CN110996210B - 一种用于声场均衡的方法和一种耳机 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于声场均衡的方法和一种耳机。其中方法包括：在耳机未放入耳道的情况下，确定第一滤波器的第一系数，以使得第一滤波器能够模拟耳机所采用的扬声器和耳内麦克风引起的信号失真；在耳机放入耳道的情况下，基于向扬声器传输的第一音频信号和耳内麦克风所采集的第二音频信号以及第一滤波器的第一系数，来确定第二滤波器的第二系数，以使得第二滤波器能够均衡由耳道反射引起的信号失真；基于第一音频信号利用第二系数的第二滤波器进行处理以得到第三音频信号；以及播放第三音频信号。以上方法通过调整滤波器系数来均衡由人耳耳道结构和耳机佩戴方式造成的声场变化，保证用户在不同佩戴方式下都获得高质量的听音体验。

Description

一种用于声场均衡的方法和一种耳机
技术领域
本公开涉及耳机的声场均衡方法，更具体地，涉及一种用于声场均衡的方法和一种耳机。
背景技术
随着社会进步和人民生活水平的提高，耳机已成为人们必不可少的生活用品；其在机场、地铁、飞机、餐厅等各种嘈杂环境下都能使用户享受到舒适的听音体验。入耳式耳机，特别是半入耳式耳机因其佩戴的舒适性越来越多地受到市场和客户的广泛认可。然而，不同的耳机佩戴方式以及人耳耳道结构都极大地影响了耳机的声场，也给用户带来了不够理想的听音体验。此外，如果扬声器的频响不够平坦的话，其也会影响到声场。
现有的解决上述问题的方式为，在耳机出厂前，由听音师根据扬声器的特点，用均衡器来调整扬声器的频响，从而克服扬声器频响不平坦的缺陷。但是在用户实际佩戴耳机时，由于耳道结构和佩戴方式的不同，其对声场产生的影响无法得以抵消。因此，需要一种声场均衡方法，其能够针对不同的耳道结构和佩戴方式及时调整滤波器系数，从而起到均衡声场的作用，使得用户能够有高质量的听音体验。
发明内容
提供了本公开以解决现有技术中存在的上述问题。
本公开需要一种用于声场均衡的方法，其能够针对不同的耳道结构和佩戴方式及时调整滤波器系数，从而起到均衡声场的作用，使得用户能够有高质量的听音体验。
根据本公开的第一方案，提供了一种用于声场均衡的方法，包括：在耳机未放入耳道的情况下，确定第一滤波器的第一系数，以使得第一滤波器能够模拟耳机所采用的扬声器和耳内麦克风引起的信号失真；在耳机放入耳道的情况下，基于向扬声器传输的第一音频信号和耳内麦克风所采集的第二音频信号以及第一滤波器的第一系数，来确定第二滤波器的第二系数，以使得第二滤波器能够均衡由耳道反射引起的信号失真；基于第一音频信号利用第二系数的第二滤波器进行处理以得到第三音频信号；以及播放第三音频信号。
上述方法通过调整滤波器系数来均衡由人耳耳道结构和耳机佩戴方式造成的声场变化，保证用户在不同佩戴方式下都能获得高质量的听音体验。
根据本公开的第二方案，提供了一种耳机，包括：佩戴检测单元，配置为检测耳机是否放入耳道；获取单元，配置为获取向耳机所采用的扬声器传输的第一音频信号和耳机所采用的耳内麦克风所采集的第二音频信号；处理单元，配置为：在耳机未放入耳道的情况下，确定第一滤波器的第一系数，以使得第一滤波器能够模拟耳机所采用的扬声器和耳内麦克风引起的信号失真；在耳机放入耳道的情况下，基于由获取单元获取的第一音频信号和第二音频信号以及所确定的第一滤波器的第一系数，来确定第二滤波器的第二系数，以使得第二滤波器能够均衡由耳道反射引起的信号失真；第二滤波器，被配置为：在耳机放入耳道的情况下，基于由获取单元获取的第一音频信号利用第二系数进行处理，以得到第三音频信号；以及扬声器，被配置为播放第三音频信号。
上述耳机通过调整滤波器系数来均衡由人耳耳道结构和耳机佩戴方式造成的声场变化，保证用户在不同佩戴方式下都获得高质量的听音体验。
根据本公开的第三方案，提供了一种声场均衡方法，包括：在耳机放入耳道的情况下，基于向耳机所采用的扬声器传输的第一音频信号和耳机所采用的耳内麦克风所采集的第二音频信号以及耳内麦克风的传递函数，来确定均衡滤波器的滤波系数，以使得均衡滤波器能够均衡由扬声器和耳道反射引起的信号失真；基于第一音频信号利用具有滤波系数的均衡滤波器进行处理以得到第三音频信号；以及播放第三音频信号。
