利用入耳式耳机实现信号均衡的方法及处理器与流程

    专利2022-07-07  166


    本发明涉及音频信号处理技术领域,尤其涉及一种利用入耳式耳机实现信号均衡的方法及处理器。



    背景技术:

    在以扬声器-房间系统为代表的音频重放系统中,扬声器播放音频时,房间中每个位置的声学特性会受到扬声器的系统响应、房间墙壁及内部物体的声反射、声吸收等影响而产生失真,房间冲击响应失真会影响用户听到的声音信号的音质,对用户的音频感知造成负面影响。

    为提高用户的音频感知体验,一般是对扬声器播放的音频信号做信号均衡。现有技术通常是采用单点均衡和多点均衡,即利用全指向性传声器在房间中的一个或者多个位置,测量扬声器-房间系统的传递函数,并对该传递函数进行均衡滤波器设计。具体地,单点均衡是利用房间某固定一点测量得到的扬声器-房间系统的传递函数进行均衡滤波器的设计,因此,单点均衡仅在测量位置或其附近很小范围内有均衡效果。当用户所处的位置与测量位置存在很大偏差时,用户的音频感知体验不仅不会得到提升,甚至还会下降。多点均衡则是测量多个位置的扬声器-房间系统的传递函数,进而获得均衡滤波器。多点均衡虽然在单点均衡的基础上扩大了均衡的有效区域,但是由于各测量点之间的误差信号差别较大,个别测量位置的误差甚至会以很大的贡献影响整体均衡效果,导致用户感知体验提升不够明显。



    技术实现要素:

    本发明实施例提供了一种利用入耳式耳机实现信号均衡的方法及处理器,对房间中聆听音频的用户实现精准化均衡,增强用户双耳处的音频感知效果。

    第一方面,本发明提供一种利用入耳式耳机实现信号均衡的方法,应用于房间内音频重放系统的扬声器中,所述方法包括:

    扬声器在房间中播放第一音频信号;用户位于所述房间中不同于扬声器的地方,并且用户佩戴所述入耳式耳机;所述入耳式耳机包括双传声器;

    获取用户所处方位对应的头相关传递函数;

    根据双传声器采集的第二音频信号,获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数;

    以所述头相关传递函数为优化目标,对所述冲激响应函数进行均衡,获得用户所处方位对应的均衡滤波器;

    利用所述均衡滤波器对扬声器待播放的音频信号进行信号均衡。

    由上,本发明根据入耳式耳机获得的用户双耳处的音频信号,构建扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数,提高了冲激响应函数的准确性,增强了用户双耳处的音频感知效果;以头相关传递函数为目标获得均衡滤波器,考虑了用户生理结构特征对声音的滤波影响,可使扬声器的声音到达用户双耳处时可以达到最优的聆听效果。

    在一种可能的实施方式中,所述获取用户所处方位对应的头相关传递函数,包括:

    获取用户所处方位相对于扬声器的水平角和俯仰角;

    根据所述水平角和俯仰角,在预设的该用户的头相关传递函数库中匹配用户所处方位对应的头相关传递函数;

    其中,所述预设的该用户的头相关传递函数库基于用户处于不同方位相对于扬声器的水平角样本和俯仰角样本及其对应的头相关传递函数样本构建。

    在一种可能的实施方式中,所述获取用户所处方位对应的头相关传递函数,包括:

    获取用户的耳廓特征参数、头部特征参数以及用户所处方位相对于扬声器的水平角和俯仰角;

    根据所述耳廓特征参数和头部特征参数,在预设的多人的头相关传递函数库中获取与该用户匹配的头相关传递函数集合;

    根据所述水平角和俯仰角,在所述头相关传递函数集合中匹配用户所处方位对应的头相关传递函数;

    其中,所述预设的多人的头相关传递函数库基于不同用户的耳廓特征参数样本和头部特征参数样本、不同用户处于不同方位的水平角样本和俯仰角样本及其对应的头相关传递函数样本构建。

    由上,根据用户的方位获得头相关传递函数,可以准确提升用户的听觉体验。

    在一种可能的实施方式中,所述根据双传声器采集的第二音频信号,获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数,包括:

    利用互相关法获得所述第一音频信号与第二音频信号之间的互相关函数;

    根据所述第一音频信号的方差对所述互相关函数进行解相关,获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。

