一种音频处理方法、装置、系统及存储介质与流程

1.本技术涉及音频分析技术领域，尤其涉及一种音频处理方法、一种音频处理装置、一种音频信号处理系统以及一种计算机可读存储介质。


背景技术：

2.好的音响设备可以提升车辆的音响效果，而好的音响设备的评价标准之一是，是否能重放还原出真实的现场音乐效果，而音响设备的重放效果取决于音响设备采用的车内声重放算法。
3.在相关技术提及的车内声重放算法中，使用滤波器对扬声器至双耳的脉冲响应进行补偿，可使此时的双耳信号为期望重放信号，但重放区域仅限于测量点。将该方法应用于车内声重放时，算法鲁棒性(即稳定性)明显降低，声重放中的声像定位效果与音色变差，补偿效果变得不明显。而采用传声器阵列测量双耳脉冲响应，并对阵列数据进行补偿，可提升重放时声像定位的稳定性，但处理过程繁杂，且音色改善不明显。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种音频处理方法、装置、系统及存储介质，以解决现有的车内声重放算法中存在的鲁棒性低、声重放中的声像定位效果与音色变差，补偿效果不明显等的问题。
5.根据本技术的第一方面，提供了一种音频处理方法，所述方法应用于位于车辆内的音频信号处理系统中，所述车辆内设置有扬声器组，所述扬声器组中各扬声器具有对应的扬声器类别；
6.所述方法包括：
7.对待播放的音频文件进行解码获得重放信号，所述重放信号包括左声道信号以及右声道信号；
8.获取所述扬声器组中各扬声器的目标扬声器类别以及目标延时时长；
9.从预先生成的滤波器矩阵中分别确定所述左声道信号以及所述右声道信号的补偿滤波器，并采用所述补偿滤波器分别对对应的所述左声道信号以及所述右声道信号进行补偿滤波；
10.将补偿滤波后的所述左声道信号以及所述右声道信号进行融合，生成融合信号；
11.基于所述融合信号以及所述目标扬声器类别确定与各扬声器对应的输出信号，并将所述输出信号按照各扬声器的所述目标延时时长进行延时后输出至对应的扬声器。
12.根据本技术的第二方面，提供了一种音频处理装置，所述装置设置于位于车辆内的音频信号处理系统中，所述车辆内设置有扬声器组，所述扬声器组中各扬声器具有对应的扬声器类别；
13.所述装置包括：
14.重放信号获取模块，用于对待播放的音频文件进行解码获得重放信号，所述重放
信号包括左声道信号以及右声道信号；
15.扬声器信息获取模块，用于获取所述扬声器组中各扬声器的目标扬声器类别以及目标延时时长；
16.补偿滤波模块，用于从预先生成的滤波器矩阵中分别确定所述左声道信号以及所述右声道信号的补偿滤波器，并采用所述补偿滤波器分别对对应的所述左声道信号以及所述右声道信号进行补偿滤波；
17.信号融合模块，用于将补偿滤波后的所述左声道信号以及所述右声道信号进行融合，生成融合信号；
18.信号输出模块，用于基于所述融合信号以及所述目标扬声器类别确定与各扬声器对应的输出信号，并将所述输出信号按照各扬声器的所述目标延时时长进行延时后输出至对应的扬声器。
19.根据本技术的第三方面，提供了一种音频信号处理系统，所述音频信号处理系统包括：
20.至少一个处理器及
21.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
22.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够用于实现上述第一方面的方法。
23.根据本技术的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现上述第一方面的方法。
24.在本实施例中，通过确定左声道信号与右声道信号对应的补偿滤波器，并采用该补偿滤波器对对应的左声道信号和右声道信号进行补偿滤波，使得补偿滤波后的左声道信号以及右声道信号更加接近消声室中的信号。然后对补偿滤波后的左声道信号以及右声道信号融合成融合信号后进一步根据融合信号得到输出信号，接着可以将输出信号延时各扬声器对应的目标延时时长以后再将该输出信号馈给对应的扬声器，使得各扬声器能够同时接收到输出信号，并同时播放接收的输出信号，实现车辆左右两侧的两通路或多通路的声重放，提升声重放的效果。
25.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本技术的范围。本技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本技术实施例一提供的一种音频处理方法的流程图；
