CN108404274A - 一种声音自动调整方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声音自动调整方法和设备，方法包括以下步骤：S10：实时采集用户生理参数；S20：根据所述用户生理参数判断用户当前精神状态；S30：根据所述用户当前精神状态调节声音的音色、音量以及音调中的至少一种。设备包括：采集模块，用于实时采集用户生理参数；判断模块，用于根据所述用户生理参数判断用户当前精神状态；调节模块，用于根据所述用户当前精神状态调节声音的音色、音量以及音调中的至少一种。本发明能够在不更改用户当前听取音频内容，不扰乱用户当前工作、学习的状态下，根据用户当前心情和精神状态自动调整声音音色、音量以及音调中的至少一种，达到更改用户身心状态的需求。

Description

一种声音自动调整方法和设备

技术领域

本发明涉及身心状态调整技术领域，尤其涉及一种声音自动调整方法和设备。

背景技术

现代社会的快速发展、现代人的工作和生活节奏的加快以及生活负担的加重，使人们承受的压力也越来越多，越来越大，随之给人们带来紧张、焦虑、烦躁、失落恐惧等诸多不良情绪。身心情绪健康与生理条件之间的关系引起人们的重视。通过调节身心来改善人们健康状况的技术也蓬勃发展。

目前，声乐疗法已经在很多国家盛行，它对放松身心、振作精神、帮助睡眠等当面，都有较佳的效果。在生理上，声乐可引起呼吸、血压、心跳以及皮肤阻抗等的变化。随着智能终端的发展，很多可穿戴设备，能够测量用户当前的移动、心跳、呼吸速度以及体温等参数，然后经过综合分析了解到用户当前的心情和情绪状态。但目前大多设备研究和设计的方向是，在了解到用户当前的心情和情绪状态后，采用音乐播放的方式来调节，通过播放音乐种类、曲风的智能调整来实现，也就是说想要改变身心状态，必须牺牲一部分的注意力去听取音乐播放设备播放的音乐才能调节心情和情绪状态，而且所听的音频内容不一定是用户喜欢的；当用户正在工作(如接电话)或者根据自己喜好听取音频时，无法起到心情和情绪状态调节作用。

如公开号为CN106599057A的专利文献“一种自适应用户情绪的音乐节奏调控终端及其方法”，包括一音乐播放器，用于播放音乐；一可穿戴设备，用于获取用户的状态参数，包括生理参数、运动参数；用于分析用户的状态参数；以及用于关联状态参数所对应的用户情绪指数；以及用于关联用户情绪指数所对应的音乐节奏参数；以及用于调控所述音乐播放器播放的音乐节奏。还公开了一种自适应用户情绪的音乐节奏调控方法。通过可穿戴设备检测用户的状态参数等这些影响人心情情绪变化的因素，根据采集的这些数据综合分析当前的用户的心情和情绪；根据当前心情和情绪自动调节音乐节奏，使用户处于一个舒适自由的节奏环境中，有利于人体生理和心理健康发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能够在不更改用户当前听取音频内容，不扰乱用户当前工作、学习的状态下，根据用户当前心情和情绪状态自动调整声音参数，改善用户身心状态的声音自动调整方法和设备。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

提出一种声音自动调整方法，包括以下步骤：

S10：实时采集用户生理参数；

S20：根据所述用户生理参数判断用户当前精神状态；

S30：根据所述用户当前精神状态调节声音的音色、音量以及音调中的至少一种。

进一步地，所述步骤S10之前还包括以下步骤：

S02：提示用户设定情景模式，用于获取用户期望达到的精神状态，所述情景模式为多个，每个所述情景模式对应一精神状态期望。

进一步地，所述步骤S02之前还包括以下步骤：

S01：查看用户是否开启声音自动调整功能，若开启，则循环执行步骤S02至步骤S30，直至所述用户当前精神状态与所述情景模式对应精神状态期望一致。

进一步地，所述步骤S20包括：分析所述生理参数频域时域特性，获取用户精神指数，并根据获取用户精神指数与精神状态的预设映射关系，判断所述用户精神指数对应的用户当前精神状态。

