CN117560604B - 一种直推式六喇叭头戴耳机声学结构及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种直推式六喇叭头戴耳机声学结构及驱动方法，包括：分别位于左右两侧对称设置的喇叭盘，两侧的喇叭盘上均设置有：主扬声器，主扬声器用于播放主声音信号，主声音信号由重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号拟合而成；第一辅助扬声器，第一辅助扬声器用于播放单向侧声道信号；第二辅助扬声器，第二辅助扬声器用于播放单向后声道信号；主扬声器的中心偏离喇叭盘的盘体中心设置，第一辅助扬声器与主扬声器之间的距离小于第二辅助扬声器与主扬声器之间的距离。解决了现有技术中采用两声道声音输出进行播放时，导致音频的回放效果差的问题。

Description

一种直推式六喇叭头戴耳机声学结构及驱动方法

技术领域

本申请涉及音频播放设备技术领域，尤其涉及的是一种直推式六喇叭头戴耳机声学结构及驱动方法。

背景技术

音频格式有2声道、2.1声道、3.1声道、5.1声道、7.1声道等格式，广泛用于音乐、电影、游戏等领域的传播和聆听欣赏。现有的耳机通常为左右两喇叭，或传统分频器分频的多喇叭设计，是立体声两声道的模式。多声道音频用虚拟的方式混合为两声道的声音输出，造成多声道音频信号回放的缺失、混杂、失真，让用户在聆听上产生错觉、混乱，无法听到真实的声音。因此现有采用两声道声音输出进行播放时，导致音频的回放效果差。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种直推式六喇叭头戴耳机声学结构及驱动方法，解决了现有技术中采用两声道声音输出进行播放时，导致音频的回放效果差的问题。

一方面，本申请提供直推式六喇叭头戴耳机声学结构，包括：分别位于左右两侧对称设置的喇叭盘，两侧的喇叭盘上均设置有：

主扬声器，主扬声器用于播放主声音信号，主声音信号由重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号拟合而成；

第一辅助扬声器，第一辅助扬声器用于播放单向侧声道信号；

第二辅助扬声器，第二辅助扬声器用于播放单向后声道信号；

主扬声器的中心偏离喇叭盘的盘体中心设置，第一辅助扬声器与主扬声器之间的距离小于第二辅助扬声器与主扬声器之间的距离。

可选地，喇叭盘背离发声侧的表面设置为弧形面，弧形面上具有弧形低点；

主扬声器的喇叭平面、第一辅助扬声器的喇叭平面以及第二辅助扬声器的喇叭平面均朝向弧形低点倾斜设置。

可选地，主扬声器、第一辅助扬声器和第二辅助扬声器的倾斜角度均相等。

可选地，在左右方向上，主扬声器的中心点到弧形低点的距离、第一辅助扬声器的中心点到达弧形低点的距离以及第二辅助扬声器的中心点到达弧形低点的距离均相等。

可选地，喇叭盘具有竖直使用中线，第一辅助扬声器和第二辅助扬声器分别设置在竖直使用中线的两侧。

可选地，第一辅助扬声器和第二辅助扬声器均设置在喇叭盘上的密封腔体中。

可选地，主扬声器的声压级为：110±10dB，频响响应为20Hz - 20KHz±10dB，最低谐振频率为80Hz；

第一辅助扬声器和第二辅助扬声器的规格相同，其中第一辅助扬声器的声压级为：110±10dB，频响响应为20Hz - 20KHz ±10dB，最低谐振频率为240Hz。

另一方面，本申请还提出直推式六喇叭头戴耳机的驱动方法，包括步骤：

收取多声道音频信号，并分离出各个音频声道信号，其中各个音频声道至少包括：重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号、单向侧声道信号以及单向后声道信号；

对各个音频声道信号单独进行特性化处理，并将特性化处理后的重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号三个声道拟合为主声道信号；

