具有校正功能的有源降噪耳机声源定位方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有校正功能的有源降噪耳机声源定位方法和装置，通过在理想贴合条件下和实际贴合条件下分别由消噪扬声器发射测试信号并且由误差传感器获得反映理想贴合特性和实际贴合特性的接收信号，并分别计算理想贴合条件下的第一传输函数和实际贴合条件下的第二传输函数；利用第二传输函数与第一传输函数计算校正函数；通过实际贴合条件下经噪声传声器接收的信号和校正函数计算双耳声信号互相关函数；将双耳声信号互相关函数与预先存储的双耳声信号互相关函数模板进行匹配，获得声源的方位信息。利用计算结果对耳机噪声传声器实际接收信号进行校正处理，从而抑制耳内传声器与耳道贴合状态间存在的失配，可有效改善声源定位的性能。

【技术实现步骤摘要】
具有校正功能的有源降噪耳机声源定位方法和装置
本专利技术涉及声源定位领域，具体涉及一种具有校正功能的有源降噪耳机声源定位方法和装置。
技术介绍
随着现代社会发展水平的提高，运动、健身理念被广泛认可，具备户外通话、收听功能的无线耳机产销量呈迅速上升的趋势，国内外均推出了不同类型无线耳机产品。特别是有源降噪耳机，通过采用有源降噪技术实现环境噪声抵消，可大大改善听感，获得较好的用户体验。获得环境噪声的方位信息可使有源降噪耳机针对性调整有源降噪算法的参数以改善降噪效果，因此具备声源定位功能可提高有源降噪耳机的环境适配性能。目前，大部分声源定位算法采用麦克风阵列，为了处理多路阵列麦克风信号，该类算法需要较大的计算量和较多的麦克风阵元数，在无线耳机系统中的应用受到限制；另一类是受生物启发的定位算法，该类算法使用耳机2个耳内传声器模拟双耳的定位功能，具有计算量小、系统简单的优点，适用于耳机产品场合。专利号为ZL201711138517.7的专利技术专利提出一种基于BP神经网络的双耳声源定位方法，该方法提取出双耳声信号互相关函数与耳间强度差作为特征参数，用反向传播BP神经网络对特征参数进行建模。测试过程中根据测试双耳声信号的互相关函数和耳间强度差，利用神经网络估计每帧双耳声信号对应的声源方位。名称为基于双耳互相关函数的声源定位算法的论文报道了首先利用头相关脉冲响应(head-relatedimpulseresponse，HRIR)数据库求出并存储对应不同方位角、俯仰角的双耳声信号互相关函数作为模板，在定位阶段先求出接收信号的双耳声信号互相关函数，然后将其与双耳互相关函数模板相比较来确定声源的方位.但是，上述方法中用到的双耳声信号互相关函数数据库、理想头相关脉冲响应数据库均是在耳内传声器与人工头耳道紧密贴合的理想条件下采集获得，因此也要求在实际实用中保持耳内传声器与使用人的人耳道以理想状态贴合。然而，实际耳机产品的使用场景中，上由于不同人的耳道轮廓、耳机佩戴习惯均不相同，在实际耳机入耳佩戴使用中往往无法保证耳内传声器与人耳道的理想贴合。因此，由于耳内传声器与耳道贴合状态不可避免存在失配，对于实际耳机产品使用造成了声源方位估计的误差，由此也影响了有源降噪算法与环境噪声的适配调整，降低了用户体验。有鉴于此，设计出一种新的有源降噪耳机声源定位方法和装置是非常具有意义的
技术实现思路
针对上述提到的在耳内传声器与人工头耳道紧密贴合的理想条件下和实际耳机入耳佩戴情况下存在失配，造成声源方位估计的误差，降低用户体验等问题。本申请的实施例的目的在于提出了一种具有校正功能的有源降噪耳机声源定位方法和装置来解决以上
技术介绍
部分提到的技术问题。第一方面，本申请的实施例提供了一种具有校正功能的有源降噪耳机声源定位方法，包括以下步骤：S1：在理想贴合条件下和实际贴合条件下分别由左耳耳机和右耳耳机的消噪扬声器发射测试信号并且由误差传感器获得反映理想贴合特性和实际贴合特性的接收信号，并分别计算理想贴合条件下的第一传输函数和实际贴合条件下的第二传输函数；S2：利用第二传输函数与第一传输函数计算校正函数；S3：通过实际贴合条件下经左耳耳机和右耳耳机的噪声传声器接收的信号和校正函数计算双耳声信号互相关函数；以及S4：将双耳声信号互相关函数与预先存储的双耳声信号互相关函数模板进行匹配，获得声源的方位信息。在一些实施例中，步骤S1具体包括：S11：在理想贴合条件下，保证耳机与人工头耳道理想贴合，分别测量对应不同方位角和俯仰角的对应于左耳耳机和右耳耳机的双耳声信号互相关函数模板，并进行存储；S12：在理想贴合条件下，根据左耳消噪扬声器和右耳消噪扬声器发射的测试信号以及左耳误差传声器和右耳误差传声器接收的信号分别计算对应于左耳耳机和右耳耳机的第一传输函数；以及S13：在实际贴合条件下，根据左耳消噪扬声器和右耳消噪扬声器发射的测试信号以及左耳误差传声器和右耳误差传声器接收的信号分别计算对应于左耳耳机和右耳耳机的第二传输函数。