上述方法通过调整滤波器系数来均衡由人耳耳道结构、耳机佩戴方式以及扬声器造成的声场变化，保证用户在不同佩戴方式下都获得高质量的听音体验。
根据本公开的第四方案，提供了一种耳机，包括：佩戴检测单元，配置为检测耳机是否放入耳道；获取单元，配置为获取向耳机所采用的扬声器传输的第一音频信号和耳机所采用的耳内麦克风所采集的第二音频信号；处理单元，配置为在耳机放入耳道的情况下，基于向扬声器传输的第一音频信号和耳内麦克风所采集的第二音频信号以及耳内麦克风的传递函数，来确定均衡滤波器的滤波系数，以使得均衡滤波器能够均衡由扬声器和耳道反射引起的信号失真；均衡滤波器，配置为基于第一音频信号利用具有滤波系数的均衡滤波器进行处理以得到第三音频信号；以及扬声器，配置为播放第三音频信号。
上述耳机通过调整滤波器系数来均衡由人耳耳道结构、耳机佩戴方式以及扬声器造成的声场变化，保证用户在不同佩戴方式下都获得高质量的听音体验。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
图1A示出了根据本公开实施例的人耳接收音频信号的示意图；
图1B示出了根据本公开实施例的人耳接收音频信号的另一示意图；
图2示出了根据本公开实施例的用于声场均衡的方法的流程图；
图3示出了根据本公开实施例的用于确定第一滤波器的第一系数的路径示意图；
图4示出了根据本公开实施例的用于确定第二滤波器的第二系数的路径示意图；
图5示出了根据本公开实施例的耳机的示意图；
图6示出了根据本公开实施例的用于声场均衡的另一方法的流程图；
图7示出了根据本公开实施例的用于确定均衡滤波器的均衡系数的路径示意图；
图8示出了根据本公开实施例的另一耳机的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。本文中所描述的各个步骤，如果彼此之间没有前后关系的必要性，则本文中作为示例对其进行描述的次序不应视为限制，本领域技术人员应知道可以对其进行顺序调整，只要不破坏其彼此之间的逻辑性导致整个流程无法实现即可。
图1A示出了根据本公开实施例的人耳接收音频信号的示意图。如图1A所示，系统100A包括数模转换器102和扬声器103。音频信号101经数模转换器102的数模转换处理后，由扬声器103进行播放，扬声器103自身的传递函数将对播放出的音频产生一定的影响，作为选择，这部分影响可以在耳机出厂前由调音师对扬声器进行调整，从而得到克服。
然而，如图1A所示，扬声器103播放的音频在经过人耳耳道时，耳道的反射作用改变了耳内声场环境，这种变化作用于音频使得人耳实际接收到的音频在一定程度上产生了失真；这也极大地影响了佩戴耳机的用户的听音体验。因此，需要针对变化的声场进行均衡，以抵消声场变化对音频产生的失真。
图1B示出了根据本公开实施例的人耳接收音频信号的另一示意图。如图1B所示，系统100B包括声场滤波器104、数模转换器102和扬声器103。第一音频信号101首先通过声场滤波器104，声场滤波器104能够均衡因耳道反射引起的声场变化，随后，数模转换器102对音频信号进行数模转换处理后，由扬声器103进行播放。通过配置声场滤波器104，能够均衡声场变化，进一步地，通过针对声场环境的实际改变而对声场滤波器104的系数进行自适应且几乎实时地进行调节，从而带给用户高质量的听音体验。
下面将详细说明基于本公开的用于声场均衡的方法以及耳机。
图2示出了根据本公开实施例的用于声场均衡的方法的流程图。如图2所示，流程200始于步骤201，在步骤201中，在耳机未放入耳道的情况下，确定第一滤波器的第一系数，以使得第一滤波器能够模拟耳机所采用的扬声器和耳内麦克风引起的信号失真。在耳机尚未被放置于耳道的情况下，扬声器播放一段音频，此时第一滤波器能够拟合出扬声器以及耳内麦克风造成的信号失真。
