CN114157965B - 一种音效补偿方法、装置、耳机和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种音效补偿方法、装置、耳机和存储介质，包括：当耳机佩戴到人耳且接收到音效调节指令时，通过扬声器播放的测试信号对应的音频以及通过麦克风采集音频得到录制信号，再根据测试信号和录制信号确定扬声器到人耳的脉冲响应函数，针对每种目标音效，基于脉冲响应函数和目标音效的预设频响数据确定目标音效的补偿频响数据，然后基于补偿频响设置耳机的均衡器以对目标音效补偿。本发明根据用户佩戴情况计算扬声器到麦克风的脉冲响应函数，进一步计算出泄露的频响，作为扬声器到人耳的频响泄露，并对泄露的频响进行补偿，实现了根据用户佩戴情况补偿音效，提高了均衡器的音效调节效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及耳机技术领域，尤其涉及一种音效补偿方法、装置、耳机和存储介质。
背景技术
耳机用于听取手机、电脑等设备播放的音频，是现代被广泛应用的音频设备。
均衡器(Equalizer)调节技术可用于对耳机的均衡器进行调节，通过分别调节音频信号中各频率成分的分量来补偿扬声器和声场的缺陷，对声音进行润色加工，从而达到理想的听觉效果，即均衡器可对音频进行音效调节。
但由于用户耳道差异以及佩戴耳机时的习惯差异，佩戴耳机的方式可能各不相同，因此，用户在使用耳机时，耳机与耳廓的贴合程度都可能不一样，而不同的贴合程度会产生不同程度的音频泄露，采用预先设计均衡器来播放音效时，在人耳中并不能实现真实的音效。
发明内容
本发明实施例提出了一种音效补偿方法、装置、耳机和存储介质，以解决由于人耳和耳机佩戴方式的差异造成采用预设均衡器来播放音效时，在人耳中无法实现真实音效的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种音效补偿方法，应用于耳机，所述耳机内设置有扬声器和麦克风，包括：
当耳机佩戴到人耳且接收到音效调节指令时，通过扬声器播放测试信号对应的音频以及通过麦克风采集所述音频得到录制信号；
根据所述测试信号和所述录制信号确定所述扬声器到所述麦克风的脉冲响应函数；
针对每种目标音效，基于所述脉冲响应函数和所述目标音效的预设频响数据确定所述目标音效的补偿频响数据；
基于所述补偿频响数据设置所述耳机的均衡器以对所述目标音效补偿。
第二方面，本发明实施例还提供了一种音效补偿装置，应用于耳机，所述耳机内设置有扬声器和麦克风，包括：
录制信号采集模块，用于当耳机佩戴到人耳且接收到音效调节指令时，通过扬声器播放测试信号对应的音频以及通过麦克风采集所述音频得到录制信号；
脉冲响应函数确定模块，用于根据所述测试信号和所述录制信号确定所述扬声器到所述麦克风的脉冲响应函数；
补偿频响数据确定模块，用于针对每种目标音效，基于所述脉冲响应函数和所述目标音效的预设频响数据确定所述目标音效的补偿频响数据；
目标音效补偿模块，用于基于所述补偿频响数据设置所述耳机的均衡器以对所述目标音效补偿。
第三方面，本发明实施例还提供了一种耳机，所述耳机包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的音效补偿方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的音效补偿方法。
本发明实施例的音效补偿方法应用于耳机，耳机内设置有扬声器和麦克风，当耳机佩戴到人耳且接收到音效调节指令时，通过扬声器播放的测试信号对应的音频以及通过麦克风采集音频得到录制信号，再根据测试信号和录制信号确定扬声器到人耳的脉冲响应函数，针对每种目标音效，基于脉冲响应函数和目标音效的预设频响数据确定目标音效的补偿频响数据，然后基于补偿频响设置耳机的均衡器以对目标音效补偿。本发明实施例在耳机佩戴到人耳之后，通过耳机内置的麦克风录制耳机扬声器播放的音频，通过测试信号和采集的录制信号计算扬声器到麦克风的脉冲响应函数，该脉冲响应函数反映了耳机佩戴到人耳后耳机到人耳的声音传输特性，也是不同耳机佩戴方式和人耳差异下的声音传输特性，通过该脉冲响应函数对目标音效进行补偿后，实现了根据耳机佩戴方式和人耳差异对均衡器进行设置，通过设置后的均衡器播放的音频在传输到人耳时能达到目标音效，提高了音效调节效果。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种音效补偿方法的流程图；
