一种电子设备及其的声场处理方法以及声场处理设备与流程

1.本公开实施例涉及声场处理技术领域，更具体地，涉及电子设备的声场处理方法、电子设备及声场处理设备。


背景技术：

2.近年来，电子设备快速发展，vr头戴设备、ar眼镜、智能眼镜、肩戴音箱等产品受到消费者的青睐。这些电子设备通常能够在视觉和听觉方面为使用者提供使用体验。
3.人耳通常通过声音到达左右耳的时间差和强度差来定位声源位置。电子设备能够利用人耳的上述特点，通过不同的声音强度、发声时间等特点为用户提供立体声效果。但是，以vr头戴设备、肩带音箱为例，声音在播放时是外放到使用者周围的空间的。这就使得使用者的双耳都会收到来自不同扬声器的声音，这些声音之间的差异被弱化。从使用者的角度，听感上的差别表现并不明显。
4.因此，有必要对电子设备进行改进，提高立体声效果。


技术实现要素：

5.本公开的一个目的是提供一种电子设备的声场处理方法、电子设备及声场处理设备的新的技术方案。
6.根据本公开的一个方面，公开一种电子设备的声场处理方法，包括：
7.左扬声器播放声音，左麦克风接收声音并形成左扬声器主测试信号m
l
，右麦克风接收声音并形成左扬声器副测试信号c
l
，左扬声器在右麦克风处的左声传导系数g
lr
为c
l
/m
l
；
8.右扬声器播放声音，右麦克风接收声音并形成右扬声器主测试信号mr，左麦克风接收声音并形成右扬声器副测试信号cr，右扬声器在左麦克风处的右声传导系数g
rl
为cr/mr；
9.根据左扬声器的左声音信号sl和左声传导系数g
lr
获得右抵消信号or，在右扬声器的右声音信号sr上叠加右抵消信号or，获得右输出信号output r；
10.根据右扬声器的右声音信号sr和右声传导系数g
rl
获得左抵消信号o
l
，在左扬声器的左声音信号sl上叠加左抵消信号o
l
，获得左输出信号output l。
11.可选地，所述右抵消信号or为左声音信号sl与左声传导系数g
lr
的乘积；
12.所述左抵消信号o
l
为右声音信号sr与右声传导系数g
rl
的乘积。
13.可选地，所述右抵消信号or与左声音信号sl为反相信号；
14.和/或，所述左抵消信号o
l
与右声音信号sr为反相信号。
15.可选地，在左扬声器播放声音时，检测左麦克风的左侧主收声用时t
ll
，检测右麦克风的右侧副收声用时t
lr
，获取右收声延时tr；
16.在右扬声器播放声音时，检测右麦克风的右侧主收声用时t
rr
，检测左麦克风的左侧副收声用时t
rl
，获取左收声延时t
l
；
17.对所述右抵消信号or叠加右收声延时tr；
18.对所述左抵消信号o
l
叠加左收声延时t
l
。
19.可选地，所述右收声延时tr为右侧副收声用时t
lr
与左侧主收声用时t
ll
的差值；
20.所述左收声延时t
l
为左侧副收声用时t
rl
与右侧主收声用时t
rr
的差值。
21.根据本发明的第二方面，提供了一种电子设备，包括：
22.左声道处理模块和左扬声器，所述左声道处理模块用于对左扬声器的左声音信号sl叠加左抵消信号o
l
，并将获得的左输出信号output l输出至左扬声器；
23.右声道处理模块和右扬声器，所述右声道处理模块用于对右扬声器的右声音信号sr叠加右抵消信号or，并将获得的右输出信号output r输出至右扬声器；
24.左麦克风和右麦克风，所述左麦克风和右麦克风用于接收声音；
25.所述电子设备被配置为用于执行上述声场处理方法。
26.可选地，所述电子设备被配置为用于佩戴在用户头部，所述电子设备具有左固定部和右固定部，所述左扬声器和左麦克风被设置在靠近所述左固定部的位置，所述右扬声器和右麦克风被设置在靠近所述右固定部的位置。
27.可选地，所述右声道处理模块包括右声道延时模块，所述右声道延时模块用于对右抵消信号or进行延时处理；
28.所述左声道处理模块包括左声道延时模块，所述左声道延时模块用于对左抵消信号o
l
进行延时处理。
29.可选地，所述左麦克风和/或右麦克风用于语音拾取。
30.根据本公开的第三方面，还提供了一种声场处理设备，包括：
