混合控制台、音频信号发生器、用于提供音频信号的方法和计算机程序的制作方法
【专利说明】混合控制台、音频信号发生器、用于提供音频信号的方法和 计算机程序
[0001] 本发明的实施方式涉及用于提供音频信号的装置、方法和计算机程序，其基于由 布置在空间或声学场景内的麦克风记录的至少两个源信号。
[0002] 就记录涉及音频信号来说，通常使用音频混合控制台记录更复杂的录音和/或声 学场景。在该情况下，任何声音成分和/或任何声音信号都应该被理解为声学场景。为了 说明由听众接收的和/或在收听位置处接收的声学信号和/或声音或音频信号通常源自 多个不同源的事实，在此使用术语"声学场景"，其中，在此引用的声学场景当然也可以仅由 单个声源产生。然而，这种声学场景的特征不仅由产生该声学场景的空间中的声源的数量 和/或分布来确定，而且还由空间本身的形状和/或几何形状来确定。例如，由隔壁导致的 反射被叠加在从声源直接到达听众的声音部分上作为封闭空间中的房间声学部分，简而言 之，该房间声学部分可以被理解为直接声音部分及其它的时间延迟和衰减的副本。
[0003] 在这种环境中，通常使用音频混合控制台来产生音频材料，音频材料包括均与再 次布置在声学场景内（诸如，演奏厅等内）的很多麦克风中的一个相关联的多个通道和/ 或输入。各个音频和/或源信号在此可以以模拟形式和数字形式二者出现，例如，为一系列 数字取样值，其中，取样值在时间上是等距的并且均对应于取样后的音频信号的幅度。根据 所使用的音频信号，假如音频信号可以为数字形式，这种混合控制台因此可以被实现为例 如专用硬件或PC和/或可编程CPU上的软件组件。可以使用这种音频混合控制台处理的 电音频信号（除了麦克风外）还源自其它回放装置（诸如，乐器和效果设备等）。在这样 做时，待处理的每个单个音频信号和/或每个音频信号均可以与混合控制台上的单独通道 条相关联，其中，通道条可以提供关于相关音频信号的音调变化的多个功能（诸如，音量变 化、滤波、与其它通道条混合、相关通道的分布和/或分裂等）。
[0004] 当记录复杂音频场景（诸如，音乐会录音）时，通常出现的问题是产生音频信号 和/或混合录音，使得当听众收听录音时，为听众创建尽可能接近原始的声音印象。这里， 针对不同再现构造的初始记录的麦克风信号和/或源信号的所谓混合可能需要诸如针对 在输出通道和/或扬声器处的不同数量以不同方式发生。相应示例包括诸如4. 0、5. 1等的 立体声构造和多通道构造。为了能够创建这种空间音频混合和/或混合，迄今，在各个通道 条处针对每个声源和/或针对每个麦克风和/或源信号设置音量，使得录音师期望的空间 印象产生用于期望的收听构造。这主要通过以下方式实现：通过所谓的平移算法（panning algorithm)将音量分布在多个回放通道和/或扬声器之间，使得在扬声器之间创建幻象声 源来实现空间印象。这意味着，由于针对各个回放通道的不同音量，导致给听众的印象是例 如所再现的对象在空间上位于扬声器之间。为了便于这样，迄今，必须基于声学场景内的录 音麦克风的真实位置手动地调节每个通道，并且每个通道必须与部分相当数量的其它麦克 风对齐。
[0005] 如果应该给听众所记录的声源正在移动的印象，则这种音频混合变得甚至更复杂 并且是耗时和/或成本密集的。在该情况下，必须针对时间变化的空间构造中的每个和/ 或针对声源的移动内的每个时间步，手动重新调节针对所涉及的所有通道条的音量，这不 仅是极其耗时的，而且是容易出错。
[0006] 在一些情况下，诸如当对交响乐团进行记录时，例如超过100个的大量麦克风信 号和/或源信号被同时记录并且可以被实时处理成音频混合。为了实现这种空间混合，迄 今，操作人员和/或录音师必须至少在实际录音的前奏曲时，通过用手最初标记麦克风的 位置和其与各个通道条的关联，在传统混合控制台上产生各个麦克风信号和/或源信号之 间的空间关系，以控制音量和可能的其它参数（诸如，针对多个通道的音量分布或各个通 道条的混响（平移和混响）），使得音频混合在期望收听位置处和/或针对期望扬声器布置 具有期望空间效果。在具有多于100件乐器（每件乐器均单独被记录为直接源信号）的交 响乐团的情况下，可能存在几乎不可能解决的问题。为了在混合控制台上再现麦克风的所 记录的源信号的空间布置（其类似于录音之后的真实性），迄今，已经用手画出麦克风的位 置或者对它们的位置进行编号，以便之后能够通过设置所有各个通道条的音量，在耗时的 过程中再现空间音频混合。然而，在将记录非常大量的麦克风信号的情况下，不仅仅是成功 录音的后续混合，这是很大挑战。
