CN107995558B - 音效处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种音效处理方法及装置。该方法包括：将输入的每路声音信号分为至少两路信号；至少两路信号为偶数路信号；将至少两路信号中的每路信号分别进行延迟处理，得到延迟处理后的至少两路信号；其中，对每路信号进行延迟处理的延迟时间不同；将延迟处理后的至少两路信号中的二分之一路信号分别进行反相处理，得到反相处理后的至少两路信号；将反相处理后的至少两路信号分别发送至对应的扬声器。本发明实施例的方法中，扬声器输出的信号在某个方向上相互抵消，可以根据延迟时间的大小对上述方向进行控制，使得最佳体验位置可以根据用户位置的改变而改变，同时声像范围也得到扩展。

Description

音效处理方法及装置

技术领域

本发明涉及音频技术领域，尤其涉及一种音效处理方法及装置。

背景技术

虚拟环绕声播放技术是在双声道设备基础上、使用户感受到声音来自多个方位的声音播放技术。目前虚拟环绕声技术在电视机、虚拟现实设备中得到广泛应用。

目前主流的虚拟环绕声播放方法采用多个头相关变换函数(Head RelatedTransfer Function，简称HRTF)模块分别对输入的左声道信号和右声道信号进行滤波。各个HRTF模块过滤后的左声道过滤信号同时发送到左扬声器播放，各个HRTF模块过滤后的右声道过滤信号同时发送到右扬声器播放。采用上述播放方法，因为左声道信号和右声道信号均被多个HRTF模块过滤处理，所以能够使用户体验到声音是从多个位置发出，从而扩展了声像。

上述算法的音效提高效果和用户在电视前所处的位置有很大的关系，即通过HRTF算法仅可确定一个固定的甜点位置，即用户最佳体验位置是固定的，当用户位置发生变化时，由于HRTF算法计算的甜点位置固定，此时用户可能并不在甜点位置范围内，也就体验不到声音效果的提高；因此，现有的HRTF算法并不能根据用户位置的变化而相适应地调整电视的甜点位置。

发明内容

本发明提供一种音效处理方法及装置，实现了用户最佳体验位置可变。

第一方面，本发明提供一种音效处理方法，包括：

将输入的每路声音信号分为至少两路信号；所述至少两路信号为偶数路信号；

将所述至少两路信号中的每路信号分别进行延迟处理，得到延迟处理后的至少两路信号；其中，对所述每路信号进行延迟处理的延迟时间不同；

将所述延迟处理后的至少两路信号中的二分之一路信号分别进行反相处理，得到反相处理后的至少两路信号；

将所述反相处理后的至少两路信号分别发送至对应的扬声器。

第二方面，本发明提供一种音效处理装置，包括：

预处理模块，用于将输入的每路声音信号分为至少两路信号；所述至少两路信号为偶数路信号；

延迟处理模块，用于将所述至少两路信号中的每路信号分别进行延迟处理，得到延迟处理后的至少两路信号；其中，对所述每路信号进行延迟处理的延迟时间不同；

反相处理模块，用于将所述延迟处理后的至少两路信号中的二分之一路信号分别进行反相处理，得到反相处理后的至少两路信号；

发送模块，用于将所述反相处理后的至少两路信号分别发送至对应的扬声器。

本发明提供的音效处理方法及装置，通过将输入的声音信号分为至少两路信号，然后分别进行延迟处理，并将其中二分之一路信号进行反相处理后，输出给对应的扬声器，使得扬声器输出的信号在某个方向上相互抵消，而且由于所述每路信号进行延迟处理的延迟时间不同，因此可以根据延迟时间的大小对上述方向进行控制，使得用户的最佳体验位置可以根据用户位置的改变而改变，同时声像范围也得到扩展。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是现有的HRTF处理方法的示意图；

图2是本发明提供的音效处理方法一实施例的流程示意图；

图3是本发明提供的音效处理方法一实施例的场景示意图；

图4是本发明提供的音效处理方法一实施例的NULL方向示意图；

图5是本发明提供的音效处理方法另一实施例的场景示意图；

图6是本发明提供的音效处理方法一实施例的处理过程示意图；

图7是本发明提供的音效处理方法另一实施例的NULL方向示意图一；

图8是本发明提供的音效处理方法另一实施例的NULL方向示意图二；

图9是本发明提供的音效处理方法另一实施例的NULL方向示意图三；

图10是本发明提供的音效处理方法另一实施例的NULL方向示意图四；

图11是本发明提供的音效处理方法另一实施例的处理过程示意图；

图12是本发明提供的音效处理方法又一实施例的场景示意图；

图13是本发明提供的音效处理装置一实施例的结构图；

图14为本发明提供的电子设备实施例的结构图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的设备的例子。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

