CN101459797B - 一种声音定位的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种声音定位的方法及系统，所述的方法包括如下步骤：a、显示装置接收声音信号，根据所述声音信号中的主音源位置信息解析出所述主音源的水平位置信息和垂直位置信息；b、所述的显示装置根据所述的主音源的水平位置信息从分布于所述的显示装置显示平面上方的两个或者两个以上的扬声器和下方的两个或者两个以上的扬声器中选择一个扬声器发声，根据所述的主音源的垂直位置信息从分布于所述显示装置显示平面左方的两个或者两个以上的扬声器和分布于所述的显示装置显示平面右方的两个或者两个以上的扬声器中选择一个发声。

Description

一种声音定位的方法及系统

技术领域

本发明属于显示技术领域，尤其涉及显示设备的声音再现的技术。 

背景技术

现有的显示设备在提供图像信息的同时，还提供了越来越丰富的声音信息给用户，用户对显示设备的图像质量的要求越来越高，同时对声音质量的要求也越来越高。 

以电视机为例，电视信号声音的再现一般通过电视机上的音箱来实现。目前比较普遍的方法是：在电视机机壳的左右两侧上各安装一个扬声器，通过左右扬声器的配合来再现与图像对应的声音，从而实现声音和图像的同步再现。在高品质的电视设备中，有时使用一个普通的扬声器往往不能达到预期的效果，因此，会同时在左右两侧采用一个低音扬声器和一个高音扬声器。也有的电视设备只配置一个低音扬声器，并放置在电视机机壳的下方，而配置的高音扬声器则左右各一个，以达到同样的效果。 

众所周知，采用在电视机机壳的左右两侧各安装一个扬声器，是利用声音印象(sound imaging)系统的原理，获得不同的声音效果，以更好地还原音视频录制时的真实场景。通过控制这左右设置的扬声器的发声，使得用户听起来声音好像是来自这两个扬声器中间的某一点上。因此，目前的电视机都普遍采用这种方法来设计和安装扬声器。 

在电视机屏幕比较小的情况下，用这种方法来进行声音和图像的还原协调是比较合适的，但随着电视逐渐平板化，电视机的尺寸也逐渐加大，不断有更大尺寸(甚至有超过100寸)的电视面市。在电视机尺寸比较大的情况下，利用这种系统原理及安装两个扬声器来进行声音还原，声音效果将会非常粗糙，无法对电视画面中不同位置的声音来源(比如人说话的口型对应的位置)进行准确的声音位置再现，所有上下左右的声音只能通过水平方向的声音位置来表达和体现，无法真实准确的进行真实声音的还原。如此将大大降低平板电视产品的播放效果。如图1所示，利用电视机机壳上的两个高音扬声器10、20，可以实现水平方向上主音源声音S位置的移动。但是，如果主音源S在垂直方向上有移动时，采用如图1的方式安装两个扬声器10、20就无法准确的进行声音位置的重现。 

为此，有必要寻求一种技术方案，能够实现真实准确地进行声音与图像位置符合的准确再现，为用户提供一个舒适的声音效果和体验。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种声音定位的方法及系统，旨在解决现有技术中存在的大屏幕显示设备的扬声器发声时与图像中的音源位置偏差较大的问题。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

一种声音定位的方法，所述的方法包括如下步骤： 

a、显示装置接收声音信号，根据所述声音信号中的主音源位置信息解析出所述主音源的水平位置信息和垂直位置信息； 

b、所述的显示装置根据所述的主音源的水平位置信息从分布于所述的显示装置显示平面上方的两个或者两个以上的扬声器和下方的两个或者两个以上的扬声器中选择一个扬声器发声，根据所述的主音源的垂直位置信息从分布于所述显示装置显示平面左方的两个或者两个以上的扬声器和分布于所述的显示装置显示平面右方的两个或者两个以上的扬声器中选择一个发声；其中， 

所述主音源位置信息用坐标表示，横坐标表示所述主音源离原点的横向距离占整个横向距离百分比，纵坐标表示所述主音源离原点的纵向距离占整个纵向距离百分比，所述的原点为所述显示平面的左下角； 

所述的显示装置将表示所述的主音源水平位置信息的横坐标与所述上方和 下方的扬声器的位置信息比较，选择所述上方和下方对应位置的扬声器，然后根据所述纵坐标从所述上方和下方对应位置的扬声器中选择一个发声； 

