CN117998256A - 一种音频补偿方法及相关装置 - Google Patents

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CN117998256A CN202211350338.0A CN202211350338A CN117998256A CN 117998256 A CN117998256 A CN 117998256A CN 202211350338 A CN202211350338 A CN 202211350338A CN 117998256 A CN117998256 A CN 117998256A
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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    • HELECTRICITY
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Abstract

本申请公开了一种音频补偿方法及相关装置。耳机上可以设置多个麦克风,包括第一麦克风和第二麦克风。在用户佩戴耳机,且耳机输出声音信号的情况下,耳机可以通过第一麦克风采集用户耳内第一位置的第一声音信号,同时,耳机可以通过第二麦克风采集用户耳内第二位置的第二声音信号。耳机可以基于第一声音信号和第二声音信号确定出用户耳膜处的第三声音信号的频率响应曲线,并基于第三声音信号的频率响应曲线调整耳机的播放参数,使得调整之后耳膜处声音信号的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线的重合。这样,能够基于耳膜处声音信号的全频段频率响应曲线对全频段声音信号进行补偿,在全频段提升音频的播放效果。

Description

一种音频补偿方法及相关装置
技术领域
本申请涉及信号处理领域,尤其涉及一种音频补偿方法及相关装置。
背景技术
随着信号处理技术的发展,耳机在播放音频文件的同时,还可以提升音频文件的播放效果,给用户带来良好的听觉体验。
耳机可以基于预设的最佳播放参数播放音频输出声音信号。其中,最佳播放参数是耳机的测试者设置的播放参数,当测试者佩戴耳机,且耳机基于该最佳播放参数播放音频输出声音信号时,测试者可以体验到预设的最佳播放效果。
但是,由于最佳播放参数是测试者基于自己的耳朵设置的,用户的耳道尺寸与测试者的耳道尺寸不同,而耳道尺寸会影响声音信号的传播,因此,当用户(即耳机的使用者)佩戴耳机,且耳机基于该最佳播放参数播放音频输出声音信号时,用户实际体验到的播放效果无法达到预设的最佳播放效果。
发明内容
本申请提供了一种音频补偿方法及相关装置,在耳机检测到被用户佩戴,且耳机输出声音信号的情况下,耳机可以基于第一麦克风采集的第一声音信号和第二麦克风采集的第二声音信号确定出用户耳膜处的第三声音信号的频率响应曲线,并基于第三声音信号的频率响应曲线调整耳机的播放参数,使得播放参数调整之后用户耳膜处声音信号的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线的重合,实现了对全频段声音信号的补偿,在全频段提升音频的播放效果。
第一方面,本申请提供了一种音频补偿方法,应用于耳机,耳机包括第一麦克风、第二麦克风和扬声器,第一麦克风和第二麦克风位于耳机的前腔,当用户佩戴耳机时,耳机的前腔处于用户的耳道内;该音频补偿方法包括:
当耳机检测到用户佩戴耳机,且耳机基于第一播放参数控制扬声器输出声音信号时,耳机通过第一麦克风采集用户的耳内第一位置处的第一声音信号;耳机通过第二麦克风采集用户的耳内第二位置处的第二声音信号,第一位置与第二位置不同;耳机基于第一声音信号和第二声音信号确定用户的耳膜接收的第三声音信号的频率响应曲线;耳机基于第三声音信号的频率响应曲线和最佳频率响应曲线确定第二播放参数;耳机基于第二播放参数控制扬声器输出声音信号,在耳机基于第二播放参数控制扬声器输出声音信号之后,用户的耳膜接收的声音信号的频率响应曲线与最佳频率响应曲线重合。
这样,可以基于用户耳膜处第三声音信号的频率响应曲线调整耳机的播放参数,使得用户耳膜处声音信号的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线的重合,实现了对全频段声音信号的补偿,在全频段提升音频的播放效果。
在一种可能的实现方式中,用户的耳膜接收的声音信号的频率响应曲线与最佳频率响应曲线重合,是指用户的耳膜接收的声音信号的频率响应曲线与最佳频率响应曲线的相似度大于预设值。在另一种可能的实现方式中,用户的耳膜接收的声音信号的频率响应曲线与最佳频率响应曲线重合,是指用户的耳膜接收的声音信号的频率响应曲线与最佳频率响应曲线完全相同。
在一种可能的实现方式中,耳机基于第一声音信号和第二声音信号确定第三声音信号的频率响应曲线,具体包括:耳机基于第一声音信号、第二声音信号、耳道尺寸和耳膜阻抗确定第三声音信号的频率响应曲线。
在一种可能的实现方式中,在耳机基于第一声音信号、第二声音信号、耳道尺寸和耳膜阻抗确定第三声音信号的频率响应曲线之前,方法还包括:耳机从耳机的内存中获取耳道尺寸和耳膜阻抗;或,耳机从与耳机连接的电子设备获取耳道尺寸和耳膜阻抗。
这样,耳机可以从耳机的内存中获取耳道尺寸和耳膜阻抗。也可以从与耳机连接的电子设备处获取耳道尺寸和耳膜阻抗。可以避免每次计算耳道尺寸和耳膜阻抗带来的时间消耗,提高音频补偿的效率。
在一种可能的实现方式中,在耳机基于第一声音信号、第二声音信号、耳道尺寸和耳膜阻抗确定第三声音信号的频率响应曲线之前,方法还包括:耳机基于第一声音信号确定第一声音信号的频率响应曲线;耳机基于第一声音信号的频率响应曲线确定出耳道尺寸;耳机基于第一声音信号、第二声音信号和耳道尺寸确定出耳膜阻抗。
在另一种可能的实现方式中,在耳机基于第一声音信号、第二声音信号、耳道尺寸和耳膜阻抗确定第三声音信号的频率响应曲线之前,方法还包括:耳机基于第二声音信号确定第二声音信号的频率响应曲线;耳机基于第二声音信号的频率响应曲线确定出耳道尺寸;耳机基于第一声音信号、第二声音信号和耳道尺寸确定出耳膜阻抗。
亦或是,在另一种可能的实现方式中,在耳机基于第一声音信号、第二声音信号、耳道尺寸和耳膜阻抗确定第三声音信号的频率响应曲线之前,方法还包括:耳机基于第一声音信号确定第一声音信号的频率响应曲线;耳机基于第二声音信号确定第二声音信号的频率响应曲线;耳机基于第一声音信号的频率响应曲线和第二声音信号的频率响应曲线确定出耳道尺寸;耳机基于第一声音信号、第二声音信号和耳道尺寸确定出耳膜阻抗。
这样,在耳机或其他电子设备中均未存储耳道尺寸和耳膜阻抗的情况下,耳机还可以基于耳机采集的第一声音信号和第二声音信号计算出用户的耳道尺寸和耳膜阻抗。
在一种可能的实现方式中,第三声音信号的频率响应曲线包括第一频段的第一曲线段和第二频段的第二曲线段,第一频段的频率低于第二频段的频率;耳机基于第一声音信号、第二声音信号、耳道尺寸和耳膜阻抗确定第三声音信号的频率响应曲线,具体包括:耳机基于第一声音信号和/或第二声音信号确定第一曲线段;耳机基于第一声音信号、第二声音信号、用户的耳道尺寸和耳膜阻抗确定第二曲线段。
采用上述方式,在耳机采集到第一声音信号之后,可以基于第一声音信号确定出第一声音信号的频率响应曲线。由于第一频段是低频频段,低频段信号的波长远大于成人的耳道长度,当声音信号中的低频信号在耳道中传播时,耳道中各个位置的低频信号均处于同一个周期内,根据声波的传播特性可知,低频信号在耳道中各个位置处的频率响应曲线可以看作是相同的。因此,耳机可以基于第一声音信号的频率响应曲线确定出耳膜处的第三声音信号的第一曲线段,第一曲线段为第三声音信号的第一频段的频率响应曲线。而第三声音信号的第一频段的频率响应曲线(即第二曲线段)可以基于第一声音信号、第二声音信号、用户的耳道尺寸和耳膜阻抗确定。可以理解的是,耳机也可以基于第二声音信号确定出第一曲线段,具体方式可以参考耳机基于第一声音信号确定出第一曲线段的方式,此处不再赘述。
这样,可以在耳机采集到第一声音信号之后确定出第一曲线段。可以简化第一曲线段的计算步骤,提高音频补偿的效率。
在一种可能的实现方式中,第二播放参数包括第一频段的播放参数和第二频段的播放参数;耳机基于第三声音信号的频率响应曲线和最佳频率响应曲线确定第二播放参数,具体包括:耳机基于第一曲线段和最佳频率响应曲线确定第一频段的播放参数;耳机基于第二曲线段和最佳频率响应曲线确定第二频段的播放参数。
这样,可以分别确定第一频段的播放参数和第二频段的播放参数。
在一种可能的实现方式中,在耳机基于第一曲线段和最佳频率响应曲线确定第一频段的播放参数之后,方法还包括:耳机基于第一频段的播放参数控制扬声器输出声音信号,在耳机基于第一频段的播放参数控制扬声器输出声音信号之后,用户的耳膜接收的声音信号的频率响应曲线中第一频段的曲线段与最佳频率响应曲线中第一频段的曲线段重合。
这样,在确定出第二曲线段之前,耳机可以先基于第一频段的播放参数对第一频段(即低频频段)的声音信号进行音频补偿,使得耳膜接收的声音信号的第一频段的频率响应曲线与最佳频率响应曲线重合。
在一种可能的实现方式中,耳机还包括第三麦克风,方法还包括:耳机通过第三麦克风采集噪声信号;耳机基于噪声信号确定降噪信号;所述耳机基于第二播放参数控制扬声器输出声音信号,具体包括:耳机基于第二播放参数控制扬声器输出叠加降噪信号之后的声音信号。
在耳机播放音频输出声音信号,且耳机开启主动降噪模式输出降噪信号的情况下,耳机可以采用上述方法确定第二播放参数,并基于第二播放参数控制扬声器输出叠加降噪信号之后的声音信号。
