CN116233730A - 空间音频处理装置、设备、方法以及头戴耳机 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供一种空间音频处理装置、设备、方法以及头戴耳机，其中，所述装置包括：空间音频处理模块和空间声信号调整模块；所述空间音频处理模块用于：获取音频源信号；利用空间音频算法对所述音频源信号进行处理得到空间声信号；对所述空间声信号进行过滤处理得到低频空间声信号和高频空间声信号，所述高频空间声信号是大于等于预设频率的声信号，所述低频空间声信号是小于所述预设频率的声信号；所述空间声信号调整模块用于：对所述低频空间声信号和所述高频空间声信号分别进行动态调整得到低频目标声信号和高频目标声信号。

Description

空间音频处理装置、设备、方法以及头戴耳机

技术领域

本公开涉及声信号处理技术领域，本公开涉及但不限于一种空间音频处理装置、设备、方法以及头戴耳机。

背景技术

随着目前3D沉浸声效果的发展，越来越多的游戏及电影支持沉浸声效果。目前3D沉浸声效果的实现有两种方式，一类是在空间的多个目标位置内布置多个声音装置，通过多个方位的多个声音装置输出声音实现3D沉浸声效果。另一类是基于空间音频算法，即通过现有的空间音频算法对原始声音信号进行处理，得到多个方向上的虚拟声音信号，将多个方向上的虚拟声音信号通过分别位于人左右两只耳朵的两个喇叭输出。

但是，上述第一种方式需要投入大量的时间成本、人力成本以及金钱成本在一个房间内的多个目标位置内布置多个声音装置，上述第二种方式中空间音频算法受芯片算力和算法逻辑的限制，空间音频效果并不理想，为了提升空间音频效果，前人一直致力于空间音频算法的改进或者为其配备算力更强的芯片，但是，由于空间音频算法的改进难度大、研发投入成本高、芯片价格昂贵等原因，空间音频效果难以提升。

发明内容

本公开实施例提供一种空间音频处理装置、设备、方法以及头戴耳机。

第一方面，本公开实施例提供一种空间音频处理装置，所述装置包括：空间音频处理模块和空间声信号调整模块；所述空间音频处理模块用于：获取音频源信号；利用空间音频算法对所述音频源信号进行处理得到空间声信号；对所述空间声信号进行过滤处理得到低频空间声信号和高频空间声信号，所述高频空间声信号是大于等于预设频率的声信号，所述低频空间声信号是小于所述预设频率的声信号；所述空间声信号调整模块用于：对所述低频空间声信号和所述高频空间声信号分别进行动态调整得到低频目标声信号和高频目标声信号。

本方案中，并不是将空间音频算法获得的空间声信号直接输出，而是将现有空间音频算法输出空间声信号分为低频空间声信号和高频空间声信号，并对低频空间声信号和高频空间声信号分别进行处理后输出，以通过后期处理弥补空间音频算法以及芯片算力的不足，让用户体验更好的3D沉浸声效果。

在一些实施例中，所述音频源信号包括左音频源信号，所述空间声信号包括左空间声信号，所述低频空间声信号包括左低频空间声信号，所述高频空间声信号包括左高频空间声信号；所述低频目标声信号包括左低频目标声信号，所述高频目标声信号包括左高频目标声信号；所述空间音频处理装置还包括两个工作频率不同的第一左扬声器和第二左扬声器，所述左低频目标声信号通过所述第一左扬声器输出，所述左高频目标声信号通过所述第二左扬声器输出。

在一些实施例中，所述音频源信号包括右音频源信号，所述空间声信号包括右空间声信号，所述低频空间声信号包括右低频空间声信号，所述高频空间声信号包括右高频空间声信号；所述低频目标声信号包括右低频目标声信号，所述高频目标声信号包括右高频目标声信号；所述空间音频处理装置还包括两个工作频率不同的第一右扬声器和第二右扬声器，所述右低频目标声信号通过所述第一右扬声器输出，所述右高频目标声信号通过所述第二右扬声器输出。

第二方面，本公开实施例提供一种空间音频处理方法，所述方法包括：

获取音频源信号；利用空间音频算法对所述音频源信号进行处理得到空间声信号；对所述空间声信号进行过滤处理得到低频空间声信号和高频空间声信号，所述高频空间声信号是大于等于预设频率的声信号，所述低频空间声信号是小于所述预设频率的声信号；对所述低频空间声信号和所述高频空间声信号分别进行动态调整得到低频目标声信号和高频目标声信号。

第三方面，本公开实施例提供一种头戴耳机，包括上述任一实施例中的空间音频处理装置。

第四方面，本公开实施例提供一种空间音频处理设备，所述设备包括：至少两个输出装置，每一所述输出装置包括并列的2路处理通路和与每一所述处理通路连接的扬声器；其中：每一所述处理通路，用于对一路空间声信号进行过滤处理，得到高频空间声信号或低频空间声信号；所述空间声信号是利用空间音频算法对获取的音频源信号进行处理得到的，所述高频空间声信号是大于等于预设频率的声信号，所述低频空间声信号是小于所述预设频率的声信号；对所述高频空间声信号或所述低频空间声信号进行动态调整，得到相应的高频目标声信号或低频目标声信号，将所述高频目标声信号或所述低频目标声信号输出给对应的扬声器进行播放；在每一所述输出装置中，两路所述目标声信号包括所述高频目标声信号和所述低频目标声信号，以及，每一所述扬声器的工作频率不同。