28.图2是本技术实施例一提供的一种车内扬声器组的分布示意图；
29.图3是本技术实施例一提供的一种补偿滤波器矩阵的生成方法的流程图；
30.图4是本技术实施例二提供的一种音频处理装置的结构示意图；
31.图5是本技术实施例三提供的一种音频信号处理系统的结构示意图。
具体实施方式
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
33.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
34.实施例一
35.图1为本技术实施例一提供的一种音频处理方法的流程图。本实施例可以应用于位于车辆内的音频信号处理系统中，该音频信号处理系统是一种dsp(digital signal processing,数字信号处理)系统，用于进行声像定位和声重放处理。
36.在本实施例中，车辆内可以设置有扬声器组，该扬声器组示例性地可以设置于主驾驶位与副驾驶位的前方。该扬声器组中各扬声器具有对应的扬声器类别，示例性地，扬声器类别可以包括高频类别、中频类别、低频类别以及全频类别。扬声器组可以包括位于车辆左侧的左扬声器组、位于车辆右侧且与左扬声器组对称分布的右扬声器组、以及位于车辆中间且与左扬声器组以及右扬声器组具有相同距离的全频扬声器。
37.例如，如图2所示，左扬声器组位于主驾驶位的左前方，包括左高频扬声器s1h、左中频扬声器s1m以及左低频扬声器s1l；右扬声器组位于副驾驶位的右前方，包括右高频扬声器s2h、右中频扬声器s2m以及右低频扬声器s2l，其中，s1h与s2h对称分布、s1m与s2m对称分布、s1l与s2l对称分布；全频扬声器so位于左扬声器组以及右扬声器组的中间或者前方中间，因此又可以称为中置全频扬声器，可以设置s0距离s1h与s2h的距离相等、距离s1m与s2m的距离相等、以及距离s1l与s2l的距离相等。
38.如图1所示，该方法可以包括如下步骤：
39.步骤101，对待播放的音频文件进行解码获得重放信号，所述重放信号包括左声道信号以及右声道信号。
40.该重放信号为需要在车内进行声音重放的音频信号。重放信号的来源可以是来源于网络上的音频文件、或者来源于其他设备的音频文件、或者来源于车辆本地的音频文件，本实施例对此不作限制。
41.通过对音频文件解码得到重放信号，该重放信号可以包括左声道信号以及右声道信号。
42.如果重放信号为立体声信号，则解码出左声道立体声信号以及右声道立体声信
号。
43.如果重放信号为来源于5.1声道或7.1声道的声道信号，则采用该声道信号中的中间声道信号以及预设的修正数据对所述左声道信号与所述右声道信号进行修正。例如，若预设的修正数据为则修正后的左声道信号x1为：
[0044][0045]
修正后的右声道信号x2为：
[0046][0047]
其中，l为声道信号中的左声道信号、r为声道信号中的右声道信号、c为声道信号中的中间声道信号。
[0048]
步骤102，获取所述扬声器组中各扬声器的目标扬声器类别以及目标延时时长。
[0049]
在实现时，扬声器组中各扬声器都具有对应的扬声器类别和延时时长，每个扬声器的延时时长可以为预设的延时时长，也可以预先计算得到并存储在音频信号处理系统中，该延时时长用于平衡各个扬声器到达双耳的时长，使得各扬声器发出的信号能够尽可能同时到达双耳。
[0050]
步骤103，从预先生成的滤波器矩阵中分别确定所述左声道信号以及所述右声道信号的补偿滤波器，并采用所述补偿滤波器分别对对应的所述左声道信号以及所述右声道信号进行补偿滤波。
[0051]
其中，若在步骤101中对左声道信号以及右声道信号进行修正，则步骤103中的左声道信号以及右声道信号为修正后的左声道信号以及右声道信号。
[0052]
其中，补偿滤波器矩阵为预先生成并存储在音频信号处理系统中的包含多个补偿滤波器的矩阵。在补偿滤波器矩阵中，各个元素具有对应的类别信息以及声道信息，类别信息用于约束该元素能够适用的扬声器类别，声道信息用于约束该元素能够适用的声道信号为左声道信号还是右声道信号。例如，假设补偿滤波器矩阵为若滤波器矩阵h
1f
的类别信息为高频类别、中频类别和低频类别，声道信息为左声道信号，则表示该h
1f
适用于高频类别、中频类别和低频类别的左声道信号的补偿滤波；若滤波器矩阵h