首先对本发明所涉及的名词进行解释：

NULL方向，指的是扬声器输出的信号，在某个方向上会相互抵消，该方向没有声音。

甜点位置，指的是用户最佳体验位置。

现有的方案中，一般采用扬声器和用户之间的传递函数实现。通常HRTF的测量不会在普通的室内进行，而会在一个声音不会发生反射的室内进行。得到HRTF之后，采用信号处理的方式就可以让用户感觉到声像被定位到目标位置。如图1所示，①和②分别为左右扬声器，⑤为预期的左扬声器声道位置，④为用户的位置，信号处理的主要内容是分别将HRFT的滤波器HL和滤波器CL变换成滤波器HL’和滤波器CL’，以使声像定位到预期的位置⑤。从左扬声器进入到右耳的声音也同样重要，这一路信号被称为串扰。在这种情况下，需要消除或者压制串扰。

上述HRTF方法最大的问题在于，是对从声源到用户位置的传输通道进行建模，因此模型就跟传输通道密切相关，如果用户在“甜点”位置(如图1中用户的位置)进行听音，那么用户可以得到满意的效果，但如果偏离“甜点”，那么消除串扰的信号处理就会失效，也就不能把声场定位到满意的位置。

在“甜点”之外，因为相位的不匹配，就会引起音调的变化。同样也会因为人与人之间的不同而不能完美匹配HRTF而引起音调的变化。另外除了音调的变化，因为相位的不匹配，也会造成声场内声音的模糊，因此现有的方案中，音效提高效果与用户的位置有关。

下述音效处理方法是基于一定的播放设备实现，播放设备应当是至少具有左扬声器和右扬声器的播放设备。实际应用中，播放设备可以为电视机一类的音视频播放设备，也可以是仅播放声音的音响设备。

图2是本发明提供的音效处理方法一实施例的流程示意图。如图2所示，本实施例提供的音效处理方法，包括：

步骤201、将输入的每路声音信号分为至少两路信号；

其中，至少两路信号为偶数路信号；

步骤202、将至少两路信号中的每路信号分别进行延迟处理，得到延迟处理后的至少两路信号；其中，对每路信号进行延迟处理的延迟时间不同；

步骤203、将延迟处理后的至少两路信号中的二分之一路信号分别进行反相处理，得到反相处理后的至少两路信号；

步骤204、将反相处理后的至少两路信号分别发送至对应的扬声器。

具体的，以电视音响为例，如图3所示，通常情况下左右扬声器的位置是固定的，并且距离很窄。这就使得输出声音的声像也变得很窄。如图3中③所示的区域，即位于这两个扬声器之间的区域。

如图4所示，假设输入左右扬声器的信号为相位相反的信号，这样在两个扬声器的中线上，声音就会相互抵消，该方向就会没有声音，这个中线的延伸方向即为NULL方向。

通过控制NULL方向，就使得甜点位置可变。通过将输入的声音信号分为至少两路信号，然后分别进行延迟处理，然后对其中二分之一路信号进行反相，最后输出给扬声器，具体可以是发送给扬声器的功率放大器，使得扬声器输出的信号在NULL方向相互抵消，而且由于每路信号进行延迟处理的延迟时间不同，因此NULL方向可以根据延迟时间的大小进行偏向，使得甜点位置可以根据用户位置的改变而改变，而且声像范围也得到了扩展。例如可以将图3中所示的声像范围扩展到图5所示的声像范围，图5中甜点位置为④。

其中，将输入的声音信号分为至少两路信号，可以通过将输入的声音信号进行复制实现，即将输入的声音信号复制得到至少两路信号。

其中，步骤203具体可以采用如下方式实现：

将二分之一路信号中的每路信号分别转换为，与每路信号对应的信号相位相反的信号。

如图7，图8和图9所示，当用户的位置向两个扬声器中线的右侧移动时，设定输入至右扬声器对应的信号的延迟时间，大于输入至左扬声器对应的信号的延迟时间，NULL方向偏右，甜点位置也向右偏移，因此可以根据用户的位置改变甜点位置。同样的，如图10所示，用户的位置向两个扬声器中线的左侧移动时，设定输入至左扬声器对应的信号的延迟时间，大于输入至右扬声器对应的信号的延迟时间，NULL方向偏左，甜点位置也向左偏移，因此可以根据用户的位置改变甜点位置。