进一步地，所述步骤S30包括：根据精神状态与调节参数的预设映射关系，获取所述用户当前精神状态对应的所述调节参数，并根据所述调节参数对声音的音色、音量以及音调中的至少一种进行调节。

进一步地，所述步骤S30包括：根据精神状态、情景模式以及调节参数三者相互间的预设对应关系，获取所述用户当前精神状态以及所述用户设定情景模式对应的所述调节参数，并根据所述调节参数对声音的音色、音量以及音调中的至少一种进行调节。

还提出一种声音自动调整设备，包括：

采集模块，用于实时采集用户生理参数；

判断模块，用于根据所述用户生理参数判断用户当前精神状态；

调节模块，用于根据所述用户当前精神状态调节声音的音色、音量以及音调中的至少一种。

进一步地，还包括：

提示模块，用于提示用户设定情景模式,获取用户期望达到的精神状态，所述情景模式为多个，每个所述情景模式对应一精神状态期望。

进一步地，所述判断模块包括：

分析计算单元，用于分析所述生理参数频域时域特性，获取用户精神指数；

判断单元，用于根据用户精神指数与精神状态的预设映射关系，判断所述用户精神指数对应的用户当前精神状态。

进一步地，所述调节模块包括：

获取单元，用于根据精神状态与调节参数的预设映射关系，获取所述用户当前精神状态对应的所述调节参数，或根据精神状态、情景模式以及调节参数三者相互间的预设对应关系，获取所述用户当前精神状态以及所述用户设定情景模式对应的所述调节参数；

调节单元，用于根据所述调节参数对声音的音色、音量以及音调中的至少一种进行调节。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：实时采集用户的生理参数来判断用户当前精神状态，最终根据用户当前精神状态实现对声音的音色、音量以及音调中的至少一种进行自动化的调节，这个过程中不仅可以起到帮助用户改善身心状态的作用，还不影响用户对当前所听声音内容的获取，既不会分散注意力，影响工作学习的正常进行，还能提高工作学习效率；

通过在获取用户的实时生理参数之前，提示用户设定情景模式，可作为参考，结合用户实际需求和喜好进行更符合个性化订制的，声音音色、音量以及音调的自动化调节，最终达到符合用户预设情景模式对应精神状态的调整；

通过提示用户设定情景模式之前先查看用户是否有声音自动调整的需求，若有才会执行提示用户设定情景模式以及后续一系列操作，有助于减少相关设备的耗电量，节约资源；

通过分析生理参数频域时域特性，获取用户精神指数，来量化生理参数，权衡多个生理参数的特征值，使得综合判断结果更接近于用户真实精神状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，附图如下：

图1为本发明实施例1提供的一种声音自动调整方法流程图；

图2为本发明实施例2提供的一种声音自动调整方法流程图；

图3为本发明实施例3提供的一种声音自动调整设备结构框图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

目前，通过声音改善人的情绪和精神状态方面的研究，大多是通过采集用户生理参数，分析了解用户的精神状态后，根据精神状态来选取并播放曲风不同的音乐，虽然同样具有调节改善用户精神状态的作用，但是采用此种方法调整精神状态的整个过程中，无法集中对同一段音乐进行处理，也忽略了用户个人喜好；此外，声音不仅仅有音乐，还有如对话、广播、戏剧等等，如何在用户工作时或正在获取自己所需声音内容(长时间通话)时，还能根据用户所处精神状态，调整声音参数且不影响用户接收识别声音内容，有待人们的深入探究。

本发明针对上述存在的缺陷，设计利用生理参数的获取，分析用户当前精神状态，根据用户当前精神状态，自动自发地对声音进行调整，调整的内容包括声音的音色、音量、以及音调中的至少一种，来最终实现用户精神状态的积极调整，且整个过程不影响用户接收识别当前正在听取声音内容。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种声音自动调整方法，包括以下步骤：

