CN104869523B - 虚拟多声道播放音频文件的方法、终端及*** - Google Patents

Abstract

提供了一种虚拟多声道播放音频文件的方法、终端及***，其中，方法包括：终端A获取终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置；利用位置分布图和用户收听位置，终端A计算虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数；终端A指示终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放所述音频文件。在本发明提供的实施例中，利用位置分布图和用户收听位置，终端A计算出虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数，终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放音频文件，从而实现根据终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置调整音频信号参数，获取虚拟多声道播放音频文件的效果，提高了用户收听音频文件的临场感，同时也避免购置昂贵的多声道播放音箱。

Description

虚拟多声道播放音频文件的方法、终端及***

技术领域

本发明涉及终端装置的技术领域，尤其是涉及虚拟多声道播放音频文件的方法、终端及***。

背景技术

用户在利用多声道音频播放音箱播放交响乐或电影等音频文件时，可以使用户有身临其境的感受，大大提高了用户的体验，多声道音频播放音箱可以播放5.1声道音频文件或立体声音频文件等。但是，由于多声道音频播放音箱的价格不菲，且对于摆放位置要求很高，而一般用户的家居环境又不满足如此高要求的摆放方式，所以很多的用户最终放弃了多声道音频播放音箱。

现有技术中，包括手机、平板电脑、个人电脑等终端中都配置有扬声器，有些终端中甚至配置多个扬声器，但是由于终端的体积较小，终端中的多个扬声器之间的距离比较近，所以，无法实现多声道音频播放音箱的效果。因此，人们希望采用多个手机来同时播放音乐文件，以虚拟得到多声道播放音频的效果，然而，现有技术中，由于手机只能使用预先设定好的音频信号参数来播放音频文件，无法根据手机的数量、分布位置和用户的收听位置等情况来调整终端的音频信号参数，降低了用户的临场感。

发明内容

本发明提供一种虚拟多声道播放音频文件的方法，用于解决现有技术中，在采用多个终端播放音频文件时，不能根据终端的分布位置图等和用户收听位置来自动调整各终端播放的音频信号参数的问题。

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种虚拟多声道播放音频文件的方法，其中，利用终端组中的各个终端实现虚拟多声道播放音频文件，所述终端组中包括K个终端，K≥2，终端A为所述终端组中的任意一个终端，所述方法具体包括：

所述终端A获取所述终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置；

利用所述位置分布图和用户收听位置，所述终端A计算虚拟多声道播放时所述各个终端的音频信号参数；

所述终端A指示所述终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放所述音频文件，以获取虚拟多声道播放的效果。

本发明还提供一种虚拟多声道播放音频文件的终端，其中，包括：

接收模块，用于获取终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置；

计算模块，用于利用所述位置分布图和用户收听位置，计算虚拟多声道播放时所述各个终端的音频信号参数；

指示模块，用于指示所述终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放所述音频文件，以获取虚拟多声道播放的效果。

本发明还提供了一种虚拟多声道播放音频文件的***，其中，包括上述的任意一种虚拟多声道播放音频文件的终端。

本发明提供的实施例的有益效果包括：

在本发明提供的实施例中，终端组中的控制终端的终端A获取终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置，利用位置分布图和用户收听位置，终端A计算出虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数，终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放音频文件，从而实现根据终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置调整音频信号参数，获取虚拟多声道播放音频文件的效果，提高了用户收听音频文件的临场感，同时也避免购置昂贵的多声道播放音箱。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明虚拟多声道播放音频文件的方法第一实施例的流程图；

