CN112291673B

CN112291673B - 一种声相定位电路及设备

Info

Publication number: CN112291673B
Application number: CN202011194518.5A
Authority: CN
Inventors: 李进保; 张金国
Original assignee: Goertek Techology Co Ltd
Current assignee: Goertek Techology Co Ltd
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2040-10-30
Also published as: CN112291673A

Abstract

本发明公开了一种声相定位电路及声相定位设备，包括多个振动元件、信号处理模块及第一功率放大模块，信号处理模块用于获取N声道音频信号，并将N声道音频信号的各声道音频信号一一进行识别及提取，得到N路方向信号；第一功率放大模块用于将N路方向信号一一进行功率放大，并利用N路功率放大后的方向信号一一对应驱动N个振动元件产生方向振动信息，以基于方向振动信息进行声相定位。可见，本申请的声相定位电路采用振动感来进行声相定位，且此方案下多声道音频信号保持原有的声道数量，可感受到不同方位的清晰振动信息，从而提高了多声道音频信号的声相定位准确性。

Description

一种声相定位电路及设备

技术领域

本发明涉及声相定位领域，特别是涉及一种声相定位电路及设备。

背景技术

目前，现有的声相定位设备在对多声道声音定位信息进行还原时，通常采用两只喇叭重放的方式来实现，其原理是根据两只喇叭重放的声音的幅度大小及时间差来进行声相定位，具体是将原有的多声道音频信号进行向下混音(Downmix)处理，得到两声道音频信号，两声道音频信号分别驱动两只喇叭在空气中产生一定声压，并将两只喇叭产生的声压分别加在两个耳朵上，故在人的大脑中形成一种合成的声音结像，这个结像就是该声音的声相定位过程。但是，原有的多声道音频信号被向下混音后会变的有些模糊，导致两只喇叭重放的声音效果较差，从而降低了多声道音频信号的声相定位准确性。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种声相定位电路及设备，采用振动感来进行声相定位，且此方案下多声道音频信号保持原有的声道数量，可感受到不同方位的清晰振动信息，从而提高了多声道音频信号的声相定位准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种声相定位电路，包括：

N个振动元件；其中，N为大于1的整数；

信号处理模块，用于获取N声道音频信号，并将所述N声道音频信号的各声道音频信号一一进行识别及提取，得到N路方向信号；

第一功率放大模块，用于将所述N路方向信号一一进行功率放大，并利用N路功率放大后的方向信号一一对应驱动所述N个振动元件产生方向振动信息，以基于所述方向振动信息进行声相定位。

优选地，所述信号处理模块具体用于：

预先确定待声相定位的N声道音频信号的各声道音频信号的电平幅度及频段；

获取N声道音频信号，并根据预先确定的各声道音频信号的电平幅度及频段，一一识别及提取所述N声道音频信号的各声道音频信号，得到N路方向信号。

优选地，所述信号处理模块还用于：

在将所述N路方向信号传输至所述第一功率放大模块之前，从所述N路方向信号中筛选出信号电平幅度大于预设电平幅度阈值的待增强方向信号；

将所述待增强方向信号进行信号增强处理，以将信号增强处理后的N路方向信号传输至所述第一功率放大模块。

优选地，所述第一功率放大模块包括：

N路可编程对数放大器；每路可编程对数放大器均用于判断自身输入的待放大方向信号是否大于预设电平幅度设定值，若是，则在第一放大倍数下将所述待放大方向信号进行功率放大处理；若否，则在第二放大倍数下将所述待放大方向信号进行功率放大处理；其中，所述第一放大倍数＞所述第二放大倍数。

优选地，当N＝8时，所述振动元件包括分布于人体头部的左、右、上、下、左上、右上、左下、右下8个方向的子振动元件。

优选地，所述振动元件具体为骨传导振子或微振动马达。

优选地，所述声相定位电路还包括：

左动圈喇叭；

右动圈喇叭；

Downmix模块，用于获取所述N声道音频信号，并将所述N声道音频信号进行向下混音处理，得到左声道音频信号和右声道音频信号；

第二功率放大模块，用于分别将所述左声道音频信号和所述右声道音频信号进行功率放大，并利用功率放大后的左声道音频信号和右声道音频信号一一对应驱动所述左动圈喇叭和所述右动圈喇叭产生方向声压信息，以结合所述方向声压信息和所述方向振动信息进行声相定位。

