CN215871386U - USB dongle与无线空间音频收发系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了USB dongle与无线空间音频收发系统，其中USB dongle包括：天线阵列；BT/2.4G收发模块，与所述天线阵列连接；音频编码模块，与所述BT/2.4G收发模块连接；AOA处理模块，与所述BT/2.4G收发模块连接；空间音频处理模块，与所述AOA处理模块和所述音频编码模块连接；USB音频处理模块，与所述空间音频处理模块连接。本实用新型USB dongle作为空间音频处理及发射设备，结合接收设备如头戴式耳机或者TWS耳机，可以在PC、游戏机及手机上实现支持头部跟踪的空间音频技术，给用户提供沉浸式的体验。

Description

USB dongle与无线空间音频收发系统

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种USB dongle与无线空间音频收发系统。

背景技术

苹果公司推出了支持头部跟踪的空间音频方案，可以基于苹果手机、IPAD及耳机实现沉浸式的音频体验。然而该解决方案是苹果公司的私有技术，在其他品牌的设备，比如电脑，游戏机等设备上无法实现。

苹果公司的方案只支持苹果公司的产品，比如苹果手机，IPAD。其他厂家的一些设备，比如sony，xbox不支持头部跟踪的功能。另外，对于大屏游戏、电影等应用场景，也缺乏对大屏相对角度的标定和动态跟踪。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种USB dongle，USB dongle作为空间音频处理及发射设备，结合接收设备如头戴式耳机或者TWS耳机，可以在PC、游戏机及手机上实现支持头部跟踪的空间音频技术，给用户提供沉浸式的体验。

本实用新型还提出一种具有上述USB dongle的无线空间音频收发系统。

根据本实用新型的第一方面实施例的USB dongle，包括：天线阵列；BT/2.4G收发模块，与所述天线阵列连接；音频编码模块，与所述BT/2.4G收发模块连接；AOA处理模块，与所述BT/2.4G收发模块连接；空间音频处理模块，与所述AOA处理模块和所述音频编码模块连接；USB音频处理模块，与所述空间音频处理模块连接。

根据本实用新型实施例的USB dongle，至少具有如下有益效果：本实用新型实施例的USB dongle作为空间音频处理及发射设备，结合接收设备如头戴式耳机或者TWS耳机，可以在PC、游戏机及手机上实现支持头部跟踪的空间音频技术，给用户提供沉浸式的体验。

根据本实用新型的一些实施例，所述USB音频处理模块包括USB接口，用于与智能设备连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述AOA处理模块用于根据所述天线阵列接收AOA数据包的信号相位差进行到达角处理，得到相对角度。

根据本实用新型的一些实施例，所述空间音频处理模块用于将所述USB音频处理模块的音频数据处理得到具有空间音频效果的两声道音频数据。

根据本实用新型的第二方面实施例的无线空间音频收发系统，包括：耳机；如本实用新型的第二方面实施例所述的USB dongle；所述耳机与所述USB dongle通信连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述耳机包括：天线；BT/2.4G音频处理芯片，与所述天线连接；传感器模块，与所述BT/2.4G音频处理芯片连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述传感器模块包括陀螺仪和重力加速计。

根据本实用新型的一些实施例，所述耳机包括电池、扬声器及麦克风；所述电池用于供电；所述扬声器和所述麦克风分别与所述BT/2.4G音频处理芯片连接。

根据本实用新型实施例的无线空间音频收发系统，至少具有如下有益效果：本实用新型实施例的主体为USB dongle及配套耳机，该dongle可以实现支持头部跟踪的空间音频处理，结合配套的耳机可以在手机、电脑、游戏机等设备上实现带头部跟踪沉浸式的空间音频游戏及影音体验。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型第一实施例的USB dongle的模块示意框图。

图2为本实用新型第二实施例的无线音频收发系统的模块示意框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，本实用新型第一实施例的USB dongle包括天线阵列、BT/2.4G收发模块、AOA处理模块、音频编码模块、空间音频处理模块以及USB音频处理模块。其中，BT/2.4G收发模块与天线阵列连接；音频编码模块与BT/2.4G收发模块连接；AOA处理模块与BT/2.4G收发模块连接；空间音频处理模块与AOA处理模块和音频编码模块连接；以及USB音频处理模块，与空间音频处理模块连接。其中，天线阵列是由两个或更多个天线组成的一组天线，这些天线工作在同一频率，按照一定的要求进行馈电和空间排列构成天线阵列。耳机端发送的AOA数据包信号到达天线阵列中不同天线存在时间差(相位差)，天线阵列将接收到的这些信号传给AOA处理模块做角度计算。BT/2.4G收发模块至少包括BT收发模块和2.4G收发模块其中之一，BT收发模块为基于蓝牙技术封装的高度集成芯片组，2.4G收发模块为基于2.4G无线技术封装的高度集成芯片组。BT/2.4G收发模块用于基于蓝牙技术或2.4G无线技术实现无线通信。AOA处理模块采用AOA(Angle Of Arrival)技术，即到达角技术，它是一种基站定位方法，通过某些硬件设备如天线阵列感知发射节点信号的到达方向，计算被定位点与感知设备之间的相对方位或角度，然后再利用三角测量法计算出节点的位置。AOA处理模块用于根据信号的相位差得到相对角度θ1。USB音频处理模块包括有USB接口，能够与手机、电脑、游戏机等设备连接传输数据，用于接收音频数据并传输至空间音频处理模块进行处理。空间音频处理模块将USB音频处理模块的音频数据(具有空间音频效果的多声道音轨)，基于与音源设备屏幕(手机、电脑、游戏机等)的相对角度θ0和与配套耳机的相对角度θ1以及配套耳机上的陀螺仪及重力加速计的传感数据，结合HRTF参数对多声道音轨进行downmix处理，得到声场的相对角度及头部的偏移角度，进一步处理得到具有空间音频效果的两声道音频数据。音频编码模块用于将两声道音频数据经编码后通过BT/2.4G收发模块发送给耳机。

