CN112333605B - 声音输出控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种声音输出控制方法及系统，应用于电子装置及通信技术领域，该方法包括：与搜索到的所属局域网内的音、视频采集设备建立数据连接；当超声波音频调制模式切换指令被触发时，控制扩音矩阵中的各双模扬声器进入超声波音频调制模式，并使得各双模扬声器将通过麦克风拾取的声音以超声波载波的方式输出；调整目标用户对应的目标双模扬声器的声音输出方向；当音频广播模式切换指令被触发时，控制各双模扬声器进入音频广播模式。上述方法及系统声音可实现兼有超声波指向性声音输出和通用音频广播的双模式声音输出及其自由切换。

Description

声音输出控制方法及系统

技术领域

本发明属于电子装置及通信技术领域，尤其涉及一种声音输出控制方法及系统。

背景技术

如图1所示，现有的扩音设备通常由麦克风、放大器以及普通扬声器组成。一方面，由于普通扬声器发出的声音会再度回到麦克风，再放大，再回到麦克风，如此往复循环，形成正反馈，从而最终导致该扩音设备在使用时，会经常发生刺耳的啸叫的问题，同时伴有回音或混响以及声音不清晰的问题。另一方面，由于声音会透过门窗户传出去，因此也存在一定的信息安全隐患。

发明内容

本发明旨在提供一种声音输出控制方法及系统，可实现兼有指向性强、清晰度高、保密性强的超声波指向性声音输出和通用音频广播的双模式声音输出及其自由切换。

本发明实施例一方面提供了一种声音输出控制方法，包括：

搜索所属局域网内的音、视频采集设备，并与搜索到的所述音、视频采集设备建立数据连接；

当超声波音频调制模式切换指令被触发时，向扩音矩阵中的各双模扬声器发送第一控制指令，以控制各所述双模扬声器进入超声波音频调制模式，并使得各所述双模扬声器将通过麦克风拾取的声音以超声波载波的方式输出，其中所述扩音矩阵由多个所述双模扬声器组成，所述扩音矩阵的水平指向角的覆盖范围为180度至120度之间，在所述超声波音频调制模式下，所述水平指向角的覆盖范围之外的用户听不到所述双模扬声器输出的声音；

在所述超声波音频调制模式下，从所述音、视频采集设备实时获取室内各用户的音、视频数据，并根据获取的所述音、视频数据，判断是否存在目标用户，所述目标用户听不见所述双模扬声器输出的声音；

若存在所述目标用户，则定位所述目标用户的位置，并根据定位得到的所述位置调整所述目标用户对应的目标双模扬声器的声音输出方向；

当音频广播模式切换指令被触发时，向各所述双模扬声器发送第二控制指令，以控制各所述双模扬声器进入音频广播模式，并使得各所述双模扬声器将通过所述麦克风拾取的声音以普通音频的方式输出。

本发明实施例一方面还提供了一种声音输出控制系统，包括：麦克风、控制装置、固定结构、多个旋转马达、多个转轴以及多个双模扬声器组成的扩音矩阵；

所述麦克风，用于拾取用户的声音；

所述控制装置，用于执行如上述实施例中的声音输出控制方法；

所述双模扬声器包括：电源、音频扬声模块、超声波扬声模块以及模式切换联动开关；

所述音频扬声模块包括：音频放大器、音频功率放大器和音频扬声器；

其中，所述音频放大器的输入端电性连接所述麦克风，所述音频放大器的输出端电性连接所述音频功率放大器的输入端，所述音频功率放大器的输出端电性连接所述音频扬声器的输入端；

所述超声波扬声模块包括：信号处理模块和超声波扬声器，其中，所述信号处理模块包括：超声波发生器、混合调制器和超声波功率放大器；

其中，所述混合调制器的输入端电性连接所述超声波发生器的输出端和所述音频放大器的输出端，所述混合调制器的输出端电性连接所述超声波功率放大器的输入端，所述超声波功率放大器的输出端电性连接所述超声波扬声器的输入端；

所述音频放大器还与所述电源的正极电性连接，所述音频功率放大器、所述音频扬声器和所述超声波扬声器还与所述电源的负极电性连接；

所述模式切换联动开关包括联动的第一开关和第二开关；

所述第一开关，用于根据所述第一控制指令导通所述信号处理模块与所述电源的正极的连接，以及根据所述第二控制指令，导通所述音频功率放大器与所述电源的正极的连接；

所述第二开关，用于根据所述第一控制指令，断开所述音频功率放大器与所述超声波扬声器的连接，以及根据所述第二控制指令，导通所述音频功率放大器与所述超声波扬声器的连接；

多个所述双模扬声器通过多个所述转轴可旋转地固定在所述固定结构上；

多个所述旋转马达固定在所述固定结构上，并分别连接多个所述转轴，用于根据所述控制装置发送的旋转控制指令，驱动各自连接的所述转轴带动对应的所述双模扬声器旋转，以在所述超声波音频调制模式下调整对应的所述双模扬声器的声音输出方向。