所述的显示装置将表示所述的主音源垂直位置信息的纵坐标与所述左方和右方的扬声器的位置信息比较，选择所述左方和右方对应位置的扬声器，然后根据所述横坐标从所述左方和右方的扬声器中选择一个发声。 

其中步骤b具体包括： 

b1、所述的显示装置根据所述的主音源的水平位置信息选中分布于所述显示装置显示平面的上方/下方的扬声器，然后从所述的上方/下方的扬声器中选中一个扬声器发声；同时，所述的显示装置根据所述的主音源的垂直位置信息选中分布于所述显示装置显示平面的左方/右方的扬声器，然后从所述的左方/右方的扬声器中选中一个扬声器发声。 

本发明还提供了一种声音定位的系统，所述的系统包括显示装置，所述的系统还包括分布于所述的显示装置显示平面上下左右方向的扬声器，所述上下和左右方向的扬声器分别为两个或者两个以上，所述的显示装置用来根据主音源的水平位置信息从分布于所述的显示装置显示平面上方和下方的扬声器中选择一个扬声器发声，并用来根据所述的主音源的垂直位置信息从分布于所述显示装置显示平面左方和右方的扬声器中选择一个发声；其中， 

所述主音源位置信息用坐标表示，横坐标表示所述主音源离原点的横向距离占整个横向距离百分比，纵坐标表示所述主音源离原点的纵向距离占整个纵向距离百分比，所述的原点为所述显示平面的左下角； 

所述的显示装置将表示所述的主音源水平位置信息的横坐标与所述上方和下方的扬声器的位置信息比较，选择所述上方和下方对应位置的扬声器，然后根据所述纵坐标从所述上方和下方对应位置的扬声器中选择一个发声； 

所述的显示装置将表示所述的主音源垂直位置信息的纵坐标与所述左方和右方的扬声器的位置信息比较，选择所述左方和右方对应位置的扬声器，然后根据所述横坐标从所述左方和右方的扬声器中选择一个发声。 

所述的显示装置包括MCU和声像同步控制单元，所述的MCU用来解析所述显示装置接收的声音信号中的主音源位置信息，所述的声像同步控制单元用来根据所述的主音源位置信息从所述的上下左右方向分布的扬声器中选择发声的扬声器。 

所述的声像同步控制单元包括声像同步控制器、水平方向多路模拟开关和选择开关，所述的MCU用来解析所述显示装置接收的声音信号中的标识主音源位置信息的横坐标和纵坐标，所述的声像同步控制器用来将所述的横坐标与所述上方和下方的扬声器的位置信息比较，通过所述水平方向多路模拟开关选择所述上方和下方对应位置的扬声器，然后根据所述纵坐标通过所述选择开关从所述上方和下方对应位置的扬声器中选择一个发声。 

所述的声像同步控制单元还包括垂直方向多路模拟开关和选择开关，所述的MCU用来解析所述显示装置接收的声音信号中的标识主音源位置信息的横坐标和纵坐标，所述的声像同步控制器用来将所述的纵坐标与所述左方和右方的扬声器的位置信息比较，通过垂直方向多路模拟开关选择所述左方和右方对应位置的扬声器，然后根据所述横坐标通过所述选择开关从所述左方和右方的扬声器中选择一个发声。 

所述显示装置显示平面上下左右方向分布的扬声器的数目根据所述的显示装置显示平面的尺寸确定。 

本发明克服现有技术的不足，采用在显示设备显示平面的上下左右四个方向分别设置两个或者两个以上的扬声器，然后根据声音信号中的主音源水平位置信息从上方或者下方的扬声器中选择一个发声，根据主音源垂直位置信息从左方或者右方的扬声器中选择一个发声的技术方案，实现了显示设备的扬声器位置与图像中主音源的位置比较准确的对应，从而比较真实地再现了声像原来的位置对应关系，提升了电视产品的表现力和性能，也为用户带来了更好的体验。 

附图说明

图1是现有电视机扬声器设置的示意图； 

图2是本发明实施例提供的电视机扬声器设置示意图； 

图3是本发明实施例提供的电视机的系统结构图； 

图4是本发明实施例所述的声像同步控制单元的原理框图； 

具体实施方式

本发明提供的技术方案是：沿电视机的显示屏(显示平面)外框水平方向和垂直方向四个边缘分别设置两个或者两个以上的扬声器，这些扬声器按照方向分成两组：水平方向组和垂直方向组。在同一时刻，通过控制选择水平方向组中一个扬声器和垂直方向组中一个扬声器的发声，使得发声扬声器的位置可以与显示设备图像中主音源的位置更加接近。 

