本發(fā)明涉及如權利要求1的前序部分所詳細限定類型的用于確定頭部相關或外耳相關傳遞函數的方法。另外，本發(fā)明涉及考慮由此確定的頭部相關傳遞函數來輸出音頻數據的方法。

背景技術：

1、所謂的頭部相關或外耳相關傳遞函數通常也用縮寫hrtf來表示，該縮寫源自英語術語“head?related?transfer?function”，作為行業(yè)術語已被其它語言采用。hrtf描述外耳傳遞函數，除了人雙耳之間的渡越時間差外，也對聲源定位起決定性作用。因為每個人的解剖結構不同，故hrtf對于每個人都是獨特的。在此，主要相關的是影響頭部聲音衍射和耳間距的頭形，以及耳廓和耳道的個體形狀。如果一個人的hrtf是已知的，則可實現聲源在空間中的虛擬定位，從而在虛擬預定的空間位置實現聲源定位。此功能通常也被稱為3d音效。

2、但在很多應用場合中，為此需要9個或更多的揚聲器。但如果一個人的hrtf是已知的，則僅需兩個分別位于人右側區(qū)域和左側區(qū)域的揚聲器就能夠虛擬產生這種3d音效。為了獲知hrtf，在一般音頻技術領域中已知的基本方法是在每個耳道中借助微型麥克風對測試信號進行復雜測量。

3、現在，如果能夠光學采集頭部和耳廓的解剖結構或幾何形狀及其空間相對關系，則可能更加簡單高效。de?10?2020?108?449?a1就此描述一種用于為乘車人提供至少一個用戶特定雙耳聲音信號的方法，其中，用戶特定的hrtf是基于每個人的解剖結構來計算的。每個人的解剖結構在此通過布置在車輛中的內室攝像頭來采集，因此簡單且舒適地實現借助較多揚聲器的優(yōu)化音效體驗。

4、us2013/0194107?a1也描述了hrtf的采集和存儲，用以通過信號處理器產生虛擬3d音效。在這里，也采用攝像頭來采集計算所依據的解剖結構。

5、在實踐中，通過安裝在車輛內的攝像頭(例如安裝在車輛使用者前方區(qū)域中的攝像頭)采集全部相關解剖結構是極其困難的，因為通過這些攝像頭通常無法可靠且足夠精確地采集相應人頭部的全部相關區(qū)域。雖然現在可以要求人在攝像頭前相應地移動并轉動頭部，但如果每次啟動3d音效時都需要這樣做，這在實踐中是相對繁瑣的，并且會被認為舒適性下降。

技術實現思路

1、本發(fā)明的任務因此是指明一種改進的用于為至少一個車輛使用者確定頭部相關傳遞函數的方法。另外，本發(fā)明的任務是指明一種改進的音頻數據輸出方法。

2、根據本發(fā)明，所述任務通過具有權利要求1的特征且在此尤其是權利要求1特征部分的特征的方法來完成。本發(fā)明方法的有利設計和改進方案來自其相關的從屬權利要求。此外，在權利要求11中指明一種用于輸出音頻信號的方法，其可以在使用根據權利要求1的方法確定的頭部相關傳遞函數的情況下實現簡單結構。其中還有來自相關從屬權利要求的有利設計。

3、根據本發(fā)明的用于為至少一個車輛使用者確定hrtf的方法通過攝像頭采集人的特征、尤其是頭部和耳朵的解剖特征，由此以本身已知的方式計算出hrtf。本發(fā)明規(guī)定，多個攝像頭在時間上至少部分依次采集所述特征，其中，至少其中一個所述攝像頭的布置使其在人接近和打開車輛時在車輛外部區(qū)域中采集該人。

4、因此，根據本發(fā)明的方法允許在人接近和上車時就已在車輛外部區(qū)域中采集該人。因此在起動車輛之前很早就已提供用于確定hrtf的特征初始基礎?；谌舜丝踢€處于外部區(qū)域(即車輛外部環(huán)境)這一事實，在此可以通過攝像頭采集良好的圖像來分析相應的解剖特征。優(yōu)選地，攝像頭在此可以連續(xù)拍攝多幅圖像，記錄人接近車輛、打開車門或上車等過程。故可以在不同角度下且一般在不同的照明場景下以不同的投射陰影來采集人。這些數據隨后可以相應地處理并且形成有價值的初始基礎，以便基于攝像頭數據構建耳朵和與hrtf相關的頭部區(qū)域或整個頭部的盡量精確的模型。

5、原則上，為此可采用視野朝外穿過車窗的車內攝像頭。這具有良好保護攝像頭免受故意破壞的優(yōu)點。但尤其有利的是利用設于車輛外部區(qū)域中的外攝像頭。它在此可以尤其是專門為此設置的攝像頭或尤其優(yōu)選是已有的攝像頭。故例如可采用下述攝像頭，它原本用來對接近的人進行面部識別，以便基于所識別的面部或其它生物特征來確保進入車輛。

