一种自动设置声场的方法、系统及耳机的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种自动设置声场的方法、系统及耳机，其中系统包括处理器模块，及分别与处理器模块连接的传感器模块、存储模块、信号转换模块和DSP模块；其中传感器模块用于检测用户的头部信息参数并输出，信号转换模块用于将模拟音频数据或数字音频数据转换成数字音频数据或模拟音频数据，存储模块用于存储音频数据和传感器检测的用户的头部信息参数，处理器模块用于将数字音频进行混音处理，DSP模块用于根据用户的头部信息参数加载对应距离参数的HRTD算法，采用HRTD算法对经过混音处理的数字音频进行虚拟音效处理。本发明通过HRTD算法的处理，给用户匹配最佳的声场，提高了用户使用质量，节约了耳机研发成本。
【专利说明】
一种自动设置声场的方法、系统及耳机
技术领域
[0001]本发明涉及电子设备领域，尤其涉及的是一种自动设置声场的方法、系统及耳机。
【背景技术】
[0002]当今社会发展越来越快，互联网技术以及与电子技术的结合程度越来越高。智能化，人性化的要求也越来越高。手机以及便携式使用普及度越来越高，移动消费电子产品所附带的功能涵盖生活生产中，多媒体功能也是消费电子设备用户使用最多的一种应用，怎么提高用户体验，以及用户感受成为了每个厂家都需要考虑的问题。音视频是一个系统设计，很多厂家只限于在自己本产品的基础上使用更加好的器件，花更高成本的配件进行提高听赏感受，改善音质，提高音频测试各种指标都是后端设计非常复杂的系统工程。
[0003]目前业内更多将音效设置的功能放置在多媒体终端设备上，目前传统的耳机已经很多，都在ID上在听感上进行改进和优化出现很多的高质量的耳机，他们会针对耳机的腔体进行调试音效，并进行固化，而用户经常听音的时候比较看重的声场效果也是一次性固化在音效算法中并固化在DSP中，而且每个人的头部形状都是不一样的所以固化的算法只针对实验室的仿真头的大小模拟出来的，所以当听者和仿真对象的尺寸不一致，自然所听到的效果就没办法跟理想的效果一致，这些耳机还是属于传统耳机的范畴，不能实现对单独使用者的固化特定算法提供适于使用者的理想效果。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0005]鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自动设置声场的方法、系统及耳机，利用虚拟音效处理代理硬件设计提高了耳机音效。
[0006]本发明的技术方案如下:
一种自动设置声场的系统，包括处理器模块，及分别与处理器模块连接的传感器模块、存储模块、信号转换模块和DSP模块；
传感器模块，用于检测用户的头部信息参数并输出；
信号转换模块，用于将模拟音频数据或数字音频数据转换成数字音频数据或模拟音频数据；
存储模块，用于存储音频数据和传感器检测的用户的头部信息参数；
处理器模块，用于将数字音频进行混音处理；
DSP模块，用于根据用户的所述头部信息参数加载对应距离参数的HRTD算法，采用HRTD算法对经过混音处理的所述数字音频进行虚拟音效处理。
[0007]所述的自动设置声场的系统中，还包括声场调节模块，用于调节声场参数改变HRTD算法参数。
[0008]所述的自动设置声场的系统中，信号转换模块包括:
第一转换单元，用于获取终端设备输出的模拟音频数据并将所述模拟音频数据转换为数字音频数据；
第二转换单元，用于获取DSP模块采用HRTD算法处理的数字音频并将所述数字音频数据转换为模拟音频数据。
[0009]所述的自动设置声场的系统中，DSP模块向所述处理器模块发送读取HRTD算法，所述处理器模块调取所述存储模块中的HRTD算法传送给所述DSP模块。
[0010]一种自动设置声场的方法，包括以下步骤:
A、传感器模块检测用户的头部信息参数并输出；
B、信号转换模块将模拟音频数据转换成数字音频数据；
C、存储器模块存储音频数据和传感器检测的用户的头部信息参数；
D、处理器模块对数字音频进行混音处理并传送给DSP模块；
E、DSP模块根据用户的所述头部信息参数加载对应距离参数的HRTD算法，采用HRTD算法对经过混音处理的所述数字音频进行虚拟音效处理；