参照图2，本实用新型第二实施例的无线音频收发系统包括：耳机以及本实用新型第一实施例的USB dongle；耳机与USB dongle通信连接。其中，耳机包括：天线、BT/2.4G音频处理芯片及传感器模块；BT/2.4G音频处理芯片与天线连接；传感器模块与BT/2.4G音频处理芯片连接。传感器模块包括陀螺仪和重力加速计。耳机还包括电池、扬声器及麦克风；电池用于供电；扬声器和麦克风分别与BT/2.4G音频处理芯片连接。

本实用新型实施例是一种支持头部跟踪的空间音频产品，其主体为USB dongle及配套耳机。该dongle可以实现支持头部跟踪的空间音频处理，结合配套的耳机可以在手机、电脑、游戏机等设备上实现带头部跟踪沉浸式的空间音频游戏及影音体验。

本实用新型实施例的实现支持头部跟踪的空间音频收发方法包括：

1.USB dongle初次安装时，考虑到实际USB dongle的位置和设备屏幕中心的位置有一定距离，需要通过APP或者耳机上提示音进行初始角度标定θ0。

2.使用耳机使用过程中，通过蓝牙或者2.4G无线技术周期性广播AOA数据包。Dongle接收到AOA数据包，会根据天线阵列中接收到该信号的相位差进行AOA(到达角)处理，得出相对角度为θ1。

3.同时，耳机周期性将耳机上的其他传感器(如陀螺仪，重力加速计)数据，通过蓝牙或者2.4G技术，传递给USB dongle的空间音频处理模块。

4.空间音频处理模块通过步骤1得到的θ0，步骤2得到的θ1,及步骤3中获取的传感器数据，计算出声场的相对角度及头部的偏移角度。

5.USB音频处理模块通过USB接口从电脑、游戏机等设备获取具有空间音频效果的多声道音轨(如5.1声道、7.1声道音轨等)，并将多声道音轨及相关数据传递给空间音频处理模块。

6.空间音频处理模块结合步骤4得到的声场相对角度和头部偏移角度，结合HRTF参数对多声道音轨进行downmix处理，得到具有空间音频效果的两声道音频数据。

7.两声道音频数据传输给音频编码模块，经编码后通过BT/2.4G模块发送给耳机。

8.耳机通过BT/2.4G接收相关数据，并进行音频解码回放，用户就可以体验到带头部跟踪的空间音频的沉浸式体验。

尽管本文描述了具体实施方案，但是本领域中的普通技术人员将认识到，许多其它修改或另选的实施方案同样处于本公开的范围内。例如，结合特定设备或组件描述的功能和/或处理能力中的任一项可以由任何其它设备或部件来执行。另外，虽然已根据本公开的实施方案描述了各种例示性具体实施和架构，但是本领域中的普通技术人员将认识到，对本文所述的例示性具体实施和架构的许多其它修改也处于本公开的范围内。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种USB dongle，其特征在于，包括：

天线阵列；

BT/2.4G收发模块，与所述天线阵列连接；

音频编码模块，与所述BT/2.4G收发模块连接；

AOA处理模块，与所述BT/2.4G收发模块连接；

空间音频处理模块，与所述AOA处理模块和所述音频编码模块连接；

USB音频处理模块，与所述空间音频处理模块连接。

2.根据权利要求1所述的USB dongle，其特征在于，所述USB音频处理模块包括USB接口，用于与智能设备连接。

3.根据权利要求1所述的USB dongle，其特征在于，所述AOA处理模块用于根据所述天线阵列接收AOA数据包的信号相位差进行到达角处理，得到相对角度。

4.根据权利要求1所述的USB dongle，其特征在于，所述空间音频处理模块用于将所述USB音频处理模块的音频数据处理得到具有空间音频效果的两声道音频数据。

5.一种无线空间音频收发系统，其特征在于，包括：

耳机；

如权利要求1至4任一项所述的USB dongle；

所述耳机与所述USB dongle通信连接。

6.根据权利要求5所述的无线空间音频收发系统，其特征在于，所述耳机包括：

天线；

BT/2.4G音频处理芯片，与所述天线连接；

传感器模块，与所述BT/2.4G音频处理芯片连接。

7.根据权利要求6所述的无线空间音频收发系统，其特征在于，所述传感器模块包括陀螺仪和重力加速计。

8.根据权利要求6所述的无线空间音频收发系统，其特征在于，所述耳机包括电池、扬声器及麦克风；

所述电池用于供电；

所述扬声器和所述麦克风分别与所述BT/2.4G音频处理芯片连接。

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