一種根據(jù)觀看者位置調(diào)整電視虛擬聲道的方法及電視的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種根據(jù)觀看者位置調(diào)整電視揚聲器的最佳虛擬聲道的方法及電視。該方法包括：實時感知觀看者的位移和頭部寬度；對感知信息采用臉部識別技術(shù)進行處理，當(dāng)識別到臉部時，檢測得到觀看者的方位信息和頭部寬度信息；基于此信息找到最接近實際的觀看者和其方位，查詢得到對應(yīng)的頭相關(guān)傳輸函數(shù)HRTF；根據(jù)電視的原始聲道數(shù)據(jù)和所述HRTF計算虛擬聲道數(shù)據(jù)，所述虛擬信道數(shù)據(jù)通過電視的揚聲器播放。本發(fā)明解決了皇帝位和參數(shù)設(shè)置需要手動的問題，能夠自適應(yīng)調(diào)整最佳聽音區(qū)對應(yīng)的虛擬聲道，以及自動調(diào)整參數(shù)，有利于改善用戶觀看電視的效果。
【專利說明】一種根據(jù)觀看者位置調(diào)整電視虛擬聲道的方法及電視
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電視虛擬聲道【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及根據(jù)觀看者位置調(diào)整電視虛擬聲道的方法及電視。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的立體聲系統(tǒng)依靠在空間內(nèi)放置多個音箱來模擬實際聲場,音箱擺放位置有較高的要求，具有“皇帝位”即最佳聽音區(qū)，而即便如此聽者的感受是聲音明顯的來自音箱，缺乏3D立體感和空間感，且成本較高。虛擬環(huán)繞聲技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)人類聽覺系統(tǒng)的聲音傳遞函數(shù)HRTF對立體聲信號進行處理，重現(xiàn)3D音效。最具有代表性的3D立體聲技術(shù)SRS，利用兩個揚聲器便可以獲得環(huán)繞立體聲的效果，以其相對低廉的成本，廣泛的應(yīng)用在電視、音頻播放器等產(chǎn)品中。但SRS音效需要用戶手動設(shè)置多個參數(shù)，參數(shù)設(shè)置存在一定技巧，設(shè)置不恰當(dāng)會導(dǎo)致聲音的發(fā)散、失真、定位模糊等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，解決傳統(tǒng)的“皇帝位”以及參數(shù)需要手動設(shè)置的問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，在第一方面，本發(fā)明提供了一種根據(jù)觀看者位置調(diào)整電視虛擬聲道的方法，所述方法包括:實時感知觀看者的位移和頭部寬度信息；對該位移和頭部寬度信息采用臉部識別技術(shù)進行處理，當(dāng)未識別到臉部時，視為觀看者已離開，當(dāng)識別到臉部時，通過視頻處理技術(shù)檢測得到觀看者的方位信息和頭部寬度信息；根據(jù)所述觀看者方位信息和頭部寬度信息，找到最接近的觀看者和其方位，查詢得到對應(yīng)于所述最接近的觀看者的方位的頭相關(guān)傳輸函數(shù)HRTF ;根據(jù)電視的原始聲道數(shù)據(jù)和所述HRTF，采用頻域合成虛擬聲道數(shù)據(jù)的計算方法實時地計算虛擬聲道數(shù)據(jù)，并將計算結(jié)果發(fā)送給揚聲器。
[0005]優(yōu)選地，所述實時感知觀看者的位移和頭部寬度，將獲取到的信號傳送給識別模塊，具體為:通過所述攝像頭對觀看者進行視頻監(jiān)測，將獲取到的觀看者的位移和頭部寬度圖像信息實時地發(fā)送給所述識別模塊。
[0006]優(yōu)選地，所述識別到觀看者的臉部時，通過視頻處理技術(shù)檢測得到觀看者的方位和頭部寬度，具體為:通過視頻處理技術(shù)檢測臉部成像清晰度最佳時攝像頭的焦距、像距，進而得到物距，所述物距即人的距離，通過所述物距、以及頭部寬度在視頻圖像中的像素點數(shù)量和攝像頭的分辨率信息計算得出觀看者的方位和頭部寬度。