4f
的类别信息为全频类别，声道信息为右声道信号，则表示该h
4f
适用于全频类别的右声道信号的补偿滤波。
[0053]
在一种实现中，该补偿滤波器可以包括与左声道信号对应的第一补偿滤波器以及与右声道信号对应的第二补偿滤波器；则步骤103中可以采用如下步骤确定左声道信号以及右声道信号的补偿滤波器：
[0054]
根据该声道信息，获取与左声道信号对应的第一滤波器集合，以及，与右声道信息对应的第二滤波器集合；根据需要馈给的扬声器的扬声器类别，从第一滤波器集合中选取匹配的补偿滤波器作为第一补偿滤波器，以及，从第二滤波器集合中选取匹配的补偿滤波器作为第二补偿滤波器。
[0055]
例如，在上述的补偿滤波器矩阵中，h
1f
和h
3f
对应左声道信号，h
2f
和h
4f
对应右声道信号，h
1f
和h
2f
的类别信息包括高频类别、中频类别和低频类别，h
3f
和h
4f
的类别信息包括全频类别。则第一滤波器集合包括h
1f
和h
3f
，第二滤波器集合包括h
2f
和h
4f
。对于左声道信号而言，其对应于第一滤波器集合{h
1f
,h
3f
}，若需要馈给的扬声器为图2中的左扬声器组和右扬声器组，则第一补偿滤波器为h
1f
；若需要馈给的扬声器为图2中的全频扬声器，则第二补偿滤波器为h
3f
。对于右声道信号而言，其对应于第二滤波器集合{h
2f
,h
4f
}，若需要馈给的扬声器为图2中的左扬声器组和右扬声器组，则第一补偿滤波器为h
2f
；若需要馈给的扬声器为图2中的全频扬声器，则第二补偿滤波器为h
4f
。
[0056]
接着，可以采用第一补偿滤波器对左声道信号进行补偿滤波，以及，采用第二补偿滤波器对右声道信号进行补偿滤波。
[0057]
步骤104，将补偿滤波后的左声道信号以及右声道信号进行融合，生成融合信号。
[0058]
在一种实现中，其中一种融合的方式可以为：采用音频信号处理系统中信号加法器，将经过第一补偿滤波器滤波后的左声道信号以及将经过第二补偿滤波器滤波后的右声道信号进行相加，得到融合信号。
[0059]
步骤105，基于所述融合信号以及所述目标扬声器类别确定与各扬声器对应的输出信号，并将所述输出信号按照各扬声器的所述目标延时时长进行延时后输出至对应的扬声器。
[0060]
在该步骤中，获得融合信号以后，可以根据各扬声器的扬声器类别确定馈给各扬声器的输出信号。
[0061]
在一种实现中，如果扬声器类别为高频类别，则将融合信号采用高通滤波器进行滤波后得到输出信号；如果扬声器类别为中频类别，则将融合信号采用带通滤波器进行滤波后得到输出信号；如果扬声器类别为低频类别，则将融合信号采用低通滤波器进行滤波后得到输出信号；如果扬声器类别为全频类别，则可以直接将融合信号作为输出信号。
[0062]
得到扬声器组中各扬声器的输出信号以后，则可以将输出信号延时各扬声器对应的目标延时时长以后再将该输出信号馈给对应的扬声器，使得各扬声器能够同时接收到输出信号，并同时播放接收的输出信号，实现车辆左右两侧的两通路或多通路的声重放。
[0063]
在一种实施例中，参考图3示出了补偿滤波器矩阵的生成方法的流程图，该补偿滤波器矩阵可以由控制平台生成，该控制平台与测试车辆连接，测试车辆中包含如图2所示的扬声器组，为了达到更好的效果，还可以在测试车辆中放置拾音器组，该拾音器组用于模拟人耳效果，包括左耳拾音器与右耳拾音器，分别模拟左耳朵和右耳朵。扬声器组以及拾音器组分别与控制平台连接。
[0064]
在一种较佳的示例中，该拾音器组可以放置在主驾驶位的中间且与人耳高度相近。例如，可以在主驾驶位中间的指定高度中放置人工头模具，将拾音器组放置在该人工头模具的双耳位置。
[0065]
如图3所示，补偿滤波器矩阵采用如下步骤生成：
[0066]
s1，通过第一测试信号确定扬声器组中各扬声器的延时时长。
[0067]
其中，该第一测试信号为用于馈给各扬声器的信号，通过依次将第一测试信号馈
给各扬声器来获取各扬声器的延时时长。
[0068]
该第一测试信号可以为控制平台发出的测试信号，也可以是对测试平台发出的测试信号进行处理后得到的信号，具体视扬声器的扬声器类别而确定。具体的，当获得控制平台发出的第一原始测试信号以后，若当前扬声器的扬声器类别为高频类别，则采用高通滤波器对第一原始测试信号进行滤波，得到第一测试信号；若当前扬声器的扬声器类别为中频类别，则采用带通滤波器对第一原始测试信号进行滤波，得到第一测试信号；若当前扬声器的扬声器类别为低频类别，则采用低通滤波器对第一原始测试信号进行滤波，得到第一测试信号；若当前扬声器的扬声器类别为全频类别，则直接将第一原始测试信号作为第一测试信号。