图2为本发明虚拟多声道播放音频文件的方法第二实施例的流程图；图3为本实施例中终端组中各个终端的位置分布图；

图4为本实施例中终端组与5.1声道音箱的映射关系图；

图5为本实施例中双耳声学音频信号的处理过程示意图；

图6为本实施例中作为控制终端的UI结构示意图；

图7为本实施例中作为控制终端的UI结构示意图；

图8为本发明虚拟多声道播放音频文件的终端第一实施例的结构示意图；

图9为本发明虚拟多声道播放音频文件的终端第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，这里所使用的“终端”、“终端设备”既包括无线信号接收器的设备，其仅具备无发射能力的无线信号接收器的设备，又包括接收和发射硬件的设备，其具有能够在双向通信链路上，进行双向通信的接收和发射硬件的设备。这种设备可以包括：蜂窝或其他通信设备，其具有单线路显示器或多线路显示器或没有多线路显示器的蜂窝或其他通信设备；PCS（Personal Communications Service，个人通信***），其可以组合语音、数据处理、传真和/或数据通信能力；PDA（Personal Digital Assistant，个人数字助理），其可以包括射频接收器、寻呼机、互联网/内联网访问、网络浏览器、记事本、日历和/或GPS（Global Positioning System，全球定位***）接收器；常规膝上型和/或掌上型计算机或其他设备，其具有和/或包括射频接收器的常规膝上型和/或掌上型计算机或其他设备。这里所使用的“终端”、“终端设备”可以是便携式、可运输、安装在交通工具（航空、海运和/或陆地）中的，或者适合于和/或配置为在本地运行，和/或以分布形式，运行在地球和/或空间的任何其他位置运行。这里所使用的“终端”、“终端设备”还可以是通信终端、上网终端、音乐/视频播放终端，例如可以是PDA、MID（Mobile Internet Device，移动互联网设备）和/或具有音乐/视频播放功能的移动电话，也可以是智能电视、机顶盒等设备。

图1为本发明虚拟多声道播放音频文件的方法一种实施例的流程图。如图1所示，本实施例虚拟多声道播放音频文件的方法的流程具体包括如下步骤：

步骤101、终端A获取终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置。

在本实施例中，终端组中至少包括终端A和终端B，其中，以终端A作为控制终端，用户可以通过控制终端向终端组中的其他终端发出控制指令，包括播放、停止播放等指令，以及指令终端组中的各个终端发出超声，各个终端根据超声计算终端之间的位置。例如，终端A指令终端B发出超声，终端B发出超声之后，将发出超声的时间发送给作为控制端的终端A，终端A根据终端B发出超声的时间和终端A接收超声的时间，计算出终端B和终端A之间的距离，从而获取终端组中各个终端的位置分布图。

在实际应用中，用户可以通过终端A的UI界面输入用户收听位置，或者，通过终端拍摄用户头部图片来确定用户收听位置。在终端A获取终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置之后，进入步骤102。

步骤102、终端A利用位置分布图和用户收听位置，计算虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数。

在本步骤中，终端A根据虚拟多声道播放方式，利用相应的声道映射算法计算出终端组中各个终端的滤波函数，在本实施例中，虚拟多声道播放方式可以包括5.1声道播放方式、立体声播放方式等。终端A再将其他终端的音频信号参数发送到对应的终端，然后进入步骤103。

步骤103、终端A指示终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放音频文件。

通过步骤103，以获得虚拟多声道播放音频文件的效果。

终端组中的各个终端根据接收到的音频信号参数之后，各个终端同步启动并根据各自的音频信号参数播放音频文件，从而可以获取虚拟多声道播放音频文件的效果，提高了用户收听音频文件的临场感。

在本实施例中，终端组中的作为控制终端的终端A获取终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置，利用位置分布图和用户收听位置，终端A计算出虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数，终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放音频文件，从而实现根据终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置调整音频信号参数，获取虚拟多声道播放音频文件的效果，提高了用户收听音频文件的临场感，同时也避免购置昂贵的多声道播放音箱。

图2为本发明虚拟多声道播放音频文件的方法另一种实施例的流程图，图3为本实施例中终端组中各个终端的位置分布图，图4为本实施例中终端组与5.1声道音箱的映射关系图，图5为本实施例中双耳声学音频信号的处理过程示意图，图6为本实施例中作为控制终端的UI结构示意图，图7为本实施例中作为控制终端的UI结构示意图。如图2所示，本实施例虚拟多声道播放音频文件的方法的流程具体包括如下步骤：

步骤201、控制终端指示终端组中各个终端估算噪声能量。

在本步骤中，以终端组包括终端A、终端B和终端C为例来介绍技术方案，其中，终端组中的各个终端通过WIFI、近场通信NFC和/或蓝牙信息连通。终端A为控制终端，终端A向终端B和终端C发出噪声能量估算的指令，同时，终端A也会进行噪声能量估算的操作。例如，在实际应用中，终端组中的各个终端可以对19.5kHz的噪声进行时长为100ms的能量估算，将终端接收到的信号通过频率为19-20kHz的带通滤波器f(m)，得到滤波后的数据y(n)，噪声能量估算的公式如公式（1）所示：

其中，E_N为噪声能量，E₀(n)为滤波后第n个的噪声信号。

步骤202、控制终端获取终端组中各个终端的接收信噪比和各个终端之间的距离。

在本步骤中，控制终端指示终端组中的各个终端依次发送超声波，各个终端根据接收到的超声波和在步骤201中已经估算得到的噪声能量，计算得到各自的接收信噪比，计算信噪比的公式如公式（2）所示：

其中，P为接收信噪比，E_N为噪声能量，y(n)为滤波后第n个的超声信号，F_s为采样率，G为采样时间。

例如，设当前时刻发送超声的终端为B，终端B在发射超声的同时，利用WIFI信道，将发射超声波的开始时间T1发送给控制终端。当终端B发射超声波时，其他终端都处于检测状态，当检测到超声后，将各自的接收时间T2，与接收信噪比P通过WIFI信道，发送给控制终端。以终端C为例，超声检测的方法如下：