优选地，当所述N声道音频信号为音频压缩信号时，所述声相定位电路还包括：

分别与所述信号处理模块和所述Downmix模块连接的解码模块，用于将所述N声道音频信号进行解码处理，并将解码后的N声道音频信号传输至所述信号处理模块和所述Downmix模块处理。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种声相定位设备，包括：

设备本体；

设于所述设备本体上的声相定位电路；其中，所述声相定位电路为上述任一种声相定位电路。

优选地，所述声相定位设备具体为AR设备或VR设备或耳机设备。

本发明提供了一种声相定位电路，包括多个振动元件、信号处理模块及第一功率放大模块，信号处理模块用于获取N声道音频信号，并将N声道音频信号的各声道音频信号一一进行识别及提取，得到N路方向信号；第一功率放大模块用于将N路方向信号一一进行功率放大，并利用N路功率放大后的方向信号一一对应驱动N个振动元件产生方向振动信息，以基于方向振动信息进行声相定位。可见，本申请的声相定位电路采用振动感来进行声相定位，且此方案下多声道音频信号保持原有的声道数量，可感受到不同方位的清晰振动信息，从而提高了多声道音频信号的声相定位准确性。

本发明还提供了一种声相定位设备，与上述声相定位电路具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例提供的第一种声相定位电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一种声相定位电路的具体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种第一功率放大模块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第二种声相定位电路的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种声相定位电路及设备，采用振动感来进行声相定位，且此方案下多声道音频信号保持原有的声道数量，可感受到不同方位的清晰振动信息，从而提高了多声道音频信号的声相定位准确性。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的第一种声相定位电路的结构示意图。

该声相定位电路包括：

N个振动元件S；其中，N为大于1的整数；

信号处理模块1，用于获取N声道音频信号，并将N声道音频信号的各声道音频信号一一进行识别及提取，得到N路方向信号；

第一功率放大模块2，用于将N路方向信号一一进行功率放大，并利用N路功率放大后的方向信号一一对应驱动N个振动元件S产生方向振动信息，以基于方向振动信息进行声相定位。

具体地，本申请的声相定位电路包括N个振动元件S、信号处理模块1及第一功率放大模块2，其工作原理为：

待声相定位的多声道音频信号由在不同空间位置下提前录制的相互独立的音频信号组成。在对多声道音频信号进行声相定位时，首先将多声道音频信号输入至信号处理模块1，信号处理模块1在获取到多声道音频信号之后，一一识别出多声道音频信号的各声道音频信号，并将多声道音频信号的各声道音频信号提取出来，即得到用于声相定位的多路方向信号，然后将多路方向信号输入至第一功率放大模块2。

第一功率放大模块2在获取到多路方向信号之后，将多路方向信号一一进行功率放大，得到多路功率放大后的方向信号，然后利用多路功率放大后的方向信号一一对应驱动多个振动元件S产生方向振动信息。多个振动元件S分布于人头部的不同方位，在第一功率放大模块2对应驱动不同方位的振动元件S振动时，人头部可感受到不同方位的清晰振动信息，从而利用振动感进行准确声相定位。

更具体地，多声道音频信号为TMD或I2S或SPDIF等数据格式的数字信号，本申请的信号处理模块1可采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片实现。

在上述实施例的基础上：

作为一种可选的实施例，信号处理模块1具体用于：

获取N声道音频信号，并根据预先确定的各声道音频信号的电平幅度及频段，一一识别及提取N声道音频信号的各声道音频信号，得到N路方向信号。

具体地，待声相定位的多声道音频信号是提前录制好的，其各声道音频信号的电平幅度及频段是已知的，且多声道音频信号的各声道音频信号的电平幅度是不同的，所以信号处理模块1将多声道音频信号的各声道音频信号一一进行识别及提取的工作原理具体为：