结合图3进行详细说明，图3示出了根据本公开实施例的用于确定第一滤波器的第一系数的路径示意图，如图3所示，路径300包括数模转换器302、扬声器303、耳内麦克风305、模数转换器306以及第一滤波器304a。第一音频信号301a经数模转换器302的数模转换处理后，由扬声器303播放。耳内麦克风305采集到扬声器303播放的音频，并通过模数转换器306的模数转换处理得到第二音频信号301c。其中第一音频信号301a为待播放的音频信号，第二音频信号301c为经扬声器和耳内麦克风的音频信号，其中，扬声器303以及耳内麦克风305，它们自身的传递函数均对第一音频信号301a施加了一定程度的影响。因此，基于第一音频信号301a和第二音频信号301c可以确定第一滤波器304a的第一系数；第一滤波器304a模拟扬声器303和耳内麦克风305引起的信号失真，其可以表征扬声器303和耳内麦克风305的传递函数。
第一滤波器304a的第一系数可以基于公式(1)和公式(2)来计算：
e1(n)＝y(n)-hT(n)x(n) 公式(1)
Figure GDA0003238697390000051
其中，h(n)＝[h0(n),h1(n),h2(n),...,hM-1(n)]T为采样时刻n第一滤波器304a的系数，M为第一滤波器304a的长度，e1(n)为残留信号，y(n)为在耳机未放入耳道的情况下的第二音频信号301c，x(n)为在耳机未放入耳道的情况下的第一音频信号301a，μ1是迭代步长系数。
计算第一系数的公式包括但不限于上述示例，配置第一系数的第一滤波器304a能够表征扬声器303以及耳内麦克风305的传递函数，从而模拟路径300上扬声器303以及耳内麦克风305对音频施加的作用。
回到图2，在确定第一滤波器的第一系数后，在步骤202，在耳机放入耳道的情况下，基于向扬声器传输的第一音频信号和耳内麦克风所采集的第二音频信号以及第一滤波器的第一系数，来确定第二滤波器的第二系数，以使得第二滤波器能够均衡由耳道反射引起的信号失真。当用户将耳机放入耳道时，由扬声器播放的音频经耳道反射后被人耳接收，耳道的反射作用会对耳内声场产生影响，从而使得播放的音频失真。因此，需要确定第二滤波器的第二系数，其中第二滤波器能够均衡由耳道反射引起的信号失真。
结合图4进行详细说明，图4示出了根据本公开实施例的用于确定第二滤波器的第二系数的路径示意图，如图4所示，路径400包括数模转换器402、扬声器403、耳内麦克风405、模数转换器406、第一滤波器404a以及第二滤波器404b。在将耳机放入耳道的情况下，第一音频信号401a经数模转换器402的数模转换处理后，由扬声器403来播放。扬声器403播放的音频经过耳道反射后被耳内麦克风405采集到，通过模数转换器406的模数转换处理得到第二音频信号401d。
其中第一音频信号401a为待播放的音频信号，其经过配置有第一系数的第一滤波器404a的滤波作用后，成为施加了扬声器403和耳内麦克风405的传递函数的音频信号。第二音频信号401d为经扬声器、耳道反射以及耳内麦克风的音频信号，其中，扬声器403、耳道反射以及耳内麦克风405，它们均对第一音频信号401a施加了一定程度的影响。因此，基于第一音频信号401a和第二音频信号401d可以确定第二滤波器404b的第二系数；第二滤波器404b均衡耳道反射引起的信号失真，其抵消耳道反射引起的声场变化。
第二滤波器404b的第二系数可以基于公式(3)-(5)来计算：
u(n)＝hT(n)x(n) 公式(3)
e2(n)＝u(n)-wT(n)y(n) 公式(4)
Figure GDA0003238697390000061
其中，x(n)为在耳机放入耳道的情况下向扬声器403传输的第一音频信号401a，h(n)＝[h0(n),h1(n),h2(n),...,hM-1(n)]T为采样时刻n第一滤波器404a的系数，M为第一滤波器404a和第二滤波器404b的长度，u(n)为基于第一音频信号401a利用第一滤波器404a处理后的参考音频信号，y(n)为第二音频信号401d，e2(n)为残留信号，w(n)＝[w0(n),w1(n),w2(n),...,wM-1(n)]T为采样时刻n第二滤波器404b的系数，μ2是迭代步长系数。
计算第二系数的公式包括但不限于上述示例，配置第二系数的第二滤波器404b能够均衡由所述耳道反射引起的信号失真，从而抵消路径400上耳道反射对音频施加的作用。