将终端C的接收信号x(n)通过通带频率为19-20kHz的带通滤波器f(m)，得到滤波后的数据y(n)，利用边缘检测算法，检测出超声信号的起始位置，从而得到接收时间T2。

在实际应用中，采用时间G可以设定为100ms，F_s采样率可以设定为44.1KHz。

终端组中的各个终端计算出各自的接收信噪比之后，作为控制终端的终端A将获取终端组中各个终端的接收信噪比，例如通过无线通信方式接收其他终端的接收信噪比以及直接获取自身的接收信噪比。

在本步骤中，终端A指令终端组中的各个终端依次发出超声信号，例如，当终端B发出超声信号的同时，利用WIFI信道将发射超声信号的时间T1发送给作为控制终端的终端A。当终端B发射超声信号时，终端组中的其他终端都处于检测状态，当其他终端检测到超声信号后，将各自接收到超声信号的时间T2与接收信噪比P通过WIFI信道，发送给作为控制终端的终端A。在实际应用中，如果作为控制终端的终端A在预设时间内未收到某个手机发送超声信号的时间T1，则终端A将该终端排除在终端组之外，预设时间可以设定为100ms。本实施例中，终端B发出的超声信号，将由终端A和终端C接收到，终端B将发出超声信号的时间T1发送到作为控制终端的终端A，终端A记录接收到终端B发送的超声信号的时间T2，然后根据终端B发出超声信号的时间T1和终端A接收到超声信号的时间T2，计算出终端B和终端A之间的距离L_BA，计算距离L_BA公式如公式（3）所示：

L_BA=（T2-T1）×v （3）

其中，v为超声的声速，v=340m/s。

同样，终端A发出超声信号，将由终端B和终端C接收到，终端A记录发出超声信号的时间T1，终端B将接收超声信号的时间T2发送给作为控制终端的终端A，终端A根据终端A发出超声信号的时间T1和终端B接收到超声信号的时间T2，计算出终端B和终端A之间的距离L_AB，计算公式如公式（3），此时终端A的接收信噪比为P_AB；如果终端B发出超声信号，将由终端A和终端C接收到，终端B将发出超声信号的时间T1发送给作为控制终端的终端A，终端A记录接收超声信号的时间T2，终端A根据终端B发出超声信号的时间T1和终端A接收到超声信号的时间T2，计算出终端B和终端A之间的距离L_BA，此时终端B的接收信噪比为P_BA。由于实际环境的差异，L_AB与L_BA一般是不相等的，终端A比较终端A和终端B的接收信噪比的大小，将接收信噪比大的终端发出超声信号计算得到的距离确定为终端A和终端B之间的距离；例如，如果终端A的接收信噪比大，则以终端A发出超声信号时计算得到的距离L_AB作为终端A和终端B之间的距离，如果终端B的接收信噪比大，则以终端B发出超声信号时计算得到的距离L_BA作为终端B和终端A之间的距离。终端组中的各个终端依次发射超声信号之后，可以分别得到终端A发出超声信号时计算得到的终端A和终端C之间的距离L_AC、终端C发出超声信号时计算得到的终端C和终端A之间的距离L_CA、终端B发出超声信号时计算得到的终端B和终端C之间的距离L_BC、终端C发出超声信号时计算得到的终端B和终端C之间的距离L_CB。

终端组中的一个终端都进行发出发超声信号，其他终端将接收到该终端发出的超声信号，然后根据发出超声信号的时间和其他终端接收到该超声信号的时间计算出该终端与其他终端之间的距离，然后将计算得到的距离汇总到控制终端。

控制终端获取终端组的各个终端之间的距离之后，进入步骤203。

步骤203、控制终端获取终端组中各个终端位置分布图和用户收听位置。

在本步骤中，如图3所示，根据终端A在步骤202中计算得到的L_AB、L_BA、L_AC、L_CA、L_BC和L_CB，获取终端组中各个终端的位置分布图，用户可以通过终端A的UI界面输入用户收听位置。在实际应用中，如果终端组中包括四个以上的终端，则可以将终端组中的各个终端分割成多个包括三个终端的分终端组，计算每个分终端组中各个终端之间的距离，根据每个分终端组中各个终端之间的距离就可以确定一个三角形，然后利用每一个分终端组组成的三角形，拼接出终端组中的所有终端的位置分布图。终端A获取终端组中各个终端位置分布图和用户收听位置之后，可以将中各个终端位置分布图和用户收听位置发送到终端组中的其他终端，以使终端组中的各个终端显示位置分布图和用户收听位置。