F、信号转换模块将虚拟音效处理的数字音频转换成模拟音频输出至扬声器。
[0011]所述的自动设置声场的方法中，还包括步骤G、转动声场调节模块，调节声场参数改变HRTD算法参数。
[0012]所述的自动设置声场的方法中，所述的自动设置声场的方法中，所述步骤E还包括:
所述DSP模块向所述处理器模块发送读取HRTD算法，所述处理器模块调取所述存储模块中的HRTD算法传送给所述DSP模块。
[0013]所述的自动设置声场的方法中，所述信号转换模块包括:
第一转换单元，用于获取终端设备输出的模拟音频数据并将所述模拟音频数据转换为数字音频数据；
第二转换单元，用于获取DSP模块采用HRTD算法处理的数字音频并将所述数字音频数据转换为模拟音频数据。
[0014]—种自动设置声场的耳机，包括上述的自动设置声场的系统。
[0015]本发明所提供的一种自动设置声场的方法、系统及耳机，通过将传统耳机与DSP相结合，通过测量佩带后左右耳塞的距离并自动将距离数据发送至DSP进行匹配只针对当前听者的声场修饰算法，从而实现不同的听者都可以听到的声音声场体验。通过HRTD算法的处理，给用户匹配最佳的声场，通过将未处理的音频信号，结合虚拟环绕立体声输入算法，提高了用户使用质量，节约了耳机研发成本。
【附图说明】
[0016]图1是本发明中自动设置声场的系统的模块框图。
[0017]图2是本发明中自动设置声场的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]本发明提供一种自动设置声场的方法、系统及耳机，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]请参阅图1，本发明提供的自动设置声场的系统，包括处理器模块10，及分别与处理器模块10连接的传感器模块20、存储模块30、信号转换模块40和DSP模块50。其工作原理如下:
传感器模块20检测用户的头部信息参数(包括但不限于用户两耳之间的距离参数、头部大小尺寸参数、佩戴角度)并输出给存储模块30，信号转换模块40，将模拟音频数据或数字音频数据转换成数字音频数据或模拟音频数据，存储模块30存储音频数据和传感器检测的用户的头部信息参数，处理器模块10将数字音频进行混音处理，DSP模块50根据用户的头部信息参数加载对应距离参数的HRTD算法，采用HRTD算法对经过混音处理的数字音频进行虚拟音效处理。
[0020]具体的，本系统应用时可以通过3.5mm的普通音频连接器与消费电子终端连接，消费电子终端包括手机等有操作系统的、可以进行音频解码以及输出的设备，基于操作系统上安装音乐播放器软件应用播放音乐。处理器模块10作为主模块作用是进行音乐信号和通话语音信号的音量大小，麦克风通路切换从充电模式转成输入通路控制，控制DSP模块50以及其他几个核心模块的硬件初始化。
[0021 ]当耳机的自动设置声场的系统工作时，处理器M⑶上同时发硬件中断给DSP模块50核心单元进行初始化，转换DSP模块50的工作模式到下载模式，将HRTD算法通过I2C总线更新到DSP核心单元内存中，然后重新rest以及从新初始化DSP模块50，将下载模式转成工作模式，完成一次HRTD算法正式更新。
[0022]进一步地，信号转换模块40中的信号转换单元中ADC(模拟转数字信号单元)将消费电子终端输出的模拟信号转换成数字信号并暂时保存在存储模块30，同时存储单元存储传感器模块20检测的用户的头部信息参数。
[0023]进一步地，处理器模块10的处理进程将在存储模块30内存中的声音进行混音处理后的数字音频数据通过DSP核心单元将混音数据送至DSP模块50。其详细过程即为:
将处理器模块10待处理的音频数据通过内部总线并设置成DMA模式直接送至存储模块30，存储模块30主要作为内存池即环形缓冲池读写操作。DSP模块50在开始工作时，首先通过I2C总线向处理器模块10发送读取此刻声场的设置参数，控制模块会将保存在存储模块30中的设置参数读取出来并通过I2C总线传送给DSP模块50，DSP模块50进行设置固化在DSP上音效算法中设置声场选项，然后DSP模块会向存储模块30发送指令，通知将存储的数字音频数据送至DSP内部进行运算。由于DSP和内存池的读写操作是需要相互配合的，所以需要通过回调机制告知内存池已经处理完毕，内存池扔数据给DSP模块50。