从上述图7-图10可以看出，通过改变NULL方向，用户在多个位置进行移动时都可以感受到较佳的音效效果，因此上述方案中甜点位置是可变的。

上述图7-图10中声像范围得到了扩展，用户感受到的左扬声器的位置如⑤。

上述图7-图10中如果用户的双耳中的一个耳朵处于NULL方向上，则两耳的声压差最大，消除了从左扬声器进入到右耳的声音的串扰，因此NULL方向处音效最佳。

本实施例的音效处理方法，通过将输入的声音信号分为至少两路信号，然后分别进行延迟处理，并将其中二分之一路信号进行反相处理后，输出给对应的扬声器，使得扬声器输出的信号在某个方向上相互抵消，而且由于所述每路信号进行延迟处理的延迟时间不同，因此可以根据延迟时间的大小对上述方向进行控制，使得用户的最佳体验位置可以根据用户位置的改变而改变，同时声像范围也得到扩展。

在上述实施例的基础上，可选的，步骤202之后还可以进行如下操作：

将延迟处理后的至少两路信号分别进行加权处理；

其中，对每路信号进行延迟处理的延迟时间越大，则对每路信号进行加权处理的权值越小。

具体的，由于至少两路信号在NULL方向相互抵消，NULL方向朝向延迟时间大的信号对应的扬声器，则延迟时间越大传输至NULL方向用的时间越短，消耗的能量越小，因此进行加权处理的权值的绝对值越小；反之，延迟时间越小传输至NULL方向用的时间越长，消耗的能量越大，因此进行加权处理的权值越大。

上述权值为大于0的数值。

例如，以两个扬声器为例，如图6所示，其中，一路信号的延迟为n，加权的权值为β，另一路的延迟为m，加权的权值为α；

其中，n和m为信号的采样点个数，加权的权值范围可以是0<α≦1，0<β≦1。

如图7，图8和图9所示，当m大于n的时候，NULL方向偏右。同样的，如图10所示，当n大于m的时候，NULL的方向会向左移动。

从上述图7-图10可以看出，通过改变NULL方向，用户在多个位置进行移动时都可以感受到较佳的音效效果，因此上述方案中甜点位置是可变的。

即使用户和扬声器的距离发生变化，也可以由NULL方向控制得到很好的收听效果。

例如，假设NULL方向上的任一点与左扬声器的距离为r₁，NULL方向上的任一点与右扬声器的距离为r₂,假设r₁>r₂其中，每路信号对应的权值分别为w₁和w₂，则w₁/w₂＝r₁ ²/r₂ ²,传播时间为距离除以声音的速度(340米每秒)，这样得到传播时间t₁，t₂，延迟时间差d为t₁和t₂的差值，则w₁/w₂＝(r₂+d)²/r₂ ²。

上述方法与HRTF相比较，即使用户在NULL区域移动，效果不会有很大的变化，而且还可以根据用户位置的改变而改变NULL区域的位置。另外，省去了对于HRTF要用到的需要很大运算量的(Finite Impulse Response，简称FIR)滤波器，实现非常简单。

在上述实施例的基础上，可选的，所述扬声器包括左扬声器和右扬声器；则步骤202具体采用如下方式实现：

若用户位置沿所述右扬声器朝向所述左扬声器的方向移动，则增大发送至所述左扬声器的信号的延迟时间，减小发送至所述右扬声器的信号的延迟时间；

若用户位置沿所述左扬声器朝向所述右扬声器的方向移动，则减小发送至所述左扬声器的信号的延迟时间，增大发送至所述右扬声器的信号的延迟时间。

具体的，如图7-图9所示，当用户的位置向两个扬声器中线的右侧移动时，设定输入至右扬声器对应的信号的延迟时间，大于输入至左扬声器对应的信号的延迟时间，即增大输入至右扬声器对应的信号的延迟时间，减小输入至左扬声器对应的信号的延迟时间，则NULL方向偏右，甜点位置也向右偏移，因此可以根据用户的位置改变甜点位置。同样的，如图10所示，用户的位置向两个扬声器中线的左侧移动时，设定输入至左扬声器对应的信号的延迟时间，大于输入至右扬声器对应的信号的延迟时间，即减小输入至右扬声器对应的信号的延迟时间，增大输入至左扬声器对应的信号的延迟时间，则NULL方向偏左，甜点位置也向左偏移，因此可以根据用户的位置改变甜点位置。

