CN1798452B - 实时补偿音频频率响应特性的方法和用该方法的声音系统 - Google Patents

Abstract

一种补偿便携式声音系统的音频频率响应特性的方法，该方法可通过使用实时测量的用户的听觉特性来执行。该补偿音频频率响应特性的方法可被便携式声音系统使用。该方法包括：基于相对于可听音频频率带宽的用户的最小感知水平来产生用户的听觉特性曲线；基于用户的听觉特性曲线和预定频率特性目标曲线来产生用户的听觉补偿曲线；基于用户的听觉补偿曲线来补偿声音的音频频率响应特性。

Description

实时补偿音频频率响应特性的方法和用该方法的声音系统

本申请要求于2004年12月28日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2004-0113702号的优先权，该申请的公开内容包含于此，以资参考。

                        技术领域

本发明的总体构思涉及一种便携式声音系统，更具体地讲，涉及一种使用实时测量的用户的听觉特性(acoustic characteristics)来补偿便携式声音系统的音频频率响应特性的方法，以及使用该方法的声音系统。

                          背景技术

通常，传统的便携式声音系统通过耳机将音乐输出到用户的耳朵。当通过用户耳朵中的耳机再现音乐时，这种传统的便携式声音系统使用预设的均衡器(例如，具有现代摇滚模式和爵士模式)来补偿差的音频频率响应特性，而不考虑用户的特殊听觉特性。因此，由于预设的均衡器，所以传统的便携式声音系统并不提供对单独的用户的有效的音频频率响应补偿。

听觉特性基于用户的年龄、环境、健康等等对于每个单独的用户都不相同。因此，由于传统的便携式声音系统根据预设均衡器所基于的一般标准来补偿音频频率响应特性，所以音频频率响应特性不能根据每个单独的用户而被补偿。

传统声音系统所使用的预设均衡器通常具有摇滚模式或者爵士模式。但是，因为预设均衡器并不与单独的用户的听觉特性准确匹配，所以单独的用户不能听到最优质量的声音。

                         发明内容

本发明的总体构思提供一种使用实时测量的用户听觉特性来实时补偿音频频率响应特性的方法。

本发明的总体构思还提供一种使用该实时补偿音频频率特性的方法的便携式声音系统。

本发明总体构思的其它方面一部分地在以下的描述中阐述，并且，一部分将从该描述中变得清楚，或者可通过本发明的总体构思的实施学习到。

本发明总体构思的上述和/或其它方面可通过提供一种实时补偿声音系统的音频频率响应特性的方法来实现。该方法包括：基于相对于可听音频频带的用户的最小感知水平来产生用户的听觉特性曲线；基于用户的听觉特性曲线和预定的频率特性目标曲线来产生用户的听觉补偿曲线；基于用户的听觉补偿曲线来补偿声音的音频频率特性。

本发明总体构思的上述和/或其它方面还可通过提供一种在声音系统中再现声音的方法来实现，该方法包括：检测用户的听觉特性；根据检测的用户的听觉特性来再现声音信号和修改声音信号的频率响应曲线。

本发明总体构思的上述和/或其它方面还可通过提供一种声音系统来实现，该声音系统包括：声音再现单元，用于从预定记录介质再现声音；听觉特性处理单元，用于基于相对于可听音频频带的用户的最小感知水平来产生用户的听觉特性曲线；均衡器，用于基于用户的听觉特性曲线和预定的频率特性目标曲线来产生与用户的听觉补偿曲线对应的滤波器系数；数字滤波器处理单元，用于根据由均衡器产生的滤波器系数来补偿由声音再现单元再现的声音的频率特性。

本发明总体构思的上述和/或其它方面还可通过提供一种声音系统来实现，该声音系统包括：用户听觉单元，用于检测用户的听觉特性；声音再现单元，用于再现声音信号；处理单元，用于根据检测的用户的听觉特性来修改再现的声音信号的频率响应曲线。

本发明总体构思的上述和/或其它方面还可通过提供一种声音系统来实现，该声音系统包括：声音再现单元，用于当该系统处于声音再现模式时，再现声音信号；听觉测量单元，用于当该系统处于测量模式时，根据用户特定的听觉和一个或者多个用户偏爱来产生用户特定的声音处理单元以实时地处理声音。