6、為此采用的攝像頭可以尤其布置在b柱區(qū)域。附加地或替代地也可想到的是，采用在a柱區(qū)域的攝像頭或在后視鏡區(qū)域的攝像頭。尤其在放棄實際的后視鏡而用攝像頭替代的情況下，也可以使用所述攝像頭。如果本來在車輛外部區(qū)域中就裝有多個攝像頭，則也可以由不同攝像頭產生圖像，以擴大可能的照明場景、人相關解剖特征的視角等選項。

7、本發(fā)明方法的另一個極其有利的設計于是還規(guī)定，其它攝像頭采集在車輛內室中的人的特征。對此，尤其可以采用本身已知的、通常已有的車輛內室攝像頭。它例如可以是在車頂控制單元中的中央攝像頭，或者可以是原本用來采集視向、采集手勢、監(jiān)測駕駛員注意力等的攝像頭。

8、尤其是，根據本發(fā)明方法的一個極其有利的改進方案而可以規(guī)定，例如從人打開門且隨后按預期上車開始，使用車輛儀表板中的攝像頭在上車時采集頭部的第一側，使用居中設于座椅之間的車頂控制單元內的攝像頭在上車之時或之后采集頭部的第二側。在左駕車的情況下，這種攝像頭例如能在駕駛員上車時首先采集頭部左側，隨后用尤其集成在車頂控制單元中的中央攝像頭采集頭部右側。接著，這些數據可以與借助儀表板內的攝像頭在上車結束后采集的人的正面視圖以及在上車之前就已從車輛外部區(qū)域采集的圖像相結合，以便完成頭部或與hrtf相關的頭部區(qū)域和耳朵的理想建模?；诖耍S后可以簡單高效地計算hrtf并可以相應存儲，當需要在車輛中播放3d音頻數據時，在例如通過面部識別再次識別出人或通過個性化鑰匙、個性化智能手機、智能手表等識別出人的情況下，直接訪問所述hrtf。

9、在車輛外部區(qū)域中的事先采集還允許在任何情況下對人進行高效采集，從而通過與已存儲數據的比較能確定人的解剖結構是否改變，這一般會隨時間推移而發(fā)生。對于解剖結構不變的情況，無需采集其它特征來重新計算hrtf。如果與hrtf相關區(qū)域的解剖結構已經相應改變，則可按照上述步驟進行采集以便重新計算hrtf。

10、在此，根據本發(fā)明方法的另一個很有利的設計而可以規(guī)定，在采集期間使用近紅外光照射人頭部，這尤其也適用于在車輛外部區(qū)域中的采集。在視線條件差的情況下，例如在黃昏或黑暗中，這也允許高效采集相應人的相關特征，從而能高效采集hrtf所需的特征并且可靠計算所述函數。

11、如果所述系統在人上車之后發(fā)現需要更多數據，因為并非所有視角都被正確采集，特別是當人第一次上車時，則根據所述方法也可以在有這種需求時要求人在上車后將其頭部從一側轉向另一側，以進一步改善用于hrtf計算的特征采集。

12、有利地，可以利用所述方法來改善安裝在車輛中的音頻系統。對此，例如能夠通過以太網實時地將用hrtf獲得的數據傳輸到中央音頻放大器中。其通過dsp(數字音頻處理器)中與車輛艙室匹配的算法來相應處理音頻信號并且通過電纜將其發(fā)送至車輛座椅內的揚聲器。

13、使用權利要求9所述的方法，于是可以有利地控制車輛中的多個揚聲器。

14、如果一個人的hrtf是已知的，則可以實現聲源的空間虛擬定位。在此情況下，所述信號與現有技術中本身已知的相應聲音入射方向的hrir(頭部相關沖激響應)進行卷積，從而產生來自所述方向的定位。

15、3d音效是未來趨勢，但需要9個或更多的揚聲器。如果已知一個人的hrtf，就可以僅借助兩個揚聲器虛擬產生3d音效。因此可以使用兩個揚聲器產生類似于9個揚聲器的聲音效果。

16、如前所述，現在可以基于采集到的特征計算出hrtf，進而產生虛擬3d音效，以保證車內人員獲得最佳3d音效體驗。為了以低的硬件成本實現這一點，本發(fā)明的音頻數據輸出方法可以規(guī)定，音頻數據的輸出通過音頻處理器基于為相應的人計算的hrtf進行，其中，在車輛中采用兩個集成在相應的人的車輛座椅中的揚聲器。因此，不同于前言所述的現有技術方法，本方法僅對每個人使用兩個揚聲器來實現虛擬3d音效。在此，這些揚聲器被集成在相應的人的車輛座椅中。根據一個特別有利的設計，它們大致按平均體型的人的肩高安置在座椅靠背中。理想情況下，它們通過電纜與音頻處理器連接，以便實時發(fā)射由音頻處理器生成的虛擬3d音效，同時避免無線連接可能產生的延遲，從而使相應的人獲得基于其個體hrtf的最佳音效體驗。