可选的，步骤203具体采用如下方式实现：

若用户位置沿所述右扬声器朝向所述左扬声器的方向移动，则减小发送至所述左扬声器的信号的权值，增大发送至所述右扬声器的信号的权值；

若用户位置沿所述左扬声器朝向所述右扬声器的方向移动，则增大发送至所述左扬声器的信号的权值，减小发送至所述右扬声器的信号的权值。

具体的，由于对某一路信号进行延迟处理的延迟时间越大，则对该路信号进行加权处理的权值越小。

如图7-图9所示，当用户的位置向两个扬声器中线的右侧移动时，设定输入至右扬声器对应的信号的延迟时间，大于输入至左扬声器对应的信号的延迟时间，同时减小输入至右扬声器对应的信号的权值，增大输入至左扬声器对应的信号的权值，则NULL方向偏右，甜点位置也向右偏移，因此可以根据用户的位置改变甜点位置。同样的，如图10所示，用户的位置向两个扬声器中线的左侧移动时，设定输入至左扬声器对应的信号的延迟时间，大于输入至右扬声器对应的信号的延迟时间，同时增大输入至右扬声器对应的信号的权值，减小输入至左扬声器对应的信号的权值，则NULL方向偏左，甜点位置也向左偏移，因此可以根据用户的位置改变甜点位置。

以下仅以两路信号进行举例说明：

如图11所示，其中，左声道声音信号的一路信号的延迟为n，加权的权值为β，另一路的延迟为m，加权的权值为α；右声道声音信号的一路信号的延迟为k，加权的权值为γ，另一路的延迟为l，加权的权值为δ。

其中，n、m、k和l为信号的采样点个数。

分别将左声道声音信号中的一路输入左扬声器，另一路输入右扬声器，右声道声音信号中的一路输入左扬声器，另一路输入右扬声器。

如图12所示，可以将声像范围扩展到位置⑤和位置⑥之间。

通过控制右声道声音信号的延迟时间和加权的权值，可以实现根据用户的位置改变甜点位置。因为每路信号的延迟时间和加权权值都可以单独控制，因此就可以根据用户的位置来调整“甜点”的位置，最终实现良好的声音效果。

可选的，为了使得输入的声音信号的频率响应平坦，因此在步骤201之前，还可以进行如下操作：

将所述每路声音信号进行均衡处理。

如图11所示，加入均衡器(EQ)是为了使从输入到输出的信号特性保持平坦。如果不包含均衡器，那么整个处理过程就会体现出一种栅格高通滤波器的特性，所以必须对低频进行补偿才能使频率响应平坦。该EQ也可以通过复用播放设备中其他模块的EQ实现，以减少运算量。

图13为本发明提供的音效处理装置一实施例的结构图，如图13所示，本实施例的音效处理装置可以包括：

预处理模块，用于将输入的每路声音信号分为至少两路信号；所述至少两路信号为偶数路信号；

延迟处理模块，用于将所述至少两路信号中的每路信号分别进行延迟处理，得到延迟处理后的至少两路信号；其中，对所述每路信号进行延迟处理的延迟时间不同；

反相处理模块，用于将所述延迟处理后的至少两路信号中的二分之一路信号分别进行反相处理，得到反相处理后的至少两路信号；

发送模块，用于将所述反相处理后的至少两路信号分别发送至对应的扬声器。

可选的，还包括：

加权处理模块，用于将所述延迟处理后的至少两路信号分别进行加权处理；

其中，对所述每路信号进行延迟处理的延迟时间越大，则对所述每路信号进行加权处理的权值越小。

可选的，所述扬声器包括左扬声器和右扬声器；

所述延迟处理模块，具体用于：

若用户位置沿所述右扬声器朝向所述左扬声器的方向移动，则增大发送至所述左扬声器的信号的延迟时间，减小发送至所述右扬声器的信号的延迟时间；

若用户位置沿所述左扬声器朝向所述右扬声器的方向移动，则减小发送至所述左扬声器的信号的延迟时间，增大发送至所述右扬声器的信号的延迟时间。

可选的，所述加权处理模块，具体用于：

若用户位置沿所述右扬声器朝向所述左扬声器的方向移动，则减小发送至所述左扬声器的信号的权值，增大发送至所述右扬声器的信号的权值；

若用户位置沿所述左扬声器朝向所述右扬声器的方向移动，则增大发送至所述左扬声器的信号的权值，减小发送至所述右扬声器的信号的权值。

本实施例的装置，可以用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图14为本发明提供的电子设备实施例的结构图，如图14所示，该电子设备包括：