[0007] 而是，在将记录大量源信号的情况下，已经存在很难解决确保任一个和所有麦克 风信号在没有干扰的情况下被传递到混合控制台和/或用于音频混合的软件的问题。迄 今，这必须通过分别收听和/或检验所有通道条的混合控制台的录音师和/或操作人员验 证，这是非常耗时的，并且如果出现不能立即定位起源的干扰信号，则会导致耗时的错误搜 索。当收听和/或接通和/或切断各个通道和/或源信号时，必须小心进行，以确保附加录 音无错误，其中，附加录音在录音期间使麦克风信号和麦克风信号的位置与混合控制台的 通道相关联。这种检验仅在大录音的情况下可能花费数小时，由此一旦录音结束，之后很难 或不再可能补偿复杂检验中出现的错误。
[0008] 因此，在使用至少两个麦克风记录声学场景时，需要提供有助于更有效地进行录 音和/或混合录音并且具有更小易错率的思想。
[0009] 该问题通过均包括独立权利要求的特征的混合控制台、音频信号发生器、方法和 计算机程序来解决。有利的实施方式和改进是从属权利要求的主题。
[0010] 本发明的某些实施方式特别是通过使用音频信号发生器便于实现，该音频信号发 生器用于针对空间内的虚拟收听位置提供音频信号，其中，声学场景由空间内的第一已知 位置处的至少第一麦克风记录为第一源信号，并且由空间内的第二已知位置处的至少第二 麦克风记录为第二源信号。为了便于实现，音频信号发生器包括输入接口，以接收由第一麦 克风和第二麦克风记录的第一源信号和第二源信号。音频信号发生器内的几何处理器被配 置为基于第一位置和虚拟收听位置，确定包括第一已知位置与虚拟收听位置（202)之间的 第一距离的第一条几何信息，并且基于第二位置和虚拟收听位置，确定包括第二已知位置 与虚拟收听位置（202)之间的第二距离的第二条几何信息，使得第一条几何信息和第二条 几何信息可以由用于提供音频信号的信号发生器考虑。为此目的，信号发生器被配置为根 据组合规则来组合至少第一源信号和第二源信号，以得到音频信号。在这方面，根据本发明 的实施方式，组合使用第一条几何信息和第二条几何信息发生。也就是说，根据本发明的实 施方式，可以针对虚拟收听位置（在该虚拟收听位置处，没有真实麦克风需要被定位在将 被混合和/或记录的声学场景中），用通过真实麦克风记录的两个源信号产生音频信号，该 音频信号可以对应于或类似于在虚拟收听位置的地点处的空间感知。特别是，这可以例如 通过直接使用几何信息来实现，该几何信息例如指示在针对虚拟收听位置提供和/或产生 音频信号时的真实麦克风的位置与虚拟收听位置之间的相对位置。因此，这在没有任何耗 时计算的情况下是可以的，使得音频信号的提供可以实时地发生或几乎实时地发生。
[0011] 此外，用于针对虚拟收听位置产生音频信号的几何信息的直接使用能够进一步便 于通过简单地移动和/或改变虚拟收听位置的位置和/或坐标创建音频混合，而不必须单 独地和手动地调节可能的大量源信号。创建单个音频混合还可以例如在实际录音之前便于 设置的有效检验，其中，例如，通过在声学场景内和/或声学空间内自由地移动虚拟收听位 置，可以检验场景中的真实麦克风的录音质量和/或布置，使得录音师可以立即得到关于 各个麦克风是否正确布线和/或各个麦克风是否适当地工作的自动声学反馈。例如，当虚 拟收听位置被引导到接近真实麦克风之一的位置时，在不必须使所有其他麦克风渐弱的情 况下验证每个单个麦克风的功能，使得其部分在所提供的音频信号中占主导地位。这再次 便于由相关麦克风记录的源信号和/或音频信号的检验。
