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在耳机与源之间协作处理音频

来源:老子有钱   发布时间:2019-11-26   点击量:123

在耳机与源之间协作处理音频

一种媒体回放设备,具有可编程信号处理能力和接收表示环境噪声的信号的输入。媒体回放识别与媒体回放设备相关联的一组耳机的输出响应特性和衰减特性,并且基于输出响应特性、衰减特性和环境噪声输入信号的组合来动态地修改待提供至耳机的音频输出信号。

可以以几种方式使计算设备102了解这些属性。如果从耳机到计算设备(诸如通过电缆104或无线地)进行数字通信是可能的,则耳机100可以简单地使用一些预先确定的数据格式通知计算设备102它们的属性,即Ha、Hm和Htl,或者耳机100可以通知计算设备102它们的根据型号或类型的标识,允许计算设备在板上或在线数据存储器中查找所需的属性。识别信号不需要基于复杂的通信一一仅举一个例子,其可以简单地通过将麦克风106连接到计算设备102上的音频插孔114的电缆104中的导体之间的阻抗的组合进行编码。如果耳机100不能将这样的信息传送到计算设备102,则计算设备可以通过当它们连接到计算设备的音频插孔114时测量耳机的阻抗或其他特性来自己识别耳机。在美国专利8,063,698中描述了一种使用复阻抗的测量来非常精确地识别音频设备的方法,其内容通过引用并入本文,但是诸如DC电阻之类的更简单的测量可能是足够的。在一些情况下,用户可以使用用户接口110手动指定耳机的型号或类型,或者手动输入随耳机提供的灵敏度和传输损耗值。在一些示例中,音频系统可以被配置为仅与给定耳机一起工作,诸如通过使用非标准连接器,在这种情况下,可以假定耳机的属性是属于其与之一起工作的唯一耳机。一般来说,我们说计算设备102"识别"属性以包含其可以发现它们或对其做出合理假设的任何方法。

美国专利申请公开2011/0235813(其全部内容通过引用并入本文)描述了将环境噪声的包络相关性与从掩蔽和环境噪声信号计算的耳内信号的估计进行比较,考虑耳机衰减和音频响应,以确定用于掩蔽信号的均衡和输出水平。最近,已经示出了将掩蔽调整基于摩尔的部分响度模型,改变掩蔽音频信号的输出水平以将干扰性的环境噪声强制为目标部分响度值的承诺。

虽然音乐DNC或自动掩蔽算法基于感知上精确的响度模型是最期望的,但是可以基于环境中的SPL的测量和在耳机下听到的SPL的估计来实现较少强度计算的方法。例如,自动掩蔽算法可以被设置为维持目标掩蔽物到残余噪声的频率加权SNR。音乐DNC算法可使用残余噪声的估计和噪声中低和高频率的平衡的一些估计,使用少至两个频带,来确定如何在小数量的频带上均衡音乐。

在一些示例中,使用包络相关/语音传输索引(STI)方法或基于摩尔的部分响度模型的方法,自动掩蔽由用户通过允许用户设置阈值的用户接口而控制,该阈值表示与收听掩蔽噪声的接受相对而平衡的与干扰的隔离的期望水平。一旦在不同噪声环境中的几个使用会话上建立该个性化阈值,用户只需打开系统以实现期望的集中能力。在使用摩尔模型的实施方式的情况下,这是通过设置干扰性的环境声音的目标部分响度来实现的。在计算设备中实现的自动掩蔽系统基于由耳机上的麦克风测量到的环境噪声以及由设备输出的掩蔽物的频谱和水平来估计耳机下方的残余环境噪声的部分响度(在将已知的耳机衰减和传递到该设备的音频响应考虑进来之后)。然后,系统调整掩蔽物水平以便收敛在目标上。掩蔽系统还可以实现随环境水平变化的部分响度目标,因为人们在更响的环境中容忍更多的干扰物侵入他们的意识,以便不必收听响的掩蔽物。用户接口可以允许用户调整目标部分响度对环境水平依赖性的斜率;该斜率可以由系统基于用户在不同噪声水平中完成的目标部分响度调整而被估计,或者该斜率可以是固定的,其中系统估计表示用户在某个参考噪声水平的优选目标部分响度的偏移。

各个实施方式可以以任意组合方式包括以下中的一个或多个。信号处理器可以将第一音频信号和第二音频信号的相对部分响度在耳机的第一操作模式中控制为第一相对值,并且在耳机的第二操作模式中控制为第二相对值。第一相对水平可以将第一音频信号设置在总感知音频环境的所述前景中,并且将第二音频信号设置在总感知音频环境的背景中,并且第二相对水平可以将第二音频信号设置在总感知音频环境的前景中,并且将第一音频信号设置在总感知音频环境的背景中。信号处理器可以被配置为针对该组耳机中的第一耳机和第二耳机中的每个耳机,不同地修改及合并第一输入音频信号和第二输入音频信号。信号处理器可以被集成到该组耳机中。