在一些实施例中，所述设备包括两个输出装置，所述设备还包括：数字信号处理器，用于利用空间音频算法对所述音频源信号中的左音频源信号和右音频源信号进行处理，得到左空间声信号和右空间声信号；其中，所述左空间声信号传输至所述两个输出装置中的第一输出装置，所述右空间声信号传输至所述两个输出装置中的第二输出装置。

在一些实施例中，每一所述处理通路均包括依次串联的均衡器、动态范围控制器和数模转换器；其中：所述均衡器，用于对所属处理通路中的空间声信号进行过滤处理，得到所述高频空间声信号或所述低频空间声信号；所述动态范围控制器，用于对所述高频空间声信号或所述低频空间声信号进行动态调整，得到所述高频目标声信号或所述低频目标声信号；所述数模转换器，用于对所述高频目标声信号或所述低频目标声信号进行数模转换。

在一些实施例中，所述两个输出装置中的第一输出装置中：所述空间声信号包括左空间声信号，所述低频空间声信号包括左低频空间声信号，所述高频空间声信号包括左高频空间声信号，所述低频目标声信号包括左低频目标声信号，所述高频目标声信号包括左高频目标声信号；所述两个输出装置中的第二输出装置中：所述空间声信号包括右空间声信号，所述低频空间声信号包括右低频空间声信号，所述高频空间声信号包括右高频空间声信号，所述低频目标声信号包括右低频目标声信号，所述高频目标声信号包括右高频目标声信号；其中，所述左低频目标声信号和所述右低频目标声信号的频段相同或不同；所述左高频目标声信号和所述右高频目标声信号的频段相同或不同。

在一些实施例中，在左低频目标声信号和所述右低频目标声信号的频段相同，以及所述左高频目标声信号和所述右高频目标声信号的频段相同的情况下，所第一输出装置中的一路处理通路与所述第二输出装置中的一路处理通路共用均衡器；所述第一输出装置中的另一路处理通路与所述第二输出装置中的另一路处理通路共用均衡器。

在一些实施例中，所述空间音频处理设备为耳机，所述第一输出装置的第一左扬声器和第二左扬声器位于所述耳机的左耳罩，所述第二输出装置的第一右扬声器和第二右扬声器位于所述耳机的右耳罩。

在一些实施例中，所述第一左扬声器用于播放所述左低频目标声信号，所述第二左扬声器用于播放所述左高频目标声信号；所述第一右扬声器用于播放所述右低频目标声信号，所述第二右扬声器用于播放所述右高频目标声信号；

以及，所述第一左扬声器位于所述左耳罩的中心，所述第二左扬声器位于所述左耳罩中面壳的一侧；所述第一右扬声器位于所述右耳罩的中心；所述第二右扬声器位于所述右耳罩中面壳的一侧。

附图说明

在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

图1为本公开实施例提供的一种空间音频处理装置的组成结构示意图；

图2为本公开实施例提供的另一种空间音频处理装置的组成结构示意图；

图3为本公开实施例提供的一种空间音频处理方法的实现流程示意图；

图4为本公开实施例提供的一种耳机的组成结构示意图；

图5为本公开实施例提供的一种两个扬声器的频响曲线示意图；

图6为本公开实施例提供的一种确认空间音频处理设备的效果的流程示意图；

图7为本公开实施例提供的一种7.1声道多环绕扬声器的布置示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本公开更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本公开可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本公开发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本公开教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本公开必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本公开的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

在介绍本公开实施例之前，首先，对以下头部相关传递函数进行解释：

头部相关传递函数(Head Related Transfer Function，HRTF)：是将声信号在自由场传到鼓膜处的传输函数，该函数是以距离、水平方位角、仰角、频率和对象为自变量的函数。

其次，对相关技术中提高模拟沉浸声效果的算法的精确度的方法进行介绍，一般包括以下三种方法：

1)手机雷达建模扫描拟合：通过手机自带红外雷达进行扫描，得到人耳模型后再与预设模型进行对比，精准度较好但需要特定手机设备支持，普遍性较差。

2)人耳拍照扫描拟合：通过手机拍照上传识别，对比现有模型再匹配数据，由于照片不包含耳机3维信息，精准度一般，同样需要手机支持。

3)通过扬声器及麦克风(mic)进行头部传递函数测量，测量结果进行计算或与模型库进行匹配，由于测量过程对环境要求较高，很难得到有效数据。

由于上述提高模拟沉浸声效果的算法的精确度的方法均不能改善由于人耳形状及大小不同导致的单扬声器虚拟沉浸声效果声源方位误差的问题。因此需要提供一种能够改善上述问题的空间音频处理装置、设备、方法和头戴耳机。

