CN112492445A - 利用罩耳式耳机实现信号均衡的方法及处理器 - Google Patents

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CN112492445A CN202011423509.9A CN202011423509A CN112492445A CN 112492445 A CN112492445 A CN 112492445A CN 202011423509 A CN202011423509 A CN 202011423509A CN 112492445 A CN112492445 A CN 112492445A
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Abstract

本发明提供了一种利用罩耳式耳机实现信号均衡的方法及处理器，应用于房间内音频重放系统的扬声器中，包括：根据扬声器播放的第一音频信号和户佩戴的罩耳式耳机采集到的第二音频信号，获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数；以自由场条件下用户所处方位对应的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数为优化目标，均衡冲激响应函数，获得用户所处方位对应的均衡滤波器；然后，利用滤波器均衡扬声器待播放的音频信号；本发明通过传声器实时测量房间内扬声器到用户双耳的冲激响应函数，对其均衡获得均衡滤波器，实现了对用户精准化的音频感知均衡，可以有效地增强用户双耳处的音频感知效果。

Description

利用罩耳式耳机实现信号均衡的方法及处理器
技术领域
本发明涉及音频信号处理技术领域，尤其涉及一种利用罩耳式耳机实现信号均衡的方法及处理器。
背景技术
在以扬声器-房间系统为代表的音频重放系统中，扬声器播放音频时，房间中每个位置的声学特性会受到扬声器的系统响应、房间墙壁及内部物体的声反射、声吸收等影响而产生失真，房间冲激响应失真会影响用户听到的声音信号的音质，对用户的音频感知造成负面影响。
房间均衡一直以来都作为一个重要的问题存在于各种应用领域，例如，房间声场，车内声场，声场合成，基于扬声器重放的虚拟环绕声，回声抵消，语音增强和语音识别等等。在不同的环境中，由于空间环境形状不同，扬声器摆放位置不同，空间材料的吸声性质差异等原因，反射声幅度或被放大，或被减小然后叠加到直达声上，从而影响听众的听觉效果。均衡器的作用在于补偿扬声器和房间的声学特性不同造成的频响缺陷，从而带给听众更好的听觉体验。
为提高用户的音频感知体验，一般是对扬声器播放的音频信号做信号均衡。现有技术通常是采用单点均衡和多点均衡，即利用全指向性传声器在房间中的一个或者多个位置，测量扬声器-房间系统的传递函数，并对该传递函数进行均衡滤波器设计。
具体地，单点均衡是利用房间某固定一点测量得到的扬声器-房间系统的传递函数进行均衡滤波器的设计，因此，单点均衡仅在测量位置或其附近很小范围内有均衡效果。当用户所处的位置与测量位置存在很大偏差时，用户的音频感知体验不仅不会得到提升，甚至还会下降。多点均衡则是测量多个位置的扬声器-房间系统的传递函数，进而获得均衡滤波器。多点均衡虽然在单点均衡的基础上扩大了均衡的有效区域，但是由于各测量点的误差信号差别较大，个别测量位置的误差甚至会以很大的贡献影响整体均衡效果，导致用户感知体验提升不够明显。
此外，传统的房间冲激响应测量方法，没有精准测量人耳鼓膜附近的房间冲激响应。传声器离人耳鼓膜的实际位置存在较大偏差，基于该类房间冲激响应展开的均衡难以使聆听者在所处位置实现最佳的听觉体验
发明内容
本发明实施例提供了一种利用罩耳式耳机实现信号均衡的方法及处理器，对房间中聆听音频的用户实现精准化均衡，增强用户双耳处的音频感知效果。
第一方面，本发明提供一种利用罩耳式耳机实现信号均衡的方法，应用于房间内音频重放系统的扬声器中，所述方法包括：
扬声器在房间中播放第一音频信号；用户位于所述房间中不同于扬声器的方位，并且用户佩戴罩耳式耳机；所述罩耳式耳机包括双传声器；
根据所述第一音频信号和所述双传声器采集的第二音频信号，获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数；
获取自由场条件下用户所处方位对应的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数；
以所述声学传递函数为优化目标，对所述冲激响应函数进行均衡，获得用户所处方位对应的均衡滤波器；
利用所述均衡滤波器对扬声器待播放的音频信号进行信号均衡。
