CN104661157B - 一种随身还原现场三维音效的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种随身还原现场三维音效的设备包括头盔、上身穿戴装备、存储模块、数据处理模块、音频输入模块、音频输出模块以及控制手柄，其中，头盔左右耳部内侧各设有一个主发声源，头盔顶部内侧、后脑部内侧各设有一个次发声源，上身穿戴装备内侧设有至少一个辅助发声源；数据处理模块向主发声源传输完整的外部声音信号或音频文件声音信号、并向次发声源以及辅助发声源传输外部声音信号或音频文件声音信号的低音部分。本发明不仅考虑了人的耳部作为听觉神经的重要一部分，也将人体本身作为听觉信号的接收的一部分，并对不同的发声源同时控制，根据不同部位，不同声音的敏感度，设置不同频率的声音增强效果，使佩戴者听觉还原真实三维音效感受。

Description

一种随身还原现场三维音效的设备

【技术领域】

本发明涉及声音传感与控制技术，尤其涉及一种随身还原现场三维音效的设备。

【背景技术】

随着现代传媒中3D技术的发展与应用，视觉影像技术的效果越来越接近现实，人也越来越能身临其境的感受到其效果，给影视带来巨大的发展。与之相应的声音技术，则是依然通过传统影院，音乐会场，音箱的设置等手段，使一定区域范围内实现听觉效果，但由于记录、存储、播放等各方面的技术原因，难以完整的使原始声音得到重现，难以使用户得到身临其境的声音体验。但随着信息社会中传媒技术的发展，人们对影音效果的要求越来越高，mp3技术实现了随时随地的音频体验，mp4技术把体验拓展到视频，但由于设备本身的局限，使得随身播放技术的声音效果难以与音箱效果相比，更难以重现现场效果。最理想的重现技术类似家庭影院等设备组合，虽然能较好地满足音效方面的要求，但无法实现随时随地的体验，而且设备本身对环境也有一定要求，从实际考虑需要考虑环境的隔音及内部空间材料结构的设计，对他人的声音环境造成污染，或增加很多成本。

骨传输技术不同与现有技术的路线模式，利用声音在固体中传播的能力，通过牙齿等身体部位将声波传到听小骨，再通过听觉神经传播到神经中枢，由大脑听觉区对信号产生感应。与气导相比，骨导有以下优点：可以避免搀杂在空气中的噪声,在战争和很多需要有较强抗噪能力的场合有重要的应用价值；骨导和气导是两个独立的路径，因此可以营造独特的听觉环境，使人的听觉系统可以同时感受到两个不同声源的声音，骨传导的频率范围很宽,可以利用这一特点改善高频段的声音品质，使声音的频域得以拓宽；有些严重的耳聋患者依然具有感知骨传导声音的能力，因此，有可能通过骨导给予助听。虽然骨传导有上述优势，但是由于目前对其原理尚不够了解，所以也存在诸多的问题。主要有：目前所研究的传导路径基本上都是将声源置放于人体的颅骨，对很多应用并不方便；接听骨导声源的方便程度远不能和气导相比；从已有的研究看，骨传导传递声音的能力尚不能和空气传导比拟；人体本身在骨传导过程中对语音频率成分的影响尚不十分清楚；骨传导可以通过直接传递超声或者通过数字信号处理中的频率搬移方法，将气导的声音搬移到超声的范围内作传递,目前对于频率搬移的研究尚不够充分。

【发明内容】

本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种随身还原现场三维音效的设备。

本发明提出的随身还原现场三维音效的设备包括头盔、上身穿戴装备、存储模块、数据处理模块、音频输入模块、音频输出模块以及控制手柄，其中，所述头盔左右耳部内侧各设有一个主发声源，所述头盔顶部内侧、后脑部内侧各设有一个次发声源，所述上身穿戴装备内侧设有至少一个辅助发声源，所述音频输入模块接收外部声音信号，所述存储模块内置预先存储的音频文件；根据所述控制手柄输入的控制信号，所述数据处理模块通过所述音频输出模块向所述主发声源传输完整的所述外部声音信号或所述音频文件声音信号、并向所述次发声源以及辅助发声源传输所述外部声音信号或所述音频文件声音信号的低音部分。