有鉴于此，本公开实施例提供一种空间音频处理装置，参考图1，包括：空间音频处理模块100和空间声信号调整模块200；其中：

空间音频处理模块100用于：获取音频源信号；利用空间音频算法对音频源信号进行处理得到空间声信号；对空间声信号进行过滤处理得到低频空间声信号和高频空间声信号，高频空间声信号是大于等于预设频率的声信号，低频空间声信号是小于预设频率的声信号；

空间声信号调整模块200用于：对低频空间声信号和高频空间声信号分别进行动态调整得到低频目标声信号和高频目标声信号。

这里，音频源信号可以包括左音频源信号(music source L)，也可以包括右音频源信号(music source R)，还可以同时包括左音频源信号和右音频源信号。

利用空间音频算法对音频源信号进行处理得到空间声信号的过程如下：对左音频源信号和右音频源信号做向上混音(Upmixing)处理，相当于加了一个混响，得到虚拟的多声道信号(例如7.1声道信号，其中：7.1声道信号包括左声道信号、右声道信号、左环绕声道信号、右环绕声道信号、左后环绕声道信号、右后环绕声道信号、中置声道信号以及低频效应声道信号，低频效应声道信号不作为头部相关传输函数的卷积目标的声道信号)。虚拟的多声道信号中除低频效应声道信号之外的每一个声道信号在输出的时候再卷积HRTF，即利用HRTF对虚拟的多声道信号中的每一个声道信号进行处理，这样就可以得到空间声信号。将空间声信号根据左右方位分成两组，可以得到左空间声信号和右空间声信号。

在实施时，如果得到的虚拟的多声道信号是7.1声道信号，那么得到的左空间声信号和右空间声信号中均包括5个声信号；如果得到的虚拟的多声道信号是5.1声道信号，那么得到的左空间声信号和右空间声信号均包括3个声信号。

基于上述描述，左空间声信号和右空间声信号至少包括以下三种情况：

情况一：左空间声信号包括中置声信号(C)、左声信号(L)、左环绕声信号和(LS)左后环绕声信号(LRS)，右空间声信号包括中置声信号、右声信号(R)、右环绕声信号(RS)和右后环绕声信号(RRS)；

情况二：左空间声信号包括中置声信号、左声信号和左后环绕声信号，右空间声信号包括中置声信号、右声信号和右后环绕声信号；

情况三：左空间声信号包括中置声信号、左声信号和左环绕声信号，右空间声信号包括中置声信号、右声信号和右环绕声信号。

预设频率可以根据播放高频空间声信号扬声器和播放低频空间声信号的扬声器的频响曲线的交点来确定。

动态调整可以是指：将低频空间声信号和高频空间声信号的幅值等比压缩至某一值(输出功率不过载)，防止对后续播放上述空间声信号的喇叭(或者扬声器)造成破坏。

在实施时，空间音频处理装置所包括的各模块，可以通过计算机设备中的处理器来实现；当然也可通过具体的逻辑电路实现；在实施的过程中，处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微处理器(Microprocessor Unit，MPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)或现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)等。

本公开实施例中，空间音频处理装置包括空间音频处理模块和空间声信号调整模块，其中，空间音频处理模块能够获取音频源信号，对其进行过滤处理和动态调整等一系列处理之后得到低频目标声信号和高频目标声信号。

显然，本实施例中，并不是将空间音频算法获得的空间声信号直接输出，而是将现有空间音频算法输出空间声信号分为低频空间声信号和高频空间声信号，并对低频空间声信号和高频空间声信号分别进行处理后输出，以通过后期处理弥补空间音频算法以及芯片算力的不足，让用户体验更好的3D沉浸声效果。

在一些实施例中，音频源信号包括左音频源信号，空间声信号包括左空间声信号，低频空间声信号包括左低频空间声信号，高频空间声信号包括左高频空间声信号；低频目标声信号包括左低频目标声信号，高频目标声信号包括左高频目标声信号；

空间音频处理装置还包括：两个工作频率不同的第一左扬声器和第二左扬声器，左低频目标声信号通过第一左扬声器输出，左高频目标声信号通过第二左扬声器输出。

第一左扬声器可以是低频扬声器(woofer)，也就是大喇叭，可以是40毫米(mm)的扬声器。第二左扬声器可以是高频扬声器(tweeter)，也就是小喇叭，可以是10mm的扬声器。

本公开实施例中，空间音频处理装置包括用于输出左低频目标声信号的第一左扬声器，以及用于输出左高频目标声信号的第二左扬声器，这样可以提高有方位感要求的沙盒类等游戏声音效果，实现空间上的沉浸声效果。

在一些实施例中，音频源信号包括右音频源信号，空间声信号包括右空间声信号，低频空间声信号包括右低频空间声信号，高频空间声信号包括右高频空间声信号；低频目标声信号包括右低频目标声信号，高频目标声信号包括右高频目标声信号；