[0024]最后，DSP模块50采用HRTD算法对混音后的数字音频数据进行解析以及数据修饰。所述虚拟音效发送为(HRTF，英文全名Head Related Transfer Funct1n)，本实施例通过HRTF算法的声音定位处理技术，由于声音会从耳廓、或肩膀反射到人耳内部，于是当我们用两个音箱模拟声音定位时，可以利用HD和ITD的运算方式，来计算不同方向或位置声音所产生的大小和音调等，进而制造出立体空间声音定位的效果。另外HRTF除了使用HD和ITD两种技术之外，还可以利用制作假人头拾音的技术，以推算出立体声音环绕模型，以取得比HD和ITD更好的声音效果。
[0025]此时，所述DSP模块50向处理器模块10发送读取HRTD算法，处理器模块10调取存储模块30中的HRTD算法传送给所述DSP模块50。DSP模块50接收数字音频数据以后的解析及数据修饰是基于传感器模块20检测的用户的头部信息参数加载的HRTF算法做出的解析和数据修饰。通过实时的对比运算通过加载在DSP模块50的算法对数据进行解析以及数据修饰，并由信号转换模块40进行将数据信号转换成模拟信号的操作，送至耳机扬声器，通过DSP核心单元的处理的数据最终变成虚拟环绕声最终传递给人耳中。
[0026]在上述实施例中:
所述处理器模块10中断DSP模块50进行初始化处理，将DSP模块50由工作模式转成下载模式将HRTD算法更新到DSP模块50中，再重新初始化DSP模块50由下载模式转成工作模式。
[0027]所述信号转换模块40包括两个工作单元:
第一转换单元，用于获取终端设备输出的模拟音频数据并将所述模拟音频数据转换为数字音频数据;在耳机接收电子消费终端输出的模拟音频信号时工作；
第二转换单元，用于获取DSP模块50采用HRTD算法处理的数字音频并将所述数字音频数据转换为模拟音频数据;在DSP模块50对数字音频信号处理后工作。
[0028]所述自动设置声场的系统还包括一个声场调节模块，调节声场参数改变HRTD算法。即DSP模块50已经启动并正在处理当前音频数据时，这个时候调节声场旋转按钮，此时处理器模块10会将监听函数获取到的此时调节的声场参数直接通过I2C总线送至DSP模块50中进行实时修改。而无须处理器模块10先送至存储单元保存，然后DSP模块50发送指令给处理器模块10，控制再读数据传给DSP模块50的这个过程。
[0029]本发明还提供对应上述系统的一种自动设置声场的方法，如图2所示，其包括以下步骤:
S100、传感器模块检测用户的头部信息参数并输出；
S200、存储器模块存储音频数据和传感器检测的用户的头部信息参数；
S300、信号转换模块将模拟音频数据转换成数字音频数据；
S400、处理器模块对数字音频进行混音处理并传送给DSP模块；
S500、DSP模块根据用户的头部信息参数加载对应距离参数的HRTD算法，采用HRTD算法对经过混音处理的数字音频进行虚拟音效处理；
S600、信号转换模块将虚拟音效处理的数字音频转换成模拟音频输出至扬声器;具体如上所述。
[0030]所述的自动设置声场的方法，还包括步骤S700、转动声场调节模块，调节声场参数改变HRTD算法参数。
[0031 ]所述的自动设置声场的方法中，所述步骤S500还包括:
所述处理器模块中断DSP模块进行初始化处理，将DSP模块由工作模式转成下载模式将HRTD算法更新到DSP模块中，再重新初始化DSP模块由下载模式转成工作模式。
[0032]进一步地，所述信号转换模块包括:
第一转换单元，用于获取终端设备输出的模拟音频数据并将所述模拟音频数据转换为数字音频数据；
第二转换单元，用于获取DSP模块采用HRTD算法处理的数字音频并将所述数字音频数据转换为模拟音频数据。
[0033]一种自动设置声场的耳机，包括上述的自动设置声场的系统，其工作原理如下: 消费电子终端进行MIC端复用以及切换管理，当通话时作为供电角，播放音乐时将音频模拟数据输送至耳机端(将模拟信号转换成数字信号)。耳机端的信号转换模块将音频模拟数据转换成数字音频数据，并通过耳机端的处理器模块框启动的混音进程进行左右通道混音，并将混音后的数字音频数据保存在耳机端存储模块。存储模块保存从消费电子终端输出的模拟音频数据后并且混出处理的数字音频数据和声场参数。