由上，通过用户自身的罩耳式耳机采集音频信号，从而获得贴近用户耳朵鼓膜处的扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数，冲激响应函数可更加真实地反映用户的听觉体验。以自由场条件下用户所处方位对应的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数为优化目标，均衡扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数，获得用户所处方位的均衡滤波器，可实现对当前方位的用户进行精准化的音频感知均衡。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述第一音频信号和所述双传声器采集的第二音频信号，获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数包括：
根据所述第一音频信号和第二音频信号，利用归一化最小均方自适应滤波方法获得所述扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。
在一种可能的实施方式中，所述获取自由场条件下用户所处方位对应的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数包括：
获取用户相对于扬声器的水平角和俯仰角、以及用户佩戴罩耳式耳机时头部至肩部的图像；
根据所述水平角、俯仰角和图像，利用边界元分析方法获得自由场条件下用户所处方位对应的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数。
由上，通过用户佩戴耳机的头部至肩部的图像获得声学传递函数，保留了头部和肩部的生理结构对声波传递的正面影响。
在一种可能的实施方式中，所述以所述声学传递函数为优化目标，对所述冲激响应函数进行均衡，获得用户所处方位对应的均衡滤波器包括：
根据预设的第一弯折系数，对所述冲激响应函数和声学传递函数进行频率弯折；
以频率弯折后的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数为优化目标，利用自适应滤波方法获得频率弯折后的扬声器与用户左耳的冲激响应函数对应的第一均衡滤波器和频率弯折后的扬声器与用户右耳的冲激响应函数对应的第二均衡滤波器；
根据预设的第二弯折系数，对第一均衡滤波器和第二均衡滤波器进行频率弯折；
对频率弯折后的第一均衡滤波器和第二均衡滤波器求平均，获得所述均衡滤波器。
进一步地，所述根据预设的第一弯折系数，对所述冲激响应函数和声学传递函数进行频率弯折之前包括：
对所述冲激响应函数和声学传递函数进行Z变换处理。
进一步地，所述第一弯折系数大于零，且与所述第二弯折系数互为相反数。
由上，第一弯折系数大于零，可使获得的均衡滤波器在低频的分辨率变高，高频的分辨率变低，以符合人耳的非线性频率分辨率，提升用户的体验。
在一种可能的实施方式中，所述以所述声学传递函数为优化目标，对所述冲激响应函数进行均衡，获得均衡滤波器包括：
构建所述冲激响应函数逼近所述声学传递函数的误差函数；
求解所述误差函数，获得所述冲激响应函数对应的均衡函数；
将所述均衡函数作为所述均衡滤波器输出。
进一步地，所述构建所述冲激响应函数逼近所述声学传递函数的误差函数包括：
根据所述声学传递函数的对数与权重系数的乘积、和所述冲激响应函数与均衡函数的对数的差值确定所述误差函数；其中，权重系数设置成低频的权重高于高频的权重。
由上，权重系数设置成低频的权重高于高频的权重，以符合人耳的非线性频率分辨率，从用户的听觉感知特性方面进一步优化个体对音频的感知效果，提升用户的体验。
进一步地，所述以所述声学传递函数为优化目标，对所述冲激响应函数进行均衡，获得均衡滤波器之前包括：
对所述冲激响应函数和声学传递函数做倍频程平滑处理。
第二方面，本发明还提供一种处理器，所述处理器用于所述一种利用罩耳式耳机实现信号均衡的方法，包括：
第一获取模块，用于通过扬声器在房间中播放第一音频信号，以及根据所述第一音频信号和所述双传声器采集的第二音频信号，获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数
第二获取模块，用于获取自由场条件下用户所处方位对应的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数
优化模块，用于以所述声学传递函数为优化目标，对所述冲激响应函数进行均衡，获得用户所处方位对应的均衡滤波器；
均衡模块，用于利用所述均衡滤波器对扬声器待播放的音频信号进行信号均衡。
在一种可能的实施方式中，所述第一获取模块具体用于：
根据所述第一音频信号和第二音频信号，利用归一化最小均方自适应滤波方法获得所述扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。
