耳机虚拟环绕声信号处理方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种耳机虚拟环绕声信号处理方法、装置及系统，属于音频处理技术领域。其中，耳机虚拟环绕声信号处理方法包括以下步骤：对左、右声道输入信号进行和差处理；对和差处理后的信号，进行串声反馈处理；根据串声反馈处理后的信号，生成前期反射声；将前期反射声与串声反馈处理后的信号叠加，得到虚拟环绕声信号。该处理方法能够有效地消除头中定位，并增强声场包围感。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及音频信号处理
，具体地说，涉及一种立体声耳机重放的虚拟环绕声信号处理方法、装置及系统。
技术介绍
为了全面反映声场的空间信息，通常利用环绕听音者的若干方位扬声器实现声信号的三维音效回放，常见的环绕声系统有5.1通路环绕声系统、6.1通路环绕声系统、7.1通路环绕声系统等。虽然这些环绕声系统能够再现原声场中各声源的方位信息，使听音者有一种被来自不同方向的声音包围的感觉，犹如身临其境，但是这些环绕声系统一般需要5至8个扬声器，成本高且需要占据一定空间，难以在手机或平板电脑等小型设备上使用。随着环绕声技术的发展与应用，出现了其他种类的环绕声系统，比如虚拟环绕声系统。由于虚拟环绕声系统只需两个独立的扬声器或耳机，硬件上较为简单。在杂志《电声技术》第2/2000期中，文献《虚拟环绕声信号的原理与误区》记载了SRS公司开发的SRS3D系统，如图1所示，其对声信号的处理过程包括：（1）对左声道输入信号Lin与右声道输入信号Rin进行和差处理，即相加获得和信号M=Lin+Rin，和信号M包含前方的声场信息，相减获得差信号S=Lin-Rin，差信号S包含环绕周围环境的声场信息，（2）对和信号M进行放大处理并输出第一左声道信号L1，对S信号进行频率补偿处理并输出第一右声道信号R1，（3）将左声道输入信号Lin、第一左声道信号L1及第一右声道信号R1混合并输出左声道输出信号Lout=Lin+L1+R1，将右声道输入信号Rin、第一左声道信号L1及第一右声道信号R1的反相信号混合并输出右声道输出信号Rout=Rin+L1-R1。该虚拟环绕声系统算法简单并能够增强声音的包围感，但是其会使左右方向的声源方位往中间偏移，并且，并未有效地解决头中定位的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种有效地增加声音包围感的同时，削弱声音头中定位现象的耳机虚拟环绕声信号处理方法；本专利技术的另一目的是提供一种有效地增加声音包围感的同时，削弱声音头中定位现象的耳机虚拟环绕声信号处理装置；本方明的再一目的是提供一种以上述耳机虚拟环绕声信号处理装置构建的耳机虚拟环绕声信号处理系统。为了实现上述主要目的，本专利技术提供的耳机虚拟环绕声信号处理方法包括和差处理步骤、串声反馈步骤、前期反射声生成步骤及混合步骤。和差处理步骤包括对左声道输入信号与右声道输入信号进行和差处理得到第一左声道信号与第一右声道信号。串声反馈步骤包括对第一左声道信号与第一右声道信号进行串声反馈处理得到第二左声道信号与第二右声道信号。前期反射声生成步骤包括对第二左声道信号与第二右声道信号进行前期反射声处理以生成左声道前期反射声信号与右声道前期反射声信号。混合步骤包括第二左声道信号与左声道前期反射声信号相加得到左声道输出信号，第二右声道信号与右声道前期反射声信号相加得到右声道输出信号。由以上方案可见，通过和差处理步骤，对左声道信号与右声道信号进行求和处理，得到前方声场的信息；对左声道信号与右声道信号进行求差处理，得到环绕周围环境的声场信息。通过串声反馈步骤以虚拟出串声信号，在声信号中引入适量的串声信息。通过前期反射声生成步骤以虚拟出前期反射声。