[发明专利]虚拟耳机

说明书

技术领域

本发明属于电子通信领域，涉及一种无线音频信号传输装置，特别是涉及一种虚拟耳机。

背景技术

在某些特殊场合如室内环境、车载环境等，有时需要为个人创造私人的听觉空间。如驾驶员驾车过程中接听电话时，为安全起见必须免提接听电话，现有的车载免提设备均使用车载音响设备，实际使用中，这些车载免提设备虽然能免提通话，却无法提供隐秘通话功能，如果通话内容涉及隐私而不想为车内其他成员听到，驾驶员只能使用有线耳机或者蓝牙耳机接听电话，佩戴不舒适，操作繁琐，而且使用过程中存在一定的安全隐患。再如一些老年人家庭中，有听力障碍的老年人在收听收音机或者看电视的时候总是需要很大的音量，而这么大的音量超出其他听力正常的人的接受范围，从而带来很多负面影响。类似的场景不一一列举，使用传统扬声器装置均不能很好的解决问题。

发明内容

为克服传统扬声器所存在的缺陷，本发明公开了一种虚拟耳机。

本发明所述虚拟耳机，包括位置传感器和音频处理系统，以及与音频处理系统连接的扬声器阵列，所述扬声器阵列包括至少两个扬声器；

所述位置传感器能够对目标收听者的耳廓进行定位，并将定位信息发送至音频处理系统；

所述音频处理系统由依次信号连接的音频信号接收头、AD转换器、处理器和与处理器连接的多个音频发射通道组成，所述音频发射通道由DA转换器和音频放大器组成，所述DA转换器连接处理器，音频放大器连接扬声器；

所述处理器与位置传感器连接，所述处理器根据定位信息控制扬声器阵列中每一扬声器对应的音频发射通道的输入信号的延时长短与幅度大小，使不同扬声器发出的声信号到达耳廓所处位置的时间和幅度均相同。

优选的，所述位置传感器为双目视觉图像定位装置。

进一步的，所述双目视觉图像定位装置还包括照明装置，所述照明装置上设置有光线传感器，所述照明装置的控制端与光线传感器和处理器连接。

优选的，所述扬声器阵列为共形阵。

优选的，扬声器阵列的物理口径尺寸D>(R×λ/2)^1/2；

其中D为阵列物理口径尺寸，R为目标收听者与扬声器阵列中心位置的距离，λ为音频信号波长。

具体的，所述音频处理系统为具备多通道输出的音频处理器，包括但不限于 LM48901、LM48903、ADAU1701、CS47048。

优选的，所述扬声器阵列包括至少四个扬声器。

本发明还公开了一种虚拟耳机音频聚焦方法，包括如下步骤:

S1位置传感器对目标收听者的耳廓进行定位，并将定位信息发送至音频处理系统中的处理器；

S2处理器根据定位信息计算扬声器阵列中每一扬声器与目标收听者耳廓的距离，并控制对应音频发射通道的输入音频信号的延时长短与幅度大小，使不同扬声器发出的声信号到达耳廓所处位置的时间相同、幅度相同。

优选的，所述位置传感器对目标收听者的耳廓进行定位的方法采用双目视觉图像定位方法。

优选的，所述步骤S2具体为：

S21处理器根据耳廓定位信息计算出每一扬声器与目标收听者的耳廓距离分别为R₁、R₂、……R_N，对应的声波传播延时分别为t₁、t₂、……t_N，N为扬声器总数；

S22根据α=e^-β×R/2计算各个扬声器到达耳廓的声波传输衰减α₁、α₂、……α_N，其中β为声波距离衰减因子；

S23找出声波传输延时中的最大值t_max和声波传输衰减中的最大值α_max，则处理器对各音频通道的延时量为τ_i=t_max-t_i，i=1，……N，幅度加权值为A_i=α_max/α_i，i=1，……N。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过位置传感器获取收听者耳廓位置，并由音频处理系统控制各个不同声音通道的延时和幅度，从而使得扬声器阵列中不同声音通道的能量准确在收听者耳廓处聚焦，而在场景内其他位置处均不能聚焦。由此给收听者提供了一个隐秘的私人声音环境，既保护了隐私又不会对其他人员形成干扰。

附图说明