图2为本发明实施例一提供的耳机内部结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的计算脉冲响应函数的方法示意图；
图4本发明实施例一提供的目标音效与特征频响数据曲线图；
图5本发明实施例二提供的一种音效补偿方法的流程图；
图6为本发明实施例三提供的一种音效补偿装置的结构示意图；
图7为本发明实施例四提供的一种耳机的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种音效补偿方法的流程图，本实施例可适用于对耳机的音频泄露进行补偿的情况，该方法可以由音效补偿装置来执行，该音效补偿装置可以由软件和/或硬件实现，可配置在耳机的音效补偿系统中，该音效补偿方法具体可以包括如下步骤：
S101、当耳机佩戴到人耳且接收到音效调节指令时，通过扬声器播放测试信号对应的音频以及通过麦克风采集音频得到录制信号。
扬声器是将电信号转换为声音信号的器件，而麦克风是将声音信号转换为电信号的器件，在耳机接收来自媒体播放器或接收器所发送的测试信号时，测试信号驱动扬声器播放音频，麦克风采集其周围的声音信号得到录制信号。
由于用户耳道差异以及佩戴耳机时的习惯差异，耳机扬声器播放相同的音频，传输到用户耳膜的声音信号也不同，即用户所听到的声音效果不同，因此，要对不同用户所听到的音效进行补偿，可以由耳机中的扬声器和麦克风先获取用户耳膜所接收到的音频的电信号。
在本实施例中，通过扬声器播放测试信号对应的音频以及通过麦克风采集该音频得到录制信号。如图2所示为本发明实施例的耳机内部结构示意图，耳机中的扬声器21用于根据耳机接收到的音频信号播放音频，麦克风22用于模拟用户耳膜，可采集扬声器21播放的音频传输至麦克风时的声音信号得到录制信号，即模拟用户耳膜接收到扬声器21播放的音频的情况。
其中，测试信号对应的音频可以是预设时长的音频，例如1-3秒的提示音，耳机中设置有数据存储单元，可以预先将测试信号对应的音频存储于数据存储单元中。测试信号可以为频率成分较为丰富的音频信号，例如，测试信号的频率范围可以设置为0-24KHz，也可以设置为正常人耳听力的频率范围20Hz-20kHz。
音效调节指令可以来自于与耳机进行通信的音频设备，例如手机、电脑或者音箱等，本发明实施例的耳机一般通过蓝牙来与其他音频设备进行连接。当音频设备为手机时，手机可以配置有控制耳机均衡器的APP，用户可在APP上进行音效调节的操作，由APP生成音效调节指令并发送至耳机。
S102、根据测试信号和录制信号确定扬声器到麦克风的脉冲响应函数。
在麦克风采集录制信号后，可通过最小均方差(LMS)算法来得到扬声器到麦克风的脉冲响应函数。
LMS算法是借助于最速下降算法、以递归的方式来逼近最优解的过程，即采用最速下降算法时，迭代次数趋向于无穷时或者可以说在满足一定的收敛条件下，滤波器的权值系数将达到最优解或处于最优解附近很小的邻域内。
如图3所示，通过LMS算法来得到扬声器到麦克风的脉冲响应函数的过程如下：
初始化滤波器得到权值系数w(n)；
将麦克风录取的录制信号x(n)作为输入矩阵输入该滤波器，w(n)得到输出信号y(n)，由LMS算法可知输出信号y(n)＝wT(n)x(n)；
计算输出信号y(n)和测试信号d(n)的差值得到误差信号e(n)，即e(n)＝d(n)-y(n)。
判断滤波器的当前迭代次数是否达到预设次数；
若是，将滤波器当前的权值系数w(n)作为扬声器到麦克风的脉冲响应函数；
若否，基于误差信号e(n)将当前权值系数w(n)更新为权值系数w(n+1)，此动作由权值系数更新模块执行，滤波器的参数更新公式为w(n+1)＝w(n)+2μe(n)x(n)，并返回执行将录制信号x(n)输入滤波器得到输出信号y(n)的步骤。
其中，μ为迭代步长，μ值的选择和具体的耳机结构有关，选择合适的μ值可以使LMS算法的收敛速度变快，不合适的μ值则会使得收敛更慢甚至造成系统不稳定，本实施例中μ可取值为0.009。
需要说明的是，在本实施例中，滤波器权值系数迭代的终止条件为迭代次数达到预设次数，示例性地，本实施例中预设次数可以为512，滤波器迭代的终止条件还可以为误差信号e(n)的均方差是否小于预设阈值，等等，本发明对滤波器权值系数迭代的终止条件不作限制。
S103、针对每种目标音效，基于脉冲响应函数和目标音效的预设频响数据确定目标音效的补偿频响数据。
音效是人工制造或加强的声音，用来增强对电影、电子游戏、音乐或其他媒体的艺术等音频的声音处理，比如古典、摇滚、流行等音效，不同频响数据来对应不同的音效，因此，在本发明实施例中的耳机中，也可以预先根据需求在耳机的数据存储单元中存储多种目标音效的预设频响数据。