步骤204、利用位置分布图和用户收听位置，终端A计算虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数。

本实施例中，以5.1声道音箱为例来介绍技术方案，如图4所示，5.1声道音箱包括5个音箱和一个低音炮，低音炮可以摆放在任意位置，其中，5个音箱分别为左音箱x1、中音箱x2、右音箱x3、后左音箱x4和后右音箱x5。其中，声音信号x1(t)从左音箱x1到达左耳的信道传递函数为h11，声音信号x1(t)从左音箱x1到达右耳的信道传递函数为h12，终端A的声音信号xA(t)从终端A到达左耳的信道传递函数为hA1，终端A的声音信号xA(t)从终端A到达右耳的信道传递函数为hA2，可以同样方式定义其他的5.1声道音箱分别到左耳与右耳的信道传递函数，以及定义终端B和终端C的声音信号分别到左耳与右耳的信道传递函数。

在本实施例中，各个5.1声道音箱的信道传递函数分别与左耳、右耳之间的相对位置是已知的，在实际应用中，通过实验预先测得在各种相对位置下各个5.1声道音箱分别与左耳、右耳之间的信道传递函数。而且，我们已经预先获取终端组中各个终端的位置分布图，根据用户收听位置可以得到终端组中各个终端与用户的左耳和右耳之间的相对位置，所以，可以认为终端组中各个终端分别与左耳、右耳之间的信道传递函数也是已知的。在实际应用中，用户的左耳和右耳听到的5.1声道音箱的音频信号分别为y1和y2，其中，y1和y2的计算公式分别如公式（4）和公式（5）所示：

其中，m分别为5.1声道音箱的编号，h_m1分别为5.1声道音箱与左耳的信号传递函数，h_m2分别为5.1声道音箱与右耳的信号传递函数。

在本实施例中，所述终端A计算虚拟多声道播放时所述各个终端的音频信号参数的公式如下：

x_k=s₁*g_1k+s₂*g_2k

其中，k分别标识终端组中的各个终端编号，1、2分别标识人耳编号，s1、s2分别为设定的左耳和右耳听到的双耳声学音频信号，g_1k、g_2k分别标识终端k的滤波函数，x_k分别标识终端k播放的音频数据。本实施例中，终端组中包括终端A、终端B和终端C。设定s1和s2为双耳声学音频信号，双耳声学音频信号的处理过程如图5所示，其中，终端A、终端B和终端C发出的音频信号为x_A,x_B,x_C，x_A,x_B,x_C的计算公式如公式（6）、（7）和（8）所示：

x_A=s₁*g_1A+s₂*g_2A （6）

x_B=s₁*g_1B+s₂*g_2B （7）

x_C=s₁*g_1C+s₂*g_2C （8）

其中，音频信号参数g_1A,g_2A为终端A对双耳声学音频信号s1和s2的滤波函数，音频信号参数g_1B,g_2B为终端B对双耳声学音频信号s1和s2的滤波函数，音频信号参数g_1C,g_2C为终端C对双耳声学音频信号s1和s2的滤波函数。

在本实施例中，求出音频信号参数g_1A,g_2A,g_1B,g_2B,g_1C,g_2C之后，就可以根据音频信号参数播放音频文件，以获取虚拟多声道播放的效果。

当用户需要听到终端组虚拟多声道播放音频文件的效果时，需要满足公式：

其中，j标识人耳编号，j=1、2；A、B…分别标识终端组中各个终端的编号，s1、s2分别为设定的左耳和右耳听到的双耳声学音频信号，g_1k、g_2k分别标识终端k的滤波函数，K表示终端组中的终端个数。

本实施例中，用户的左耳和右耳听到的终端组中各个终端的音频信号分别为y1和y2，其计算公式分别为公式（9）和（10），公式（9）和（10）如下所示：

y1=x_A*h_A1+x_B*h_B1+x_C*h_C1 （9）

y2=x_A*h_A2+x_B*h_B2+x_C*h_C2 （10）

其中，x_A,x_B,x_C分别为终端A、终端B和终端C发出的音频信号，h_A1,h_B1,h_C1分别为终端A、终端B和终端C与左耳之间的信道传递函数，h_A2,h_B2,h_C2分别为终端A、终端B和终端C与右耳之间的信道传递函数。

