移动便携平台三维音效增强技术的研究

论文摘要

自然存在的声音都是有三维空间属性的,具有一定的位置和尺度。人耳对声音的这种空间信息的主观感受一般被称为三维立体音效。立体声音频技术就是为了使声音在录制和回放过程中不会损失太多空间信息而出现的。但目前的传统双声道立体声并不能很好还原声音的三维音效,尤其是在现在广泛使用的移动便携平台上,已经逐渐满足不了人们的需求。因此有必要对移动便携平台上的三维音效增强技术进行研究。本文通过对移动便携平台特点的分析,以及对人耳空间听觉特性和现有方法的研究,提出了一种新的适合移动便携平台的三维音效增强后处理算法。算法解决了移动便携平台上三维音效质量两个最主要问题:首先,由于传统双声道立体声格式本身就有声场范围小的缺点,因此本算法通过将原两声道立体声扩充为四声道环绕立体声,对声场进行了弥补;其次由于移动便携平台一般使用耳机回放,使得立体效果不自然,声场都局限于头部很小的范围内,因此本算法使用了HRTF处理和室内声场模拟解决了这个问题。主观测试表明,该算法有着明显的三维音效增强效果。此外,为了满足移动便携平台的实时处理的要求,本算法通过适当的简化和优化,实现了较低的复杂度。而为了进一步降低复杂度,本文还对算法在ARM9平台上的移植、定点化以及代码优化等工作进行了研究。最终的评估统计结果表明,算法复杂度完全达到移动便携平台各种实时应用的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 传统立体声的三维音效
• 1.2 虚拟立体声技术简介
• 1.3 本文研究的内容和主要成果
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 现有立体声音频技术
• 2.1 声压差型双声道立体声
• 2.2 多声道环绕立体声
• 2.3 头相关立体声录音技术
• 2.4 移动便携平台上立体声音频的特点及不足
• 第三章 人耳空间听觉与 HRTF 函数
• 3.1 人耳空间听觉特性
• 3.1.1 双耳间效应
• 3.1.2 单耳效应
• 3.1.3 环境效应
• 3.1.4 其他因素
• 3.1.5 多种因素的综合与多声源的情况
• 3.2 HRTF 函数
• 3.2.1 HRTF 函数的含义
• 3.2.2 HRTF 的获取
• 3.2.3 常用的HRTF 数据库介绍
• 第四章 移动便携平台3D 音效增强算法设计
• 4.1 算法的系统设计
• 4.1.1 常用3D 音效增强方法
• 4.1.2 适用于移动便携平台的3D 音效增强算法设计
• 4.2 声源定位算法
• 4.2.1 实验测量HRTF 滤波器算法
• 4.2.2 HRTF 物理结构模型算法
• 4.2.3 声源定位算法实验
• 4.3 室内声场建模算法
• 4.3.1 室内声场的常用数学模型
• 4.3.2 室内声场简化模型的实验与试验结果
• 4.4 原始环境背景声的提取
• 4.4.1 原始环境背景声的提取方法
• 4.4.2 原始环境背景声的提取实验
• 4.5 算法综合实验与评估
• 第五章 算法移植与优化
• 5.1 ARM9TDMI 与ARM926EJ-S 平台介绍
• 5.1.1 ARM9TDMI 与ARM926EJ-S 处理器介绍
• 5.1.2 ADS 开发环境介绍
• 5.2 ARM9 平台上算法的移植与定点化
• 5.3 ARM9TDMI 与ARM926EJ-S 平台代码优化
• 5.3.1 算法结构优化
• 5.3.2 ARM9 通用代码优化
• 5.3.3 ARM926EJ-S 的深入优化
• 5.3.4 优化结果
• 第六章 结论与未来工作
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果