[0012] 此外，即使在现场录音期间出现错误，本发明的实施方式也可以便于例如通过交 换麦克风或电缆，通过快速地识别错误进行快速地干预并且修复错误，使得仍然可以无错 误地记录音乐会的至少大部分。
[0013] 根据本发明的实施方式，此外，可以不再要求独立于源信号记录和/或描绘用于 记录声学场景的多个麦克风的位置，以当混合表示声学场景的信号时，随后再现录音麦克 风的空间布置。相反，根据某些实施方式，记录源信号的麦克风在声学空间内的预定位置可 以直接被认为是音频混合控制台中的各个通道条的控制参数和/或特征并且可以与源信 号一起被保存和/或记录。
[0014] 本发明的某些实施方式是一种混合控制台，该混合控制台用于处理至少第一源信 号和第二源信号并且用于提供混合音频信号，该混合控制台包括音频信号发生器，音频信 号发生器用于针对空间内的虚拟收听位置提供音频信号，其中，声学场景由所述空间内的 第一已知位置处的至少第一麦克风记录为第一源信号，并且由所述空间内的第二已知位置 处的至少第二麦克风记录为第二源信号，该音频信号发生器包括：输入接口，输入接口被配 置为接收由第一麦克风记录的第一源信号和由第二麦克风记录的第二源信号；几何处理 器，几何处理器被配置为基于第一位置和虚拟收听位置确定第一条几何信息，并且基于第 二位置和虚拟收听位置确定第二条几何信息；以及信号发生器，所述信号发生器用于提供 音频信号，其中，信号发生器被配置为使用第一条几何信息和第二条几何信息根据组合规 则来组合至少第一源信号和第二源信号。这可以使得混合控制台的操作人员能够以简单有 效的方式并且在没有高错误概率的情况下，在录音之前执行例如麦克风电缆敷设的检验。
[0015] 根据某些实施方式，混合控制台还包括用户界面，该用户界面被配置为指示多个 麦克风的位置以及一个或多个虚拟收听位置的图形表示。也就是说，混合控制台的某些实 施方式还允许当记录声学场景时用图形表示几何比率的图像，这可以使得录音师能够以简 单直观的方式创建空间混合和/或检验或者建立和/或调节用于记录复杂声学场景的麦克 风设置。
[0016] 根据一些其它实施方式，混合控制台另外包括输入装置，该输入装置被配置为特 别是通过直接交互和/或影响虚拟收听位置的图形表示来输入和/或改变至少虚拟收听位 置。这允许以特别直观的方式，通过例如用鼠标或通过手指或触敏屏幕（触摸屏）在声学 场景内和/或声学空间内将虚拟收听位置移动至当前关注的位置，以执行各个收听位置和 /或与这些位置相关联的麦克风的检验。
[0017] 此外，混合控制台的一些其它实施方式允许经由输入接口将每个麦克风表征为属 于许多不同麦克风类型中的特定一种。特别是，由于麦克风关于将被记录的声学场景的对 象和/或声源的几何相对位置，导致麦克风类型可以对应于主要记录直接声音部分的麦克 风。出于相同原因，第二麦克风类型可以主要表征记录散射声音部分的麦克风。将各个麦 克风与不同类型关联的选择可以例如用于使用不同组合规则相互组合由不同类型记录的 源信号，以得到针对虚拟收听位置的音频信号。
[0018] 根据某些实施方式，这可以特别用于使用针对主要记录散射声音的麦克风和针对 主要记录直接声音的这种麦克风的不同组合规则和/或叠加规则，以获得包括对于给定要 求有利的特征的自然声音印象和/或信号。根据通过形成至少第一源信号和第二源信号的 加权和生成音频信号的某些实施方式，例如，针对不同麦克风类型以不同方式确定权重。例 如，在主要记录直接声音的麦克风中，可以经由适当选择的加权因子，随着离麦克风的距离 增大以该方式实现对应于真实性的音量减小。根据某些实施方式，权重与麦克风到虚拟收 听位置的距离的幂的倒数成比例。根据某些实施方式，权重与距离的倒数成比例，这对应于 声音的理想化点状源的声音传播。根据某些实施方式，对于与第一麦克风类型（即，记录直 接声音）相关联的麦克风，加权因子与麦克风到虚拟收听位置的距离的倒数和近场半径的 乘积成比例。
[0019] 这通过考虑近场半径的假设影响（假设源信号在近场半径内为恒定音量），可能 得到