本发明实施例中，表示扬声器到麦克风的声音传递特征的脉冲响应函数为时域信号，而音效调节是调节音频信号中各频率成分的份量，即是针对频域信号来进行调节，因此，要将脉冲响应函数转换为频率信号，即可以对脉冲响应函数进行快速傅里叶变换，得到特征频响数据，特征频响数据包含了多个频率点(频点)及其对应的增益，其中，快速傅立叶变换(fast Fourier transform,FFT)即利用计算机计算离散傅里叶变换(DFT)的高效、快速计算方法的统称，是时域-频域变换分析中最基本的方法之一。
在得到特征频响数据后，再计算目标音效的预设频响数据与特征频响数据的差值，即可得到补偿频响数据。
S104、基于补偿频响数据设置耳机的均衡器以对目标音效补偿。
均衡器(Equalizer)是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备，通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，补偿和修饰各种声源等，即均衡器可以对耳机进行音效调节。
耳机特征频响数据的曲线与目标音效的曲线一般都会存在差异，通过设置均衡器的频带可以消除/减小两者的差异，从而使特征频响数据的曲线趋于目标音效的曲线，进而使用户接收到的音频趋于目标音效。
图4所示为20-10KHz频率范围内目标音效与特征频响数据曲线图，目标频响曲线A对应预设频响数据，右耳特征频响曲线B对应右耳耳机的特征频响数据，左耳特征频响曲线C对应左耳耳机的特征频响数据。
由图4目标频响曲线A与右耳特征频响曲线B、左耳特征频响曲线C在不同频率的增益(dB)的大小关系可知，均衡器的频带的增益可以为正值也可以为负值，当某一频段/频率的增益为正时，表示均衡器应该提升该频段/频率的分量，当某一频段/频率的增益为负值时，表示均衡器应该衰减该频段/频率的分量，具体提升/衰减的程度取决于增益值。
在获取到各种目标音效的补偿频响数据后，当采用其中一种目标音效播放音频时，均衡器便可采用该目标音效对应的补偿频响数据来设置均衡器的频带，以对目标音效进行补偿。需要说明的是，由于本发明实施例是以测试信号作为音效调节的基础，均衡器的频带与测试信号的频率范围相同。
本发明实施例的音效补偿方法应用于耳机，耳机内设置有扬声器和麦克风，当耳机佩戴到人耳且接收到音效调节指令时，通过扬声器播放的测试信号对应的音频以及通过麦克风采集音频得到录制信号，再根据测试信号和录制信号确定扬声器到人耳的脉冲响应函数，针对每种目标音效，基于脉冲响应函数和目标音效的预设频响数据确定目标音效的补偿频响数据，然后基于补偿频响设置耳机的均衡器以对目标音效补偿。本发明实施例在耳机佩戴到人耳之后，通过耳机内置的麦克风录制耳机扬声器播放的音频，通过测试信号和采集的录制信号计算扬声器到麦克风的脉冲响应函数，该脉冲响应函数反映了耳机佩戴到人耳后耳机到人耳的声音传输特性，也是不同耳机佩戴方式和人耳差异下的声音传输特性，通过该脉冲响应函数对目标音效进行补偿后，实现了根据耳机佩戴方式和人耳差异对均衡器进行设置，通过设置后的均衡器播放的音频在传输到人耳时能达到目标音效，提高了音效调节效果。
实施例二
图5为本发明实施例二提供的一种音效补偿方法的流程图，本实施例以实施例一为基础进一步优化作，该方法具体包括如下步骤：
S501、当耳机佩戴到人耳且接收到音效调节指令时，通过扬声器播放测试信号对应的音频以及通过麦克风采集音频得到录制信号。
S502、根据测试信号和录制信号确定扬声器到麦克风的脉冲响应函数。
S501-S502与实施例一S101-S102的内容相同，可参考S101-S102，此处不再赘述。
S503、针对每种目标音效，采用预设的采样点数对脉冲响应函数进行FFT得到特征频响数据。
本发明实施例中，表示扬声器到麦克风的声音传递特征的脉冲响应函数为时域信号，而耳机均衡器进行音效调节是调节音频信号中各频率成分的分量，即针对频域信号来进行调节，因此要将脉冲响应函数转换为频域信号，即可以对脉冲响应函数进行FFT。
N个采样点经过FFT之后，就可以得到N个点的FFT结果，每一个点就对应着一个频率点，即频点，频点的模值就是该频率值下的幅度特性，即增益。
FFT结果的精度(即频率分辨率)和采样点数呈正相关，采样点数N越大，FFT结果精度越高。示例性地，FFT的采样点数可以设置为1024，则脉冲响应函数w(n)经过FFT得到特征频响数据Hw＝|FFT(w(n),1024)|。