31.存储器，用于存储可执行的计算机程序；
32.左扬声器、右扬声器、左麦克风和右麦克风；
33.处理器，用于根据所述计算机程序执行如上述的方法。
34.本公开实施例的一个有益效果在于，该声场处理方法能够使左、右两侧扬声器相互抵消传递至对方所在位置的声音，在使用者的听感上增大两个扬声器的声音差异。
35.通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
36.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本说明书的实施例，并且连同其说明一起用于解释本说明书的原理。
37.图1为本方案提供的声场处理方法的步骤示意图；
38.图2为本方案提供的电子设备中的声场处理模块示意图。
具体实施方式
39.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
40.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明
及其应用或使用的任何限制。
41.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
42.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
44.本公开提供了一种用于电子设备的声场处理方法，该电子设备可以是vr头戴设备、ar眼镜、肩戴音箱等。对于佩戴在使用者头部或者戴在使用者身上的能够外放声音的电子设备，本公开提供的技术方案能够对其声场提供优化处理，增强左、右不同发声装置播放的声音到达人耳的差异性。通过增大左右发声装置播放声音的差异性，能够从感官上增大声场，更好的为使用者提供立体声效果。
45.本公开的声场处理方法对应的电子设备具有左扬声器、右扬声器、左麦克风和右麦克风。
46.《方法实施例》
47.该声场处理方法包括以下步骤。首先，可以对不同侧的扬声器传递至另外一侧的传导系数进行测定，以便在实际应用中对声学信号进行补偿。
48.对左扬声器传导至右麦克风的左声传导系数g
lr
进行测试。令电子设备的左扬声器播放声音，利用左麦克风和右麦克风分别接收左扬声器播放的声音。
49.左麦克风相对靠近左扬声器，其接收到声音并能够形成左扬声器主测试信号m
l
，该信号代表从左扬声器产生的声音传播到距离较近的左麦克风时的声音状态。
50.右麦克风相对远离左扬声器，其与左扬声器之间可能间隔有其它障碍物。例如，使用者在佩戴vr头戴设备时，左扬声器与右麦克风之间有使用者的头部阻挡。右麦克风接收到左扬声器的声音并能够形成左扬声器副测试信号c
l
，该信号代表从左扬声器产生的声音传播到距离较远的右麦克风时的声音状态。
51.根据以上测试信号，获取左扬声器在右麦克风处的左声传导系数g
lr
，左声传导系数g
lr
为c
l
/m
l
，即左扬声器副测试信号与左扬声器主测试信号的比值。左声传导系数g
lr
代表了左扬声器传导到右扬声器的声音相对于传导到左扬声器的声音的衰减、变形比例。通过所述左声传导系数g
lr
可以判断左扬声器传播至右侧时的声音状况。
52.对右扬声器传导至左麦克风的右声传导系数g
rl
进行测试。令电子设备的右扬声器播放声音，利用右麦克风和左麦克风分别接收右扬声器播放的声音。
53.右麦克风相对更靠近右扬声器，其接收到声音并能够形成右扬声器主测试信号mr，该信号代表从右扬声器产生的声音传播至距离较近的右麦克风时的声音状态。
54.左麦克风相对远离右扬声器，其接收到的声音代表右扬声器播出的声音传导至左侧时反映出的声音状态。左麦克风接收到右扬声器的声音并能够形成右扬声器副测试信号cr。该信号中包含了声音从右侧传递到左侧后的衰减、变形信息。
55.根据以上测试信号，能够获取右扬声器在左麦克风处的右声传导系数g
rl
，右声传导系数g
rl
为cr/mr，即右扬声器副测试信号与右扬声器主测试信号的比值。右声传导系数g
rl
代表了右扬声器传导到左扬声器的声音相对于传导到右扬声器的声音的衰减、变形比例。
通过所述右声传导系数g
