CN104240735B - 一种智能音箱音频播放方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能音箱音频播放方法及系统，此系统包括：音频流服务器、客户端控制设备和智能音箱。播放方法具体为：S1、客户端控制设备在自身所处的局域网中搜索智能音箱，并与其建立连接；S2、客户端控制设备通过网络连接到音频流服务器，获取若干个点播或应用的URL；S3、客户端控制设备将点播或者应用的URL发送给智能音箱；S4、用户在智能音箱上选择一个URL，智能音箱通过被选择的URL与音频流服务器建立连接，播放URL对应的音频流。客户端控制设备在预设完成以后可以关机或者脱离系统，智能音箱可以直接连接到音频流服务器进行播放，操作简单。本发明适用于家庭、宾馆、咖啡厅、写字楼等场合的音频收听。

Description

一种智能音箱音频播放方法及系统

技术领域

本发明涉及网络音频播放领域，尤其是涉及一种操作简便的智能音箱音频播放方法及系统。

背景技术

目前传统音箱是通过线缆与功放、电脑等设备连接，播放CD、硬盘、SD卡等物理存储介质上的音频文件，从而给听众带来声乐娱乐的享受。近期年来，随着近距离无线传输技术，如蓝牙、WiFi的出现，蓝牙音箱、WiFi音箱随着进入大众的生活，如申请公布号为CN102768849A的专利文献，名称是基于无线音频数据传输的音乐播放系统，它包括发送端、接收端和音箱，发送端为运行于移动终端设备上基于AndroidSDK开发的音乐播放器，该移动终端上安装有支持WiFi功能的Android系统，音乐播放器自定义底层解码库，将解码后的脉冲调制数据通过WiFi网络进行传输，移动终端为智能手机或者平板电脑。接收端包括主控单元、WiFi网络单元和数模转换输出单元，主控单元结合外围存储设备完成中央控制功能；WiFi网络单元通过USB HOST方式连接到主控单元，WiFi网络模块通过无线网络传输的方式接收发送端传输的音频数据，并将音频数据发送给主控模块；数模转换输出单元对音频数据做数模转换，完成音频接收播放，同时提供输出接口，音箱连接接收端，直接输出对应的音频信号。

此外申请号为201310293723.0、201320109198.8等方案也公开了一些无线音箱系统。这类无线技术解决了音箱必须通过线缆连接播放设备的限制，但是有四个问题依然没有解决：1、除让音箱作为发声设备外，无法让其具有智能播放器的功能；2、一个控制软件同时控制多台智能音箱播放不同的曲目；3、让用户摆脱音频文件数量受制于物理介质容量的限制，播放近似无限多喜爱的音乐；4、使用中难以脱离智能手机或个人电脑等控制设备，操作较为复杂，对于老年人或儿童或者文化水平相对低的人来说不易掌控调整。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的难以脱离控制设备、操作复杂、播放内容受限程度高等的技术问题，提供一种易于控制、操作简单、播放时不需要控制设备、播放内容广泛的一种智能音箱音频播放方法及系统。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种智能音箱音频播放方法，包括以下步骤：

S1、客户端控制设备在自身所处的局域网中搜索智能音箱，并与其建立连接；

S2、客户端控制设备通过网络连接到音频流服务器，获取若干个点播或应用的URL；

S3、客户端控制设备将点播或者应用的URL发送给智能音箱；

S4、用户在智能音箱上选择一个URL，智能音箱通过被选择的URL与音频流服务器建立连接，播放URL对应的音频流。

作为优选，客户端控制设备与智能音箱建立连接以后，智能音箱将自身状态参数发送给客户端控制设备，状态参数包括智能音箱中已经存储的URL地址；客户端控制设备连接到音频流服务器以后，发送状态参数给音频流服务器，音频流服务器通过状态参数为客户端控制设备推荐音频。