[0069]
在确定各扬声器的延时时长时，由于左扬声器组与右扬声器组对称分布，右扬声器组的延时是根据左扬声器组设计的，因此本实施例中可以基于左扬声器组进行延时时长的计算。在一种实现中，依次遍历左扬声器组中的各扬声器，针对当前遍历到的扬声器，向当前扬声器发出第一测试信号，以由该扬声器播放该第一测试信号。接着，获取第一测试信号对应的双耳脉冲响应，其中，该双耳脉冲响应包括左耳脉冲响应以及右耳脉冲响应，例如脉冲响应可以表示为s0i、s1hi、s1mi、s1li，i＝1，2分别表示扬声器到左、右耳的声传输路径。然后，根据该双耳脉冲响应以及第一测试信号，确定当前扬声器的延时时长，并继续遍历下一扬声器。
[0070]
在一种实施例中，上述根据双耳脉冲响应以及第一测试信号，确定各扬声器的延时时长的步骤，进一步可以包括如下步骤：
[0071]
分别获取所述左高频扬声器、所述左中频扬声器以及所述左低频扬声器发出所述第一测试信号，到所述左耳拾音器收到所述第一测试信号的时间差，分别记作获取所述中频扬声器发出所述第一测试信号，到所述右耳拾音器收到所述第一测试信号的时间差，记作计算设定常数值分别与所述的差值，分别记作t1、t2、t3、t4，并将所述t1作为所述左高频扬声器以及所述右高频扬声器的延时时长，将所述t2作为所述左中频扬声器以及所述右中频扬声器的延时时长，将所述t3作为所述左低频扬声器以及所述右低频扬声器的延时时长，将所述t4作为所述全频扬声器的延时时长。
[0072]
具体的，对于左扬声器组而言，令：
[0073][0074][0075][0076][0077]
其中，t为设定常数值。
[0078]
根据上式可求出左扬声器组的各扬声器以及全频扬声器的延时时长t1至t4。根据对称设计原理，则右扬声器组中各扬声器的延时时长也是t1至t3。
[0079]
s2，通过第二测试信号以及延时时长，确定左扬声器组的第一双耳脉冲响应、右扬声器组的第二双耳脉冲响应以及全频扬声器的第三双耳脉冲响应。
[0080]
在得到扬声器组中各扬声器的双耳延时时长以后，则进行第二次测量。与第一次测量时依次向各个扬声器发出第一测试信号不同，第二次测量时是在同一时间段同时向各侧的扬声器发出第二测试信号。
[0081]
在一种实施例中，步骤s2进一步可以包括如下步骤：
[0082]
s21，按照左扬声器组中各扬声器的延时时长，在延时所述延时时长对应的时间后，向对应扬声器发出第二测试信号，以使得左扬声器组中各扬声器同时播放所述第二测试信号，并获得所述第二测试信号对应的双耳脉冲响应，作为第一双耳脉冲响应。
[0083]
与第一次测量类似，在向左扬声器组中各扬声器发出第二测试信号之前，需要向将测试信号通过对应的通带滤波器进行滤波。具体的，当获得控制平台发出的第二原始测试信号以后，若当前扬声器的扬声器类别为高频类别，则采用高通滤波器对第二原始测试信号进行滤波，得到第二测试信号；若当前扬声器的扬声器类别为中频类别，则采用带通滤波器对第二原始测试信号进行滤波，得到第二测试信号；若当前扬声器的扬声器类别为低频类别，则采用低通滤波器对第二原始测试信号进行滤波，得到第二测试信号。
[0084]
得到第二测试信号以后，增加对应扬声器的后再将该第二测试信号发给对应的扬声器，实现各扬声器同时播放第二测试信号，测得等效的第一双耳脉冲响应h
1i
。
[0085]
s22，按照右扬声器组中各扬声器的延时时长，在延时所述延时时长对应的时间后，向对应扬声器发出第二测试信号，以使得右扬声器组中各扬声器同时播放所述第二测试信号，并获得所述第二测试信号对应的双耳脉冲响应，作为第二双耳脉冲响应。
[0086]
类似的，在向右扬声器组中各扬声器发出第二测试信号之前，需要向将测试信号通过对应的通带滤波器进行滤波。具体的，当获得控制平台发出的第二原始测试信号以后，若当前扬声器的扬声器类别为高频类别，则采用高通滤波器对第二原始测试信号进行滤波，得到第二测试信号；若当前扬声器的扬声器类别为中频类别，则采用带通滤波器对第二原始测试信号进行滤波，得到第二测试信号；若当前扬声器的扬声器类别为低频类别，则采用低通滤波器对第二原始测试信号进行滤波，得到第二测试信号。
[0087]