空间音频处理装置还包括两个工作频率不同的第一右扬声器和第二右扬声器，右低频目标声信号通过第一右扬声器输出，右高频目标声信号通过第二右扬声器输出。

第一右扬声器可以是低频扬声器，可以是40mm的扬声器。第二右扬声器可以是高频扬声器，也就是小喇叭，可以是10mm的扬声器。

在实施时，第一左扬声器可以与第一右扬声器的的工作频率相同或不同；第二左扬声器可以与第二右扬声器的工作频率相同或不同，本公开实施例对此并不限定。

本公开实施例中，空间音频处理装置包括用于输出右低频目标声信号的第一右扬声器，以及用于输出右高频目标声信号的第二右扬声器，这样可以提高有方位感要求的沙盒类等游戏声音效果，实现空间上的沉浸声效果。

可以理解，由多个扬声器分别输出处于不同频率的空间音频信号，且由于多个扬声器之间存在一定的空间距离，通过该空间距离可以让用户有更好的沉浸声体验感。

在一些实施例中，空间音频处理装置可以包括第一左扬声器和第二左扬声器，以及第一右扬声器和第二右扬声器。

下面结合图2对本公开实施例中的空间音频处理装置进行介绍。参考图2，空间音频处理装置包括：空间音频处理模块100、空间声信号调整模块200、第一左扬声器1、第二左扬声器2、第一右扬声器3和第二右扬声器4。其中：

空间音频处理模块100包括DSP和均衡器(Equalizer，EQ)，其中，

DSP用于：获取音频源信号；利用空间音频算法对音频源信号进行处理得到空间声信号，空间声信号包括左空间声信号(包括C、L、LS和RLS)和右空间声信号(包括C、R、RS和RRS)。

EQ用于：对左空间声信号进行过滤处理得到左低频空间声信号和左高频空间声信号，对右空间声信号进行过滤处理得到右低频空间声信号和右高频空间声信号。

空间声信号调整模块200可以包括动态范围控制器(Dynamic Range Control，DRC)，用于：对左低频空间声信号和左高频空间声信号分别进行动态调整得到左低频目标声信号和左高频目标声信号；对右低频空间声信号和右高频空间声信号分别进行动态调整得到右低频目标声信号和右高频目标声信号。

空间声信号调整模块200还可以包括数模转换器(Digital to AnalogConverter，DAC)，用于：对左低频目标声信号和左高频目标声信号进行数模转换，对右低频目标声信号和右高频目标声信号进行数模转换。

第一左扬声器1，用于输出左低频目标声信号；

第二左扬声器2，用于输出左高频目标声信号；

第一右扬声器3，用于输出右低频目标声信号；

第二右扬声器4，用于输出右高频目标声信号。

本公开实施例还提供一种空间音频处理方法，参考图3，该方法包括以下步骤：

步骤S301，获取音频源信号；

步骤S302，利用空间音频算法对音频源信号进行处理得到空间声信号；

步骤S303，对空间声信号进行过滤处理得到低频空间声信号和高频空间声信号，高频空间声信号是大于等于预设频率的声信号，低频空间声信号是小于预设频率的声信号；

步骤S304，对低频空间声信号和高频空间声信号分别进行动态调整得到低频目标声信号和高频目标声信号。

在实施时，步骤S301至步骤S303可以通过空间音频处理模块来实现；步骤S304可以由空间声信号调整模块来实现。

以上方法实施例的描述，与上述装置实施例的描述是类似的，具有同装置实施例相似的有益效果。对于本公开方法实施例中未披露的技术细节，请参照本公开装置实施例的描述而理解。

本公开实施例还提供一种头戴耳机，包括上述任一实施例中的空间音频处理装置。

可以理解，由每个耳壳内的多个扬声器分别输出处于不同频率的空间音频信号，且由于每个耳壳内的多个扬声器之间存在一定的空间距离，通过该空间距离可以让用户有更好的沉浸声体验感。

本公开实施例还提供一种空间音频处理设备，该设备包括至少两个输出装置，图2仅示出了两个输出装置，分别为第一输出装置101和第二输出装置102，每一输出装置包括并列的2路处理通路和与每一处理通路连接的扬声器；其中：

每一处理通路，用于对一路空间声信号进行过滤处理，得到高频空间声信号或低频空间声信号；所述空间声信号是利用空间音频算法对获取的音频源信号进行处理得到的，高频空间声信号是大于等于预设频率的声信号，低频空间声信号是小于所述预设频率的声信号；

对高频空间声信号或低频空间声信号进行动态调整，得到相应的高频目标声信号或低频目标声信号，将高频目标声信号或低频目标声信号输出给对应的扬声器进行播放。

例如，第一输出装置101中的处理通路11，用于对利用空间音频算法对获取的音频源信号20处理得到的左空间声信号31进行过滤处理，得到(左)高频空间声信号，对(左)高频空间声信号进行动态调整，得到相应的(左)高频目标声信号，将(左)高频目标声信号输出给对应的扬声器2进行播放。