作为优选，用户通过智能音箱上的打分按钮对正在收听的音频打分，分数存储在音箱中，作为状态参数的一部分；音频流服务器上所存储的音频设有标签，标签可以包括歌曲、戏曲、流行、古典、网络、欢快、优雅等，管理员在建立音频以后即为其设定好标签。；音频服务器接收到状态参数以后，通过改进型协同过滤算法为客户端控制设备推荐音频，具体的推荐音频选择流程如下：

A1、查找与目标用户相似度最高的N个邻居用户；

A2、选择一个未评分音频c，计算未评分音频c与目标用户在有效时间内的最高评分音频之间的音频相关性Rc；未评分音频定义为目标用户未评分过的音频；

A3、根据邻居用户对未评分音频c的评分值和音频相关性Rc计算目标用户对未评分音频c的预计评分值Pc；

A4、重复步骤A2和A3，直至所有未评分音频都被计算出预计评分值；

A5、将所有未评分音频根据预计评分值进行排序，向用户推荐预计评分值最高的M个未评分音频；

目标用户即为状态参数对应的智能音箱；被推荐的音频的URL在步骤S2中被发送给智能音箱。

作为优选，所述步骤A1中，查找与目标用于相似度最高的N个邻居用户具体为：

A11、选择一个邻居用户，查找目标用户和此邻居用户都评分过的所有音频；设查找到的音频数量为n；

A12、计算目标用户和此邻居用户之间的相似度r，计算公式为

式中，x_i为目标用户对第i个音频的评分，为目标用户对查找到的n个音频的平均评分值，y_i为此邻居用户对第i个音频的评分，为此邻居用户对查找到的n个音频的平均评分值；

A13、重复步骤A11和A12，直至所有邻居用户都计算完毕；

A14、对所有邻居用户根据相似度排序，选择相似度最高的N个邻居用户。

作为优选，步骤A2中，计算未评分音频c与目标用户在有效时间内的最高评分音频之间的音频相关性Rc具体为：

A21、读取未评分音频c各个标签的值；

A22、读取所述最高评分音频的各个标签的值；

A23、计算所述最高评分音频和此未评分音频c之间的相关性Rc，计算公式如下：

公式中，m为标签总数，T_i为最高评分音频的第i个标签的值，C_i为此未评分音频c的第i个标签的值；∩为同或运算；

每个标签的值为1或0。

作为优选，所述步骤A3中，根据邻居用户对未评分音频的评分值和音频相关性Rc计算目标用户对未评分音频c的预计评分值Pc具体为按如下公式计算：

公式中，为目标用户对自身已评音频的平均评分值，为第u个邻居用户对自身已评音频的平均评分值，r_u为目标用户和第u个邻居用户之间的相似度，K_u,c为第u个邻居用户对未评分音频c的评分值。

一般N不小于5。

步骤A2中，有效时间初选值为15天至30天，如果用户在有效时间内未进行评分操作，则选择用户最近的10次评分中最高评分对应的音频作为最高评分音频。音频标签越多、被评分次数越多、用户自身评分次数越多则推荐精度也会越高。用户需要先给听过的至少一个音频打分以后，系统才能为其推荐合适的未评分音频，评过的音频越多则推荐的精确度也会越高。

一种智能音箱音频播放系统，包括：

音频流服务器：提供音频点播和直播服务，为客户端控制设备提供音频流对应的URL，为连接到URL的智能音箱提供对应的音频流；

客户端控制设备：与音频流服务器连接，获取音频流的URL，并将URL传递给智能音箱；

智能音箱：根据客户端控制设备提供的URL连接到音频流服务器获取音频流，并进行播放，用户可以通过切换URL来更换音频流内容。

作为优选，所述智能音箱包括主控模块、网络模块、功放模块、扬声器、电源模块和按键模块，所述网络模块、功放模块和按键模块分别与主控模块连接，所述扬声器与功放模块连接，所述电源模块为整个智能音箱供电。

作为优选，所述客户端控制设备为智能手机或个人计算机或平板电脑。

本发明带来的实质性效果是，客户端控制设备在预设完成以后可以关机或者脱离系统，智能音箱可以直接连接到音频流服务器进行播放，用户只需要用按键进行切换就能够选择不同的预设内容，操作简单。

