头部相关传递函数制造技术

本发明专利技术描述了用于使用头部相关传递函数

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】头部相关传递函数
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于
2020
年
12
月3日提交的美国专利申请序列号
17/110,424
的优先权，该专利申请的内容全文以引用方式并入本文
。


[0002]本公开中阐述的示例涉及音频信号处理领域
。
更具体地，但不作为限制，本公开描述了用于高效处理对应于虚拟对象的音频信号的头部相关传递函数模型
。

技术介绍

[0003]头部相关传递函数
(HRTF)
是表征用户耳朵如何从空间中的点接收声音的响应
。
当声音击中用户时，头部
、
耳朵
、
耳道的尺寸和形状
、
头部的密度，以及鼻腔和口腔的尺寸和形状都会变换声音，并且通过提高某些频率和减弱其他频率来影响对声音的感知
。
[0004]一对
HRTF
，每只耳朵一个
HRTF
，可用于合成似乎来自空间中的特定点的双耳声
。
每个传递函数描述来自特定点的声音将如何到达相应的耳朵
(
例如，到达耳道的外端
)。
附图简要说明
[0005]从以下参考附图的具体实施方式中，将容易理解所描述的各种示例的特征
。
在说明书中和附图的几个视图中，每个元件使用了附图标记
。
当存在多个相似的元件时，可以给相似的元件指定单个附图标记，通过添加小写字母来指代特定的元件
。
[0006]除非另外指出，否则附图中所示的各种元件并非按比例绘制的
。
为了清楚起见，可放大或缩小各个元件的尺寸
。
若干附图描绘了一个或多个具体实施，并且仅作为示例呈现，而不应被解释为限制
。
附图中包括以下附图：
[0007]图
1A
是适用于
HRTF
建模系统的眼戴设备的示例性硬件配置的
(
右
)
侧视图；
[0008]图
1B
是图
1A
的眼戴设备的右角部的局部横截面透视图，其描绘了右可见光相机和电路板；
[0009]图
1C
是图
1A
的眼戴设备的示例性硬件配置的
(
左
)
侧视图，其示出了左可见光相机；
[0010]图
1D
是图
1C
的眼戴设备的左角部的局部横截面透视图，其描绘了左可见光相机和电路板；
[0011]图
2A
和图
2B
是在
HRTF
建模系统中利用的眼戴设备的示例性硬件配置的后视图；
[0012]图3是三维场景
、
由左可见光相机捕获的左原始图像和由右可见光相机捕获的右原始图像的图形描绘；
[0013]图4是包括经由各种网络连接的可穿戴设备
(
例如，眼戴设备
)
和服务器系统的示例性
HRTF
建模系统的功能框图；
[0014]图5是用于图4的
HRTF
建模系统的移动设备的示例性硬件配置的图形表示；
[0015]图6是在用于描述即时定位与地图构建的示例性环境中的用户的示意性图示；
[0016]图7是列出在物理环境中显示虚拟对象的示例性方法中的步骤的流程图；
[0017]图
8A
是在头部相关传递函数
(HRTF)
模型中围绕用户头部的音频区域中的虚拟对象的图示；
[0018]图
8B
是用于测试图
8A
的头部相关传递函数模型的预定义滤波器的图形用户界面；
[0019]图
9A
是列出根据图
8A
的
HRTF
使用头部来处理虚拟对象的音轨的示例性方法中的步骤的流程图；
[0020]图
9B
是列出处理音轨以添加方向速度信息的示例性方法中的步骤的流程图；
[0021]图
9C
是列出处理音轨以添加深度信息的示例性方法中的步骤的流程图；并且
[0022]图
10
是呈现在眼戴设备的显示器上的虚拟对象的透视图
。
具体实施方式
[0023]参考示例描述了各种具体实施和详细信息，包括实施头部相关传递函数
(HRTF)
模型的系统和方法
。
本文所述的
HRTF
模型将用户
(
本文中也称为收听者
)
周围的空间分解为
36
个区域，每个区域具有固定的一组预先确定的滤波器
(
例如，双二阶滤波器
)
，该组预定义滤波器与传统
HRTF
模型相比需要更少的计算
。
当声音对象从一个区域移动到另一区域时，会应用新的区域的预定义滤波器
。
与传统技术相比，这样做导致复杂性降低了大约2个数量级，从而减少了
HRTF
模型的整体计算负载，并允许同时计算和变换更多对象
。
[0024]相反，传统
HRTF
建模需要使用多个快速傅里叶变换
(FFT)
来捕捉任何声音的当前定位以生成
HRTF
，然后使用长尾
(
例如，