[0007]優(yōu)選地，所述根據(jù)電視的原始聲道數(shù)據(jù)和所述HRTF，采用頻域合成虛擬聲道數(shù)據(jù)的計算方法實時地計算虛擬聲道數(shù)據(jù)，具體為:將原始聲道數(shù)據(jù)進行傅里葉變換得到原始聲道數(shù)據(jù)的頻域表示；將原始聲道的頻域數(shù)據(jù)與HRTF相乘；將相乘結(jié)果進行傅里葉反變換得到輸出的虛擬聲道數(shù)據(jù)。
[0008]在第二方面，本發(fā)明提供了一種根據(jù)觀看者位置調(diào)整電視虛擬聲道的方法，所述方法包括:通過傳感器模塊實時感知觀看者的位移和頭部寬度，將獲取到的信號傳送給識別模塊；識別模塊接收所述信號，并對該信號采用臉部識別技術(shù)進行處理，當(dāng)未識別到臉部時，視為觀看者已離開，當(dāng)識別到臉部時，通過視頻處理技術(shù)檢測得到觀看者的方位信息和頭部寬度信息；轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)所述觀看者方位信息和頭部寬度信息，找到最接近的觀看者和其方位，查詢得到對應(yīng)于所述最接近的觀看者的方位的頭相關(guān)傳輸函數(shù)HRTF，并將所述HRTF發(fā)送給虛擬環(huán)繞聲計算模塊；虛擬環(huán)繞聲計算模塊根據(jù)電視的原始聲道數(shù)據(jù)和所述HRTF，采用頻域合成虛擬聲道數(shù)據(jù)的計算方法實時地計算虛擬聲道數(shù)據(jù)，并將計算結(jié)果發(fā)送給揚聲器。
[0009]優(yōu)選地，所述傳感器模塊包括攝像頭，所傳感器模塊實時感知觀看者的位移和頭部寬度，將獲取到的信號傳送給識別模塊，具體為:通過所述攝像頭對觀看者進行視頻監(jiān)測，將獲取到的觀看者的位移和頭部寬度圖像信息實時地發(fā)送給所述識別模塊。
[0010]優(yōu)選地，所述識別模塊識別到觀看者的臉部時，通過視頻處理技術(shù)檢測得到觀看者的方位和頭部寬度，具體為:通過視頻處理技術(shù)檢測臉部成像清晰度最佳時攝像頭的焦距、像距，進而得到物距，所述物距即人的距離，通過所述物距、以及頭部寬度在視頻圖像中的像素點數(shù)量和攝像頭的分辨率信息計算得出觀看者的方位和頭部寬度。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述虛擬環(huán)繞聲計算模塊根據(jù)電視的原始聲道數(shù)據(jù)和所述HRTF，采用頻域合成虛擬聲道數(shù)據(jù)的計算方法實時地計算虛擬聲道數(shù)據(jù)，具體為:將原始聲道數(shù)據(jù)進行傅里葉變換得到原始聲道數(shù)據(jù)的頻域表示；將原始聲道的頻域數(shù)據(jù)與HRTF相乘；將相乘結(jié)果進行傅里葉反變換得到輸出的虛擬聲道數(shù)據(jù)。
[0012]在第三方面，本發(fā)明提供了一種根據(jù)觀看者位置調(diào)整電視虛擬聲道的方法，所述方法包括:實時捕獲觀看者的圖像；采用臉部識別技術(shù)處理所述圖像，當(dāng)識別到臉部時，通過視頻處理技術(shù)檢測得到觀看者的方位信息和頭部寬度信息；根據(jù)所述觀看者方位信息和頭部寬度信息，找到最接近的觀看者和其方位，查詢得到對應(yīng)于所述最接近的觀看者的方位的頭相關(guān)傳輸函數(shù)HRTF ;根據(jù)電視的原始聲道數(shù)據(jù)和所述HRTF，采用頻域合成虛擬聲道數(shù)據(jù)的計算方法實時地計算虛擬聲道數(shù)據(jù)，并將計算結(jié)果發(fā)送給揚聲器。
[0013]優(yōu)選地，所述實時捕獲觀看者的圖像，具體為:通過攝像頭實時捕獲觀看者的圖像。
[0014]在第四方面，本發(fā)明提供一種電視，包含傳感器模塊，識別模塊，轉(zhuǎn)換模塊，以及虛擬環(huán)繞聲計算模塊，所述傳感器模塊用于實時感知觀看者的位移和頭部寬度，將獲取到的信號傳送給識別模塊；識別模塊，用于接收所述信號，并對該信號采用臉部識別技術(shù)進行處理，當(dāng)未識別到臉部時，視為觀看者已離開，當(dāng)識別到臉部時，通過視頻處理技術(shù)檢測得到觀看者的方位信息和頭部寬度信息；轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)所述識別模塊提供的所述觀看者方位信息和頭部寬度信息，找到最接近的觀看者和其方位，查詢得到對應(yīng)于所述最接近的觀看者的方位的頭相關(guān)傳輸函數(shù)HRTF，并將所述HRTF發(fā)送給虛擬環(huán)繞聲計算模塊；虛擬環(huán)繞聲計算模塊，用于根據(jù)電視的原始聲道數(shù)據(jù)和所述HRTF，采用頻域合成虛擬聲道數(shù)據(jù)的計算方法實時地計算虛擬聲道數(shù)據(jù)，并將計算結(jié)果發(fā)送給揚聲器。