附图说明

图1是本发明的一种智能音箱音频播放系统结构示意图；

图2是本发明的一种推荐音频的选择流程图；

图中：1、音频流服务器，2、客户端控制设备，3、智能音箱。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种智能音箱音频播放系统，如图1所示，包括音频流服务器1、客户端控制设备2和若干个智能音箱。智能音箱和客户端控制设备都通过网络与音频流服务器连接，智能音箱还通过局域网络与客户端建立连接。

智能音箱包括主控模块、网络模块、功放模块、扬声器、电源模块和按键模块，所述网络模块、功放模块和按键模块分别与主控模块连接，所述扬声器与功放模块连接，所述电源模块为整个智能音箱供电。主控模块包括有存储器，用于存储URL。网络模块包括无线网络模块和有线网络模块中的一项或两项。主控模块将来自于音频流服务器的音频流数据解码，通过功放模块放大，输出到扬声器进行播放。按键模块包括音量控制按键、上一曲、下一曲、播放、暂停、频道切换等按钮。

客户端控制设备为智能手机或个人计算机或平板电脑，客户端控制设备上运行有客户端程序。

此智能音箱音频播放系统运行有音频播放方法，方法具体包括以下步骤：

S1、客户端控制设备在自身所处的局域网中搜索智能音箱，并与其建立连接；客户端控制设备可以通过UDP/MDNS等传输协议发现一个或多个音箱；

S2、客户端控制设备通过网络连接到音频流服务器，获取若干个点播或应用的URL；音频流服务器提供提供分类曲目，如音乐、儿歌、戏曲、评书、时评，以及直播电台等音频流服务；

S3、客户端控制设备将点播或者应用的URL发送给智能音箱；

S4、用户在智能音箱上选择一个URL，智能音箱通过被选择的URL与音频流服务器建立连接，播放URL对应的音频流。

客户端控制设备与智能音箱建立连接以后，智能音箱将自身状态参数发送给客户端控制设备，状态参数包括智能音箱中已经存储的URL地址；客户端控制设备连接到音频流服务器以后，发送状态参数给音频流服务器，音频流服务器通过状态参数为客户端控制设备推荐音频。

用户通过智能音箱上的打分按钮对正在收听的音频打分，分数存储在音箱中，作为状态参数的一部分；音频流服务器上所存储的音频设有标签，标签可以包括歌曲、戏曲、流行、古典、网络、欢快、优雅等，管理员在建立音频以后即为其设定好标签。音频服务器接收到状态参数以后，通过改进型协同过滤算法为客户端控制设备推荐音频，如图2所示，具体的推荐音频选择流程如下：

A1、查找与目标用户相似度最高的N个邻居用户；N一般取值10左右；

A2、选择一个未评分音频c，计算未评分音频c与目标用户在有效时间内的最高评分音频之间的音频相关性Rc；未评分音频定义为目标用户未评分过的音频；有效时间初选值为15天至30天，如果用户在有效时间内未进行评分操作，则选择用户最近的10次评分中最高评分对应的项目作为最高评分项目；

A3、根据邻居用户对未评分音频c的评分值和音频相关性Rc计算目标用户对未评分音频c的预计评分值Pc；

A4、重复步骤A2和A3，直至所有未评分音频都被计算出预计评分值；

A5、将所有未评分音频根据预计评分值进行排序，向用户推荐预计评分值最高的M个未评分音频；

目标用户即为状态参数对应的智能音箱；被推荐的音频的URL在步骤S2中被发送给智能音箱。

作为优选，所述步骤A1中，查找与目标用于相似度最高的N个邻居用户具体为：

A11、选择一个邻居用户，查找目标用户和此邻居用户都评分过的所有音频；设查找到的音频数量为n；

A12、计算目标用户和此邻居用户之间的相似度r，计算公式为

式中，x_i为目标用户对第i个音频的评分，为目标用户对查找到的n个音频的平均评分值，y_i为此邻居用户对第i个音频的评分，为此邻居用户对查找到的n个音频的平均评分值；