第一输出装置101中的处理通路12，用于对左空间声信号31进行过滤处理得到(左)低频空间声信号，对(左)低频空间声信号进行动态调整，得到相应的(左)低频目标声信号，将(左)低频目标声信号输出给对应的扬声器1进行播放。可以看出，第一输出装置101中的两路处理通路中的空间声信号相同。

第二输出装置102中的处理通路21，用于对利用空间音频算法对获取的音频源信号20进行处理得到的右空间声信号32进行过滤处理，得到(右)高频空间声信号，对(右)高频空间声信号进行动态调整，得到相应的(右)高频目标声信号，将(右)高频目标声信号输出给对应的扬声器4进行播放。

第二输出装置102中处理通路22，用于对右空间声信号32进行过滤处理，得到(右)低频空间声信号，对(右)低频空间声信号进行动态调整，得到相应的(右)低频目标声信号，将(右)低频目标声信号输出给对应的扬声器3进行播放。可以看出，第二输出装置102中的两路处理通路中的空间声信号相同。

在每一输出装置中，两路目标声信号包括高频目标声信号和低频目标声信号，以及，每一扬声器的工作频率不同。

需要说明的是，音频源信号可以是双声道立体声信号，参考图2，音频源信号20包括左音频源信号201和右音频源信号202。

扬声器2和扬声器4可以是高频扬声器；扬声器1和扬声器3可以是低频扬声器。第一输出装置中的扬声器1可以与第二输出装置中的扬声器3相同，也可以不同；第一输出装置中的扬声器2可以与第二输出装置中的扬声器4相同，也可以不同。本公开实施例中，扬声器尺寸及类型可根据实际产品进行调整，包括但不限于动铁及平面振膜。

本公开实施例中，空间音频处理设备包括至少两个输出装置，每一输出装置包括并列的2路处理通路以及与每一处理通路连接的扬声器，也就是说，该空间音频处理设备包括4路处理通路和与每一处理通路连接的扬声器，这样，一方面能够实现不同处理通路的单独调整，减少同一输出装置中两路目标声信号的重叠；另一方面能够解决之前单一扬声器通过算法还原沉浸声效果的局限性以及单一扬声器造成的部分人群可能前后方位辨别不是很准确，不能匹配更多的人的问题，提高了空间音频效果的容忍度，使使用空间音频处理设备的每个用户可以听到比之前更好的效果，从而受众人群更广。

在实施时，两个输出装置中的第一输出装置中：空间声信号包括左空间声信号，低频空间声信号包括左低频空间声信号，高频空间声信号包括左高频空间声信号，低频目标声信号包括左低频目标声信号，高频目标声信号包括左高频目标声信号；

两个输出装置中的第二输出装置中：空间声信号包括右空间声信号，低频空间声信号包括右低频空间声信号，高频空间声信号包括右高频空间声信号，低频目标声信号包括右低频目标声信号，高频目标声信号包括右高频目标声信号；

其中，左低频目标声信号和右低频目标声信号的频段相同或不同；左高频目标声信号和右高频目标声信号的频段相同或不同。

在实施时，同时参考图2和图4，空间音频处理设备可以是耳机，例如头戴式游戏耳机，两个输出装置中第一输出装置101的两个扬声器位于耳机的左耳罩103，两个输出装置中第二输出装置102的两个扬声器位于耳机的右耳罩104。也就是说，耳机的左耳罩103中包括第一左扬声器(woofer L)即为扬声器1和第二左扬声器(tweeter L)即为扬声器2，耳机的右耳罩104中包括第一右扬声器(woofer R)即为扬声器3和第二右扬声器(tweeter R)即为扬声器4。从图4中可以看出，耳机的左耳罩103中包括同一个输出装置的两个扬声器，即扬声器1和扬声器2，耳机的右耳罩104中包括同一个输出装置的两个扬声器，即扬声器3和扬声器4。

这样，左右两个耳罩中均有负责高频响应的扬声器和负责低频响应的扬声器，可以在一定程度上提升低频和高频的效果。

在一些实施例中，第一左扬声器用于播放左低频目标声信号，第二左扬声器用于播放左高频目标声信号；第一右扬声器用于播放右低频目标声信号，第二右扬声器用于播放右高频目标声信号。

第一左扬声器位于左耳罩的中心，第二左扬声器位于左耳罩中面壳的一侧；第一右扬声器位于右耳罩的中心；第二右扬声器位于右耳罩中面壳的一侧。在佩戴耳机后，第二左扬声器与第二右扬声器的中心轴线所在的方向(即扬声器的垂直方向)均与耳道方向相同。

换句话说，低频扬声器位于耳罩面壳中心处，高频扬声器位于耳罩面壳一侧，佩戴后高频扬声器的垂直方向与耳道方向一致。也即40mm低频扬声器位置为正左正右方向，10mm高频扬声器位于人耳左前方/右前方。