[0015]優(yōu)選地，所述電視還包括揚聲器，用于在所述虛擬聲道進行播放。
[0016]優(yōu)選地，所述電視還包括輸出模塊，用于從所述虛擬環(huán)繞聲計算模塊接收虛擬聲道數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給所述揚聲器。
[0017]優(yōu)選地，所述傳感器模塊包括攝像頭，所傳感器模塊實時感知觀看者的位移和頭部寬度，將獲取到的信號傳送給識別模塊，具體為:通過所述攝像頭對觀看者進行視頻監(jiān)測，將獲取到的觀看者的位移和頭部寬度圖像信息實時地發(fā)送給所述識別模塊。
[0018]優(yōu)選地，所述識別模塊識別到觀看者的臉部時，通過視頻處理技術(shù)檢測得到觀看者的方位和頭部寬度，具體為:識別到臉部時，通過視頻處理技術(shù)檢測臉部成像清晰度最佳時攝像頭的焦距、像距，進而得到物距，所述物距即人的距離，通過所述物距、以及頭部寬度在視頻圖像中的像素點數(shù)量和攝像頭的分辨率信息計算得出觀看者的方位和頭部寬度。
[0019]優(yōu)選地，所述虛擬環(huán)繞聲計算模塊采用頻域合成虛擬聲道數(shù)據(jù)的計算方法實時地計算虛擬聲道數(shù)據(jù)，具體為:將原始聲道數(shù)據(jù)進行傅里葉變換得到原始聲道數(shù)據(jù)的頻域表示；將原始聲道的頻域數(shù)據(jù)與HRTF相乘；將相乘結(jié)果進行傅里葉反變換得到輸出的虛擬聲道數(shù)據(jù)。
[0020]在第五方面，本發(fā)明提供了一種電視，包含傳感器模塊，識別模塊，轉(zhuǎn)換模塊，以及虛擬環(huán)繞聲計算模塊，所述傳感器模塊用于實時捕獲觀看者的圖像，將圖像傳送給識別模塊；識別模塊，用于接收所述圖像，并對該圖像采用臉部識別技術(shù)進行處理，當(dāng)識別到臉部時，通過視頻處理技術(shù)檢測得到觀看者的方位信息和頭部寬度信息；轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)所述識別模塊提供的所述觀看者方位信息和頭部寬度信息，找到成像清晰度最佳時的觀看者和其方位，查詢得到對應(yīng)于所述成像清晰度最佳時的觀看者的方位的頭相關(guān)傳輸函數(shù)HRTF，并將所述HRTF發(fā)送給虛擬環(huán)繞聲計算模塊；虛擬環(huán)繞聲計算模塊，用于根據(jù)電視的原始聲道數(shù)據(jù)和所述HRTF，采用頻域合成虛擬聲道數(shù)據(jù)的計算方法實時地計算虛擬聲道數(shù)據(jù)，并將計算結(jié)果發(fā)送給揚聲器。
[0021]優(yōu)選地，所述傳感器模塊包括攝像頭，所傳感器模塊實時捕獲觀看者的圖像，具體為:通過所述攝像頭實時捕獲觀看者的圖像。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點在于通過攝像頭等傳感器利用圖像識別等技術(shù)，實時確定觀看者的位置及頭部寬度等信息，根據(jù)這些信息的改變實時計算虛擬立體聲的配置參數(shù)以達到立體聲最佳聽音點根據(jù)觀看者的位移動態(tài)調(diào)整，使立體聲虛擬聲道始終追蹤觀看者，使聽者與虛擬揚聲器的位置關(guān)系構(gòu)成最佳立體聲系統(tǒng)，使電視觀眾始終獲得最優(yōu)立體聲效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例的虛擬聲道播放示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實施例的根據(jù)觀看者位置調(diào)整電視虛擬聲道的方法示意圖；