A13、重复步骤A11和A12，直至所有邻居用户都计算完毕；

A14、对所有邻居用户根据相似度排序，选择相似度最高的N个邻居用户。

作为优选，步骤A2中，计算未评分音频c与目标用户在有效时间内的最高评分音频之间的音频相关性Rc具体为：

A21、读取未评分音频c各个标签的值；

A22、读取所述最高评分音频的各个标签的值；

A23、计算所述最高评分音频和此未评分音频c之间的相关性Rc，计算公式如下：

公式中，m为标签总数，T_i为最高评分音频的第i个标签的值，C_i为此未评分音频c的第i个标签的值；∩为同或运算；

每个标签的值为1或0。

为了进一步提高推荐的精确度，可以将部分标签作为首选排除标签，如“歌曲”和“戏曲”是两个差异较大的领域，对于用户来说，如果这两个标签不相同，则可以直接从推荐列表中删除。

作为优选，所述步骤A3中，根据邻居用户对未评分音频的评分值和音频相关性Rc计算目标用户对未评分音频c的预计评分值Pc具体为按如下公式计算：

公式中，为目标用户对自身已评音频的平均评分值，为第u个邻居用户对自身已评音频的平均评分值，r_u为目标用户和第u个邻居用户之间的相似度，K_u,c为第u个邻居用户对未评分音频c的评分值。

客户端控制设备通过智能音箱的MAC地址作为唯一识别码，进行数据和信令交互；广播通信协议保证单个客户端控制设备可以和网内多台智能音箱建立连接。

本方案中，客户端控制设备获取适当的URL并发送给智能音箱以后，可以脱离系统，预设完成。智能音箱根据接收到的URL，可以随时连接到音频流服务器播放对应的音频，通过频道切换键可以直接在预设的各个频道(URL)之间切换。接收到的URL包含有推荐音频的URL，用户切换到推荐音频的URL即可接收推荐音频。音频流服务器通过智能音箱的状态参数来选择推荐的音频，针对性强，实现了“聪明推荐”的效果。用户在收听推荐列表时，如果收听到特别喜欢的音频，可以通过智能音箱上的“收藏”按钮将此音频的单独URL进行存储，以后需要再次收听可以通过频道切换键切换到对应URL收听。客户端控制设备连接到音频流服务器以后，可以自主选择一批音频流，由服务器对这一批音频流生成一个URL，智能音箱可以通过这一个URL实现播放一批音频流的效果，相当于播放列表。对于一些实时音频流(如电台等)，则通过URL连接以后，智能音箱即实现网络收音机的效果。

根据需要，也可以将用户评分值实时反馈到音频流服务器上。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了客户端控制设备、智能音箱等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种智能音箱音频播放方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、客户端控制设备在自身所处的局域网中搜索智能音箱，并与其建立连接；

S2、客户端控制设备通过网络连接到音频流服务器，获取若干个点播或应用的URL；

S3、客户端控制设备将点播或者应用的URL发送给智能音箱；

S4、用户在智能音箱上选择一个URL，智能音箱通过被选择的URL与音频流服务器建立连接，播放URL对应的音频流；

客户端控制设备与智能音箱建立连接以后，智能音箱将自身状态参数发送给客户端控制设备，状态参数包括智能音箱中已经存储的URL地址；客户端控制设备连接到音频流服务器以后，发送状态参数给音频流服务器，音频流服务器通过状态参数为客户端控制设备推荐音频；

用户通过智能音箱上的打分按钮对正在收听的音频打分，分数存储在音箱中，作为状态参数的一部分；音频流服务器上所存储的音频设有标签；音频服务器接收到状态参数以后，通过改进型协同过滤算法为客户端控制设备推荐音频，具体的推荐音频的选择流程如下：

