CN114745636A - 一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法，该方法将包括耳机壳体设置多个发声单元，每个所述壳体内设置6个以上所述发声单元，组成环绕声和全景声系统；所述6个发声单元依次是2个顶部发声单元、一个前部发声单元、一个侧部发声单元、一个后部发声单元及一个超低音发声单元，所述后部发声单元设置在所述壳体的后部中心位置；音频输出信号通过音频解码电路、DSP音效处理电路、多通道音频放大电路进行处理，通过上述的发声单元进行播放。本发明按照环绕声和全景声的方式部署发声单元，向下兼容5.1和7.1环绕声格式，这样，利用耳机即可实现多声道环绕声、全景声的重放。

Description

一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法

技术领域

本发明涉及耳机的技术领域，尤指一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法。

背景技术

立体声，就是指具有立体感的声音。自然界发出的声音是立体声，但如果把这些立体声经记录、放大等处理后而重放时，所有的声音都从一个扬声器放出来，这种重放声（与原声源相比）就不是立体的了。这是由于各种声音都从同一个扬声器发出，原来的空间感（特别是声群的空间分布感）也消失了。如果从记录到重放整个系统能够在一定程度上恢复原发生的空间感（，那么，这种具有一定程度的方位层次感等空间分布特性的重放声，称为立体声。

一般所谓立体声是利用现代电声技术在不改变左右声道扬声器位置的情况下，对左右声道各组音响的各频率成分的音量与相位分别进行调节，使各组音响在正面不同的位置上出现心理上的“声像”。人们在真实生活里听到的声音，基本上是从四面八方传来的，但是由于技术限制，立体声音效是以左右两声道的方式呈现，因此无法呈现真实的声音效果。

环绕声是人类听觉对空间声源位置的全空间立体感知。环绕声，在立体声的基础上再增加两个置于背后的音箱，使各组音响不仅在正面、也还在背后不同的位置上出现心理上的“声像”，形成音响的全方位的空间立体感，环绕声才具有真正的音响空间感。目前比较流行的有5.1和7.1声道的环绕声。如图1所示，环绕声技术，在平面立体声的基础上增加了后方声道，可以在平面上把一定的声音氛围还原处理，但是效果仍然是平面的。

全景声在5.1或7.1环绕声的基础上增加2只顶部发声单元，实现声场包围，让专业影院以及家庭影院实现360°声场，无比接近“自然声”。如图2所示。全景声可以展现更多声音细节，提升观众的临场感受。全景声还原了真实世界里人们听声的条件，让声音从三维空间的各个方位袭来，呈现正常的声音还原效果，基本重现了一个真实的声音空间。

现有立体声耳机音源输入为立体声模拟音频信号，通过左右两只扬声器重放立体声节目。随着技术的提高，杜比5.1环绕声和7.1环绕声登上历史舞台，提升了听众的听觉感受，2012杜比全景声是杜比实验室研发的3D环绕声技术，更是突破了5.1和7.1环绕声的概念，营造了逼真的现场音效，展现了更多声音的细节。

但是杜比环绕声和全景声更多出现在影剧院里，较少出现在家庭影院，在便携式收听环境中基本没有实现。

然而，现有方案主要解决需要场地、设备等一系列的条件被满足时，才能实现环绕声多声道音场重发，这种重放方案空间大、成本高、设备多，推广难。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法，该方法利用耳机即可实现多声道环绕声、全景声的重放。体积小、成本低，易实现，易推广。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法，该方法将包括耳机壳体设置多个发声单元，每个所述壳体内设置6个以上所述发声单元，组成全景声系统；所述6个发声单元依次是2个顶部发声单元、一个前部发声单元、一个侧部发声单元、一个后部发声单元及一个超低音发声单元，所述后部发声单元设置在所述壳体的后部中心位置；所述顶部发声单元、前部发声单元、侧部发声单元、超低音发声单元分别位于所述壳体的前端上侧、前端左侧、前端右侧、前端下侧位置；所述方法通过7.1模拟音频小三芯或莲花端子、SPDIF、USB、蓝牙、2.4G（5.8G）端口进行音频输出，音频输出信号通过音频解码电路、DSP音效处理电路、多通道音频放大电路进行处理，通过上述的发声单元进行播放。本发明按照全景声的方式部署发声单元，向下兼容5.1和7.1环绕声格式，这样，利用耳机即可实现多声道环绕声、全景声的重放。

