一种平板电脑的四扬声器立体声音频优化方法及系统与流程

本发明涉及音频处理，具体而言，涉及一种平板电脑的四扬声器立体声音频优化方法及系统。

背景技术：

1、随着平板电脑在影音播放、游戏娱乐及在线视频场景中的使用增加，外放音频已经由单扬声器、双扬声器逐步发展为多扬声器协同输出，通过布置在机身不同位置的扬声器形成左右声道及空间声场，以提高声像宽度、方向感和沉浸感。受平板电脑轻薄结构限制，扬声器通常通过机身边缘的出声孔向外辐射声音，而用户横屏握持、竖屏握持、放置于桌面或支架上的过程中，手掌、手指及接触面均可能改变部分扬声器的出声条件。对于四扬声器平板电脑而言，各扬声器共同参与立体声场形成，其中一个扬声器的输出状态发生变化后，不仅影响局部响度，还可能影响左右声道平衡、声像位置和多扬声器合成效果。因此，如何在实际使用状态变化时维持四扬声器立体声音频的稳定输出，已经成为多扬声器平板音频处理中的实际技术需求。

2、现有技术中，中国发明专利申请cn114697855a-多通道车载音响系统，公开了在多扬声器系统中，当一个扬声器与听者之间存在遮挡时，利用周围扬声器进行方位补偿，并可通过调节周围扬声器的增益、频率和相位改善受遮挡后的播放效果。但是，在平板电脑实际握持过程中，扬声器出声孔更常出现由手指、手掌边缘或支撑面形成的部分遮挡，且遮挡程度会随握持位置变化而改变，不同遮挡状态对四个扬声器协同形成的声场影响并不相同；若仅根据是否存在遮挡而采用预定的周围扬声器补偿方式，难以充分反映受影响扬声器在不同遮挡程度下的实际发声变化，容易使补偿前后的声道平衡和空间声像出现偏移，尤其在遮挡状态连续变化时，立体声场的稳定性更难保持。

3、因此，有必要设计一种平板电脑的四扬声器立体声音频优化方法及系统用以解决当前技术中存在的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种平板电脑的四扬声器立体声音频优化方法及系统，旨在解决平板电脑四扬声器在部分遮挡状态下因实际发声贡献变化导致声道失衡和声像偏移的问题。

2、本发明提出了一种平板电脑的四扬声器立体声音频优化方法，包括：

3、获取立体声音频，采集四个扬声器的当前阻抗数据；

4、将所述当前阻抗数据与遮挡标定数据进行匹配，确定发生部分遮挡的目标扬声器，并获得所述目标扬声器的当前声学传递参数，所述遮挡标定数据包括不同遮挡状态下阻抗数据与声学传递参数的关联关系；

5、根据所述立体声音频和目标扬声器在无遮挡状态下的基准声学传递参数确定基准声场贡献，根据所述立体声音频和当前声学传递参数确定实际声场贡献，确定所述基准声场贡献与实际声场贡献的幅值差异量和相位差异量，根据所述幅值差异量和相位差异量获得待补偿声场贡献；

6、从除所述目标扬声器外的三个扬声器中选取至少两个补偿扬声器，根据所述待补偿声场贡献和补偿扬声器的声学传递参数调整多声道分配关系；

7、通过多声道音效引擎按照调整后的多声道分配关系对所述立体声音频进行增益处理和相位处理，生成四路扬声器驱动信号，控制四个扬声器输出。

8、进一步的，建立所述遮挡标定数据时，包括：

9、使每个扬声器依次处于无遮挡状态和多个按遮挡程度排列的部分遮挡状态；在无遮挡状态和每个部分遮挡状态下采集阻抗数据，播放相同标定音频，在两个参考听音位置采集幅值和相位，形成声学传递参数；建立每一状态下阻抗数据与声学传递参数的关联关系。

10、进一步的，获得所述当前声学传递参数时，包括：

11、将目标扬声器的当前阻抗数据与各部分遮挡状态的阻抗数据比较，确定阻抗差异最小的第一匹配遮挡状态；

12、从第一匹配遮挡状态的相邻部分遮挡状态中确定与当前阻抗数据的阻抗差异最小的第二匹配遮挡状态；

13、根据当前阻抗数据分别与第一匹配遮挡状态和第二匹配遮挡状态的阻抗差异确定插值比例，对第一匹配遮挡状态和第二匹配遮挡状态的声学传递参数进行插值，获得所述当前声学传递参数。