从上述本发明各实施例可知，上述方法和系统，一方面，通过超声波音频调制模式切换指令和音频广播模式切换指令，可实现双模式声音输出的自由切换，因此可适用不同的应用场景，具有较高的实用性；另一方面，通过根据超声波音频调制模式切换指令，控制扩音矩阵中的各双模扬声器进入超声波音频调制模式，以使得各双模扬声器将通过麦克风拾取的声音以超声波载波的方式输出，由于超声波载波指向性强，音频声波只会沿着超声波扬声器的指向角的范围传播，会议室内不存在声反射，因此，既可避免会议室内的声电反馈造成的啸叫，消除回音和混响，又可使得输出的声音信号具有指向性强、清晰度高、保密性高等优点；再一方面，通过在超声波音频调制模式下，从音、视频采集设备实时获取室内各用户的音、视频数据，并根据获取的音、视频数据，在存在听不见双模扬声器输出的声音的目标用户时，根据该目标用户的位置，自动调整该目标用户对应的目标双模扬声器的声音输出方向，可以提高声音输出的效率，确保参会的所有用户均能够听到发言人的声音。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1是现有技术中扩音设备的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的双模扬声器的外观示意图；

图3是本发明一实施例提供的双模扬声器的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的双模扬声器的工作原理示意图；

图5是本发明一实施例提供的声音输出控制方法的实现流程示意图；

图6是本发明一实施例提供的声音输出控制系统的结构示意图；

图7是图6所示新型高清扩声系统中双模扬声器与支架的连接结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

参见图2至图4，图2为本发明一实施例提供的双模扬声器的外观示意图，图3为本发明一实施例提供的双模扬声器的结构示意图，图4为本发明一实施例提供的双模扬声器的工作原理图。结合图2至图4，双模扬声器1包括：电源10，音频扬声模块20，超声波扬声模块30以及模式切换联动开关(图中未标示)。

其中，电源10可以但不限于包括：可充电电源，由工频变压器和整流滤波构成的工频电源，使用SPM系列开关电源驱动模块的开环式开关电源以及开关稳压电源(型号如DNC－450A)等电源中的任一种或几种的组合。优选的，电源10为直流工作电源。

音频扬声模块20包括：音频放大器21、音频功率放大器22和音频扬声器23。音频放大器21的输入端电性连接麦克风MIC，音频放大器21的输出端电性连接音频功率放大器22的输入端，音频功率放大器22的输出端电性连接音频扬声器23的输入端。本申请所采用的音频扬声器是常用的可播放20-20000Hz(赫兹)音频的扬声器。

具体的，音频扬声模块20用于将通过麦克风拾取的声音以人耳能听到的频率(例如：20-20000Hz)进行播放。音频放大器21用于对麦克风拾取的小信号进行处理放大，然后送入音频功率放大器22进行功率放大。音频功率放大器22是对音频放大器21输出的信号进行功率放大的单元电路，用于向音频扬声器23提供大功率的电信号进而转换成高分贝的高声音信号。于一实际应用例中，可采用例如型号为NE5532的音频放大器，型号为TDA1514A的音频功率放大器，型号为JLT0850，阻抗为8欧姆，功率为50W的大功率扬声器。

超声波扬声模块30包括：信号处理模块31和超声波扬声器32。信号处理模块31包括：超声波发生器311、混合调制器312和超声波放大器313。混合调制器312的输入端电性连接超声波发生器311的输出端和音频放大器21的输出端，混合调制器313的输出端电性连接超声波功率放大器313的输入端，超声波功率放大器313的输出端电性连接超声波扬声器31的输入端。

具体的，超声波扬声模块30用于输出超声波载波，其工作原理是利用超声波发生器产生两束经过特殊处理的超声波束，当这两个波束同时作用在人耳的鼓膜上时就可以因相互作用而产生听觉。超声波发生器311用于产生超声波。混合调制器312用于将音频放大器21输出的音频信号与超声波发生器311产生的超声波进行混合调制以及放大，以得到超声波音频混合调制信号。超声波功率放大器313用于将超声波音频混合调制信号进行功率放大。超声波扬声器32用于播放20000Hz以上人耳听不到的超声波或者超声波音频调制波。

可以理解的，超声波发生器311、混合调制器312、超声波放大器313以及超声波扬声器32是声学领域的常用元器件，本申请不对其结构做具体限定。作为举例，于一实际应用例中，例如可采用型号为NE555IC的超声波发生器，型号为AD835的混合调制器，型号为MOSFET的超声波功率放大器，型号为YD2550的超声波扬声器。

音频放大器21还与电源10的正极+电性连接，音频功率放大器22、音频扬声器23以及超声波扬声器32还与电源10的负极-电性连接。

可以理解的，音频扬声器23和超声波扬声器32可以是单个的扬声器，也可以是多个扬声器构成的扬声器阵列。

模式切换联动开关具体包括联动的第一开关k1、第二开关k2以及外围控制电路(图中未示出)。联动，即控制2个以上触点开关同时动作。第一开关k1为单刀双掷开关，第二开关k2为单刀单掷开关。本申请中的模式切换联动开关为业内常用开关，既可以是虚拟开关，也可以是物理开关。在实际应用中，既可以采用手动的模式通过开关按键切换联动开关，也可以采用电子的、遥控的模式切换联动开关，本申请不做具体限定。

第一开关k1在第一工作状态下导通超声波扬声模块30的信号处理模块31与电源10的正极+的连接，在第二工作状态下导通音频功率放大器22与电源10的正极+的连接。第二开关k2在第一工作状态下断开音频功率放大器22与超声波扬声器32的连接，在第二工作状态下导通音频功率放大器22与超声波扬声器32的连接。