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

本发明实施例中，显示设备以电视机为例，本发明提供的技术方案除了可以应用在电视机中之外，还可以应用在其他的显示设备之中，本领域的普通技术人员无需经过创造性的劳动即可实现，此不赘述。 

本发明实施例的实现需要在通常的声音信号中加入主音源的平面位置信息，例如让平面位置信息表示为主音源的坐标，再通过MCU判断其所在区域。 

具体来说，主音源的坐标，是以屏幕左下角为原点，并用主音源横向位置和纵向位置偏离原点距离相对于整个横向距离和纵向距离的百分比(按四含五入的方式取两位)作为标识。例如，某一时刻，主音源的位置为(20，70)，则表示主音源位于：离原点的横向距离占整个横向距离的20％、且离原点的纵向距离占整个纵向距离的70％的位置上。 

同时，为实现本发明的目的，在电视机的上下左右四边增加了多个扬声器。 根据这些扬声器的安放位置信息，在电视机中事先设定每个扬声器相对于所在电视机屏幕边缘的位置百分比信息，并把这些信息存储在电视机MCU中。例如，在电视机水平方向的上边设置了四个扬声器从左至右分别命名为P31、P32、P33、P34，同时以电视机左下角为原点，则每个扬声器分别对应的位置百分比信息为：P31对应1-25％，P32对应26-50％，P32对应51-75％，P34对应76-100％。 

当电视机收到主音源的坐标信息时，只需要提取出对应的水平方向和垂直方向的坐标信息，然后与电视机存储的电视机本地扬声器的位置信息进行对比，并相应地选择扬声器进行声音输出。 

再有，电视机MCU根据主音源坐标信息来确定扬声器时，还有一个原则：根据另一方向的坐标信息确定这一方向边缘的选择。即，在水平方向上，选择上边的扬声器或是下边的扬声器，要根据主音源垂直坐标的数据来确定，规则是，如果主音源垂直坐标小于等于50，则选择水平方向下方的扬声器，其他则选择水平方向上方的扬声器；在垂直方向上，选择左边的扬声器或是右边的扬声器，要根据主音源水平坐标的数据来确定，规则是，如果主音源水平坐标小于等于50，则选择垂直方向左边的扬声器，其他则选择垂直方向右方的扬声器。基于电视设备及信号数字化的基础。 

在普通的声音信号加入标识主音源位置信息的技术已是本领域内熟知的技术，本发明实施例中，声音信号中携带标识主音源位置的信息是以这一技术为基础的，此不赘述。 

本发明实施例提供的电视机的结构图如图2所示，电视机机壳的上下左右分别都设置有多个扬声器，具体扬声器数量根据电视机尺寸的不同而不同，本发明实施例中按照如下的原则确定：设电视机的尺寸为X，则通过计算可以得出电视机垂直方向的尺寸为X*3/5，设为M，则M＝X*3/5；然后根据M/10的结果来取整数(小数按照四舍五入的原则)，得到一个数字N；即N就是电视机垂直方向需要设置扬声器的个数。同理，电视机水平方向的尺寸为X*4/5，设为J，则J＝X*4/5；然后根据J/10的结果来取整数(小数按照四舍五入的原则)， 得到一个数字K；即K就是电视机水平方向需要设置扬声器的个数。 

图2中，电视机上下左右4个方向分别设置了4个扬声器，如左边的P12，右边的P22，上方的P34，下方的P41、P42、P43和P44，扬声器的编号中的前一个数字代表该扬声器在电视机显示屏边框的方位，如1代表左边，2代表右边，3代表上方，4代表下方，后一个数字代表该扬声器在该方位上的4个扬声器中的位置，如1代表1号位，2代表2号位，3代表3号位，4代表4号位，如P22表示其属于右边4个扬声器中垂直方向的位置为2号位的扬声器，P12表示其属于左边4个扬声器中垂直方向为位置为2号位的扬声器，其他的扬声器依次类推。 

由于电视机机壳的每一个边都设置多个扬声器，因此，还在电视机机壳的每一个边上都设置了一个固定架，用于将多个扬声器固定在这个边框上。 

为控制扬声器的选择，以便配合图像中不同位置的声音源来选择不同位置的扬声器的发声，在电视机系统中增加了声像同步控制单元，如图3所示，声像同步控制单元连接电视机MCU、音频处理模块和扬声器，电视机接收到声音信号后，MCU对声音信号中的标识主音源位置的信息进行解析，然后根据解析出的位置信息指示声像同步控制单元选择扬声器，用以实现对不同情况下主音源扬声器的选择和组合，将音频处理模块输出的信号传输到扬声器播放。 

