[發明專利]一種基于音頻分析的自適應立體聲系統

有效

• 申請號: 202010944331.6
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112153552B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 邊仿
• 申請（專利權）人: 頭領科技（昆山）有限公司
• 主分類號: H04S3/00
• 分類號: H04S3/00
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 田野

本發明提供一種基于音頻分析的自適應立體聲系統，其包括頭戴式揚聲器、TWS耳機和音頻信號處理設備，且具有測試工況和播放工況兩種工作狀態；在測試工況下，所述音頻信號處理設備用于生成帶有音源位置信息的測試音頻信號和處理經由所述TWS耳機回傳的測量數字信號，求解收聽者的HRTF并存儲；在播放工況下，所述音頻信號處理設備通過所述HRTF求解音源音頻信號的播放音頻信號，并將所述播放音頻信號通過有線和/或無線途徑輸出至所述頭戴式揚聲器和/或所述TWS耳機。本發明兼具獲取使用者HRTF與提供多聲道立體聲音頻播放的功能，能夠通過使用者的個性化輸入和測量數據計算使用者所具有的獨一無二的HRTF，并根據該HRTF對音頻輸入進行處理以獲得符合使用者生理特征的，可提供更為真實音源位置信息的立體聲音效。

技術領域

本發明涉及音頻分析處理技術領域，尤其涉及一種基于音頻分析的自適應立體聲系統。

背景技術

頭相關傳輸函數HRTF（Head—Related Transfer Function）又稱為ATF(Anatomical Transfer Function)，是一種描述聲波從音源到收聽者雙耳傳輸過程的音效定位算法，它反應了人體結構，諸如頭部、耳廓、軀干結構乃至性別對聲波的綜合濾波結果，包含了關于音源的定位信息，對立體聲音效的復現和音源虛擬位置信息的仿真具有非常重要的意義。在實際應用場景中，耳機或揚聲器可以將經由HRTF處理過的信號轉換為聲波信號，來展現不同的空間聽覺效果。

HRTF具有個性化特征，不同收聽者的不同生理結構和尺寸特征決定了其具有獨一無二的HRTF特征。華南理工大學物理科學與技術學院聲學研究所謝菠蓀教授等人在《頭相關傳輸函數數據庫及其特性分析》中以52名受試者進行測量，建立了基于中國人采集樣本的高空間分辨率HRTF，其研究結果表明，在統計意義上最大雙耳時間差（Interaural TimeDifferences，ITDS）存在顯著的性別差異；并且，通過與國外CIPIC HRTF數據庫的比對發現，基于中國人樣本的ITDS與主要基于西方人樣本的統計結果具有顯著差異，即HRTF的個性化特征存在明顯的性別和種群差異。

現有的付諸應用的HRTF模型，是基于樣本統計的平均化HRTF模型，特別是基于西方人樣本的統計結果，其并不能較為真實的符合實際收聽者的HRTF特征，因而基于其建立的再現聲場或模擬聲場也就不能準確反應該聲場中的音源位置信息。

發明內容

針對現有技術中的上述缺點，本發明提供一種基于音頻分析的自適應立體聲系統，包括頭戴式揚聲器、TWS耳機和音頻信號處理設備，所述基于音頻分析的自適應立體聲系統具有測試工況和播放工況兩種工作狀態，在所述測試工況下，所述音頻信號處理設備用于生成帶有音源位置信息的測試音頻信號和處理經由所述TWS耳機回傳的測量數字信號，求解收聽者的HRTF并存儲；在所述播放工況下，所述音頻信號處理設備通過所述HRTF求解音源音頻信號的播放音頻信號，并將所述播放音頻信號通過有線和/或無線途徑輸出至所述頭戴式揚聲器和/或所述TWS耳機。

所述頭戴式揚聲器與所述音頻信號處理設備通信連接；在所述測試工況下，所述頭戴式揚聲器用于將所述音頻信號處理設備生成的所述測試音頻信號轉換為測試聲信號；在所述播放工況下，所述頭戴式揚聲器用于將所述音頻信號處理設備生成的所述播放音頻信號轉換為頭戴式聲信號。

所述TWS耳機包括耳塞和芯片倉；所述耳塞內設置有發聲部和收聲部，所述芯片倉內設置有數據轉換模組和藍牙傳輸模組；所述發聲部設置于所述耳塞靠近使用者耳道的一側，用于將所述TWS耳機接收到的播放音頻信號轉化為TWS聲信號向收聽者傳遞；所述收聲部設置于所述耳塞遠離使用者耳道的一側，用于接收所述頭戴式揚聲器釋放的測試聲信號并將其接收到的聲信號轉換為測量模擬信號。