[發明專利]虛擬耳機

在審

• 申請號: 201410504403.X
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104270693A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 陳祝明;陳健;吳天軍;王子晟;周嫄
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04R1/10
• 分類號: H04R1/10
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 羅言剛

技術領域

本發明屬于電子通信領域，涉及一種無線音頻信號傳輸裝置，特別是涉及一種虛擬耳機。

背景技術

在某些特殊場合如室內環境、車載環境等，有時需要為個人創造私人的聽覺空間。如駕駛員駕車過程中接聽電話時，為安全起見必須免提接聽電話，現有的車載免提設備均使用車載音響設備，實際使用中，這些車載免提設備雖然能免提通話，卻無法提供隱秘通話功能，如果通話內容涉及隱私而不想為車內其他成員聽到，駕駛員只能使用有線耳機或者藍牙耳機接聽電話，佩戴不舒適，操作繁瑣，而且使用過程中存在一定的安全隱患。再如一些老年人家庭中，有聽力障礙的老年人在收聽收音機或者看電視的時候總是需要很大的音量，而這么大的音量超出其他聽力正常的人的接受范圍，從而帶來很多負面影響。類似的場景不一一列舉，使用傳統揚聲器裝置均不能很好的解決問題。

發明內容

為克服傳統揚聲器所存在的缺陷，本發明公開了一種虛擬耳機。

本發明所述虛擬耳機，包括位置傳感器和音頻處理系統，以及與音頻處理系統連接的揚聲器陣列，所述揚聲器陣列包括至少兩個揚聲器；

所述位置傳感器能夠對目標收聽者的耳廓進行定位，并將定位信息發送至音頻處理系統；

所述音頻處理系統由依次信號連接的音頻信號接收頭、AD轉換器、處理器和與處理器連接的多個音頻發射通道組成，所述音頻發射通道由DA轉換器和音頻放大器組成，所述DA轉換器連接處理器，音頻放大器連接揚聲器；

所述處理器與位置傳感器連接，所述處理器根據定位信息控制揚聲器陣列中每一揚聲器對應的音頻發射通道的輸入信號的延時長短與幅度大小，使不同揚聲器發出的聲信號到達耳廓所處位置的時間和幅度均相同。

優選的，所述位置傳感器為雙目視覺圖像定位裝置。

進一步的，所述雙目視覺圖像定位裝置還包括照明裝置，所述照明裝置上設置有光線傳感器，所述照明裝置的控制端與光線傳感器和處理器連接。

優選的，所述揚聲器陣列為共形陣。

優選的，揚聲器陣列的物理口徑尺寸D>(R×λ/2)^1/2；

其中D為陣列物理口徑尺寸，R為目標收聽者與揚聲器陣列中心位置的距離，λ為音頻信號波長。

具體的，所述音頻處理系統為具備多通道輸出的音頻處理器，包括但不限于?LM48901、LM48903、ADAU1701、CS47048。

優選的，所述揚聲器陣列包括至少四個揚聲器。

本發明還公開了一種虛擬耳機音頻聚焦方法，包括如下步驟:

S1位置傳感器對目標收聽者的耳廓進行定位，并將定位信息發送至音頻處理系統中的處理器；

S2處理器根據定位信息計算揚聲器陣列中每一揚聲器與目標收聽者耳廓的距離，并控制對應音頻發射通道的輸入音頻信號的延時長短與幅度大小，使不同揚聲器發出的聲信號到達耳廓所處位置的時間相同、幅度相同。

優選的，所述位置傳感器對目標收聽者的耳廓進行定位的方法采用雙目視覺圖像定位方法。

優選的，所述步驟S2具體為：

S21處理器根據耳廓定位信息計算出每一揚聲器與目標收聽者的耳廓距離分別為R₁、R₂、……R_N，對應的聲波傳播延時分別為t₁、t₂、……t_N，N為揚聲器總數；

S22根據α=e^-β×R/2計算各個揚聲器到達耳廓的聲波傳輸衰減α₁、α₂、……α_N，其中β為聲波距離衰減因子；

S23找出聲波傳輸延時中的最大值t_max和聲波傳輸衰減中的最大值α_max，則處理器對各音頻通道的延時量為τ_i=t_max-t_i，i=1，……N，幅度加權值為A_i=α_max/α_i，i=1，……N。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：通過位置傳感器獲取收聽者耳廓位置，并由音頻處理系統控制各個不同聲音通道的延時和幅度，從而使得揚聲器陣列中不同聲音通道的能量準確在收聽者耳廓處聚焦，而在場景內其他位置處均不能聚焦。由此給收聽者提供了一個隱秘的私人聲音環境，既保護了隱私又不會對其他人員形成干擾。

附圖說明