CN110012384A - 一种便携式测量头相关变换函数（hrtf）参数的方法、系统和设备 - Google Patents

一种便携式测量头相关变换函数（hrtf）参数的方法、系统和设备 Download PDF

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Abstract

一种通过便携式设备测量个人HRTF参数的方法，包括:便携式设备生成可听信号；通过两个耳内麦克风接收可听信号；检测便携式设备扬声器和两耳内麦克风的相对位置；基于原始可听信号、两耳内麦克风接收到的可听信号及其相对位置，计算HRTF参数；两耳内麦克风再生所述可听信号用于确认和校正。基于本发明的方法和设备，个人HRTF参数可由简单的便携式设备测量，因此个人HRTF参数可随时随地根据个人喜好进行测量。

Description

一种便携式测量头相关变换函数(HRTF)参数的方法、系统和 设备
技术领域
本发明涉及空间听觉技术领域，尤其涉及一种便携式测量头相关变换函数(HRTF)参数的方法、设备和系统。
背景技术
当前的HRTF测量方法和系统主要借助人工头或耳朵的数字扫描模型在消音室或某些有声环境中进行。该过程费时且便携性差。为了测试个人的HRTF参数，使用者必须去消音室呆上相当长的时间，十分不便。
发明内容
基于上述缺陷，本发明公开一种通过便携式设备测量个人HRTF参数的方法及其设备，该方法和设备易于操作，极大改善了用户体验效果。
本发明的一个方面是提供一种通过便携式设备测量个人HRTF参数的方法，包括:
步骤100：便携式设备的扬声器产生可听声音信号；
步骤200：耳内麦克风接收扬声器产生的声音信号；
步骤300：计算麦克风与耳机的相对位置；
步骤400：基于扬声器的可听信号、两耳内麦克风接收到的可听信号及其相对位置，计算HRTF参数；
步骤500：过滤原始的可听信号并以有线或无线的方式由所述两耳内麦克风传送给使用者，以核实HRTF参数准确。
在上述方法中，便携式设备是移动式的。
在上述方法中，所述麦克风与耳机的相对位置由传感器计算。
在上述方法中，计算HRTF参数的方法包括频域中的传递函数预估值作为互谱密度与扬声器信号的功率谱密度的比值。
在上述方法中，HRTF参数通过自回归移动平均(ARMA)程序以头部相关脉冲响应(HRIR)的形式在时域中预估。
在上述方法中，在步骤500中，核实过程为主观过程、客观过程或两者的结合。
在上述方法中，对于客观过程，当HRTF过滤的可听信号呈现时，两个耳内麦克风测量HRTF参数，所得测量信号与之前原始可听信号从扬声器呈现时测量的声音信号进行比较，通过适应性调整HRTF参数使其差异最小化。
在上述方法中，对于主观过程，HRTF过滤的声音信号与原始可听信号连续呈现，任何主观检测的差异将由可调谐的光谱均衡滤波器通过HRTF过滤信号的频谱均衡实现最小化。
本申请人的另一方面是提供一种用于测量个人HRTF参数的便携式设备的装置，其包括：
用于产生可听声音信号的扬声器；
用于将数字信号转化为扬声器所需要的模拟信号数字模拟转换器(DAC)；
用于存储执行程序的存储器；
用于执行程序的处理器；
用于检测扬声器与麦克风的相对位置的位置检测传感器；
用于通过有线或无线的方式传送数据的通信传送模块2006；
用于供电的电池；
耳内模块，其包括耳内麦克风、耳内扬声器、通信接收单元、通信传输单元、模拟数字转换器以及数字模拟转换器；耳内麦克风定向接收或全方位接收信号；通信接收单元用于接收由前一个通信接收单元有线或无线传来的数据；数字模拟转换器用于将数字数据转换为模拟数据后传给耳机以生成声音；模拟数字转换器将麦克风信号转化为数字信号；通信传输单元将数字信号传送给便携式设备作为数据存储。
基于本发明的公开，个人HRTF参数可由简单的便携式设备测量，因此个人HRTF参数可随时随地根据个人喜好进行测量。
附图说明
下面将参照附图对本发明的实施方式进行示例而非限制性的描述。附图是示范性的且不受图中表现出来的比例尺的限制。不同附图中相同的或相似的元件采用相同的符号标记。
图1是本发明实施例的一种通过便携式设备测量个人HRTF参数的方法流程图；
图2是本发明实施例的便携式设备的装置示意图。
具体实施方式
下文将结合附图详细描述本发明的具体实施例。
图1是本发明实施例的一种通过便携式设备测量个人HRTF参数的方法1000流程图。
在步骤100中，便携式设备的扬声器产生可听声音信号。所述便携式设备不用固定，可来回移动，或受试者也来回走动。
在步骤200中，两个耳内麦克风接收扬声器产生的声音信号。
在步骤300中，由于便携式设备或受试者可以不用固定，能来回走动，因此麦克风与耳机的相对位置由传感器计算。位置检测传感器是陀螺仪,GPS，或其他能检测位置的传感器。
在步骤400中，基于扬声器的可听信号、两耳内麦克风接收到的可听信号及其相对位置，计算HRTF参数。对于每一种扬声器位置和麦克风位置的组合，计算HRTF参数的方法包括但不限于频域中的传递函数预估值作为互谱密度(麦克风信号和扬声器信号之间)与扬声器信号的功率谱密度的比值。HRTF参数也可通过自回归移动平均(ARMA)程序以头部相关脉冲响应(HRIR)的形式在时域中预估。