通过混合步骤将串声信号与前期反射声信号叠加至经过和差处理的左右声道信号中，从而在增加声场包围感的同时，削弱虚拟环绕声的头中定位现象。具体的方案为还包括均衡处理步骤，于和差处理步骤后及串声反馈步骤前进行均衡处理，以得到均衡处理后的第一左声道信号与第一右声道信号。均衡处理包括对和差处理步骤中得到的第一左声道信号中预定频带信号进行衰减，以得到第一均衡信号；对和差处理步骤中得到的第一右声道信号中预定频带信号进行增益，以得到第二均衡信号，第一均衡信号与第二均衡信号相加得到均衡处理步骤中的第一左声道信号，第一均衡信号与第二均衡信号相减得到均衡处理步骤中的第一右声道信号。对和差处理步骤中的第一左声道信号，即和信号中预定频段部分进行衰减处理以提升人声能量的比例，同时可有效地防止齿音过重现象；对和差处理步骤中的第一右声道信号，即差信号中预定频段进行增益处理，增加差信号的低频能量，以增加包围感；并对均衡处理后的信号进行求和及求差处理，将信号还原成播放的左、右声道信号。一个优选的方案为第一左声道信号的串声反馈处理为对第二右声道信号进行延时、带通滤波及衰减得到第一串声反馈信号，从第一左声道信号中减去第一串声反馈信号得到第二左声道信号；第一右声道信号的串声反馈处理为对第二左声道信号进行延时、带通滤波及衰减得到第二串声反馈信号，从第一右声道信号中减去第二串声反馈信号得到第二右声道信号。另一个优选的方案为前期反射声处理包括生成一对以上的左前期反射声信号与右前期反射声信号，左前期反射声信号相加得到左声道前期反射声信号，右前期反射声信号相加得到右声道前期反射声信号；生成一对左前期反射声信号与右前期反射声信号包括对第二左声道信号进行低通滤波及延时得到第三左声道信号，对第三左声道信号进行低通滤波得到第四左声道信号，对第二右声道信号进行低通滤波及延时得到第三右声道信号，对第三右声道信号进行低通滤波得到第四右声道信号，将第三左声道信号、第四左声道信号及第四右声道信号相加并延时得到左前期反射声信号，将第三右声道信号、第四右声道信号及第四左声道信号相加并延时得到右前期反射声信号。为了实现上述另一目的，本专利技术提供的耳机虚拟环绕声信号处理装置包括和差处理单元、串声反馈单元、前期反射声生成单元、混合单元、装置输入端与装置输出端。和差处理单元的输入端与装置输入端连接。串声反馈单元的输入端与和差处理单元的输出端连接。前期反射声生成单元的输入端与串声反馈单元的输出端连接。混合单元的输入端分别与串声反馈单元的输出端及前期反射声生成单元的输出端连接，输出端与装置输出端连接。由以上方案可见，和差处理单元用于对左声道信号与右声道信号进行求和处理，得到前方声场的信息，及对左声道信号与右声道信号进行求差处理，得到环绕周围环境的声场信息。串声反馈单元用于虚拟出串声信号，与和差处理单元一起用于模拟出扬声器播放的效果。前期反射声生成单元用于虚拟出空间反射声。通过混合单元将串声信号及前期反射声信号叠加至经过和差处理的左右声道信号中，从而在增加声场包围感的同时，削弱虚拟环绕声的头中定位现象。具体的方案为串声反馈单元的输入端通过均衡处理单元与和差处理单元的输出端连接。均衡处理单元包括和信号均衡器、差信号均衡器、第二加法器及第二减法器；和差处理单元的和信号输出端与和信号均衡器的输入端连接；和差处理单元的差信号输出端与差信号均衡器的输入端连接；第二加法器的第一输入端与和信号均衡器的输出端连接，第二输入端与差信号均衡器的输出端连接，输出端与均衡处理单元的左声道输出端连接；第二减法器的正相输入端与和信号均衡器的输出端连接，负相输入端与差信号均衡器的输出端连接，输出端与均衡处理单元的右声道输出端连接。对和差处理单元处理输出的信号进行均衡处理，从而对其频率特性进行均衡的同时，通过求和及求差将信号还原成播放的左、右声道信号。一个优选的方案为串声反馈单元包括左声道串声本文档来自技高网...