通过分别计算出耳机在理想贴合条件下和实际贴合条件下第一传输函数和第二传输函数来反映耳内传声器与耳道贴合程度，有利于后续减少实际使用过程中造成的误差。在一些实施例中，步骤S2具体包括：S21：将对应于左耳耳机和右耳耳机的第一传输函数分别做傅里叶变换得到对应于左耳耳机和右耳耳机的第一频域近似传输函数El(w)和Er(w)；S22：将对应于左耳耳机和右耳耳机的第二传输函数分别做傅里叶变换得到对应于左耳耳机和右耳耳机的第二频域近似传输函数Epl(w)和Epr(w)；以及S23：根据对应于左耳耳机和右耳耳机的第二频域近似传输函数与对应于左耳耳机和右耳耳机的第一频域近似传输函数通过下式分别计算出对应于左耳耳机和右耳耳机的校正函数Eal(w)和Ear(w)：Eal(w)＝Epl(w)/El(w)；Ear(w)＝Epr(w)/Er(w)。利用反映理想贴合条件的第一传输函数和实际贴合条件的第二传输函数计算校正函数，以便于对实际贴合条件下经噪声传声器接收的信号进行校正。在一些实施例中，步骤S3具体包括：S31：对在实际贴合条件下经左耳噪声传声器和右耳噪声传声器接收的信号进行傅里叶变换，再通过对应于左耳耳机和右耳耳机的校正函数分别进行校正：Sal(w)＝Sl(w)·Eal(w)；Sar(w)＝Sr(w)·Ear(w)；其中，Sl(w)和Sr(w)分别为左耳噪声传声器和右耳噪声传声器接收的信号进行傅里叶变换后的结果，Sal(w)和Sar(w)分别为经过校正后对应于左耳耳机和右耳耳机的接收信号；S32：通过下式计算双耳声信号互相关函数：Rlr(τ)＝(1/2π)∫{[Sal(w)S*ar(w)]ejwτ/[∣Sal(w)S*ar(w)∣]}dw；其中，τ为时延，w为角频率。利用第一传输函数和第二传输函数对耳机噪声传声器实际接收信号进行校正处理，从而抑制耳内传声器与耳道贴合状态间存在的失配。在一些实施例中，步骤S4具体包括：S41：通过双耳声信号互相关函数与双耳声信号互相关函数模板做相关计算：其中，为双耳声信号互相关函数模板，其中分别为方位角和俯仰角；S42：获取相关结果最大值即获得声源对应的方位角α’和俯仰角根据校正后的双耳声信号互相关函数与事先存储的双耳声信号互相关函数模板进行匹配，获得声源方位结果，可以改善利用双耳声信号互相关函数进行声源方位估计的性能。第二方面，本申请的实施例中还提出了一种具有校正功能的有源降噪耳机声源定位装置，包括：传输函数计算模块，被配置为在理想贴合条件下和实际贴合条件下分别由左耳耳机和右耳耳机的消噪扬声器发射测试信号并且由误差传感器获得反映理想贴合特性和实际贴合特性的接收信号，并分别计算理想贴合条件下的第一传输函数和实际贴合条件下的第二传输函数；校正函数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有校正功能的有源降噪耳机声源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：在理想贴合条件下和实际贴合条件下分别由左耳耳机和右耳耳机的消噪扬声器发射测试信号并且由误差传感器获得反映理想贴合特性和实际贴合特性的接收信号，并分别计算理想贴合条件下的第一传输函数和实际贴合条件下的第二传输函数；/nS2：利用所述第二传输函数与所述第一传输函数计算校正函数；/nS3：通过实际贴合条件下经左耳耳机和右耳耳机的噪声传声器接收的信号和所述校正函数计算双耳声信号互相关函数；以及/nS4：将所述双耳声信号互相关函数与预先存储的双耳声信号互相关函数模板进行匹配，获得声源的方位信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有校正功能的有源降噪耳机声源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在理想贴合条件下和实际贴合条件下分别由左耳耳机和右耳耳机的消噪扬声器发射测试信号并且由误差传感器获得反映理想贴合特性和实际贴合特性的接收信号，并分别计算理想贴合条件下的第一传输函数和实际贴合条件下的第二传输函数；
S2：利用所述第二传输函数与所述第一传输函数计算校正函数；
S3：通过实际贴合条件下经左耳耳机和右耳耳机的噪声传声器接收的信号和所述校正函数计算双耳声信号互相关函数；以及
S4：将所述双耳声信号互相关函数与预先存储的双耳声信号互相关函数模板进行匹配，获得声源的方位信息。


