Apple又获空间音频新专利，揭秘AirPods Max设计的空间音频渲染处理器背后的技术特性

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- T& D0 }& Q5 _; S' vApple又获空间音频新专利，揭秘AirPods Max设计的空间音频渲染处理器背后的技术特性
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美国专利商标局公布了Apple的一项专利申请，该专利申请涉及用于AirPods Max的空间音频渲染处理器，该处理器可校准音频波束成形阵列处理算法，以响应可穿戴音频设备物理形状的变化。目前尚不清楚Apple的专利是否描述了其H1芯片的未来发展方向。
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4 }+ O& C% u' ]  s2 `4 b& a波束成形是一种音频信号处理操作，其中换能器阵列用于定向声音传输或接收。例如，在定向声音接收的情况下，通常具有两个或更多麦克风的麦克风阵列捕获声音并通过处理提取空间音频信息。

  o5 R! d" c. Y' n* A9 J" [$ D例如，在麦克风阵列拾取多个声源的情况下，波束成形允许提取代表多个声源之一的音频信号。从而允许麦克风阵列将声音拾取集中在该声源上，同时衰减（或滤除）其他声源。

0 U# @9 s; M3 k& b/ ?5 @- R关于定向声音传输，通常具有两个或更多扬声器的扬声器阵列生成波束图案以将声音投射到不同方向。

8 \, O# F: }* o' \例如，波束形成器可以接收声音节目内容（例如，音乐）的输入音频通道并将输入音频通道转换为若干驱动信号以驱动扬声器阵列的扬声器以产生声束图案。
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Apple发明的一个方面是对可穿戴设备的波束成形阵列（例如麦克风阵列或扬声器阵列）的每种不同物理布置执行传递函数测量，以考虑可穿戴设备的多种形状。

+ _0 H$ o. c' ~" p3 R3 @  O这些测量可以在专用消声室中进行，其中放置可穿戴设备并将其变形（操纵）成给定的形状。
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为了对麦克风阵列进行测量，扬声器被放置在可穿戴设备周围，每个扬声器代表声学空间中的一个声源。

; e' Z% Z0 Y2 X# @  j, H+ Z每个扬声器独立地产生声音，以便针对声源的该位置测量阵列中每个麦克风的传递函数。
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+ [( v3 s3 t1 H) l2 e- dApple发明的另一个方面涉及通过使用多种方法中的至少一种来确定波束成形阵列的物理布置。

声学方法涉及测量波束形成阵列的至少一个音频元件的近场传递函数，其表示音频元件和已知位置之间的声学传输路径。
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: U% k* O# l( E2 S7 u5 m3 N, K+ m2 m- x此外还有一种将阵列的每一物理布局都与摄像机捕捉到的图像数据相关联的光学方法，以及一种将给定的物理布置与机械传感数据相关联的机械传感方法。

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' U  a% E6 |6 H  b- ]7 y+ V图2A显示了用于AirPods Max的麦克风阵列的远场传递函数测量；图3A显示了扬声器阵列的远场传递函数测量。
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图5说明了用于自校准麦克风阵列的音频系统的框图的一个示例
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( [6 f; i! g3 @% f  n5 ^: f图10展示出了波束形成过程的校准以便响应于麦克风阵列的物理布置的变化将声音模式指向声源