一种音频信号处理方法及电子设备技术

本申请公开了一种音频信号处理方法及电子设备，涉及音频领域，解决了立体声音频信号直接通过耳机输入给用户，无法准确还原音频内容原有的表现力和沉浸感的问题。具体方案为：从音频信号中分离出直达部分和扩散部分。根据当前场景从预先设置的房间冲击响应数据库中获取对应的房间冲击响应。根据头相关传输函数和该房间冲击响应合成得到用于方位感渲染的双耳房间冲击响应以及用于空间感渲染的双耳房间冲击响应。然后可根据用于方位感渲染的双耳房间冲击响应，对音频信号分离出的直达部分和扩散部分进行方位感渲染，根据用于空间感渲染的双耳房间冲击响应，对音频信号分离出的扩散部分进行空间感渲染。最后可以将渲染完成的音频信号输入到耳机。音频信号输入到耳机。音频信号输入到耳机。

【技术实现步骤摘要】
一种音频信号处理方法及电子设备


[0001]本申请涉及音频领域，尤其涉及一种音频信号处理方法及电子设备。

技术介绍

[0002]随着手机、平板电脑、笔记本电脑等各种电子设备的普及，人们使用这些电子设备进行音视频娱乐的需求越来越高。例如，人们通过手机玩游戏、看视频或者听音乐等。通常为了不打扰别人，以及得到更好的听音体验，在使用电子设备玩游戏、看视频或者听音乐时越来越多的人开始佩戴耳机。
[0003]然而，耳机输出的音频信号为双耳信号，分别通过左右两个耳机传入人耳。目前各音视频平台的节目(电视剧、音乐、电影等)音频流大多数以立体声为主，虽然在音频制作阶段加入了各种渲染效果，但也主要以满足音频节目内容的效果为主，无法兼顾扬声器和耳机两类重放设备。因此，将此种立体声音频信号直接通过耳机输入给用户，无法准确还原音频内容原有的表现力和沉浸感，例如内容中各声像的方位、距离、空间感和环绕感均无法被准确还原。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种音频信号处理方法及电子设备，解决了立体声音频信号直接通过耳机输入给用户，无法准确还原音频内容原有的表现力和沉浸感的问题。
[0005]为了达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本申请提供一种音频信号处理方法，该方法可应用于音频系统中的电子设备，该音频系统包括通信连接的电子设备和耳机，该方法包括：将音频信号分离为直达部分和扩散部分；根据当前场景从预设的房间冲击响应数据库中获取对应的房间冲击响应，房间冲击响应数据库中包括与各场景对应的房间冲击响应，当前场景为电子设备当前所处的场景；根据房间冲击响应和头相关传输函数，合成得到用于方位感渲染的第一双耳房间冲击响应以及用于空间感渲染的第二双耳房间冲击响应；根据第一双耳房间冲击响应对音频信号的直达部分和音频信号的扩散部分进行渲染处理，得到方位感渲染音频信号；根据第二双耳房间冲击响应对音频信号的扩散部分进行渲染，得到空间感渲染音频信号；合成方位感渲染音频信号和空间感渲染音频信号并向耳机输入。
[0007]采用上述技术方案，由于房间冲击响应的测量相对简便，一个房间只需测量一次。因此包括不同场景的房间冲击响应的数据库存储的数据量相对较小，便于存储。而根据当前场景，可以方便的根据对应的房间冲击响应和头相关传输函数，得到当前场景下分别用于方位感渲染和空间感渲染的双耳房间冲击响应，以便对音频信号进行方位渲染和空间渲染。如此，使得电子设备能够根据不同的场景来渲染音频信号，以通过耳机为用户更加准确的还原出音频信号中的音频内容在当前场景下原有的表现力和沉浸感。
[0008]在一种可能的实现方式中，根据房间冲击响应和头相关传输函数，合成得到用于方位感渲染的第一双耳房间冲击响应以及用于空间感渲染的第二双耳房间冲击响应，包
括：将房间冲击响应分解为房间冲击响应直达部分、房间冲击响应早期反射部分以及房间冲击响应晚期混响部分；根据房间冲击响应直达部分、房间冲击响应早期反射部分以及头相关传输函数，合成得到用于方位感渲染的第一双耳房间冲击响应；根据房间冲击响应早期反射部分、房间冲击响应晚期混响部分以及预设方位上的头相关传输函数，合成得到用于空间感渲染的第二双耳房间冲击响应。
[0009]由于方向感渲染主要为了准确还原空间声场中声像的位置，因此需要合成含有方位信息的第一双耳房间冲击响应来对相应声像进行渲染处理，同时上混后得到的音频信号的直达部分主要以对白和人声为主，因此合成的第一双耳房间冲击响应不能含有混响成分，这样会造成人声类信号的严重染色。因此，可根据房间冲击响应直达部分、房间冲击响应早期反射部分以及头相关传输函数来合成第一双耳房间冲击响应，从而避免造成人声类信号的严重染色。又由于空间感渲染主要为了实现重放声场的空间感和环绕感，同时使得音频渲染效果匹配当前用户所处环境，从而达到沉浸的体验感。空间感的渲染主要基于音频信号的扩散部分(如左声道的扩散部分和右声道的扩散部分)，这部分音频信号以雨声、风声、鸟叫声等环境声为主，此类信号方向性弱。因此，相应生成的第二双耳房间冲击响应不能包含太多的方位信息(在方向感渲染处理时已经包含了一部分方位信息的音频信号)。所以，可根据房间冲击响应早期反射部分、房间冲击响应晚期混响部分以及指定方位的头相关传输函数，来合成第二双耳房间冲击响应以避免进行方位感渲染后方位过于清晰。