将主声道信号输出到对应侧的主扬声器，将特性化处理后的单向侧声道信号输出到对应侧的第一辅助扬声器，将特性化处理后的后声道信号输出到对应侧的第二辅助扬声器。

可选地，对各个音频声道信号单独进行特性化处理的步骤具体包括：

针对扬声器的频响特性并通过频谱子算法对声道信号的频点进行补充，获取高保真还原信号；

针对扬声器的位置和倾角特性，通过相位子算法调整声道信号的相位参数，消除因声音相位错位导致的功率抵消和混频；

通过角度子算法对相位调整后的高保真还原信号进行发声角度调整，以使声音的能量聚焦到耳朵；

基于位置角度以及信号处理造成的时间差异，通过延时子算法调整发声角度调整后的高保真还原信号的时间特性，以使进入耳朵的多声道声音同步；

通过增益子算法，调整时间特性调整后高保真还原信号的音量大小，以适配对应的扬声器的灵敏度。

可选地，收取多声道音频信号，并分离出各个音频声道信号的步骤中：

采用USB接口直接获取外部音频输出接口的多声道音频信号。

有益效果：本申请中的直推式六喇叭头戴耳机声学结构及驱动方法，其中通过直接获取多声道音频信号后，并将其中重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号拟合为一个声道输出，从而使八声道的音频信号通过左右两侧的六个扬声器分别进行输出，从而实现多声道音频的真实回放。通过六个扬声器可以清晰地回放多声道音频的每个声道，把声音送到各个正确的扬声器单元，达到声音分离度高、回放清晰、无失真、定位准确的效果。使声音原本的清晰度、层次感、空间感、定位等全景元素，被真实完善地呈现，确保用户有真实、舒适、通透的感受。而且在实现真实声音感受的情况下，通过对声道的拟合而取消了两个前中扬声器和两个低音扬声器，左右一起撇除了这冗余的四个扬声器，降低重量和成本，让用户的佩戴感觉轻便，减少疲劳感，可以长时间聆听，轻松自然。

附图说明

图1为本申请实施例的一种直推式六喇叭头戴耳机声学结构的主要部分的结构示意图；

图2为本申请实施例的一种直推式六喇叭头戴耳机声学结构的主要部分在发声垂面上的正投影视图；

图3为本申请实施例的一种直推式六喇叭头戴耳机声学结构的主要部分在发声垂面上带有弧形面示意的正投影视图；

图4为本申请实施例的一种直推式六喇叭头戴耳机声学结构的主要部分的原理示意图；

图5为本申请实施例的一种直推式六喇叭头戴耳机的驱动方法的主要步骤的流程框图；

图6为本申请实施例的一种直推式六喇叭头戴耳机的驱动方法的实现原理示意图；

图7为本申请实施例的一种直推式六喇叭头戴耳机的驱动方法中对单向侧声道信号、单向后声道信号的特性化处理的流程框图；

图8为本申请实施例的一种直推式六喇叭头戴耳机的驱动方法中对主声道信号的特性化处理和拟合的流程框图；

图9为本申请实施例的一种直推式六喇叭头戴耳机的驱动方法中音频信号输出的原理示意图。

图中：100、喇叭盘；110、弧形面；111、弧形低点；112、发声垂面；120、盘体中心；130、竖直使用中线；140、水平使用中线；150、调音孔；200、主扬声器；210、倾斜角度；300、第一辅助扬声器；400、第二辅助扬声器；500、直推接头；600、数字模拟转换器；610、耳机放大器。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

现有技术中采用两声道声音输出进行播放时，不仅存在音频的回放效果差的问题。如果采用全声道输出，需要对应各个声道分别设置喇叭，这样就导致整个耳机上需要安装十个喇叭，从而导致耳机上喇叭多，重量大，不仅成本高，而且长期佩戴易使用户疲劳。另外，现在的多声道输出设备，采用的信号输入接口通常只支持双声道输出，需要安装驱动程序才能支持多声道音频的输入，采用驱动程序获取多个声道信号，造成信号延时大、用户体验差的问题，在游戏中，依赖声音预判位置距离的情形，会受到大延时以及虚拟声音的影响而产生误判。因此方案提出以下实施例：

一种实施方式为：

如图1、图6、图8所示，本实施例提出一种直推式六喇叭头戴耳机声学结构，可以对多声道音频进行播放，以7.1声道格式的音频为例进行具体说明，7.1声道格式的音频分为：重低音声道信号、中前声道信号、左前声道信号、左侧声道信号、左后声道信号、右前声道信号，右侧声道信号，右后声道信号，共8个声道信号。理想状态下，通过八个不同的扬声器设置在使用者的对应的方向位置且不同位置的扬声器对应播放相应的声道信号可以实现理想的声音播放效果。但是应用在耳机上，由于耳机体积小，接收声音距离短，因此需要进行改进。如图1、图2、图4所示，本实施例中直推式六喇叭头戴耳机声学结构主要包括：分别位于左右两侧对称设置的喇叭盘100，左右两侧的喇叭盘100用于固定各个扬声器，由于左右两侧的喇叭盘100和其上的各个扬声器均是对称设置，因此以其中一侧的喇叭盘100为例进行结构说明，而且对于多声道的声音信号进行归类，其中重低音声道信号、中前声道信号可以左右两侧的喇叭共用，为左区分侧和右侧声道的不同，用单向代表左侧或者右侧，本实施例中以耳机左侧喇叭进行说明，不作特别说明的情况下，单向均指左侧，扬声器朝向用户耳朵发声的一侧为发声侧，喇叭盘100朝向用户耳朵的一面为发声垂面112，以发声垂面112竖直状态下进行结构描述。