[0025]圖3A-3C為本發(fā)明實施例的電視示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明的方法進行進一步詳細的說明。
[0027]傳統(tǒng)的立體聲音效要求兩個揚聲器與聽者的位置關(guān)系為正三角形或等腰三角形，即存在皇帝位，也就是最佳聽音點。采用虛擬環(huán)繞聲技術(shù)后，不再需要精準(zhǔn)的考慮揚聲器的擺放，通過在固定位置虛擬出的左右聲道即可達到立體環(huán)繞的音效，但仍然存在皇帝位的限制。本實施例通過傳感器實時地識別出觀看者的位置信息和頭部寬度信息，確定HRTF，輸入給虛擬環(huán)繞聲計算模塊，計算出虛擬聲道數(shù)據(jù)來使聽者始終獲得最佳聽音效果。
[0028]如圖1所示，虛擬聲道的應(yīng)用可以將實際的揚聲器虛擬成虛擬的揚聲器，或者說，將實際揚聲器的聲道改變了，使得聽者覺得的揚聲器的位置與實際位置并不一致。[0029]圖2是本發(fā)明實施例的根據(jù)觀看者位置調(diào)整電視虛擬聲道的方法示意圖。所述方法包括:
[0030]步驟200，通過傳感器模塊實時感知觀看者的位移和頭部寬度，將獲取到的信號/信息傳送給識別模塊。
[0031]所述傳感器模塊可以是/包括，但不限于攝像頭、距離傳感器、紅外傳感器。
[0032]一個例子中，通過攝像頭等傳感器模塊實時捕捉觀看者圖像，將獲取到的圖像傳送給識別模塊。所述圖像顯然可以包含觀看者的位移和頭部寬度信息。
[0033]步驟202，識別模塊接收所述圖像/信號/信息，并對該圖像/信號/信息采用臉部識別技術(shù)進行處理，當(dāng)未識別到臉部時，視為觀看者已離開(即可以不再進行最佳聽音點的調(diào)整，識別模塊可以直接輸出原始聲道數(shù)據(jù)給后續(xù)將提及的虛擬環(huán)繞聲計算模塊、輸出模塊，或者揚聲器)，當(dāng)識別到臉部時，計算出觀看者的方位信息和頭部寬度信息。
[0034]一個例子中，識別模塊接收到的傳感器(一個實施例是攝像頭)信號就是攝像頭實時錄制的圖像，可以統(tǒng)稱為信號，本質(zhì)是圖像。
[0035]要說明的是，一個例子中，原始聲道數(shù)據(jù)可以認為一直位于某個存儲模塊，而識別模塊可以一直處于工作狀態(tài)，只要檢測到有人臉就需要后續(xù)的虛擬環(huán)繞聲計算模塊工作；如果暫時沒有人臉，則虛擬環(huán)繞聲計算模塊不工作，原始聲道數(shù)據(jù)經(jīng)由存儲模塊直接輸出到揚聲器，也不影響收聽聲音，只是沒有了虛擬環(huán)繞聲帶來的空間感。
[0036]一個例子中，所述臉部識別過程如下:通過對攝像頭采集得到的圖像進行人臉輪廓提取和眼睛定位，根據(jù)人臉的對稱性和眼睛在灰度上的特性來實現(xiàn)人臉檢測。首先對攝像頭采集得到的圖像進行濾波和二值化處理，得到二值化圖像。將二值化圖像采用膚色區(qū)域邊界提取算法確定人臉區(qū)域，在人臉區(qū)域內(nèi)采用輪廓跟蹤技術(shù)提取出人臉輪廓。將二值化圖像進行形態(tài)學(xué)操作包括膨脹和腐蝕操作得到眼睛定位。人臉輪廓和眼睛滿足對稱性時視為有觀看者，根據(jù)人臉輪廓占用的像素點數(shù)計算頭部寬度。否則，視為觀看者已離開。
[0037]一個例子中，所述計算過程包括:頭部寬度信息根據(jù)物距和像距的比例通過人臉成像的像素寬度反算實際人臉的塊/快寬度，通過成像人偏離中心的距離反算人實際偏離中心的距離，比例都是物距和像距比。
[0038]步驟204，轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)所述觀看者方位信息和頭部寬度信息，找到觀看者和其方位，查詢得到對應(yīng)于所述觀看者的方位的頭相關(guān)傳輸函數(shù)HRTF，并將所述HRTF發(fā)送給虛擬環(huán)繞聲計算模塊。
[0039]這里的觀看者方位信息和頭部寬度信息可以理解為觀看者實際的方位信息和頭部寬度信息、或者最接近觀看者實際位置的方位信息和頭部寬度信息，可以表現(xiàn)為一個小的時間區(qū)間里觀看者成像最清晰時的方位信息和頭部寬度信息。所述一個小的時間區(qū)間可以理解為一個或者多個虛擬聲道調(diào)整周期，也可以是其他時間期限，在此不做特別限制。
[0040]其中，所述頭相關(guān)傳輸函數(shù)HRTF定義為自由場條件下從聲源到雙耳的頻域聲學(xué)傳輸函數(shù)，它表達了人體生理結(jié)構(gòu)對聲波的綜合濾波作用。