将公式（6）、（7）和（8）中的x_A,x_B和x_C分别代入公式（9）和（10），可得到公式（11），公式（11）如下所示：

其中，j=1、2，用于标识左耳和右耳，y1和y2分别标识左耳和右耳听到的音频信号。

为方便计算过程，可以将公式（11）变换成矩阵相乘的形式，得到公式（12），公式（12）如下所示：

其中，（.）^T表示矩阵转置，设定滤波函数矩阵为G，则滤波函数矩阵G如公式（13）所示：

其中，g_ik标识阶数为Lg的滤波器的滤波函数，滤波函数矩阵G的维数为（M.Lg）*2，M为滤波器的阶数。

其中，g_ik=[g_ik,0g_ik,1g_ik,2....g_ik,L_g-1]^T，i=1、2，k为终端组中各个终端的编号，本实施例中，终端组中的终端编号分别为A、B和C，

设信道冲击响应矩阵为H，则信道冲击响应矩阵H如公式（14）所示：

其中，信道冲击响应矩阵H的维数为2L*（M·Lg）。本实施例中，滤波器阶数M=3，L=L_g+L_h+1，L_h为滤波器h_mj的长度，其中，公式（14）中的h_kj如公式（15）所示：

其中，k为终端组中各个终端的编号，j为左耳和右耳的编号。

本实施例中，根据公式（14），H（k=A,B,C j=1,2）是维数为L*Lg的西尔维斯特矩阵，H_kj的如公式（16）所示：

公式（11）中的s_i如公式（17）所示：

s_i=[s_i(k)s_i(k-1)s_i(k-2)...s_i(k-L+1)]^T （17）

在本实施例中，用户收听到终端组虚拟多声道播放的音频信号与双耳声学音频信号相同，即s1=y1，s2=y1，根据公式（12）可知，要求HG满足公式

其中，u1为长度为L（L=L_g+L_h+1），第k个元素为1，其余的元素均为0，公式（18）中的0表示长度为L的全0向量。

对公式（18）展开运算，得到滤波函数矩阵为G如公式（19）所示，

其中，（·）^P表示求矩阵的广义逆。

在本实施例中，在出滤波函数矩阵G之后，即得到终端组中各个终端的音频信号参数g_1A,g_2A,g_1B,g_2B,g_1C,g_2C，然后进入步骤205。

步骤205、终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放音频文件，以获得虚拟多声道播放音频文件的效果。

在本步骤中，将步骤204中计算得到终端组中终端A、终端B和终端C的音频信号参数g_1A,g_2A,g_1B,g_2B,g_1C,g_2C，分别代入到公式（6）、（7）和（8），即可得到终端A、终端B和终端C需要发出的音频信号为x_A,x_B和x_C，然后终端A、终端B和终端C对音频文件进行解码，然后分别播放出音频信号x_A,x_B和x_C，以获取虚拟多声道播放音频文件的效果，提高了用户收听音频文件的临场感。作为控制终端的终端A的UI界面如图6所示，通过控制终端可以选歌、播放、停止播放以及退出终端组等的操作；作为非控制终端的终端B的UI界面如图7所示，作为非控制终端的终端B在终端A的指令控制下进行播放的开关，终端B也可以退出终端组；其中，用户可以通过拖动终端A的UI界面中头部位置，以改变用户收听位置，操作简捷、方便。

在本实施例中，由于滤波函数矩阵为G只与信道冲击响应矩阵为H有关，因此，可以将信道冲击响应矩阵H预先计算出来，并存储在终端A中，以降低计算量。

在实际应用中，如果终端组中的各个终端的位置时变化的，则终端组周期性地重复步骤201-205，以根据终端组中各个终端的位置变化来获取各个终端的音频信号参数，当终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放音频文件时，以获取虚拟多声道播放音频文件的效果；本实施例中，则终端组周期性地重复步骤201-205的时间可以设定为2s。

特殊地，当终端组中只包括两个终端，例如包括终端A和终端B时，且用户收听位置处于终端A和终端B之的中间，当使用A、B两个终端进行播放时，根据公式x_k=s₁*g_1k+s₂*g_2k的描述，终端A和B播放的音频数据为

当使用立体声音箱播放时，左右耳接收到的信号为

由于人头在中间，由于人头的遮挡，可以近似认为左耳只听到左设备信号，右耳只听到有设备信号，令s₁=y1,s₂=y2，即

将式(23)代入式(22)中，可得

因为手机与音响摆放位置是一样的，所以代入式(24)中，可得

其中，x₁是左音箱播放的数据，x₂右音箱播放的数据。

此时，***即简化到左右声道的状态，即此时终端A播放的音频数据与左音箱播放的数据相同，终端B播放的音频数据与右音箱播放的数据相同。

在上述实施例中，终端组中的作为控制终端的终端A获取终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置，利用位置分布图和用户收听位置，终端A计算出虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数，终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放音频文件，从而实现根据终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置调整音频信号参数，获取虚拟多声道播放音频文件的效果，提高了用户收听音频文件的临场感，同时也避免购置昂贵的多声道播放音箱。