如图1、图2、图4所示，本实施例中的两侧的喇叭盘100上均设置有：主扬声器200、第一辅助扬声器300以及第二辅助扬声器400。具体结构中，喇叭盘100在发声垂面112上的正投影轮廓可以采用圆形或椭圆或腰形圆，在耳机佩戴时，整个喇叭盘100覆盖在用户耳朵上，以喇叭盘100在发声垂面112上的正投影轮廓的圆心作为本结构的盘体中心120，在耳机使用时，盘体中心120对正用户的耳孔而理想佩戴状态。在佩戴状态下，以竖直方向穿过盘体中心120的直线为竖直使用中线130，以水平方向穿过盘体中心120的直线为水平使用中线140，从而形成直角坐标系，本实施例中的各喇叭的尺寸限定以该坐标系作为基准。

本实施例中的主扬声器200用于播放主声音信号，主声音信号由重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号拟合而成，第一辅助扬声器300用于播放单向侧声道信号，第二辅助扬声器400用于播放单向后声道信号。具体过程中，在耳机的左侧，将重低音声道信号、中前声道信号、左向前声道信号拟合而成主声音信号，通过左侧的三个扬声器分别播放该侧主声音信号、左向侧声道信号、左向后声道信号。在耳机的右侧，将重低音声道信号、中前声道信号、右向前声道信号拟合而成主声音信号，通过右侧的三个扬声器分别播放该侧主声音信号、右向侧声道信号、右向后声道信号。重低音声道信号、中前声道信号分别参与左右两侧的声道拟合过程，因此通过六个扬声器就可以实现7.1声道格式的8个声道的音频播放。

如图2、图4所示，本实施例中，在喇叭盘100在发声垂面112上的正投影上，主扬声器200的中心偏离喇叭盘100的盘体中心120设置，主扬声器200的中心位于盘体中心120的下前方，第一辅助扬声器300的中心位于盘体中心120的上前方，第二辅助扬声器400的中心位于盘体中心120的上后方，并且主扬声器200的中心到盘体中心120的距离小于第一辅助扬声器300的中心到盘体中心120的距离，主扬声器200的中心到盘体中心120的距离小于第二辅助扬声器400的中心到盘体中心120的距离。从而使主扬声器200更靠近盘体中心120，而第一辅助扬声器300和第二辅助扬声器400离盘体中心120更远。这样设置使主声音信号朝向用户耳朵播放路径短，播放声音更清晰，而第一辅助扬声器300所播放的单向侧声道信号靠近用户耳朵，还原从侧面输入的声音效果，更加还原单向侧声道信号的真实效果。第二辅助扬声器400单向后声道信号位于用户耳朵的后方进行单向后声道信号的输入，从而可以还原从后面输入的声音效果，更加还原单向后声道信号的真实效果。第一辅助扬声器300与主扬声器200之间的距离小于第二辅助扬声器400与主扬声器200之间的距离；从而使第一辅助扬声器300传播到用户耳朵的距离要短于第二辅助扬声器400，从而模拟出第一辅助扬声器300位于耳朵侧面的位置关系、模拟出第二辅助扬声器400位于耳朵后侧的位置关系。使主扬声器200、第一辅助扬声器300以及第二辅助扬声器400在喇叭盘100上的摆放位置与各自声道信号的声音的方位相匹配，通过头戴式耳机中的各扬声器的摆放位置来体现不同声道方向，从而实现更佳的播放效果。