在一种可能的实施方式中，所述第二获取模块具体用于：
获取用户相对于扬声器的水平角和俯仰角、以及用户佩戴罩耳式耳机时头部至肩部的图像；
根据所述水平角、俯仰角和图像，利用边界元分析方法获得自由场条件下用户所处方位对应的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数。
在一种可能的实施方式中，所述优化模块具体用于：
根据预设的第一弯折系数，对所述冲激响应函数和声学传递函数进行频率弯折；
以频率弯折后的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数为优化目标，利用自适应滤波方法获得频率弯折后的扬声器与用户左耳的冲激响应函数对应的第一均衡滤波器和频率弯折后的扬声器与用户右耳的冲激响应函数对应的第二均衡滤波器；
根据预设的第二弯折系数，对第一均衡滤波器和第二均衡滤波器进行频率弯折；
对频率弯折后的第一均衡滤波器和第二均衡滤波器求平均，获得所述均衡滤波器。
进一步地，所述根据预设的第一弯折系数，对所述冲激响应函数和声学传递函数进行频率弯折之前包括：
对所述冲激响应函数和声学传递函数进行Z变换处理。
进一步地，所述第一弯折系数大于零，且与所述第二弯折系数互为相反数。
在一种可能的实施方式中，所述优化模块还用于：
构建所述冲激响应函数逼近所述声学传递函数的误差函数；
求解所述误差函数，获得所述冲激响应函数对应的均衡函数；
将所述均衡函数作为所述均衡滤波器输出。
进一步地，所述构建所述冲激响应函数逼近所述声学传递函数的误差函数包括：
根据所述声学传递函数的对数与权重系数的乘积、和所述冲激响应函数与均衡函数的对数的差值确定所述误差函数。
进一步地，所述以所述声学传递函数为优化目标，对所述冲激响应函数进行均衡，获得均衡滤波器之前包括：
对所述冲激响应函数和声学传递函数做倍频程平滑处理。
附图说明
图1是本发明实施例提供的应用场景结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种利用罩耳式耳机实现信号均衡的方法流程图；
图3是本发明实施例提供的一种获得均衡滤波器的方法流程图；
图4是本发明实施例提供的另一种获得均衡滤波器的方法流程图；
图5是本发明实施例提供的一种处理器的功能结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。
在本发明实施例的描述中，“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本发明实施例的描述中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B这三种情况。另外，除非另有说明，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
图1是本发明实施例提供的应用场景结构示意图。如图1所示，应用场景包括：放置在房间内的扬声器和房间内布置的多个可选的聆听方位。扬声器和扬声器所处的房间构成了一个音频重放系统。聆听方位可以是用户设定的方位，也可以是系统预先指定的方位，图1仅示出了三个可选的聆听方位。
扬声器是用来播放用户选定的音频信号的外置扬声器。按设备类别划分，扬声器可以是音箱和电视机，或其他够播放音频的设备。按换能原理划分，扬声器的具体类型可以是动圈式或电容式。按频率划分，扬声器的具体类型可以是低频扬声器、中频扬声器或高频扬声器，也可以是不同频率的组合扬声器。按声辐射材料划分，扬声器的具体类型可以是纸盆式、号筒式或膜片式；按纸盆形状划分，还可以是圆形、椭圆形、双纸盆或橡皮折环。按音圈阻抗划分，扬声器的具体类型可以是低阻抗或高阻抗。本发明实施例对包含扬声器的设备的类别和扬声器的类型不做具体限定。
图2示出了本发明实施例提供的利用罩耳式耳机实现信号均衡的方法流程图。罩耳式耳机是带有双传声器的耳机。当用户需要对扬声器配置均衡滤波器时，控制扬声器在房间中播放第一音频信号，用户位于所述房间中不同于扬声器的地方，并且用户佩戴该类型的入耳式耳机，如图2所示，配置均衡滤波器的方法具体包括步骤S1～步骤S3。
步骤S1.获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。
具体地，冲激响应函数表示的是扬声器播放的第一音频信号在用户双耳处的零状态响应。本发明实施例中，扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数包括：扬声器与用户左耳的冲激响应函数和扬声器与用户右耳的冲激响应函数。本步骤的具体做法是，根据第一音频信号和第二音频信号，利用归一化最小均方自适应滤波方法获得所述扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。使得时域表达上，第一音频信号与左耳的冲激响应函数的时域卷积逼近左耳传声器采集的第二音频信号，第一音频信号信号与右耳的冲激响应函数的时域卷积逼近右耳传声器采集的第二音频信号。