结合图4，本申请提供的双模扬声器1的工作原理是：

当模式切换联动开关处于第一工作状态时，第一开关k1的动端位于图4中的右侧，第一开关k1的BC连通，接通超声波扬声模块30的信号处理模块31与电源10的正极+的连接，超声波功率放大器32进入工作状态。同时，第二开关K2断开音频功率放大器22与超声波扬声器32的连接，此时，双模扬声器1进入超声波音频调制模式，输出的是超声波载波形式的音频信号。麦克风采集的电信号先经由音频放大器21放大后进入混合调制器312与超声波发生器311产生的超声波进行混合调制。然后，混合调制后的信号进入超声波功率放大器313进行功率放大，最后再由超声波扬声器32输出，此时输出的是超声调制声波。由于超声波具有很强的指向性，调制波只有到达指向角度覆盖范围内的听众个体的时候，听众个体才会听到，因此具有较强的信息保密性。

当模式切换联动开关处于第二工作状态时，第一开关k1的动端位于图4中的左侧，第一开关k1的AB连通，音频功率放大器22通过第一开关k1得电，进入工作状态。同时，第二开关K2的ABC连通，将超声波扬声器32接入音频功率放大器22，此时，双模扬声器1进入音频广播模式。麦克风采集的电信号依次经由音频放大器21、音频功率放大器22放大处理后，被同时传输给音频扬声器23和超声波扬声器33，然后再分别由音频扬声器23和超声波扬声器33调制后输出。在音频广播模式下，只要声波可及的范围内的听众都可以听得到双模扬声器1输出的声音。

于本实施例中，在音频广播模式下，通过利用超声波扬声器高频特性好的优点，使用超声波扬声器起到一个优质高频扬声器的作用，从而可弥补音频扬声器高音不足的缺点。

可选的，为进一步提升音频播放的高音效果，如图4所示，双模扬声器1还包括分频电容40。分频电容40设置在第二开关k2与超声波扬声器32之间，串联在超声波扬声器32上。分频电容40可以串联在超声波扬声器32的正端或负端，优选为串联在超声波扬声器32的正端。优选的，分频电容40为2μF(微法)的电容。

分频电容40用于在当模式切换联动开关处于第二工作状态时，将经由音频放大器21、音频功率放大器22放大处理后的声音信号分频为高频信号和低频信号，分频后的高频信号进入超声波扬声器32，也就是说，在音频广播模式下，超声波扬声器32只接收和输出高频信号，从而可避免低频信号进入超声波扬声器32后形成噪声，因此可进一步提升音频播放的高音效果。

进一步的，如图2所示，双模扬声器1还包括：具有多个通孔的外壳50。电源10、音频扬声模块30、超声波扬声模块30以及模式切换联动开关安装在外壳50中。外壳50用于保护电源10、音频扬声模块30、超声波扬声模块30以及模式切换联动开关，并起到防尘的作用。

进一步的，如图2所示，双模扬声器1还包括：开关按钮60。开关按钮60设置在外壳50上，并电性连接模式切换联动开关。开关按钮60为本领域通用的物理按钮，本申请不对其结构做具体限定。用户通过按压开关按钮60可实现手动控制切换模式切换联动开关处于第一工作状态或第二工作状态。

进一步的，双模扬声器1还包括：信号接收模块(图2和图3中未示出)。该信号接收模块与模式切换联动开关中的外围控制电路电性连接。其中，该信号接收模块例如可以但不限于包括：红外线信号接收器、蓝牙信号接收器、近场通信(Near Field Communication，NFC)信号接收器等。该信号接收模块用于接收外部遥控信号并传输给模式切换联动开关中的外围控制电路，以控制切换模式切换联动开关处于第一工作状态或第二工作状态。在实际应用中，可采用目前业内通用的小型或微型红外线信号接收器、蓝牙信号接收器、或NFC信号接收器作为该信号接收模块，采用型号为ATMEGA8A-AU的单片机作为该控制芯片。

可选的，该信号接收模块可安装在外壳50中或外壳50上。

可以理解的，本实施例中涉及的安装，具体可以采用螺丝、胶水或焊接等常用方式进行安装，本申请不做具体限定。

本实施例中，通过将音频扬声模块与超声波扬声模块集成在一个扬声器中，并利用模式切换联动开关控制切换该扬声器的不同工作模式，一方面，降低了制造成本，提高了工作效率，另一方面，由于可以适用于机要会议和普通会议广播等多种工作需要，因此具有适用范围广的特点，再一方面，通过利用超声波扬声模块输出超声波载波形式的音频信号，由于超声波载波指向性强，音频声波只会沿着超声波扬声器的指向角的范围传播，会议室内不存在声反射，因此，既可避免会议室内的声电反馈造成的啸叫，消除回音和混响，又可使得输出的声音信号具有指向性强、清晰度高、保密性高等优点。

参见图5，本发明一实施例提供的声音输出控制方法的实现流程示意图。该声音输出控制方法可应用于计算机装置，该计算机装置可以但不限于包括：智能手机，平板电脑，音、视频播放器，手提电脑等可在移动中进行数据处理的移动终端，以及，台式计算机、服务器等非可在移动中进行数据处理的计算机终端。如图5所示，该方法包括：

步骤S401，搜索所属局域网内的音、视频采集设备，并与搜索到的音、视频采集设备建立数据连接；

具体的，该计算机装置接入局域网，并搜索局域网内的音、视频采集设备，并与搜索到的音、视频采集设备建立数据连接。其中，该局域网可以但不限于包括基于蓝牙、WIFI(无线保真)、DLNA(DIGITAL LIVING NETWORK ALLIANCE，数字生活网络联盟)等协议构建的局域网。音、视频采集设备可以但不限于包括：摄像头、麦克风、以及具有摄像头和麦克风功能的计算机终端。