图8为本发明虚拟多声道播放音频文件的终端一种实施例的结构示意图。如图8所示，本实施例虚拟多声道播放音频文件的终端包括：接收模块801，计算模块802和指示模块803。

其中，接收模块801用于获取终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置；计算模块802用于利用位置分布图和用户收听位置，计算虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数；指示模块803用于指示终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放音频文件。

作为上述终端的实施例，接收模块801用于获取终端组中各个终端的位置分布图，具体包括：

指示模块803用于指示终端组中各个终端在超声频率进行噪声能量估计以及发送超声信号；

接收模块801用于接收终端组中的各个终端发送的接收信噪比和收到超声波的时间，确定各个终端与其他终端之间的距离；

接收模块801用于根据终端组各个终端之间的距离，获取终端组中各个终端的位置分布图。

作为上述终端的实施例，接收模块801用于接收终端组中的各个终端发送的接收信噪比和收到超声波的时间，确定各个终端与其他终端之间的距离，具体包括：

接收模块801用于获取终端组各个终端的接收信噪比，比较各个终端的接收信噪比的大小；

接收模块801用于将接收信噪比大的终端发出超声信号计算得到的距离，作为发出超声信号的终端与其他终端之间的距离。

作为上述终端的实施例，计算模块802用于计算噪声能量估算的公式如下：

其中，E_N为噪声能量，E₀(n)为滤波后第n个的噪声信号。

作为上述终端的实施例，计算模块802用于计算接收信噪比的公式如下：

其中，P为接收信噪比，E_N为噪声能量，y(n)为滤波后第n个的超声信号，F_s为采样率，G为采样时间，G=0.1s。

作为上述终端的实施例，计算模块802用于计算虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数的公式如下：

x_k=s₁*g_1k+s₂*g_2k

其中，k分别标识终端组中的各个终端编号，1、2分别标识人耳编号，s1、s2分别为设定的左耳和右耳听到的双耳声学音频信号，g_1k、g_2k分别标识终端k的滤波函数，x_k分别标识终端k播放的音频数据。

作为上述终端的实施例，计算模块802用于通过以下方程组计算终端k的滤波函数g_1k和g_2k：

y_j=s_j

其中，j标识人耳编号，j=1、2；k标识终端组中各个终端的编号，K表示终端组中的终端个数，s1、s2分别为设定的左耳和右耳听到的双耳声学音频信号，h_kj为终端k到耳朵j的信道函数。本实施例中，通过接收模块获取终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置，利用位置分布图和用户收听位置，通过计算模块计算出虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数，根据计算模块计算得到的音频信号参数播放音频文件，从而实现根据终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置调整音频信号参数，获取虚拟多声道播放音频文件的效果，提高了用户收听音频文件的临场感，同时也避免购置昂贵的多声道播放音箱。

图9为本发明虚拟多声道播放音频文件的终端另一种实施例的结构示意图。如图9所示，本实施例虚拟多声道播放音频文件的终端还包括：通信模块804和显示模块805，其中，通信模块804用于通过WIFI、近场通信NFC和蓝牙等任意一种方式与其他终端进行信息连通，通信模块804将终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置发送到终端组中的其他终端；然后，显示模块805显示位置分布图和用户收听位置。

本实施例中，终端组中各个终端通过通信模块进行信息连通，通过显示模块显示终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置，利用位置分布图和用户收听位置，通过计算模块计算出虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数，根据计算模块计算得到的音频信号参数播放音频文件，从而实现根据终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置调整音频信号参数，获取虚拟多声道播放音频文件的效果，提高了用户收听音频文件的临场感，同时也避免购置昂贵的多声道播放音箱。

本发明还提供一种虚拟多声道播放音频文件的***，包括二个以上的终端，终端为图8或图9所示的虚拟多声道播放音频文件的终端。以如图8所示的虚拟多声道播放音频文件的终端为例来介绍技术方案。其中，虚拟多声道播放音频文件的终端包括：接收模块801、计算模块802和指示模块803；接收模块801获取终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置，计算模块802利用位置分布图和用户收听位置，计算虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数，指示模块803根据计算模块802计算得到的音频信号参数播放音频文件，以获取虚拟多声道播放的效果。

本实施例中，通过获取模块获取终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置，利用位置分布图和用户收听位置，通过计算模块计算出虚拟多声道播放时各个终端的音频信号参数，根据计算模块计算得到的音频信号参数播放音频文件，从而实现根据终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置调整音频信号参数，获取虚拟多声道播放音频文件的效果，提高了用户收听音频文件的临场感，同时也避免购置昂贵的多声道播放音箱。