[0010]在另一种可能的实现方式中，头相关传输函数为根据耳机发送的头部跟踪信息匹配调整后的头相关传输函数。
[0011]如此，能够使最终渲染出来的音频信号中各声像的方位，不随用户的头部旋转而在空间中旋转，即声像能够在空间中保持固定。
[0012]在另一种可能的实现方式中，预设方位上的头相关传输函数包括：用户头部正前方的头相关传输函数、用户头部正后方的头相关传输函数、用户头部左边的头相关传输函数、用户头部右边的头相关传输函数、用户头部上方的头相关传输函数以及用户头部下方的头相关传输函数。
[0013]如此，能够为空间感渲染提供相对均匀的环绕效果。
[0014]在另一种可能的实现方式中，音频信号的扩散部分包括左声道扩散部分和右声道扩散部分。
[0015]在另一种可能的实现方式中，当前场景为用户选择的场景。
[0016]如此，可以使用户根据自身需求自主的对当前场景进行选择，以满足用户对音频信号渲染后效果的需求。
[0017]在另一种可能的实现方式中，当前场景为电子设备识别出的场景。
[0018]如此，通过电子设备识别当前场景，能够使用户在变换场景时不用主动切换场景，而电子设备可以自适应切换，提升用户体验。
[0019]在另一种可能的实现方式中，当前场景包括商场、影院、会议室、音乐厅、办公室、厨房、客厅中的任一个。
[0020]在另一种可能的实现方式中，预设的房间冲击响应数据库中包括用户自行测量的房间冲击响应。
[0021]如此，用户可以通过自行测量房间冲击响应，来扩充可作为当前场景的可选场景
的数量，并且能够使房间冲击响应数据库中的房间冲击响应相对于用户实际所处的场景更加准确。
[0022]在另一种可能的实现方式中，预设的房间冲击响应数据库存储在云服务器中。
[0023]如此，能够避免房间冲击响应数据库对电子设备本地存储空间的占用。
[0024]第二方面，本申请提供一种音频信号处理装置，该装置可以应用于电子设备，用于实现上述第一方面中的方法。该装置的功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块，例如，房间冲击响应数据库、头相关传输函数容器(HRTF容器)、头相关传输函数选择匹配模块、上混器模块、分解器模块、第一双耳房间冲击响应生成模块、第二双耳房间冲击响应生成模块、方位感渲染模块、空间感渲染模块、合成模块等。
[0025]其中，上混器模块，可用于将音频信号分离为直达部分和扩散部分；分解器模块，可用于根据当前场景从预设的房间冲击响应数据库本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种音频信号处理方法，其特征在于，应用于音频系统中的电子设备，所述音频系统包括通信连接的电子设备和耳机，所述方法包括：将音频信号分离为直达部分和扩散部分；根据当前场景从预设的房间冲击响应数据库中获取对应的房间冲击响应，所述房间冲击响应数据库中包括与各场景对应的房间冲击响应，所述当前场景为所述电子设备当前所处的场景；根据所述房间冲击响应和头相关传输函数，合成得到用于方位感渲染的第一双耳房间冲击响应以及用于空间感渲染的第二双耳房间冲击响应；根据所述第一双耳房间冲击响应对所述音频信号的直达部分和所述音频信号的扩散部分进行渲染处理，得到方位感渲染音频信号；根据所述第二双耳房间冲击响应对所述音频信号的扩散部分进行渲染，得到空间感渲染音频信号；合成所述方位感渲染音频信号和所述空间感渲染音频信号并向所述耳机输入。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述房间冲击响应和头相关传输函数，合成得到用于方位感渲染的第一双耳房间冲击响应以及用于空间感渲染的第二双耳房间冲击响应，包括：将所述房间冲击响应分解为房间冲击响应直达部分、房间冲击响应早期反射部分以及房间冲击响应晚期混响部分；根据所述房间冲击响应直达部分、所述房间冲击响应早期反射部分以及头相关传输函数，合成得到用于方位感渲染的第一双耳房间冲击响应；根据所述房间冲击响应早期反射部分、所述房间冲击响应晚期混响部分以及预设方位上的头相关传输函数，合成得到用于空间感渲染的第二双耳房间冲击响应。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述头相关传输函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏彤，曾青林，张海宏，
申请(专利权)人：北京荣耀终端有限公司，
类型：发明
国别省市：