在实施时，耳罩的面壳可以为塑料支架，扬声器固定在塑料支架上。实施时，可以将扬声器与塑胶支架通过胶水进行密封，从而确保低频无泄漏。

本公开实施例中，耳机的扬声器由单个拓展成双单元阵列，且通过两扬声器位于耳朵不同的方位改善了由于人耳形状及大小不同导致的单扬声器虚拟沉浸声效果声源方位误差的问题，提高了沉浸声效果且无需使用外围设备进行校准修正，减少了测试校准步骤。

在一些实施例中，继续参考图2，空间音频处理设备包括两个输出装置，空间音频处理设备还包括：数字信号处理器30，用于利用空间音频算法对音频源信号20中的左音频源信号201和右音频源信号202进行处理，得到左空间声信号31和右空间声信号32；

其中，左空间声信号31传输至两个输出装置中的第一输出装置101，右空间声信号32传输至两个输出装置中的第二输出装置102。

在一些实施例中，每一处理通路均包括依次串联的均衡器动态范围控制器和数模转换器。

例如，处理通路11均包括依次串联的均衡器111、动态范围控制器112、数模转换器113。处理通路12均包括依次串联的均衡器121、动态范围控制器122和数模转换器123。

处理通路21均包括依次串联的均衡器211、动态范围控制器212和数模转换器213。处理通路22均包括依次串联的均衡器221、动态范围控制器222和数模转换器223。

均衡器，用于对所属处理通路中的空间声信号进行过滤处理，得到高频空间声信号或低频空间声信号；也就是调整左空间声信号和右空间声信号的频率响应；在实施时，均衡器111可以保留高于第一阈值的LS、RLS、L、C、RS、RRS、R，也就是通过频率高于第一阈值的信号(high pass)；均衡器121可以保留低于第一阈值的LS、RLS、L、C、RS、RRS、R，也就是通过频率低于第一阈值的信号(low pass)。均衡器211可以保留高于第二阈值的LS、RLS、L、C、RS、RRS、R；均衡器221可以保留低于第二阈值的LS、RLS、L、C、RS、RRS、R。其中，第一阈值可以是扬声器1和扬声器2频响曲线的交点对应的频率；第二阈值可以是扬声器4和扬声器3频响曲线的交点对应的频率。扬声器1(即低频扬声器)和扬声器2(即高频扬声器)频响曲线如图5所示，可以看出两个扬声器的频响曲线的交点为点A，点A对应的频率为X赫兹(Hz)，因此第一阈值可以是X；同理可以得到第二阈值，此处不再赘述。本公开实施例中，第一阈值可以与第二阈值相同，也可以不同。

动态范围控制器，用于对高频空间声信号或低频空间声信号进行动态调整，得到高频目标声信号或低频目标声信号。也就是将大的数字信号(音效)的幅值等比压缩至某一值(输出功率不过载)，防止经过EQ处理后的很大的数字信号(音效)对喇叭(或者扬声器)造成破坏；

数模转换器，用于对高频目标声信号或低频目标声信号进行数模转换，也就是将数字信号转换为模拟信号(模拟电流或模拟电压)，从而推动喇叭工作。

本公开实施例中，每一处理通路包括简单的器件，这样可以简化空间音频处理设备的组成结构。

在实施时，在左低频目标声信号和右低频目标声信号的频段相同，以及左高频目标声信号和右高频目标声信号的频段相同的情况下，两个输出装置中的第一输出装置101中的一路处理通路11与两个输出装置中的第二输出装置102中的一路处理通路21共用均衡器；两个输出装置中的第一输出装置101中的另一路处理通路12与两个输出装置中的第二输出装置102中的另一路处理通路22共用均衡器。也就是说，两个输出装置中连接大喇叭的处理通路共用一个均衡器，两个输出装置中连接小喇叭的处理通路共用一个均衡器。

在连接大喇叭(或者小喇叭)的处理通路共用一个均衡器的情况下，可以采用第一DSP芯片和第二DSP芯片来实现均衡器的功能。在实现的时候第一DSP芯片和第二DSP芯片可以是相同的或者是不同的。

本公开实施例中，处理通路11与处理通路21共用均衡器，处理通路12与处理通路22共用均衡器，这样可以节省布局面积，从而可以缩小空间音频处理设备的体积。

本公开实施例中，以空间音频处理设备为耳机，且第一输出装置中的扬声器1与第二输出装置中的扬声器3均为低频扬声器，第一输出装置中的扬声器2和第二输出装置中的扬声器4均为高频扬声器为例进行说明。耳罩中两扬声器的位置存在固定的距离L1(两扬声器膜片中心距离为L1)，10mm扬声器距离人耳距离为L2，40mm扬声器距离人耳距离为L3，则在固定频率Hx的相位差为公式(1)：

Pha＝((L3-L2)×Hx×360°)/V公式(1)；

其中，V＝340米每秒(m/s)，故当两扬声器距离人耳距离差一定时，相位差一定。

目前由于人耳形状及大小差异，目前沉浸声虚拟算法提供的拟合效果的时间差及相位差与实际情况有差异，导致部分人会出现位置偏移的情况，本公开实施例中，已经存在具有固定相位差及方位的两扬声器，虚拟算法可根据现有方位进行修正(假设人头正前方角度为0度(°)，角度逆时针增加，则40mm扬声器位于90°位置，假设10mm扬声器位于角度X处(0＜X＜90°)，预设理想左声道为30°。