得到第二测试信号以后，增加对应扬声器的后再将该第二测试信号发给对应的扬声器，实现各扬声器同时播放第二测试信号，测得等效的第二双耳脉冲响应h
2i
。
[0088]
s23，按照全频扬声器的延时时长，在延时所述延时时长对应的时间后，向所述全频扬声器发出第二测试信号，以使得所述全频扬声器播放所述第二测试信号，并获得所述第二测试信号对应的双耳脉冲响应，作为第三双耳脉冲响应。
[0089]
对于全频扬声器，直接延时对应的延时时长以后将第二原始测试信号发出给全频扬声器，从而测得第三双耳脉冲响应h
0i
。
[0090]
通过步骤s2，得到左扬声器组的第一双耳脉冲响应包括h
11
和h
12
、右扬声器组的第二双耳脉冲响应包括h
21
和h
22
，以及全频扬声器的第三双耳脉冲响应包括h
01
和h
02
。
[0091]
s3，分别对第一双耳脉冲响应、第二双耳脉冲响应以及第三双耳脉冲响应进行稳定性处理，获得对应的第一稳定双耳脉冲响应、第二稳定双耳脉冲响应以及第三稳定双耳脉冲响应。
[0092]
为了获得测量点更加稳定的双耳幅频响应，该步骤可以对双耳脉冲响应进行稳定性处理。
[0093]
以第一双耳脉冲响应为例，稳定性处理的方式包括如下步骤：
[0094]
s31，对时域的所述第一双耳脉冲响应中的各脉冲响应进行傅里叶变换，获得频域的双耳传递函数。
[0095]
其中，该傅里叶变换可以包括n点傅里叶变换，表示为：
[0096]
h(k)＝fft(h(n),n)，n为偶数
[0097]
上式中，h(n)为双耳脉冲响应(包括第一双耳脉冲响应)，h(k)为进行n点傅里叶变换后得到的双耳传递函数。
[0098]
s32，在指定区间内，采用预设窗函数对所述双耳传递函数进行加权求和。
[0099]
在一种实现中，指定区间可以为[k-m(k) 1,k m(k)]，可以采用预设窗函数w对双耳传递函数h(k)进行加权求和，得到h1(k)，如下式：
[0100][0101]
m(k)＝roundn[(fu-fl)/2,0]，此过程roundn为整数；
[0102]
fu＝f(k)
·20.5
·
oct
，fl＝f(k)
·
0.5
0.5
·
oct
，oct为常数
[0103][0104]
其中，fs是测量双耳脉冲信号的抽样率。
[0105]
s33，保持加权求和后的双耳传递函数的相位不变，对其幅值进行修正。
[0106]
得到h1(k)以后，保持h1(k)的相位不变，对其幅值进行修正，得到修正后的幅频响应h3(k)，如下式：
[0107][0108][0109]
s34，对修正后的双耳传递函数)进行逆傅里叶变换，得到稳定脉冲响应。
[0110]
在该步骤中，对h3(k)进行逆傅里叶变换，即得到经过鲁棒性设计的稳定双耳脉冲响应hs(n)，如下式：
[0111]hs
(n)＝ifft(h3(k))
[0112]
通过步骤s3，得到左扬声器组的第一稳定双耳脉冲响应包括h
11s
和h
12s
、右扬声器组的第二稳定双耳脉冲响应包括h
21s
和h
22s
，以及全频扬声器的第三稳定双耳脉冲响应包括h
01s
和h
02s
。
[0113]
s4，根据第一稳定双耳脉冲响应、第二稳定双耳脉冲响应以及第三稳定双耳脉冲响应生成补偿滤波器矩阵。
[0114]
在一种实施例中，通过步骤s3的方法得到第一稳定双耳脉冲响应、第二稳定双耳脉冲响应以及第三稳定双耳脉冲响应以后，则可以采用如下步骤生成补偿滤波器矩阵：
[0115]
s41，分别获取所述第一稳定双耳脉冲响应、所述第二稳定双耳脉冲响应以及所述
第三稳定双耳脉冲响应对应的卷积矩阵。
[0116]
其中，每一个稳定双耳脉冲响应具有对应的卷积矩阵，则h
01s
、h
02s
，h
11s
、h
12s
，h
21s
、h
22s
的对应的卷积矩阵分别为：h
01s_convm
、h
02s_convm
，h
11s_convm
、h
12s_convm
，h
21s_convm
、h
22s_convm
。
[0117]
在一种实现中，卷积矩阵可以表示为：
[0118]hs_convm
＝convmtx(hs(n),l1)
[0119]
其中，l1为补偿滤波器的长度，该补偿滤波器可以为fir滤波器。
[0120]
例如，对于h
01s
而言，其卷积矩阵表示为：
[0121]h01s_convm
＝convmtx(h
01s
,l)
[0122]
其他稳定双耳脉冲响应也类似。