在耳机开启主动降噪模式输出降噪信号,且耳机未播放音频的情况下,耳机控制扬声器输出的声音信号可以是降噪信号。耳机通过第一麦克风采集的第一声音信号可以是用户耳内第一位置处的噪声,耳机通过第二麦克风采集的第二声音信号可以是用户耳内第二位置处的噪声。此时,耳机可以基于上述方法确定出耳膜处的第三声音信号的频率响应曲线,即残留噪声的频率响应曲线,继而确定出第二播放参数,并基于第二播放参数控制扬声器输出降噪信号。
这样,也可以为用户提供更好的降噪效果。
在一种可能的实现方式中,第一麦克风与第二麦克风之间的距离大于第一距离。
当第一麦克风与第二麦克风之间的距离大于第一距离时,在用户佩戴耳机的状态下,第一位置与第二位置的距离也大于第一距离,即第一声音信号与第二声音信号的采集位置之间的距离也大于第一距离。此时,耳机可以基于第一声音信号和第二声音信号确定出精确度更高的第三声音信号的频率响应曲线,能够进行更为精确的音频补偿,从而使用户体验到更好的播放效果。
在一种可能的实现方式中,第一麦克风和第二麦克风之间的距离的取值范围可以是1毫米至10毫米。
需要说明的是,由于第一麦克风和第二麦克风都位于耳机的前腔内,而在用户佩戴耳机时,耳机的前腔处于用户的耳道内,因此,前腔的长度受限于耳道的长度,第一麦克风和第二麦克风之间的距离长度又受限于前腔的长度。由于前腔的长度一般略大于10毫米,因此第一麦克风和第二麦克风之间的距离的最大取值约为10毫米。此外,当第一麦克风和第二麦克风之间的距离大于等于1毫米时,基于第一声音信号和第二声音信号,耳机可以确定出较为准确的第三声音信号的频率响应曲线,能够进行更为精确的音频补偿,从而使用户体验到更好的播放效果。
在一种可能的实现方式中,第一麦克风和扬声器之间的距离的取值范围为1毫米至10毫米。且,第一麦克风与扬声器之间的距离大于第二麦克风与扬声器之间的距离。
耳机的前腔的长度受限于耳道的长度,第一麦克风和扬声器之间的距离长度又受限于前腔的长度。由于前腔的长度一般略大于10毫米,因此第一麦克风和扬声器之间的距离的最大取值约为10毫米。此外,当第一麦克风和扬声器之间的距离大于等于1毫米时,基于第一声音信号和第二声音信号,耳机可以确定出较为准确的第三声音信号的频率响应曲线,能够进行更为精确的音频补偿,从而使用户体验到更好的播放效果。
第二方面,本申请提供了一种耳机,包括多个麦克风、一个或多个扬声器、一个或多个处理器和一个或多个存储器。该一个或多个存储器与一个或多个处理器耦合,一个或多个存储器用于存储计算机程序代码,计算机程序代码包括计算机指令,当一个或多个处理器执行计算机指令时,使得耳机执行上述任一方面任一项可能的实现方式中的音频补偿方法。
第三方面,本申请实施例提供了一种计算机存储介质,包括计算机指令,当计算机指令在耳机上运行时,使得耳机执行上述任一方面任一项可能的实现方式中的音频补偿方法。
第四方面,本申请实施例提供了一种计算机程序产品,当计算机程序产品在耳机上运行时,使得耳机执行上述任一方面任一项可能的实现方式中的音频补偿方法。
第二方面至第四方面的有益效果可以参考第一方面的有益效果,此处不再赘述。
附图说明
图1A为本申请实施例提供的一种最佳频率响应曲线;
图1B为本申请实施例提供的同一耳机采用相同播放参数播放相同音频文件时,不同耳道尺寸的用户耳膜处声音信号的频率响应曲线;
图1C为本申请实施例提供的在考虑声音泄露情况下,同一耳机采用相同播放参数播放相同音频文件时,不同耳道尺寸的用户耳膜处声音信号的频率响应曲线;
图2A为本申请实施例提供的一种耳机100的形态示意图;
图2B为本申请实施例提供的一种耳机100播放音频输出声音信号的场景示意图;
图3为本申请实施例提供的一种耳机100的硬件结构示意图;
图4为本申请实施例提供的一种音频补偿方法的流程示意图;
图5为本申请实施例提供的一种基于第一声音信号和第二声音信号确定耳膜处第三声音信号的频率响应曲线的流程示意图;
图6A为本申请实施例提供的一种耳道中第一声音信号的频率响应曲线示意图;
图6B为本申请实施例提供的一种用户耳道的等效模型示意图;
图6C为本申请实施例提供的一种声音信号在用户耳道中传输的示意图;
图6D为本申请实施例提供的一种用户耳道的位置关系示意图;
图7为本申请实施例提供的一种用户耳道的微分示意图;
图8A为本申请实施例提供的主动降噪场景的场景示意图;
图8B为本申请实施例提供的一种噪声信号在耳道中传播的示意图;
图9为本申请实施例提供的一种耳机100的功能模块示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。其中,在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“/”表示或的意思,例如,A/B可以表示A或B;文本中的“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,同时存在A和B,单独存在B这三种情况,另外,在本申请实施例的描述中,“多个”是指两个或多于两个。
以下,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为暗示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。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,在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
本申请以下实施例中的术语“用户界面(user interface,UI)”,是应用程序或操作系统与用户之间进行交互和信息交换的介质接口,它实现信息的内部形式与用户可以接受形式之间的转换。用户界面是通过java、可扩展标记语言(extensible markuplanguage,XML)等特定计算机语言编写的源代码,界面源代码在电子设备上经过解析,渲染,最终呈现为用户可以识别的内容。用户界面常用的表现形式是图形用户界面(graphicuser interface,GUI),是指采用图形方式显示的与计算机操作相关的用户界面。它可以是在电子设备的显示屏中显示的文本、图标、按钮、菜单、选项卡、文本框、对话框、状态栏、导航栏、Widget等可视的界面元素。
下面介绍频率响应曲线。
示例性的,图1A示出了一种最佳频率响应曲线。
如图1A所示,横轴代表的是声音信号的频率(单位是赫兹,即Hz),纵轴代表的是声音信号的响度(单位为分贝,即dB)。曲线A代表的是一种最佳频率响应曲线。在用户佩戴耳机,且耳机播放音频输出声音信号的情况下,若耳机输出的声音信号在用户耳膜处的频率响应曲线与最佳频率响应曲线(例如曲线A)重合,则用户可以体验到预设的最佳播放效果。
若耳机要让用户体验到预设的最佳播放效果,耳机需要控制输出的声音信号,使得用户耳膜处的声音信号(本申请实施例中也称作耳膜接收的声音信号)对应的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线重合。需要说明的是,在本申请实施例中,耳膜处的声音信号对应的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线重合,可以是指耳膜处的声音信号对应的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线的相似度大于预设值(例如85%或95%等等),也可以是指耳膜处的声音信号对应的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线完全相同。
测试者负责为耳机设置最佳频率响应曲线。在耳机的设计和生产阶段,测试者可以设置多组不同的播放参数,并让耳机依次采用上述多组不同播放参数中的一组播放参数输出声音信号。在测试者佩戴耳机的情况下,测试者可以根据自己听到音频的播放效果,将具有最佳播放效果的一组播放参数确定为最佳播放参数。在测试者体验到最佳播放效果的情况下,将测试者耳膜处的声音信号对应的频率响应曲线确定为最佳频率响应曲线。这样,在耳机采用最佳播放参数播放音频输出声音信号时,测试者耳膜处的声音信号对应的频率响应曲线可以与预设的最佳频率响应曲线重合,测试者能够体验到预设的最佳播放效果。
但是,在耳机进入消费阶段后,用户成为了耳机的使用者。由于不同人的耳道尺寸(包括耳道长度和耳道直径)存在差异,用户的耳道尺寸与测试者的耳道尺寸不同,而声音信号在不同尺寸的耳道中传递函数也不同。在这种情况下,即使耳机采用最佳播放参数播放音频输出声音信号,该声音信号经过用户的耳道传播到达用户的耳膜之后,用户耳膜处实际测量的声音信号对应的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线之间不会完全重合,亦即,用户无法体验到预设的最佳播放效果。
示例性的,图1B示出了同一耳机采用相同播放参数播放相同音频文件时,不同耳道尺寸的用户耳膜处声音信号的频率响应曲线。
如图1B所示,横轴代表的是耳膜处声音信号的频率(单位是赫兹,即Hz),纵轴代表的是耳膜处声音信号的响度(单位为分贝,即dB)。当耳机采用测试者设置的最佳播放参数相同的音频输出相同的声音信号时,测试者耳膜处声音信号的频率响应曲线为曲线A,亦即最佳频率响应曲线;用户甲耳膜处声音信号的频率响应曲线为曲线B;用户乙耳膜处声音信号的频率响应曲线为曲线C。曲线A、曲线B以及曲线C均不重合。其中,测试者、用户甲和用户乙的耳道尺寸不同。例如,测试者的耳道尺寸可以是:耳道长度为3厘米(cm),直径为0.7cm;用户甲的耳道尺寸可以是:耳道长度为3.5cm,直径为0.7cm;用户乙的耳道尺寸可以是:耳道长度为2.5cm,直径0.6cm。可以理解的是,此处实施例只是示例性说明在佩戴相同耳机输出相同声音信号的情况下,不同的耳道尺寸对应的耳膜处声音信号的频率响应曲线不同。在本申请实施例中,测试者、用户甲、用户乙的耳道尺寸也可以是其他尺寸,本申请在此不做限定。