回到图2，在确定第二滤波器的第二系数后，在步骤203，在耳机放入耳道的情况下，基于第一音频信号利用第二系数的第二滤波器进行处理以得到第三音频信号。在一些实施例中，可选地或附加地可以通过以下方式得到第三音频信号：基于第一音频信号利用第二系数的第二滤波器进行处理，以及还基于扬声器的传递函数的反函数进行处理，以均衡由扬声器引起的信号失真。由此，第二滤波器均衡了耳道反射噪声的声场变化，扬声器的反函数抵消了其自身对信号造成的失真。
在步骤204，播放第三音频信号。其中第三音频信号为经具有第二系数的第二滤波器进行滤波后的信号，第二滤波器能够均衡由所述耳道反射引起的信号失真，以及抵消人耳在接收音频时由耳道反射对音频施加的作用；在一些实施例中，第二滤波器对第一音频信号的处理可以包括抵消扬声器引起的失真。
由此，在方法200中，通过先后确定第一、第二滤波器的系数，能够实现在人耳接收经扬声器播放的音频过程中，均衡由人耳耳道反射造成的声场变化。通常，用户在佩戴耳机时，不同的耳机佩戴姿势以及不同的人耳耳道结构，都会对耳内声场产生影响，进一步影响用户的听音体验。当检测到耳内声场发生变化时，第二滤波器能够自适应地调整其系数，及时对产生变化的声场作出调整，保证用户能够得到高质量的听音体验。
图5示出了根据本公开实施例的耳机的示意图。如图5所示，该耳机500至少包括：佩戴检测单元501、获取单元502、处理单元503、第二滤波器504以及扬声器505。在一些实施例中，该耳机500工作时，可以使用如图1B所示的系统100B播放音频，可以使用如图2所示的方法200均衡声场，可以使用如图3所示的路径300计算第一滤波器的第一系数，以及使用如图4所示的路径400计算第二滤波器的第二系数。
具体说来，佩戴检测单元501可以配置为检测耳机是否放入耳道。在一些实施例中，佩戴检测单元501可以采用安装在耳机上的检测传感器来实现，例如电容式检测传感器。
在一些实施例中，获取单元502可以配置为获取向扬声器传输的第一音频信号和耳内麦克风所采集的第二音频信号。在一些实施例中，获取单元502可以采用存储器上存储的且由处理单元执行的可执行计算机指令来实现，处理单元包括但不限于DSP、单片机、SOC、ARM(高级精简指令集计算机)处理器、Intel处理器和无内部互锁流水级的微处理器(MIPS处理器)等。
在一些实施例中，处理单元503可以配置为：在耳机未放入耳道的情况下，确定第一滤波器的第一系数，以使得第一滤波器能够模拟耳机所采用的扬声器和耳内麦克风引起的信号失真；在耳机放入耳道的情况下，基于由获取单元获取的第一音频信号和第二音频信号以及所确定的第一滤波器的第一系数，来确定第二滤波器的第二系数，以使得第二滤波器能够均衡由耳道反射引起的信号失真。在一些实施例中，处理单元503可以采用ARM公司的微处理器、FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC(特定用途集成电路)、SOC(片上系统)和DSP(数字信号处理)芯片中的任何一种来实现。
在一些实施例中，第二滤波器504可以配置为：在耳机放入耳道的情况下，基于由获取单元获取的第一音频信号利用第二系数进行处理，以得到第三音频信号。在一些实施例中，第二滤波器504可以采用存储器上存储的且由处理单元执行的可执行计算机指令来实现，处理单元包括但不限于DSP、单片机、SOC、ARM(高级精简指令集计算机)处理器、Intel处理器和无内部互锁流水级的微处理器(MIPS处理器)等。
在一些实施例中，扬声器505可以配置为播放第三音频信号。
在一些实施例中，处理单元502还配置为在耳机未放入耳道的情况下，通过如下步骤确定第一滤波器的第一系数：基于由获取单元获取的第一音频信号以及第二音频信号来确定第一系数,使得第一滤波器表征扬声器和耳内麦克风的传递函数。
在一些实施例中，第一滤波器的第一系数可以基于公式(1)和公式(2)来计算：
e1(n)＝y(n)-hT(n)x(n) 公式(1)
Figure GDA0003238697390000081
其中，h(n)＝[h0(n),h1(n),h2(n),...,hM-1(n)]T为采样时刻n第一滤波器的系数，M为第一滤波器的长度，e1(n)为残留信号，y(n)为在耳机未放入耳道的情况下由获取单元获取的第二音频信号，x(n)为在耳机未放入耳道的情况下由获取单元获取的第一音频信号，μ1是迭代步长系数。计算第一系数的公式包括但不限于上述示例。