处理器，以及，用于存储处理器的可执行指令的存储器。

其中，处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行前述方法实施例中对应的方法，其具体实施过程可以参见前述方法实施例，此处不再赘述。

本发明实施例中还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述方法实施例中对应的方法，其具体实施过程可以参见前述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (8)

1.一种音效处理方法，其特征在于，包括：

将输入的每路声音信号分为至少两路信号；所述至少两路信号为偶数路信号；

将所述至少两路信号中的每路信号分别进行延迟处理，得到延迟处理后的至少两路信号；其中，对所述每路信号进行延迟处理的延迟时间不同；

将所述延迟处理后的至少两路信号中的二分之一路信号分别进行反相处理，得到反相处理后的至少两路信号；

将所述反相处理后的至少两路信号分别发送至对应的扬声器；

所述扬声器包括左扬声器和右扬声器；将所述至少两路信号中的每路信号分别进行延迟处理，具体包括：

若用户位置沿所述右扬声器朝向所述左扬声器的方向移动，则增大发送至所述左扬声器的信号的延迟时间，减小发送至所述右扬声器的信号的延迟时间；

若用户位置沿所述左扬声器朝向所述右扬声器的方向移动，则减小发送至所述左扬声器的信号的延迟时间，增大发送至所述右扬声器的信号的延迟时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述至少两路信号中的每路信号分别进行延迟处理之后，还包括：

将所述延迟处理后的至少两路信号分别进行加权处理；

其中，对所述每路信号进行延迟处理的延迟时间越大，则对所述每路信号进行加权处理的权值越小。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述延迟处理后的至少两路信号分别进行加权处理，具体包括：

若用户位置沿所述右扬声器朝向所述左扬声器的方向移动，则减小发送至所述左扬声器的信号的权值，增大发送至所述右扬声器的信号的权值；

若用户位置沿所述左扬声器朝向所述右扬声器的方向移动，则增大发送至所述左扬声器的信号的权值，减小发送至所述右扬声器的信号的权值。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述延迟处理后的至少两路信号中的二分之一路信号分别进行反相处理，具体包括：

将所述二分之一路信号中的每路信号分别转换为，与所述每路信号对应的信号相位相反的信号。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将输入的每路声音信号分为至少两路信号之前，还包括：

将所述每路声音信号进行均衡处理。

6.一种音效处理装置，其特征在于，包括：

预处理模块，用于将输入的每路声音信号分为至少两路信号；所述至少两路信号为偶数路信号；

延迟处理模块，用于将所述至少两路信号中的每路信号分别进行延迟处理，得到延迟处理后的至少两路信号；其中，对所述每路信号进行延迟处理的延迟时间不同；

反相处理模块，用于将所述延迟处理后的至少两路信号中的二分之一路信号分别进行反相处理，得到反相处理后的至少两路信号；

发送模块，用于将所述反相处理后的至少两路信号分别发送至对应的扬声器；

所述扬声器包括左扬声器和右扬声器；

所述延迟处理模块，具体用于：

若用户位置沿所述右扬声器朝向所述左扬声器的方向移动，则增大发送至所述左扬声器的信号的延迟时间，减小发送至所述右扬声器的信号的延迟时间；

若用户位置沿所述左扬声器朝向所述右扬声器的方向移动，则减小发送至所述左扬声器的信号的延迟时间，增大发送至所述右扬声器的信号的延迟时间。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

加权处理模块，用于将所述延迟处理后的至少两路信号分别进行加权处理；

其中，对所述每路信号进行延迟处理的延迟时间越大，则对所述每路信号进行加权处理的权值越小。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述加权处理模块，具体用于：

若用户位置沿所述右扬声器朝向所述左扬声器的方向移动，则减小发送至所述左扬声器的信号的权值，增大发送至所述右扬声器的信号的权值；

若用户位置沿所述左扬声器朝向所述右扬声器的方向移动，则增大发送至所述左扬声器的信号的权值，减小发送至所述右扬声器的信号的权值。

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