请参阅图4，声像同步控制单元包括声像同步控制器、垂直方向多路模拟开关、水平方向多路模拟开关、以及选择开关K11、K12、K13、K14和K21、K22、K23和K24，其中K13、K14、K23和K24图中未示出。K11、K12、K13、K14对应垂直方向的8个扬声器，K21、K22、K23和K24对应水平方向的8个扬声器。K11对应扬声器P11和P12，K12对应扬声器P12和P22，K13对应扬声器P13和P23，K14对应扬声器P14和P24，K21对应扬声器P31和P41，K22对应扬声器P32和P42，K23对应扬声器P33和P43，K24对应扬声器P34和P44，电视机MCU在解析主音源的位置信息后，发出控制信息到声像同步控制器。声像同步控制器接收MCU指令，首先控制垂直方向多路模拟开关和 水平方向多路模拟开关，以选择水平方向和垂直方向需要发声的扬声器；同时，声像同步控制器还要控制相应位置的选择开关，以选择水平方向上的一个扬声器和垂直方向上的一个扬声器，从而实现准确位置的扬声器的发声。 

对于在屏幕上各个分区域的内部，例如图1所示的A1和A2，都处于屏幕的左下角位置。当主音源的发声位置处于A1位置时，MCU解析出其主音源的坐标为(20，30)，然后与各个扬声器的位置信息对比，首先确定垂直方向的2号位置需要发声，水平方向的1号位置需要发声，于是，在声像同步控制器的控制下，垂直方向多路模拟开关把输入的声音信号输出到K12开关对应的输出口，水平方向多路模拟开关把输入的声音信号输出到K21开关对应的输出口；然后K12开关在声像同步控制器的控制下掷到P12扬声器端口，K21开关在声像同步控制器的控制下掷到P41扬声器端口；这样一来，P12扬声器和P41扬声器获得声音信号而发声，利用声音印象系统的原理，让用户感觉声音真的来自于屏幕A1的位置，从而实现声像比较对应的再现。 

当主音源的发声位置处于A2，MCU解析出其主音源的坐标为(30，30)，位置时，然后与各个扬声器的位置信息对比，首先确定垂直方向的2号位置需要发声，水平方向也是2号位置需要发声，于是，在声像同步控制器的控制下，垂直方向多路模拟开关把输入的声音信号输出到K12开关对应的输出口，水平方向多路模拟开关把输入的声音信号输出到K22开关对应的输出口；然后K12开关在声像同步控制器的控制下掷到P12扬声器端口，K22开关在声像同步控制器的控制下掷到P42扬声器端口；这样一来，P12扬声器和P42扬声器获得声音信号而发声，利用声音印象系统的原理，让用户感觉声音真的来自于屏幕A2的位置，从而实现声像比较对应的再现。 

当主音源的发声位置处于A3位置时，在系统的控制下，首先确定垂直方向的2号位置需要发声，水平方向的3号位置需要发声，于是，在声像同步控制器的控制下，垂直方向多路模拟开关把输入的声音信号输出到K12开关对应的输出口，水平方向多路模拟开关把输入的声音信号输出到K23开关对应的输 出口；然后K12开关在声像同步控制器的控制下掷到P22扬声器端口，K23开关在声像同步控制器的控制下掷到P43扬声器端口；这样一来，P22扬声器和P43扬声器获得声音信号而发声，利用声音印象系统的原理，让用户感觉声音真的来自于屏幕A3的位置，从而实现声像比较对应的再现。 

同理，当主音源的发声位置处于A4位置时，在系统的控制下，首先确定垂直方向的2号位置需要发声，水平方向的4号位置需要发声，于是，在声像同步控制器的控制下，垂直方向多路模拟开关把输入的声音信号输出到K12开关对应的输出口，水平方向多路模拟开关把输入的声音信号输出到K24开关对应的输出口；然后K12开关在声像同步控制器的控制下掷到P22扬声器端口，K24开关在声像同步控制器的控制下掷到P44扬声器端口；这样一来，P22扬声器和P44扬声器获得声音信号而发声，利用声音印象系统的原理，让用户感觉声音真的来自于屏幕A4的位置，从而实现声像比较对应的再现。 