根据图1B可知,曲线B、曲线C与曲线A(最佳频率响应曲线)之间存在差异,尤其是在中高频频段,即频率大于2KHz时,曲线B、曲线C与曲线A之间存在较大差异。耳道尺寸的不同容易造成耳膜处声音信号的频率响应曲线与最佳频率响应曲线在中高频频段的差异,使用户无法体验到预设的最佳播放效果。
由于用户的耳朵和耳机的贴合程度不同,会导致耳机输出的声音信号中的部分声音信号从耳朵中溢出,本申请实施例中将这种情况称作声音泄露。声音泄露也会引发耳膜处频率响应曲线与最佳频率响应曲线的差异。示例性的,图1C示出了在考虑声音泄露情况下,同一耳机采用相同播放参数播放相同音频文件时,不同耳道尺寸的用户耳膜处声音信号的频率响应曲线。
如图1C所示,横轴代表的是耳膜处声音的频率(单位是赫兹,即Hz),纵轴代表的是耳膜处声音的响度(单位为分贝,即dB)。当耳机采用测试者设置的最佳播放参数相同的音频文件输出相同的声音信号时,测试者耳膜处声音信号的频率响应曲线为曲线A,亦即最佳频率响应曲线;用户甲耳膜处声音信号的频率响应曲线为曲线B1;用户乙耳膜处声音信号的频率响应曲线为曲线C1。其中,测试者、用户甲以及用户乙的耳道尺寸可以参考图1B中的耳道尺寸。
对比图1B和图1C可知,在考虑声音泄露的情况下,曲线B1、曲线C1与曲线A(最佳频率响应曲线)不仅在中高频频段存在差异,在低频频段也存在差异,且曲线B1与图1B所示曲线B在中高频段的差异不大,曲线C1与图1B所示曲线C在中高频段的差异不大。即声音泄露容易导致用户耳膜处声音信号的频率响应曲线与最佳频率响应曲线在低频频段的差异。
需要说明的是,上述图1A至图1C所示的最佳频率响应曲线只是一种示例。在本申请实施例中,根据播放场景的不同、或根据实际需求的播放效果的不同,调音师调试出的最佳频率响应曲线也可以不同。
下面介绍本申请实施例提供的一种音频补偿方式。
为了提高耳机播放音频的效果,耳机上可以设置有麦克风。在用户佩戴耳机且耳机播放音频输出声音信号的情况下,耳机可以通过麦克风采集用户耳内的声音信号。由于低频频段(例如20Hz至2kHz频段)的波长较长,用户耳道长度远小于低频频段的波长,声音信号中的低频信号在耳道内传播距离小于低频信号的一个波长,在耳道内的任一位置处,低频信号都处于同一个周期内。所以在耳道内的任一位置处,声音信号中的低频信号可以看作是相同的,耳内任一位置处采集的声音信号对应的频率响应曲线的低频部分也可以看作是相同的。因此,耳机可以基于麦克风用户耳内的声音信号确定出用户耳膜处声音信号的低频段频率响应曲线,并基于该低频段频率响应曲线调整耳机输出的低频信号的响度,使得耳膜处声音信号的低频段频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线的低频部分重合。
采用上述音频补偿方式,可以对耳内声音信号中的低频信号进行补偿,从而在低频频段提升音频的播放效果,降低声音泄露带来的音质损耗。但是,采用上述方式无法确定耳内声音信号的频率响应曲线的中高频部分,故而无法对耳内声音信号的中高频信号进行补偿,无法在中高频频段提升音频的播放效果。
本申请实施例提供了一种音频补偿方法。耳机上可以设置多个麦克风,包括第一麦克风和第二麦克风。在用户佩戴耳机,且耳机输出声音信号的情况下,耳机可以通过第一麦克风采集用户耳内第一位置的第一声音信号,同时,耳机可以通过第二麦克风采集用户耳内第二位置的第二声音信号。耳机可以基于第一声音信号和第二声音信号确定出用户耳膜处的第三声音信号的频率响应曲线,并基于第三声音信号的频率响应曲线调整耳机的播放参数,使得播放参数调整之后,用户耳膜处声音信号的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线的重合。这样,能够得到耳膜处声音信号的全频段频率响应曲线,可以对全频段声音信号进行补偿,在全频段提升音频的播放效果。
下面介绍本申请实施例提供的一种耳机100的形态示意图。
如图2A所示,耳机100可以是用户耳朵上佩戴的耳机。耳机100可以包括麦克风11(也称第一麦克风)、麦克风12(也称第二麦克风)、耳机壳体13和扬声器18。麦克风11、麦克风12和扬声器18均设置在耳机壳体13内,且扬声器18与耳机壳体13形成耳机前腔20和耳机后腔21。耳机前腔20是耳机壳体13内扬声器18前面的腔体,耳机后腔21是耳机壳体13内扬声器18后面的腔体。其中,朝着扬声器18输出声音的方向为扬声器18的前方,背向扬声器18输出声音的方向为扬声器18的后方。当用户佩戴耳机100时,耳机前腔20处于用户的耳道内。
其中,在用户耳朵佩戴耳机100的情况下,麦克风11可以采集用户耳内的声音信号,麦克风12也可以采集用户耳内的声音信号,且麦克风11和麦克风12可以同时采集用户耳内的声音信号。麦克风11和麦克风12的位置不同,麦克风11与扬声器18的距离小于麦克风12与扬声器18的距离。耳机100可以基于麦克风11采集的用户耳内的第一声音信号和麦克风12采集的用户耳内的第二声音信号确定出用户耳膜处的第三声音信号的频率响应曲线,并基于第三声音信号的频率响应曲线对用户耳内声音的全频段进行补偿。
在一些实施例中,麦克风11和麦克风12之间的距离大于第一距离。这样,耳机100可以基于第一声音信号和第二声音信号确定出较为准确的第三声音信号的频率响应曲线。例如,第一距离可以是3毫米。在一些实施例中,优选的,第一距离也可以是5毫米。在这种情况下,耳机100可以基于第一声音信号和第二声音信号确定出精确度更高的第三声音信号的频率响应曲线,能够进行更为精确的音频补偿,从而使用户体验到更好的播放效果。
麦克风11和麦克风12之间的距离的取值范围可以是1毫米至10毫米。当麦克风11和麦克风12之间的距离大于等于1毫米时,耳机100可以基于第一声音信号和第二声音信号确定出精确度较高的第三声音信号的频率响应曲线,能够进行更为精确的音频补偿,从而使用户体验到更好的播放效果。此外,由于麦克风11和麦克风12均位于耳机前腔20内,而耳机前腔20的尺寸受限于用户耳道的长度。因此,耳机前腔20的长度一般略大于10毫米,麦克风11与麦克风12之间的距离的最大取值也约为10毫米。
麦克风11与扬声器18之间距离的取值范围也可以是1毫米至10毫米。受限于耳机前腔20的长度,麦克风11与扬声器18之间距离的最大取值约为10毫米。此外,麦克风11与扬声器18之间的距离也会影响第三声音信号的频率响应曲线的准确性,当麦克风11和扬声器18之间的距离大于等于1毫米时,耳机100可以基于第一声音信号和第二声音信号确定出精确度较高的第三声音信号的频率响应曲线,能够进行更为精确的音频补偿,从而使用户体验到更好的播放效果。
可选的,耳机100还可以包括以下任一项或多项:骨传导传感器15、一个或多个麦克风、一个或多个扬声器和一个或多个孔。该一个或多个麦克风可以包括麦克风14和麦克风16。该一个或多个孔可以包括孔17和孔19。
麦克风14可以采集用户说话的声音。麦克风16可以采集耳机100周围的环境噪声。
孔17可以是耳机壳体13上开设的用于连通耳机前腔20的通孔,孔17可以平衡内外气压,提高用户的听感。
孔19可以是耳机壳体13上开设的用于连通耳机后腔21的通孔,孔19可以平衡内外气压、通风透气。
骨传导传感器15可以在通话状态下检测用户的发声振动,使用户听清自己声音。
扬声器18可以输出声音信号,扬声器18输出的声音信号可以是音乐、语音等音频。在一些实施例中,扬声器18输出的声音信号也可以是降噪信号。在另一些实施例中,扬声器18输出的语音信号也可以是音频与降噪信号叠加之后的声音信号。
在一些实施例中,若耳机100包括多个扬声器,上述扬声器18的部分功能也可以由其他扬声器执行。扬声器18(或其他扬声器)的内部或前端设置有振膜。
应该理解的是,图2A只是一个示例,在本申请实施例中,耳机100也可以是与图2A所示耳机不同的形态,本申请在此不做限定。
图2B示出了本申请实施例提供的一种耳机100播放音频输出声音信号的场景示意图。
如图2B所示,耳机100与电子设备200建立有通信连接。其中,耳机100的形态结构可以参考图2A中的相关描述。电子设备200可以是图2B所示的智能手机,也可以是平板电脑、便携式电脑、智能手表、手环等等电子设备。
耳机100与电子设备200之间的通信连接可以是无线通信连接,例如,耳机100和电子设备200可以通过蓝牙技术(包括基础速率(basic rate,BR)/增强速率(enhanced datarate,EDR)蓝牙和低功耗蓝牙(bluetooth low energy,BLE))进行通信。在一些实施例中,耳机100与电子设备200之间的通信连接也可以是有线通信连接,本申请在此不做限定。
耳机100可以接收并响应于电子设备200基于上述通信连接向耳机100发送的播放指令,播放指定的音频文件,将该音频文件由电信号转化为声音信号。其中,耳机100可以基于上述通信连接从电子设备200处获取该音频文件。耳机100还可以接收并响应于电子设备200发送的其他指令(例如,暂停播放、倍速播放、下一曲、快进,等等),执行与指令对应的功能。
在一些实施例中,耳机100还可以从电子设备200处获取一条或多条最佳频率响应曲线。
在另一些实施例中,耳机100还可以从电子设备200处获取耳道尺寸和耳膜阻抗,等等。
图3示出了耳机100的结构示意图。
如图3所示,耳机100可以包括:处理器101,存储器102,蓝牙通信模块103,音频模块104,电源模块105和输入/输出接口106。可选的,耳机100还可以包括传感器模块107。
处理器101可以包括一个或多个处理单元,例如:处理器101可以包括应用处理器(application processor,AP),调制解调处理器,图形处理器(graphics processingunit,GPU),图像信号处理器(image signal processor,ISP),控制器,视频编解码器,数字信号处理器(digital signal processor,DSP),基带处理器,和/或神经网络处理器(neural-network processing unit,NPU)等。其中,不同的处理单元可以是独立的器件,也可以集成在一个或多个处理器中。
