[发明专利]一种基于耳廓传导特性的单耳声源定位方法及系统

说明书

本发明给出了一种基于耳廓传导特性的单耳声源定位方法及系统，包括在理想测试环境下分别设置多个测试声源位于不同方位角或俯仰角位置播放测试声源信号，将利用所述噪声传声器采集到的信号记为第一接收信号，利用离散傅里叶变换将所述第一接收信号和所述测试声源信号转换到频域，针对各个所述测试声源计算耳廓传导特性响应；在实际定位时，利用所述噪声传声器接收待测声源发出的信号，记为第二接收信号；最后利用离散傅里叶变换将所述第二接收信号和所述耳廓传导特性响应转换到频域，利用稀疏恢复算法进行声源方位估计。实现了单耳机声源定位，从而避免了传统的双耳声源定位方法需要双耳耳机麦克风采集导致的额外双耳耳机间通信、控制及硬件开销。

技术领域

本发明涉及声源定位技术领域，尤其是一种基于耳廓传导特性的单耳声源定位方法及系统。

背景技术

对于无线耳机产品，声源定位可通过估计声源方位为耳机降噪算法提供方向指向信息、接近声预警等功能，对改善耳机降噪性能、提高用户体验具有重要的作用。目前耳机声源定位大多采用受生物启发的定位算法，如耳谱线索和种双耳线索:耳间时间差(interaural time difference，ITD)和耳间电平差；或直接利用与头相关脉冲响应。

但是，上述算法均需使用2个麦克风来实现双耳声源定位功能，对于无线耳机产品而言意味着需要在双耳间采用无线方式传输定位所需信号、特征信息，造成额外的无线通信、功耗开销。

具有独特外形的外耳耳廓是听觉器官的前沿部件，耳翼有定向接收作用,包括外耳道在内的耳腔,有共振、混响与缓冲作用。部分研究也指出了外耳对耳机形成的声负载,并测量了随频率的不同对耳机的输出性能的影响。

对于入耳式耳机而言，以佩戴后外露于耳道出口位置的麦克风为例，考虑到耳廓不规则外形的对不同方向入射声具有不同的反射、混响等传导特性，本发明提出通过事先利用人工耳测量声信号不同方向入射的不同特性并存储，构造测量矩阵，将单耳声源方位估计问题转化为稀疏恢复问题，进而提出一种基于耳廓传导特性的单耳声源定位方法及系统。通过本发明公开的技术方案可实现无线耳机单耳声源方位估计，从而可大大减少无线耳机产品的无线通信、功耗开销。

发明内容

本发明提出了一种基于耳廓传导特性的单耳声源定位方法及系统，以解决上文提到的现有技术的缺陷。

在一个方面，本发明提出了一种基于耳廓传导特性的单耳声源定位方法，该方法包括以下步骤：

S1：将噪声传声器设置于单个的人工耳耳道出口位置，在理想测试环境下分别设置多个测试声源位于不同方位角或俯仰角位置播放测试声源信号，将利用所述噪声传声器采集到的信号记为第一接收信号，利用离散傅里叶变换将所述第一接收信号和所述测试声源信号转换到频域，基于所述第一接收信号和所述测试声源信号的频域关系针对各个所述测试声源计算耳廓传导特性响应；

S2：在实际定位时，利用所述噪声传声器接收待测声源发出的信号，记为第二接收信号；以及

S3：利用离散傅里叶变换将所述第二接收信号和所述耳廓传导特性响应转换到频域，基于所述第二接收信号和所述耳廓传导特性响应的频域关系利用稀疏恢复算法进行声源方位估计，获得所述待测声源的方位。

以上方法针对当前无线耳机采用的声源定位算法普遍需要双耳机，从而造成额外的双耳机间无线通信、供电开销的问题，提出了充分利用耳廓独特形状对不同方位入射声的传导特性来实现单耳声源定位，从而显著降低无线耳机产品实现声源定位功能的系统开销。

在具体的实施例中，所述噪声传声器的设置位置位于耳廓内并且位于耳道出口外侧。

在具体的实施例中，所述噪声传声器通过一片音频编解码芯片与所述声源方位估计模块连接。

在具体的实施例中，所述声源方位估计模块包括一片用于控制音频编解码芯片和麦克风的微处理器。