所述超低音发声单元发声频率为20-120Hz。

所述顶部发声单元与超低音发声单元、所述前部发声单元与侧部发声单元对称设置。

进一步，所述SPDIF、USB、蓝牙、2.4G（5.8G）端口接于音频解码电路，所述7.1模拟音频小三芯或莲花端子通过DSP音效处理电路，接于音频放大电路。

当所述音频的声道信息小于或等于所述耳机的声道数量时，有两种可选的声音重放方式，方式一为混合模式，方式二为独立模式。方式一所述音频解码电路将所述音频的低频发声信息按照其所属声道分配至所述音频放大电路的各相应通道中，通过DSP音效处理电路，并最终驱动相应的发声单元；所述音频解码电路将所述音频的中频和高频发声信息按照其所属声道均衡分配至所述音频放大电路的各相应通道中，通过DSP音效处理电路，并最终驱动相应的各发声单元。方式二所述音频解码电路将所述音频的低频发声信息按照其所属声道分配至所述音频放大电路的低音通道中，通过DSP音效处理电路，并最终驱动相应的低频发声单元；其他声道发声信息按照其所属声道分配至DSP音效处理电路，通过多通道音频放大电路的各相应通道，并最终驱动相应的各发声单元。

当所述音频的声道信息大于所述耳机的声道数量时，所述音频解码电路将所述音频中能够与所述耳机的声道相匹配的发声信息按照其所属声道通过DSP音效处理电路分配至所述音频放大电路的各相应通道中并最终驱动相应的各发声单元；所述音频解码电路将所述音频中不能够与所述耳机的声道相匹配的发声信息分解通过DSP音效处理电路并将其分配至所述音频放大电路的同侧通道中，最终驱动相应的各发声单元。本发明的有益效果在于：

本发明使用环绕声或全景声播放器，将多轨声道通过耳机中数个小喇叭，实现环绕声甚至是全景声的重放，用耳机达到影院效果，能够逼真模拟真实的环境音效。

附图说明

图1 是现有7.1环绕声音箱摆放示意图。

图2 是现有全景声音箱摆放示意图。

图3 是本发明所实现耳机中发声单元的布局图。

图4 是本发明所实现的功能示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

请参阅图3所示，为本发明设置于耳机中的发声单元设置布局图。左耳机为例，包含：顶部、左前、左侧、左后、超低音发声单元。具体地说，耳机具有耳机支架1及耳机壳体2（左耳机），其中耳机壳体内设置有两个顶部发声单元21、左前发声单元22、左侧发声单元23、左后发声单元24、超低音发声单元25，且顶部发声单元21、左前发声单元22、左侧发声单元23、左后发声单元24、超低音发声单元25依照图示位置进行排列，以形成多声道环绕声或全景声的播放效果。

因此，本发明所实现的利用耳机实现多声道全景声重放的方法，是将耳机壳体设置多个发声单元，每个所述壳体内设置6个以上所述发声单元，组成全景声系统；所述6个发声单元依次是2个顶部发声单元、一个前部发声单元、一个侧部发声单元、一个后部发声单元及一个超低音发声单元，所述后部发声单元设置在所述壳体的后部中心位置；所述顶部发声单元、前部发声单元、侧部发声单元、超低音发声单元分别位于所述壳体的前端上侧、前端左侧、前端右侧、前端下侧位置；所述方法通过7.1模拟音频小三芯或莲花端子、SPDIF、USB、蓝牙、2.4G（5.8G）端口进行音频输出，音频输出信号通过音频解码电路、DSP音效处理器、音频放大电路进行处理，通过上述的发声单元进行播放。本发明按照全景声的方式部署发声单元，向下兼容5.1和7.1环绕声格式，这样，利用耳机即可实现多声道环绕声、全景声的重放。