控制器可以根据指令操作码和时序信号,产生操作控制信号,完成取指令和执行指令的控制。
处理器101中还可以设置存储器,用于存储指令和数据。在一些实施例中,处理器101中的存储器为高速缓冲存储器。该存储器可以保存处理器101刚用过或循环使用的指令或数据。如果处理器101需要再次使用该指令或数据,可从所述存储器中直接调用。避免了重复存取,减少了处理器101的等待时间,因而提高了系统的效率。
在一些实施例中,处理器101可以包括一个或多个接口。接口可以包括集成电路(inter-integrated circuit,I2C)接口,集成电路内置音频(inter-integrated circuitsound,I2S)接口,脉冲编码调制(pulse code modulation,PCM)接口,通用异步收发传输器(universal asynchronous receiver/transmitter,UART)接口,移动产业处理器接口(mobile industry processor interface,MIPI),通用输入输出(general-purposeinput/output,GPIO)接口,用户标识模块(subscriber identity module,SIM)接口,和/或通用串行总线(universal serial bus,USB)接口等。
在一些实施例中,处理器101可以用于解析蓝牙通信模块103接收到的信号,例如其他电子设备(例如电子设备200)发送的配对模式修改请求,等等。处理器101可以用于根据解析结果进行相应的处理操作,如生成配对模式修改响应,等等。在本申请实施例中,处理器101还可以用于处理音频模块104采集的用户耳内的声音信号,并基于用户耳内的声音信号确定出用户的耳道尺寸、用户的耳膜阻抗以及用户耳膜处的频率响应曲线,等等。
存储器102可以包括一个或多个随机存取存储器(random access memory,RAM)和一个或多个非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)。存储器102与处理器101耦合,用于存储各种软件程序和/或多组指令。具体实现中,存储器102可包括高速随机存取的存储器,并且也可包括非易失性存储器,例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。存储器102可以存储操作系统,例如uCOS,VxWorks、RTLinux等嵌入式操作系统。存储器102还可以存储通信程序,该通信程序可用于与其他设备进行通信。在本申请实施例中,存储器102还可以用于存储一个或多个预设的最佳频率响应曲线。
蓝牙通信模块103可以包括有蓝牙芯片。耳机100可以通过该蓝牙芯片与其他电子设备(例如电子设备200)的蓝牙芯片之间进行配对并建立蓝牙连接,以通过该蓝牙连接实现耳机100和其他设备之间的无线通信和业务处理。通常,蓝牙芯片可以支持BR/EDR蓝牙和BLE,例如可以收/发寻呼(page)信息,收/发BLE广播消息等。
另外,蓝牙通信模块103还可以包括天线,蓝牙通信模块103经由天线接收电磁波,将电磁波信号调频以及滤波处理,将处理后的信号发送到处理器101。蓝牙通信模块103还可以从处理器101接收待发送的信号,对其进行调频,放大,经天线转为电磁波辐射出去。
音频模块104用于将数字音频信息转换成模拟音频信号输出,也用于将模拟音频输入转换为数字音频信号。音频模块104还可以用于对音频信号编码和解码。在一些实施例中,音频模块104可以设置于处理器101中,或将音频模块104的部分功能模块设置于处理器101中。音频模块104可以包括用于输出音频信号的扬声器(或称喇叭、听筒、受话器)组件,多个用于采集声音信号的麦克风(例如麦克风11、麦克风12、麦克风14、麦克风16,等等)。扬声器可以用于将音频电信号转换成声音信号并播放。麦克风可以用于将声音信号转换为音频电信号。例如,麦克风11和麦克风12可以用于采集用户耳内的声音信号,将用户耳内的声音信号转换为音频电信号。又例如,麦克风16可以用于采集环境噪音,将噪声信号转换为音频电信号,等等。
电源模块105可以包括电源管理模块105a、充电管理模块105b和电池105c。
电源管理模块105a用于连接电池105c,充电管理模块105b与处理器101。电源管理模块105a接收电池105c和/或充电管理模块105b的输入,为处理器101,存储器102,蓝牙通信模块103和音频模块104等供电。电源管理模块105a还可以用于监测电池容量,电池循环次数,电池健康状态(漏电,阻抗)等参数。在其他一些实施例中,电源管理模块105a也可以设置于处理器101中。在另一些实施例中,电源管理模块105a和充电管理模块105b也可以设置于同一个器件中。
充电管理模块105b用于从充电器接收充电输入。其中,充电器可以是无线充电器,也可以是有线充电器。在一些有线充电的实施例中,充电管理模块105b可以通过USB接口接收有线充电器的充电输入。在一些无线充电的实施例中,充电管理模块105b可以通过耳机100的无线充电线圈接收无线充电输入。充电管理模块105b为电池105c充电的同时,还可以通过电源管理模块105a为电子设备供电。
多个输入/输出接口106,可以用于提供耳机100充电或通信的有线连接。在一些实施例中,该输入/输出接口可以为USB接口。
可选的,耳机100还可以包括传感器模块107,传感器模块107可以包括一个或多个传感器。其中,一个或多个传感器包括距离传感器、接近光传感器、陀螺仪传感器、骨传导传感器,等等。传感器模块107可以用于确定耳机100是否被用户佩戴。例如,耳机100可以利用距离传感器来检测耳机100附近是否有物体,从而确定耳机100是否被用户佩戴。又例如,耳机100可以通过骨传导传感器15检测用户发声的振动,使用户在通话状态下或嘈杂环境中也能够听清自己的声音,等等。
可以理解的是,本申请实施例示意的结构并不构成对耳机100的具体限定,图3中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。其可以具有比图3示出的更多的或者更少的部件,可以组合两个或更多的部件,或者可以具有不同的部件配置。例如,在耳机100的外表面还可以包括有按键、指示灯(可以指示电量、呼入/呼出、配对模式等状态)、显示屏(可以提示用户相关信息)等部件。其中,该按键可以是物理按键或触摸按键(与触摸传感器配合使用)等,用于触发开机、关机、暂停、播放、录音、开始配对、重置等操作。
下面介绍本申请实施例提供的一种音频补偿方法的流程示意图。
如图4所示,音频补偿方法的具体流程可以包括以下步骤:
S401,耳机100确定耳机100被用户佩戴,且耳机100输出声音信号。
耳机100可以通过传感器(例如距离传感器、陀螺仪传感器、加速度传感器,等等)检测耳机100是否被用户佩戴。
在耳机100确定处于被佩戴状态时,耳机100执行步骤S402以及之后的步骤。
在耳机100确定处于未被佩戴状态时,耳机100可以输出提示,提醒用户佩戴耳机100或提醒用户及时关闭耳机100。其中,耳机100输出的提示可以是语音、灯光等任一种或多种形式,耳机100也可以通过与耳机100连接的电子设备200(例如智能手机、平板等等)输出提示。本申请在此对提示方式不做限定。
在一些实施例中,耳机100可以接收并响应于与耳机相连接的电子设备200向耳机100发送的音频,控制耳机100中的扬声器18播放该音频,输出声音信号。耳机100可以基于预设的播放参数(又称作第一播放参数)输出声音信号,该预设的播放参数是测试者基于测试者自己的耳朵设置的播放参数。
在另一些实施例中,若耳机100确定处于被用户佩戴状态,且耳机100开启主动降噪模式,耳机100也可以控制扬声器18输出降噪信号,降噪信号可以基于耳机100采集的噪声信号确定。在降噪场景下,耳机100实时音频补偿方法的具体方式可以参考下述图8A至图8B所示实施例中的相关内容,本申请在此暂不详述。
S402,耳机100通过麦克风11采集用户耳内第一位置的第一声音信号,通过麦克风12采集用户耳内第二位置的第二声音信号。
在用户佩戴耳机100,且通过耳机100输出声音信号的情况下,耳机100可以同时通过麦克风11采集用户耳内第一位置的第一声音信号,通过麦克风12采集用户耳内第二位置的第二声音信号。其中,第一位置是用户佩戴耳机状态下麦克风11在用户耳道内的位置;第二位置是用户佩戴耳机状态下麦克风12在用户耳道内的位置。
S403,耳机100基于第一声音信号和第二声音信号确定用户耳膜处第三声音信号的第三频率响应曲线。
耳机100基于第一声音信号和第二声音信号确定第三声音信号的第三频率响应曲线的具体流程可以包括以下步骤:
S501,耳机100基于第一声音信号确定第一声音信号的第一频率响应曲线,基于第二声音信号确定第二声音信号的第二频率响应曲线。
耳机100可以基于麦克风11采集到的第一声音信号确定出第一声音信号的第一频率响应曲线。示例性的,耳机100可以将第一声音信号(时域信号)通过傅里叶变换转换为频域信号,得到第一位置处的频率响应曲线。同样的,耳机100也可以基于麦克风12采集到的第二声音信号确定出第二声音信号的第二频率响应曲线。
需要说明的是,在步骤S501中,耳机100可以只确定出第一频率响应曲线和第二频率响应曲线中的任一条,也可以确定出第一频率响应曲线和第二频率响应曲线。
S502,耳机100基于第一频率响应曲线和/或第二频率响应曲线确定第三声音信号的低频段频率响应曲线。
步骤S502为可选步骤。
耳机100可以先基于第一频率响应曲线和/或第二频率响应曲线确定出第三声音信号的低频段频率响应曲线。其中,低频段也可以称作第一频段,第三声音信号的低频段频率响应曲线也可以称作第三频率响应曲线的第一曲线段。示例性的,第一频段可以是指20Hz至2kHz之间的频段。在一些实施例中,第一频段也可以是其他频段。
