CN107371096A - 定向播音喇叭和定向播放音频的方法 - Google Patents

Abstract

一种定向播音喇叭和一种定向播放音频的方法，定向播音喇叭包括：信号生成器，用于生成音频信号；信号调制器，与信号生成器连接，用于用超声波调制所述音频信号，生成超声调制信号；信号定向传播器，与信号调制器连接，用于将超声调制信号定向发射到空气中，所述超声调制信号经过空气的非线性交互作用，在指定位置自调解为与音频信号对应的可听音频。这种定向播音喇叭能够在指定范围内播放音频，避免影响其他环境。

Description

定向播音喇叭和定向播放音频的方法

技术领域

本发明涉及超声波领域，尤其涉及一种定向播音喇叭和一种定向播放音频的方法。

背景技术

目前，在一些商场或者门店门口，我们经常会看到“广告喇叭”在重复的播放音频，以引起路人的注意，吸引客户入店购买产品。

请参考图1，为本发明现有技术的广告喇叭结构示意图。内部通常采用振动系统和磁路系统产生可听声，这些广告喇叭虽然能够吸引客户的注意，但与此同时，这些音频的声音过大，传播距离较远，对该门店周围的环境造成了影响，形成了噪音污染。这种行为现象在很多地方，尤其是一线城市是不被允许的。同时，在广告喇叭前匆匆走过的行人绝大多数不会被音频所吸引，商家应更多的关注和吸引有购买意愿的行人。

所以需要提供一种定向播音喇叭，仅使在定向播音喇叭近范围内的人们听到音频，避免对附近环境造成噪音污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种定向播音喇叭和一种定向播放音频的方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种定向播音喇叭，包括：信号生成器，用于生成音频信号；信号调制器，与所述信号生成器连接，用于用超声波调制所述音频信号，生成超声调制信号；信号定向传播器，与所述信号调制器连接，用于将所述超声调制信号定向发射到空气中，所述超声调制信号经过空气的非线性交互作用，在指定位置自调解为与音频信号对应的可听音频。

可选的，所述定向播音喇叭还包括：录音存储器，与所述信号生成器连接，用于录制音频和存储音频。

可选的，所述信号生成器包括：信号转换器，用于接收音频声信号，并将所述音频声信号转换为音频电信号，作为所述音频信号。

可选的，所述定向播音喇叭还包括：滤波均衡器，与所述信号调制器、所述信号定向传播器连接，用于滤除所述超声调制信号中的杂音。

可选的，所述定向播音喇叭还包括：调节器，与所述信号调制器连接，用于设置所述超声调制信号的声波频率和功率。

本发明还提供一种定向播放音频的方法，包括：生成音频信号；用超声波调制所述音频信号，生成超声调制信号；将所述超声调制信号定向发射到空气中，所述超声调制信号经过空气的非线性交互作用，在指定位置自调解为与音频信号对应的可听音频。

可选的，还包括：录制音频和存储音频。

可选的，所述生成音频信号的方法进一步包括：接收音频声信号，并将所述音频声信号转换为音频电信号，作为所述音频信号。

可选的，还包括：滤除所述超声调制信号中的杂音。

可选的，还包括：设置所述超声调制信号的声波频率和功率。

本发明的定向播音喇叭通过信号生成器、信号调制器、以及信号定向传播器之间的相互配合，用于生成音频信号，并将音频信号进行超声波调制，从而生成超声调制信号，将超声调制信号定向发射至空气中，超声调制信号与空气发生非线性交互作用，在指定位置被还原出音频信号，形成可听音频，使超声调制信号具备超声波的指向性强的特点的同时，能够使人们听到与音频信号效果相同的可听声。这种定向播音喇叭能够在指定方向自解调为可听声，并因超声波能量的衰减，仅在定向播音喇叭的一定范围内产生人耳可听的可听声，避免定向播音喇叭发出的声音对其他范围的环境造成影响，更为环保。

本发明的定向播放音频的方法，首先生成音频信号，再将音频信号进行超声波调制，从而生成超声调制信号，最后将超声调制信号定向发射至空气中，超声调制信号与空气发生非线性交互作用，在指定位置被还原出音频信号，形成可听音频，使超声调制信号具备超声波的指向性强的特点的同时，能够使人们听到与音频信号效果相同的可听声。这样能够在指定方向自解调为可听声，并因超声波能量的衰减，仅在音频播放物体一定范围内产生人耳可听的可听声，避免发出的声音对其他范围的环境造成影响，更为环保。