信号处理模块1中提前存储有待声相定位的多声道音频信号的各声道音频信号的电平幅度及频段，供后续识别多声道音频信号的各声道音频信号使用。信号处理模块1在获取多声道音频信号之后，读取提前存储的多声道音频信号的各声道音频信号的电平幅度及频段，目的是根据提前存储的多声道音频信号的各声道音频信号的电平幅度及频段，一一识别出多声道音频信号的各声道音频信号，并将多声道音频信号的各声道音频信号提取出来，即得到用于声相定位的多路方向信号。

作为一种可选的实施例，信号处理模块1还用于：

在将N路方向信号传输至第一功率放大模块2之前，从N路方向信号中筛选出信号电平幅度大于预设电平幅度阈值的待增强方向信号；

将待增强方向信号进行信号增强处理，以将信号增强处理后的N路方向信号传输至第一功率放大模块2。

进一步地，考虑到在多路方向信号中，若将低电平幅度的方向信号和高电平幅度的方向信号之间的信号电平幅度差距增大，有助于后续进行声相定位，所以本申请的信号处理模块1在得到用于声相定位的多路方向信号之后，先不将多路方向信号传输至第一功率放大模块2，而是先分别将各路方向信号与预设电平幅度阈值作比较，目的是从多路方向信号中筛选出信号电平幅度大于预设电平幅度阈值的方向信号，即待增强方向信号，然后将待增强方向信号进行信号增强处理，从而将信号增强处理后的多路方向信号传输至第一功率放大模块2。

作为一种可选的实施例，第一功率放大模块2包括：

N路可编程对数放大器；每路可编程对数放大器均用于判断自身输入的待放大方向信号是否大于预设电平幅度设定值，若是，则在第一放大倍数下将待放大方向信号进行功率放大处理；若否，则在第二放大倍数下将待放大方向信号进行功率放大处理；其中，第一放大倍数＞第二放大倍数。

具体地，信号处理模块1输出N路方向信号，则第一功率放大模块2包括N路可编程对数放大器，用于一一接收N路方向信号处理。N路可编程对数放大器相互独立，可通过软件动态控制可编程对数放大器的配置参数，以使其工作在所需放大状态，且N路可编程对数放大器的N个通道又可在软件控制下工作在联动状态。

对于每路可编程对数放大器，其工作原理为：每路可编程对数放大器提前设置一个电平幅度设定值，当自身输入的待放大方向信号大于预设电平幅度设定值时，可编程对数放大器被设定在高放大倍数工作状态，即在高放大倍数下将自身输入的待放大方向信号进行功率放大处理；当自身输入的待放大方向信号不大于预设电平幅度设定值时，可编程对数放大器被设定在低放大倍数工作状态，即在低放大倍数下将自身输入的待放大方向信号进行功率放大处理，继续拉大低电平幅度的方向信号和高电平幅度的方向信号之间的信号电平幅度差距，有助于后续进行声相定位。

作为一种可选的实施例，当N＝8时，振动元件S包括分布于人体头部的左、右、上、下、左上、右上、左下、右下8个方向的子振动元件。

具体地，目前在多声道音频信号录制时，8声道音频信号较多(7.1声道)，最少是6声道音频信号(5.1声道)。本申请的多声道音频信号可为8声道音频信号，则如图2所示，振动元件S(如骨传导振子，简称骨导振子)设为8个，具体分布于人体头部的左、右、上、下、左上、右上、左下、右下8个方向，从而使人体头部感受到相应方位的振动；如图3所示，第一功率放大模块2包括4对可编程对数放大器。

作为一种可选的实施例，振动元件S具体为骨传导振子或微振动马达。

具体地，本申请的振动元件S可选用骨传导振子，以采用振动感来表现声相定位信息，也可选用微振动马达，同样采用振动感来表现声相定位信息，本申请对此不做特别地限定。

作为一种可选的实施例，声相定位电路还包括：

左动圈喇叭L；

右动圈喇叭R；

Downmix模块3，用于获取N声道音频信号，并将N声道音频信号进行向下混音处理，得到左声道音频信号和右声道音频信号；

第二功率放大模块4，用于分别将左声道音频信号和右声道音频信号进行功率放大，并利用功率放大后的左声道音频信号和右声道音频信号一一对应驱动左动圈喇叭L和右动圈喇叭R产生方向声压信息，以结合方向声压信息和方向振动信息进行声相定位。