相对的,中高频段在本申请实施例也可以称作第二频段,第三声音信号的中高频段频率响应曲线也可以称作第三频率响应曲线的第二曲线段,即第三频率响应曲线可以包括第一曲线段和第二曲线段。又示例性的,第二频段可以是指频率大于2kHz的频段,也可以是指其他频段。
在本申请实施例中,用户耳内任一位置的声音信号中的低频信号(第一频段的信号)对应的频率响应曲线相同。
以低频频段包括20Hz至2kHz之间的频段为例,低频频段对应的波长在17cm至17米(m)之间,即低频频段对应的最短波长为17cm。而成人的耳道长度一般在2.5cm-4cm之间,耳道长度要远远小于低频频段的波长。因此,当声音信号中的低频信号在耳道中传播时,整个耳道中都处于低频信号的一个波长长度之内,即整个耳道内低频信号都处于同一个周期内,故而可以认为用户耳道内任一位置处声音信号的低频段频率响应曲线相同。
在一些实施例中,耳机100可以将第一频率响应曲线或第二频率响应曲线的低频频段部分的曲线段确定为第三声音信号的低频段频率响应曲线(即第一曲线段)。在另一些实施例中,耳机100也可以基于第一频率响应曲线的低频频段和第二频率响应曲线的低频频段确定出第三声音信号的低频段频率响应曲线。
在另一些实施例中,耳机100也可以不执行步骤S502,即通过下述步骤,在步骤S505中确定出第三声音信号的第三频率响应曲线,即获得第三声音信号的全频段频率响应曲线。
若执行步骤S502,则可以简化第三声音信号的低频段频率响应曲线的计算步骤,提高效率。此外,还可以先对耳内声音信号的低频信号部分进行音频补偿,给用户带来更好的播放体验。
S503,耳机100基于第一频率响应曲线和/或第二频率响应曲线确定用户的耳道尺寸,包括耳道长度和耳道直径。
下面介绍耳道长度的确定方式。
以第一频率响应曲线为例,耳机100可以确定出第一频率响应曲线中的一个或多个谷点的谷点信息,其中,谷点是改变曲线向下方向的点。谷点信息包括谷点对应的频率(谷点的横坐标)和谷点的位次(即该谷点是第一频率响应曲线上频率由低到高的第n个谷点)。
在确定出第n个谷点的频率之后,耳机100可以基于第n个谷点的频率确定出用户的耳道长度。
示例性的,图6A示出了一种第一频率响应曲线。
如图6A所示,横轴代表第一声音信号的频率(单位为Hz),纵轴代表第一声音信号的响度(单位为dB)。曲线E代表第一声音信号的第一频率响应曲线。其中,Q1为第一谷点(即第一频率响应曲线上频率由低到高的第一个谷点),Q2为第二谷点,Q3为第三谷点,Q4为第四谷点。上述四个谷点对应的坐标分别为:Q1(f1,q1),Q2(f2,q2),Q3(f3,q3),Q4(f4,q4)。
以第一谷点Q1为例,第一谷点的谷点信息包括:频率为f1,位次为第一个谷点。耳机100基于第一谷点的谷点信息确定用户耳道长度的具体流程可以包括以下步骤:
1.耳机100基于第一谷点的频率确定第一谷点对应的波长。
在已知第一谷点的频率f1的情况下,耳机100可以根据下述公式(1)所示的声音的频率与波长的关系,可以得到第一谷点Q1对应的波长。
在上述公式(1)中,λ1代表第一谷点Q1对应的波长,f1代表第一谷点Q1对应的频率,c0则是指代声音的传播速度,即340米/秒(m/s)。
2.耳机100基于第一谷点的波长从第一谷点的波长与耳道长度的对应关系中确定用户的耳道长度。
耳机100中可以存储有耳内声音信号的频率响应曲线上第n个谷点的波长与耳道长度的对应关系。
示例性的,第n个谷点的波长与耳道长度的对应关系可以参考下述公式(2):
在上述公式(2)中,L代表的是用户的耳道长度,n代表的是第n个谷点,λn代表的是第n个谷点对应的波长。当采用第一谷点的波长计算用户的耳道长度时,n的取值为n=1,λn可以取第一谷点的波长λ1
在确定第一谷点的波长之后,耳机100可以基于第一谷点的波长从第一谷点的波长与耳道长度的对应关系中确定用户的耳道长度。
这样,基于第一谷点Q1的谷点信息,利用上述公式(2),耳机100可以确定出用户的耳道长度。
可以理解的是,上述图6A所示实施例只是示例性说明如何基于谷点信息确定耳道长度。在本申请实施例中,耳机100也可以采用其他任一个或多个谷点(例如第二谷点Q2、第三谷点Q3等等)的谷点信息计算用户的耳道长度,也可以基于第二频率响应曲线上任一个或多个谷点的谷点信息计算用户的耳道长度,本申请在此不作限定。
在一些实施例中,耳机100还可以基于第一频率响应曲线上多个谷点的谷点信息以及第二频率响应曲线上多个谷点的谷点信息确定用户的耳道长度,通过多次计算减少误差,本申请在此不做限定。
下面补充介绍耳内声音信号的频率响应曲线上第n个谷点的波长与耳道长度之间存在上述公式(2)所示对应关系的原因。
当声音信号在圆柱管道中传播时,管道中任一位置处的声音信号的频率响应曲线上第n个谷点的波长与管道长度满足上述公式(2)所示的关系。在这种情况下,上述公式(2)中的L可以代表管道长度,n代表的是管道内声音信号的频率响应曲线上第n个谷点,λn代表的是第n个谷点对应的波长。
用户耳道可以等效为与耳道尺寸相同的圆柱管道。因此,当声音信号在用户耳道内传播时,用户耳内声音信号的频率响应曲线上第n个谷点的波长与耳道长度也满足上述公式(2)所示的关系。
由于用户耳道在靠近耳膜一侧耳道直径是逐渐减少的,为了构建与用户耳道实际尺寸更接近的模型,在一些实施例中,用户耳道也可以等效为多个直径不同的圆柱管道拼接而成的管道。
示例性的,如图6B所示,用户的耳道的等效管道可以包括以下多个圆柱管道:管道510、管道520、管道530、管道540和管道560。其中,管道510的直径为D1,长度为L1;管道520的直径为D2,长度为L2;管道530的直径为D3,长度为L3;管道540的直径为D4,长度为L4;管道560的直径为D5,长度为L5。上述圆柱管道的长度之和与用户耳道的长度L相同,即L1+L2+L3+L4+L5=L。且上述圆柱管道的直径从振膜601一侧至耳膜602一侧依次减少,即D1>D2>D3>D4>D5。
可以理解的是,上述图6B所示只是一种示例,在本申请实施例中,也可以将用户的耳道等效为更多或更少的圆柱管道拼接成的管道,本申请在此不作限定。
采用图6B所示耳道模型,用户耳内声音信号的频率响应曲线上第n个谷点的波长与耳道长度也可以满足上述公式(2)所示的关系,即在这种情况下,耳机100确定耳道长度的具体流程与上述实施例中的流程相同。
采用图6B所示方式,可以得到与用户耳道尺寸更接近的等效管道模型,提高耳膜阻抗和耳膜处频率响应曲线计算的准确度,从而提升音频补偿的效果。
下面介绍用户的耳道直径的确定方式。
在确定用户的耳道长度之后,耳机100可以基于用户的耳道长度从耳道长度与耳道直径的关系中确定出用户的耳道直径。
示例性的,表1示出了一种耳道长度与耳道直径的对应关系表。
用户 耳道长度(单位:厘米) 耳道直径(单位:厘米)
用户丙 a1 b1
用户丁 a2 b2
用户戊 a3 b3
如表1所示,表1包括多个用户的耳道长度和耳道直径。根据表1可知,用户丙的耳道长度为a1厘米,耳道直径为b1厘米;用户丁的耳道长度为a2厘米,耳道直径为b2厘米;用户戊的耳道长度为a3厘米,耳道直径为b3厘米。
例如,若耳机100确定用户的耳道长度为a1厘米,则耳机100可以从表1所示的耳道长度与耳道直径的关系中确定用户的耳道直径为b1厘米。又例如,若耳机100确定用户的耳道长度为a4,耳机100可以从表1中确定出耳道长度与耳道直径的比例关系(例如a1/b1,a2/b2,等等),再基于用户的耳道长度从耳道长度与耳道直径的比例关系中确定出用户的耳道直径。
可以理解的是,上述实施例只是示例性的说明了一种基于用户的耳道长度确定用户的耳道直径的方式,在本申请实施例中,耳机100还可以基于多个用户的耳道尺寸数据分析得到耳道长度与耳道直径的对应关系,本申请在此不做限定。
在一些实施例中,耳机100还可以基于用户的耳道直径与耳内声音的频率响应曲线之间的关系确定出用户的耳道直径,等等,本申请在此不做限定。
S504,耳机100基于第一声音信号、第二声音信号和用户的耳道尺寸确定出用户的耳膜阻抗。
下面介绍用户的耳膜阻抗的计算原理。
示例性的,如图6C所示,用户耳道600一端为耳机100的振膜601(振膜601位于耳机100中扬声器18的发声位置处),另一端为用户的耳膜602。当用户佩戴耳机100并通过耳机100输出声音信号时,耳机100输出的声音信号(即发射信号603)从振膜601处向耳道内传播,到达耳膜602处后经过反射在耳道内生成反射信号604。因此,在用户耳道600中任一位置处实际测得的声音信号为发射信号603和反射信号604叠加后的信号。
图6D示出了耳机100上的麦克风11、麦克风12、振膜601以及用户的耳膜602的位置关系示意图。
如图6D所示,用户耳道600一端为耳机100的振膜601,另一端为用户的耳膜602。用户耳道长度为L,耳道直径为D。耳机100从振膜601处发出发射信号603,发射信号603经过耳膜602反射之后生成反射信号604。耳机100可以通过麦克风11采集到第一位置处的第一声音信号P1,同时,耳机100还可以通过麦克风12采集到第二位置处的第二声音信号P2。其中,第一位置与振膜601之间的距离为l3,第二位置与振膜601之间的距离为l4,第一位置与耳膜602之间的距离为l1,第二位置与耳膜之间的距离为l2。
根据图6D可知,l1与l3,l2与l4分别满足以下关系:
L=l1+l3 (3)
L=l2+l4 (4)
根据声音信号的传播特性,以用户耳道600中与耳膜602距离为x的第三位置处为例,传播到第三位置处的发射信号603和传播到第三位置处的反射信号604可以分别采用公式(5)和公式(6)表示。
T=αe-jkx (5)
R=βejkx (6)