附图说明

图1为本发明现有技术的定向播音喇叭结构示意图；

图2为本发明一具体实施方式的定向播音喇叭的结构示意图；

图3为本发明一具体实施方式的定向播音喇叭的结构示意图；

图4为本发明一具体实施方式的定向播放音频的方法的流程示意图；

图5为本发明一具体实施方式的定向播放音频的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的定向播音喇叭和定向播放音频的方法的具体实施方式做详细说明。

请参考图2，为本发明一具体实施方式的定向播音喇叭的结构示意图。

定向播音喇叭包括：信号生成器201，用于生成音频信号；信号调制器202，与信号生成器201连接，用于用超声波调制音频信号，生成超声调制信号；信号定向传播器203，与信号调制器202连接，用于将超声调制信号定向发射到空气中，超声调制信号经过空气的非线性交互作用，在指定位置自调解为与音频信号对应的可听音频。

信号生成器201，用于首先获取音频数据信息，将音频数据信息转换为音频信号，并产生超声波载波信号，以供信号调制器202对音频信号和超声波载波信号进行调制。其中音频数据信息可以通过本地存储器以及网络等获取。

在一具体实施方式中，信号生成器201包括信号转换器，用于接收音频声信号，并将音频声信号转换为音频电信号，作为音频信号。用户可以对喇叭发出音频声信号，信号转换器接收用户所发出的音频声信号，并将其转换为电信号，以供喇叭的信号调制器202和信号定向传播器203对音频信号进行实时处理，从而转发出与用户的音频声信号内容相同的音频。这样使喇叭播放的内容和播放时间更具灵活性。

信号调制器202，与信号生成器201连接，用于对音频信号与超声波载波信号进行调制，生成超声调制信号。超声调制信号是载有音频信号的超声波，因超声波具有方向性强、频率高、波长短、以及衍射现象不明显等特点，而音频信号为可听声频率，不具备指向性，因此音频信号与超声波载波信号进行调制后，所生成的超声调制信号更容易获得定向而集中的声波束，并具有音频信号的声效。

信号定向传播器203，与信号调制器202连接，用于将超声调制信号以某个方向发射至空气中，超声调制信号进入空气中后，会空气产生非线性作用，从而导致自解调，被还原为与信号生成器201所生成的音频信号频率相同的可听声波，从而发出与音频信号声效相同的可听声，该可听声为人耳可直接听到的声音。在一个具体实施方式中，超声调制信号具有F1和F2两个频率的超声波，非线性作用后，空气中存在F1、F2、F1-F2、F1+F2以及其他高阶频率的声波，其中F1-F2即为可听声波。在本发明的其他具体实施方式中，也可以形成其他形式的调制型号。更重要的是，超声波具有高指向性，并且衰减更快，因此超声调制信号仅会在一个较小的空间范围内传播，具有指向性，而不会影响位于定向播音喇叭传播范围之外的人。

在一具体实施方式中，定向播音喇叭作为广告喇叭，放置于商铺门口，定向播音喇叭所播放的广告传播仅在商铺门口的小范围内传播可听声，这样不仅可以播放广告吸引从门店经过的行人，并且不会影响其他人以及门店的环境。

在一具体实施方式中，定向播音喇叭还包括录音存储器，与信号生成器201连接，用于录制音频和存储音频。定向播音喇叭对于贩卖不同商品的卖家、不同时期进行不同物品促销或者活动的卖家、以及其他用户来说，其音频的内容必定不是一成不变的，因此，用户可以通过将音频录制，并将其存储在录音存储器中，在其他具体实施方式中，还可以通过数据传输、网络下载等方式存储音频数据。信号生成器201可从录音存储器中获取音频数据，从而使定向播音喇叭播放用户所录制的音频或者其他音频内容，这使的定向播音喇叭更为智能多用。

请参考图3，为本发明一具体实施方式的定向播音喇叭的结构示意图。

在一具体实施方式中，定向播音喇叭还包括：调节器301，与信号调制器202连接。一方面，调节器301可用于调节超声调制信号的频率。超声波在空气中衰减速度较快，其衰减程度与频率的平方成正比，因而设置超声调制信号的频率能够设置超声调制信号在空气中传播时，可听声所能传播的范围，控制音频仅在以定向播音喇叭为中心扩散的一定方向和范围内为人耳可听，从而指定音频传播的方向和范围，使其他范围内的人们不会被该定向播音喇叭所播放的音频所影响。