美国专利申请公开2011/0235813(其全部内容通过引用并入本文)描述了将环境噪声的包络相关性与从掩蔽和环境噪声信号计算的耳内信号的估计进行比较,考虑耳机衰减和音频响应,以确定用于掩蔽信号的均衡和输出水平。最近,已经示出了将掩蔽调整基于摩尔的部分响度模型,改变掩蔽音频信号的输出水平以将干扰性的环境噪声强制为目标部分响度值的承诺。

耳机允许用户沉浸在他们选择的音频材料中,而不会干扰他们周围的人,无论是与诸如智能电话之类的便携式音频设备或诸如家庭影院系统或台式计算机之类的固定音频源一起使用。当前解决方案的局限性包括环境噪声对用户享受其所选内容的能力的干扰以及内容本身对用户的情境感知一一他们听见他们应该听见的环境中的声音的能力一一的干扰。佩戴耳机,特别是噪声衰减耳机,同时听见音频也可以(如果需要)提供掩蔽(mask)以改善佩戴者与干扰的隔离。单独的耳机的选择通常不能给予用户实现音乐的水平的能力以及听见(或听不见)他们期望的周围环境的能力,这部分是由于在耳机设计中可以提供的信号处理的限制。然而,许多个人音频播放器或其他音频源具有可以应用以改善这些体验的过多的计算能力。

背景技术

各个实施方式可以以任意组合方式包括以下中的一个或多个。第一输入音频信号可以包括来自主动降噪电路的主动透听信号,并且第二音频信号可以包括来自外部源的音频信号。信号处理器可以被配置为将第一音频信号和第二音频信号的相对部分响度在耳机的第一操作模式中控制为第一相对值,并且在耳机的第二操作模式中控制为第二相对值。第一相对水平可以将第一音频信号设置在总感知音频环境的所述前景中,并且将第二音频信号设置在总感知音频环境的背景中,并且第二相对水平可以将第二音频信号设置在总感知音频环境的前景中,并且将第一音频信号设置在总感知音频环境的背景中。信号处理器可以被配置为针对该组耳机中的第一耳机和第二耳机中的每个耳机,不同地修改及合并第一输入音频信号和第二输入音频信号。信号处理器可以被集成到该组耳机中。

更好的是,如果掩蔽噪声具有与环境干扰物相同或相似的频谱,则可以提供更有效的总体掩蔽,从而允许掩蔽声音仅在必要时才响亮,以在整个频谱上提供期望量的掩蔽。为了将掩蔽声音与噪声的频谱匹配,可以基于预期噪声预先选择掩蔽声音,或者它们可以是动态地成形的。对于试图执行心理任务的人,诸如阅读或写作,最常见的干扰是在他们周围说话的人的声音。稳定的声音,诸如来自HVAC系统或来自飞机发动机的声音可能是恼人的并且想要被静音的,但是它们通常不引起注意。由此,如果使用固定的、非适配的信号,则用于掩蔽以避免干扰的理想频谱接近人类语音的长期平均频谱,如图3中的图表300所示。实线302示出了从200Hz到500Hz平坦的功率谱(dB每单位频率),在500Hz以上以大约8dB/倍频程的斜率下降,并且在100Hz以下以大约20dB/倍频程的斜率下降。通常在开放式办公室掩蔽系统中使用的掩蔽信号通常具有在形状上与其类似的频谱,但是移动到较低频率,如图中的虚线304所示,这使得在较高水平处收听的噪声更舒适。注意,图3中的两个频谱都是平滑的。

本公开涉及在耳机与音频源之间的音频的协作处理。

在其他示例中,单个用户可能想要在不同时间听到不同量的环境噪声。软件可以作为所使用的耳机的函数来学习目标干扰水平设置,因为用户的使用情况以及因此的偏好可能在耳机型号之间变化。例如,当用户在飞机上或者当坐在台处时,当用户想要阻挡所有环境噪声时,他可以使用一组罩耳式耳机,如曲线804、814、816、824和826所不。相反,相同的用户在外部跑步时可以佩戴一组入耳式运动耳机,并且出于安全原因想要听到一些环境。具有低衰减的耳机的类似的一组曲线将更接近开耳曲线802,相对于噪音阻挡耳机的曲线有效地向上和向左移位。优选地,每个耳机传达其自己的衰减响应以供计算设备使用,然后计算设备可以观察耳机是否意在隔离并且相应地调整。如果耳机不衰减,则算法可能不能估计耳机内部的残余噪声的响度,因此它可能回到正常操作,需要用户设置掩蔽物信号的水平。然而,即使计算设备仅知道使用不同的耳机并且可以跟踪那些不同的耳机,也可以观察到,当在不同的耳机之间切换时,用户通常进行相同的调整,并且在下次相同的耳机连接时自动地进行这些调整。其他数据也可以用于进行这样的调整。许多便携式计算设备配备有位置检测电路,诸如GPS接收器,并且具有诸如加速度计和磁力计之类的传感器。它们还可以跟踪附近的无线网络作为确定位置的手段,即使设备不使用那些网络。所有这些输入可以与用户对掩蔽水平进行的调整相关联,因此即使用户针对两个不同的活动使用相同组的耳机,也可以基于用户的位置自动进行调整。

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