在上述公式(5)和公式(6)中,T代表第三位置处的发射信号603,R代表第三位置处的反射信号604,α和β为常数系数,x则代表测量位置处与耳膜602之间的距离,可以理解的是,用户耳道600中任一位置处的发射信号603和反射信号604都可以基于上述公式(5)和公式(6)得到。又例如,当x取值为l2时,可以基于上述公式(5)和公式(6)得到第二位置处的发射信号603和反射信号604。
此外,在上述公式(5)和公式(6)中,k为修正系数,k可以利用下述公式(7)计算得到:
在公式(7)中,f代表声音的频率,c0代表声速,D代表耳道的直径。
在一些实施例中,当耳道等效为多个直径不同的圆柱管道时(即图6B所示实施例中的情况时),对于直径不同的圆柱管道,可以基于该圆柱管道的直径Dn利用下述公式(8)确定出与该圆柱管道对应的修正系数kn
当x取值为l1时,可以基于上述公式(5)和公式(6)得到第一位置处的发射信号603和反射信号604。由于第一位置处的第一声音信号P1为第一位置处的发射信号603和第一位置处的反射信号604叠加后的结果,因此,可以将第一声音信号P1表述为下述公式(9)所示形式:
P1=αe-jkl1+βejkl1 (9)
同理,当x取值为l2时,可以基于上述公式(5)和公式(6)得到第二位置处的发射信号603和反射信号604。由于第一位置处的第二声音信号P2为第二位置处的发射信号603和第二位置处的反射信号604叠加后的结果,因此,可以将第二声音信号P2表述为下述公式(10)所示形式:
P2=αe-jkl2+βejkl2 (10)
基于第一位置处的第一声音信号P1和第二位置处的第二声音信号P2,可以通过下述公式(11)得到第一位置到第二位置的传递函数H12
基于公式(9)至公式(11),可以将第一位置到第二位置的传递函数以下述公式(12)所示形式表述。
基于β和α的比值可以得到用户耳道的反射系数γ。此外,基于上述公式(12)还可以将反射系数γ表述为下述公式(13)所示形式。
由于用户的耳道中声音信号的传输介质包括空气和耳膜,因此,反射系数γ也可以表示为下述公式(14):
在上述公式(14)中,Zdrp(f)代表的是用户的耳膜阻抗,Z0代表的是空气阻抗,其中空气阻抗可以看作是已知项(空气阻抗可以基于物理公理计算得出)。
基于上述公式(14),用户的耳膜阻抗可以由下述公式(15)得到:
可以理解的是,上述图6C至图6D所示实施例中耳膜阻抗的计算方式只是一个示例,在本申请实施例中,也可以采用其他阻抗计算方式计算出用户的耳膜阻抗,本申请在此不做限定。
下面介绍耳机100基于第一声音信号、第二声音信号以及用户的耳道尺寸确定用户的耳膜阻抗的方式。
示例性的,耳机100基于第一声音信号、第二声音信号以及用户的耳道尺寸确定用户的耳膜阻抗的具体流程可以包括以下步骤:
1.耳机100基于第一声音信号和第二声音信号确定出第一位置到第二位置的传递函数。
耳机100可以根据上述公式(11),基于第一声音信号和第二声音信号确定出第一位置到第二位置的传递函数。
2.耳机100基于用户的耳道长度确定第一位置与耳膜的距离,以及第二位置与耳膜的距离。
第一位置是用户佩戴耳机100时麦克风11在耳道中的位置,第二位置是用户佩戴耳机100时麦克风12在耳道中的位置。耳机100中存储有麦克风11与振膜的距离(即第一位置与振膜的距离),以及麦克风12与振膜的距离(即第二位置与振膜的距离)。
因此,在确定用户的耳道长度的情况下,耳机100可以基于第一位置与振膜的距离以及耳道长度确定出第一位置与耳膜的距离。同理,耳机100可以基于第二位置与振膜的距离以及耳道长度确定出第二位置与耳膜的距离。
3.耳机100基于第一位置与耳膜的距离、第二位置与耳膜的距离以及第一位置到第二位置的传递函数确定出反射系数。
根据上述公式(13),可以基于第一位置与耳膜的距离、第二位置与耳膜的距离以及第一位置到第二位置的传递函数确定出反射系数。
4.耳机100基于反射系数和空气阻抗确定出用户的耳膜阻抗。
在确定出反射系数之后,根据上述公式(15),可以基于反射系数和空气阻抗确定出用户的耳膜阻抗。
可以理解的是,此处只是示例性示出了一种耳机100基于第一声音信号、第二声音信号以及用户的耳道尺寸确定用户的耳膜阻抗的具体流程,在本申请实施例中,耳机100也可以基于第一声音信号、第二声音信号以及用户的耳道尺寸,采用其他方式计算用户的耳膜阻抗。
S505,耳机100基于第一声音信号、第二声音信号、用户的耳道尺寸和用户的耳膜阻抗确定出用户耳膜处第三声音信号的第三频率响应曲线。
下面介绍第三声音信号的第三频率响应曲线的计算原理。
示例性的,图7示出了一种用户耳道的微分示意图。
如图7所示,用户耳道600长度为L,直径为D。用户耳道600可以划分为多个长度为Δx的管道,且Δx足够小。该多个管道可以包括管道710、管道720、管道730、管道740以及管道750,等等。其中,管道710为振膜601一侧的管道,管道750为耳膜602一侧的管道。在Δx足够小的情况下,上述任一个管道中的所有位置处的声音信号都可以看作是相同的。同样的,同一个管道中所有位置处的频率响应曲线也可以看作是相同的,例如,管道750中任一处的频率响应曲线都可以看作是耳膜602处的频率响应曲线。
在上述每个管道中任取其中一点作为该管道标准位置,例如,U1为管道710的标准位置,U2为管道720的标准位置,U3为管道730的标准位置,U4为管道740的标准位置,U5为管道750的标准位置。该标准位置处的声音信号可以看作是该管道中任一位置的声音信号。根据图7可知,U1与耳膜602之间的距离为X1,U2与耳膜602之间的距离为X2,U3与耳膜602之间的距离为X3,U4与耳膜602之间的距离为X4,U5与耳膜602之间的距离为X5。此外,麦克风11与耳膜602之间的距离为x1,麦克风12与耳膜602之间的距离为x2。
在上述各个位置之间的距离关系已知的情况下,若已知用户耳道600中任意两处位置的声音信号,则可以基于声音信号在管道中的传播方程以及该两处位置的声音信号确定出在耳道中其他任一位置处的声音信号。需要说明的是,当该任一两处位置之间的距离大于第一距离时,耳机100可以更准确地确定出在耳道中其他任一位置处的声音信号,进而确定出精确度更高的第三声音信号的第三频率响应曲线。示例性的,第一距离可以是3毫米(mm)。又示例性的,第一距离也可以是5毫米(mm)。且,当第一距离的取值为5毫米时,而耳机100确定出的第三频率响应曲线要比第一距离取值为3毫米时更准确。可以理解的是,上述实施例只是示例性说明第一距离的一些可能的取值,在本申请实施例中,第一距离的取值也可以是与上述实施例不同的取值(例如,3.15毫米、5.02毫米、6.3毫米等等),本申请对第一距离的具体取值不做限定。
因此,可以基于用户耳道600中的第一声音信号和第二声音信号确定出U1处的声音信号P1(f)、U2处的声音信号P2(f)、U3处的声音信号P3(f)、U4处的声音信号P4(f)以及U5处的声音信号P5(f)。若振膜601处的声音信号以Pi(f)表示,耳膜602处的第三声音信号以Pr(f)表示,则可以有以下公式(16)和公式(17):
Pr(f)=Zdrp(f)*Pi(f) (16)
将公式(16)和公式(17)联立为方程组,可以解出耳膜602处的第三声音信号Pr(f),继而基于第三声音信号得到第三频率响应曲线。
可以理解的是,在本申请实施例中,还可以将用户的耳道划分为更多或更少的部分。以用户的耳道划分为n个部分为例,在这种情况下,可以将上述公式(16)和下述公式(18)联立为方程组,求解出Pr(f),得到耳膜处第三声音信号的第三频率响应曲线。其中,在下述公式(18)中,Pm(f)为用户耳道的第m个部分中的声音信号,xm则为用户耳道的第m个部分的中心位置(或第m个部分中的任一位置)与耳膜的距离。
在一些实施例中,当耳道等效为多个直径不同的圆柱管道时(即图6B所示实施例中的情况时),对于直径不同的圆柱管道,可以基于公式(8)确定出与耳道的每个部分对应的修正系数kn。在这种情况下,可以将上述公式(16)和下述公式(19)联立为方程组,求解出Pr(f),并通过计算(例如傅里叶变换)得到耳膜处第三声音信号的第三频率响应曲线。
下面介绍耳机100确定用户耳膜处第三声音信号的第三频率响应曲线的具体方式。
示例性的,耳机100基于第一声音信号、第二声音信号、用户的耳道尺寸和用户的耳膜阻抗确定出用户耳膜处第三声音信号的第三频率响应曲线的具体流程可以包括以下步骤:
1.耳机100基于用户的耳道长度将用户耳道划分为多个长度很小的管道,确定每个管道的标准位置与耳膜的距离。
具体划分方式以及标准位置与耳膜之间的距离确定可以参考图7所示实施例。
2.耳机100确定该多个管道的标准位置处的声音信号。
3.耳机100基于该多个管道的标准位置处的声音信号、该多个管道的标准位置与耳膜的距离以及用户的耳膜阻抗确定出第三声音信号。
耳机100可以基于上述公式(16)和公式(18),求解耳膜处的第三声音信号Pr(f)。
在一些实施例中,若用户耳道采用图6B所示耳道模型,则可以基于上述公式(16)和公式(19)确定出用户耳膜处的第三声音信号。
4.耳机100基于第三声音信号确定出第三频率响应曲线。
在确定出第三声音信号之后,耳机100可以确定出第三频率响应曲线,即第三声音信号对应的全频段频率响应曲线。
在一些实施例中,耳机100也可以分别确定出第三声音信号的低频段频率响应曲线和第三声音信号的中高频段频率响应曲线。其中,第三声音信号的低频段频率响应曲线可以采用上述步骤S502所示方式确定。第三声音信号的中高频段频率响应曲线则是在确定出第三声音信号(或第三声音信号的中高频信号)之后,基于第三声音信号确定出对应的中高频段频率响应曲线。
S404,耳机100基于第三频率响应曲线和预设的最佳频率响应曲线确定出新的播放参数。