[0034]处理器模块控制DSP模块、扬声器、麦克风和供电模块初始化，供电模块自检，如果初始化未成功则提醒用户重新启动。耳机扬声器和麦克风同时工作，处理器模块运行HRTF算法，实时获取当前计算出来的用户人头信息(例如人头大小尺寸、佩戴耳机角度等)，并将信息数据保存至存储模块，如果返回数据出错将重新初始化。
[0035]控制模块对DSP模块初始化，第一次初始化DSP模块需要发送读取声场参数指令给处理器模块，获取到声场参数之后根据用户人头信息数据加载HRTF算法并与声场阐述一并设置，如果DSP模块处于运行时则直接从处理器模块中传送声场参数，DSP模块判断传输的数据是否有效，判断是否满足需求。数据处理完以后处理器模块从DSP模块中得出结果，处理器模块用来将1.8V升压到2.5V发送给消费电子终端，信号转换模块将数字音频数据转换成模拟音频数据，通过耳机扬声器送至人耳中，提高用户听觉质量。
[0036]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种自动设置声场的系统，其特征在于，包括处理器模块，及分别与处理器模块连接的传感器模块、存储模块、信号转换模块和DSP模块； 传感器模块，用于检测用户的头部信息参数并输出； 信号转换模块，用于将模拟音频数据或数字音频数据转换成数字音频数据或模拟音频数据； 存储模块，用于存储音频数据和传感器检测的用户的头部信息参数； 处理器模块，用于将数字音频进行混音处理； DSP模块，用于根据用户的所述头部信息参数加载对应距离参数的HRTD算法，采用HRTD算法对经过混音处理的所述数字音频进行虚拟音效处理。2.根据权利要求1所述的自动设置声场的系统，其特征在于，还包括声场调节模块，用于调节声场参数改变HRTD算法参数。3.根据权利要求1所述的自动设置声场的系统，其特征在于，所述信号转换模块包括: 第一转换单元，用于获取终端设备输出的模拟音频数据并将所述模拟音频数据转换为数字音频数据； 第二转换单元，用于获取DSP模块采用HRTD算法处理的数字音频并将所述数字音频数据转换为模拟音频数据。4.根据权利要求1所述的自动设置声场的系统，其特征在于，所述DSP模块向所述处理器模块发送读取HRTD算法，所述处理器模块调取所述存储模块中的HRTD算法传送给所述DSP模块。5.—种自动设置声场的方法，其特征在于，包括以下步骤: A、传感器模块检测用户的头部信息参数并输出； B、信号转换模块将模拟音频数据转换成数字音频数据； C、存储器模块存储音频数据和传感器检测的用户的头部信息参数； D、处理器模块对数字音频进行混音处理并传送给DSP模块； E、DSP模块根据用户的所述头部信息参数加载对应距离参数的HRTD算法，采用HRTD算法对经过混音处理的所述数字音频进行虚拟音效处理； F、信号转换模块将虚拟音效处理的数字音频转换成模拟音频输出至扬声器。6.根据权利要求5所述的自动设置声场的方法，其特征在于，还包括步骤G、转动声场调节模块，调节声场参数改变HRTD算法参数。7.根据权利要求5所述的自动设置声场的方法，其特征在于，所述步骤E还包括: 所述DSP模块向所述处理器模块发送读取HRTD算法，所述处理器模块调取所述存储模块中的HRTD算法传送给所述DSP模块。8.根据权利要求5所述的自动设置声场的方法，其特征在于，所述信号转换模块包括: 第一转换单元，用于获取终端设备输出的模拟音频数据并将所述模拟音频数据转换为数字音频数据； 第二转换单元，用于获取DSP模块采用HRTD算法处理的数字音频并将所述数字音频数据转换为模拟音频数据。9.一种自动设置声场的耳机，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的自动设置声场的系统。
【文档编号】H04R3/00GK105933826SQ201610396637
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】陈琼
【申请人】惠州Tcl移动通信有限公司