[发明专利]基于均衡滤波器的音频信号处理方法及装置

说明书

本发明涉及一种用于处理音频信号的方法，该方法包括：根据一对嘴对耳传递函数来处理所述音频信号，以获得处理后的音频信号；使用一对均衡滤波器来对所述处理后的音频信号进行滤波以获得滤波后的音频信号，其中，所述均衡滤波器的参数取决于耳机的声阻抗；以及将所述滤波后的音频信号输出到该耳机。根据此方法，抵消闭塞效应并提供自然的感知声压。

技术领域

本发明涉及音频信号处理和再现的领域。更具体地，本发明涉及一种用于使用均衡滤波器来处理音频信号的方法，以及一种用于基于均衡滤波器来处理音频信号的装置。本发明还涉及一种计算机可读存储介质。

背景技术

耳机是戴在用户耳朵上方或周围的一对小型扬声器驱动器。耳机是电声换能器，它们可将电信号转换为对应的声音。与扬声器相比，耳机使单个用户可私下收听音频源，而扬声器向室外发出声音，使得附近的任何人都可听到。耳机也称为耳用扬声器或耳机。环耳式(“在耳朵周围”)和耳上式(“在耳朵上”)耳机在头顶上方使用束带将扬声器固定就位。称为耳塞或听筒的另一种类型由插入用户耳道的各个单元组成。在电信的背景下，头戴式耳机是耳机和麦克风的组合。耳机可直接使用电线或使用无线技术(诸如蓝牙或FM收音机)连接至信号源，诸如音频放大器、收音机、CD播放器、便携式媒体播放器、移动电话、视频游戏机或电子乐器。

由于声音封闭式耳机在嘈杂环境中具有更好的信噪比，因此优选采用声音封闭式耳机，以尽可能地减弱外部噪声并获得良好的音频再现质量。封闭式耳机，尤其是密封耳道的“耳内”(入耳式)和“外耳内”(耳塞式)耳机，可能会增加从耳道内部到外部了解到的声阻抗。对于耳道内部的低频，声阻抗增加后，声压级也会增加。对于自己产生的声音(例如，说话、摩擦和嗡嗡声)，在听或说时会感觉到声音不自然地放大且不舒服。该效应通常被描述为闭塞效应。

如图1所示，耳膜处的声压是由通过嘴104传输到耳道103的起点的喉部101所产生的声音与所传输的人体传导的声音的总和。图1示出未发生闭塞效应的开放式耳朵场景(参考场景)。Hme表示通过空气从嘴104到内耳102的传递路径，并且Hb表示通过骨头从喉部到内耳102的传递路径。

如图2示意性所示，如果用耳机封闭耳道，则通过空气(Hme)传输的声音被耳机(105)的隔离曲线衰减。穿过人体的信号路径(Hb)保持不变。用耳机密封耳道的作用是在低频下放大耳膜前方的声压。这导致闭塞效应。

在图3中，通过比较耳道内测得的两个声压级频谱来示出闭塞效应。虚线曲线示出未闭塞的开放式耳朵的声压。实线曲线示出同一人戴着环耳式(耳挂式)耳机的耳道内部的声压级。可以看出，声压级在大约60Hz至400Hz之间的频率范围内增加。

“自然度”是通过耳机进行声音再现的重要感知属性之一。自然度被定义为用户完全沉浸在原始环境中的感觉。在“仅聆听”的情况下，这是在耳道入口处的双耳录音，可以被回放(环境声音)。从用户开始讲话的那一刻起，周围声音的再现就不再那么重要了，沉浸感也得以减弱。在用户正在讲话或参加电话会议的情况下，环境声音不太重要。因此，更重要的是确保当用户戴上头戴式耳机时对自己的声音的感知与不戴头戴式耳机时的感知一样接近。然而，自然度会受到佩戴声学封闭式耳机(尤其是入耳式耳机)的影响，因为此类耳机具有很强的闭塞效应。

发明内容

本发明的主要技术领域是通过耳机的双耳音频再现。本发明的一个目的是通过利用头戴式耳机的线内麦克风捕获用户自己的声音来减少入耳式或耳塞式耳机的闭塞效应，并且本发明的实施例还可用于耳挂式或耳上头戴式耳机。头戴式耳机经过抗闭塞算法处理，从而在耳道内产生自然的声压分布。

前述和其他目的是通过独立权利要求的主题来实现。根据从属权利要求、说明书和附图，进一步的实现方式是显而易见的。

本发明的第一方面提供一种处理音频信号的方法，所述方法包括：根据一对嘴对耳传递函数来处理音频信号，以获得处理后的音频信号；使用一对均衡滤波器来对处理后的音频信号进行滤波以获得滤波后的音频信号，其中，均衡滤波器的参数取决于耳机的声阻抗；以及将滤波后的音频信号输出到耳机。