A1、查找与目标用户相似度最高的N个邻居用户；

A2、选择一个未评分音频c，计算未评分音频c与目标用户在有效时间内的最高评分音频之间的音频相关性Rc；未评分音频定义为目标用户未评分过的音频；

A3、根据邻居用户对未评分音频c的评分值和音频相关性Rc计算目标用户对未评分音频c的预计评分值Pc；

A4、重复步骤A2和A3，直至所有未评分音频都被计算出预计评分值；

A5、将所有未评分音频根据预计评分值进行排序，向用户推荐预计评分值最高的M个未评分音频；

目标用户即为状态参数对应的智能音箱；被推荐的音频的URL在步骤S2中被发送给智能音箱。

2.根据权利要求1所述的一种智能音箱音频播放方法，其特征在于，所述步骤A1中，查找与目标用于相似度最高的N个邻居用户具体为：

A11、选择一个邻居用户，查找目标用户和此邻居用户都评分过的所有音频；设查找到的音频数量为n；

A12、计算目标用户和此邻居用户之间的相似度r，计算公式为

$r=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n(x_i-\stackrel{\‾}{x})(y_i-\stackrel{\‾}{y})}{\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n-{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2}\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{(y_i-\stackrel{\‾}{y})}^2}}$

式中，x_i为目标用户对第i个音频的评分，为目标用户对查找到的n个音频的平均评分值，y_i为此邻居用户对第i个音频的评分，为此邻居用户对查找到的n个音频的平均评分值；

A13、重复步骤A11和A12，直至所有邻居用户都计算完毕；

A14、对所有邻居用户根据相似度排序，选择相似度最高的N个邻居用户。

3.根据权利要求2所述的一种智能音箱音频播放方法，其特征在于，步骤A2中，计算未评分音频c与目标用户在有效时间内的最高评分音频之间的音频相关性Rc具体为：

A21、读取未评分音频c各个标签的值；

A22、读取所述最高评分音频的各个标签的值；

A23、计算所述最高评分音频和此未评分音频c之间的相关性Rc，计算公式如下：

$Rc=\frac{{\Σ}_{i=1}^m(T_i\∩C_i)}{m}$

公式中，m为标签总数，T_i为最高评分音频的第i个标签的值，C_i为此未评分音频c的第i个标签的值；∩为同或运算；

每个标签的值为1或0。

4.根据权利要求3所述的一种智能音箱音频播放方法，其特征在于，所述步骤A3中，根据邻居用户对未评分音频的评分值和音频相关性Rc计算目标用户对未评分音频c的预计评分值Pc具体为按如下公式计算：

$P_c=\stackrel{\‾}{K_T}+\frac{{\mathrm{\Σ}}_{u=1}^N{r}_u\×(K_{u,c}-\stackrel{\‾}{K_u})\×R_c}{{\mathrm{\Σ}}_{u=1}^N{r}_u}$

公式中，为目标用户对自身已评音频的平均评分值，为第u个邻居用户对自身已评音频的平均评分值，r_u为目标用户和第u个邻居用户之间的相似度，K_u,c为第u个邻居用户对未评分音频c的评分值。

5.一种运行有如权利要求1所述的方法的智能音箱音频播放系统，其特征在于，包括：

音频流服务器：提供音频点播和直播服务，为客户端控制设备提供音频流对应的URL，为连接到URL的智能音箱提供对应的音频流；

客户端控制设备：与音频流服务器连接，获取音频流的URL，并将URL传递给智能音箱；

智能音箱：根据客户端控制设备提供的URL连接到音频流服务器获取音频流，并进行播放，用户可以通过切换URL来更换音频流内容。

6.根据权利要求5所述的一种智能音箱音频播放系统，其特征在于，所述智能音箱包括主控模块、网络模块、功放模块、扬声器、电源模块和按键模块，所述网络模块、功放模块和按键模块分别与主控模块连接，所述扬声器与功放模块连接，所述电源模块为整个智能音箱供电。

7.根据权利要求5或6所述的一种智能音箱音频播放系统，其特征在于，所述客户端控制设备为智能手机或个人计算机或平板电脑。