    在一种可能的实施方式中,所述以所述头相关传递函数为优化目标,对所述冲激响应函数进行均衡,获得用户所处方位对应的均衡滤波器包括:

    根据头相关传递函数和冲激响应函数,构建冲激响应函数逼近头相关传递函数的误差函数;

    根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器。

    在一种可能的实施方式中,所述构建冲激响应函数逼近头相关传递函数的误差函数,包括:

    获取所述冲激响应函数对应的第一幅度谱和所述头相关传递函数对应的第二幅度谱;

    根据所述第一幅度谱与均衡函数的乘积和所述第二幅度谱的差值的平方构建误差函数。

    在一种可能的实施方式中,所述根据所述第一幅度谱与均衡函数的乘积和所述第二幅度谱的差值的平方构建误差函数之前,包括:

    对所述第一幅度谱和所述第二幅度谱进行1/9倍频程平滑处理。

    在一种可能的实施方式中,所述根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器,包括:

    对所述误差函数中均衡函数进行求导,获得所述误差函数的偏导数;

    令所述偏导数为零,获得最优均衡函数;

    获取所述最优均衡函数的最小相位,并根据所述最小相位,对所述最优均衡函数进行相位重构,获得所述均衡滤波器。

    在一种可能的实施方式中,所述根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器之前,包括:

    对所述误差函数进行正则化处理,获得正则化处理后的误差函数。

    由上,对误差函数进行正则化处理,可以避免求解误差函数时出现求解病态。

    第二方面,本发明提供一种处理器,所述处理器用于执行一种利用入耳式耳机实现信号均衡的方法,应用于房间内音频重放系统的扬声器中,所述入耳式耳机包括双传声器,用户位于所述房间中不同于扬声器的地方,并且用户佩戴所述入耳式耳机;所述处理器包括:

    第一获取模块,用于通过扬声器在房间中播放第一音频信号,以及获取用户所处方位对应的头相关传递函数;

    第二获取模块,用于根据双传声器采集的第二音频信号,获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数;

    优化模块,用于以所述头相关传递函数为优化目标,对所述冲激响应函数进行均衡,获得用户所处方位对应的均衡滤波器;

    均衡模块,用于利用所述均衡滤波器对扬声器待播放的音频信号进行信号均衡。

    在一种可能的实施方式中,所述第一获取模块具体用于:获取用户所处方位相对于扬声器的水平角和俯仰角;

    根据所述水平角和俯仰角,在预设的该用户的头相关传递函数库中匹配用户所处方位对应的头相关传递函数;

    其中,所述预设的该用户的头相关传递函数库基于用户处于不同方位相对于扬声器的水平角样本和俯仰角样本及其对应的头相关传递函数样本构建。

    在一种可能的实施方式中,所述第一获取模块还可以用于:

    获取用户的耳廓特征参数、头部特征参数以及用户所处方位相对于扬声器的水平角和俯仰角;

    根据所述耳廓特征参数和头部特征参数,在预设的多人的头相关传递函数库中获取与该用户匹配的头相关传递函数集合;

    根据所述水平角和俯仰角,在所述头相关传递函数集合中匹配用户所处方位对应的头相关传递函数;

    其中,所述预设的多人的头相关传递函数库基于不同用户的耳廓特征参数样本和头部特征参数样本、不同用户处于不同方位的水平角样本和俯仰角样本及其对应的头相关传递函数样本构建。

    在一种可能的实施方式中,所述第二获取模块具体用于

    利用互相关法获得所述第一音频信号与第二音频信号之间的互相关函数;

    根据所述第一音频信号的方差对所述互相关函数进行解相关,获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。

    在一种可能的实施方式中,所述优化模块具体用于:

    根据头相关传递函数和冲激响应函数,构建冲激响应函数逼近头相关传递函数的误差函数;

    根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器。

    在一种可能的实施方式中,所述构建冲激响应函数逼近头相关传递函数的误差函数,包括:

    获取所述冲激响应函数对应的第一幅度谱和所述头相关传递函数对应的第二幅度谱;

    根据所述第一幅度谱与均衡函数的乘积和所述第二幅度谱的差值的平方构建误差函数。

    在一种可能的实施方式中,所述根据所述第一幅度谱与均衡函数的乘积和所述第二幅度谱的差值的平方构建误差函数之前,包括:

    对所述第一幅度谱和所述第二幅度谱进行1/9倍频程平滑处理。

    在一种可能的实施方式中,所述根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器,包括:

    对所述误差函数中均衡函数进行求导,获得所述误差函数的偏导数;

    令所述偏导数为零,获得最优均衡函数;

    获取所述最优均衡函数的最小相位,并根据所述最小相位,对所述最优均衡函数进行相位重构,获得所述均衡滤波器。

    在一种可能的实施方式中,所述根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器之前,包括:

    对所述误差函数进行正则化处理,获得正则化处理后的误差函数。

    附图说明

    图1是本发明实施例提供的应用场景结构示意图;

    图2是本发明实施例提供的一种利用入耳式耳机实现信号均衡的方法流程图;

    图3a是本发明实施例提供的一种获取用户所处方位对应的头相关传递函数的方法流程图;

    图3b是本发明实施例提供的另一种获取用户所处方位对应的头相关传递函数的方法流程图;

    图4是本发明实施例提供的获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数的方法流程图;

    图5是本发明实施例提供的构建误差函数的方法流程图;

    图6是本发明实施例提供的获得均衡滤波器的方法流程图;

    图7是本发明实施例提供的一种处理器的功能模块示意图。

    具体实施方式

    为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图,对本发明实施例中的技术方案进行描述。

    在本发明实施例的描述中,“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

    在本发明实施例的描述中,术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,a和/或b,可以表示:单独存在a,单独存在b,同时存在a和b这三种情况。另外,除非另有说明,术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如,多个系统是指两个或两个以上的系统,多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。

    此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”,除非是以其他方式另外特别强调。

    图1是本发明实施例提供的应用场景结构示意图。如图1所示,应用场景包括:放置在房间内的扬声器和房间内布置的多个可选的聆听方位。扬声器和扬声器所处的房间构成了一个音频重放系统。聆听方位可以是用户设定的方位,也可以是系统预先指定的方位,图1仅示出了三个可选的聆听方位。

    扬声器是用来播放用户选定的音频信号的外置扬声器。按设备类别划分,扬声器可以是音箱和电视机,或其他够播放音频的设备。按换能原理划分,扬声器的具体类型可以是动圈式或电容式。按频率划分,扬声器的具体类型可以是低频扬声器、中频扬声器或高频扬声器,也可以是不同频率的组合扬声器。按声辐射材料划分,扬声器的具体类型可以是纸盆式、号筒式或膜片式;按纸盆形状划分,还可以是圆形、椭圆形、双纸盆或橡皮折环。按音圈阻抗划分,扬声器的具体类型可以是低阻抗或高阻抗。本发明实施例对包含扬声器的设备的类别和扬声器的类型不做具体限定。

    图2示出了本发明实施例提供的利用入耳式耳机实现信号均衡的方法流程图。入耳式耳机是带有双传声器的耳机,可以是全入耳式耳机,也可以是半入耳式耳机。当用户需要对扬声器配置均衡滤波器时,通过扬声器在房间中播放第一音频信号s,用户位于所述房间中不同于扬声器的地方,并且用户佩戴该类型的入耳式耳机,具体方法包括如图2所示的步骤s1~步骤s4。

    步骤s1.获取用户所处方位对应的头相关传递函数。用户所处方位对应的头相关传递函数包括:扬声器到用户左耳和右耳的头相关传递函数。头相关传递函数本质上是一组滤波器,描述了声波从扬声器到用户双耳的传输过程。扬声器发出的音频信号经过头部、耳廓等散射后到达双耳的过程,可以视为一个线性时不变的滤波系统,其中的传输特性可以由频域传递函数完全描述。本发明实施例中,将用户所处方位对应的头相关传递函数当做扬声器到用户双耳处的标准冲激响应函数。

    本发明实施例中,步骤s1可以包括如图3a所示的步骤s101~s102。

    步骤s101.获取用户所处方位相对于扬声器的水平角和俯仰角。其中,水平角和俯仰角均是以扬声器为中心测量的。可以在扬声器中内置微型的角度测量设备,来测量水平角和俯仰角。此步骤还可以由用户采用测量设备测量水平角和俯仰角后上传,测量设备可以是角度测量仪或安装有测量角度的应用程序的智能设备。

    步骤s102.按照获得水平角和俯仰角,在该用户的头相关传递函数库中匹配用户所处方位对应的头相关传递函数。本步骤中该用户的头相关传递函数库是基于该用户处于不同方位相对于扬声器的水平角样本和俯仰角样本及其对应的头相关传递函数样本构建。