2.根据权利要求1所述的具有校正功能的有源降噪耳机声源定位方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
S11：在理想贴合条件下，保证耳机与人工头耳道理想贴合，分别测量对应不同方位角和俯仰角的对应于左耳耳机和右耳耳机的所述双耳声信号互相关函数模板，并进行存储；
S12：在理想贴合条件下，根据左耳消噪扬声器和右耳消噪扬声器发射的测试信号以及左耳误差传声器和右耳误差传声器接收的信号分别计算对应于左耳耳机和右耳耳机的所述第一传输函数；以及
S13：在实际贴合条件下，根据左耳消噪扬声器和右耳消噪扬声器发射的测试信号以及左耳误差传声器和右耳误差传声器接收的信号分别计算对应于左耳耳机和右耳耳机的所述第二传输函数。


3.根据权利要求1所述的具有校正功能的有源降噪耳机声源定位方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21：将对应于左耳耳机和右耳耳机的所述第一传输函数分别做傅里叶变换得到对应于左耳耳机和右耳耳机的第一频域近似传输函数El(w)和Er(w)；
S22：将对应于左耳耳机和右耳耳机的所述第二传输函数分别做傅里叶变换得到对应于左耳耳机和右耳耳机的第二频域近似传输函数Epl(w)和Epr(w)；以及
S23：根据对应于左耳耳机和右耳耳机的所述第二频域近似传输函数与对应于左耳耳机和右耳耳机的所述第一频域近似传输函数通过下式分别计算出对应于左耳耳机和右耳耳机的所述校正函数Eal(w)和Ear(w)：
Eal(w)＝Epl(w)/El(w)；
Ear(w)＝Epr(w)/Er(w)。


4.根据权利要求3所述的具有校正功能的有源降噪耳机声源定位方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
S31：对在实际贴合条件下经左耳噪声传声器和右耳噪声传声器接收的信号进行傅里叶变换，再通过对应于左耳耳机和右耳耳机的所述校正函数分别进行校正：
Sal(w)＝Sl(w)·Eal(w)；
Sar(w)＝Sr(w)·Ear(w)；
其中，Sl(w)和Sr(w)分别为所述左耳噪声传声器和所述右耳噪声传声器接收的信号进行傅里叶变换后的结果，Sal(w)和Sar(w)分别为经过校正后对应于左耳耳机和右耳耳机的接收信号；
S32：通过下式计算所述双耳声信号互相关函数：
Rlr(τ)＝(1/2π)∫{[Sal(w)S*ar(w)]ejwτ/[∣Sal(w)S*ar(w)∣]}dw；
其中，τ为时延，w为角频率。


5.根据权利要求4所述的具有校正功能的有源降噪耳机声源定位方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
S41：通过所述双耳声信号互相关函数与所述双耳声信号互相关模板做相关计算：



其中，为所述双耳声信号互相关模板，其中α,分别为方位角和俯仰角；
S42：获取相关结果最大值即获得声源对应的方位角α’和俯仰角





6.一种具有校正功能的有源降噪耳机声源定位装置，其特征在于，包括：
传输函数计算模块，被配置为在理想贴合条件下和实...

【专利技术属性】
技术研发人员：童峰，毛连华，傅荣杰，
申请(专利权)人：厦门市派美特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35