另一方面，调节器301可用于设置超声调制信号的功率，当超声调制信号功率过小时，对超声调制信号的功率进行放大，从而通过最小的设备投资而获得最大的功率输出，避免因功率过小而导致超声调制信号传播距离过短，无法到达指定位置；当超声调制信号功率过大时，可以降低超声调制信号的功率，避免超声调制信号过大，而导致超声调制信号传播距离过长，影响定向播音喇叭周围的环境。将超声调制信号以最合适的功率输出，使超声调制信号在指定位置的播放效果能够被还原至最佳水平。

在一具体实施方式中，定向播音喇叭还包括：滤波均衡器，与信号调制器202、信号定向传播器203连接，用于滤除超声调制信号中的杂音，杂音为超声波音频中带有干扰的频率的超声调制信号，滤波均衡器仅通过某一频率范围内的超声调制信号，而将其他会对超声调制信号声效造成干扰的音频部分，衰减至极低水平，从而保证超声调制信号失真小，使定向播音喇叭的播放效果更佳。

本发明的定向播音喇叭通过信号生成器、信号调制器、以及信号定向传播器的相互配合，用于生成音频信号，并将音频信号进行超声波调制，从而生成超声调制信号，将超声调制信号定向发射至空气中，超声调制信号与空气发生非线性交互作用，在指定位置被还原出音频信号，形成可听音频，使超声调制信号具备超声波的指向性强的特点的同时，能够使人们听到与音频信号效果相同的可听声。这种定向播音喇叭能够在指定方向自解调为可听声，并因超声波能量的衰减，仅在定向播音喇叭的一定范围内产生人耳可听的可听声，避免定向播音喇叭发出的声音对其他范围的环境造成影响，更为环保。

请参考图4，本发明还提供一种定向播放音频的方法。

定向播放音频的方法包括：

步骤S401：生成音频信号。首先获取音频数据信息，将音频数据信息转换为音频信号，并产生超声波载波信号，以供信号调制器204对音频信号和超声波载波信号进行调制。其中音频数据信息可以通过本地存储器中获取，或者通过网络获取。

在一具体实施方式中，步骤S401进一步包括：接收音频声信号，并将音频声信号转换为音频电信号，作为音频信号。用户可以对音频播放物体发出音频声信号后，接收用户所发出的音频声信号，并将其转换为电信号，以供后续对音频信号进行实时处理，从而转发出与用户的音频声信号内容相同的音频。这样使播放的内容和播放时间更具灵活性。

步骤S402：用超声波调制音频信号，生成超声调制信号。超声调制信号是载有音频信号的超声波，因超声波具有方向性强、频率高、波长短、以及衍射现象不明显等特点，而音频信号为可听声频率，不具备指向性，因此音频信号与超声波载波信号进行调制后，所生成的超声调制信号更容易获得定向而集中的声波束，并具有音频信号的声效。

步骤S403：将超声调制信号定向发射到空气中，超声调制信号经过空气的非线性交互作用，在指定位置自调解为与音频信号对应的可听音频。将超声调制信号以某个方向发射至空气中，超声调制信号进入空气中后，会空气产生非线性作用，从而导致自解调，被还原为与信号生成器203所生成的音频信号频率相同的可听声波，从而发出与音频信号声效相同的可听声，该可听声为人耳可直接听到的声音。在一个具体实施方式中，超声调制信号具有F1和F2两个频率的超声波，非线性作用后，空气中存在F1、F2、F1-F2、F1+F2以及其他高阶频率的声波，其中F1-F2即为可听声波。

在本发明的一个具体实施方式中，也可以形成其他形式的调制型号。更重要的是，超声波具有高指向性，并且衰减更快，因此超声调制信号仅会在一个较小的空间范围内传播，具有指向性，而不会影响位于传播范围之外的人，不仅可以播放音频吸引从门店经过的行人，并且不会影响其他人以及门店的环境。

在一具体实施方式中，定向播放音频的方法还包括：录制音频和存储音频。对于贩卖不同商品的卖家以及不同时期进行不同物品促销或者活动的卖家等用户来说，其音频词必定不是一成不变的，因此，用户可以通过将音频语录制，并将其存储。在其他具体实施方式中，还可以通过数据传输、网络下载等方式存储音频数据。播放音频时可获取存储的音频数据，从而播放用户所录制的音频语或者其他音频内容，这更为智能。

请参考图5，为本发明一具体实施方式的定向播放音频的方法。

在一具体实施方式中，定向播放音频的方法还包括：

步骤S501：设置超声调制信号的声波频率和功率。一方面，超声波在空气中衰减速度较快，其衰减程度与频率的平方成正比，因而设置超声调制信号的频率能够设置超声调制信号在空气中传播时，可听声所能传播的范围，控制音频仅在以音频播放物体为中心扩散的一定方向和范围内为人耳可听，从而指定音频传播的方向和范围，使其他范围内的人们不会被所播放的音频所影响。