如图1、图2、图5所示，本实施例中的一种直推式六喇叭头戴耳机声学结构，通过直接获取多声道音频信号后，对于一侧的输出声音，将其中重低音声道信号、中前声道信号、该侧的单向前声道信号拟合为一个声道输出，该侧的单向侧声道信号单独作为一个声道输出，该侧的单向后声道信号单独作为一个声道输出。对于另一侧的输出声音，将其中重低音声道信号、中前声道信号、另一侧的单向前声道信号拟合为一个声道输出，另一侧的单向侧声道信号单独作为一个声道输出，另一侧的单向后声道信号单独作为一个声道输出。从而使八声道的音频信号通过左右两侧的六个扬声器分别进行输出，从而实现多声道音频的真实回放。并且采用特别设计的主扬声器200、第一辅助扬声器300以及第二辅助扬声器400在喇叭盘100上的分布位置，实现六个扬声器可以清晰地回放多声道音频的每个声道，把声音送到各个正确的扬声器，达到声音分离度高、回放清晰、无失真、定位准确的效果。使声音原本的清晰度、层次感、空间感、定位等全景元素，被真实完善地呈现，确保用户有真实、舒适、通透的感受。而且在实现真实声音感受的情况下，通过对声道的拟合而取消了两个前中喇叭和两个低音喇叭，左右一起撇除了这冗余的四个喇叭，降低重量和成本，让用户佩戴感觉轻便，消除疲劳，长时间聆听都会自然真实。

如图1、图3、图4所示，进一步地，本实施例中的喇叭盘100背离发声侧的表面设置为弧形面110，弧形面110朝向左右方向的外侧进行凹陷，从而具有弧形低点111，弧形低点111为距离发声垂面112最远的点。弧形低点111尽量靠近盘体中心120设置，距离盘体中心120的距离可以为8.7mm+/-2.5；主扬声器200的喇叭平面、第一辅助扬声器300的喇叭平面以及第二辅助扬声器400的喇叭平面均朝向弧形低点111倾斜设置。扬声器的喇叭平面为垂直于喇叭的轴线的平面。将各个扬声器的喇叭平面朝向弧形低点111倾斜设置，而弧形低点111尽量靠近盘体中心120，从而使声音均朝向用户的耳朵集中，减小声音的传播路线，从而降低声音在入耳传播过程中的损失。

本实施例中的主扬声器200、第一辅助扬声器300和第二辅助扬声器400的倾斜角度210均相等。采用相同的倾斜角度210，使各个扬声器的声音传播路径的特性具有统一性。如果采用不相等的倾斜角度210，倾斜角度210改变传播路径，从而需要在软件中对不同的倾斜角度210进行不同的方案处理，以提高音质，这样就增加软件处理过程，导致声音延迟，从而影响了声音的体现效果。而此采用相同的倾斜角度210，保证了各个扬声器的信号处理过程中的统一性，减少处理过程，提高了声音响应速度。

本实施例中的倾斜角度210可以为12.3°，采用该倾斜角度210，在保证各个扬声器的声音传播路径的统一性的同时，可以降低整个喇叭盘100的厚度，减小整个耳机的体积。

本实施例中，在左右方向上，主扬声器200的中心点到弧形低点111的距离、第一辅助扬声器300的中心点到达弧形低点111的距离以及第二辅助扬声器400的中心点到达弧形低点111的距离均相等。扬声器的中心点到弧形低点111的距离均相等，各个扬声器数据精密调整，可以在扬声器发声时，减少混频干扰和声音抵消的问题，保持声音的干净和强度，确保把所有扬声器发出的声音，准确的汇聚到人的耳道，让人的耳道，获得最完整的声波输入，听到声音的全部细节。扬声器的中心点到弧形低点111的距离（高度差）为12.4mm，在获取完整声波输入的同时，使各个扬声器的声波可以准确的汇聚到人的耳道，声音效果更好。

如图2、图3所示，本实施例中，第一辅助扬声器300和第二辅助扬声器400分别设置在喇叭盘100的竖直使用中线130的两侧。其中，第一辅助扬声器位于竖直使用中线的前侧，第二辅助扬声器位于竖直使用中线的后侧，采用该设计方式，可以确保第一辅助扬声器和第二辅助扬声器所发出的声音区分开，确保声音回放的准确度，避免错误的发声。第一辅助扬声器和第二辅助扬声器的声音，同时也是表现声音层次、距离、场感的重要单元，最大限度的拉开距离和水平错开，可以让声音的空间感完善的回放出来。