    本发明实施例中,步骤s1还可以包括如图3b所示的步骤s111~s113。

    步骤s111.获取用户的生理特征参数以及用户所处方位相对于扬声器的水平角和俯仰角。其中,生理特征参数包括:耳廓特征参数和头部特征参数,生理特征参数可以通过用户上传获得,还可以通过安装具有3d扫描功能的应用程序的智能设备扫描用户头部获得。

    步骤s112.根据获得的耳廓特征参数和头部特征参数,在预设的多人的头相关传递函数库中获取与该用户匹配的头相关传递函数集合。

    步骤s113.根据获得的水平角和俯仰角,在头相关传递函数集合中匹配用户所处方位对应的头相关传递函数。其中,多人的头相关传递函数库是基于不同用户的生理特征参数样本和不同用户所处方位相对于扬声器的水平角样本、俯仰角样本,以及与这两类特征对应的头相关传递函数样本构建。头相关传递函数样本需在全消声实验室采集,采集对象可以是人工头,也可以是真人;将采集对象放置在实验室的不同位置,并记录采集对象相对于声源的方位;在采集对象耳中布放微缩传声器,用来录制声源发出的音频信号;在微缩传声器获得的音频信号和声源发出的音频信号的基础上,先经过系统分析得到冲激响应函数,然后通过傅里叶变换得到头相关传递函数样本。

    步骤s2.获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。

    冲激响应函数表示的是扬声器播放的第一音频信号s在用户双耳处的零状态响应。本发明实施例中,步骤s2具体包括如图4所示的步骤s201和步骤s202。

    步骤s201具体做法是,利用互相关法获得扬声器播放的第一音频信号s和采集的第二音频信号之间的互相关函数。第二音频信号包括入耳式耳机的双传声器采集的左侧音频信号record_l和右侧音频信号record_r。信号s与信号record_l之间的互相关函数记为rs-record_l(τ),信号s与信号record_r之间的互相关函数记为rs-record_r(τ),其中,τ为信号采集时刻。

    步骤s202的具体做法是,对互相关函数做解相关处理,获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。解相关处理时,先计算扬声器播放的音频信号的方差σs2,然后按照公式(1)计算扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。

    公式(1)中,brir_l(τ)和brir_r(τ)分别为扬声器与用户左耳和右耳之间的冲激响应函数。步骤s2根据入耳式耳机获得的用户双耳处的音频信号,构建扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数,提高了冲激响应函数的准确性,增强了用户双耳处的音频感知效果。

    步骤s3.构建冲激响应函数逼近头相关传递函数的误差函数。本步骤的目的是以头相关传递函数为目标,对冲激响应函数进行均衡,从而使其逼近头相关传递函数。

    本发明实施例中,步骤s3具体包括如图5所示的步骤s301~s302。

    步骤s301.获得冲激响应函数对应的第一幅度谱和头相关传递函数对应的第二幅度谱。

    步骤s302.在获得两个幅度谱之后,对第一幅度谱和第二幅度谱做1/9倍频程平滑处理。

    步骤s303.根据第一幅度谱与均衡函数的乘积和第二幅度谱的差值的平方构建误差函数。构建的误差函数表征的是在频域下,以头相关传递函数为目标,让冲激响应函数无限逼近头相关传递函数的误差。构建的误差函数如公式(2)所示。

    公式(2)中,emag(f)为冲激响应函数逼近头相关传递函数的误差,|hrtfs_l(f)|和|hrtfs_r(f)|分别为用户左侧和右侧头相关传递函数对应的第二幅度谱,|brircs_l(f)|和|brircs_r(f)|分别为扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数对应的第一幅度谱,|eq(f)|为均衡函数,f为频率。

    步骤s4.根据构建的误差函数获得均衡滤波器。本步骤的目的是求解误差函数中的均衡函数。以头相关传递函数为目标获得均衡滤波器,考虑了用户生理结构特征对声音的滤波影响,可使扬声器的声音到达用户双耳处时可以达到最优的聆听效果。

    本发明实施例中,步骤s4包括如图6所示的步骤s401~404。

    步骤s401.先对误差函数做正则化处理。即在原形式上添加正则化项,以防止求解误差函数时出现病态情况。正则化项为正则化因子β(f)与均衡函数|eq(f)|平方的乘积,正则化处理后的误差函数如公式(3)所示。正则化因子的取值可以根据实际情况进行设置,本发明不做具体限定。