本发明总体构思的上述和/或其它方面还可通过提供补偿音频频率响应特性的方法来实现。该方法包括：通过检查多个频带中的每一个的水平来在频域中产生听觉特性曲线；将该听觉特性曲线划分为预定宽度的倍频带并且为每个倍频带设置典型声压水平；计算每个倍频带的典型声压水平和预设参考水平之间的差；根据计算的每个倍频带的典型声压水平和预设参考水平之间的差来设置滤波器系数。

本发明总体构思的上述和/或其它方面还可通过提供一种包括用于实时地补偿声音系统的音频频率响应特性的可执行代码的计算机可读介质来实现，该介质包括：第一可执行代码，用于基于相对于可听音频频带的用户的最小感知水平来产生用户的听觉特性曲线；第二可执行代码，用于基于用户的听觉特性曲线和预定的频率特性目标曲线来产生用户的听觉补偿曲线；第三可执行代码，用于基于用户的听觉补偿曲线来补偿声音的音频频率响应特性。

                          附图说明

通过参考附图详细描述本发明的总体构思的示例性实施例，本发明总体构思的这些和/或其它方面将变得更加清楚，其中：

图1是表示根据本发明总体构思的实施例的使用用户的听觉特性的声音系统的方框图；

图2A和图2B是表示图1的声音系统的数字滤波器处理单元的示例性方框图；

图3是表示根据本发明总体构思的实施例的测量用户的听觉特性的操作的概念图；

图4是表示根据本发明总体构思的实施例的在图1的声音系统的听觉特性处理单元中使用的听力图的示图；

图5是表示根据本发明总体构思的实施例的在图1的声音系统的均衡器产生单元中使用的响度曲线的示图；

图6是表示根据本发明总体构思的实施例的实时补偿音频频率响应特性的方法的流程图；

图7是表示根据本发明总体构思的实施例的使用用户的听觉特性曲线来创建数字滤波器的方法的流程图。

                        具体实施方式

现在将详细描述本发明总体构思的实施例，其例子表示在附图中，图中相同标号始终指代相同部件。以下将描述实施例同时参照附图来解释本发明的总体构思。

图1是表示根据本发明总体构思的实施例的使用用户的听觉特性的声音系统的方框图。

参照图1，声音系统包括选择单元110、声音再现单元120、听觉特性处理单元130、均衡器(EQ)产生单元150和数字滤波器处理单元160。这里，听觉特性处理单元130包括音频频率音调输出单元132、用户的特性曲线产生单元136、音量控制器134、用户输入单元137和显示单元138。

选择单元110根据用户所做出的选择在用于测量用户的听觉特性的测量模式和用于再现声音的声音再现模式之间选择。

当选择单元110选择声音再现模式时，声音再现单元120将从声音记录介质，如存储器，读取的音频数据再现为声音。

当声音系统处于测量模式时，听觉特性处理单元130基于相对于可听音频频带的用户的最小感知(perception)水平来产生用户的听觉特性曲线。更清楚地讲，音频频率音调输出单元132针对多个音频频带中的每一个而输出多个音频信号。音量控制器134根据用户的最小感知控制音频信号电平(即，音量)，并且将多个音频信号输出到耳机或者听筒。显示单元138显示关于具有由音量控制器134改变的音量的相应音频频带的音频信号电平是否能被用户听到的信息。用户输入单元137可包括当用户开始通过耳机或者听筒听声音时被用户按下的按钮。当声音通过耳机或者听筒变得可以听到(即，用户开始听声音)时，用户的听觉特性曲线产生单元136针对每个音频频带设置用户听觉水平。因此，用户的听觉特性曲线产生单元136基于不同音频频带的用户听觉水平产生用户的听觉特性曲线。

EQ产生单元150通过比较由听觉特性处理单元130产生的用户的听觉特性曲线和用户期望的音频频率特性目标曲线来产生听觉补偿曲线。因此，EQ产生单元150产生与用户的听觉补偿曲线对应的滤波器系数。