【技术保护点】
耳机虚拟环绕声信号处理方法，包括：和差处理步骤，对左声道输入信号与右声道输入信号进行和差处理得到第一左声道信号与第一右声道信号；串声反馈步骤，对所述第一左声道信号与所述第一右声道信号进行串声反馈处理得到第二左声道信号与第二右声道信号；前期反射声生成步骤，对所述第二左声道信号与所述第二右声道信号进行前期反射声处理，以生成左声道前期反射声信号与右声道前期反射声信号；混合步骤，所述第二左声道信号与所述左声道前期反射声信号相加得到左声道输出信号，所述第二右声道信号与所述右声道前期反射声信号相加得到右声道输出信号。

【技术特征摘要】
1.耳机虚拟环绕声信号处理方法，包括：
和差处理步骤，对左声道输入信号与右声道输入信号进行和差处理得到第一左声道信号与第一右声道信号；
串声反馈步骤，对所述第一左声道信号与所述第一右声道信号进行串声反馈处理得到第二左声道信号与第二右声道信号；
前期反射声生成步骤，对所述第二左声道信号与所述第二右声道信号进行前期反射声处理，以生成左声道前期反射声信号与右声道前期反射声信号；
混合步骤，所述第二左声道信号与所述左声道前期反射声信号相加得到左声道输出信号，所述第二右声道信号与所述右声道前期反射声信号相加得到右声道输出信号。
2.根据权利要求1所述耳机虚拟环绕声信号处理方法，其特征在于：
均衡处理步骤，于所述和差处理步骤后，所述串声反馈步骤前进行均衡处理，以得到均衡处理后的第一左声道信号与第一右声道信号；
所述均衡处理包括对所述和差处理步骤中得到的第一左声道信号中预定频带信号进行衰减，以得到第一均衡信号，对所述和差处理步骤中得到的第一右声道信号中预定频带信号进行增益，以得到第二均衡信号，所述第一均衡信号与所述第二均衡信号相加得到所述均衡处理步骤中的第一左声道信号，所述第一均衡信号与所述第二均衡信号相减得到所述均衡处理步骤中的第一右声道信号。
3.根据权利要求1或2所述耳机虚拟环绕声信号处理方法，其特征在于：
第一左声道信号的串声反馈处理为对所述第二右声道信号进行延时、带通滤波及衰减得到第一串声反馈信号，从第一左声道信号中减去所述第一串声反馈信号得到所述第二左声道信号；
第一右声道信号的串声反馈处理为对所述第二左声道信号进行延时、带通滤波及衰减得到第二串声反馈信号，从第一右声道信号中减去所述第二串声反馈信号得到所述第二右声道信号。
4.根据权利要求1或2所述耳机虚拟环绕声信号处理方法，其特征在于：
所述前期反射声处理包括生成一对以上的左前期反射声信号与右前期反射声信号，所述左前期反射声信号相加得到所述左声道前期反射声信号，所述右前期反射声信号相加得到所述右声道前期反射声信号；
生成一对所述左前期反射声信号与所述右前期反射声信号包括对所述第二左声道信号进行低通滤波及延时得到第三左声道信号，对所述第三左声道信号进行低通滤波得到第四左声道信号，对所述第二右声道信号进行低通滤波及延时得到第三右声道信号，对所述第三右声道信号进行低通滤波得到第四右声道信号，将所述第三左声道信号、所述第四左声道信号及所述第四右声道信号相加并延时得到所述左前期反射声信号，将所述第三右声道信号、所述第四右声道信号及所述第四左声道信号相加并延时得到所述右前期反射声信号。
5.耳机虚拟环绕声信号处理装置，包括装置输入端和装置输出端；
和差处理单元，所述和差处理单元的输入端与所述装置输入端连接；
混合单元，所述混合单元的输出端与所述装置输出端连接；
其特征在于：
串声反馈单元，所述串声反馈单元的输入端与所述和差处理单元的输出端连接；
前期反射声生成单元，所述前期反射声生成单元的输入端与所述串声反馈单元的输出端连接；
所述混合单元的输入端分别与所述串声反馈单元的输出端及所述前期反射声生成单元的输出端连接。
6.根据权利要求5所述耳机虚拟环绕声信号处理装置，其特征在于：
所述串声反馈单元的输入端通过均衡处理单元与所述和差处理单元的输出端连接；
所述均衡处理单元包括和信号均衡器、差信号均衡器、第二加法器及第二减法器；所述和差处理单元的和信号输出端与所述和信号均衡器的输入端连接；所述和差处理单元的差信号输出端与所述差信号均衡器的输入端连接；所述第二加...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴东海，
申请(专利权)人：珠海全志科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44