已知人耳通过判断声源的主要因素为时间差和响度差，其中，时间差等效为相位差：由于固定频率Hx下，相位pha＝(L×Hx×360°)/V，L为声源距人耳距离。故可以通过调整DSP内左右音源信号的幅值或相位达到调整响度差和时间差的目的，降低了单扬声器虚拟算法的方位误差(10mm高音扬声器位于人耳左前和右前方，及无需通过虚拟算法虚拟左前及左后声道，降低了由于人耳差异导致的前后方位误差)，在进行延时及相位处理时可大大提高两扬声器的方位感，对沉浸声效果有很大的帮助。

在实际的空间音频处理设备应用中，参考图6，可以采用以下5个步骤来确定并调试该设备效果：

步骤S1，分别测试不同声道音响到声场中心人头的传递函数，并记为第一头部相关传递函数；

这里的音响可以包括扬声器，在测试第一头部相关传递函数的时候，需要在人或人工头的鼓膜处或者外耳处安置麦克风，并在空间中不同位置放置扬声器播放声信号，例如采用如图7所示的7个扬声器的布置来播放声信号。采用与7.1声道信号相同的标号C、L、R、LS、RS、RLS和RRS来表示图7中扬声器位置。各个声道的扬声器位于以人头为中心的圆周上，人头的前方位置的“C”表示出中置声道的扬声器位置。L和R是角度为30°和330°的位置，分别表示左声道扬声器和右声道扬声器的位置。RLS和RRS是角度为120°至150°之间以及210°至240°之间的位置，分别表示左后环绕声道信号和右后环绕声道信号的扬声器的位置。

通过步骤S1可以测试得到7个扬声器发出的声信号到人的两耳之间的频响和相位；同时可以测试得到麦克风接收到的声信号的频响和相位；将上述两个频响相除就可以得到第一头部相关传递函数。

步骤S2，分别测试1-4号扬声器(spk)到声场中心人头的传递函数，并记为第二头部相关传递函数；

步骤S2是采用1-4号扬声器播放声信号来测试第二头部相关传递函数。其中，1-4号扬声器中1号扬声器即为前述中的位于左耳罩中的低频扬声器，2号扬声器即为前述中的位于左耳罩中高频扬声器，3号扬声器即为前述中的位于右耳罩中的低频扬声器，4号扬声器即为前述中的位于右耳罩中高频扬声器。

步骤S3，根据第一头部相关传递函数和第二头部相关传递函数之间的差异调试DSP算法；

如果第一头部相关传递函数和第二头部相关传递函数一致，则说明DSP算法是成功的、有效的。如果第一头部相关传递函数和第二头部相关传递函数不一致，即频响或者相位跑偏，则需要调整DSP算法中的两个参数即延时和相位。步骤S3即为根据第一头部相关传递函数和第二头部相关传递函数来调整DSP算法的参数。

步骤S4，测试打开算法1-4号扬声器到声场中心人头的传递函数，并记为第三头部相关传递函数；

步骤S4即为打开调试之后的DSP算法，测试1-4号扬声器到声场中心人头的传递函数。

步骤S5，对比步骤S1和步骤S4参数差异；

这里，对比步骤S1中第一头部相关传递函数和S4中第三头部相关传递函数的频响和相位这两个参数，如果频响在误差范围内，且相位在误差范围内，就完成调试。

以上设备实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本公开设备实施例中未披露的技术细节，请参照本公开方法或装置实施例的描述而理解。

在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过非目标的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

本公开所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

以上所述，仅为本公开实施例的一些实施方式，但本公开实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开实施例的保护范围之内。因此，本公开实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种空间音频处理装置，其特征在于，所述装置包括：空间音频处理模块和空间声信号调整模块；

所述空间音频处理模块用于：获取音频源信号；利用空间音频算法对所述音频源信号进行处理得到空间声信号；对所述空间声信号进行过滤处理得到低频空间声信号和高频空间声信号，所述高频空间声信号是大于等于预设频率的声信号，所述低频空间声信号是小于所述预设频率的声信号；

所述空间声信号调整模块用于：对所述低频空间声信号和所述高频空间声信号分别进行动态调整得到低频目标声信号和高频目标声信号。

2.根据权利要求1所述的空间音频处理装置，其特征在于，所述音频源信号包括左音频源信号，所述空间声信号包括左空间声信号，所述低频空间声信号包括左低频空间声信号，所述高频空间声信号包括左高频空间声信号；所述低频目标声信号包括左低频目标声信号，所述高频目标声信号包括左高频目标声信号；

所述空间音频处理装置还包括两个工作频率不同的第一左扬声器和第二左扬声器，所述左低频目标声信号通过所述第一左扬声器输出，所述左高频目标声信号通过所述第二左扬声器输出。