步骤S402，当超声波音频调制模式切换指令被触发时，向扩音矩阵中的各双模扬声器发送第一控制指令，以控制各双模扬声器进入超声波音频调制模式，并使得各双模扬声器将通过麦克风拾取的声音以超声波载波的方式输出；

具体的，扩音矩阵由多个双模扬声器组成。该双模扬声器包括：电源、音频扬声模块、超声波扬声模块以及模式切换联动开关。

该音频扬声模块包括：音频放大器、音频功率放大器和音频扬声器。其中，该音频放大器的输入端电性连接该麦克风，该音频放大器的输出端电性连接该音频功率放大器的输入端，该音频功率放大器的输出端电性连接该音频扬声器的输入端。

该超声波扬声模块包括：信号处理模块和超声波扬声器，其中，该信号处理模块包括：超声波发生器、混合调制器和超声波功率放大器。其中，该混合调制器的输入端电性连接该超声波发生器的输出端和该音频放大器的输出端，该混合调制器的输出端电性连接该超声波功率放大器的输入端，该超声波功率放大器的输出端电性连接该超声波扬声器的输入端。

该音频放大器还与该电源的正极电性连接，该音频功率放大器、该音频扬声器和该超声波扬声器还与该电源的负极电性连接。

该模式切换联动开关包括联动的第一开关和第二开关。其中，该第一开关，用于根据该第一控制指令导通该信号处理模块与该电源的正极的连接，以及根据该第二控制指令，导通该音频功率放大器与该电源的正极的连接。该第二开关，用于根据该第一控制指令，断开该音频功率放大器与该超声波扬声器的连接，以及根据该第二控制指令，导通该音频功率放大器与该超声波扬声器的连接。

该双模扬声器的具体结构，可参考上述图2至图4提供的实施例中所示的双模扬声器1。

扩音矩阵的水平指向角的覆盖范围为180度至120度之间，在超声波音频调制模式下，只有在该水平指向角的覆盖范围内的用户才能听得到双模扬声器输出的内容，在该水平指向覆盖范围之外的用户则听不到。于本实施例中，该超声波音频调制模式切换指令可由该计算机装置根据用户在该计算机装置提供的交互界面中进行的预设第一操作触发，如：点击该交互界面中用于触发超声波音频调制模式切换指令的按钮或菜单的操作。

可选的，于本申请其他一实施方式中，该超声波音频调制模式切换指令还可由计算机装置自动触发。在步骤S402之前，该方法还包括：持续对通过麦克风拾取的声音进行实时语义分析，若根据语义分析结果确认存在预设的第二关键词，则触发超声波音频调制模式切换指令；在超声波音频调制模式下，若根据语义分析结果确认存在预设的第三关键词，则触发音频广播模式切换指令，向各双模扬声器发送第二控制指令，以控制各双模扬声器进入音频广播模式，并使得各双模扬声器将通过麦克风拾取的声音以普通音频的方式输出。

具体的，该计算机装置可以内置麦克风，或者，与用于会议的外设麦克风连接，该外设麦克风还分别连接扩音矩阵中的各双模扬声器。各双模扬声器在每次启动时，默认进入音频广播模式。该计算机装置在触发扩音任务时，通过内置麦克风或外设麦克风，实时获取用户的声音，并对获取的声音进行实时语义分析，以判断用户说的话中是否存在预设的第二关键词；若根据语义分析结果确认存在预设的第二关键词，则触发超声波音频调制模式切换指令。其中，该第二关键词例如可以是“切换超声波音频调制模式”这样具有明确指令性的词语，或者，“保密”、“关键”等敏感性词语，在实际应用中具体可根据用户的自定义操作设置。该扩音任务可根据用户在上述交互界面中的用于触发扩音任务的预设第二操作触发。

进一步的，在触发该超声波音频调制模式切换指令之前，还可输出提示信息，并根据用户基于该提示信息的操作，触发该超声波音频调制模式切换指令。

进一步的，该计算机装置持续对通过麦克风拾取的声音进行实时语义分析，若各双模扬声器进入超声波音频调制模式已经处于超声波音频调制模式之下，则根据语义分析结果判断是否存在预设的第三关键词，当存在预设的第三关键词时，触发音频广播模式切换指令，向各双模扬声器发送第二控制指令，以控制各双模扬声器进入音频广播模式，并使得各双模扬声器将通过麦克风拾取的声音以普通音频的方式输出。其中，该第三关键词例如可以是“切换音频广播模式”这样具有明确指令性的词语，在实际应用中具体可根据用户的自定义操作设置。

像这样，通过实时语义分析自动确定切换双模扬声器的不同工作模式的时机，并根据确定结果发送对应的控制指令，以控制双模扬声器进行工作模式切换操作，可简化用户操作，进一步提高声音输出控制的便捷性、及时性以及智能化程度。

可选的，该方法还包括：持续对通过麦克风拾取的声音进行实时语义分析，在音频广播模式下，若根据语义分析结果确认存在预设的第四关键词，则向该第四关键词指向的双模扬声器发送第一控制指令，以控制该第四关键词指向的双模扬声器进入超声波音频调制模式，向非该第四关键词指向的双模扬声器发送第三控制指令，以控制非该第四关键词指向的双模扬声器暂停工作，并当根据语义分析结果确认存在预设的第五关键词时，向非该第四关键词指向的双模扬声器发送第四控制指令，以控制非该第四关键词指向的双模扬声器恢复工作。其中，该第四关键词和该第五关键词可根据用户的自定义操作设置。