S10：实时采集用户生理参数；其中，该生理参数用于反映用户身体的各项参数指标，可以包括但不限于用户的心率值(或脉搏数)、呼吸频率、体温值、血压值、血液浓度、二氧化碳浓度、血糖含量、皮肤湿度、皮电反应指数以及生物电阻值等中的至少一种参数，上述生理参数一般通过一种或多种生理传感器来采集，统称身体数据监测设备，即利用身体数据监测设备能够实时采集用户生理参数。

S20：根据所述用户生理参数判断用户当前精神状态；

本实施例中，用户的生理参数并不是一成不变的，而是可以根据情绪的波动而相应变化的实时生理参数。不同的生理参数的值可以对应不同的情绪状态，可以事先建立好不同的生理参数的值与精神状态的映射关系。其中，用户的精神状态可以包括但不限于兴奋、喜悦、悲伤、平静、失落、烦躁、紧张、恐惧、厌烦等，通过分析获取到的生理参数的值来确定出用户是喜悦还是悲伤，是平静还是紧张等。需要注意的是，生理参数中有些参数存在个人的差异，因此判断用户当前精神状态时，需要先采集一正常状态的参数作为基数，从实时生理参数与正常状态的参数的差值，来进行判断。例如，获取用户正常心率为A，当获取到用户当前心率值X与A的差值(X-A)为a1～a2范围内时，确定用户的当前精神状态为喜悦，当获取到用户当前心率值X与A的差值(X-A)为a3～a4范围内时，确定用户的当前精神状态为悲伤，其中a1、a2为正数值，a3、a4为负数值；另外，有些生理参数可以不采集正常状态的参数，而是通过一段时间内的生理参数的曲线波动情况来分析当前精神状态。例如，获取到一段时间内的血氧饱和度一直处于上升状态，则辅助参考用户的当前精神状态相对比较压抑，情绪紧张，可能是烦躁、紧张、恐惧等消极状态。

对于步骤S10和步骤S20的这个过程，专业研究人员称之为“情感计算”理论，有关这方面的理论最早由麻省理工学院Picard教授提出，国内外其他研究小组也在此领域有较多的研究成果，分别通过不同的算法来实现精神状态对生理参数的关系映射，如粒子群、K近邻、判别函数分析、Marquardt反向传播以及支持向量机算法等等。本实施例中，可自由选取一种识别度相对较高的算法来进行用户当前精神状态的判断。

S30：根据所述用户当前精神状态调节声音的音色、音量以及音调中的至少一种。音色、音量以及音调是声音的三个特性，音色由发声体本身决定，但是后期可以更改不同频率的声波组成来改变音色；音量即响度，响度指的是声音的强弱或大小，由声波的振幅决定，振幅越大响度越大；音调指的是声音的高低，是由频率(即振动的快慢)决定的，频率越大音调越高，综上可见，调节音色、音量以及音调能够多维度精确的改变声音的效果。

现有技术中，根据生理参数获取当前精神状态后，一般通过选取不同节奏、韵律的声音文件来改善用户情绪，而本实施例中，无需选取不同的声音文件，而是可以对用户即将听到的同一个声音文件随时间的不同、用户当前精神状态的不同，自动自发地调整该声音的音色、音量以及音调，而无需用户手动一一调整；具体调节值的大小，则是通过调研样本研究形成，并设置成精神状态与音色、音量以及音调调节的映射关系列表或者多象限坐标图，以便根据列表调整音色、音量以及音调，调整音色、音量以及音调后的声音再被人听取后，可以起到精神状态改变的作用。

调整音色、音量以及音调的具体方法是对声波进行多频率组合、振幅、振动频率等的更改。需要说明的是，本实施例中默认调整方向为精神状态积极的方向，当用户当前精神状态为积极状态如喜悦、兴奋，则不对声音进行调整。

具体地，可利用一个能接收生理参数、分析生理参数以及调整改变声音播放效果的MCU设备，调整声音播放效果就是调整声音的音色、音量以及音调中的至少一种。MCU设备与声音播放设备的通信方式可采用无线通信或有线通信。

