[發明專利]一種聯合耳機和揚聲器的聲場渲染方法及系統

在審

• 申請號: 201710257303.5
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106954139A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 鄭羲光;楊維國
• 申請（專利權）人: 音曼（北京）科技有限公司
• 主分類號: H04R3/12
• 分類號: H04R3/12
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司12107
• 代理人: 韓新城

技術領域

本發明屬于聲場渲染技術領域，具體涉及一種聯合耳機和揚聲器的聲場渲染方法及系統。

背景技術

傳統多聲道3D音頻播放采用揚聲器陣列或耳機虛擬環繞聲的方法。其中，揚聲器陣列主要應用于電影院、客廳等多人同時觀看的環境中。耳機虛擬環繞聲主要應用于單個用戶的應用場景如配合電腦，平板電腦以及手機等播放設備。采用揚聲器陣列的播放方法，其優點為：一套設備可以同時為多人播放3D環繞聲音頻，如在電影院及家庭客廳中的5.1、7.1.4、9.1.6、22.2系統等。揚聲器陣列的低頻還原度高，聲場效果充分。由于物理原因，揚聲器陣列的最低低頻相應于腔體體積稱反比，故在電影院中有條件配備腔體大的高功率低音炮，營造最佳低音效果。其缺點為：陣列中心地帶為最佳聽音位置，在此位置之外的聽眾無法體驗正確的聲場，對于聲場的設置無法根據每個用戶的喜好進行調整。采用耳機虛擬環繞聲的方法，其優點為：用戶聽音位置佳，聲場等設置可以根據每個用戶的喜好進行調整高頻解析度高，有利于還原細節；其缺點為：低音效果低于揚聲器陣列。

發明內容

本發明的目的在于解決上述的技術問題而提供一種聯合耳機和揚聲器的聲場渲染方法及系統，旨在充分結合耳機及揚聲器的優點，利用信號處理及聲學原理，使得用戶在觀看同一視頻圖像時，最高限度地達到最佳音頻聲場重現并能個性化3D聲場的重現。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種聯合耳機和揚聲器的聲場渲染方法，包括以下步驟：

將原始輸入的多路音頻信號通過分頻分離為高頻的耳機播放信號和低頻的揚聲器播放信號；

將所述高頻的耳機播放信號和低頻的揚聲器播放信號分別輸入到耳機以及揚聲器；

所述耳機以及揚聲器分別對輸入的信號處理后輸出。

將原始輸入的多路音頻信號通過分頻分離為高頻的耳機播放信號和低頻的揚聲器播放信號采用濾波器進行。

所述揚聲器在對信號處理時，采用以下步驟：

通過信號轉換矩陣將輸入的揚聲器播放信號轉換成對應于揚聲器位置的信號，并根據耳機的傳輸損失參數進行揚聲器輸出信號的幅度和/或相位調整后輸出。

所述耳機在對輸入的耳機播放信號處理時，采用以下步驟：

將耳機播放信號分為語言聲道以及非語言聲道；

對非語言聲道及語言聲道的信號進行虛擬環繞聲場處理，形成虛擬環繞聲；

對虛擬環繞聲處理模塊形成的虛擬環繞聲進行增益處理后輸出至耳機的輸出聲道。

所述原始的多路音頻信號包括基于聲道的聲道多路信號、基于聲音對象的聲音對象多路信號以及包含前述的聲道多路信號和聲音對象多路信號的多路信號。

本發明的目的還在于提供一種聯合耳機和揚聲器的聲場渲染系統，包括：

分離器，將原始輸入的多路音頻信號通過分頻分離為高頻的耳機播放信號和低頻的揚聲器播放信號，并將所述耳機播放信號和揚聲器播放信號分別輸入到耳機以及揚聲器；

耳機，與分離器連接，對所述分離器輸入的高頻的耳機播放信號進行處理后輸出；

揚聲器，與分離器連接，對所述分離器輸入的低頻的揚聲器播放信號處理后輸出。

所述分離器為一個濾波器。

所述揚聲器包括：

揚聲器信號處理模塊，用于通過轉換矩陣將輸入的揚聲器播放信號轉換成對應于揚聲器位置的信號，并根據耳機的傳輸損失參數進行揚聲器輸出信號的幅度和/或相位調整后輸出。

所述耳機包括：

分類器，用于將耳機播放信號分為語言聲道以及非語言聲道；

虛擬環繞聲處理模塊，用于對非語言聲道及語言聲道的信號進行虛擬環繞聲場處理，形成虛擬環繞聲；

增益混合矩陣，用于對虛擬環繞聲處理模塊形成的虛擬環繞聲進行增益處理后輸出至耳機的輸出聲道。

本發明方法及系統使得用戶在觀看同一視頻圖像時，最高限度地達到最佳音頻聲場重現并能個性化3D聲場的重現。

附圖說明

圖1是本發明中耳機和揚聲器聲場渲染的使用場景示意圖；

圖2是本發明的聯合耳機和揚聲器的聲場渲染方法的流程圖；

圖3是濾波器的原理圖；

圖4是耳機環繞聲處理的原理示意圖；

圖5是本發明中耳機的信號處理流程示意圖。

具體實施方式

下面，結合實例對本發明的實質性特點和優勢作進一步的說明，但本發明并不局限于所列的實施例。

結合圖1-5所示，一種聯合耳機和揚聲器的聲場渲染方法，包括以下步驟：