举例来说，假设参会人员包括：张三、李四、王五、赵六，分别对应双模扬声器1、2、3、4，张三为发言人，当检测到张三发出“请李四和王五注意”的语音时，根据预设的各双模扬声器与各参会人员的对应关系，控制双模扬声器2、3进入超声波音频调制模式，并控制双模扬声器4暂停工作，当检测到张三发出“请所有人注意”的语音时，控制双模扬声器4恢复工作。

步骤S403，在超声波音频调制模式下，从音、视频采集设备实时获取室内各用户的音、视频数据；

步骤S404，根据获取的音、视频数据，判断是否存在目标用户；

具体的，根据具体使用的音、视频采集设备，音、视频数据包括：音频数据，或视频数据，或音频和视频数据。

可选的，根据获取的音、视频数据，判断是否存在目标用户，具体包括：对获取的音、视频数据进行语义分析和/或图像分析；若根据语义分析结果，确认存在预设的第一关键词，和/或，根据图像分析结果，确认有用户的面部表情特征与预设的面部表情特征相匹配，则确认存在目标用户。其中，第一关键词例如“刚才说了什么？”、“没听见”这样的词语，预设的面部表情特征例如“皱眉”、“焦虑”等面部表情特征，在实际应用中具体可根据用户的自定义操作设置。在一实际应用例中，当确认用户说了“没听见”的语句，或者，做出了“皱眉”的表情，或者，在说了“没听见”的同时做出了“皱眉”的表情时，确认存在听不见双模扬声器输出的声音的目标用户。

步骤S405，若存在目标用户，则定位目标用户的位置，并根据定位得到的位置调整目标用户对应的目标双模扬声器的声音输出方向；

具体的，若存在目标用户，则根据通过音、视频采集设备实时获取的室内各用户的音、视频数据，定位目标用户的位置，并根据定位得到的该目标用户的位置。然后，通过控制该目标用户对应的目标双模扬声器上的旋转马达驱动转轴带动该目标双模扬声器旋转的方式，调整该目标双模扬声器的声音输出方向。若不存在该目标用户，则返回执行步骤S403。

其中，根据通过音、视频采集设备实时获取的室内各用户的音、视频数据，定位目标用户的位置，具体包括：

首先，将该音、视频数据中包含上述第一关键词的声音的声纹特征与预先采集的室内各用户的声纹特征进行匹配(即，执行声纹识别操作)，并将声纹特征匹配度最高的用户确定为该目标用户；或者，

将该音、视频数据中具有预设的面部表情特征的人脸的脸部特征与预先采集的室内各用户的脸部特征进行匹配(即，执行人脸识别操作)，并将脸部特征匹配度最高的用户确定为该目标用户；或者，

分别执行上述声纹识别操作和/或人脸识别操作，并根据上述声纹识别操作的结果和/或人脸识别操作的结果，确定该目标用户。

然后，根据该音、视频数据中的画面中各用户与画面中的预设物体的位置关系，定位该目标用户的位置。

其中，画面中的预设物体例如可以是写有用户名称的铭牌、水杯、会议桌、投影仪、幕布、黑板等物体，计算机装置中预设有上述物体的位置参数，根据画面中上述物体与各用户的距离，可确定该目标用户的位置。然后根据该目标用户的位置以及目标双模扬声器当前的水平指向角，确定目标双模扬声器的旋转方向和旋转幅度，进而根据该旋转方向和旋转幅度，控制目标双模扬声器旋转。

进一步的，该方法还包括：在超声波音频调制模式下，以定期更新的方式缓存通过麦克风拾取的声音。当判断存在目标用户时，根据定位得到的位置调整目标用户对应的目标双模扬声器的声音输出方向之后，该方法还包括：控制目标双模扬声器将最后缓存的声音以超声波载波的方式输出。

具体的，定期更新的方式，即，按照预设的时间段将麦克风拾取的用户的声音缓存在存储器中，且每次只缓存当前时间段的声音。例如：在缓存时，用新的2分钟的声音数据覆盖旧的2分钟的声音数据，以减少空间占用。当存在目标用户时，则控制该目标用户对应的目标双模扬声器将最后缓存的声音以超声波载波的方式再次输出。可以理解的，若此时作为发言人的用户还没有结束发言，则将最后缓存的声音与麦克风实时拾取的声音首尾叠加后，再通过目标双模扬声器输出。

像这样，通过对用户的声音进行缓存，并在确认存在目标用户时，将缓存的声音数据再次播放，可确保声音输出的及时性和完整性。

步骤S406，当音频广播模式切换指令被触发时，向各双模扬声器发送第二控制指令，以控制各双模扬声器进入音频广播模式，并使得各双模扬声器将通过麦克风拾取的声音以普通音频的方式输出。

具体的，该音频广播模式切换指令可由该计算机装置根据用户在该计算机装置提供的交互界面中进行的预设第三操作触发，如：点击该交互界面中用于触发音频广播模式切换指令的菜单或按钮的操作。