[0123]
s42，采用各卷积矩阵生成扬声器矩阵。
[0124]
在一种实施例中，扬声器矩阵可以表示为如下：
[0125][0126]
s43，获取预设的期望重放矩阵。
[0127]
其中，该期望重放矩阵为基于消音室环境生成的矩阵。该消音室环境示例性地可以包括消音室内布置的扬声器的方位角θ、在消声室中测量的双耳脉冲响应hrir。
[0128]
在一种实现中，该期望重放矩阵可以表示为：
[0129][0130]
其中，b表示期望重放矩阵，hrir
θ
(:,1)表示θ方位角处的扬声器发出信号后左耳拾音器采集到的脉冲响应；hrir
θ
(:,2)表示θ方位角处的扬声器发出信号后右耳拾音器采集到的脉冲响应；hrir-θ
(:,1)表示-θ方位角处的扬声器发出信号后左耳拾音器采集到的脉冲响应；hrir-θ
(:,2)表示-θ方位角处的扬声器发出信号后右耳拾音器采集到的脉冲响应。而θ与-θ是在消音室中对称布置的两个扬声器的方位角。
[0131]
s44，获取所述扬声器矩阵的转置矩阵。
[0132]
s45，根据所述扬声器矩阵、所述转置矩阵以及所述期望重放矩阵，确定补偿滤波器矩阵。
[0133]
在一种实现中，扬声器矩阵a、补偿滤波器矩阵hf、以及期望重放矩阵b之间的关系如下：
[0134]a·
hf＝b
[0135]
通过矩阵伪逆，可求出补偿滤波器hf：
[0136]
hf＝(a
′
·
a β
·
e)-1
·a′
·b[0137]
其中，a
′
为a的转置矩阵，β为正则化因子，是自定义常数；e为单位矩阵。
[0138]
在本实施例中，通过两次测量以及稳定性处理来获得稳定的双耳脉冲响应，并根据稳定的双耳脉冲响应来生成补偿滤波器矩阵，以此降低与测量点偏离一定位置处双耳幅频响应的差异，提升算法的鲁棒性，且处理后的双耳幅频响应曲线平滑，补偿滤波器的幅频曲线变得平滑，音色改善明显。整个处理过程更加简易，且效果明显。
[0139]
实施例二
[0140]
图4为本技术实施例二提供的一种音频处理装置的结构示意图，所述装置设置于位于车辆内的音频信号处理系统中，所述车辆内设置有扬声器组，所述扬声器组中各扬声器具有对应的扬声器类别；
[0141]
所述装置可以包括如下模块：
[0142]
重放信号获取模块201，用于对待播放的音频文件进行解码获得重放信号，所述重放信号包括左声道信号以及右声道信号；
[0143]
扬声器信息获取模块202，用于获取所述扬声器组中各扬声器的目标扬声器类别以及目标延时时长；
[0144]
补偿滤波模块203，用于从预先生成的滤波器矩阵中分别确定所述左声道信号以及所述右声道信号的补偿滤波器，并采用所述补偿滤波器分别对对应的所述左声道信号以及所述右声道信号进行补偿滤波；
[0145]
信号融合模块204，用于将补偿滤波后的所述左声道信号以及所述右声道信号进行融合，生成融合信号；
[0146]
信号输出模块205，用于基于所述融合信号以及所述目标扬声器类别确定与各扬声器对应的输出信号，并将所述输出信号按照各扬声器的所述目标延时时长进行延时后输出至对应的扬声器。
[0147]
在一种实施例中，所述扬声器组包括位于车辆左侧的左扬声器组、位于车辆右侧且与所述左扬声器组对称分布的右扬声器组、以及位于所述左扬声器组与所述右扬声器组前方中间位置且与所述左扬声器组与所述右扬声器的距离相等的全频扬声器；
[0148]
所述音频信号处理系统与控制平台连接，所述控制平台包括补偿滤波器矩阵生成模块，所述补偿滤波器矩阵模块进一步可以包括如下模块：
[0149]
延时时长确定模块，用于通过第一测试信号确定所述扬声器组中各扬声器的延时时长；
[0150]
脉冲响应确定模块，用于通过第二测试信号以及所述延时时长，确定所述左扬声器组的第一双耳脉冲响应、所述右扬声器组的第二双耳脉冲响应以及所述全频扬声器的第三双耳脉冲响应；
[0151]
稳定处理模块，用于分别对所述第一双耳脉冲响应、所述第二双耳脉冲响应以及所述第三双耳脉冲响应进行稳定性处理，获得对应的第一稳定双耳脉冲响应、第二稳定双耳脉冲响应以及第三稳定双耳脉冲响应；
[0152]
矩阵生成模块，用于根据所述第一稳定双耳脉冲响应、所述第二稳定双耳脉冲响应以及所述第三稳定双耳脉冲响应生成补偿滤波器矩阵。
[0153]
在一种实施例中，延时时长确定模块用于：
[0154]
依次遍历所述左扬声器组中的各扬声器，针对当前遍历到的扬声器，向当前扬声器发出第一测试信号，以由该扬声器播放所述第一测试信号；