rl
可以判断右扬声器传播至左侧时的声音状况。
56.本公开提供的技术方案首先对上述左声传导系数g
lr
和右声传导系数g
rl
进行测试，获得当前应用状态下的系数。电子设备的每次实际应用场景是有区别的，例如不同的使用者佩戴会形成不同的阻挡声波的作用，使用者将电子设备佩戴或放置在不同的位置，都会造成应用环境的改变。相应的，左声传导系数g
lr
和右声传导系数g
rl
也会随着实际应用环境的改变而改变。为此，本公开通的技术方案可以在启动声场增强功能的情况下，每次都进行传导系数的测试。
57.在实际应用中，左扬声器和右扬声器会被输出正式的声音信号，以形成声波。用于输出至左扬声器的声音信号为左声音信号sl，用于输出至右扬声器的声音信号为右声音信号sr。
58.进一步地，可以根据左扬声器的左声音信号sl和左声传导系数g
lr
获得右抵消信号or，该右抵消信号用于叠加在右声音信号sr上。左声音信号sl经过左声传导系数g
lr
的处理，能够形成相当于传递至右麦克风的声音对应的信号，用此信号作为抵消信号，使右扬声器发出特定声音以抵消从左侧传来的声音。这样，输出至右扬声器的信号中包括用于生成右侧声音的右声音信号sr，以及用于抵消从左扬声器传来的声音的右抵消信号or。也即，该输出信号右输出信号output r。为右扬声器发出的声音能够对从左扬声器传来的声音形成抵消。这种设计方式能够减少用户在右耳一侧听到左扬声器的声音，从而增大两侧人耳听音的差异性，提高立体声效果，增大声场。
59.相应的，可以根据右扬声器的右声音信号sr和右声传导系数g
rl
获得左抵消信号or，该左抵消信号o
l
用于叠加在左声音信号sl上。右声音信号sr经过右声传导系数g
rl
的处理，能够形成相当于传递到左麦克风的声音对应的信号，用此信号作为抵消信号，使左扬声器发出特定声音以抵消从右侧传来的声音。这样，输出至左扬声器的信号包括用于生成左侧声音的左声音信号sl，以及用于抵消来自右扬声器的声音的左抵消信号o
l
。也即，该输出信号为左输出信号output l。左扬声器发出的声音能够对从右扬声器传到左侧的声音形成抵消。
60.本技术方案通过在实际应用时的测试，获取左声传导系数g
lr
和右声传导系数g
rl
，从而使得左右两侧的扬声器能够发出用于抵消传递至本侧的另一侧扬声器的声音。这样，能够有效减小声音外放功能中的左、右扬声器的声音相互串扰，实现听觉上的声场扩大效果，提供强化的立体声作用。
61.可选地，所述右抵消信号or为左声音信号sl与左声传导系数g
lr
的乘积，所述左抵消信号o
l
为右声音信号sr与右声传导系数g
rl
的乘积。在这种可选的实施方式中，因为左声传导系数g
lr
表现了左扬声器的声音传递至右麦克风和左麦克风的比值，该系数反应了声音的强度特点。因此，将左声音信号sl与左声传导系数g
lr
相乘，能够得到该声音信号在右麦克风处接收到的声音的强度。由此，以该声音信号作为右抵消信号or能够在强度上很好的抵消左扬声器传到右侧的声音。相同的原理，左抵消信号o
l
也可以用右声音信号sr与右声传导系数g
rl
的乘积获得。
62.在其它实施方式中，也可以利用左声音信号sl与左声传导系数g
lr
以及其它衰减系数，综合获得右抵消信号or。
63.可选地，所述右抵消信号or与左声音信号sl为反相信号。可选地，所述左抵消信号ol
与右声音信号sr为反相信号。
64.为了提高右扬声器根据右抵消信号or产生的声音对左侧扬声器产生的声音的抵消作用，可以将右抵消信号or配置为与左声音信号sl的相位像差180
°
的反相信号。这样，右扬声器根据右抵消信号or产生的声音具有与左扬声器产生的信号相同的振动频率、振幅，但振动相位相反，声音经空气震动传播后更容易相互抵消。相应的，左抵消信号o
l
与右声音信号sr也可以为反相信号。
65.本技术方案并不限制抵消信号必须与另一侧的声音信号为反相信号，两个信号的相位差可以小于180
°