[0045] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种声音定位的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

a、显示装置接收声音信号，根据所述声音信号中的主音源位置信息解析出所述主音源的水平位置信息和垂直位置信息；

b、所述的显示装置根据所述的主音源的水平位置信息从分布于所述的显示装置显示平面上方的两个或者两个以上的扬声器和下方的两个或者两个以上的扬声器中选择一个扬声器发声，根据所述的主音源的垂直位置信息从分布于所述显示装置显示平面左方的两个或者两个以上的扬声器和分布于所述的显示装置显示平面右方的两个或者两个以上的扬声器中选择一个发声；其中，

所述主音源位置信息用坐标表示，横坐标表示所述主音源离原点的横向距离占整个横向距离百分比，纵坐标表示所述主音源离原点的纵向距离占整个纵向距离百分比，所述的原点为所述显示平面的左下角；

所述的显示装置将表示所述的主音源水平位置信息的横坐标与所述上方和下方的扬声器的位置信息比较，选择所述上方和下方对应位置的扬声器，然后根据所述纵坐标从所述上方和下方对应位置的扬声器中选择一个发声；

所述的显示装置将表示所述的主音源垂直位置信息的纵坐标与所述左方和右方的扬声器的位置信息比较，选择所述左方和右方对应位置的扬声器，然后根据所述横坐标从所述左方和右方的扬声器中选择一个发声。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤b具体包括：

b1、所述的显示装置根据所述的主音源的水平位置信息选中分布于所述显示装置显示平面的上方/下方的扬声器，然后从所述的上方/下方的扬声器中选中一个扬声器发声；同时，所述的显示装置根据所述的主音源的垂直位置信息选中分布于所述显示装置显示平面的左方/右方的扬声器，然后从所述的左方/右方的扬声器中选中一个扬声器发声。

3.一种声音定位的系统，所述的系统包括显示装置，其特征在于，所述的系统还包括分布于所述的显示装置显示平面上下左右方向的扬声器，所述上下和左右方向的扬声器分别为两个或者两个以上，所述的显示装置用来根据主音源的水平位置信息从分布于所述的显示装置显示平面上方和下方的扬声器中选择一个扬声器发声，并用来根据所述的主音源的垂直位置信息从分布于所述显示装置显示平面左方和右方的扬声器中选择一个发声；其中，

所述主音源位置信息用坐标表示，横坐标表示所述主音源离原点的横向距离占整个横向距离百分比，纵坐标表示所述主音源离原点的纵向距离占整个纵向距离百分比，所述的原点为所述显示平面的左下角；

所述的显示装置将表示所述的主音源水平位置信息的横坐标与所述上方和下方的扬声器的位置信息比较，选择所述上方和下方对应位置的扬声器，然后根据所述纵坐标从所述上方和下方对应位置的扬声器中选择一个发声；

所述的显示装置将表示所述的主音源垂直位置信息的纵坐标与所述左方和右方的扬声器的位置信息比较，选择所述左方和右方对应位置的扬声器，然后根据所述横坐标从所述左方和右方的扬声器中选择一个发声。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的显示装置包括MCU和声像同步控制单元，所述的MCU用来解析所述显示装置接收的声音信号中的主音源位置信息，所述的声像同步控制单元用来根据所述的主音源位置信息从所述的上下左右方向分布的扬声器中选择发声的扬声器。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的声像同步控制单元包括声像同步控制器、水平方向多路模拟开关和选择开关，所述的MCU用来解析所述显示装置接收的声音信号中的标识主音源位置信息的横坐标和纵坐标，所述的声像同步控制器用来将所述的横坐标与所述上方和下方的扬声器的位置信息比较，通过所述水平方向多路模拟开关选择所述上方和下方对应位置的扬声器，然后根据所述纵坐标通过所述选择开关从所述上方和下方对应位置的扬声器中选择一个发声。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的声像同步控制单元还包括垂直方向多路模拟开关和选择开关，所述的MCU用来解析所述显示装置接收的声音信号中的标识主音源位置信息的横坐标和纵坐标，所述的声像同步控制器用来将所述的纵坐标与所述左方和右方的扬声器的位置信息比较，通过垂直方向多路模拟开关选择所述左方和右方对应位置的扬声器，然后根据所述横坐标通过所述选择开关从所述左方和右方的扬声器中选择一个发声。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述显示装置显示平面上下左右方向分布的扬声器的数目根据所述的显示装置显示平面的尺寸确定。