[发明专利]基于设备位置确定音频滤波器的音频系统和方法

说明书

本申请涉及基于设备位置确定音频滤波器的音频系统和方法。描述了一种音频系统和基于该音频系统的音频设备的位置确定音频滤波器的方法。该音频系统接收由用户佩戴的音频设备的图像，并且基于该图像以及音频设备上的基准与音频设备的电声换能器之间的已知几何关系来确定电声换能器与用户的解剖学特征之间的相对位置。基于相对位置来确定音频滤波器。音频滤波器可应用于音频输入信号以通过电声换能器向用户呈现空间化的声音，或者音频滤波器可应用于麦克风输入信号以由电声换能器捕获用户的言语。也描述了其他方面并要求对其他方面进行保护。

本申请要求2021年3月31日提交的美国临时专利申请号63/169,004的优先权的权益，该临时专利申请全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明公开了与具有音频能力的设备相关的方面。更具体地，公开与用于呈现空间音频的设备相关的方面。

背景技术

可使用由用户佩戴的音频设备来呈现空间音频。例如，耳机可再现模拟用户周围的音景的空间音频信号。有效的空间声音再现可呈现声音，使得用户将声音感知为来自用户头部外部的音景内的位置，正如用户在真实世界中遇到声音的情况下将体验到声音一样。

当声音从真实世界中的周围环境传播到收听者时，声音沿着直接路径传播，例如通过空气传播到收听者耳道入口，并且沿着一个或多个间接路径传播，例如通过在收听者头部或肩部周围反射和衍射来传播。当声音沿着间接路径传播时，可将假象引入耳道入口接收的声学信号中。这些假象取决于解剖结构，并且因此是用户特定的。因此，用户将假象感知为自然的。

可通过使用空间音频滤波器的信号处理算法来将用户特定的假象结合到双耳音频中。例如，头部相关传递函数(HRTF)是这样的滤波器，该滤波器包含描述声音在收听者的耳道入口处进入其听觉系统之前如何在收听者的头部周围反射或衍射所需的所有声学信息。可以在实验室中为特定用户测量HRTF。HRTF可应用于音频输入信号以对信号进行整形，使得经整形的信号的再现逼真地模拟从周围环境传播到用户的声音。因此，收听者可使用简单的立体声耳机，通过将HRTF应用于音频输入信号来在收听环境中的某处产生声源的错觉。

发明内容

生成和应用头部相关传递函数(HRTF)的现有方法假设耳机将空间化的声音直接发射到收听者的耳道入口中。然而，这种假设可能是错误的。例如，当收听者佩戴具有远离耳道入口的扬声器的音频设备时，例如，如在耳外耳机的情况下，空间化的声音在进入耳道入口之前可能经历附加的假象。因此，用户可将空间化的声音感知为声音的有缺陷的表示，如通常将体验的那样。

描述了音频系统和使用该音频系统来确定音频滤波器的方法，该音频滤波器补偿电声换能器(例如，扬声器)和解剖学特征(例如，耳道入口)的之间的相对定位。通过补偿相对位置，向用户输出的空间化的声音可准确地表示如用户通常将体验到的声音。在一方面，方法包括接收佩戴在用户头部上的音频设备的图像。监测设备(例如，可穿戴设备)可输出视觉提示、音频提示或触觉提示中的一者或多者以引导用户相对于音频设备移动远程设备以用于图像捕获。因此，远程设备的相机可捕获图像，该图像包括音频设备的基准(datum)和用户的解剖学特征。

在一方面，音频系统的一个或多个处理器确定解剖学特征与音频设备的电声换能器之间的相对位置。可以基于图像并且还基于基准与电声换能器之间的已知几何关系来进行确定。例如，电声换能器在图像中可能不可见，然而，图像中可见的基准与隐藏的电声换能器之间的几何关系可用于确定电声换能器的位置。然后可确定隐藏的电声换能器(例如，音频设备的扬声器或麦克风)与可见解剖学特征(例如，用户的耳道入口或嘴)之间的相对位置。

在一方面，可基于相对位置来确定音频滤波器。音频滤波器可补偿电声换能器与解剖学特征之间的相对位置。例如，可通过用户的耳道入口与可穿戴设备的耳外扬声器之间的分离来引入假象。音频滤波器可补偿那些假象，并且因此可基于所确定的分离来选择。因此，可将音频滤波器应用于音频输入信号以生成空间输入信号，并且可用空间输入信号驱动耳外扬声器以向用户呈现逼真的空间化声音。