预设的最佳频率响应曲线可以是耳机100预先设置的最佳频率响应曲线。耳机100中可以存储有一个或多个最佳频率响应曲线,每个最佳频率响应曲线可以分别对应不同的音频文件类型,或是分别对应不同的播放环境,亦或是分别对应不同的播放音效,等等。耳机100可以基于用户自行设置的播放音效确定预设的最佳频率响应曲线,也可以基于实际的播放环境或播放的音频类型确定预设的最佳频率响应曲线,本申请在此不做限定。
在另一些实施例中,耳机100也可以从与耳机100相连接的电子设备获取最佳频率响应曲线,并将该最佳频率响应曲线设置为预设的最佳频率响应曲线。
该新的播放参数也可以称作第二播放参数。
播放参数可以包括声音信号的响度。通过调整耳机100的播放参数,可以改变声音信号中不同频率的信号的响度。
在一些实施例中,耳机100基于第三频率响应曲线调整输出的声音信号的响度,当耳机100采用调整后的响度输出声音信号时,可以使得用户耳膜接收到的声音信号的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线的重合。
需要说明的是,在本申请实施例中,耳膜处的声音信号对应的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线重合,可以是指耳膜处的声音信号对应的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线的相似度大于预设值(例如85%或95%等等),也可以是指耳膜处的声音信号对应的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线完全相同。
在一些实施例中,该新的播放参数可以包括低频段的播放参数和中高频段的播放参数,也可以称作第一频段的播放参数和第二频段的播放参数。其中,当耳机100采用低频段的播放参数输出声音信号时,可以使得用户耳膜接收到的低频段声音信号的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线中的低频段部分曲线的重合。当耳机100采用中高频段的播放参数输出声音信号时,可以使得用户耳膜接收到的中高频段声音信号的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线中的中高频段部分曲线的重合。
若耳机100分别确定出第三声音信号的低频段频率响应曲线和第三声音信号的中高频段频率响应曲线,则耳机100也可以分别确定出低频段的播放参数和中高频段的播放参数,即耳机100基于低频段频率响应曲线和预设的最佳频率响应曲线的低频段部分的曲线确定出低频段的播放参数;基于中高频段频率响应曲线和预设的最佳频率响应曲线的中高频段部分的曲线确定出中高频段的播放参数。
S405,耳机100基于新的播放参数输出声音信号,使得用户耳膜接收的声音信号的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线的重合。
在一些实施例中,耳机100可以同时对全频段的声音信号进行音频补偿,将耳机100的播放参数替换为步骤S404中新的播放参数(第二播放参数),使得耳膜接收的声音信号的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线的重合。
在一些实施例中,耳机100分别确定出低频段的播放参数和中高频段的播放参数,则耳机100可以先基于低频段的播放参数输出声音信号,对低频段(第一频段)的声音信号进行音频补偿。在确定出中高频段的播放参数之后,耳机100再基于低频段的播放参数和中高频段的播放参数,对全频段的声音信号进行音频补偿。
示例性的,以播放参数包括响度为例,耳机100分别对声音信号的低频段和中高频段进行音频补偿的具体流程可以包括以下步骤:
1.耳机100基于第三声音信号的低频段频率响应曲线调整耳机输出的低频信号的响度,使得第三声音信号的低频段频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线的低频部分重合。
在耳机100确定第三声音信号的低频段频率响应曲线之后,耳机100即可执行该步骤1,对声音信号中的低频信号进行音频补偿。
2.耳机100基于第三声音信号的中高频段频率响应曲线调整耳机输出的中高频信号的响度,使得第三声音信号的中高频段频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线的中高频部分重合。
在一些实施例中,耳机100也可以基于第三声音信号的第三频率响应曲线和预设的最佳频率响应曲线,确定出补偿信号,并输出补偿信号。该补偿信号传播到耳膜处时,可以使得耳膜接收的声音信号对应的频率响应曲线与预设的最佳频率响应曲线重合。
采用上述图4所示的音频补偿方法,耳机100可以基于不同用户的耳道情况,对用户耳内的声音进行音频补偿,使得用户的耳膜处第三声音信号的第三频率响应曲线达到预设的最佳频率响应曲线,无论用户耳道尺寸如何,都可以让用户体验到预设的播放效果。而且,上述音频补偿方法能够得到耳膜处声音信号的全频段频率响应曲线,可以对全频段声音信号进行补偿,在全频段提升音频的播放效果。
在一种可能的实现方式中,耳机100可以在确定出用户的耳道尺寸和耳膜阻抗后,存储用户的耳道尺寸和耳膜阻抗。之后,当耳机100在输出声音信号时,耳机100可以判断是否满足预设条件,若满足预设条件,则耳机100直接获取已存储的耳道尺寸和耳膜阻抗,并基于采集到的用户耳内的第一声音信号、第二声音信号以及用户的耳道尺寸和耳膜阻抗计算用户耳膜处第三声音信号的第三频率响应曲线,并对用户耳内的声音进行音频补偿。若不满足预设条件,则执行上述图5所示实施例中的相关步骤,先基于第一声音信号和第二声音信号确定出用户的耳道尺寸和耳膜阻抗,再计算用户耳膜处第三声音信号的第三频率响应曲线,并对用户耳内的声音进行音频补偿。这样,耳机100可以不用在每次播放音频时,都重新计算用户的耳道尺寸和耳膜阻抗,减少时间消耗,提高效率。
其中,预设条件可以包括以下任一项或多项:耳机100接收到用户的第一指令,第一指令用于指示耳机100重新确定用户的耳道尺寸和耳膜阻抗;耳机100检测到耳机100为出厂后第一次佩戴;耳机100检测到耳机100与其他电子设备重新配对;耳机100检测到佩戴耳机100的用户与之前的用户不同,等等。
示例性的,当耳机100检测到耳机100被用户佩戴时,在播放音频之前,耳机100可以输出一个探测信号,并采集该探测信号的回波信号。耳机100可以基于回波信号与存储的预设回波信号确定佩戴耳机100的用户是否与之前用户相同。当耳机100采集的回波信号与耳机100存储的回波信号相同时,耳机100可以确定佩戴耳机100的用户是否与之前用户相同。当耳机100采集的回波信号与耳机100存储的回波信号不同时,耳机100可以确定佩戴耳机100的用户是否与之前用户不同。
在一些实施例中,本申请提供的音频补偿方法还可以用于主动降噪场景。
如图8A所示,耳机100上设置有麦克风11、麦克风12以及扬声器18、麦克风16,麦克风16可用于采集耳机100的环境噪音。环境噪音可以进入用户的耳道中,并到达用户的耳膜602处。
在耳机100检测到被用户佩戴的情况下,为了降低用户耳膜602处的残留噪音,耳机100可以通过扬声器18发射与噪音信号频率、幅度相同,但相位相反的降噪信号,降噪信号可以与用户耳道中的噪音相抵消,从而降低用户耳膜602处的残留噪音,实现主动降噪。其中,降噪信号的频率和幅度可以基于麦克风16采集的环境噪音(即噪声信号)确定。
图8B示出了一种主动降噪场景下用户耳道中噪声信号的传播示意图。如图8B所示,耳道的一端为振膜601,另一端则为耳膜602。振膜601至耳膜602的耳道传递函数可以表示为H(x),麦克风12至耳膜602的传递函数则可以表示为E(x)。耳道中的噪声信号可以表示为Yn,可以看作固定量。耳机100发射的降噪信号表示为Yo,耳膜602处的残留噪声可以表示为e(n)。若将耳机100发射的降噪信号Yo在麦克风12所在位置处的频率响应表示为d(n),则用户的耳膜602处的残留噪声e(n)可以采用下述公式(20)表示:
e(n)=d(n)*E(x)+Yn*H(x) (20)
可以理解的是,残留噪声e(n)越小,降噪效果越好。即,用户的耳膜602处残留噪声e(n)对应的频率响应曲线的响度越小,降噪效果越好。
测试者可以基于自己耳膜处残留噪声的频率响应曲线设置具有良好效果的降噪参数,当耳机100检测到处于佩戴状态,且耳机100采用这些降噪参数时,可以使得测试者的耳膜处的残留噪声的响度最小。由于每个用户的耳道不同,对于不同的耳道,d(n)/E(x)也不同,因此,基于测试者设置的降噪参数,用户很难体验到预设的降噪效果。
在这种情况下,耳机100也可以采用上述图4所示的音频补偿方法,确定出用户耳膜处残留噪声的频率响应曲线,对针对残留噪声进行音频补偿,抵消掉残留噪声。
在降噪场景下,耳机100实施上述音频补偿方法的具体方式可以分为以下两种情况讨论。
情况一:耳机100开启主动降噪模式输出降噪信号,且耳机100未播放音频的情况
在情况一所述情况下,耳机100输出的声音信号可以是降噪信号。耳机100通过麦克风11采集的第一声音信号可以是用户耳内第一位置处的噪声,耳机100通过麦克风12采集的第二声音信号可以是用户耳内第二位置处的噪声。
此时,耳机100可以基于上述图4所示实施例中的音频补偿方法确定出耳膜处的第三声音信号的频率响应曲线,即残留噪声的频率响应曲线,继而确定出新的播放参数,并基于该新的播放参数输出降噪信号。
情况二:耳机100播放音频输出声音信号,且耳机100开启主动降噪模式输出降噪信号的情况
在情况二所述情况下,耳机100可以采用上述方法确定新的播放参数,并基于该新的播放参数输出叠加降噪信号之后的声音信号。
下面介绍本申请实施例提供的一种耳机100的功能模块示意图。
如图9所示,耳机100可以包括播放模块1001、采集模块1002、分析模块1003、补偿模块1004、数据存储模块1005、数据获取模块1007和数据解析模块1008,在一些实施例中,耳机100还可以包括模式设置模块1006。