S504、计算目标音效的预设频响数据与特征频响数据的差值得到补偿频响数据。
在得到特征频响数据后，根据耳机存储的多种目标音效的预设频响数据，计算预设频响数据与特征频响数据的差值，即可得到目标音效的补偿频响数据，示例性地，本实施例中设置了两种目标音效，对应的预设频响数据分别为HT1和HT2，则对应补偿频响数据分别为：HTw1＝HT1-Hw，HTw2＝HT2-Hw。
在耳机的实际应用中，如图4的右耳特征频响曲线B和左耳特征频响曲线C所示，即使是同一用户的左耳和右耳，两者的特征频响数据依然会存在差异，则左右耳机的均衡器的补偿频响数据也会不同。
S505、基于采样点数、耳机的均衡器的频带及预设的倍频程计算频带的多个中心频率，其中，频带等于补偿频响数据对应的频带。
具体地，S505包括：根据FFT的采样点数获取耳机的均衡器的频带的频点数量，计算耳机均衡器的频带与频点数量的比值得到频带的频率分辨率，根据预设的倍频程和频率分辨率得到耳机均衡器的频带的多个中心频率。
由于FFT结果的是存在对称性的，使用FFT的结果时，只需要其中一半即可，即，经FFT得到的特征频响数据中频点数量为FFT采样点数的一半，例如，当FFT采样点数为1024时，特征频响数据中频点数量即为512。
均衡器频带的频点数量即等于频响数据中频点数量，当均衡器频带的频点数量时，即可通过计算频带与频点数量的比值来得到频率分辨率，示例性地，当均衡器的频带为0-24KHz、频点数量为512时，其频率分辨率为(24-0)KHz/512＝46.875Hz。
在音效调节时，对均衡器的频带中的每个频点都进行分析和补偿，存在耗时长、难度大的问题，为了研究方便，常把整个频谱按一定规律划分为若干个相连的频段。划分的方法有倍频程、等带宽等，因此，本发明实施例采用倍频程的方法来划分均衡器的频带，即频段的上限频率与下限频率的比值为定值。
在本实施例的一个示例中，当均衡器频带的频点数量为512、频率分辨率为46.875时，求取每个频段的中心频率，可以先求得中心频率所在频点的序号，在采用1/2倍频程来划分512个频点时，即频段的上限频率为下限频率的倍，亦即在后一频段与在前一频段的中心频率之比为/>由于频率分辨率是固定值，即相邻2个频点之间的频率宽度为固定值，可求得中心频率所在频点的序号分别为1、/>....以此类推，对序号值四舍五入后分别为1、2、3、4、6....其中，经四舍五入后相同的序号值视为同一个序号值，中心频率所在频点的序号值乘以频率分辨率便得到中心频率，对中心频率取整后分别为46、93、140、187、281、375…，由于FFT的第一个点为直流，对应频率为0，因此，均衡器频带的第一个频点的频率应为0，对应的中心频率也为0，将频率为0的频点计入频点数量后，不影响其他中心频率的值，但其他中心频率所在频点的序号增加1，最终可得到中心频率分别为0、46、93、140、187、281、375…，对应的频点的序号分别为1、2、3、4、5、7…，在具体的耳机均衡器的调试过程中，可以根据实际需求来将第一个中心频率设置为大于0的值，例如25Hz。
S506、针对每个中心频率，根据预设的倍频程确定中心频率对应的频段。
频段的带宽范围由中心频率和Q值(品质因数)决定，较小的Q值对应的较宽的频段，较大的Q值对应较窄的频段，在确定了各频段的中心频率后，可以通过设置Q值来调整频段的带宽，以使各个频段之间相互衔接，进而使整个均衡器频带均可受调控。具体地，已知倍频程时，Q值可以通过以下公式来计算获得：
B＝powf(2，(oct/2))；
Q＝1/(B-(1/B))；
其中oct是倍频程，powf(x,y)函数为x的y次幂，例如，当oct＝1时，Q＝1.41，当oct＝1/2时，Q＝2.87。
在确定中心频率和Q值后，即确定了每个频段的位置和带宽范围，耳机均衡器的频带就被划分为多个频段，相邻频段之间相互衔接。
S507、根据补偿频响数据计算每个频段的目标增益。
均衡器是依据每个频段及频段的增益来设置频带的，在将均衡器的频带划分为多个频段后，可以根据补偿频响数据来获取每个频段的增益。例如，针对每个频段，可以计算频段内所有频点的增益均值，作为该频段的增益。
鉴于均衡器设置频段的增益时，如果单独提升或衰减某一频段，相邻频段之间增益值相差较大，会使得该频段的声音相对相邻频段的声音来说会过于高亢或低沉，调节得到的音效可能使用户感觉到不自然，因此，可以采用相邻频段中频点的增益来计算当前频段的增益，以缩小相邻频段之间的增益值的差异。