本实施例中的第一辅助扬声器300和第二辅助扬声器400均设置在喇叭盘100上的密封腔体中，在各扬声器与喇叭盘100进行安装时，喇叭盘100的弧形表面上开设通孔，使各扬声器位于通孔中并朝向喇叭盘100的背面延伸，使声音从喇叭盘100的正面发出，并且朝向通孔出声，本实施例中将第一辅助扬声器300与对应通孔的连接处进行封闭、第二辅助扬声器400与对应通孔的连接处进行封闭。将第一辅助扬声器300和第二辅助扬声器400的外侧分别设置密封罩，密封罩位于喇叭盘100的背面，密封罩围成密封腔体，从而使各喇叭（扬声器）设置密封罩内，并使各喇叭之间进行密封隔离。从而在耳机这种小腔体内，各喇叭发出的声音所产生的气流不会干扰，避免了不同声音之间的干扰。但是现在的多喇叭耳机，喇叭之间都没有做密封隔离，会导致在耳机的小腔体内，喇叭振动发声时，气流互相干扰，影响喇叭的发声效率，导致不同的声音互相干扰。因此在喇叭盘100上设置密封腔体，防止喇叭振动气流的互相干扰，解决了串音、混音和发声效率降低的问题，进一步保证了耳机的声音质量。

本实施例的喇叭盘100上还设置有调音孔150，通过调音孔150在出厂时进行声音微调，进一步保证了耳机的发声质量。本实施例中的调音孔150至少设置三个，各个调音孔150分别位于相邻两个扬声器之间。

如图2、图3所示，本实施例的具体结构中，喇叭盘100的正投影可以是圆形，直径为90mm。主扬声器200可以选用Ø40mm或Ø50mm直径的喇叭。第一辅助扬声器300和第二辅助扬声器400的规格相同，可以选用Ø20mm或Ø30mm直径的喇叭。主扬声器200的中心到竖直使用中线130的距离为6.2mm，主扬声器200的中心到水平使用中线140的距离为16.2mm；第一辅助扬声器300的中心到竖直使用中线130的距离为25.9mm，第一扬声器的中心到水平使用中线140的距离为22.4mm；第二辅助扬声器400的中心到竖直使用中线130的距离为17.1mm，第二扬声器的中心到水平使用中线140的距离为27.6mm。上述尺寸允许±30%以内的偏移量，以适应不同个性化的设计。在偏移值范围内，可以利用多通道拟合算法进行相配调整，以达到最佳的声学效果，采用上述的喇叭摆放位置、喇叭角度、喇叭盘100弧面等数据，是在人体工程学的基础上，根据耳机的大小、形状来设计的数据，确保把所有喇叭发出的声音，准确的汇聚到人的耳道，让人的耳道，获得最完整的声波输入，听到声音的全部细节。

进一步地，主扬声器200的声压级为：110±10dB，频响响应为20Hz - 20KHz±10dB，最低谐振频率为80Hz，是略偏低频的全频喇叭。第一辅助扬声器300和第二辅助扬声器400的规格相同，以第一辅助扬声器300为例，其的声压级为：110±10dB，频响响应为20Hz- 20KHz ±10dB，最低谐振频率为240Hz，偏高频的中高音喇叭。采用上述规格的扬声器，更加匹配上述的各声道的特性，并且与喇叭盘100的表面弧形面110的设计的形状相配，实现输出声音更加平坦的频响特性。

作为另一种实施方式：

如图5、图6所示，本实施例还提出直推式六喇叭头戴耳机的驱动方法，包括步骤：

步骤S100、收取多声道音频信号，并分离出各个音频声道信号，其中各个音频声道至少包括：重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号、单向侧声道信号以及单向后声道信号。

其中单向前声道信号为两组，分别为左向前声道信号和右向前声道信号。单向侧声道信号为两组，分别为左向侧声道信号和右向侧声道信号。单向后声道信号为两组，分别为左向后声道信号和右向后声道信号。

现在的多喇叭耳机，喇叭之间采用分频器的方式，从一个混合的音频输入信号中，无差别的截取信号输出到对应的喇叭，把不应该出现在某些喇叭的声音，也输送到这个喇叭，造成声音的错误回放。同时，由于分频器的阻抗较大，也造成耳机整体的阻抗增大，导致整个喇叭的灵敏度降低，以致丢失一些声音的细节。

而本耳机中，采用直推接头500（例如USB接口）直接获取外部音频输出接口的多声道音频信号。通过USB接口，插入电脑、手机、平板、电视或其他有USB音频输出接口的设备，无需安装驱动程序，从这些设备直接收取多声道的音频信号。USB接口为USB-A或USB-C（Type-C）模式，采用USB1.0/2.0/3.0/3.1数据协议、USB音频UAC1.0/2.0规范，接收多声道音频，送入数字音频处理器进行数据处理。需要说明的是，直推接头500除采用USB接口外，还可以是光纤、同轴或HDMI等接口均可以获取多通道数据。通过直接获取多声道音频信号，减少驱动程序造成的延时和失真，尽可能的保留声音细节。