[0155]
获取所述第一测试信号对应的双耳脉冲响应；
[0156]
根据所述双耳脉冲响应以及所述第一测试信号，确定当前扬声器的延时时长，并继续遍历下一扬声器。
[0157]
在一种实施例中，所述扬声器类别包括高频类别、中频类别、低频类别、全频类别；所述补偿滤波器矩阵模块还包括第一测试信号获取模块，用于：
[0158]
获取第一原始测试信号；
[0159]
若当前扬声器的扬声器类别为高频类别，则采用高通滤波器对所述第一原始测试信号进行滤波，得到第一测试信号；
[0160]
若当前扬声器的扬声器类别为中频类别，则采用带通滤波器对所述第一原始测试信号进行滤波，得到第一测试信号；
[0161]
若当前扬声器的扬声器类别为低频类别，则采用低通滤波器对所述第一原始测试信号进行滤波，得到第一测试信号；
[0162]
若当前扬声器的扬声器类别为全频类别，则将所述第一原始测试信号作为第一测试信号。
[0163]
在一种实施例中，所述左扬声器组包括左高频扬声器、左中频扬声器以及左低频扬声器；所述右扬声器组包括右高频扬声器、右中频扬声器以及右低频扬声器；所述车辆内还设置有拾音器组，所述拾音器组包括左耳拾音器以及右耳拾音器；
[0164]
所述延时时长确定模块进一步用于：
[0165]
分别获取所述左高频扬声器、所述左中频扬声器以及所述左低频扬声器发出所述第一测试信号，到所述左耳拾音器收到所述第一测试信号的时间差，分别记作
[0166]
获取所述中频扬声器发出所述第一测试信号，到所述右耳拾音器收到所述第一测试信号的时间差，记作
[0167]
计算设定常数值分别与所述的差值，分别记作t1、t2、t3、t4，并将所述t1作为所述左高频扬声器以及所述右高频扬声器的延时时长，将所述t2作为所述左中频扬声器以及所述右中频扬声器的延时时长，将所述t3作为所述左低频扬声器以及所述右低频扬声器的延时时长，将所述t4作为所述全频扬声器的延时时长。
[0168]
在一种实施例中，所述脉冲响应确定模块具体用于：
[0169]
按照左扬声器组中各扬声器的延时时长，在延时所述延时时长对应的时间后，向对应扬声器发出第二测试信号，以使得左扬声器组中各扬声器同时播放所述第二测试信号，并获得所述第二测试信号对应的双耳脉冲响应，作为第一双耳脉冲响应；
[0170]
按照右扬声器组中各扬声器的延时时长，在延时所述延时时长对应的时间后，向对应扬声器发出第二测试信号，以使得右扬声器组中各扬声器同时播放所述第二测试信号，并获得所述第二测试信号对应的双耳脉冲响应，作为第二双耳脉冲响应；
[0171]
按照全频扬声器的延时时长，在延时所述延时时长对应的时间后，向所述全频扬声器发出第二测试信号，以使得所述全频扬声器播放所述第二测试信号，并获得所述第二测试信号对应的双耳脉冲响应，作为第三双耳脉冲响应。
[0172]
在一种实施例中，所述稳定处理模块具体用于：
[0173]
对时域的所述第一双耳脉冲响应中的各脉冲响应进行傅里叶变换，获得频域的双耳传递函数；
[0174]
在指定区间内，采用预设窗函数对所述双耳传递函数进行加权求和；
[0175]
保持加权求和后的双耳传递函数的相位不变，对其幅值进行修正；
[0176]
对修正后的双耳传递函数进行逆傅里叶变换，得到稳定脉冲响应。
[0177]
在一种实施例中，矩阵生成模块具体用于：
[0178]
分别获取所述第一稳定双耳脉冲响应、所述第二稳定双耳脉冲响应以及所述第三稳定双耳脉冲响应对应的卷积矩阵；
[0179]
采用各卷积矩阵生成扬声器矩阵；
[0180]
获取预设的期望重放矩阵，所述期望重放矩阵为基于消音室环境生成的矩阵；
[0181]
获取所述扬声器矩阵的转置矩阵；
[0182]
根据所述扬声器矩阵、所述转置矩阵以及所述期望重放矩阵，确定补偿滤波器矩阵。
[0183]
在一种实施例中，所述补偿滤波器包括第一补偿滤波器以及第二补偿滤波器；补偿滤波模块203具体用于：
[0184]
根据所述声道信息，获取与所述左声道信号对应的第一滤波器集合，以及，与所述右声道信息对应的第二滤波器集合；
[0185]
根据需要馈给的扬声器的扬声器类别，从所述第一滤波器集合中选取匹配的补偿滤波器作为第一补偿滤波器，以及，从所述第二滤波器集合中选取匹配的补偿滤波器作为第二补偿滤波器。
[0186]
在一种实施例中，所述装置还可以包括：
[0187]