在一些实施例中，第二滤波器504的第二系数可以基于公式(3)-(5)来计算：
u(n)＝hT(n)x(n) 公式(3)
e2(n)＝u(n)-wT(n)y(n) 公式(4)
Figure GDA0003238697390000082
其中，x(n)为在耳机放入耳道的情况下由获取单元获取的第一音频信号，h(n)＝[h0(n),h1(n),h2(n),...,hM-1(n)]T为采样时刻n第一滤波器的系数，M为各个滤波器的长度，u(n)为基于第一音频信号利用第一滤波器处理后的参考音频信号，y(n)为在耳机放入耳道的情况下由获取单元获取的第二音频信号，e2(n)为残留信号，w(n)＝[w0(n),w1(n),w2(n),...,wM-1(n)]T为采样时刻n第二滤波器的系数，μ2是迭代步长系数。计算第二系数的公式包括但不限于上述示例。
在一些实施例中，耳机500还包括第三滤波器，第三滤波器表征扬声器的传递函数的反函数，且配置为对要向扬声器传输的第一音频信号进行处理以均衡由扬声器引起的信号失真。
由此，在耳机500中，处理单元先后确定第一、第二滤波器的系数，实现在人耳接收经扬声器播放的音频过程中，均衡由人耳耳道反射造成的声场变化。通常，用户在佩戴耳机时，不同的耳机佩戴姿势以及不同的人耳耳道结构，都会对耳内声场产生影响，进一步影响用户的听音体验。当检测到耳内声场发生变化时，第二滤波器能够自适应地调整其系数，及时对产生变化的声场作出调整，保证用户能够得到高质量的听音体验。
图6示出了根据本公开实施例的用于声场均衡的另一方法的流程图。如图6所示，流程600始于步骤601，在步骤601中，在耳机放入耳道的情况下，基于向耳机所采用的扬声器传输的第一音频信号和耳机所采用的耳内麦克风所采集的第二音频信号以及耳内麦克风的传递函数，来确定均衡滤波器的滤波系数，以使得均衡滤波器能够均衡由扬声器和耳道反射引起的信号失真。当用户将耳机放入耳道，基于已知的耳内麦克风的传递函数、经扬声器播放、耳道反射以及耳内麦克风采集的音频信号，可以确定均衡滤波器的滤波系数；该均衡滤波器能够均衡由扬声器和耳道反射引起的信号失真。
结合图7进行详细说明，图7示出了根据本公开实施例的用于确定均衡滤波器的均衡系数的路径示意图，如图7所示，路径700包括数模转换器702、扬声器703、耳内麦克风705、模数转换器706以及均衡滤波器704。第一音频信号701a经数模转换器702的数模转换处理后，由扬声器703来播放。耳内麦克风705采集到扬声器703播放的音频，并通过模数转换器706的模数转换处理得到第二音频信号701c。其中第一音频信号701a为待播放的音频信号，第一音频信号701a经耳内麦克风传递函数后得到施加了耳内麦克风作用的音频信号；第二音频信号701c为经扬声器、耳道反射以及耳内麦克风的音频信号。其中，扬声器703、耳道反射以及耳内麦克风705，它们自身的传递函数均对第一音频信号701a施加了一定程度的影响。因此，基于第一音频信号701a经耳内麦克风传递函数后得到的信号和第二音频信号701c可以确定均衡滤波器704的均衡系数，使得均衡滤波器704能够均衡扬声器703和耳道反射引起的信号失真。
均衡滤波器704的均衡系数可以基于公式(6)-(8)来计算：
r(n)＝fT(n)x(n) 公式(6)
e(n)＝r(n)-vT(n)y(n) 公式(7)
Figure GDA0003238697390000101
其中，x(n)为在耳机放入耳道的情况下的所述第一音频信号701a，f(n)是耳内麦克风705的传递函数，r(n)为第一音频信号701a经过耳内麦克风705作用后的音频信号，y(n)为在耳机放入耳道的情况下的第二音频信号701c，v(n)＝[v0(n),v1(n),v2(n),...,vM-1(n)]T为采样时刻n均衡滤波器704的系数，M为各个滤波器的长度，e(n)为残留信号，μ是迭代步长系数。
计算均衡系数的公式包括但不限于上述示例，配置均衡系数的均衡滤波器704能够均衡由扬声器703以及耳道反射的产生的声场变化。