在本发明的一个可选实施例中，根据补偿频响数据计算每个频段的目标增益，包括：先根据补偿频响数据获取耳机均衡器的频带中频点对应的增益，针对每个频段，计算频段的前一频段到后一频段的连续频率范围内、频点的增益总和与频点数量的比值，将比值作为频段的目标增益。
例如，中心频率分别为0、46、93、140、187、281、375、515、750…，中心频率对应的频点的序号分别为1、2、3、4、5、7、9、12、17…，
当中心频率fc2＝46Hz时，其所属频段的增益G2＝(H1+H2+H3)/3；
当中心频率fc12＝515Hz时，其所属频段的增益G12＝(H9+H10+…+H16+H17)/(17-9+1)。
其中Hx代表序号为x的频点所对应的增益。
通过将前后频段连续频率范围内的频点的增益的均值作为当前频段的增益典型值，既可以缩小与相邻频段的增益的差异，又能兼顾当前频段自身的增益特征，还简化了对耳机均衡频带的增益分析。
S508、针对耳机均衡器的频段，采用频段对应的目标增益进行设置以对目标音效补偿。
在获取到目标音效对应的均衡器的各频段的目标增益后，当采用其中一种目标音效播放音频时，耳机的均衡器便可采用该目标音效对应的目标增益来设置均衡器的频带，以对目标音效进行补偿。
在本发明的一个可选实施例中，在得到特征频响曲线之后，还包括：将特征频响数据发送给手机APP，手机APP用于根据特征频响数据绘制特征频响曲线。
在本实施例中，耳机可以通过蓝牙与手机APP进行连接，该APP是用于管理耳机频响补偿的专用软件/系统，并可以在手机显示管理界面。在使用耳机时，APP打开蓝牙，选择该耳机进行配对连接，APP与耳机建立Socket连接后，用户可以在APP管理界面开启均衡器补偿调节，也可以选择用户想要的音效，即使不是调音的专业用户也能便捷地操作。
当耳机获取到特征频响数据时，可以发送给手机APP，手机APP则根据特征频响数据绘制特征频响曲线，使用户可以了解到当前的耳机佩戴情况及对应的特征频响曲线。
在本发明的另一个可选实施例中，在采用频段对应的目标增益进行设置以对目标音效补偿之后，还包括；生成校验回复指令并将校验回复指令发送给手机APP，手机APP用于在接收到校验回复指令时提示用户音效设置成功并显示特征频响曲线和预设频响数据对应的目标频响曲线，以及，在接收到手机APP发送的音效关闭指令后，停止基于补偿频响数据设置耳机的均衡器，生成音效关闭成功指令并将音效关闭成功指令发送至手机APP，手机APP用于在接收到音效关闭成功指令后提示用户音效关闭成功。
在耳机均衡器采用频段对应的目标增益对目标音效进行补偿后，生成校验回复指令并将校验回复指令发送给手机APP，APP手机在接收到校验回复指令时在管理界面显示音效设置成功，APP还可以预先存储目标音效的预设频响数据，在接收到校验回复指令时，将如图4所示，APP将特征频响曲线和预设频响数据对应的目标频响曲线对比显示于管理界面中，用户可以直观地看到特征频响曲线与目标频响曲线的差异。
当用户想要关闭当前的音效时，可以在手机APP的管理界面进行关闭音效的操作，APP便生成音效关闭指令并通过蓝牙将音效关闭指令发送至耳机，耳机在接收到音效关闭指令后，停止基于补偿频响数据设置耳机的均衡器，即关闭该目标音效。
在关闭目标音效后，生成音效关闭成功指令并通过蓝牙将音效关闭成功指令发送至手机APP，手机APP端在接收到音效关闭成功指令时，可以在管理界面显示音效关闭成功。
通过手机APP管理耳机的音效调节，增加了可视化界面，能让用户更直观地感受到音效调节的过程，增加用户的调音体验。
本发明实施例的音效补偿方法，通过扬声器播放的测试信号对应的音频以及通过麦克风采集音频得到录制信号，再根据测试信号和录制信号确定扬声器到人耳的脉冲响应函数，针对每种目标音效，采用预设的采样点数对脉冲响应函数进行快速傅里叶变换得到特征频响数据，计算目标音效的预设频响数据与特征频响数据的差值得到补偿频响数据，然后基于采样点数、耳机的均衡器的频带及预设的倍频程计算频带的多个中心频率，其中，频带等于补偿频响数据对应的频带，针对每个中心频率，根据预设的倍频程确定中心频率对应的频段，根据补偿频响数据计算每个频段的目标增益，针对均衡器的频段，采用频段对应的目标增益进行设置以对目标音效补偿。
本发明实施例在耳机佩戴到人耳之后，通过测试信号和采集的录制信号计算扬声器到麦克风的脉冲响应函数，该脉冲响应函数反映了耳机佩戴到人耳后耳机到人耳的声音传输特性，也是不同耳机佩戴方式和人耳差异下的声音传输特性，通过该脉冲响应函数和目标音效的频响数据来求得补偿频响数据，然后基于补偿频响数据来获取来划分均衡器的频带得到多个频段，并计算每个频段的目标增益，以目标增益设置对应的频段来对目标音效进行补偿，实现了根据耳机佩戴方式和人耳差异对均衡器进行设置，通过设置后的均衡器播放的音频在传输到人耳时能达到目标音效，提高了音效调节效果。