信号修正模块，用于若所述重放信号为来源于5.1声道或7.1声道的声道信号，则采用所述声道信号中的中间声道信号以及预设的修正数据对所述左声道信号与所述右声道信号进行修正。
[0188]
本技术实施例所提供的一种音频处理装置可执行本技术实施例一所提供的一种音频处理装置，具备执行上述方法实施例一相应的功能模块和有益效果。
[0189]
实施例三
[0190]
图5示出了可以用来实施本技术的方法实施例的音频信号处理系统10的结构示意图。如图5所示，音频信号处理系统10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(rom)12、随机访问存储器(ram)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(rom)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(ram)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram 13中，还可存储音频信号处理系统10操作所需的各种程序和数据。处理器11、rom 12以及ram 13通过总线14彼此相连。输入/输出(i/o)接口15也连接至总线14。
[0191]
音频信号处理系统10中的多个部件连接至i/o接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许音频信号处理系统10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
[0192]
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如实施例一所述的方法。
[0193]
在一些实施例中，实施例一所述的方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到音频信号处理系统10上。当计算机程序加载到ram 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的实施例一所述的方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行实施例一所述的方法。
[0194]
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
[0195]
用于实施本技术的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0196]
在本技术的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0197]
为了提供与用户的交互，可以在音频信号处理系统上实施此处描述的系统和技术，该音频信号处理系统具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给音频信号处理系统。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
[0198]
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数
字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)、区块链网络和互联网。
[0199]
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
[0200]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本技术中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本技术的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0201]
上述具体实施方式，并不构成对本技术保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本技术的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术保护范围之内。