在步骤500中，为核实是否HRTF参数准确计算，根据预估的HRTF参数，过滤原始的可听信号并以有线或无线的方式由所述两耳内麦克风传送给使用者，以便核实空间听觉是否正确。核实(或校正)过程为主观过程、客观过程或两者的结合。对于客观过程，当HRTF过滤的可听信号呈现时，两个耳内麦克风测量HRTF参数，所得测量信号与之前原始可听信号从扬声器呈现时测量的声音信号进行比较，通过适应性调整HRTF参数使其差异最小化。对于主观过程，HRTF过滤的声音信号与原始可听信号连续呈现，任何主观检测的差异将由可调谐的光谱均衡滤波器通过HRTF过滤信号的频谱均衡实现最小化。
图2是本发明实施例的便携式设备的装置示意图，其组成构件描述如下。
扬声器2001的数量为一个或多个，优选为一个，其为动铁式、压电式、静磁式、磁致伸缩式、静电式、丝带和平面磁波式、平板弯曲式、空气运动式、透明离子传导式等。本发明对此并无限制。本发明扬声器优选为全程频率响应。
数字模拟转换器(DAC)2002用于将数字信号转化为扬声器2001所需要的模拟信号。
存储器2003用于存储执行程序。
处理器2004用于执行程序。
位置检测传感器2005检测扬声器2001与麦克风的相对位置。位置检测传感器是陀螺仪,GPS，相位灵敏探测器(PSD)，或其他能检测位置的传感器，或上述的结合。本领域一般技术人员应当知道，也可以用其他传感器来检测扬声器与麦克风的相对位置，本发明对此并没有特定的限制。
通信传送模块2006用于通过有线或无线的方式传送数据。通信可以是有线的或无线的方式，如局域网(LAN),蓝牙，WiFi，近场通信设备(NFC)，无线局域网等，本发明对此并无限制。
电池2007用于供电。
耳内模块2008，其包括耳内麦克风、耳内扬声器、通信接收/传输单元、模拟数字转换器以及数字模拟转换器。
耳内麦克风为空气传导耳机，骨传导耳机，或其他音频再生设备。本发明对此并无限定。耳内麦克风定向接收或全方位接收信号，优选为定向接收，本发明对此并无限制。通信接收单元用于接收由前一个通信接收单元有线或无线传来的数据。数字模拟转换器设置用于将数字数据转换为模拟数据，模拟数据传送到音频再生装置。模拟数字转换器将麦克风信号转化为数字信号。通信传输单元将数字信号传送给便携式设备作为数据存储。数字模拟转换器用于将数字数据转换后传给耳机以生成声音。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种通过便携式设备测量个人HRTF参数的方法，其特征在于，包括：
步骤100：便携式设备的扬声器产生可听声音信号；
步骤200：耳内麦克风接收扬声器产生的声音信号；
步骤300：计算麦克风与耳机的相对位置；
步骤400：基于扬声器的可听信号、两耳内麦克风接收到的可听信号及其相对位置，计算HRTF参数；
步骤500：过滤原始的可听信号并以有线或无线的方式由所述两耳内麦克风传送给使用者，以核实HRTF参数准确。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，便携式设备是移动式的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述麦克风与耳机的相对位置由传感器计算。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算HRTF参数的方法包括频域中的传递函数预估值作为互谱密度与扬声器信号的功率谱密度的比值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，HRTF参数通过自回归移动平均(ARMA)程序以头部相关脉冲响应(HRIR)的形式在时域中预估。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤500中，核实过程为主观过程、客观过程或两者的结合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对于客观过程，当HRTF过滤的可听信号呈现时，两个耳内麦克风测量HRTF参数，所得测量信号与之前原始可听信号从扬声器呈现时测量的声音信号进行比较，通过适应性调整HRTF参数使其差异最小化。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对于主观过程，HRTF过滤的声音信号与原始可听信号连续呈现，任何主观检测的差异将由可调谐的光谱均衡滤波器通过HRTF过滤信号的频谱均衡实现最小化。
9.一种测量个人HRTF参数便携式设备，其特征在于，包括：
用于产生可听声音信号的扬声器；
用于将数字信号转化为扬声器所需要的模拟信号数字模拟转换器(DAC)；
用于存储执行程序的存储器；
用于执行程序的处理器；
用于检测扬声器与麦克风的相对位置的位置检测传感器；
用于通过有线或无线的方式传送数据的通信传送模块2006；
用于供电的电池；
耳内模块，其包括耳内麦克风、耳内扬声器、通信接收单元、通信传输单元、模拟数字转换器以及数字模拟转换器；耳内麦克风定向接收或全方位接收信号；通信接收单元用于接收由前一个通信接收单元有线或无线传来的数据；数字模拟转换器用于将数字数据转换为模拟数据后传给耳机以生成声音；模拟数字转换器将麦克风信号转化为数字信号；通信传输单元将数字信号传送给便携式设备作为数据存储。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，耳内麦克风为空气传导耳机，骨传导耳机，或其他音频再生设备。
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