其中,播放模块1001可以播放音频输出声音信号,或是发射其他声音信号(例如通话语音、降噪信号等等)。
采集模块1002可以采集用户耳内的声音。在采集到用户耳内的声音之后,采集模块1002可以将采集到的声音发送给分析模块1003。
分析模块1003可以对采集到的用户耳内的声音进行分析,确定出用户的耳道尺寸和耳膜阻抗。分析模块1003也可以基于用户耳内的声音、耳道尺寸以及耳膜阻抗确定出用户耳膜处的频率响应曲线。分析模块1003在确定出用户耳膜处的频率响应曲线之后,可以将用户耳膜处的频率响应曲线发送至补偿模块1004。
补偿模块1004可以基于用户耳膜处第三声音信号的第三频率响应曲线以及预设的最佳频率响应曲线,确定出第三声音信号中每个频率要调整的响度,进而确定出调整后的播放参数(例如,第二播放参数、第一频段的播放参数、第二频段的播放参数,等等)。之后,补偿模块1004可以向播放模块1001发送补偿指令,用于指示播放模块1001采用调整后的播放参数播放音频输出声音信号。
在一些实施例中,补偿模块1004也可以基于第三频率响应曲线以及预设的最佳频率响应曲线确定出需要发射的补偿信号,并向播放模块1001发送播放指令,指示播放模块1001发射补偿信号。
数据存储模块1005可以存储一条或多条最佳频率响应曲线,每一条频率响应曲线可以对应不同的播放效果。数据存储模块1005可以将对应的最佳频率响应曲线发送至补偿模块1004作为预设的最佳频率响应曲线。在一些实施例中,数据存储模块1005也可以接收并响应于模式设置模块1006发送的模式设置指令,将对应的最佳频率响应曲线发送至补偿模块1004作为预设的最佳频率响应曲线。
模式设置模块1006可以接收并响应于用户的模式设置操作,向数据存储模块1005发送模式设置指令,指示数据存储模块1005将对应的最佳频率响应曲线发送至补偿模块1004作为预设的最佳频率响应曲线。
数据获取模块1007可以从与耳机100连接的电子设备200处获取要播放的音频文件,也可以接收该电子设备200的播放、暂停、倍速等等指令。在一些实施例中,数据获取模块1007还可以从该电子设备200处获取一条或多条最佳频率响应曲线。
数据解析模块1008可以解析数据获取模块1007获取到的音频文件或指令,并将解析后的音频文件或指令发送至播放模块1001,用于指示播放模块1001播放该音频文件,或是指示播放模块1001执行指令。
可以理解的是,上述图9所示的耳机100的功能模块结构只是一个示例,耳机100还可以包括比图9所示的更多或更少的功能模块,也可以组合两个或更多的模块,或者可以具有不同的模块设置。本申请在此不做限定。
本申请的各实施方式可以任意进行组合,以实现不同的技术效果。
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申请所述的流程或功能。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,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,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)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(solidstate disk,SSD))等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成,该程序可存储于计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括:ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。
总之,以上所述仅为本发明技术方案的实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡根据本发明的揭露,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 (13)

1.一种音频补偿方法,其特征在于,应用于耳机,所述耳机包括第一麦克风、第二麦克风和扬声器,所述第一麦克风和所述第二麦克风位于所述耳机的前腔,在用户佩戴所述耳机时,所述耳机的前腔处于用户的耳道内;所述方法包括:
当所述耳机检测到用户佩戴所述耳机,且所述耳机基于第一播放参数控制所述扬声器输出声音信号时,所述耳机通过所述第一麦克风采集所述用户的耳内第一位置处的第一声音信号;
所述耳机通过所述第二麦克风采集所述用户的耳内第二位置处的第二声音信号,所述第一位置与所述第二位置不同;
所述耳机基于所述第一声音信号和所述第二声音信号确定所述用户的耳膜接收的第三声音信号的频率响应曲线;
所述耳机基于所述第三声音信号的频率响应曲线和最佳频率响应曲线确定第二播放参数;
所述耳机基于所述第二播放参数控制所述扬声器输出声音信号,在所述耳机基于所述第二播放参数控制所述扬声器输出声音信号之后,所述用户的耳膜接收的声音信号的频率响应曲线与所述最佳频率响应曲线重合。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述耳机基于所述第一声音信号和所述第二声音信号确定所述用户的耳膜接收的第三声音信号的频率响应曲线,具体包括:
所述耳机基于所述第一声音信号、所述第二声音信号、耳道尺寸和耳膜阻抗确定所述用户的耳膜接收的第三声音信号的频率响应曲线。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在所述耳机基于所述第一声音信号和所述第二声音信号确定所述用户的耳膜接收的第三声音信号的频率响应曲线之前,所述方法还包括:
所述耳机从所述耳机的内存中获取所述耳道尺寸和所述耳膜阻抗;
或,
所述耳机从与所述耳机连接的电子设备获取所述耳道尺寸和所述耳膜阻抗。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在所述耳机基于所述第一声音信号和所述第二声音信号确定所述用户的耳膜接收的第三声音信号的频率响应曲线之前,所述方法还包括:
所述耳机基于所述第一声音信号确定所述第一声音信号的频率响应曲线;
所述耳机基于所述第一声音信号的频率响应曲线确定出耳道尺寸;
所述耳机基于所述第一声音信号、所述第二声音信号和所述耳道尺寸确定出耳膜阻抗。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法,其特征在于,所述第三声音信号的频率响应曲线包括第一频段的第一曲线段和第二频段的第二曲线段,所述第一频段的频率低于所述第二频段的频率;
所述耳机基于所述第一声音信号、所述第二声音信号、耳道尺寸和耳膜阻抗确定所述用户的耳膜接收的第三声音信号的频率响应曲线,具体包括:
所述耳机基于所述第一声音信号和/或所述第二声音信号确定所述第一曲线段;
所述耳机基于所述第一声音信号、所述第二声音信号、所述用户的耳道尺寸和所述耳膜阻抗确定所述第二曲线段。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述第二播放参数包括所述第一频段的播放参数和所述第二频段的播放参数;
所述耳机基于所述第三声音信号的频率响应曲线和最佳频率响应曲线确定第二播放参数,具体包括:
所述耳机基于第一曲线段和最佳频率响应曲线确定所述第一频段的播放参数;
所述耳机基于第二曲线段和最佳频率响应曲线确定所述第二频段的播放参数。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在所述耳机基于第一曲线段和最佳频率响应曲线确定所述第一频段的播放参数之后,所述方法还包括:
所述耳机基于所述第一频段的播放参数控制所述扬声器输出声音信号,在所述耳机基于所述第一频段的播放参数控制所述扬声器输出声音信号之后,所述用户的耳膜接收的声音信号的频率响应曲线中所述第一频段的曲线段与所述最佳频率响应曲线中所述第一频段的曲线段重合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法,其特征在于,所述耳机还包括第三麦克风,所述方法还包括:
所述耳机通过第三麦克风采集噪声信号;
所述耳机基于所述噪声信号确定降噪信号;
所述耳机基于所述第二播放参数控制所述扬声器输出声音信号,具体包括:
所述耳机基于所述第二播放参数控制所述扬声器输出叠加所述降噪信号之后的声音信号。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一麦克风与所述第二麦克风之间的距离大于第一距离。
10.根据权利要求1-8所述的方法,其特征在于,所述第一麦克风和所述第二麦克风之间的距离的取值范围为1毫米至10毫米。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一麦克风与所述扬声器之间的距离的取值范围为1毫米至10毫米,且所述第一麦克风与所述扬声器之间的距离小于所述第二麦克风与所述扬声器之间的距离。
12.一种电子设备,为耳机,其特征在于,包括:一个或多个处理器、一个或多个存储器、多个麦克风、一个或多个扬声器;所述一个或多个存储器与所述一个或多个处理器耦合,所述一个或多个存储器用于存储计算机程序代码,所述计算机程序代码包括计算机指令,当所述一个或多个处理器执行所述计算机指令时,使得所述耳机执行上述权利要求1-11中任一项所述的方法。
13.一种计算机可读存储介质,包括计算机指令,其特征在于,当所述计算机指令在耳机上运行时,使得所述耳机执行上述权利要求1-11中任一项所述的方法。
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