[发明专利]一种针对耳机音响系统的人脑音频变换函数(HRTF)的生成方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够将双声道音频声源扩展为针对耳机音响系统的HRTF生成的方法和设备，尤其涉及能够增强手持终端音效的方法和设备。 

根据本发明实例，三维环绕音效技术提供了一种双声道音频再建系统，只需提供一个人脑音频变换函数(HRTF)，就能够改变这些重建虚拟声源的听觉位置。针对耳机音响系统的HRTF生成技术的工作原理基于以下两项发现：(1)HRTF可以用一个线性滤波器系统进行描述；(2)该线性系统由三个参数决定：声源方位，声源高度和音频采样率。本发明针对双声道耳机声音空间化的HRTF生成技术通过使用三维双声道耳机音频系统模型来获得更高精确度的技术。 

原则上讲，本发明方法和设备所提供HRTF生成引擎可用于多种不同类型的电子设备，如手机，PDA，MP3/MP4播放器等。 

背景技术

本发明致力于寻求通过线性系统设计生成HRTF的有效方法，意在解决计算复杂性和HRTF设计及实施中的不够精确的相关问题。 

传统方法将HRTF作为由一对参数(声源方位，声源高度)决定的线性滤波系统进行模拟。通过使用KEMAR仿真人脑测量。这种测量在全封闭环境 

中进行，其中，扩音器播放测试信号，从不同方向靠近头部。测量结果为一组FIR滤波器系数，可用来处理双声道音频信号来生成三维空间音频。此模型不能准确描述HRTF系统，由于以下两个原因：(1)该模型不考虑音频采样率；(2)该模型测量一些特殊的方向，但并没有指出如何获得一个针对上述参数对(声源方位，声源高度)任意值的HRTF滤波器的参数值。 

更具体地说，空间环响要求一个延迟时间，这个参数由缓冲的采样数进行模拟。对于一个固定延迟时间，缓冲器大小应该根据采样率改变。在由经测量确定滤波器系数的过程中，不可能取对任意参数组(声源方位，声源高度，采样率)的值进行测量。显然该参数组的所有可能值都可以在现实世界中出现。因此，需要从已测定的滤波器系数来确定所有可能的滤波器系数。 

若一种HRTF生成方法或设备是实用的，它应该具备：(1)简单：因为该方法要用于消费电子设备上，如手机、PDA等；(2)准确：因为该方法必须要逼真地重建真实的人脑听觉系统。本发明实例可以达到上述两个目标。 

发明内容

本发明的第一目标是提供一种针对双声道耳机能模拟人脑听觉系统的HRTF建立方法和设备。 

本发明的第二目标是提供一种适用于任何消费电子设备，如手机、PDA等，并且能针对双声道耳机有效重建空间环响音效的HRTF建立方法和设备。 

本发明的第三目标是在不需要大量系统资源的条件下，包括CPU和存储器，能够针对双声道耳机提供一种准确的空间环绕音效环境的HRTF建立方法和设备。 

根据本发明实例原则，通过提供HRTF建立引擎，以其最宽的涵盖形式，基于已发现的人脑听觉系统的事实，来确定HRTF滤波器系数，以实现上述目标。 

本发明实例对来自给定方向的平面波使用线性滤波器。为了更好地测量滤波属性，进行了大量试验以获得精确数据。线性滤波器的脉冲响应通过不同的声音方向和声音采样率来决定。 

本发明针对双声道耳机的HRTF生成技术能高度准确地模拟三维环绕环境是因为，本方法在建立人脑听觉系统主观感知的模型时，考虑到了以下三个因素：(1)HRTF能通过一个线性滤波器系统进行描述；(2)该线性系统由参数组决定：声源方位，声源高度和音频采样率；(3)针对该参数组任何取值的HRTF滤波器能通过插值与抽取技术从现有的HRTF滤波器获得。 

由于本发明应用PCM音频信号，故可对任何音频和语音编解码标准进行后处理，以提供三维环绕音效。 

附图说明

图1HRTF所描述的人脑听觉系统模糊椎体示意图； 

图2本发明HRTF滤波器生成的流程图。 

具体实施方式