本技术领域技术人员可以理解，本发明包括涉及用于执行本申请中所述操作中的一项或多项的设备。这些设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备（例如，计算机）可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中，所述计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘（包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘）、ROM（Read-Only Memory，只读存储器）、RAM（Random Access Memory，随即存储器）、EPROM（Erasable ProgrammableRead-Only Memory，可擦写可编程只读存储器）、EEPROM（Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器）、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备（例如，计算机）以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。

本技术领域技术人员可以理解，可以用计算机程序指令来实现这些结构图和/或框图和/或流图中的每个框以及这些结构图和/或框图和/或流图中的框的组合。本技术领域技术人员可以理解，可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专业计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来实现，从而通过计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来执行本发明公开的结构图和/或框图和/或流图的框或多个框中指定的方案。

本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种虚拟多声道播放音频文件的方法，其特征在于，利用终端组中的各个终端实现虚拟多声道播放音频文件，所述终端组中包括K个终端，K≥2，终端A为所述终端组中的任意一个终端，所述方法包括：

所述终端A获取所述终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置；

所述终端A利用所述位置分布图和用户收听位置得到信道传递函数，并根据所述信道传递函数确定的滤波函数矩阵计算虚拟多声道播放时所述各个终端的音频信号参数；

所述终端A指示所述终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放所述音频文件。

2.根据权利要求1所述的虚拟多声道播放音频文件的方法，其特征在于，所述终端A获取所述终端组中各个终端的位置分布图，具体包括：

所述终端A指示所述终端组中各个终端在超声频率进行噪声能量估计以及发送超声信号；

所述终端A接收所述终端组中的各个终端发送的接收信噪比和收到超声波的时间，确定所述各个终端与其他终端之间的距离；

所述终端A根据所述终端组各个终端之间的距离，获取所述终端组中各个终端的位置分布图。

3.根据权利要求2所述的虚拟多声道播放音频文件的方法，其特征在于，所述终端A接收所述终端组中的各个终端发送的接收信噪比和收到超声波的时间，确定所述各个终端与其他终端之间的距离，具体包括：

所述终端A获取所述终端组各个终端的接收信噪比，比较各个终端的接收信噪比的大小；

将接收信噪比大的终端发出超声信号计算得到的距离，作为发出超声信号的终端与其他终端之间的距离。

4.根据权利要求3所述的虚拟多声道播放音频文件的方法，其特征在于，所述噪声能量估算的公式如下：

<mrow> <msub> <mi>E</mi> <mi>N</mi> </msub> <mo>=</mo> <munder> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mi>n</mi> </munder> <msup> <msub> <mi>E</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，E_N为噪声能量，E₀(n)为滤波后第n个的噪声信号；n表示的含义为：噪声信号的采样点数值，E₀(n)是对终端收到的信号进行滤波后的噪声信号。

5.根据权利要求4所述的虚拟多声道播放音频文件的方法，其特征在于，计算所述接收信噪比的公式如下：

<mrow> <mi>P</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mi>S</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mi>G</mi> </mrow> </msubsup> <msup> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <msub> <mi>E</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> </mrow>

其中，P为接收信噪比，E_N为噪声能量，y(n)为滤波后第n个的超声信号，F_s为采样率，G为采样时间，G＝0.1s。

6.根据权利要求1所述的虚拟多声道播放音频文件的方法，其特征在于，所述终端A计算虚拟多声道播放时所述各个终端的音频信号参数的公式如下：

x_k＝s₁*g_1k+s₂*g_2k

其中，k分别标识终端组中的各个终端编号，1、2分别标识人耳编号，s1、s2分别为设定的左耳和右耳听到的双耳声学音频信号，g_1k、g_2k分别标识终端k的滤波函数，x_k分别标识终端k播放的音频数据。

7.根据权利要求6所述的虚拟多声道播放音频文件的方法，其特征在于，通过以下方程组计算终端k的滤波函数g_1k和g_2k：

<mrow> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>y</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mn>2</mn> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>K</mi> </munderover> <msub> <mi>g</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>h</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>*</mo> <msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>y</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>s</mi> <mi>j</mi> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>;</mo> </mrow>

其中，j标识人耳编号，j＝1、2；k标识终端组中各个终端的编号，K表示终端组中的终端个数，s1、s2分别为设定的左耳和右耳听到的双耳声学音频信号，h_kj为终端k到耳朵j的信道函数。

8.根据权利要求6所述的虚拟多声道播放音频文件的方法，其特征在于，当所述终端组中为终端A和终端B时，且用户收听位置处于所述终端A和终端B之间，则终端A和终端B播放的音频数据为：