步骤S2.获得自由场条件下用户所处方位对应的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数。
具体地，扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数包括：扬声器与用户左耳的声学传递函数和扬声器与用户右耳的声学传递函数。
本步骤首先需要获取用户佩戴罩耳式耳机后的头部到肩部的图像、以及获取用户所处方位相对于扬声器的水平角和俯仰角。水平角和俯仰角可以通过具有角度测量功能的设备获得，例如激光测距仪和量角器。图像可以采用3D扫描设备获得，例如3D摄像机，也可以通过安装有3D扫描应用程序的智能设备获得，还可以通过其他具有3D扫描功能的仪器或设备获得。
然后，根据获得的图像、水平角和俯仰角，采用边界元分析方法获得自由场条件下扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数。具体地，利用数学近似的方法模拟房间中扬声器到用户双耳处的物理系统，通过数值计算推导自由场条件下扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数。
通过采集用户佩戴罩耳式耳机后的头部到肩部的图像获得声学传递函数，考虑了用户头部至肩部的生理特征及耳罩对声波传递的正面影响，去除了扬声器和环境引入的负面影响，优化了房间内扬声器播放的音频传递到用户双耳处的聆听效果。
步骤S3.以声学传递函数为优化目标，对冲激响应函数进行均衡，获得用户所处方位对应的均衡滤波器。
步骤S4.利用获得的均衡滤波器对扬声器播放的音频信号进行信号均衡。按照获得的均衡滤波器对音频信号进行均衡，可以最大化的提升用户在当前所处方位的音频感知体验。
本发明实施例中，在步骤S4之前，还可以对扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数和声学传递函数做倍频程平滑处理。
图3示出了本发明实施例提供的一种获得均衡滤波器的方法。如图3所示，步骤S3具体包括步骤S301～步骤S305。
步骤S301.对扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数和声学传递函数做Z变换。
步骤S302.按照预设的第一弯折系数，分别将Z变换后的扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数和声学传递函数代入公式(1)中，获得频率弯折后的扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数和声学传递函数。
Figure BDA0002823628570000071
公式(1)中，D1(z)表示频率弯折后的函数，z为自变量，λ1为第一弯折系数，λ1为正数。此处弯折系数取正，可使弯折后的函数在低频的分辨率变高、在高频的分辨率变低，以符合人耳听觉的频率非线性分辨率，从用户的听觉感知特性方面进一步优化个体对音频的感知效果。
步骤S303.以频率弯折后的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数为优化目标，利用自适应滤波方法获得频率弯折后的扬声器与用户左耳的冲激响应函数对应的第一均衡滤波器和频率弯折后的扬声器与用户右耳的冲激响应函数对应的第二均衡滤波器。
步骤S304.按照预设的第二弯折系数，将第一均衡滤波器和第二均衡滤波器代入公式(2)中，获得频率弯折后的第一均衡滤波器和第二均衡滤波器。
Figure BDA0002823628570000072
公式(2)中，D2(z)表示频率弯折后的函数，λ2为第二弯折系数，λ2＝-λ1。
步骤S305.对频率弯折后的第一均衡滤波器和第二均衡滤波器求平均，获得最终的均衡滤波器。
图4示出了本发明实施例提供的另一种获得均衡滤波器的方法。如图4所示，方法包括步骤S311和步骤S312。
步骤S311.构建扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数逼近扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数的误差函数。误差函数的形式如公式(3)所示。
Figure BDA0002823628570000073