本实施例能够在不扰乱工作、学习，不更改用户听取内容的情况下，对用户的情绪起到一个调节作用，即用户可以根据个人的喜好或者工作的关系选择需要收听的内容，本方法可对该需要收听的内容进行声音音色、音量以及音调的改变。

例如，话务员一天工作就是通话，因此不能分散注意力用于其他音频文件的听取；长期通话过程中，容易出现犯困、注意力不集中等精神状态，同时客户的无理取闹、语气语调也会时刻牵动话务员的精神情绪，使用本实施例的方法，可先对话务员当前精神状态进行判断，若出现了如犯困、注意力不集中、烦躁等消极状态，会根据精神状态和调节参数映射关系列表，对话务员所听到的声音进行音色改变、音量提升以及音调提高的调节，来提高话务员的注意力，有助于保持话务员长期处于精神高昂、积极状态，有利于提高工作效率，提升对话客户满意度。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供一种可供客户预选取精神状态调整方向的声音自动调整方法，具体地，所述步骤S10之前还包括以下步骤：

S02：提示用户设定情景模式，用于获取用户期望达到的精神状态，所述情景模式为多个，每个所述情景模式对应一精神状态期望。

本实施例中，情景模式包括但不限于助眠、提高注意力、娱乐、放松等正面状态的精神状态期望，还可包括如悲伤等的负面状态。通过情景模式的设定，获取了用户所希望达到的精神状态，可以作为参考，指导音色、音量以及音调的按需调整。使得本发明具有个性化订制功能，可提高用户使用满意度。

进一步地，所述步骤S02之前还包括以下步骤：

S01：查看用户是否开启声音自动调整功能，若开启，则循环执行步骤S02至步骤S30，直至所述用户当前精神状态与所述情景模式对应精神状态期望一致，若不开启，则不执行任何步骤。即本方法执行步骤S02至步骤S30前，需要选择开启声音自动调整功能。

具体地，通过提示用户设定情景模式之前先查看用户是否有声音自动调整的需求，若有才会执行提示用户设定情景模式以及后续一系列操作，有助于减少相关设备的耗电量，节约资源。

进一步地，所述步骤S20包括：分析所述生理参数频域时域特性，获取用户精神指数，并根据用户精神指数与精神状态的预设映射关系，判断所述用户精神指数对应的用户当前精神状态。人类的精神状态相对复杂，并不是只存在某一单一情绪，而是某一情绪相比其他情绪在精神状态的表现中占有主导地位。

因此，本步骤中，详细地、综合地分析所有生理参数的频域时域特性，获取每个生理参数的特征参数，构建出特征判别函数，并最终通过权重值计算获取用户精神指数，用户精神指数为阿拉伯数字，表征在精神状态表现中占据主导地位的情绪所具有的波动等级大小，根据用户精神指数所表征的精神状态确定用户当前精神状态。

所述步骤S30包括：根据精神状态与调节参数的预设映射关系，获取所述用户当前精神状态对应的所述调节参数，并根据所述调节参数对声音的音色、音量以及音调中的至少一种进行调节。

精神状态与调节参数映射关系根据样本分析后获取，当前精神状态与调节参数对照表，如当前精神状态为烦躁，则对应调节参数为音量降低一个A值，音调降低B值，音色增加C值，进一步地，用户的同一精神状态也可以按等级进行细分，例如，当用户的精神状态为悲伤时，可以进一步按照悲伤的程度来划分，即轻度悲伤、中度悲伤、高度悲伤。当用户的精神状态为烦躁时，可以细分为轻度烦躁、中度烦躁、高度烦躁等等，分别对应的音量、音调以及音色调整也按相应的等级大小进行调整。通过将精神状态进一步细分，有利于更为准确的体现出用户当前的精神状态，更为精准的调整音量、音调以及音色参数改善用户精神状态。