在对均衡器的频带进行增益计算前，通过用倍频程的方法、中心频率以及设置Q值来将均衡器的频带分为多个相互衔接的频段，既实现了对均衡器全频段的调控，也降低了对耳机均衡全频带分析的难度。
在计算均衡器的每个频段的目标增益时，通过将前后频段连续频率范围内的频点的增益的均值作为当前频段的增益典型值，既可以缩小与相邻频段的增益的差异，又能兼顾当前频段自身的增益特征，还简化了对耳机均衡频带的增益分析。
实施例三
图6为本发明实施例三提供的一种音效补偿装置的结构框图，应用于耳机，所述耳机内设置有扬声器和麦克风，具体可以包括如下模块：
录制信号采集模块601，用于当耳机佩戴到人耳且接收到音效调节指令时，通过扬声器播放测试信号对应的音频以及通过麦克风采集音频得到录制信号；
脉冲响应函数确定模块602，用于根据测试信号和录制信号确定扬声器到麦克风的脉冲响应函数；
补偿频响数据确定模块603，用于针对每种目标音效，基于脉冲响应函数和目标音效的预设频响数据确定目标音效的补偿频响数据；
目标音效补偿模块604，用于基于补偿频响数据设置耳机的均衡器以对目标音效补偿。
在本发明的一个可选实施例中，脉冲响应函数确定模块602，包括：
权值系数初始化子模块，用于初始化滤波器的权值系数；
输出信号获取子模块，用于将录制信号输入滤波器中得到输出信号；
误差信号获取子模块，用于计算输出信号和测试信号的差值得到误差信号；
迭代次数判断子模块，用于判断滤波器当前的迭代次数是否达到预设次数；
脉冲响应函数确定子模块，用于在滤波器当前的迭代次数达到预设次数时将权值系数作为扬声器到麦克风的脉冲响应函数；
权值系数更新子模块，用于在滤波器当前的迭代次数未达到预设次数时，基于误差信号更新滤波器的权值系数，返回执行输出信号获取子模块所执行的内容。
在本发明的一个可选实施例中，补偿频响数据确定模块603，包括：
特征频响数据获取子模块，用于采用预设的采样点数对脉冲响应函数进行快速傅里叶变换得到特征频响数据；
补偿频响数据计算子模块，用于计算目标音效的预设频响数据与特征频响数据的差值得到补偿频响数据。
在本发明的一个可选实施例中，目标音效补偿模块604，包括：
中心频率计算子模块，用于基于采样点数、耳机的均衡器的频带及预设的倍频程计算频带的多个中心频率，其中，频带等于补偿频响数据对应的频带；
频段确定子模块，用于针对每个中心频率，根据预设的倍频程确定中心频率对应的频段；
目标增益计算子模块，用于根据补偿频响数据计算每个频段的目标增益；
目标音效补偿子模块，用于针对均衡器的频段，采用频段对应的目标增益进行设置以对目标音效补偿。
在本发明的一个可选实施例中，中心频率计算子模块，包括：
频点数量获取单元，用于根据采样点数获取耳机的均衡器的频带的频点数量；
频率分辨率计算单元，用于计算频带与频点数量的比值得到频带的频率分辨率；
中心频率确定单元，用于根据预设的倍频程和频率分辨率得到频带的多个中心频率。
在本发明的一个可选实施例中，目标增益计算子模块，包括：
频点增益获取单元，用于根据补偿频响数据获取频带中的频点对应的增益；
目标增益计算单元，用于针对每个频段，计算频段的前一频段到后一频段的连续频率范围内、频点的增益总和与频点数量的比值，将比值作为频段的目标增益。
在本发明的一个可选实施例中，音效补偿装置，还包括：
特征频响数据发送模块，用于将特征频响数据发送给手机APP，手机APP用于根据特征频响数据绘制特征频响曲线。
在本发明的一个可选实施例中，音效补偿装置，还包括：
校验回复指令发送模块，用于生成校验回复指令并将校验回复指令发送给手机APP，手机APP用于在接收到校验回复指令时提示用户音效设置成功并显示特征频响曲线和预设频响数据对应的目标频响曲线。
在本发明的一个可选实施例中，音效补偿装置，还包括：
音效关闭模块，用于在接收到手机APP发送的音效关闭指令后，停止基于补偿频响数据设置耳机的均衡器。
音效关闭成功指令发送模块，用于生成音效关闭成功指令并将音效关闭成功指令发送至手机APP，手机APP用于在接收到音效关闭成功指令后提示用户音效关闭成功。
本发明实施例所提供的音效补偿装置可执行本发明任意实施例所提供的音效补偿方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
