測量高階高保真度立體聲響復(fù)制響度級的方法及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高階高保真度立體聲響復(fù)制（Higher-OrderAmbisonics，H0A)的內(nèi)容 的響度級調(diào)整。具體地，涉及一種用于測量H0A響度級的方法及一種用于測量H0A響度級 的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 本節(jié)旨在向讀者介紹本領(lǐng)域的各個方面，其可能與下面描述和/或要求保護的本 發(fā)明的各個方面有關(guān)。相信該討論有助于為讀者提供背景信息以促進對本發(fā)明的各個方面 的更好理解。因此，應(yīng)當(dāng)理解，這些陳述將從這個角度來閱讀，而不是作為對現(xiàn)有技術(shù)的承 認。
[0003] 諸如例如高保真度立體聲響復(fù)制的聲場信號攜帶聲場的表示。高保真度立體聲響 復(fù)制格式基于聲場的球諧函數(shù)分解。雖然基本的高保真度立體聲響復(fù)制格式或B格式使用 零階或一階的球諧函數(shù)，而所謂的高階高保真度立體聲響復(fù)制（H0A)還進一步使用至少第 二階的球諧函數(shù)。也就是說，H0A信號包含不同N階的不同部分信號，諸如零階（W聲道，N= 〇)信號、一個或多個一階（N= 1)信號、一個或多個二階（N= 2)信號等。需要解碼過程以 獲得單個揚聲器信號。為了合成音頻場景，需要涉及空間揚聲器布置的調(diào)節(jié)函數(shù)（panning function)以用于獲得給定聲源的空間定位。
[0004] 在解碼器側(cè)將要被執(zhí)行的一個任務(wù)是設(shè)置回放級別。正如現(xiàn)有技術(shù)[1]中所描述 的以及圖1中所示出的，設(shè)定每個揚聲器饋送的放大器增益匕，以使得具有-18dBFS"J勺數(shù) 字全頻段粉紅噪聲輸入導(dǎo)致78+/-5dBA的聲壓級（SoundPressureLevel，SPL)。在圖1 中，單獨地對于每個揚聲器，粉紅噪聲測試信號被用于通過調(diào)整放大器12中的揚聲器增益 匕來對每個揚聲器13的聲壓級進行級別調(diào)整（leveladjust)。數(shù)字粉紅噪聲測試信號在 D/A轉(zhuǎn)換器11中被轉(zhuǎn)換成模擬信號?；煲艉驼故緢鏊械腟PL級別調(diào)整以及混音室中內(nèi)容 的響度級調(diào)整使得能夠在節(jié)目或項目之間切換時實現(xiàn)恒定的感知響度。
[0005] 內(nèi)容響度級調(diào)節(jié)
[0006] 如果混音設(shè)備和呈現(xiàn)場所的回放級別以這種方式來設(shè)置，則應(yīng)該可以在不進行進 一步級別調(diào)整的情況下在項目或節(jié)目之間切換。對于基于聲道的內(nèi)容，如果該內(nèi)容在混音 地點被調(diào)諧到舒適的響度級，則這是容易實現(xiàn)的。對舒適聽音級別的參考可以是整個項目 自身的響度或者是錨信號。
[0007] 如果內(nèi)容被存儲為文件，則使用整個項目自身作為參考對"短形式內(nèi)容"是有用 的。除了通過聽音來調(diào)整，根據(jù)EBUR128[2]的響度單位滿量程（LoudnessUnitsFull Scale，LUFS)中的響度測量也可以用于內(nèi)容的響度調(diào)整。根據(jù)ITU-RBS. 1770[3]，LUFS的 可替換的名稱是"相對于滿量程的響度、K加權(quán)（loudness,K-weighted,relativetoFull Scale) "（1UFS= 1LKFS)。不幸地，[2]中的解決方案僅支持最多5聲道環(huán)繞的設(shè)置的內(nèi) 容。雖然22聲道文件的響度測量可與感知的響度相關(guān)，其中所有22聲道被一個的相等聲 道權(quán)重分解成因子，但不存在徹底列舉測試的證據(jù)或證明。當(dāng)使用諸如會話的錨信號作為 參考時，相對該信號選擇級別。這對諸如電影聲音、現(xiàn)場錄音和廣播的"長形式內(nèi)容"是有 用的。在此，擴展舒適的聽音級別的附加要求是說出的詞語（spokenword)的可理解性。
[0008] 而且，除了通過聽音進行調(diào)整，內(nèi)容可相對響度測量來歸一化，諸如在ATSC A/85[4]中定義的。首先，內(nèi)容的一部分被識別為錨部分。然后，計算如[3]中定義的測量， 或者確定這些信號以及為達到目標(biāo)響度的增益因子。增益因子用于縮放完整的項目。不幸 地，所支持的聲道最大數(shù)再次被限制為5。
[0009] 來自ITU-RBS. 1770[3]的圖 2 示出 了如在EBUR128[2]和ATSCA/85[4]中使用 的響度測量。[2]提出將所測量的整個內(nèi)容項目的響度增益調(diào)整為_23dBLKFS。在[4]中， 只有錨信號響度被測量而且內(nèi)容被增益調(diào)整，錨部分才能達到目標(biāo)響度-24dBLKFS。各種 輸入信號L、R、C、Ls、Rs在K濾波器21中被濾波，各個聲道的功率在功率平均器22中被平 均，各個聲道被加權(quán)23,而且加權(quán)的信號被加起來24以獲得測量的響度值25。
[0010] 出于藝術(shù)上的考慮，內(nèi)容必須在混音室中調(diào)整。這個通過單獨聽音來完成。自動 的響度測量可以當(dāng)作一種支持，并用于顯示不超過指定的響度。