数字滤波器处理单元160根据由EQ产生单元150产生的滤波器系数来补偿由声音再现单元120再现的声音的音频频率响应特性。

图2A和图2B是表示图1的声音系统的数字滤波器处理单元160的示例性方框图。

参照图2A，本实施例的数字滤波器处理单元160包括听觉特性补偿滤波器210、包括例如摇滚模式或者爵士模式的模式的EQ(均衡器)220和例如仿真器(virtualizer)的音效单元230。

参照图2B，本实施例的数字滤波器处理单元160包括滤波器单元240和例如仿真器的音效单元250，滤波器单元240是听觉特性补偿滤波器和传统EQ的组合。

图3是表示根据本发明总体构思的实施例的测量用户的听觉特性的操作的概念图。

参照图3，用于测量用户的听觉特性的设备包括声音系统300和与声音系统300连接的耳机。

用户将耳机塞入他们的耳朵中或者置于他们的耳朵上，并且按下指定按钮314以指示随时听取由声音系统300再现的信号。每当用户按下按钮314，声音系统300就测量用户的听觉特性。声音系统300显示信息以检查相关音频频带中的信号的能听度。例如，文本“如果你听到声音则按下该按钮”可被显示在显示单元312上以相应地指示用户。

图4是表示根据本发明总体构思的实施例的在图1的声音系统的听觉特性处理单元130中使用的听力图的示图。

听觉阈(HT)和不舒适听觉水平(UCL)对于每个音频频带是不同的，听觉阈(HT)是人耳能听到的最小(即，最细微)的声音，不舒适听觉水平(UCL)是可对人耳导致疼痛或者损坏的响声。听力图是表示用户的听觉能力的图。即，听力图示出了用户能听到的最细微的声音。参照图4，实线代表正常听觉的听力图，虚线代表由噪声接触导致的不正常听觉的听力图。图4所表示的听力图是根据每当由声音系统300再现的声音被通过耳机听到则用户按下指定按钮314的结果而获得的。

图5是表示根据本发明总体构思的实施例的在图1的声音系统的EQ产生单元150中使用的响度曲线的示图。

参照图5，1000Hz的声音是参考声音，并且该参考声音的声压水平被设置为0、10、20dB等等一直上升到120dB。参考声音和其它频率的纯声音在自由声场各自一秒地被交替输入到两个耳机，从而，1000Hz的参考声音和其它频率的纯声音获得等响度的声压水平。所获得的声压水平曲线被称作等响度曲线。等响度曲线已作为国际标准被采用。等响度曲线说明特定频率的能听度的改变。即，等响度曲线代表人耳感觉到的响度。例如，人耳对低频不敏感，因此图5表示的曲线随着频率的降低而变陡。

等响度曲线中的听起来与1000Hz的参考声音的响度相同的其它频率的纯声音的响度被称作响度水平。以“方(phon)”来测量响度水平。例如，200Hz的40dB的声音被测量为具有40方。如图5所示，由于人耳的听道共振，所以声音的敏感度最好在4000Hz左右。

另外，如图5所示，声音的最小可听水平不能够被听到，除非该声音非常响亮。即使声音水平压力相同，声音的响度水平基于频率也不同。因此，如果声音系统的音量改变，则与声音对应的音调的每个频率分量的水平也改变，从而改变音质。

图6是表示根据本发明总体构思的实施例的实时补偿音频频率响应特性的方法的流程图。图6的方法可通过图1的声音系统来执行。

首先，确定声音系统是处于用于估计用户的听觉特性的模式(即，测量模式)还是处于声音再现模式(操作610)。如果声音系统处于声音再现模式，则声音系统再现声音(操作612)。

如果声音系统处于测量模式，则声音系统例如使用听力图来测量用户的听觉特性。即，可听音频频带被分成多个带宽(例如，10个带宽)，然后每个带宽的音频信号输出到用户(例如，通过耳机的听筒)(操作614)。指定带宽的音频信号的音量开大或者降低(操作616)，以通过确定用户何时可通过听筒或者耳机听到音频信号的声音(操作618)来确定每个带宽的用户的听觉水平。