于本实施例中，一方面，通过超声波音频调制模式切换指令和音频广播模式切换指令，可实现双模式声音输出的自由切换，因此可适用不同的应用场景，具有较高的实用性；另一方面，通过根据超声波音频调制模式切换指令，控制扩音矩阵中的各双模扬声器进入超声波音频调制模式，以使得各双模扬声器将通过麦克风拾取的声音以超声波载波的方式输出，由于超声波载波指向性强，音频声波只会沿着超声波扬声器的指向角的范围传播，会议室内不存在声反射，因此，既可避免会议室内的声电反馈造成的啸叫，消除回音和混响，又可使得输出的声音信号具有指向性强、清晰度高、保密性高等优点；再一方面，通过在超声波音频调制模式下，从音、视频采集设备实时获取室内各用户的音、视频数据，并根据获取的音、视频数据，在存在听不见双模扬声器输出的声音的目标用户时，根据该目标用户的位置，自动调整该目标用户对应的目标双模扬声器的声音输出方向，可以提高声音输出的效率，确保参会的所有用户均能够听到发言人的声音。

参见图6，本发明一实施例提供的声音输出控制系统的结构示意图。如图6所示，该声音输出控制系统包括：麦克风501、控制装置502、固定结构(图6中未标示)、多个旋转马达4、多个转轴5以及扩音矩阵(图6中未标示)。

其中，该扩音矩阵由多个上述图2至图4所示实施例中提供的双模扬声器1组成。麦克风501，用于拾取用户的声音。

控制装置502，用于执行上述图5所示实施例中的声音输出控制方法，具体可以但不限于包括：智能手机，平板电脑，音、视频播放器，手提电脑等可在移动中进行数据处理的移动终端，以及，台式计算机、服务器等非可在移动中进行数据处理的计算机终端。或者，控制装置502也可以是集成了控制芯片和存储器的控制电路。控制装置502通过数据线连接麦克风501和各双模扬声器1，或者，控制装置502还具有无线信号发射器，通过无线信号发射器与麦克风501和各双模扬声器1建立数据连接，并进行数据交互。该无线信号发射器可以但不限于包括：红外线、蓝牙、WIFI、DLNA等信号发射器。

进一步的，该固定结构包括：支架2和固定板3。其中，支架2固定在固定板3上，多个双模扬声器1通过多个转轴5可旋转地固定在支架2上。固定方式具体例如可以但不限于包括：螺丝、轴承、焊接、固定胶等方式。多个旋转马达4分别电性连接多个转轴5，用于驱动各自连接的转轴5带动对应的双模扬声器1旋转。

可以理解的，旋转马达4和转轴5是业内的常用元部件，在实际应用中，例如可采用型号为ZGB37RG12V24VZYTD520的旋转马达，本申请不做具体限定。

可选的，该扩音矩阵中可包括6个双模扬声器1。各双模扬声器1的指向角的覆盖范围分别为30度，6个双模扬声器1共同构成一个指向角的覆盖范围小于180度的合成矩阵，从而可以满足横向听众180度范围内任意角度的聆听需求。

可选的，该扩音矩阵中可包括9个双模扬声器1，9个双模扬声器1共同构成一个指向角的覆盖范围小于180度且大于160度的矩阵，从而可满足横向听众的聆听需求。各双模扬声器1的指向角的覆盖范围分别为20度，误差±0.3度。

各双模扬声器1在超声波音频调制模式下的输出频率优选为45KHz(千赫兹)。

进一步的，固定板3包括第一固定板3A和第二固定板3B，支架2为中空的长方体支架或框型支架。长方体支架固定在第一固定板3A和第二固定板3B之间。如图6和图7所示，各双模扬声器1通过各转轴5可旋转地固定在长方体支架的空腔内，各旋转马达4设置在各双模扬声器1的上端，并固定在支架2的顶部。各双模扬声器1之间的间距可以相等也可以不等，优选为相等。

可选的，该系统还包括：与各旋转马达4电性连接的多通道遥控接收模块和/或旋转控制按钮(图6中未示出)。该多通道遥控接收模块，用于根据接收的遥控信号，控制对应的旋转马达4驱动对应的转轴5旋转，从而调整双模扬声器1的水平指向角度。该多通道遥控接收模块，例如可以是多通道遥控接收器或多通道遥控接收机，具体例如可以是型号为TWH9238的多通道无线电遥控接收机。该旋转控制按钮为业内通用的物理按钮，可安装在支架2或固定板3上。用户可通过按压该旋转控制按钮，控制旋转马达4驱动对应的转轴5旋转，从而调整双模扬声器1的水平指向角度。

进一步的，该新型高清扩声系统还包括电源模块(图6中未示出)。该电源模块与该多通道遥控接收模块以及旋转马达4电性连接，用于为该多通道遥控接收模块以及旋转马达4提供电力支持。具体的，该电源模块可以但不限于包括：可充电电源，由工频变压器和整流滤波构成的工频电源，使用SPM系列开关电源驱动模块的开环式开关电源以及开关稳压电源(型号如DNC－450A)等电源中的任一种或几种的组合。进一步的，该电源模块，还可电性连接麦克风601、各旋转马达4以及各双模扬声器1，用于为麦克风601、各旋转马达4以及各双模扬声器1提供电力支持。

在实际使用当中，双模扬声器1的形态具体例如可以是扬声器音箱。扬声器音箱矩阵的每一个音箱的水平指向角度，要根据实际使用的环境要求进行微调，本申请采用遥控控制低速马达驱动转轴微调6个音箱的旋转角度，从而实现会议扩声指向角度可变可调。6个音箱的上端各安装有一个角度旋转马达。分别连接到6通道遥控接收机上。