详细地：用X，Y，Z轴坐标分别代表音色、音量以及音调，X，Y，Z轴的正方向表示音色、音量以及音调的提高，X，Y，Z轴的负方向表示音色、音量以及音调的降低，而各个精神状态则根据需要调整的音色、音量以及音调的值的大小分布在各个象限中，有利于快速直观的获取到调节参数并响应和调整。

当用户根据自己的需求预设定了希望达到的精神状态，即设置了情景模式时，所述步骤S30包括：根据精神状态、情景模式以及调节参数三者相互间的预设对应关系，获取所述用户当前精神状态以及所述用户设定情景模式对应的所述调节参数，并根据所述调节参数对声音的音色、音量以及音调中的至少一种进行调节，当用户的当前精神状态发生变化、情景模式变化，则音色、音量以及音调调节参数也将相应发生变化。

如：用户预设的情景模式为助眠，当前精神状态为焦虑，对应的调节参数参数为音量降低一个A值，音调降低B值，音色降低C值直至测得的用户当前精神状态为平静这一精神状态，其中，平静状态就是助眠情景模式对应的精神状态期望。

本实施例可根据用户预期想要到达的精神状态、实际当前的精神状态两个数据的情况进行声音音色、音量以及音调的调节，可在用户无察觉的情况下，帮助得到一个更符合用户需求的调整方案。

实施例3

如图3所示，本实施例提出一种声音自动调整设备，服务于之前实施例提到的声音自动调整方法，包括：

采集模块100，用于实时采集用户生理参数；实时采集用户生理参数时一般采用传感器设备贴身采集数据，故采集模块100需设置在用户端，如穿戴设备。

判断模块200，用于根据所述用户生理参数判断用户当前精神状态；判断用户当前精神状态的过程，是一个数据分析和关键信息获取的过程，判断模块200，根据采集模块100采集的生理参数，分析多个生理参数频域时域特性，构建判别函数，获取用户精神指数，并根据用户精神指数与精神状态的预设映射关系，判断所述用户精神指数对应的用户当前精神状态。

调节模块300，用于根据所述当前精神状态调节声音的音色、音量以及音调中的至少一种。调节模块300能够自动自发的根据判断模块200得出的用户当前精神状态，根据预设映射关系表调节用户所听声音的音色、音量以及音调中的至少一种，将用户的精神状态往正面的、积极的方向调整。音色、音量以及音调具体值的大小，根据样本研究调研的平均规律获得。

进一步地，还包括：

提示模块400，用于提示用户设定情景模式。以便对用户当前精神状态，结合用户的实际需求进行综合分析，调整一个符合用户身体状况和用户想要到达的精神状态。有利于增强体验感，提升用户的使用满意度。提示模块400执行任务之前需要用户先选择开启本声音自动调整设备，提示模块400执行顺序先于采集模块100执行顺序。

具体地，所述判断模块200包括：

分析计算单元210，用于分析所述生理参数频域时域特性，计算用户精神指数；

人类的精神状态相对复杂，并不是只存在某一单一情绪，而是某一情绪相比其他情绪在精神状态的表现中占有主导地位。

因此，需要分析计算单元210详细地、综合地分析所有生理参数的频域时域特性，获取每个生理参数的特征参数，构建出特征判别函数，并最终通过权重值计算获取用户精神指数，根据用户精神指数所表征的精神状态能够确定用户当前精神状态。

如：当生理特征参数表明：心率加快、呼吸急促、体温升高。根据构建出的特征判别函数计算获得的用户精神指数为：<心率>and<0.2>、<呼吸>and<0.39>、<体温>and<0.45>。

当生理特征参数表明：心率有快有慢不稳定、呼吸时快时慢、体温下降。根据构建出的特征判别函数计算获得的用户精神指数为：<心率>and<0.02>、<呼吸>and<0.05>、<体温>and<-0.2>。判断单元220，用于根据预设用户精神指数与精神状态映射关系，判断所述用户精神指数对应的用户当前精神状态。