如果检查最后一个带宽的音频信号，则为每个带宽设置的用户的听觉水平被应用到滤波器，从而产生用户的听觉特性曲线(操作624)。

然后，基于用户的听觉特性曲线和用户期望的音频频率特性目标曲线来产生用户的听觉补偿曲线(操作626)。即，通过将音频频率特性目标曲线的值应用到用户的听觉特性曲线的值来产生用户的听觉补偿曲线。补偿用户的听觉特性的方法可包括：通过简单地使用户的听觉特性平直来补偿听觉特性的方法；根据响度曲线(见图4)补偿听觉特性的方法；和/或根据最优质量耳机的频率特性来补偿听觉特性的方法。

然后，使用用户的听觉补偿曲线来产生EQ(均衡器)，从而补偿再现的声音的音频频率响应特性(操作632)。

传统EQ(即，具有摇滚模式、爵士模式、古典模式等)和各种音效EQ(即，仿真器)可被选择性地添加到EQ，该EQ中应用了用户的听觉特性(操作634和操作636)。

图7是表示根据本发明总体构思的实施例的使用用户的听觉特性曲线创建数字滤波器的方法的流程图。

首先，使用听力图方法在频域内产生用户的听觉特性曲线(操作710)。图7中的图(7a)是表示在频域中测量到的用户的听觉特性曲线的波形。

用户的听觉特性曲线通过执行倍频带(octave band)转化被分成倍频带，每个倍频带代表声压水平(操作720)。图7中的图(7b)是表示在典型声压水平示出的每个倍频带的波形的示图。

如图(7c)所示，然后计算预定参考水平和每个倍频带的典型声压水平之间的差(操作730)。

然后计算反映倍频带的声压水平差的无限脉冲响应(IIR)滤波器系数，如图7中的图(7d)所示(操作740)。

根据本发明总体构思的各种实施例，音频频率相应特性可被实时补偿以适合使用便携式声音系统的特定的用户。另外，即使对可能是聋的用户或者听觉有问题的用户也可使用听力图检查功能来调节音频频率响应特性。而且，由声音系统再现的音频频率响应特性除了通过考虑用户的听觉特性来被补偿之外，也可通过考虑与声音系统一起使用的耳机的频率响应特性来被补偿。

本发明的总体构思可被实现为在计算机可读记录介质上的计算机可读代码。所述计算机可读记录介质可包括存储可在之后被计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。该计算机可读记录介质的例子包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁频带、软盘、光学数据存储装置和载波(例如，通过互联网的数据传输)。该计算机可读记录介质也可通过计算机系统连接的网络而分布，从而所述计算机可读代码以分布式存储和执行。本发明的总体构思也可嵌入硬件或者硬件与软件的组合。

虽然显示和描述了本发明的总体构思的几个实施例，但是本领域技术人员应该理解在不脱离本发明的总体构思的原则和精神的前提下可以对这些实施例做出改变，本发明总体构思的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种实时补偿声音系统的音频频率响应特性的方法，该方法包括：

显示用于检查在相关音频频带中的信号的能听度的信息；

基于相对于可听音频频率带宽的用户的最小感知水平利用所述检查信号的能听度的信息来产生用户的听觉特性曲线；

基于用户的听觉特性曲线和预定的频率特性目标曲线来产生用户的听觉补偿曲线；

基于用户的听觉补偿曲线来补偿声音的音频频率响应特性，

其中，产生用户的听觉补偿曲线的步骤包括：将用户的听觉特性曲线划分成预定宽度的频带，并且设置每个频带的典型声压水平；计算设置的每个频带的典型声压水平和预设参考水平之间的差；设置滤波器系数以反映计算的设置的每个频带的典型声压水平和预定参考水平之间的差。

2.如权利要求1所述的方法，其中，产生用户的听觉特性曲线的步骤包括：

将可听频率带宽划分为多个频带；

再现每个频带中的音频信号；

当用户首先通过耳机听到音频信号的声音时，设置每个频带的用户的听觉水平，同时控制每个频带中的音频信号的音量；

基于每个频带的用户的听觉水平产生用户的听觉特性曲线。

3.如权利要求1所述的方法，还包括：

选择性地将预定均衡器和音效单元应用到反映从用户的听觉补偿曲线确定的滤波器系数的听觉特性曲线。

4.如权利要求1所述的方法，其中，预定频率特性目标曲线包括用户期望的频率响应特性曲线。

5.如权利要求1所述的方法，其中，预定频率特性目标曲线包括最优质量耳机的频率响应特性曲线。

Images