本发明提出的随身还原现场三维音效的设备不仅考虑了人的耳部作为听觉神经的重要一部分，也将人体本身作为听觉信号的接收的一部分，并对不同的发声源同时控制，根据不同部位，不同声音的敏感度，设置不同频率的声音增强效果，使佩戴者听觉还原真实三维音效感受，此外本发明还具有体积小、便于使用者佩戴的优点。

【附图说明】

图1为本发明一实施例的随身还原现场三维音效的设备结构原理图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细说明。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明的技术方案，而不应当理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

本发明提供一种随身还原现场三维音效的设备。如图1所示，在本发明一实施例中，本发明提出的随身还原现场三维音效的设备包括：头盔100、上身穿戴装备200、存储模块300、数据处理模块400、音频输入模块500、音频输出模块600以及控制手柄700。其中，头盔100左右耳部内侧各设有一个主发声源（图1中所示主发声源1、主发声源2）；头盔100顶部内侧、后脑部内侧各设有一个次发声源（图1中所示次发声源1、次发声源2）；上身穿戴装备200内侧设有至少一个辅助发声源（图1中所示辅助发生源1、……）；音频输入模块500用于接收外部声音信号，存储模块300内置预先存储的音频文件；根据控制手柄700输入的控制信号，数据处理模块400通过音频输出模块600向所述主发声源传输完整的所述外部声音信号或所述音频文件声音信号、并向所述次发声源以及辅助发声源传输所述外部声音信号或所述音频文件声音信号的低音强度部分。

其中，头盔100用于将佩戴者耳朵及周围脑部半包住，脸部开放。上身穿戴装备可优选透气紧身弹力衣，使所述辅助发生源能尽可能紧贴人体，在其内附着十二个辅助发声源，上身穿戴装备200进一步优选前部内侧、后部内侧分别设有四个所述辅助发声源，上身穿戴装备200两侧分别设有两个所述辅助发声源。

存储模块300优选通过USB接口接收所述预先存储的音频文件数据，同时该USB接口还可用作电源接口。

音频输入模块500通过声音输入接口接收所述外部声音信号，可以实现从电脑、手机等设备上直接输入声音信号。所述声音输入接口可选用与PC耳机的音频接头规格相同，便于音频信号的输入。

通过控制手柄700可以调控音量，音效，场景等设置参数。软件控制每个发声源的发声模式，对于耳部主发生源，播放的声音为其完整录制的部分，而上身穿戴播放器，增益原始音中低音的振动强度的部分，根据不同的身体位置，调节不同的震动模式，以达到三维立体全方位声音体验。

此外，通过控制手柄700还可以优选进行不同的声音模式，影院模式，摇滚乐现场等场景设置。具体地，数据处理模块400可以通过起内设的音频处理算法实现对各个发声源的声音信号音量大小、音效模式、场景参数等分别进行控制。

以上文所述优选实施方式中的十二个辅助发声源为例，数据处理模块400还可以根据所述控制手柄输入的控制信号控制所述随身还原现场三维音效的设备的开启、关闭、重启、锁定设备当前状态保持不变等功能。对于本发明特殊的，控制除双耳两侧主发声源外的其他十个辅助发生源，需要自动控制，在特定的模式下，对输入音频进行小波分析，并设定音效触发阈值，对触发音效的情况，根据十个辅发声源的不同的位置进行不同程度的低频振幅增强，对于某些功能位置的发生源，除了对其本来输入的声音信号发声，还要加入原始自带的震动信号，从而实现重现、增强。

与现有的技术相比，本发明提出的随身还原现场三维音效的设备具有以下特点：

1）基于的原理不同。本发明不仅考虑了人的耳部作为听觉神经的重要一部分，也将使用者躯体作为听觉信号的接收的一部分，认为在低频的声音效果的重现上，使用者躯体占有很重要的感官接收部分，故将声源直接附着在使用者躯体上，音效将综合耳朵与身体感官的机械振动的声音体验，已达到还原真实三维音效感受的目的。