公式(3)中，Emag为扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数逼近扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数的误差；ni和nk分别表示待均衡频段的起始频率和终止频率；W(f)为随频率f变化的权重系数，W(f)的取值设置成低频比高频大，可使低频的误差比高频小，以符合人耳的频率非线性分辨率；BRIRS_L(f)和BRIRS_R(f)分别为扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数；|BRIRS_L(f)|和|BRIRS_R(f)|分别为BRIR_S(L)和BRIRS_R(f)的幅度谱；TFS_L(f)和TFS_R(f)分别为扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数；Eq(f)为待求的均衡函数；|Eq(f)|为Eq(f)的幅度谱；|TFS_L(f)|和|TFS_R(f)|分别为TFS_L(f)和TFS_R(f)的幅度谱。
步骤S311的误差函数中的权重系数按照人耳听觉的频率分辨率进行设置，从用户的听觉感知特性方面进一步优化个体对音频的感知效果。
步骤S312.求解误差函数，获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数对应的均衡函数。本步骤采用随机迭代法或者其他方法可以求出均衡器的具体函数表示式，本发明实施例对求解方法不做具体限定。
图5示出了本发明实施例提供的一种处理器。处理器应用于房间内音频重放系统的扬声器中，用于执行如图2所示的一种利用罩耳式耳机实现信号均衡的方法，所述罩耳式耳机包括双传声器。如图5所示，该处理器的功能模块包括：第一获取模块、第二获取模块、优化模块和均衡模块。各功能模块的具体执行过程详见下述介绍：
第一获取模块，用于通过扬声器在房间中播放第一音频信号，以及根据所述第一音频信号和所述双传声器采集的第二音频信号，获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数
第二获取模块，用于获取用户所处方位对应的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数
优化模块，用于以所述声学传递函数为优化目标，对所述冲激响应函数进行均衡，获得用户所处方位对应的均衡滤波器；
均衡模块，用于利用所述均衡滤波器对扬声器待播放的音频信号进行信号均衡。
在一种可能的实施方式中，第一获取模块具体用于：
根据第一音频信号和第二音频信号，利用归一化最小均方自适应滤波方法获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。
在一种可能的实施方式中，第二获取模块具体用于：
获取用户相对于扬声器的水平角和俯仰角、以及用户佩戴罩耳式耳机时头部至肩部的图像；
根据水平角、俯仰角和图像，利用边界元分析方法获得扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数。
在一种可能的实施方式中，优化模块具体用于：
根据预设的第一弯折系数，对冲激响应函数和声学传递函数进行频率弯折；
以频率弯折后的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数为优化目标，利用自适应滤波方法获得频率弯折后的扬声器与用户左耳的冲激响应函数对应的第一均衡滤波器和频率弯折后的扬声器与用户右耳的冲激响应函数对应的第二均衡滤波器；
根据预设的第二弯折系数，对第一均衡滤波器和第二均衡滤波器进行频率弯折；
对频率弯折后的第一均衡滤波器和第二均衡滤波器求平均，获得均衡滤波器。
进一步地，根据预设的第一弯折系数，对冲激响应函数和声学传递函数进行频率弯折之前包括：
对冲激响应函数和声学传递函数进行Z变换处理。
进一步地，第一弯折系数大于零，且与所述第二弯折系数互为相反数。
在一种可能的实施方式中，优化模块还用于：
构建冲激响应函数逼近所述声学传递函数的误差函数；
求解误差函数，获得冲激响应函数对应的均衡函数；
将均衡函数作为均衡滤波器输出。
进一步地，构建所述冲激响应函数逼近声学传递函数的误差函数包括：
根据声学传递函数的对数与权重系数的乘积、和冲激响应函数与均衡函数的对数的差值确定误差函数。
进一步地，以所述声学传递函数为优化目标，对冲激响应函数进行均衡，获得均衡滤波器之前包括：
对冲激响应函数和声学传递函数做倍频程平滑处理。
