fēng)用于接收至少四 個方向上的聲音信號；
[0059] 第二獲取單元，用于根據(jù)所獲取的到達時間差和所述移動終端上的麥克風(fēng)在所述 移動終端上的位置，得到所述聲源相對于所述移動終端的方向。
[0060] 結(jié)合第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二方面的第二種可能的實現(xiàn)方式 中，所述第一獲取單元，包括 ：
[0061] 第一獲取子單元
[0062] 在第m麥克風(fēng)接收到的聲音信號與在第1麥克風(fēng)接收到的聲音信號之間的到達時 間差4 ,其中，P表示時延樣點數(shù)，yi (η)表示在第1麥克風(fēng)接收到的聲音信號，yni(η)表示 在第m麥克風(fēng)接收到的聲音信號，
、$丨0表不yjn)和 (η)之間的互相關(guān)譜，Φ(?·)表示接收到的各個方向上的聲音信號所在頻域的加權(quán)函數(shù)。 [0063] 結(jié)合第二方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第二方面的第三種可能的實現(xiàn)方式 中，所述第二獲取單元，包括：
[0064] 第二獲取子單元，用于根據(jù)
估計第2麥克風(fēng)接收到的聲音信號的 方向I.
，估計第3麥克風(fēng)接收到的聲音信號的方向;根據(jù)
:估計第4麥克風(fēng)接收到的聲音信號的方向$ ;
[0065] 第三獲取子單元，用于根據(jù)，獲取所述聲源相對于所述移動終端的方 向Θ ;
[0066] 其中，所述第1麥克風(fēng)與所述第4麥克風(fēng)位于同一側(cè)，所述第1麥克風(fēng)與所述第2 麥克風(fēng)位于同一側(cè)；C表不聲速，d表7K所述第1麥克風(fēng)的中心點與所述第4麥克風(fēng)的中心 點之間的距離，d等于所述第2麥克風(fēng)的中心點與所述第3麥克風(fēng)的中心點之間的距離，h 表示所述第1麥克風(fēng)的中心點與所述第2麥克風(fēng)的中心點之間的距離，h等于所述第3麥 克風(fēng)的中心點與所述第4麥克風(fēng)的中心點之間的距離，ct表示所述移動終端的對角線與所 述第1麥克風(fēng)和所述第4麥克風(fēng)所位于的角所在的邊的夾角。
[0067] 結(jié)合第二方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第二方面的第四種可能的實現(xiàn)方式 中，所述第二獲取單元，包括 ：
[0068] 第四獲取子單元，
[0069] 獲取所述聲源相對于所述移動終端的方向Θ ;
[0070] 其中，所述第1麥克風(fēng)與所述第2麥克風(fēng)位于所述移動終端的一個面的軸對稱線 上，并分別處于所述一個面上的兩條相互平行的邊緣；所述第3麥克風(fēng)與所述第4麥克風(fēng)位 于所述移動終端的另一面的軸對稱線上，并分別處于所述另一個面上的兩條相互平行的邊 緣；c表示聲速，（ Xl，yi)表示對應(yīng)于所述第1麥克風(fēng)的坐標，（x2, y2)表示對應(yīng)于所述第2麥 克風(fēng)的坐標，（x3, y3)表示對應(yīng)于所述第3麥克風(fēng)的坐標，（x4, y4)表示對應(yīng)于所述第4麥克 風(fēng)的坐標。
[0071] 結(jié)合第二方面或第二方面的第一種至第四種可能的實現(xiàn)方式中的任意一項所述 的處理聲音信號的裝置，所述空間音頻信號至少包括左側(cè)方向上的信號、右側(cè)方向上的信 號、中側(cè)方向上的信號、左后環(huán)繞信號、右后環(huán)繞信號；
[0072] 所述第一處理模塊，包括：
[0073] 第一處理單元，用于