2）结构与有本质上的区别。本发明通过将使用者头部与使用者上半身包裹起来，并在上身佩戴装备内部多点出附着发声源，实现声音的三维重建，从而模拟达到原声的效果。

3）控制部分不同。本发明的控制部分需要对不同的发声源同时控制，根据不同部位，不同声音的敏感度，设置不同频率的声音增强效果，以达到真实还原音效体验的目的。

4）应用范围不同。本发明目前只针对特定的音效模式能与现有技术有很大区别，对于人体接收不敏感的声音段，就与普通产品没有本质区别，目前已知可应用的音效有电影院效果的还原、音乐会音效的还原、摇滚乐等低频振动明显的音效还原场景。

本发明提出的随身还原现场三维音效的设备不仅考虑了人的耳部作为听觉神经的重要一部分，也将人体本身作为听觉信号的接收的一部分，并对不同的发声源同时控制，根据不同部位，不同声音的敏感度，设置不同频率的声音增强效果，使佩戴者听觉还原真实三维音效感受；此外，现有技术中能较好地实现音质的音箱一般体积大，不能随身携带，对周围环境也有要求，成本高，而对于现有耳机、耳麦等随身听技术，其音效很难与音箱相比，并且用户的听觉体验不如音箱或现场体验，本发明提出的随身还原现场三维音效的设备在还原真实三维音效感受的同时还具有体积小、佩戴方便的优点。

本发明提出的随身还原现场三维音效的设备可以应用于个人随身的特定场景三维音效体验，也可以应用在专业的舞台设计上，舞台设计人员通过对其控制模式的调节设计，来模拟现场真实的听众声音体验，从而方便的获得音效反馈情况；本发明也可以用于音乐团队（摇滚乐等）模拟音效的制作、电影音效的制作的模拟体验，如冲击波，爆破音等效果。

虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来解释和说明本发明的技术方案，而并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、变形、改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种随身还原现场三维音效的设备，包括：头盔、上身穿戴装备、存储模块、数据处理模块、音频输入模块、音频输出模块以及控制手柄，其中，所述头盔左右耳部内侧各设有一个主发声源，所述头盔顶部内侧、后脑部内侧各设有一个次发声源，所述上身穿戴装备内侧设有至少一个辅助发声源，所述音频输入模块接收外部声音信号，所述存储模块内置预先存储的音频文件；根据所述控制手柄输入的控制信号，所述数据处理模块通过所述音频输出模块向所述主发声源传输完整的所述外部声音信号或所述音频文件声音信号、并向所述次发声源以及辅助发声源传输所述外部声音信号或所述音频文件声音信号的低音部分；

所述数据处理模块对输入音频进行小波分析，并设定音效触发阈值，并根据所述辅助发声源的不同的位置进行不同程度的低频振幅增强；

上身穿戴装备为透气紧身弹力衣，使所述辅助发声源能尽可能紧贴人体，在其内附着十二个辅助发声源，上身穿戴装备在前部内侧、后部内侧分别设有四个所述辅助发声源，上身穿戴装备两侧分别设有两个所述辅助发声源。

2.根据权利要求1所述的随身还原现场三维音效的设备，其特征在于，所述数据处理模块根据所述控制手柄输入的控制信号调节传输至各个发声源的外部声音信号或音频文件声音信号的音量。

3.根据权利要求1所述的随身还原现场三维音效的设备，其特征在于，所述数据处理模块根据所述控制手柄输入的控制信号调节传输至各个发声源的外部声音信号或音频文件声音信号的音效模式或场景参数。

4.根据权利要求1所述的随身还原现场三维音效的设备，其特征在于，所述数据处理模块根据所述控制手柄输入的控制信号控制所述随身还原现场三维音效的设备的开启、关闭或重启。

5.根据权利要求1所述的随身还原现场三维音效的设备，其特征在于，所述音频输入模块通过声音输入接口接收所述外部声音信号。

6.根据权利要求1所述的随身还原现场三维音效的设备，其特征在于，所述存储模块通过USB接口接收所述预先存储的音频文件数据。

7.根据权利要求1所述的随身还原现场三维音效的设备，其特征在于，所述存储模块、数据处理模块、音频输入模块以及音频输出模块内置于所述头盔或所述上身穿戴装备中。