进一步地，本申请的声相定位电路还包括左动圈喇叭L、右动圈喇叭R、Downmix模块3及第二功率放大模块4，其工作原理为：

在对多声道音频信号进行声相定位时，本申请一方面将多声道音频信号输入至信号处理模块1，另一方面将多声道音频信号输入至Downmix模块3，Downmix模块3在获取多声道音频信号之后，将多声道音频信号进行向下混音处理，以减少声道数量，得到两声道音频信号，分别是左声道音频信号和右声道音频信号，然后将左声道音频信号和右声道音频信号输入至第二功率放大模块4。

第二功率放大模块4在获取到左声道音频信号和右声道音频信号之后，分别将左声道音频信号和右声道音频信号进行功率放大，得到功率放大后的左声道音频信号和右声道音频信号，然后利用功率放大后的左声道音频信号和右声道音频信号一一对应驱动左动圈喇叭L和右动圈喇叭R产生方向声压信息。左动圈喇叭L放置于人体左耳，右动圈喇叭R放置于人体右耳，左动圈喇叭L和右动圈喇叭R产生的声压分别加在两个耳朵上，故在人的大脑中形成一种合成的声音结像，即利用方向声压信息进行声相定位，从而实现喇叭和振动元件相结合进行声相定位，准确性较高。

此外，本申请还可在Downmix模块3和第二功率放大模块4之间增设后处理模块，用于将左声道音频信号和右声道音频信号进行处理，以提高左声道音频信号和右声道音频信号的清晰度。

作为一种可选的实施例，当N声道音频信号为音频压缩信号时，声相定位电路还包括：

分别与信号处理模块1和Downmix模块3连接的解码模块5，用于将N声道音频信号进行解码处理，并将解码后的N声道音频信号传输至信号处理模块1和Downmix模块3处理。

进一步地，本申请的多声道音频信号通常为音频压缩信号，此情况下，在将多声道音频信号输入至信号处理模块1和Downmix模块3之前，需先将多声道音频信号经解码模块5进行解码，然后再由信号处理模块1和Downmix模块3进行处理。

此外，本申请的声相定位电路可应用于AR(Augmented Reality，增强现实)设备或VR(Virtual Reality，虚拟现实)设备或耳机设备，使这些设备实现声相定位功能。

本申请还提供了一种声相定位设备，包括：

设备本体；

设于设备本体上的声相定位电路；其中，声相定位电路为上述任一种声相定位电路。

作为一种可选的实施例，声相定位设备具体为AR设备或VR设备或耳机设备。

本申请提供的声相定位设备的介绍请参考上述声相定位电路的实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种声相定位电路，其特征在于，包括：

N个振动元件；其中，N为大于1的整数；

第一功率放大模块，用于将所述N路方向信号一一进行功率放大，并利用N路功率放大后的方向信号一一对应驱动所述N个振动元件产生方向振动信息，以基于所述方向振动信息进行声相定位；其中；

所述第一功率放大模块包括：

2.如权利要求1所述的声相定位电路，其特征在于，所述信号处理模块具体用于：

3.如权利要求2所述的声相定位电路，其特征在于，所述信号处理模块还用于：

4.如权利要求1所述的声相定位电路，其特征在于，当N＝8时，所述振动元件包括分布于人体头部的左、右、上、下、左上、右上、左下、右下8个方向的子振动元件。

5.如权利要求1所述的声相定位电路，其特征在于，所述振动元件具体为骨传导振子或微振动马达。

6.如权利要求1-5任一项所述的声相定位电路，其特征在于，所述声相定位电路还包括：

左动圈喇叭；

右动圈喇叭；

7.如权利要求6所述的声相定位电路，其特征在于，当所述N声道音频信号为音频压缩信号时，所述声相定位电路还包括：

8.一种声相定位设备，其特征在于，包括：

设备本体；

设于所述设备本体上的声相定位电路；其中，所述声相定位电路为如权利要求1-7任一项所述的声相定位电路。

9.如权利要求8所述的声相定位设备，其特征在于，所述声相定位设备具体为AR设备或VR设备或耳机设备。