请参阅图4所示，为本发明的功能示意图，分为五大部分：

1、音源输入选择部分；

2、多声道数字音频解码部分；

3、DSP音效处理器部分；

4、10通道模拟音频放大器；

5、多声道耳机。

其中，音源输入选择部分为接入的音频传输接口，系统支持接入数字音频传输接口（USB、蓝牙、2.4G（5.8G）、SPDIF）和模拟音频传输接口（RCA莲花或小三芯、大三芯接口）。音频信号进入音源选择模块，音源选择模块根据优先级选择出一路音频信号，如果是数字音频信号，将信号传递给数字音频解码器，如果是模拟信号直接传递给模拟音频放大器。

多声道数字音频解码部分为多声道数字音频解码器，多声道数字音频解码器将数字音频解码出立体声或5.1环绕声或7.1环绕声或全景声信号，将各路声道通过DAC转换电路，送至DSP音效处理器。

DSP音效处理部分为DSP音效处理器，对输入的音频信息进行音效处理，具有多种可选的音响效果，包括厅堂效果、剧院效果、游戏效果等等。也可对音频信息进行旁通，保证音频信息的纯正。

10通道模拟音频放大器将模拟信号放大驱动耳机中的多个发声单元，实现多声道全景声的重放。模拟音频放大器带有总音量控制，每组模拟音频放大器均带有独立的音量调节、音调和均衡调节控制单元。

多声道耳机的结构如上文所示，具有耳机支架1及耳机壳体2，耳机壳体2内具有6个以上发声单元。

系统带有参数记忆功能，对音效、音量、音调、均衡等参数予以保存和调用。

系统支持USB或可充电电池供电模式。

图4所示，音源选择有多种，包括SPDIF、USB、蓝牙、无线2.4G（5.8G）、RCA等，音源选择后进入多声道数字音频解码和模拟音频放大器，其中SPDIF、USB、蓝牙、无线2.4G（5.8G）这些数字音频信号进入多声道数字音频解码进行处理，RCA接口输入的模拟音频信号则通过模拟音频放大器进行处理；多声道数字音频解码处理后传输给模拟音频放大器，通过模拟音频放大器转化为音频信号输出给耳机。

