一种增大两扬声器串声消除系统感知角度的信号处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种增大两扬声器串声消除系统感知角度的信号处理方法。所述方法首先确定两扬声器串声消除系统中实际布置的左、右扬声器的方位角，进行第一次串声消除滤波处理，重放角度为

【技术实现步骤摘要】
一种增大两扬声器串声消除系统感知角度的信号处理方法


[0001]本专利技术涉及基于扬声器的虚拟声信号重放领域，具体涉及一种增大两扬声器串声消除系统感知角度的信号处理方法。

技术介绍

[0002]双耳声信号(立体声信号)能够通过双耳合成或者人工头捡拾得到，其通常使用耳机或者扬声器进行重放。当双耳声信号通过耳机进行重放时，无需进行额外的信号处理，但是在重放过程中会出现倾听者会出现前后混乱、头中定位等负面现象；使用扬声器直接重放双耳声信号不会出现这些现象，但随之产生的是扬声器到异侧耳的交叉串声(Crosstalk)。交叉串声的存在使得倾听者感知的声音方向发生畸变。因此，双耳声信号在馈给扬声器之前需要经过串声消除滤波器的处理。通常情况下，串声消除滤波器是基于头相关传递函数(Head
‑
related transfer function，HRTF)计算得到的。头相关传递函数指自由场条件下测量或者计算得到的点声源到倾听者双耳的传递函数，因此，对应得到的串声消除系统在消声环境下效果才是最好的。在实际的双耳重放过程中，重放环境往往并非消声环境，这意味着实际环境下双耳传递函数与头相关传递函数不一致，这种不一致导致串声消除系统的定位性能下降，也即倾听者感知到的角度小于实际的重放角度，破坏倾听者的听音体验。此外，由于扬声器布置张角的限制，小布置张角(如
±
30
°
的经典立体声布置)的扬声器对侧向声源的控制能力较差，重放大的侧向角度虚拟声源(如大于
±
60
°<br/>的侧向声源)较为困难，常导致倾听者的感知角度小于虚拟声源的设定目标角度，因此，布置张角小的扬声器对侧向声源控制能力差也是串声消除系统定位性能下降的原因。
[0003]近年来已有研究对串声消除系统定位性能降低提出了解决方案，例如通过增大扬声器的布置张角来提升扬声器的侧向控制能力(李枚锖,谢菠荪,刘路路.两扬声器虚拟声重放的双耳声压控制与定位性能)；实时测量倾听者的双耳传递函数和计算串声消除滤波器，以生成自适应的串声消除系统(Kabzinski T,Jax P.An adaptive crosstalk cancellation system using microphones at the ears[C]//Audio Engineering Society Convention 147.Audio Engineering Society,2019.)。这些方法是通过改变系统的物理层面来实现定位性能的提升，例如改变扬声器的原有布置，原有布置的改变可能会给实际环境下的扬声器布置带来困难；或者增加额外的硬件(传声器)，这使得倾听者要佩戴一对传声器来进行实时录音，给倾听者带来较差的感知体验，并不适合于实际应用环境。总的来说，上述方法给串声消除的实际应用带来不便。

