[发明专利]一种基于音频分析的自适应立体声系统

说明书

本发明提供一种基于音频分析的自适应立体声系统，其包括头戴式扬声器、TWS耳机和音频信号处理设备，且具有测试工况和播放工况两种工作状态；在测试工况下，所述音频信号处理设备用于生成带有音源位置信息的测试音频信号和处理经由所述TWS耳机回传的测量数字信号，求解收听者的HRTF并存储；在播放工况下，所述音频信号处理设备通过所述HRTF求解音源音频信号的播放音频信号，并将所述播放音频信号通过有线和/或无线途径输出至所述头戴式扬声器和/或所述TWS耳机。本发明兼具获取使用者HRTF与提供多声道立体声音频播放的功能，能够通过使用者的个性化输入和测量数据计算使用者所具有的独一无二的HRTF，并根据该HRTF对音频输入进行处理以获得符合使用者生理特征的，可提供更为真实音源位置信息的立体声音效。

技术领域

本发明涉及音频分析处理技术领域，尤其涉及一种基于音频分析的自适应立体声系统。

背景技术

头相关传输函数HRTF（Head—Related Transfer Function）又称为ATF(Anatomical Transfer Function)，是一种描述声波从音源到收听者双耳传输过程的音效定位算法，它反应了人体结构，诸如头部、耳廓、躯干结构乃至性别对声波的综合滤波结果，包含了关于音源的定位信息，对立体声音效的复现和音源虚拟位置信息的仿真具有非常重要的意义。在实际应用场景中，耳机或扬声器可以将经由HRTF处理过的信号转换为声波信号，来展现不同的空间听觉效果。

HRTF具有个性化特征，不同收听者的不同生理结构和尺寸特征决定了其具有独一无二的HRTF特征。华南理工大学物理科学与技术学院声学研究所谢菠荪教授等人在《头相关传输函数数据库及其特性分析》中以52名受试者进行测量，建立了基于中国人采集样本的高空间分辨率HRTF，其研究结果表明，在统计意义上最大双耳时间差（Interaural TimeDifferences，ITDS）存在显著的性别差异；并且，通过与国外CIPIC HRTF数据库的比对发现，基于中国人样本的ITDS与主要基于西方人样本的统计结果具有显著差异，即HRTF的个性化特征存在明显的性别和种群差异。

现有的付诸应用的HRTF模型，是基于样本统计的平均化HRTF模型，特别是基于西方人样本的统计结果，其并不能较为真实的符合实际收听者的HRTF特征，因而基于其建立的再现声场或模拟声场也就不能准确反应该声场中的音源位置信息。

发明内容

针对现有技术中的上述缺点，本发明提供一种基于音频分析的自适应立体声系统，包括头戴式扬声器、TWS耳机和音频信号处理设备，所述基于音频分析的自适应立体声系统具有测试工况和播放工况两种工作状态，在所述测试工况下，所述音频信号处理设备用于生成带有音源位置信息的测试音频信号和处理经由所述TWS耳机回传的测量数字信号，求解收听者的HRTF并存储；在所述播放工况下，所述音频信号处理设备通过所述HRTF求解音源音频信号的播放音频信号，并将所述播放音频信号通过有线和/或无线途径输出至所述头戴式扬声器和/或所述TWS耳机。

所述头戴式扬声器与所述音频信号处理设备通信连接；在所述测试工况下，所述头戴式扬声器用于将所述音频信号处理设备生成的所述测试音频信号转换为测试声信号；在所述播放工况下，所述头戴式扬声器用于将所述音频信号处理设备生成的所述播放音频信号转换为头戴式声信号。

所述TWS耳机包括耳塞和芯片仓；所述耳塞内设置有发声部和收声部，所述芯片仓内设置有数据转换模组和蓝牙传输模组；所述发声部设置于所述耳塞靠近使用者耳道的一侧，用于将所述TWS耳机接收到的播放音频信号转化为TWS声信号向收听者传递；所述收声部设置于所述耳塞远离使用者耳道的一侧，用于接收所述头戴式扬声器释放的测试声信号并将其接收到的声信号转换为测量模拟信号。