回到图2，在确定均衡滤波器的均衡系数后，在步骤602，基于第一音频信号利用具有滤波系数的均衡滤波器进行处理以得到第三音频信号。以及在步骤603，播放第三音频信号。其中第三音频信号为经具有均衡系数的均衡滤波器进行滤波后的信号，均衡滤波器能够均衡由所述扬声器和耳道反射引起的信号失真，以及抵消人耳在接收音频时由扬声器和耳道反射对音频施加的作用。
由此，在方法600中，通过确定均衡滤波器的系数，能够实现在人耳接收经扬声器播放的音频过程中，均衡由扬声器和人耳耳道反射造成的声场变化。通常，用户在佩戴耳机时，不同的耳机佩戴姿势以及不同的人耳耳道结构，都会对耳内声场产生影响，进一步影响用户的听音体验。当检测到耳内声场发生变化时，均衡滤波器能够自适应地调整其系数，及时对产生变化的声场作出调整，保证用户能够得到高质量的听音体验。
图8示出了根据本公开实施例的另一耳机的示意图。如图8所示，该耳机800至少包括：佩戴检测单元801、获取单元802、处理单元803、均衡滤波器804以及扬声器805。在一些实施例中，该耳机800工作时使用如图1B所示的系统100B播放音频，使用如图6所示的方法600均衡声场，以及使用如图7所示的路径700计算均衡滤波器的均衡系数。
具体来说，佩戴检测单元801可以配置为检测耳机是否放入耳道。在一些实施例中，佩戴检测单元801可以采用安装在耳机上的检测传感器来实现，例如电容式检测传感器。
在一些实施例中，获取单元802可以配置为获取向扬声器传输的第一音频信号和耳内麦克风所采集的第二音频信号。在一些实施例中，获取单元802可以采用存储器上存储的且由处理单元执行的可执行计算机指令来实现，处理单元包括但不限于DSP、单片机、SOC、ARM(高级精简指令集计算机)处理器、Intel处理器和无内部互锁流水级的微处理器(MIPS处理器)等。
在一些实施例中，处理单元803可以配置为在耳机放入耳道的情况下，基于向扬声器传输的第一音频信号和耳内麦克风所采集的第二音频信号以及耳内麦克风的传递函数，来确定均衡滤波器804的滤波系数，以使得均衡滤波器804能够均衡由扬声器和耳道反射引起的信号失真。在一些实施例中，处理单元803可以采用ARM公司的微处理器、FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC(特定用途集成电路)、SOC(片上系统)和DSP(数字信号处理)芯片中的任何一种来实现。
在一些实施例中，均衡滤波器804可以配置为基于第一音频信号利用具有滤波系数的均衡滤波器804进行处理以得到第三音频信号；在一些实施例中，均衡滤波器804可以采用存储器上存储的且由处理单元执行的可执行计算机指令来实现，处理单元包括但不限于DSP、单片机、SOC、ARM(高级精简指令集计算机)处理器、Intel处理器和无内部互锁流水级的微处理器(MIPS处理器)等。
在一些实施例中，扬声器805可以配置为播放第三音频信号。
在一些实施例中，均衡滤波器的滤波系数基于以下公式(6)-(8)来计算：
r(n)＝fT(n)x(n) 公式(6)
e(n)＝r(n)-vT(n)y(n) 公式(7)
Figure GDA0003238697390000121
其中，x(n)为在耳机放入耳道的情况下的第一音频信号，f(n)是耳内麦克风的传递函数，r(n)为第一音频信号经过耳内麦克风处理后的音频信号，y(n)为在耳机放入耳道的情况下的第二音频信号，v(n)＝[v0(n),v1(n),v2(n),...,vM-1(n)]T为采样时刻n均衡滤波器804的系数，M为各个滤波器的长度，e(n)为残留信号，μ是迭代步长系数。
由此，在耳机800中，处理单元确定均衡滤波器的系数，实现在人耳接收经扬声器播放的音频过程中，均衡由扬声器和人耳耳道反射造成的声场变化。通常，用户在佩戴耳机时，不同的耳机佩戴姿势以及不同的人耳耳道结构，都会对耳内声场产生影响，进一步影响用户的听音体验。当检测到耳内声场发生变化时，第二滤波器能够自适应地调整其系数，及时对产生变化的声场作出调整，保证用户能够得到高质量的听音体验。
此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

Claims (8)

1.一种用于声场均衡的方法，其特征在于，所述方法包括：