【權(quán)利要求】
1.一種根據(jù)觀看者位置調(diào)整電視虛擬聲道的方法，其特征在于，所述方法包括: 實時感知觀看者的位移和頭部寬度信息； 對該位移和頭部寬度信息采用臉部識別技術(shù)進行處理，當(dāng)識別到臉部時，計算出觀看者的方位信息和頭部寬度信息； 根據(jù)所述觀看者方位信息和頭部寬度信息，找到觀看者和其方位，查詢得到對應(yīng)于所述觀看者的方位的頭相關(guān)傳輸函數(shù)HRTF ； 根據(jù)電視的原始聲道數(shù)據(jù)和所述HRTF，采用頻域合成虛擬聲道數(shù)據(jù)的計算方法實時地計算虛擬聲道數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法還包括:將計算結(jié)果發(fā)送給揚聲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述識別到臉部時，計算出觀看者的方位和頭部寬度，具體為:檢測臉部成像清晰度最佳時攝像頭的焦距、像距，進而得到物距，通過所述物距、以及頭部寬度在視頻圖像中的像素點數(shù)量和攝像頭的分辨率信息計算得出觀看者的方位和頭部寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述根據(jù)電視的原始聲道數(shù)據(jù)和所述HRTF，采用頻域合成虛擬聲道數(shù)據(jù)的計算方法實時地計算虛擬聲道數(shù)據(jù)，具體為:將原始聲道數(shù)據(jù)進行傅里葉變換得到原始聲道數(shù)據(jù)的頻域表示；將原始聲道的頻域數(shù)據(jù)與HRTF相乘 ；將相乘結(jié)果進行傅里葉反變換得到虛擬聲道數(shù)據(jù)。
5.一種電視，包含傳感器模塊，識別模塊，轉(zhuǎn)換模塊，以及虛擬環(huán)繞聲計算模塊，其特征在于: 所述傳感器模塊用于實時感知觀看者的位移和頭部寬度信息，將圖像傳送給識別模塊； 識別模塊，用于接收所述圖像，并對該圖像采用臉部識別技術(shù)進行處理，當(dāng)識別到臉部時，計算出觀看者的方位信息和頭部寬度信息； 轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)所述識別模塊提供的所述觀看者方位信息和頭部寬度信息，找到觀看者和其方位，查詢得到對應(yīng)于所述觀看者的方位的頭相關(guān)傳輸函數(shù)HRTF，并將所述HRTF發(fā)送給虛擬環(huán)繞聲計算模塊； 虛擬環(huán)繞聲計算模塊，用于根據(jù)電視的原始聲道數(shù)據(jù)和所述HRTF，采用頻域合成虛擬聲道數(shù)據(jù)的計算方法實時地計算虛擬聲道數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電視，其特征在于:所述電視還包括揚聲器，用于接收所述計算結(jié)果，以及播放所述虛擬聲道數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電視，其特征在于:所述傳感器模塊包括攝像頭，所述識別模塊識別到臉部時，計算出觀看者的方位和頭部寬度，具體為:檢測臉部成像清晰度最佳時攝像頭的焦距、像距，進而得到物距，通過所述物距、以及頭部寬度在視頻圖像中的像素點數(shù)量和攝像頭的分辨率信息計算得出觀看者的方位和頭部寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電視，其特征在于:所述虛擬環(huán)繞聲計算模塊采用頻域合成虛擬聲道數(shù)據(jù)的計算方法實時地計算虛擬聲道數(shù)據(jù)，具體為:將原始聲道數(shù)據(jù)進行傅里葉變換得到原始聲道數(shù)據(jù)的頻域表示；將原始聲道的頻域數(shù)據(jù)與HRTF相乘；將相乘結(jié)果進行傅里葉反變換得到輸出的虛擬聲道數(shù)據(jù)。
【文檔編號】H04N5/60GK103607550SQ201310624708
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】劉巍 申請人:北京海爾集成電路設(shè)計有限公司