如：用户精神指数在范围-1～b1，则判断当前精神状态为失落；计算综合指数在范围b1～b2，则判断当前精神状态平静；计算综合指数在范围b2～b3，则判断当前精神状态兴奋。其中，b1、b2以及b3为根据样本研究形成的平均规律值。

所述调节模块300包括：

获取单元310，用于根据精神状态与调节参数的预设映射关系，获取所述用户当前精神状态对应的所述调节参数，或根据精神状态、情景模式以及调节参数三者相互间的预设对应关系，获取与所述用户当前精神状态以及所述用户设定情景模式对应的所述调节参数；获取单元310中上述两种调节参数的获取方式的选取，取决于用户是否设定了情景模式，若没有设定，则选取前者，若设定了，则选取后者，需要说明的是，获取单元310会自动进行识别是否有设定情景模式。

调节单元320，用于根据获取单元310获取到的所述调节参数对声音的音色、音量以及音调中的至少一种进行调节。调节的具体方法参见实施2的表述，此处不再赘述。

调节参数的设定是经过前期样本研究后得到的普遍规律。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中。

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。

Claims (10)

1.一种声音自动调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：实时采集用户生理参数；

S20：根据所述用户生理参数判断用户当前精神状态；

S30：根据所述用户当前精神状态调节声音的音色、音量以及音调中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种声音自动调整方法，其特征在于，所述步骤S10之前还包括以下步骤：

S02：提示用户设定情景模式,用于获取用户期望达到的精神状态，所述情景模式为多个，每个所述情景模式对应一精神状态期望。

3.根据权利要求2所述的一种声音自动调整方法，其特征在于，所述步骤S02之前还包括以下步骤：

S01：查看用户是否开启声音自动调整功能，若开启，则循环执行步骤S02至步骤S30，直至所述用户当前精神状态与所述情景模式对应精神状态期望一致。

4.根据权利要求1所述的一种声音自动调整方法，其特征在于，所述步骤S20包括：分析所述用户生理参数频域时域特性，获取用户精神指数，并根据所述用户精神指数与精神状态的预设映射关系，判断所述用户精神指数对应的用户当前精神状态。

5.根据权利要求1所述的一种声音自动调整方法，其特征在于，所述步骤S30包括：根据精神状态与调节参数的预设映射关系，获取所述用户当前精神状态对应的所述调节参数，并根据所述调节参数对声音的音色、音量以及音调中的至少一种进行调节。

6.根据权利要求2所述的一种声音自动调整方法，其特征在于，所述步骤S30包括：根据精神状态、情景模式以及调节参数三者相互间的预设对应关系，获取与所述用户当前精神状态以及所述用户设定情景模式对应的所述调节参数，并根据所述调节参数对声音的音色、音量以及音调中的至少一种进行调节。

7.一种声音自动调整设备，其特征在于，包括：

采集模块，用于实时采集用户生理参数；

判断模块，用于根据所述用户生理参数判断用户当前精神状态；

调节模块，用于根据所述用户当前精神状态调节声音的音色、音量以及音调中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的一种声音自动调整设备，其特征在于，还包括：

提示模块，用于提示用户设定情景模式,获取用户期望达到的精神状态，所述情景模式为多个，每个所述情景模式对应一精神状态期望。

9.根据权利要求7所述的一种声音自动调整设备，其特征在于，所述判断模块包括：

分析计算单元，用于分析所述用户生理参数频域时域特性，获取用户精神指数；

判断单元，用于根据用户精神指数与精神状态的预设映射关系，判断所述用户精神指数对应的用户当前精神状态。

10.根据权利要求7所述的一种声音自动调整设备，其特征在于，所述调节模块包括：

获取单元，用于根据精神状态与调节参数的预设映射关系，获取所述用户当前精神状态对应的所述调节参数，或根据精神状态、情景模式以及调节参数三者相互间的预设对应关系，获取与所述用户当前精神状态以及所述用户设定情景模式对应的所述调节参数；

调节单元，用于根据所述调节参数对声音的音色、音量以及音调中的至少一种进行调节。