在家庭影院或喇叭功放里面，每个声道都是独立的喇叭，而且确保一定的距离，以防止声音的混频干扰而造成失真。在耳机的应用中，因为耳机的空间很小，如果采用这种每个声道独立喇叭的设计，每个喇叭的距离很近，音频信号会产生混频，导致声音的失真或抵消，影响听感，同时，每个声道一个喇叭，那么在7.1声道的需求下，每边耳机就会有5个喇叭，两边共有10个喇叭，会造成耳机的体积增大、重量加重、音效失真等等的问题。因此，采用以下步骤，进行优化处理：

如图5、图6、图7所示，步骤S200、对各个音频声道信号单独进行特性化处理，并将特性化处理后的重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号三个声道拟合为主声道信号。

通过多声道音频拟合算法对输入的音频声道信号进行处理，多声道音频拟合算法解析USB接口送过来的多声道音频信号，分离出各个声道数据。并将其中重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号拟合为一个声道输出，从而使八声道的音频信号通过左右两侧的六个扬声器分别进行输出，从而实现多声道音频的真实回放。而且在实现真实声音感受的情况下，通过对声道的拟合而取消了两个前中喇叭和两个低音喇叭，左右一起撇除了这冗余的四个喇叭，降低重量和成本，让用户的佩戴感觉轻便，减少疲劳感，可以长时间聆听，让人身心愉悦。

步骤S200的步骤中，对各个音频声道信号单独进行特性化处理的步骤具体包括：

步骤S210、针对扬声器的频响特性并通过频谱子算法对声道信号的频点进行补充，获取高保真还原信号。具体为：根据每个声道的特性以及扬声器的规格，截取扬声器可以无失真还原的频段，并针对喇叭的频响特性，补偿相关的频点，营造声音高保真还原的基本条件。

步骤S220、针对扬声器的位置和倾角特性，通过相位子算法调整高保真还原信号的相位参数，消除因声音相位错位导致的功率抵消和混频。具体为：按照喇叭腔体设计的特征，调整声音的相位，纠正相位误差或错位，防止能量的抵消或缺失，影响声音的特性。

步骤S230、通过角度子算法对相位调整后的高保真还原信号进行发声角度调整，以使声音的能量聚焦到耳朵。具体为：对于声学结构设计的喇叭摆放造成的发声角度改变做出调整，确保声音的能量聚焦到耳朵，做人体工程学的调整适配。

步骤S240、基于位置角度以及信号处理造成的时间差异，通过延时子算法调整发声角度调整后的高保真还原信号的时间特性，以使进入耳朵的多声道声音同步。具体为：针对不同声道的特点，在整个声音回放架构中，调整它的时间特性，营造出多声音原本的空间特质。

步骤S250、通过增益子算法，调整时间特性调整后的高保真还原信号的音量大小，以适配对应的扬声器的灵敏度。具体为：调整每个声道的音量大小，以适配每个喇叭的灵敏度，让每个喇叭的音量平衡，达到声音能量均匀的效果。

将8个声道中的左侧声道、右侧声道、左后声道和右后声道，具有类似的特性，主要用于表达声场的场景、层次、方位、距离等。频率特性偏于中高频。这四个声道的信号根据各自对应的扬声器的特性、布局、位置关系，分别经过上述特性化处理后，分别直接输出左向侧声道信号、右向侧声道信号、左向后声道信号、右向后声道信号。并可以分别通过左侧的第一辅助扬声器、右侧的第一辅助扬声器、左侧的第二辅助扬声器、右侧的第二辅助扬声器进行输出。

重低音、中前、左前和右前这四个声道，是音频信号的最主要的部分。重低音声道、中前声道、左前声道和右前声道不与上述四种声道进行任何的混杂。在分别通过上述步骤对重低音、中前、左前和右前这四个声道进行特性化处理后，需要将重低音声道、中前声道、左前声道进行拟合处理，将重低音声道、中前声道、右前声道进行拟合处理。以其中一组为例，如图5、图6、图8所示，步骤S200还包括：

步骤S260、将特性化处理后的重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号三个声道拟合为主声道信号。