本发明的实施例中的方法步骤可以通过硬件的方式来实现，也可以由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器(randomaccessmemory，RAM)、闪存、只读存储器(read-onlymemory，ROM)、可编程只读存储器(programmablerom，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasablePROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyEPROM，EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solidstatedisk，SSD))等。
可以理解的是，在本发明的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本发明的实施例的范围。

Claims (10)

1.一种利用罩耳式耳机实现信号均衡的方法，应用于房间内音频重放系统的扬声器中，其特征在于，所述方法包括：
扬声器在房间中播放第一音频信号；用户位于所述房间中不同于扬声器的方位，并且用户佩戴罩耳式耳机；所述罩耳式耳机包括双传声器；
根据所述第一音频信号和所述双传声器采集的第二音频信号，获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数；
获取自由场条件下用户所处方位对应的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数；
以所述声学传递函数为优化目标，对所述冲激响应函数进行均衡，获得用户所处方位对应的均衡滤波器；
利用所述均衡滤波器对扬声器待播放的音频信号进行信号均衡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一音频信号和所述双传声器采集的第二音频信号，获得扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数包括：
根据所述第一音频信号和第二音频信号，利用归一化最小均方自适应滤波方法获得所述扬声器与用户双耳之间的冲激响应函数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取自由场条件下用户所处方位对应的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数包括：
获取用户相对于扬声器的水平角和俯仰角、以及用户佩戴罩耳式耳机时头部至肩部的图像；
根据所述水平角、俯仰角和图像，利用边界元分析方法获得自由场条件下用户所处方位对应的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述声学传递函数为优化目标，对所述冲激响应函数进行均衡，获得用户所处方位对应的均衡滤波器包括：
根据预设的第一弯折系数，对所述冲激响应函数和声学传递函数进行频率弯折；
以频率弯折后的扬声器与用户佩戴的罩耳式耳机之间的声学传递函数为优化目标，利用自适应滤波方法获得频率弯折后的扬声器与用户左耳的冲激响应函数对应的第一均衡滤波器和频率弯折后的扬声器与用户右耳的冲激响应函数对应的第二均衡滤波器；
根据预设的第二弯折系数，对第一均衡滤波器和第二均衡滤波器进行频率弯折；
对频率弯折后的第一均衡滤波器和第二均衡滤波器求平均，获得所述均衡滤波器。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据预设的第一弯折系数，对所述冲激响应函数和声学传递函数进行频率弯折之前包括：
对所述冲激响应函数和声学传递函数进行Z变换处理。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一弯折系数大于零，且与所述第二弯折系数互为相反数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述声学传递函数为优化目标，对所述冲激响应函数进行均衡，获得均衡滤波器包括：
构建所述冲激响应函数逼近所述声学传递函数的误差函数；
求解所述误差函数，获得所述冲激响应函数对应的均衡函数；
将所述均衡函数作为所述均衡滤波器输出。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述构建所述冲激响应函数逼近所述声学传递函数的误差函数包括：
根据所述声学传递函数的对数与权重系数的乘积、和所述冲激响应函数与均衡函数的对数的差值确定所述误差函数；其中，权重系数设置成低频的权重高于高频的权重。
9.根据权利要求4或7所述的方法，其特征在于，所述以所述声学传递函数为优化目标，对所述冲激响应函数进行均衡，获得均衡滤波器之前包括：