14、进一步的，获得所述当前声学传递参数时，还包括：

15、用于插值的第一匹配遮挡状态和第二匹配遮挡状态随当前阻抗数据变化发生切换时，保留切换前后共有的部分遮挡状态的声学传递参数；根据切换后的第一匹配遮挡状态和第二匹配遮挡状态重新确定插值比例，获得连续变化的当前声学传递参数。

16、进一步的，获得待补偿声场贡献时，包括：

17、按照相同处理频段取得基准声学传递参数和当前声学传递参数的幅值和相位；分别确定每个处理频段中基准声场贡献与实际声场贡献的幅值差异量和相位差异量，根据所述幅值差异量和相位差异量确定当前处理频段的待补偿声场贡献。

18、进一步的，获得待补偿声场贡献时，还包括：相位差异量不超过预设相位阈值时，保持目标扬声器在当前处理频段的当前输出；

19、相位差异量超过预设相位阈值时，降低目标扬声器在当前处理频段的当前输出，并更新当前处理频段的待补偿声场贡献。

20、进一步的，更新待补偿声场贡献时，包括：

21、目标扬声器在当前处理频段降低输出后，根据降低后的目标扬声器输出和当前声学传递参数更新实际声场贡献；

22、重新确定基准声场贡献与更新后的实际声场贡献的幅值差异量和相位差异量，根据重新确定的幅值差异量和相位差异量更新当前处理频段的待补偿声场贡献。

23、进一步的，调整所述多声道分配关系时，包括：根据每个补偿扬声器在两个参考听音位置的声学传递参数，将待补偿声场贡献分解为每个补偿扬声器承担的补偿分量；根据每个补偿分量的幅值和相位确定每个补偿扬声器的增益调整量和相位调整量，利用所述增益调整量和相位调整量修正多声道分配关系。

24、进一步的，确定所述增益调整量和相位调整量时，包括：

25、利用多组候选增益调整量和候选相位调整量，计算补偿扬声器在两个参考听音位置形成的合成声场贡献，并确定所述合成声场贡献相对于待补偿声场贡献的幅值误差和相位误差；

26、从两个参考听音位置的幅值误差均不超过预设幅值误差阈值、相位误差均不超过预设相位误差阈值的候选增益调整量和候选相位调整量中选取一组，作为所述增益调整量和相位调整量。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过采集四个扬声器的当前阻抗数据识别部分遮挡状态，并利用遮挡标定数据获得目标扬声器在当前遮挡状态下的声学传递参数，使遮挡影响由简单的“是否遮挡”判断转化为可表征实际发声状态的声学参数；在此基础上，以无遮挡状态下的基准声场贡献为参照，将目标扬声器部分遮挡后仍能够形成的实际声场贡献保留下来，根据两者的幅值差异量和相位差异量确定缺失的待补偿声场贡献，再由至少两个补偿扬声器通过多声道分配关系进行增益和相位调整。由此能够避免传统遮挡补偿中直接切换扬声器或整体提高其他扬声器输出造成的重复补偿、声道失衡及声像偏移，使补偿量随目标扬声器实际发声变化进行针对性调整，在手指、手掌或支撑面形成不同程度部分遮挡的情况下仍可维持四扬声器之间较稳定的幅值和相位关系，提高了立体声场在遮挡状态变化过程中的连续性和空间定位稳定性。

28、另一方面，本技术还提供了一种平板电脑的四扬声器立体声音频优化系统，用于执行上述平板电脑的四扬声器立体声音频优化方法，包括：

29、数据采集模块，用于获取立体声音频并采集四个扬声器的当前阻抗数据；

30、遮挡分析模块，用于根据所述当前阻抗数据和遮挡标定数据确定目标扬声器，并获得所述目标扬声器的当前声学传递参数；

31、声场贡献处理模块，用于根据所述立体声音频、基准声学传递参数和当前声学传递参数确定基准声场贡献、实际声场贡献及待补偿声场贡献；

32、多声道调整模块，用于根据所述待补偿声场贡献和补偿扬声器的声学传递参数调整多声道分配关系；

33、音频输出模块，包括多声道音效引擎，用于按照调整后的多声道分配关系对所述立体声音频进行增益处理和相位处理，生成四路扬声器驱动信号并控制四个扬声器输出。

34、可以理解的是，上述平板电脑的四扬声器立体声音频优化方法及系统具备相同的有益效果，在此不再赘述。