，同样能够起到抵消作用。由于实际应用情况的不同，也可以采用相位差为90度、120度、60度等信号配合形式。例如，在左右两侧之间的遮挡物不规则、除了佩戴者头部还有衣帽、金属配饰等情况下，可以采用不同的信号相位差。在优选的实施方式中，如果遮挡物形状规则，没有其它金属材质的遮挡物，本技术方案可以通过对传导系数的测试而采用相位差在180度的抵消信号与声音信号。
66.在实际应用中，由于左扬声器与右麦克风之间的距离大于左扬声器与左麦克风之间的距离，所以左扬声器产生的声音传播至右麦克风和左麦克风时存在时间差。这种时间差有可能造成根据抵消信号产生的声音无法准确的抵消掉从另一侧传来的声音。
67.本技术方案还提供了应对时间差的改进方法。
68.可选地，在获取左扬声器主测试信号m
l
和左扬声器副测试信号c
l
时，对左麦克风接收到左扬声器的声音用时进行测定，该用时时长为左侧主收声用时t
ll
。在该阶段，对右麦克风接收到左扬声器的声音用时进行测定，该用时时长为右侧副收声用时t
lr
。根据上述左侧主收声用时t
ll
和右侧副收声用时t
lr
，计算获取右收声延时tr。
69.相同的原理，可选地，在获取右扬声器的主测试信号mr和右扬声器的副测试信号cr时，对右麦克风接收到右扬声器的声音用时进行测定，该用时时长为右侧主收声用时t
rr
。同样的，对左麦克风接收到右扬声器的声音的用时进行测定，该用时时长为左侧副收声用时t
rl
。根据以上右侧主收声用时t
rr
和左侧副收声用时t
rl
，计算获取左收声延迟t
l
。
70.在进行声场调整时，可以在右抵消信号or上叠加右收声延时tr。这样，右扬声器在发出声音时，其所发出的用于抵消从另一侧传来的声音的声音相对于自身根据右声音信号sr发出的声音要延迟一段时间，这段时间正好相当于另外一侧的扬声器发出的声音传递到右侧的时间。右扬声器发出的用于抵消的声音与被抵消的声音基本同时在右麦克风附近交叉，能够实现更好的抵消作用。
71.相同的原理，可以在左抵消信号o
l
上叠加左收声延时t
l
。通过这种方式，使得左扬声器发出的用于抵消的声音与另一侧扬声器的声音抵达左侧的时间接近，提高抵消作用。
72.可选地，所述右收声延时tr为右侧副收声用时t
lr
与左侧主收声用时t
ll
的差值。可选地，所述左收声延时t
l
为左侧副收声用时t
rl
与右侧主收声用时t
rr
的差值。
73.这种可选方式直接利用声音传递到对侧麦克风的时间减去声音传递到本侧麦克风的时间，获得对侧收声延时的用时时长。这种方式运算逻辑简单，并且能够清晰的使抵消声音与需要被抵消的声音同时抵达对应位置。在实际应用环境不存在特殊的遮挡、吸音材料的情况下，优选采用上述方式获得右收声延时和左收声延时。
74.《设备实施例》
75.本公开还提供了一种电子设备，如图2所示，该电子设备包括左声道处理模块12和
左扬声器11，以及右声道处理模块22和右扬声器21。
76.所述左声道处理模块12用于对左扬声器11的左声音信号sl叠加左抵消信号o
l
，并将获得的左输出信号output l输出至左扬声器11。
77.所述右声道处理模块22用于对右扬声器21的右声音信号sr叠加右抵消信号or，并将获得的右输出信号output r输出至右扬声器21。
78.所述电子设备还包括左麦克风和右麦克风，所述左麦克风和右麦克风分别用于接收声音。在对左声传导系数g
lr
和右声传导系数g
rl
进行测试时，左麦克风和右麦克风发挥协助测试的作用。可选的，所述左麦克风和右麦克风还可以用作电子设备的语音拾取设备、通话设备等。
79.该电子设备用于执行上述声场处理方法。
80.如图2所示，左扬声器11的声道结合了左声音信号sl和左抵消信号o
l
。左抵消信号o
l
来自于左声道处理模块12的处理。左声道处理模块12中可以存储有右声传导系数g
rl
，左声道处理模块12接收右声音信号sr，并根据右声音信号sr和右声传导系数g
rl
运算获取左抵消信号o
l
。
81.可选地，左声道处理模块12中可以设置有反相滤波器，左抵消信号o
l
经过反相滤波器处理后能够形成与原右声音信号sr反相的信号。这种设计方式更有利于左抵消信号o
l
对右扬声器21传来的声音进行抵消。
82.可选地，左声道处理模块12还包括左声道延时模块13，如图2所示，左声道延时模块13为左抵消信号o