本发明具有以下特点：

1、 支持多种音源输入，包括：数字音频传输接口（USB、蓝牙、2.4G、SPDIF）和模拟音频传输接口（RCA莲花或小三芯、大三芯接口）。

2、 音源切换选择支持自动和手动切换。自动切换模式下，根据优先级对多路信号同时输入的情况下进行选择。

3、 音源切换选择可以对输入的信号是数字格式还是模拟格式进行判断。

4、 数字音频解码器对输入的数字音频信号进行解码，支持的音频格式可以是立体声、5.1环绕声、7.1环绕声、全景声等。

5、 DSP音效处理器，对输入的音频信息进行音效处理，具有多种可选的音响效果，也可对音频信息进行旁通。

6、模拟音频放大器是6组以上独立的立体声放大器，可以根据需要关闭不用的音频放大通道，节省电量。

7、 模拟音频放大器带有总音量控制，每组放大器均带有独立的音量调节、音调和均衡调节控制单元。

8、 系统带有参数记忆功能，对音效、音量、音调、均衡等参数予以保存和调用。

9、 系统支持USB或可充电电池供电模式。

10、音源切换选择、数字音频解码器、模拟音频放大器、参数记忆功能、电池均内置在耳机内部，体积小利于随身携带。

所以，本发明优点如下：

a)头戴耳机式设计，体积小，携带方便，成本低，易推广。

b)音源输入支持多种格式，接口支持RCA、USB、SPDIF、同轴、无线蓝牙、无线2.4G(5.8G)等类型。

c)包含5.1环绕声、7.1环绕声、9.1全景声解码电路，实现对各种音场效果的解码。

d)包含可DSP音效处理器，实现各种音效，可旁通。

e)包含独立6组以上立体声高品质音频放大器，驱动耳机的发声单元。

f)耳机内部包含多只发声单元，形成360°的声场效果，实现多声道环绕声重放，通过增加顶部发声单元，可实现全景声重放，实现3D的声场效果。

g) 使用内置可充电电池和外置USB供电（充电）模式，供电方式灵活。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法，该方法将包括耳机壳体设置多个发声单元，每个所述壳体内设置6个以上所述发声单元，组成全景声系统；所述6个发声单元依次是2个顶部发声单元、一个前部发声单元、一个侧部发声单元、一个后部发声单元及一个超低音发声单元，所述后部发声单元设置在所述壳体的后部中心位置；所述顶部发声单元、前部发声单元、侧部发声单元、超低音发声单元分别位于所述壳体的前端上侧、前端左侧、前端右侧、前端下侧位置；音频输出信号通过音频解码电路、DSP音效处理电路、多通道音频放大电路进行处理，通过上述的发声单元进行播放。

2.根据权利要求1所述的一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法，其特征在于所述超低音发声单元发声频率为20-120Hz。

3.根据权利要求1所述的一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法，其特征在于所述顶部发声单元与超低音发声单元、所述前部发声单元与侧部发声单元对称设置。

4.根据权利要求1所述的一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法，其特征在于所述方法通过7.1模拟音频小三芯或莲花端子、SPDIF、USB、蓝牙、2.4G(5.8G)进行音频输出，其中，所述SPDIF、USB、蓝牙、2.4G(5.8G)端口接于音频解码电路，所述7.1模拟音频小三芯或莲花端子通过DSP音效处理电路接于音频放大电路。

5.根据权利要求1所述的一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法，其特征在于当所述音频的声道信息小于或等于所述耳机的声道数量时，有两种可选的声音重放方式，方式一为混合模式，方式二为独立模式；方式一所述音频解码电路将所述音频的低频发声信息按照其所属声道分配至所述音频放大电路的各相应通道中，通过DSP音效处理电路，并最终驱动相应的发声单元；所述音频解码电路将所述音频的中频和高频发声信息按照其所属声道均衡分配至所述音频放大电路的各相应通道中，通过DSP音效处理电路，并最终驱动相应的各发声单元；方式二所述音频解码电路将所述音频的低频发声信息按照其所属声道分配至所述音频放大电路的低音通道中，通过DSP音效处理电路，并最终驱动相应的低频发声单元；其他声道发声信息按照其所属声道分配至DSP音效处理电路，通过多通道音频放大电路的各相应通道，并最终驱动相应的各发声单元。

6.根据权利要求1所述的一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法，其特征在于当所述音频的声道信息大于所述耳机的声道数量时，所述音频解码电路将所述音频中能够与所述耳机的声道相匹配的发声信息按照其所属声道通过DSP音效处理电路分配至所述音频放大电路的各相应通道中并最终驱动相应的各发声单元；所述音频解码电路将所述音频中不能够与所述耳机的声道相匹配的发声信息分解通过DSP音效处理电路并将其分配至所述音频放大电路的同侧通道中，最终驱动相应的各发声单元。

7.根据权利要求1所述的一种利用耳机实现多声道全景声重放的方法，其特征在于音频解码电路具体实现为数字音频解码器，多通道音频放大电路具体实现为模拟音频放大器；

音频信号进入音源选择模块，音源选择模块根据优先级选择出一路音频信号，如果是数字音频信号，将信号传递给数字音频解码器，解码后的音频信息传递给DSP音效处理电路，如果是模拟信号直接传递给DSP音效处理电路，再传递给模拟音频放大器；

多声道数字音频解码部分为多声道数字音频解码器，多声道数字音频解码器将数字音频解码出立体声或5.1环绕声或7.1环绕声或全景声信号，将各路声道通过DAC转换电路，经DSP音效处理电路，送至模拟音频放大器；

DSP音效处理器对输入的音频信息进行音效处理，具有多种可选的音响效果，包括厅堂效果、剧院效果、游戏效果，也对音频信息进行旁通，保证音频信息的纯正；

多通道模拟音频放大器将多声道的模拟信号放大，驱动耳机中的多个发声单元，实现多声道环绕声和全景声的重放；模拟音频放大器带有总音量控制，每组模拟音频放大器均带有独立的音量调节、音调和均衡调节控制单元。

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