在耳机未放入耳道的情况下，确定第一滤波器的第一系数，以使得所述第一滤波器能够模拟所述耳机所采用的扬声器和耳内麦克风引起的信号失真；所述在耳机未放入耳道的情况下，确定第一滤波器的第一系数包括：
基于在所述耳机未放入所述耳道的情况下向所述扬声器传输的第一音频信号以及所述耳内麦克风所采集的第二音频信号来确定所述第一系数,使得所述第一滤波器表征所述扬声器和所述耳内麦克风的传递函数；
在所述耳机放入所述耳道的情况下，
基于向所述扬声器传输的第一音频信号和所述耳内麦克风所采集的第二音频信号以及所述第一滤波器的第一系数，来确定第二滤波器的第二系数，以使得所述第二滤波器能够均衡由所述耳道反射引起的信号失真；所述第二滤波器的第二系数基于以下公式(3)-(5)来计算：
u(n)＝hT(n)x2(n) 公式(3)
e2(n)＝u(n)-wT(n)y2(n) 公式(4)
Figure FDA0003273257620000011
其中，x2(n)为在所述耳机放入所述耳道的情况下向所述扬声器传输的所述第一音频信号，h(n)＝[h0(n),h1(n),h2(n),...,hM-1(n)]T为采样时刻n所述第一滤波器的系数，M为各个滤波器的长度，u(n)为基于所述第一音频信号利用所述第一滤波器处理后的参考音频信号，y2(n)为在所述耳机放入所述耳道的情况下的所述第二音频信号，e2(n)为残留信号，w(n)＝[w0(n),w1(n),w2(n),...,wM-1(n)]T为采样时刻n所述第二滤波器的系数，μ2是迭代步长系数；
基于所述第一音频信号利用所述第二系数的所述第二滤波器进行处理以得到第三音频信号；以及
播放所述第三音频信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一滤波器的第一系数基于以下公式(1)和公式(2)来计算：
e1(n)＝y1(n)-hT(n)x1(n) 公式(1)
Figure FDA0003273257620000012
其中，
Figure FDA0003273257620000021
为采样时刻n所述第一滤波器的系数，M1为所述第一滤波器的长度，e1(n)为残留信号，y1(n)为在所述耳机未放入所述耳道的情况下的所述第二音频信号，x1(n)为在所述耳机未放入所述耳道的情况下的所述第一音频信号，μ1是迭代步长系数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一音频信号利用所述第二系数的所述第二滤波器进行处理以得到第三音频信号还包括：基于所述第一音频信号利用所述第二系数的所述第二滤波器进行处理，以及还基于所述扬声器的传递函数的反函数进行处理，以均衡由所述扬声器引起的信号失真，从而得到所述第三音频信号。
4.一种耳机，其特征在于，所述耳机包括：
佩戴检测单元，配置为检测耳机是否放入耳道；
获取单元，配置为获取向所述耳机所采用的扬声器传输的第一音频信号和所述耳机所采用的耳内麦克风所采集的第二音频信号；
处理单元，配置为：
在所述耳机未放入所述耳道的情况下，确定第一滤波器的第一系数，以使得所述第一滤波器能够模拟所述扬声器和所述耳内麦克风引起的信号失真；
在所述耳机放入所述耳道的情况下，基于由所述获取单元获取的所述第一音频信号和所述第二音频信号以及所确定的所述第一滤波器的第一系数，来确定第二滤波器的第二系数，以使得所述第二滤波器能够均衡由所述耳道反射引起的信号失真；所述第二滤波器的第二系数基于以下公式(3)-(5)来计算：
u(n)＝hT(n)x2(n) 公式(3)
e2(n)＝u(n)-wT(n)y2(n) 公式(4)
Figure FDA0003273257620000022
其中，x2(n)为在所述耳机放入所述耳道的情况下由所述获取单元获取的所述第一音频信号，h(n)＝[h0(n),h1(n),h2(n),...,hM-1(n)]T为采样时刻n所述第一滤波器的系数，M为各个滤波器的长度，u(n)为基于所述第一音频信号利用所述第一滤波器处理后的参考音频信号，y2(n)为在所述耳机放入所述耳道的情况下由所述获取单元获取的所述第二音频信号，e2(n)为残留信号，w(n)＝[w0(n),w1(n),w2(n),...,wM-1(n)]T为采样时刻n所述第二滤波器的系数，μ2是迭代步长系数；