l
添加延时，延时后的左抵消信号o
l
使得左扬声器11产生用于抵消的声音有所延时，能够更好的与从右侧传来的声音形成抵消。
83.如图2所示，经由左声道处理模块12以及其反向滤波器4和左声道延时模块13的处理，左抵消信号o
l
被合并到左声道，与左声音信号sl叠加，并输出给左扬声器11。
84.相似的，如图2所示，右扬声器21的声道结合了右声音信号sr和右抵消信号or。右抵消信号or来自于右声道处理模块22的处理。右声道处理模块22中可以存储有左声传导系数g
lr
，右声道处理模块22接收左声音信号sl，并根据左声音信号sl和左声传导系数g
lr
运算获取右抵消信号or。
85.可选地，右声道处理模块22中可以设置有反相滤波器，右抵消信号or经过反相滤波器处理后能够形成与原左声音信号sl反相的信号。这种设计方式更有利于右抵消信号or对左扬声器11传来的声音进行抵消。
86.可选地，右声道处理模块22还包括右声道延时模块23，如图2所示，右声道延时模块23为右抵消信号or添加延时，延时后的右抵消信号or使得右扬声器21产生用于抵消的声音有所延时，能够更好的与从左侧传来的声音形成抵消。
87.如图2所示，经由右声道处理模块22以及其反向滤波器4和右声道延时模块23的处理，右抵消信号or被合并到右声道，与右声音信号sr叠加，并输出给右扬声器21。
88.本技术方案提供了优选实际的输出信号：
89.右输出信号output r优选为：sr-or＝sr (-180degree)*(sl*g
lr
)；
90.左输出信号output l优选为：sl-o
l
＝sl (-180degree)*(sr*g
rl
)。
91.其中g
lr
＝c
l
/m
l
，g
rl
＝cr/mr。
92.在实际应用中，用户佩戴电子设备后，例如vr头戴显示设备，经过测试步骤，可以
得到g
lr
和g
rl
。进一步地，用户正式使用vr头戴显示设备，左右两侧的扬声器的声音可以结合左声道处理模块和右声道处理模块的补偿作用，有效提高增强声场效果，排除两侧扬声器之间的相互串扰和声像定位干扰。从而增强听觉声场、有助于声场信息定位，提高立体声效果。
93.《硬件配置》
94.本公开还提供了一种声场处理设备，该处理设备可以是智能vr头戴显示设备、智能ar眼镜、肩戴音箱、蓝牙耳机、智能手机、便携式电脑、台式计算机、平板电脑等，在此不做限定。
95.该声场处理设备可以包括但不限于处理器、存储器、接口装置、通信装置、显示装置、输入装置、扬声器、麦克风等等。其中，处理器可以是中央处理器cpu、图形处理器gpu、微处理器mcu等，用于执行计算机程序，该计算机程序可以采用比如x86、arm、risc、mips、sse等架构的指令集编写。存储器例如包括rom(只读存储器)、ram(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。接口装置例如包括usb接口、串行接口、并行接口等。通信装置例如能够利用光纤或电缆进行有线通信，或者进行无线通信，具体地可以包括wifi通信、蓝牙通信、2g/3g/4g/5g通信等。显示装置例如是液晶显示屏、触摸显示屏等。输入装置例如可以包括触摸屏、键盘、体感输入等。扬声器用于输出音频信号。麦克风用于采集音频信号。
96.应用于本公开实施例中，声场处理设备的存储器用于存储计算机程序，该计算机程序用于控制所述处理器进行操作以实现根据本公开实施例的方法。技术人员可以根据本公开所公开方案设计该计算机程序。该计算机程序如何控制处理器进行操作，这是本领域公知，故在此不再详细描述。该声场处理设备可以安装有智能操作系统(例如windows、linux、安卓、ios等系统)和应用软件。
97.以上已经描述了本说明书的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人物来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人物能理解本文披露的各实施例。本技术的范围由所附权利要求来限定。