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听觉空间印象是音乐厅的重要音质属性之一,它至少由两个部分组成:听觉声源宽度(ASW)和听众包围感或环绕感(LEV)。产生类似于音乐厅的听觉空间印象也是环绕声重放的目标之一。
目前,5.1通路环绕声已被推荐作为通用的环绕声系统的国际标准。本文考察了5.1通路环绕声重放中产生听觉空间印象的问题。
本文第一项工作通过心理声学实验考察了在标准的5.1通路扬声器布置中,采用3种扬声器对的组合分别重放,以及前方和环绕两对扬声器同时重放不同类型、不同相关系数的噪声信号时的ASW和LEV。结果表明,前方ASW/2最宽可以扩展到±40°,后方ASW/2最宽可以扩展到±70°(以正后方为0°);但是对不同类型的信号,声像扩展的宽度有较大的差异。因而在实际的环绕声信号处理中,为了使各个频段的重放声像扩展的宽度相同,获得比较自然的声像扩展效果,则需要对不同频段的信号作不同程度的去相关处理。此外,侧向ASW无法扩展。对中心频率不大于1 kHz的倍频程噪声信号和粉红噪声,适当控制前方左右和后方环绕两对扬声器信号的相关系数可以获得较强的LEV,对中心频率为2kHZ和4kHz的倍频程信号,则无法获得LEV。
本文第二项工作将虚拟听觉重放中立体声像分布扩展的方法应用到5.1通路环绕声系统,提出了一种使前方ASW扩展更宽的方法。结果表明,用前方±30°真实扬声器产生宽张角的虚拟扬声器,并且用虚拟扬声器和真实的中置扬声器同时重放不相关(相关系数近似为0)的噪声信号时,适当选择中置扬声器相对左、右虚拟扬声器的信号强度,可以产生前方更宽(最宽±70°左右)且均匀的ASW。
本文第三项工作分析了5.1通路环绕声重放中的IACC(双耳声压互相关系数)和IACC0(双耳声压互相关函数在τ=0时的取值)。结果表明,IACC与通路信号相关系数之间不存在唯一对应关系;而IACC0与通路信号相关系数之间是一一对应得关系,并且两者正相关。类似的,多数情况下IACC与ASW、LEV之间不存在唯一对应关系;而IACC0与ASW、LEV负相关;对所有的重放信号,当IACC0>0时,IACC与ASW、LEV之间负相关,并且是一一对应关系。因此提出了更加适用于衡量重放声场听觉空间印象的方法,认为在电声重放中,利用通路信号去相关获得听觉空间印象的情况,如果将IACC作为衡量空间印象的客观参数,则应加一个限定条件,即IACC0>0。此外,对倍频程和1/3倍频程的计算结果发现测量频带对IACC/IACC0影响不大。在不同的扬声器布置条件下,分析了通路信号相关系数与IACC/IACC0之间的关系,结果表唠,随着通路信号相关系数从1逐渐减小到-1的过程中,IACC/IACC0的取值变化符合一定的规律,并且对不同类型的信号,定量结果不同。
本文第四项工作提出了一种MLS滤波器的声频信号去相关方法。通过心理声学实验对新方法进行了验证,首先确定了MLS滤波器的脉冲响应长度N=2047时,声像扩展的最自然;其次发现,对脉冲响应长度较短(如N=511)的一对MLS滤波器,如果通过脉冲响应时间平移的方法对其相位特性进行优选,可以改善重放效果;此外,与现有的随机相位法相比,MLS滤波器可以使ASW扩展的更宽。
本文的工作将对进一步的探讨听觉错觉法和虚拟听觉重放技术在多通路环绕声重放中的应用奠定基础;在立体声或者环绕声节目制作以及家用声重放等实际应用中有较好的应用前景。