256
个或更多个样本
)
有限脉冲响应滤波器
(FIR)
来实施
。
此类传统技术的计算成本很高
。
[0025]以下具体实施方式包括说明本公开中阐述的示例的系统
、
方法
、
技术
、
指令序列和计算机器程序产品
。
出于提供对所公开的主题及其相关教导内容的透彻理解的目的而包括许多细节和示例
。
然而，相关领域的技术人员能够理解如何在没有此类细节的情况下应用相关教导内容
。
所公开的主题的各方面不限于所描述的特定设备
、
系统和方法，因为相关教导内容可以以各种方式来应用或实践
。
本文中所使用的术语和命名仅仅是为了描述特定方面并非旨在进行限制
。
通常，公知的指令实例
、
协议
、
结构和技术不一定被详细示出
。
[0026]本文中所使用的术语“耦接”或“连接”指的是任何逻辑
、
光学
、
物理或电连接，包括链路等，由一个系统元件产生或提供的电或磁信号通过这些连接传递到另一耦接或连接的系统元件
。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于向用户呈现音频信号的系统，所述系统包括：扬声器系统，包括用于向所述用户的头部的左耳呈现左音频信号的第一扬声器和用于向所述用户的所述头部的右耳呈现右音频信号的第二扬声器；和处理器，耦接到所述扬声器系统，所述处理器被配置为：确定虚拟对象相对于所述用户的所述头部的当前定位，所述虚拟对象具有相关联的音轨；响应于所确定的当前定位从多个音频区域中识别当前音频区域，所述多个音频区域中的每个音频区域具有对应的左预定义滤波器和对应的右预定义滤波器；将对应于所述当前音频区域的所述左预定义滤波器和所述右预定义滤波器应用于与所述虚拟对象相关联的所述音轨，以产生左音频信号和右音频信号；以及使用所述第一扬声器呈现所述左音频信号，并且使用所述第二扬声器呈现所述右音频信号
。2.
根据权利要求1所述的系统，还包括：框架，支撑所述第一扬声器和所述第二系统，所述框架被配置为佩戴在所述用户的所述头部上，当所述框架被佩戴在所述用户的所述头部上时，定位在所述框架上的所述第一扬声器用于向所述左耳呈现所述左音频信号，并且定位在所述框架上的所述第二扬声器用于向所述右耳呈现所述右音频信号
。3.
根据权利要求2所述的系统，还包括：左光学呈现系统，由所述框架支撑；和右光学呈现系统，由所述框架支撑；其中所述处理器被进一步配置为经由所述左光学呈现系统和所述右光学呈现系统将所述虚拟对象作为三维对象连同所述虚拟对象的所述相关联的音轨一起呈现给所述用户
。4.
根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被进一步配置为：确定所述虚拟对象相对于所述用户的所述头部的方向速度，以及响应于所确定的方向速度来调节所述左音频信号和所述右音频信号的频率
。5.
根据权利要求1所述的系统，其中所述当前定位包括距离信息，并且其中所述处理器被进一步配置为：确定所述虚拟对象相对于所述用户的所述头部的所述距离信息，以及响应于所确定的距离信息来调节所述左音频信号和所述右音频信号的振幅
。6.
根据权利要求1所述的系统，其中所述多个音频区域包括围绕所述头部定位的多个扇区，并且所述多个扇区中的每个扇区包括耳朵水平位置区域
、
耳朵上方水平位置区域和耳朵下方水平位置区域，其中所述多个扇区为约
12
个扇区
。7.
根据权利要求1所述的系统，其中用于所述多个音频区域中的每个音频区域的所述左预定义滤波器和所述右预定义滤波器中的每一者都是对应的数字双二阶滤波器组
。8.
根据权利要求7所述的系统，其中所述对应的数字双二阶滤波器组中的每个对应的数字双二阶滤波器组包括约4至7个双二阶滤波器
。9.
根据权利要求8所述的系统，其中所述双二阶滤波器中的每个双二阶滤波器执行约六个乘积累加运算
。10.
根据权利要求7所述的系统，其中所述对应的数字双二阶滤波器组中的每个对应的数字双二阶滤波器组执行约
24
至约
42
个计算
。11.
一种用于使用音频设备向用户呈现音频信号的方法，所述音频设备具有扬声器系统，所述扬声器系统包括用于向所述用户的头部的左耳呈现左音频信号的第一扬声器和用
于向所述用户的所述头部的右耳呈现右音频信号的第二扬声器，所述方法包括：确定虚拟对象相对于所述用户的所述头部的当前定位，所述虚拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿什瓦尼，
申请(专利权)人：美国斯耐普公司，
类型：发明
国别省市：