本实施例中，一方面，通过超声波音频调制模式切换指令和音频广播模式切换指令，可实现双模式声音输出的自由切换，因此可适用不同的应用场景，具有较高的实用性；另一方面，通过根据超声波音频调制模式切换指令，控制扩音矩阵中的各双模扬声器进入超声波音频调制模式，以使得各双模扬声器将通过麦克风拾取的声音以超声波载波的方式输出，由于超声波载波指向性强，音频声波只会沿着超声波扬声器的指向角的范围传播，会议室内不存在声反射，因此，既可避免会议室内的声电反馈造成的啸叫，消除回音和混响，又可使得输出的声音信号具有指向性强、清晰度高、保密性高等优点；再一方面，通过在超声波音频调制模式下，从音、视频采集设备实时获取室内各用户的音、视频数据，并根据获取的音、视频数据，在存在听不见双模扬声器输出的声音的目标用户时，根据该目标用户的位置，自动调整该目标用户对应的目标双模扬声器的声音输出方向，可以提高声音输出的效率，确保参会的所有用户均能够听到发言人的声音。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的声音输出控制方法及系统的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种声音输出控制方法，其特征在于，所述方法包括：

搜索所属局域网内的音、视频采集设备，并与搜索到的所述音、视频采集设备建立数据连接；

当超声波音频调制模式切换指令被触发时，向扩音矩阵中的各双模扬声器发送第一控制指令，以控制各所述双模扬声器进入超声波音频调制模式，并使得各所述双模扬声器将通过麦克风拾取的声音以超声波载波的方式输出，其中所述扩音矩阵由多个所述双模扬声器组成，所述扩音矩阵的水平指向角的覆盖范围为180度至120度之间，在所述超声波音频调制模式下，所述水平指向角的覆盖范围之外的用户听不到所述双模扬声器输出的声音；

在所述超声波音频调制模式下，从所述音、视频采集设备实时获取室内各用户的音、视频数据，并根据获取的所述音、视频数据，判断是否存在目标用户，所述目标用户听不见所述双模扬声器输出的声音；

若存在所述目标用户，则定位所述目标用户的位置，并根据定位得到的所述位置调整所述目标用户对应的目标双模扬声器的声音输出方向；

当音频广播模式切换指令被触发时，向各所述双模扬声器发送第二控制指令，以控制各所述双模扬声器进入音频广播模式，并使得各所述双模扬声器将通过所述麦克风拾取的声音以普通音频的方式输出；

其中，所述双模扬声器包括：电源、音频扬声模块、超声波扬声模块以及模式切换联动开关；

所述音频扬声模块包括：音频放大器、音频功率放大器和音频扬声器；

其中，所述音频放大器的输入端电性连接所述麦克风，所述音频放大器的输出端电性连接所述音频功率放大器的输入端，所述音频功率放大器的输出端电性连接所述音频扬声器的输入端；

所述超声波扬声模块包括：信号处理模块和超声波扬声器，其中，所述信号处理模块包括：超声波发生器、混合调制器和超声波功率放大器；

其中，所述混合调制器的输入端电性连接所述超声波发生器的输出端和所述音频放大器的输出端，所述混合调制器的输出端电性连接所述超声波功率放大器的输入端，所述超声波功率放大器的输出端电性连接所述超声波扬声器的输入端；

所述音频放大器还与所述电源的正极电性连接，所述音频功率放大器、所述音频扬声器和所述超声波扬声器还与所述电源的负极电性连接；

所述模式切换联动开关包括联动的第一开关和第二开关；

所述第一开关，用于根据所述第一控制指令导通所述信号处理模块与所述电源的正极的连接，以及根据所述第二控制指令，导通所述音频功率放大器与所述电源的正极的连接；

所述第二开关，用于根据所述第一控制指令，断开所述音频功率放大器与所述超声波扬声器的连接，以及根据所述第二控制指令，导通所述音频功率放大器与所述超声波扬声器的连接。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取的所述音、视频数据，判断是否存在目标用户，包括：

对所述音、视频数据进行语义分析和/或图像分析；

若根据语义分析结果，确认存在预设的第一关键词，和/或，根据图像分析结果，确认有用户的面部表情特征与预设的面部表情特征相匹配，则确认存在所述目标用户。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述超声波音频调制模式下，以定期更新的方式缓存通过所述麦克风拾取的声音；

当判断存在所述目标用户时，所述根据定位得到的所述位置调整所述目标用户对应的目标双模扬声器的声音输出方向之后，所述方法还包括：

控制所述目标双模扬声器将最后缓存的声音以超声波载波的方式输出。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述当超声波音频调制模式切换指令被触发时，向扩音矩阵中的各双模扬声器发送第一控制指令之前，还包括：

持续对通过所述麦克风拾取的声音进行实时语义分析；

若根据语义分析结果确认存在预设的第二关键词，则触发所述超声波音频调制模式切换指令；

所述方法还包括：

在所述超声波音频调制模式下，若根据所述语义分析结果确认存在预设的第三关键词，则触发所述音频广播模式切换指令，向各所述双模扬声器发送所述第二控制指令。

5.一种声音输出控制系统，其特征在于，包括：麦克风、控制装置、固定结构、多个旋转马达、多个转轴以及多个双模扬声器组成的扩音矩阵；

所述麦克风，用于拾取用户的声音；

所述控制装置，用于执行声音输出控制方法，所述声音输出控制方法包括：

搜索所属局域网内的音、视频采集设备，并与搜索到的所述音、视频采集设备建立数据连接；

当超声波音频调制模式切换指令被触发时，向所述扩音矩阵中的各所述双模扬声器发送第一控制指令，以控制各所述双模扬声器进入超声波音频调制模式，并使得各所述双模扬声器将通过麦克风拾取的声音以超声波载波的方式输出，其中所述扩音矩阵的水平指向角的覆盖范围为180度至120度之间，在所述超声波音频调制模式下，所述水平指向角的覆盖范围之外的用户听不到所述双模扬声器输出的声音；