所述处理单元还配置为在所述耳机未放入所述耳道的情况下，通过如下步骤确定所述第一滤波器的第一系数：
基于由所述获取单元获取的所述第一音频信号以及所述第二音频信号来确定所述第一系数,使得所述第一滤波器表征所述扬声器和所述耳内麦克风的传递函数；
所述第二滤波器，被配置为：在所述耳机放入所述耳道的情况下，基于由所述获取单元获取的所述第一音频信号利用所述第二系数进行处理，以得到第三音频信号；以及
所述扬声器，被配置为播放所述第三音频信号。
5.根据权利要求4所述的耳机，其特征在于，所述第一滤波器的第一系数基于以下公式(1)和公式(2)来计算：
e1(n)＝y1(n)-hT(n)x1(n) 公式(1)
Figure FDA0003273257620000031
其中，
Figure FDA0003273257620000032
为采样时刻n所述第一滤波器的系数，M1为所述第一滤波器的长度，e1(n)为残留信号，y1(n)为在所述耳机未放入所述耳道的情况下由所述获取单元获取的所述第二音频信号，x1(n)为在所述耳机未放入所述耳道的情况下由所述获取单元获取的所述第一音频信号，μ1是迭代步长系数。
6.根据权利要求4所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括第三滤波器，所述第三滤波器表征所述扬声器的传递函数的反函数，且配置为对要向所述扬声器传输的所述第一音频信号进行处理以均衡由所述扬声器引起的信号失真。
7.一种声场均衡方法，其特征在于，所述方法包括：
在耳机放入耳道的情况下，基于向所述耳机所采用的扬声器传输的第一音频信号和所述耳机所采用的耳内麦克风所采集的第二音频信号以及所述耳内麦克风的传递函数，来确定均衡滤波器的滤波系数，以使得所述均衡滤波器能够均衡由所述扬声器和所述耳道反射引起的信号失真；所述均衡滤波器的滤波系数基于以下公式(6)-(8)来计算：
r(n)＝fT(n)x(n) 公式(6)
e(n)＝r(n)-vT(n)y(n) 公式(7)
Figure FDA0003273257620000041
其中，x(n)为在所述耳机放入所述耳道的情况下的所述第一音频信号，f(n)是所述耳内麦克风的传递函数，r(n)为所述第一音频信号经过所述耳内麦克风作用后的音频信号，y(n)为在所述耳机放入所述耳道的情况下的所述第二音频信号，v(n)＝[v0(n),v1(n),v2(n),...,vM-1(n)]T为采样时刻n所述均衡滤波器的系数，M为各个滤波器的长度，e(n)为残留信号，μ是迭代步长系数；
基于所述第一音频信号利用具有所述滤波系数的所述均衡滤波器进行处理以得到第三音频信号；以及
播放所述第三音频信号。
8.一种耳机，其特征在于，所述耳机包括：
佩戴检测单元，配置为检测耳机是否放入耳道；
获取单元，配置为获取向所述耳机所采用的扬声器传输的第一音频信号和所述耳机所采用的耳内麦克风所采集的第二音频信号；
处理单元，配置为在所述耳机放入所述耳道的情况下，基于向所述扬声器传输的所述第一音频信号和所述耳内麦克风所采集的所述第二音频信号以及所述耳内麦克风的传递函数，来确定均衡滤波器的滤波系数，以使得所述均衡滤波器能够均衡由所述扬声器和所述耳道反射引起的信号失真；所述均衡滤波器的滤波系数基于以下公式(6)-(8)来计算：
r(n)＝fT(n)x(n) 公式(6)
e(n)＝r(n)-vT(n)y(n) 公式(7)
Figure FDA0003273257620000042
其中，x(n)为在所述耳机放入所述耳道的情况下的所述第一音频信号，f(n)是所述耳内麦克风的传递函数，r(n)为所述第一音频信号经过所述耳内麦克风处理后的音频信号，y(n)为在所述耳机放入所述耳道的情况下的所述第二音频信号，v(n)＝[v0(n),v1(n),v2(n),...,vM-1(n)]T为采样时刻n所述均衡滤波器的系数，M为各个滤波器的长度，e(n)为残留信号，μ是迭代步长系数；
所述均衡滤波器，配置为基于所述第一音频信号利用具有所述滤波系数的所述均衡滤波器进行处理以得到第三音频信号；以及
所述扬声器，配置为播放所述第三音频信号。
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