具体过程中，重低音声道是音频的低频部分，蕴含了音频的最大能量，频率通常在200Hz以下，重低音错误配送，会冲击喇叭，导致声音的失真以及畸变。因此，重低音的处理需要特别的小心，通过特性化处理后，送到拟合器进行拟合输出。中前声道是音频的主音灵魂，是频响范围从5Hz到20KHz的全频信号。通过特性化处理后，做到回放的最平坦特性，在拟合器作为主音拟合送出。单向前声道（左前声道或右前声道）是多声道音频的辅主音，整个声音的声场特性都在单向前声道（左前声道或右前声道）表现。通过特性化处理后，还原声音的主场，送拟合器拟合输出。通过上述拟合算法，采用高灵敏度的全频喇叭，根据重低音声道、中前声道、单向前声道的特性，结合喇叭的规格指标、位置布局，耳机喇叭盘和腔体的结构，用数字算法的精准方式，把重低音声道、中前声道、左前声道三个声道拟合为左侧的主声道信号，并通过左侧的主扬声器输出。将重低音声道、中前声道、右前声道三个声道拟合为右侧的主声道信号，并通过右侧的主扬声器输出。结合高灵敏度宽频响的主扬声器，就可以无失真的回放声音，高效而且精确的解决声音混频干扰、声音失真、耳机重量、耳机体积等问题，同时也降低耳机的整体成本，让多声道回放可以在耳机领域得到实现。

步骤S300、将主声道信号输出到对应侧的主扬声器，将特性化处理后的单向侧声道信号输出到对应侧的第一辅助扬声器，将特性化处理后的后声道信号输出到对应侧的第二辅助扬声器。

如图9所示，具体过程中，采用声道独立直接驱动的方式，由驱动电路将各种的声道信号输出到对应的扬声器，从而实现本耳机的六喇叭直推。驱动电路由数字模拟转换器600和耳机放大器610组成，是六喇叭直推的重要方式。经过多声道拟合算法处理后的主声道信号，由独立的数字模拟转换器600转换为模拟信号，经过耳机放大器610放大，变成低阻抗的喇叭驱动信号，推动主扬声器200进行单声播放，另外其他各个扬声器的声音输出方式与主扬声器200相同。因此，在耳机中，每个声道的声音，被精准地送到正确的扬声器，确保声音回放的准确度，避免错误的发声；同时主声道信号、单向侧声道信号以及单向后声道信号分别独立的驱动模式进行驱动，声音细节不会丢失，完全复现完整的声音，解决声道错误输送的问题。

需要说明的是：本实施例中的多声道设计示例基于7.1声道中的8个声道进行具体说明，而本实施例的耳机同样适用于2声道、2.1声道、3.1声道、5.1声道音频的处理，这些声道格式中的声道数量均比7.1声道少。因此在这些声道格式的处理过程中，对于不存在的声道，就没有输出信号，不进行信号输出，不影响本耳机的使用。

综上所述，本申请提出直推式六喇叭头戴耳机声学结构及驱动方法。采用USB等信号直输方式，不需要驱动程序直接获取多声道音频信号，减少驱动程序造成的延时和失真。采用无驱动程序的数据获取方式，音频信号几乎是无延时送到耳朵，这在竞技游戏中依赖听声定位的应用，得到最好的发挥，提高游戏玩家的竞技能力。通过直接获取多声道音频信号后，并将其中重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号拟合为一个声道输出，从而使八声道的音频信号通过左右两侧的六个扬声器分别进行输出，从而实现多声道音频的真实回放。通过六个扬声器可以清晰地回放多声道音频的每个声道，把声音送到各个正确的喇叭单元，达到声音分离度高、回放清晰、无失真、定位准确的效果。使声音原本的清晰度、层次感、空间感、定位等全景元素，被真实完善地呈现，确保用户有真实、舒适、通透的感受。而且在实现真实声音感受的情况下，通过对声道的拟合而取消了两个前中喇叭和两个低音喇叭，左右一起撇除了这冗余的四个喇叭，降低重量和成本，让用户的佩戴感觉轻便，减少疲劳感，可以长时间聆听，让人感觉轻松自然。左右两边各三个扬声器的布局以及喇叭盘的弧面设计，使多声道音频正确回放并准确输入到耳道。对于第一辅助扬声器和第二辅助扬声器采用独立的封闭腔体，防止声道间串音，保证声道回放的精确性。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种直推式六喇叭头戴耳机声学结构，其特征在于，包括：分别位于左右两侧对称设置的喇叭盘，两侧的喇叭盘上均设置有：

主扬声器，所述主扬声器用于播放主声音信号，所述主声音信号由重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号拟合而成；