在所述超声波音频调制模式下，从所述音、视频采集设备实时获取室内各用户的音、视频数据，并根据获取的所述音、视频数据，判断是否存在目标用户，所述目标用户听不见所述双模扬声器输出的声音；

若存在所述目标用户，则定位所述目标用户的位置，并根据定位得到的所述位置调整所述目标用户对应的目标双模扬声器的声音输出方向；以及

当音频广播模式切换指令被触发时，向各所述双模扬声器发送第二控制指令，以控制各所述双模扬声器进入音频广播模式，并使得各所述双模扬声器将通过所述麦克风拾取的声音以普通音频的方式输出；

所述双模扬声器包括：电源、音频扬声模块、超声波扬声模块以及模式切换联动开关；

所述音频扬声模块包括：音频放大器、音频功率放大器和音频扬声器；

其中，所述音频放大器的输入端电性连接所述麦克风，所述音频放大器的输出端电性连接所述音频功率放大器的输入端，所述音频功率放大器的输出端电性连接所述音频扬声器的输入端；

所述超声波扬声模块包括：信号处理模块和超声波扬声器，其中，所述信号处理模块包括：超声波发生器、混合调制器和超声波功率放大器；

其中，所述混合调制器的输入端电性连接所述超声波发生器的输出端和所述音频放大器的输出端，所述混合调制器的输出端电性连接所述超声波功率放大器的输入端，所述超声波功率放大器的输出端电性连接所述超声波扬声器的输入端；

所述音频放大器还与所述电源的正极电性连接，所述音频功率放大器、所述音频扬声器和所述超声波扬声器还与所述电源的负极电性连接；

所述模式切换联动开关包括联动的第一开关和第二开关；

所述第一开关，用于根据所述第一控制指令导通所述信号处理模块与所述电源的正极的连接，以及根据所述第二控制指令，导通所述音频功率放大器与所述电源的正极的连接；

所述第二开关，用于根据所述第一控制指令，断开所述音频功率放大器与所述超声波扬声器的连接，以及根据所述第二控制指令，导通所述音频功率放大器与所述超声波扬声器的连接；

多个所述双模扬声器通过多个所述转轴可旋转地固定在所述固定结构上；

多个所述旋转马达固定在所述固定结构上，并分别连接多个所述转轴，用于根据所述控制装置发送的旋转控制指令，驱动各自连接的所述转轴带动对应的所述双模扬声器旋转，以在所述超声波音频调制模式下调整对应的所述双模扬声器的声音输出方向。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述根据获取的所述音、视频数据，判断是否存在目标用户，包括：

对所述音、视频数据进行语义分析和/或图像分析；

若根据语义分析结果，确认存在预设的第一关键词，和/或，根据图像分析结果，确认有用户的面部表情特征与预设的面部表情特征相匹配，则确认存在所述目标用户。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述扩音矩阵中包括6个所述双模扬声器，各所述双模扬声器在所述超声波音频调制模式下的指向角分别为30度；或者，

所述扩音矩阵中包括9个所述双模扬声器，各所述双模扬声器在所述超声波音频调制模式下的指向角分别为20度。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：电源模块；

所述电源模块，电性连接所述麦克风、各所述旋转马达以及各所述双模扬声器，用于为所述麦克风、各所述旋转马达以及各所述双模扬声器提供电力支持。

9.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述固定结构包括：支架和固定板；

所述固定板包括第一固定板和第二固定板，所述支架为中空的长方体支架；

所述长方体支架固定在所述第一固定板和所述第二固定板之间；

各所述双模扬声器通过各所述转轴可旋转地固定在所述长方体支架的空腔内，各所述旋转马达设置在各所述双模扬声器的上端。

10.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述双模扬声器还包括：外壳、开关按钮以及信号接收模块；

所述开关按钮设置在所述外壳上，并电性连接所述模式切换联动开关；

所述信号接收模块，与所述模式切换联动开关电性连接，用于接收所述控制装置发送的所述第一控制指令和所述第二控制指令并转发给所述模式切换联动开关；

所述系统还包括：与各所述旋转马达电性连接的多通道遥控接收模块和/或旋转控制按钮；

所述多通道遥控接收模块，用于接收所述控制装置发送的所述旋转控制指令。

11.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述声音输出控制方法还包括：

在所述超声波音频调制模式下，以定期更新的方式缓存通过所述麦克风拾取的声音；

当判断存在所述目标用户时，所述根据定位得到的所述位置调整所述目标用户对应的目标双模扬声器的声音输出方向之后，所述方法还包括：

控制所述目标双模扬声器将最后缓存的声音以超声波载波的方式输出。

12.如权利要求5至11中的任一项所述的系统，其特征在于，所述当超声波音频调制模式切换指令被触发时，向所述扩音矩阵中的各所述双模扬声器发送第一控制指令之前，还包括：

持续对通过所述麦克风拾取的声音进行实时语义分析；

若根据语义分析结果确认存在预设的第二关键词，则触发所述超声波音频调制模式切换指令；

所述声音输出控制方法还包括：

在所述超声波音频调制模式下，若根据所述语义分析结果确认存在预设的第三关键词，则触发所述音频广播模式切换指令，向各所述双模扬声器发送所述第二控制指令。

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