参照图7，示出了本发明一个示例中的一种耳机的结构框图。如图7所示，该耳机具体可以包括：处理器701、存储器702、输入装置703、输出装置704以及通信装置705。该耳机中处理器701的数量可以是一个或者多个，图7中以一个处理器701为例。该耳机中存储器702的数量可以是一个或者多个，图7中以一个存储器702为例。该耳机的处理器701、存储器702、输入装置703、输出装置704以及通信装置705可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
存储器702作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，存储器702可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储器702可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器702可进一步包括相对于处理器701远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
通信装置705，用于与其他设备建立通信连接，其可以是蓝牙。
输入装置703可用于接收输入的数字或者字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置704可以包括扬声器等音频设备。需要说明的是，输入装置703和输出装置704的具体组成可以根据实际情况设定。
处理器701通过运行存储在存储器702中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述音效补偿方法。
具体地，实施例中，处理器701执行存储器702中存储的一个或多个程序时，具体实现本发明实施例一和/或实施例二提供的音效补偿方法。
实施例五
本发明实施例五还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可实现本发明任意实施例中的音效补偿方法。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明应用于设备上任意实施例所提供的音效补偿方法。
需要说明的是，对于装置、耳机、存储介质实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得耳机执行本发明各个实施例所述的音效补偿方法。
值得注意的是，上述音效补偿装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种音效补偿方法，其特征在于，应用于耳机，所述耳机内设置有扬声器和麦克风，所述方法包括：
当耳机佩戴到人耳且接收到音效调节指令时，通过扬声器播放测试信号对应的音频以及通过麦克风采集所述音频得到录制信号；
根据所述测试信号和所述录制信号确定所述扬声器到所述麦克风的脉冲响应函数；
针对每种目标音效，基于所述脉冲响应函数和所述目标音效的预设频响数据确定所述目标音效的补偿频响数据；
基于所述补偿频响数据设置所述耳机的均衡器以对所述目标音效补偿；
所述基于所述脉冲响应函数和所述目标音效的预设频响数据确定所述目标音效的补偿频响数据，包括：
采用预设的采样点数对所述脉冲响应函数进行快速傅里叶变换得到特征频响数据；
计算所述目标音效的预设频响数据与所述特征频响数据的差值得到所述补偿频响数据；
所述特征频响数据包含设定数量的频率点及其对应的增益；
所述基于所述补偿频响数据设置所述耳机的均衡器以对所述目标音效补偿，包括：
基于所述采样点数、所述耳机的均衡器的频带及预设的倍频程计算所述频带的多个中心频率，其中，所述频带等于所述补偿频响数据对应的频带；
针对每个所述中心频率，根据预设的倍频程确定所述中心频率对应的频段；
根据所述补偿频响数据计算每个所述频段的目标增益；
针对所述均衡器的所述频段，采用所述频段对应的目标增益进行设置以对所述目标音效补偿；
所述针对每个所述中心频率，根据预设的倍频程确定所述中心频率对应的频段，包括：
在确定各所述频段的中心频率后，设置品质因数用于调整所述频段的带宽。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述测试信号和所述录制信号确定所述扬声器到所述麦克风的脉冲响应函数，包括：
初始化滤波器的权值系数；
将所述录制信号输入所述滤波器中得到输出信号；
计算所述输出信号和所述测试信号的差值得到误差信号；
判断滤波器当前的迭代次数是否达到预设次数；