技术实现思路

[0004]本专利技术涉及到串声消除系统，提出涉及一种增大两扬声器串声消除系统感知角度的信号处理方法。首先确定两扬声器串声消除系统中实际布置的左、右扬声器的方位角，进行第一次串声消除滤波处理，重放角度为
±
90
°
的虚拟扬声器(不真实存在)；由于重放的限制，对于侧向的虚拟声源，实际感知的虚拟声像方位角往往小于虚拟声源的设定目标角度，
因此，接下来需要获取
±
90
°
的虚拟扬声器的实际感知角度，基于实际的感知角度对这两个虚拟扬声器进行第二次串声消除滤波处理，以增大对侧向声像的控制能力，产生目标角度的虚拟声像，最后将经过两次串声消除处理后的信号馈给扬声器，以增加串声消除系统的感知角度，提升系统定位性能。
[0005]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。
[0006]一种增大两扬声器串声消除系统感知角度的信号处理方法，包括以下步骤：
[0007]S1：设置坐标参考系，确定实际布置的扬声器L和扬声器R的方位角，对扬声器L和扬声器R的通路进行第一次串声消除处理，串声消除的目标声源分别为
±
90
°
的虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
，目标信号分别为虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
的输入信号和计算此时扬声器L和扬声器R的输入信号；
[0008]S2：分别获取
±
90
°
虚拟扬声器V
L
和虚拟扬声器V
R
的感知角度和以及基于对应感知角度得到的传递函数；
[0009]S3：基于虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
感知角度的传递函数对虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
的通路进行第二次串声消除处理，获取各个目标角度下的虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
的输入信号和也即实际布置的扬声器L和扬声器R的目标信号；
[0010]S4：将步骤S3中获取的目标信号代入扬声器L和扬声器R的输入信号中，分别获取扬声器L、R的总输入信号S
L
、S
R
，馈给对应的扬声器L和扬声器R，以重放目标角度的声源。
[0011]进一步地，在步骤S1中，设置平面参考坐标系，定义坐倾听者头部中心位置为坐标原点O，x轴从坐标原点垂直指向倾听者正右方，y轴从坐标原点水平指向倾听者正前方。
[0012]进一步地，在步骤S1中，实际布置的左、右扬声器分别为扬声器L和扬声器R，其方位角分别为γ
L
和γ
R
，方位角γ
L
和γ
R
分别由扬声器L和扬声器R的布置张角决定，布置张角为扬声器L和扬声器R的方位角绝对值之和，布置张角一般不超过120
°
。
[0013]进一步地，在步骤S1中，对扬声器L和扬声器R的通路进行第一次串声消除处理，串声消除的目标声源分别为
±
90
°
的虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
，目标信号分别为虚拟扬声器V
L
和虚拟扬声器V
R
的输入信号得到计算目标声源方向分别为士90
°
时扬声器L和R的输入信号的公式，具体如下：
[0014][0015]在公式(1)中，和分别表示目标声源为
‑
90
°
的虚拟扬声器V
L
时扬声器L和扬声器R的输入信号，和分别表示目标声源为90
°
的虚拟扬声器V
R
时扬声器L和扬声器R的输入信号，H
L,
‑
90
和H
R,
‑
90
表示方位角为
‑
90
°
声源的远场双耳传递函数，远场一般指声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增大两扬声器串声消除系统感知角度的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：设置坐标参考系，确定实际布置的扬声器L和扬声器R的方位角，对扬声器L和扬声器R的通路进行第一次串声消除处理，串声消除的目标声源分别为
±
90
°
的虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
，目标信号分别为虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
的输入信号和计算此时扬声器L和扬声器R的输入信号；S2：分别获取
±
90
°
虚拟扬声器V
L
和虚拟扬声器V
R
的感知角度和以及基于对应感知角度得到的传递函数；S3：基于虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
感知角度的传递函数对虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
的通路进行第二次串声消除处理，获取各个目标角度下的虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
的输入信号和也即实际布置的扬声器L和扬声器R的目标信号；S4：将步骤S3中获取的目标信号代入扬声器L和扬声器R的输入信号中，分别获取扬声器L、R的总输入信号S
L
、S
R
，馈给对应的扬声器L和扬声器R，以重放目标角度的声源。2.根据权利要求1所述的增大两扬声器串声消除系统感知角度的信号处理方法，其特征在于，在步骤S1中，设置平面参考坐标系，定义坐倾听者头部中心位置为坐标原点O，x轴从坐标原点垂直指向倾听者正右方，y轴从坐标原点水平指向倾听者正前方。3.根据权利要求1所述的增大两扬声器串声消除系统感知角度的信号处理方法，其特征在于，在步骤S1中，实际布置的左、右扬声器分别为扬声器L和扬声器R，其方位角分别为γ
L
和γ
R
，方位角γ
L
和γ
R
分别由扬声器L和扬声器R的布置张角决定，布置张角为扬声器L和扬声器R的方位角绝对值之和，布置张角一般不超过120
°
。4.根据权利要求1所述的增大两扬声器串声消除系统感知角度的信号处理方法，其特征在于，在步骤S1中，对扬声器L和扬声器R的通路进行第一次串声消除处理，串声消除的目标声源分别为
±
90
°
的虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
，目标信号分别为虚拟扬声器V
L
和虚拟扬声器V
R
的输入信号得到计算目标声源方向分别为士90
°
时扬声器L和R的输入信号的公式，具体如下：在公式(1)中，和分别表示目标声源为
‑
90
°
的虚拟扬声器V
L
时扬声器L和扬声器R的输入信号，和分别表示目标声源为90
°
的虚拟扬声器V
R
时扬声器L和扬声器R的输入信号，H
L,
‑
90
和H
R,
‑
90
表示方位角为
‑
90
°
声源的远场双耳传递函数，远场一般指声源与倾听者距离1m以上，H
L,90
和H
R,90
表示方位角为90
°
声源的远场双耳传递函数，分别为虚拟扬声器V
R
和虚拟扬声器V
L
的输入信号；表示与H2矩阵对应的串声消除矩阵，
将简写为C2，串声消除矩阵C2为方位角为γ
L
、γ
R
的远场声源头相关传递函数矩阵H2的逆矩阵，矩阵求逆的方法不作具体规定，包括直接求逆或伪逆法，方位角为γ
L
、γ
R
的远场声源头相关传递函数矩阵H2表示为：在公式(2)中，H2
LL
表示扬声器L到左耳的传递函数，H2
RL
表示扬声器R到左耳的传递函数，H2
LR
表示扬声器L到右耳的传递函数，H2
RR
表示扬声器R到右耳的传递函数，C2中的子矩阵C2
LL
、C2
RL
、C2
LR
、C2
RR
表示与H2
LL
...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶丹，谭伟，余光正，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：