对所述冲激响应函数和声学传递函数做倍频程平滑处理。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于执行权利要求1～9任一所述方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113766384A (zh) * 2021-09-24 2021-12-07 北京小米移动软件有限公司 能量补偿滤波器的目标参数的生成方法、装置和耳机
CN114339582A (zh) * 2021-11-30 2022-04-12 北京小米移动软件有限公司 双通道音频处理、方向感滤波器生成方法、装置以及介质
CN114598974A (zh) * 2022-03-11 2022-06-07 广州大学 一种基于畸变产物耳声发射的骨导耳机的均衡方法
WO2024037190A1 (zh) * 2022-08-19 2024-02-22 荣耀终端有限公司 音频处理方法和装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003230198A (ja) * 2002-02-01 2003-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 音像定位制御装置
CN102665156A (zh) * 2012-03-27 2012-09-12 中国科学院声学研究所 一种基于耳机的虚拟3d重放方法
CN103634726A (zh) * 2013-08-30 2014-03-12 苏州上声电子有限公司 一种扬声器自动均衡方法
CN108076400A (zh) * 2016-11-16 2018-05-25 南京大学 一种用于3d音效耳机重放的校准与优化方法
CN109413545A (zh) * 2017-08-17 2019-03-01 哈曼贝克自动系统股份有限公司 依赖房间的自适应音色校正
CN110021306A (zh) * 2018-01-07 2019-07-16 创新科技有限公司 用于利用头部跟踪生成自定义空间音频的方法
CN110663173A (zh) * 2017-10-04 2020-01-07 谷歌有限责任公司 基于房间特性自动均衡音频输出的方法和系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003230198A (ja) * 2002-02-01 2003-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 音像定位制御装置
CN102665156A (zh) * 2012-03-27 2012-09-12 中国科学院声学研究所 一种基于耳机的虚拟3d重放方法
CN103634726A (zh) * 2013-08-30 2014-03-12 苏州上声电子有限公司 一种扬声器自动均衡方法
CN108076400A (zh) * 2016-11-16 2018-05-25 南京大学 一种用于3d音效耳机重放的校准与优化方法
CN109413545A (zh) * 2017-08-17 2019-03-01 哈曼贝克自动系统股份有限公司 依赖房间的自适应音色校正
CN110663173A (zh) * 2017-10-04 2020-01-07 谷歌有限责任公司 基于房间特性自动均衡音频输出的方法和系统
CN110021306A (zh) * 2018-01-07 2019-07-16 创新科技有限公司 用于利用头部跟踪生成自定义空间音频的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113766384A (zh) * 2021-09-24 2021-12-07 北京小米移动软件有限公司 能量补偿滤波器的目标参数的生成方法、装置和耳机
CN114339582A (zh) * 2021-11-30 2022-04-12 北京小米移动软件有限公司 双通道音频处理、方向感滤波器生成方法、装置以及介质
CN114339582B (zh) * 2021-11-30 2024-02-06 北京小米移动软件有限公司 双通道音频处理、方向感滤波器生成方法、装置以及介质
CN114598974A (zh) * 2022-03-11 2022-06-07 广州大学 一种基于畸变产物耳声发射的骨导耳机的均衡方法
CN114598974B (zh) * 2022-03-11 2024-02-27 广州大学 一种基于畸变产物耳声发射的骨导耳机的均衡方法
WO2024037190A1 (zh) * 2022-08-19 2024-02-22 荣耀终端有限公司 音频处理方法和装置

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