第一辅助扬声器，所述第一辅助扬声器用于播放单向侧声道信号；

第二辅助扬声器，所述第二辅助扬声器用于播放单向后声道信号；

所述主扬声器的中心偏离所述喇叭盘的盘体中心设置，所述第一辅助扬声器与所述主扬声器之间的距离小于所述第二辅助扬声器与所述主扬声器之间的距离；

其中，所述主扬声器的中心位于所述盘体中心的下前方，所述第二辅助扬声器的中心位于所述盘体中心的上前方，所述第二辅助扬声器的中心位于所述盘体中心的上后方，并且所述主扬声器的中心到所述盘体中心的距离小于所述第一辅助扬声器的中心到所述盘体中心的距离，所述主扬声器的中心到所述盘体中心的距离小于所述第二辅助扬声器的中心到所述盘体中心的距离；

所述第一辅助扬声器和所述第二辅助扬声器均设置在喇叭盘上的密封腔体中，其中，所述第一辅助扬声器和所述第二辅助扬声器的外侧分别设置密封罩，所述密封罩位于所述喇叭盘的背面，所述密封罩围成所述密封腔体，从而使各扬声器设置在所述密封罩内，并使各扬声器之间进行密封隔离。

2.根据权利要求1所述的直推式六喇叭头戴耳机声学结构，其特征在于，所述喇叭盘背离发声侧的表面设置为弧形面，所述弧形面上具有弧形低点；

所述主扬声器的喇叭平面、所述第一辅助扬声器的喇叭平面以及所述第二辅助扬声器的喇叭平面均朝向所述弧形低点倾斜设置。

3.根据权利要求2所述的直推式六喇叭头戴耳机声学结构，其特征在于，所述主扬声器、所述第一辅助扬声器和所述第二辅助扬声器的倾斜角度均相等。

4.根据权利要求3所述的直推式六喇叭头戴耳机声学结构，其特征在于，在左右方向上，所述主扬声器的中心点到所述弧形低点的距离、所述第一辅助扬声器的中心点到达所述弧形低点的距离以及所述第二辅助扬声器的中心点到达所述弧形低点的距离均相等。

5.根据权利要求1所述的直推式六喇叭头戴耳机声学结构，其特征在于，所述喇叭盘具有竖直使用中线，所述第一辅助扬声器和所述第二辅助扬声器分别设置在所述竖直使用中线的两侧。

6.根据权利要求2所述的直推式六喇叭头戴耳机声学结构，其特征在于，所述主扬声器的声压级为：110±10dB，频响响应为20Hz - 20KHz±10dB，最低谐振频率为80Hz；

所述第一辅助扬声器和所述第二辅助扬声器的规格相同，其中所述第一辅助扬声器的声压级为：110±10dB，频响响应为20Hz - 20KHz ±10dB，最低谐振频率为240Hz。

7.一种直推式六喇叭头戴耳机的驱动方法，其特征在于，用于如权利要求1-6任一所述的直推式六喇叭头戴耳机声学结构，所述驱动方法包括步骤：

收取多声道音频信号，并分离出各个音频声道信号，其中各个音频声道至少包括：重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号、单向侧声道信号以及单向后声道信号；

对各个音频声道信号单独进行特性化处理，并将特性化处理后的重低音声道信号、中前声道信号、单向前声道信号三个声道拟合为主声道信号；

将主声道信号输出到对应侧的主扬声器，将特性化处理后的单向侧声道信号输出到对应侧的第一辅助扬声器，将特性化处理后的后声道信号输出到对应侧的第二辅助扬声器。

8.根据权利要求7所述的直推式六喇叭头戴耳机的驱动方法，其特征在于，所述对各个音频声道信号单独进行特性化处理的步骤具体包括：

针对扬声器的频响特性并通过频谱子算法对声道信号的频点进行补充，获取高保真还原信号；

针对扬声器的位置和倾角特性，通过相位子算法调整高保真还原信号的相位参数，消除因声音相位错位导致的功率抵消和混频；

通过角度子算法对相位调整后的高保真还原信号进行发声角度调整，以使声音的能量聚焦到耳朵；

基于位置角度以及信号处理造成的时间差异，通过延时子算法调整发声角度调整后的高保真还原信号的时间特性，以使进入耳朵的多声道声音同步；

通过增益子算法，调整时间特性调整后的高保真还原信号的音量大小，以适配对应的扬声器的灵敏度。

9.根据权利要求7所述的直推式六喇叭头戴耳机的驱动方法，其特征在于，所述收取多声道音频信号，并分离出各个音频声道信号的步骤中：

采用USB接口直接获取外部音频输出接口的多声道音频信号。