3.根据权利要求1或2所述的空间音频处理装置，其特征在于，所述音频源信号包括右音频源信号，所述空间声信号包括右空间声信号，所述低频空间声信号包括右低频空间声信号，所述高频空间声信号包括右高频空间声信号；所述低频目标声信号包括右低频目标声信号，所述高频目标声信号包括右高频目标声信号；

所述空间音频处理装置还包括两个工作频率不同的第一右扬声器和第二右扬声器，所述右低频目标声信号通过所述第一右扬声器输出，所述右高频目标声信号通过所述第二右扬声器输出。

4.一种空间音频处理方法，其特征在于，所述方法包括：

获取音频源信号；

利用空间音频算法对所述音频源信号进行处理得到空间声信号；

对所述空间声信号进行过滤处理得到低频空间声信号和高频空间声信号，所述高频空间声信号是大于等于预设频率的声信号，所述低频空间声信号是小于所述预设频率的声信号；

对所述低频空间声信号和所述高频空间声信号分别进行动态调整得到低频目标声信号和高频目标声信号。

5.一种头戴耳机，其特征在于，包括权利要求1至3任一项所述的空间音频处理装置。

6.一种空间音频处理设备，其特征在于，所述设备包括：

至少两个输出装置，每一所述输出装置包括并列的2路处理通路和与每一所述处理通路连接的扬声器；其中：

每一所述处理通路，用于对一路空间声信号进行过滤处理，得到高频空间声信号或低频空间声信号；所述空间声信号是利用空间音频算法对获取的音频源信号进行处理得到的，所述高频空间声信号是大于等于预设频率的声信号，所述低频空间声信号是小于所述预设频率的声信号；

对所述高频空间声信号或所述低频空间声信号进行动态调整，得到相应的高频目标声信号或低频目标声信号，将所述高频目标声信号或所述低频目标声信号输出给对应的扬声器进行播放；

在每一所述输出装置中，两路所述目标声信号包括所述高频目标声信号和所述低频目标声信号，以及，每一所述扬声器的工作频率不同。

7.根据权利要求6所述的空间音频处理设备，其特征在于，所述设备包括两个输出装置，所述设备还包括：

数字信号处理器，用于利用空间音频算法对所述音频源信号中的左音频源信号和右音频源信号进行处理，得到左空间声信号和右空间声信号；

其中，所述左空间声信号传输至所述两个输出装置中的第一输出装置，所述右空间声信号传输至所述两个输出装置中的第二输出装置。

8.根据权利要求7所述的空间音频处理设备，其特征在于，每一所述处理通路均包括依次串联的均衡器、动态范围控制器和数模转换器；其中：

所述均衡器，用于对所属处理通路中的空间声信号进行过滤处理，得到所述高频空间声信号或所述低频空间声信号；

所述动态范围控制器，用于对所述高频空间声信号或所述低频空间声信号进行动态调整，得到所述高频目标声信号或所述低频目标声信号；

所述数模转换器，用于对所述高频目标声信号或所述低频目标声信号进行数模转换。

9.根据权利要求7所述的空间音频处理设备，其特征在于，所述两个输出装置中的第一输出装置中：所述空间声信号包括左空间声信号，所述低频空间声信号包括左低频空间声信号，所述高频空间声信号包括左高频空间声信号，所述低频目标声信号包括左低频目标声信号，所述高频目标声信号包括左高频目标声信号；

所述两个输出装置中的第二输出装置中：所述空间声信号包括右空间声信号，所述低频空间声信号包括右低频空间声信号，所述高频空间声信号包括右高频空间声信号，所述低频目标声信号包括右低频目标声信号，所述高频目标声信号包括右高频目标声信号；

其中，所述左低频目标声信号和所述右低频目标声信号的频段相同或不同；所述左高频目标声信号和所述右高频目标声信号的频段相同或不同。

10.根据权利要求9所述的空间音频处理设备，其特征在于，在所述左低频目标声信号和所述右低频目标声信号的频段相同，以及所述左高频目标声信号和所述右高频目标声信号的频段相同的情况下，所述第一输出装置中的一路处理通路与所述第二输出装置中的一路处理通路共用均衡器；所述第一输出装置中的另一路处理通路与所述第二输出装置中的另一路处理通路共用均衡器。

11.根据权利要求9或10所述的空间音频处理设备，其特征在于，所述空间音频处理设备为耳机，所述第一输出装置的第一左扬声器和第二左扬声器位于所述耳机的左耳罩，所述第二输出装置的第一右扬声器和第二右扬声器位于所述耳机的右耳罩。

12.根据权利要求11所述的空间音频处理设备，其特征在于，所述第一左扬声器用于播放所述左低频目标声信号，所述第二左扬声器用于播放所述左高频目标声信号；所述第一右扬声器用于播放所述右低频目标声信号，所述第二右扬声器用于播放所述右高频目标声信号；

以及，所述第一左扬声器位于所述左耳罩的中心，所述第二左扬声器位于所述左耳罩中面壳的一侧；所述第一右扬声器位于所述右耳罩的中心；所述第二右扬声器位于所述右耳罩中面壳的一侧。

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