[0011] 對于必須被重新混合成不同數(shù)量或不同位置的揚聲器的基于H0A和音頻對象 (AudioObject，A0)的內(nèi)容以及基于聲道的內(nèi)容，必須考慮到呈現(xiàn)。呈現(xiàn)器必須滿足特殊 的特性，而且這樣的呈現(xiàn)器必須在混音室以及在消費者的展示場所使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 鑒于上述，一個將要被解決的問題是解碼的音頻數(shù)據(jù)的回放應(yīng)當(dāng)以相等的響度被 感知，特別是在不同音頻項目之間切換時或者在向不同的揚聲器設(shè)置呈現(xiàn)時。本發(fā)明至少 解決該問題。
[0013] 原理上，本發(fā)明包括僅測量音頻信號的W聲道（即，聲場信號的第0階的部分信 號）的響度，并根據(jù)所測量的W聲道的響度對信號的所有聲道的主增益進行級別調(diào)整（即， 調(diào)整其級別）。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種用于調(diào)整H0A音頻信號的響度級的方法包括以下 步驟：測量H0A音頻信號的W聲道的響度，并根據(jù)所測量的W聲道的響度對H0A信號的所有 系數(shù)聲道的H0A主增益進行級別調(diào)整，以獲得想要的響度級。
[0015] 另外，在本發(fā)明的一個實施例中，一種用于H0A響度級調(diào)整的設(shè)備包括：H0A響度 測量單元，用于測量H0A信號的W聲道的響度；以及H0A主增益單元，用于根據(jù)從H0A響度 測量單元接收的所測量的W聲道的響度對H0A信號的所有系數(shù)聲道的增益進行調(diào)節(jié)。
[0016] 有利地，測量W聲道的響度以及級別調(diào)整H0A主增益可以在發(fā)送側(cè)執(zhí)行，即在發(fā)送 或存儲H0A格式化的音頻信號之前。本發(fā)明的其它有利實施例在從屬權(quán)利要求、以下說明 以及附圖中公開。
【附圖說明】
[0017] 本發(fā)明的示例性實施例參考附圖描述，這些附圖中：
[0018] 圖1示出了已知的解決方案，其使用粉紅噪聲測試信號來級別調(diào)整每個揚聲器的 聲壓級；
[0019] 圖2示出了在已知系統(tǒng)中使用的ITU-RBS. 1770響度測量；
[0020] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于向特殊給定的揚聲器設(shè)置進行內(nèi)容 呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)；
[0021] 圖4示出了用于能量保存呈現(xiàn)矩陣的現(xiàn)實示例的空間設(shè)置和能量分布；
[0022] 圖5示出了對于呈現(xiàn)階N= 1-6的向22. 0聲道設(shè)置呈現(xiàn)的3個測試項目的雙聲 道響度值；
[0023] 圖6示出了采用根據(jù)本發(fā)明的呈現(xiàn)向5個不同揚聲器設(shè)置呈現(xiàn)的測試項目的雙聲 道響度值；
[0024] 圖7示出了與呈現(xiàn)之后的平均響度相比較的HOAW聲道信號的響度值；
[0025] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的例如可用于H0A現(xiàn)場直播的系統(tǒng)；以及
[0026] 圖9示出了用于基于聲道的發(fā)送系統(tǒng)的系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0027] 圖3示出了音頻回放設(shè)備或其一部分，其中向任意特定的揚聲器設(shè)置呈現(xiàn)內(nèi)容。 內(nèi)容格式可以是高階高保真度立體聲響復(fù)制（H0A)、音頻對象（A0)或基于聲道的（然后，向 不同設(shè)置呈現(xiàn)它）。揚聲器饋送w的回放應(yīng)當(dāng)以相等的響度被感知，特別是在項目之間切換 時或者在向不同揚聲器設(shè)置呈現(xiàn)時。輸入向量b描述在呈現(xiàn)單一時間樣本之前的一組信號 的單一時間樣本。矢量w描述在呈現(xiàn)器31中呈現(xiàn)單一時間樣本之后的一組揚聲器饋送的 單一時間樣本。呈現(xiàn)器31的特性在生產(chǎn)側(cè)和消費者側(cè)必須是相同的，或者至少在生產(chǎn)側(cè)必 須是已知的。在呈現(xiàn)之后，揚聲器饋送w在D/A轉(zhuǎn)換器32中從數(shù)字轉(zhuǎn)換為模擬，在放大器 33中被放大，然后被饋送到揚聲器34。
[0028] 下面，導(dǎo)出期望的呈現(xiàn)特性，以全部3種內(nèi)容格式（H0A、A0、基于聲道的）開始，然 后對H0A詳細說明。應(yīng)當(dāng)注意到，H0A信號包括不同階N的不同部分信號，諸如零階信號（W 聲道，N= 0)、一個或多個一階信號（N= 1)、一個或多個二階信號（N= 2)等。
[0029] 信號能量和感知響度
[0030] 為了簡化理論分析，我們將集中在t時間樣本塊的信號w(圖3)的能量上，其定 義如下（詳細見下面）：
[0031] (1)
[0032] 在此，W是L個揚聲器聲道和t個樣本的矩陣，W1;i是矩陣元素，1表示揚聲器索 弓丨，i表示樣本索引。能量Ew給出頻率超過200Hz這樣的錨信號的感知響度的公平估計， 正如從[5]中已知的。因為K濾波器抑制低于200Hz的頻率[2]，所以Ew?似與響度測量 成比例。下面在表1中提供了響度測量和能量測量的直接比較。正如變得清楚的，HOAW 聲道（列"HOA(W)"）的響度級和信號能量與呈現(xiàn)信號（列"呈現(xiàn)的"）及雙聲道信號（列 "雙聲道的"）的響度級和信號能量非常接近，基本上