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苹果获得的专利包括虚拟环境的“可听化”

2021-11-23 我爱音频网 阅读:
近日,美国专利和商标局正式授予苹果一项与auralization领域相关的专利。更具体地说,它涉及到虚拟3D环境实时化的技术。AR/VR环境中的大多数创新都集中在游戏的虚拟3D环境上。苹果获得的专利包

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近日,美国专利和商标局正式授予苹果一项与auralization领域相关的专利。更具体地说,它涉及到虚拟3D环境实时化的技术。AR/VR环境中的大多数创新都集中在游戏的虚拟3D环境上。苹果获得的专利包括虚拟环境的“可听化”,它描述了模拟声音在外壳内传播,其中几何声学(GA)的方法可以用于模拟声波的某些真实行为的高质量的听觉刺激合成。苹果正在努力将空间音频提升到新的维度。BAwednc

苹果公司在其专利背景中指出,在过去的几十年里,虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术已经成为广泛应用的强大工具,例如在科学、设计、医学、游戏和工程领域。以及在更有远见的应用程序中,如“虚拟空间”的创建,旨在模拟真实环境中的外观和声音。BAwednc

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然而,近年来的大多数创新都集中在创建虚拟视觉渲染上(例如,虚拟现实头盔和视频游戏系统等)。为了增加虚拟环境中的沉浸感,使其尽可能逼真,我们必须考虑除了视觉刺激之外的多种感官刺激,例如声音刺激,甚至是嗅觉和/或触觉刺激。BAwednc

与可视化类似,所谓的虚拟环境的“可听化”描述的是对声音在封闭环境中传播的模拟,其中可以使用几何声学(GA)方法来模拟声波的某些真实行为,从而实现高质量的听觉刺激合成。BAwednc

在这样的模拟中,可能会产生考虑到三维环境中各种声波反射模型以及声波混响模型的空间音频信号。这种空间音频可以生成,例如,使用数字音频工作站(DAW)软件或类似软件,并可用于各种应用程序,如房间规划和/或音乐或建筑声音模拟。BAwednc

当前空间音频合成软件的实现通常可以管理实时模拟移动接收器周围的移动声源的计算负载,然而,这些模拟通常是基于静态混响。然而,在现实场景中,声波和反射/阻碍表面之间存在显著的相互作用,例如,当进入或离开一个房间时。此外,当用户(或虚拟用户)在真实世界(或虚拟)环境中听合成音频信号时,房间中的各种门户(例如门、窗、屋顶)可能会动态地打开和/或关闭。房间结构或场景构成中的每一个变化都可能对房间中的声波在任何给定时刻的实时模拟方式产生重大影响。BAwednc

这样,就需要改进技术来实时地对虚拟3D环境进行物理上的精确化。这包括任何(或所有):声源、声音接收器和虚拟环境中的几何/表面可能随着声源的模拟而动态变化的环境。BAwednc

这种技术也可以应用于增强现实(AR)场景,例如:将附加的声音信息添加到听者的真实环境中,以准确地模拟一个“虚拟”声源的存在,而这个声源实际上并不存在于听者的真实环境中;混合现实场景;声音可视化应用程序;空间规划;3D声音混合应用。BAwednc

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苹果获得的专利涵盖了一些技术,这些技术可以用来确定更准确的音量,例如,”有效声学”的房间音量。特别是对于某些3D房间模型,很难确定房间的体积。对于复杂的空间、孔洞(如开着的窗户)甚至是“半开”的空间(如体育场)尤其如此。BAwednc

许多声学方程或算法需要准确估计房间(例如环境)的体积。这里披露的声学有效的房间体积估计技术可以处理开放和半开放的空间、打开的窗户、带有不可触及角落的弯曲空间,甚至可以检测非常小的开口后面应该考虑的体积。BAwednc

因此,同样的声学方程或算法已经在艺术中使用,可以通过使用本文描述的声学有效的房间体积估计技术(而不是简单的3D模型体积计算)显著改进。使用声学有效的房间体积估计将使这些声学方程更准确,更稳健的误差,例如,由于有缺陷或未定义的3D房间/环境模型。BAwednc

根据其他实施例,可以利用技术来执行优化的声射线追踪。在图形/光学领域已经存在快速和优化的射线追踪算法,但目前的声学适应要么缺乏性能或物理精度。因此,通过考虑声波传播和人类听者的心理声学特性,所描述的改进射线追踪过程适用于声音(例如,而不是光)传播的问题。改进的射线示踪剂提高了声学目的的适用性,同时提高了性能。BAwednc

根据其他实施例,可以利用技术将模拟的射线追踪结果转换为更准确地解释物理定律的自然回声。BAwednc

现有技术中的许多声学模拟算法只是简单地将反射光线的路径直接转换为模拟的房间反射。然而,在这种模拟中,光线不能代表反射。相反,光线的数量在模拟开始时是任意设置的,并随时间保持不变,而房间反射的数量是由房间的几何形状定义的(而不是由光线的数量),并随时间呈指数增长。BAwednc

相比之下,所描述的改进技术定义了一种转换,用于在射线追踪过程中导出时空频率能量概率密度函数(PDF),从而更准确地解释物理定律,然后将这些数据转换为空间脉冲响应(SIR)函数,然后可用于逼真的3D音频复制,例如通过耳机或扬声器。BAwednc

资讯来源:patentlyappleBAwednc

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