另一方面，当超声调制信号功率过小时，对超声调制信号的功率进行放大，从而通过最小的设备投资而获得最大的功率输出，避免因功率过小而导致超声调制信号传播距离过短，无法到达指定位置；当超声调制信号功率过大时，可以降低超声调制信号的功率，避免超声调制信号过大，而导致超声调制信号传播距离过长，影响周围的环境。将超声调制信号以最合适的功率输出，使超声调制信号在指定位置的播放效果能够被还原至最佳水平。

在一具体实施方式中，定向播放音频的方法还包括：滤除超声调制信号中的杂音。杂音为超声波音频中带有干扰的频率的超声调制信号，滤波均衡器301仅通过某一频率范围内的超声调制信号，而将其他会对超声调制信号声效造成干扰的音频部分，衰减至极低水平，从而保证超声调制信号失真小，使的播放效果更佳。

在本发明的一个具体实施例中，音频播放物体为定向播音喇叭，用户首先开启定向播音喇叭的录制存储功能，用户对定向播音喇叭说出音频内容，定向播音喇叭接收音频的声波信息，生成音频数据并存储。用户开启定向播音喇叭的播放功能后，定向播音喇叭首先生成超声波载波信号，并获取定向播音喇叭中所存储的音频数据，生成音频信号；将音频信号加载到超声波载波信号上，生成超声调制信号。

其次，对生成的超声调制信号进行处理，处理过程为：首先将超声调制信号的频率设置为30hz，其次，过滤超声调制信号中的杂音，最后对超声调制信号的功率进行放大，处理完毕后将超声调制信号定向发送至空气中。

进入空气中的超声调制信号进行自解调，根据超声波的指向性强和衰减速度快的特点，根据所设置的超声波载波信号的频率，能够在指定范围内产生与音频信号对应的可听声，从而在指定范围内的人们能够听到音频语。

本发明的定向播放音频的方法，首先生成音频信号，再将音频信号进行超声波调制，从而生成超声调制信号，最后将超声调制信号定向发射至空气中，超声调制信号与空气发生非线性交互作用，在指定位置被还原出音频信号，形成可听音频，使超声调制信号具备超声波的指向性强的特点的同时，能够使人们听到与音频信号效果相同的可听声。这样能够在指定方向自解调为可听声，并因超声波能量的衰减，仅在一定范围内产生人耳可听的可听声，避免发出的声音对其他范围的环境造成影响，更为环保。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种定向播音喇叭，其特征在于，包括：

信号生成器，用于生成音频信号；

信号调制器，与所述信号生成器连接，用于用超声波调制所述音频信号，生成超声调制信号；

信号定向传播器，与所述信号调制器连接，用于将所述超声调制信号定向发射到空气中，所述超声调制信号经过空气的非线性交互作用，在指定位置自调解为与音频信号对应的可听音频。

2.根据权利要求1所述的定向播音喇叭，其特征在于，还包括：录音存储器，与所述信号生成器连接，用于录制音频和存储音频。

3.根据权利要求1所述的定向播音喇叭，其特征在于，所述信号生成器包括：信号转换器，用于接收音频声信号，并将所述音频声信号转换为音频电信号，作为所述音频信号。

4.根据权利要求1所述的定向播音喇叭，其特征在于，所述定向播音喇叭还包括：滤波均衡器，与所述信号调制器、所述信号定向传播器连接，用于滤除所述超声调制信号中的杂音。

5.根据权利要求1所述的定向播音喇叭，其特征在于，所述定向播音喇叭还包括：调节器，与所述信号调制器连接，用于设置所述超声调制信号的声波频率和功率。

6.一种定向播放音频的方法，其特征在于，包括：

生成音频信号；

用超声波调制所述音频信号，生成超声调制信号；

将所述超声调制信号定向发射到空气中，所述超声调制信号经过空气的非线性交互作用，在指定位置自调解为与音频信号对应的可听音频。

7.根据权利要求6所述的定向播放音频的方法，其特征在于，还包括：录制音频和存储音频。

8.根据权利要求6所述的定向播放音频的方法，其特征在于，所述生成音频信号的方法进一步包括：接收音频声信号，并将所述音频声信号转换为音频电信号，作为所述音频信号。

9.根据权利要求6所述的定向播放音频的方法，其特征在于，还包括：滤除所述超声调制信号中的杂音。

10.根据权利要求6所述的定向播放音频的方法，其特征在于，还包括：设置所述超声调制信号的声波频率和功率。