若是，将所述权值系数作为所述扬声器到所述麦克风的脉冲响应函数；
若否，基于所述误差信号更新所述滤波器的权值系数，返回执行将所述录制信号输入所述滤波器得到输出信号的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述采样点数、所述耳机的均衡器的频带及预设的倍频程计算所述频带的多个中心频率，包括：
根据所述采样点数获取所述耳机的均衡器的频带的频点数量；
计算所述频带与所述频点数量的比值得到所述频带的频率分辨率；
根据预设的倍频程和所述频率分辨率得到所述频带的多个中心频率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述补偿频响数据计算每个所述频段的目标增益，包括：
根据所述补偿频响数据获取所述频带中的频点对应的增益；
针对每个所述频段，计算所述频段的前一频段到后一频段的连续频率范围内、频点的增益总和与频点数量的比值，将所述比值作为所述频段的目标增益。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采用预设的采样点数对所述脉冲响应函数进行快速傅里叶变换得到特征频响数据之后，还包括：
将所述特征频响数据发送给手机APP，所述手机APP用于根据所述特征频响数据绘制特征频响曲线。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述手机APP预先存储有所述目标音效的预设频响数据，在所述基于所述补偿频响数据设置所述耳机的均衡器以对所述目标音效补偿之后，还包括：
生成校验回复指令并将所述校验回复指令发送给手机APP，所述手机APP用于在接收到所述校验回复指令时提示用户音效设置成功并显示所述特征频响曲线和所述预设频响数据对应的目标频响曲线。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述补偿频响数据设置所述耳机的均衡器以对所述目标音效补偿之后，还包括：
在接收到手机APP发送的音效关闭指令后，停止基于所述补偿频响数据设置所述耳机的均衡器；
生成音效关闭成功指令并将所述音效关闭成功指令发送至手机APP，所述手机APP用于在接收到所述音效关闭成功指令后提示用户音效关闭成功。
8.一种音效补偿装置，其特征在于，应用于耳机，所述耳机内设置有扬声器和麦克风，包括：
录制信号采集模块，用于当耳机佩戴到人耳且接收到音效调节指令时，通过扬声器播放测试信号对应的音频以及通过麦克风采集所述音频得到录制信号；
脉冲响应函数确定模块，用于根据所述测试信号和所述录制信号确定所述扬声器到所述麦克风的脉冲响应函数；
补偿频响数据确定模块，用于针对每种目标音效，基于所述脉冲响应函数和所述目标音效的预设频响数据确定所述目标音效的补偿频响数据；
目标音效补偿模块，用于基于所述补偿频响数据设置所述耳机的均衡器以对所述目标音效补偿；
所述补偿频响数据确定模块，包括：
特征频响数据获取子模块，用于采用预设的采样点数对所述脉冲响应函数进行快速傅里叶变换得到特征频响数据；
补偿频响数据计算子模块，用于计算所述目标音效的预设频响数据与所述特征频响数据的差值得到所述补偿频响数据；
所述特征频响数据包含设定数量的频率点及其对应的增益；
所述目标音效补偿模块，包括：
中心频率计算子模块，用于基于所述采样点数、所述耳机的均衡器的频带及预设的倍频程计算所述频带的多个中心频率，其中，所述频带等于所述补偿频响数据对应的频带；
频段确定子模块，用于针对每个所述中心频率，根据预设的倍频程确定所述中心频率对应的频段；
目标增益计算子模块，用于根据所述补偿频响数据计算每个所述频段的目标增益；
目标音效补偿子模块，用于针对所述均衡器的所述频段，采用所述频段对应的目标增益进行设置以对所述目标音效补偿；
所述频段确定子模块，还用于在确定各所述频段的中心频率后，设置品质因数用于调整所述频段的带宽。
9.一种耳机，其特征在于，所述耳机包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一项所述的音效补偿方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的音效补偿方法。
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| GR01 | Patent grant | ||
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