    步骤s402.正则化处理后,对误差函数中均衡函数进行求导,得到误差函数对应的一个偏导数。

    步骤s403.令该偏导数为零,得到公式(4)的形式,求解得到最优均衡函数。

    步骤s404.按照最优均衡函数对应的最小相位,对最优均衡函数进行相位重构,获得给音频重放系统中扬声器配置的均衡滤波器。

    本发明实施例还提供的一种处理器,用于执行如图2所示的一种利用入耳式耳机实现信号均衡的方法,应用于房间内音频重放系统的扬声器中,所述入耳式耳机包括双传声器,该处理器包括:

    第一获取模块,用于通过扬声器在房间中播放第一音频信号,以及获取用户所处方位对应的头相关传递函数;

    第二获取模块,用于根据双传声器采集的第二音频信号,获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数;

    优化模块,用于以所述头相关传递函数为优化目标,对所述冲激响应函数进行均衡,获得用户所处方位对应的均衡滤波器;

    均衡模块,用于利用所述均衡滤波器对扬声器待播放的音频信号进行信号均衡。

    在一种可能的实施方式中,所述第一获取模块具体用于:获取用户所处方位相对于扬声器的水平角和俯仰角;

    根据所述水平角和俯仰角,在预设的该用户的头相关传递函数库中匹配用户所处方位对应的头相关传递函数;

    其中,所述预设的该用户的头相关传递函数库基于用户处于不同方位相对于扬声器的水平角样本和俯仰角样本及其对应的头相关传递函数样本构建。

    在一种可能的实施方式中,所述第一获取模块还可以用于:

    获取用户的耳廓特征参数、头部特征参数以及用户所处方位相对于扬声器的水平角和俯仰角;

    根据所述耳廓特征参数和头部特征参数,在预设的多人的头相关传递函数库中获取与该用户匹配的头相关传递函数集合;

    根据所述水平角和俯仰角,在所述头相关传递函数集合中匹配用户所处方位对应的头相关传递函数;

    其中,所述预设的多人的头相关传递函数库基于不同用户的耳廓特征参数样本和头部特征参数样本、不同用户处于不同方位的水平角样本和俯仰角样本及其对应的头相关传递函数样本构建。

    在一种可能的实施方式中,所述第二获取模块具体用于

    利用互相关法获得所述第一音频信号与第二音频信号之间的互相关函数;

    根据所述第一音频信号的方差对所述互相关函数进行解相关,获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。

    在一种可能的实施方式中,所述优化模块具体用于:

    根据头相关传递函数和冲激响应函数,构建冲激响应函数逼近头相关传递函数的误差函数;

    根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器。

    在一种可能的实施方式中,所述构建冲激响应函数逼近头相关传递函数的误差函数,包括:

    获取所述冲激响应函数对应的第一幅度谱和所述头相关传递函数对应的第二幅度谱;

    根据所述第一幅度谱与均衡函数的乘积和所述第二幅度谱的差值的平方构建误差函数。

    在一种可能的实施方式中,所述根据所述第一幅度谱与均衡函数的乘积和所述第二幅度谱的差值的平方构建误差函数之前,包括:

    对所述第一幅度谱和所述第二幅度谱进行1/9倍频程平滑处理。

    在一种可能的实施方式中,所述根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器,包括:

    对所述误差函数中均衡函数进行求导,获得所述误差函数的偏导数;

    令所述偏导数为零,获得最优均衡函数;

    获取所述最优均衡函数的最小相位,并根据所述最小相位,对所述最优均衡函数进行相位重构,获得所述均衡滤波器。

    在一种可能的实施方式中,所述根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器之前,包括:

    对所述误差函数进行正则化处理,获得正则化处理后的误差函数。

    本发明的实施例中的方法步骤可以通过硬件的方式来实现,也可以由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成,软件模块可以被存放于随机存取存储器(randomaccessmemory,ram)、闪存、只读存储器(read-onlymemory,rom)、可编程只读存储器(programmablerom,prom)、可擦除可编程只读存储器(erasableprom,eprom)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyeprom,eeprom)、寄存器、硬盘、移动硬盘、cd-rom或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器,从而使处理器能够从该存储介质读取信息,且可向该存储介质写入信息。当然,存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。