其中，x₁是左音箱播放的数据，x₂右音箱播放的数据。

9.根据权利要求1所述的虚拟多声道播放音频文件的方法，其特征在于，所述终端组中的各个终端之间可以通过如下的任意一种通信方式进行信息连通，所述通信方式包括：

WIFI、近场通信NFC和蓝牙。

10.根据权利要求9所述的虚拟多声道播放音频文件的方法，其特征在于，还包括：

所述终端A将所述位置分布图和用户收听位置发送到所述终端组中的其他终端；

所述终端组中的各个终端显示所述位置分布图和用户收听位置。

11.一种虚拟多声道播放音频文件的终端，其特征在于，包括：

接收模块，用于获取终端组中各个终端的位置分布图和用户收听位置；

计算模块，用于利用所述位置分布图和用户收听位置得到信道传递函数，并根据所述信道传递函数确定的滤波函数矩阵计算虚拟多声道播放时所述各个终端的音频信号参数；

指示模块，用于指示所述终端组中的各个终端根据各自的音频信号参数播放所述音频文件。

12.根据权利要求11所述的虚拟多声道播放音频文件的终端，其特征在于，所述接收模块用于获取所述终端组中各个终端的位置分布图，具体包括：

所述指示模块用于指示所述终端组中各个终端在超声频率进行噪声能量估计以及发送超声信号；

所述接收模块用于接收所述终端组中的各个终端发送的接收信噪比和收到超声波的时间，确定所述各个终端与其他终端之间的距离；

所述接收模块用于根据所述终端组各个终端之间的距离，获取所述终端组中各个终端的位置分布图。

13.根据权利要求12所述的虚拟多声道播放音频文件的终端，其特征在于，所述接收模块用于接收所述终端组中的各个终端发送的接收信噪比和收到超声波的时间，确定所述各个终端与其他终端之间的距离，具体包括：

所述接收模块用于获取所述终端组各个终端的接收信噪比，比较各个终端的接收信噪比的大小；

所述接收模块用于将接收信噪比大的终端发出超声信号计算得到的距离，作为发出超声信号的终端与其他终端之间的距离。

14.根据权利要求13所述的虚拟多声道播放音频文件的终端，其特征在于，所述计算模块用于计算所述噪声能量估算的公式如下：

<mrow> <msub> <mi>E</mi> <mi>N</mi> </msub> <mo>=</mo> <munder> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mi>n</mi> </munder> <msup> <msub> <mi>E</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，E_N为噪声能量，E₀(n)为滤波后第n个的噪声信号，n表示的含义为：噪声信号的采样点数值，E₀(n)是对终端收到的信号进行滤波后的噪声信号。

15.根据权利要求14所述的虚拟多声道播放音频文件的终端，其特征在于，所述计算模块用于计算所述接收信噪比的公式如下：

<mrow> <mi>P</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mi>S</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mi>G</mi> </mrow> </msubsup> <msup> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <msub> <mi>E</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> </mrow>

其中，P为接收信噪比，E_N为噪声能量，y(n)为滤波后第n个的超声信号，F_s为采样率，G为采样时间，G＝0.1s。

16.根据权利要求11所述的虚拟多声道播放音频文件的终端，其特征在于，所述计算模块用于计算虚拟多声道播放时所述各个终端的音频信号参数的公式如下：

x_k＝s₁*g_1k+s₂*g_2k

其中，k分别标识终端组中的各个终端编号，1、2分别标识人耳编号，s1、s2分别为设定的左耳和右耳听到的双耳声学音频信号，g_1k、g_2k分别标识终端k的滤波函数，x_k分别标识终端k播放的音频数据。

17.根据权利要求16所述的虚拟多声道播放音频文件的终端，其特征在于，所述计算模块用于通过以下方程组计算终端k的滤波函数g_1k和g_2k：

<mrow> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>y</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mn>2</mn> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>K</mi> </munderover> <msub> <mi>g</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>h</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>*</mo> <msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>y</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>s</mi> <mi>j</mi> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>;</mo> </mrow>

其中，j标识人耳编号，j＝1、2；k标识终端组中各个终端的编号，K表示终端组中的终端个数，s1、s2分别为设定的左耳和右耳听到的双耳声学音频信号，h_kj为终端k到耳朵j的信道函数。

18.根据权利要求11所述的虚拟多声道播放音频文件的终端，其特征在于，还包括通信模块，

所述计算模块用于通过WIFI、近场通信NFC或蓝牙，与所述终端组中的各个终端之间进行信息连通。

19.根据权利要求18所述的虚拟多声道播放音频文件的终端，其特征在于，还包括：显示模块；

所述通信模块将所述位置分布图和用户收听位置发送到所述终端组中的其他终端；

所述显示模块显示所述位置分布图和用户收听位置。

20.一种虚拟多声道播放音频文件的***，其特征在于，包括二个以上权利要求11-19任一所述的虚拟多声道播放音频文件的终端。