    在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solidstatedisk,ssd))等。

    可以理解的是,在本发明的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分,并不用来限制本发明的实施例的范围。


    技术特征:

    1.一种利用入耳式耳机实现信号均衡的方法,应用于房间内音频重放系统的扬声器中,其特征在于,所述方法包括:

    扬声器在房间中播放第一音频信号;用户位于所述房间中不同于扬声器的地方,并且用户佩戴所述入耳式耳机;所述入耳式耳机包括双传声器;

    获取用户所处方位对应的头相关传递函数;

    根据双传声器采集的第二音频信号,获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数;

    以所述头相关传递函数为优化目标,对所述冲激响应函数进行均衡,获得用户所处方位对应的均衡滤波器;

    利用所述均衡滤波器对扬声器待播放的音频信号进行信号均衡。

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取用户所处方位对应的头相关传递函数,包括:

    获取用户所处方位相对于扬声器的水平角和俯仰角;

    根据所述水平角和俯仰角,在预设的该用户的头相关传递函数库中匹配用户所处方位对应的头相关传递函数;

    其中,所述预设的该用户的头相关传递函数库基于用户处于不同方位相对于扬声器的水平角样本和俯仰角样本及其对应的头相关传递函数样本构建。

    3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取用户所处方位对应的头相关传递函数,包括:

    获取用户的耳廓特征参数、头部特征参数以及用户所处方位相对于扬声器的水平角和俯仰角;

    根据所述耳廓特征参数和头部特征参数,在预设的多人的头相关传递函数库中获取与该用户匹配的头相关传递函数集合;

    根据所述水平角和俯仰角,在所述头相关传递函数集合中匹配用户所处方位对应的头相关传递函数;

    其中,所述预设的多人的头相关传递函数库基于不同用户的耳廓特征参数样本和头部特征参数样本、不同用户处于不同方位的水平角样本和俯仰角样本及其对应的头相关传递函数样本构建。

    4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据双传声器采集的第二音频信号,获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数,包括:

    利用互相关法获得所述第一音频信号与第二音频信号之间的互相关函数;

    根据所述第一音频信号的方差对所述互相关函数进行解相关,获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。

    5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述以所述头相关传递函数为优化目标,对所述冲激响应函数进行均衡,获得用户所处方位对应的均衡滤波器包括:

    根据头相关传递函数和冲激响应函数,构建冲激响应函数逼近头相关传递函数的误差函数;

    根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器。

    6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述构建冲激响应函数逼近头相关传递函数的误差函数,包括:

    获取所述冲激响应函数对应的第一幅度谱和所述头相关传递函数对应的第二幅度谱;

    根据所述第一幅度谱与均衡函数的乘积和所述第二幅度谱的差值的平方构建误差函数。

    7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一幅度谱与均衡函数的乘积和所述第二幅度谱的差值的平方构建误差函数之前,包括:

    对所述第一幅度谱和所述第二幅度谱进行1/9倍频程平滑处理。

    8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器,包括:

    对所述误差函数进行求偏导,获得所述误差函数的偏导数;

    令所述偏导数为零,获得最优均衡函数;

    获取所述最优均衡函数的最小相位,并根据所述最小相位,对所述最优均衡函数进行相位重构,获得所述均衡滤波器。

    9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器之前,包括:

    对所述误差函数进行正则化处理,获得正则化处理后的误差函数。

    10.一种处理器,其特征在于,所述处理器用于执行权利要求1~9任一所述方法。

    技术总结
    本发明提供了一种利用入耳式耳机实现信号均衡的方法及处理器,应用于房间内音频重放系统的扬声器中,包括:获取用户所处方位对应的头相关传递函数;用户佩戴所述入耳式耳机;根据双传声器采集的第二音频信号,获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数;构建冲激响应函数逼近头相关传递函数的误差函数;根据所述误差函数获得用户所处方位对应的均衡滤波器,将所述均衡滤波器应用于所述扬声器中;本发明配置均衡滤波器的方案,对房间中聆听扬声器播放的音频的用户实现了精准化的音频感知均衡,可以有效地增强用户双耳处的音频感知效果。

    技术研发人员:项京朋;匡敬辉;王之禹
    受保护的技术使用者:北京声加科技有限公司
    技术研发日:2020.12.08
    技术公布日:2021.03.12

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