CN108966077A - 一种音箱音量的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音箱音量的控制方法及系统，该方法包括步骤：S11.判断是否监听到用户的唤醒指令，若是，则跳到步骤S12；S12.计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离；S13.根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量。本发明通过利用声源距离修改音量参数，根据用户发出指令时所处位置设定音量大小，让用户在所有位置都能享受到同样清晰的音箱音质，提高了用户的使用体验。

Description

一种音箱音量的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及语音控制领域，尤其涉及一种音箱音量的控制方法及系统。

背景技术

音箱指可将音频信号变换为声音的一种设备。通俗的讲就是指音箱主机箱体或低音炮箱体内自带功率放大器，对音频信号进行放大处理后由音箱本身回放出声音，使其声音变大。

目前的智能音箱音量调节都需要人为操作进行控制，例如通过旋转电位器或者触碰开关加上相应的控制电路来实现，这样就需要用户旋转电位器或者触碰开关进行音量调节，要么通过语音指令来调节智能音箱音量的大小，这就需要用户对音箱发出指令类似“小讯小讯，调大音量”的语音指令来调节音量，而这种方式在许多情况下是不便利的，比如在上一次使用时将智能音箱的音量调的很小，而本次唤醒时候离的很远，这样就可能会听不见智能音箱的应答，导致误认为智能音箱没有被唤醒，进而影响使用者的体验；或者上次使用时将智能音箱音量调节得很大，而本次唤醒时距离很近，这样可能会惊吓到使用者，导致使用者听觉产生不适。

公开号为CN 202475743U的专利公开了一种利用语音控制音箱音量的装置，属于语音控制领域，本实用新型为解决复杂的音响调音台，普通人无法直接进行操作，如果在调节音量的过程中错误的调节了其它推子或旋钮，很容易导致音响系统不可用的问题。本实用新型包括主控计算机、语音指令采集器、数字调音台、功放机和多个音箱，多个音箱设置在室内，语音指令采集器的语音信号输出端与主控计算机的语音信号输入端相连，主控计算机的语音指令输出端与数字调音台的语音指令输入端相连，数字调音台的音量控制命令输出端与功放机的输入端相连，功放机的输出端分别与每个音箱的音量控制命令输入端相连。本实用新型用于调节音箱的音量。虽然以上技术方案可以实现对音箱音量的自动调节，但是该方法还是基于用户的语音指令来进行调节，在很多情况下使用还是很不便利的，还是存在上述提到的缺陷，例如在上一次使用时将智能音箱的音量调的很小，而本次唤醒时候离的很远，这样就可能会听不见智能音箱的应答，导致误认为智能音箱没有被唤醒，进而影响使用者的体验。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种音箱音量的控制方法及系统，通过利用声源距离来调节音箱音量大小，以达到自动调节音量的功能，提高用户的使用体验。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种音箱音量的控制方法，包括步骤：

S1.判断是否监听到用户的唤醒指令，若是，则跳到步骤S2；

S2.计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离；

S3.根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量。

进一步的，在监听到用户的唤醒指令之后步骤S2之前还包括步骤：

判断语音解析表中是否存在所述唤醒指令，若是，则跳到步骤S2。

进一步的，所述计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离具体为：

获取所述唤醒指令声源传播到不同麦克风的时间差；

根据所述时间差来计算所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离。

进一步的，所述步骤S1之前步骤还包括步骤：

设置并存储音箱自身与声源之间距离大小与音量大小的对应关系。

进一步的，所述根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量具体为：

根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离查找所述对应关系中与所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离大小相对应的音量大小；

根据所述音量大小调节音量。

相应的，本发明还提供一种音箱音量的控制系统，包括：

第一判断模块，用于判断是否监听到用户的唤醒指令；

计算模块，用于在监听到用户的唤醒指令时计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离；

调节模块，用于根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量。

进一步的，还包括：

第二判断模块，用于判断语音解析表中是否存在所述唤醒指令。

进一步的，所述计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离具体为：

获取所述唤醒指令声源传播到不同麦克风的时间差；

根据所述时间差来计算所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离。

进一步的，还包括：

存储模块，用于设置并存储音箱自身与声源之间距离大小与音量大小的对应关系。

进一步的，所述根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量具体为：

根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离查找所述对应关系中与所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离大小相对应的音量大小；

根据所述音量大小调节音量。

与现有技术相比，本发明通过利用声源距离修改音量参数，根据用户发出指令时所处位置设定音量大小，让用户在所有位置都能享受到同样清晰的音箱音质，提高了用户的使用体验。

附图说明

图1是实施例一提供的一种音箱音量的控制方法流程图；

图2是本发明提供的音箱内麦克风阵列结构图；

图3是实施例一提供的一种音箱音量的控制系统结构图；

图4是实施例二提供的一种音箱音量的控制方法流程图；

图5是实施例二提供的一种音箱音量的控制系统结构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明中，通过利用声源距离来实现对音箱的音量的控制只是一个具体的应用场景，对于其他所有可以利用语音控制的智能设备，均可采用本发明来解决其中的一些问题。

本发明的技术涉及一种基于终端设备的音箱音量的控制方法和系统，通过利用声源距离来调节音箱音量大小，以达到自动调节音量的功能，提高用户的使用体验。

实施例一

本实施例提供一种音箱音量的控制方法，如图1所示，包括步骤：

S11.判断是否监听到用户的唤醒指令，若是，则跳到步骤S12；

S12.计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离；

S13.根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量。

本实施例的音箱音量控制方法的执行主体为智能音箱，所述智能音箱具有语音识别功能。

需要说明的是，本实施例的智能音箱在启动时，至少会启动两个线程，其中一个线程用于实时监听并获取声源位置，计算声源位置与所述智能音箱之间的距离，另一个线程用于根据声源位置与所述智能音箱之间的距离调节所述智能音箱的音量，两个线程之间共享内存相互通信。

具体的，首先智能音箱会监听是否收到用户发出的唤醒指令，当用户想要使用所述智能音箱时，就会发出对音箱的唤醒指令，如果智能音箱监听到用户发出的唤醒指令，智能音箱就会进一步计算智能音箱与用户发出所述唤醒指令声源之间的距离。

进一步的，在监听到用户的唤醒指令之后步骤S12之前还包括步骤：

判断语音解析表中是否存在所述唤醒指令，若是，则跳到步骤S12。

具体的，在日常生活中，智能音箱往往是随意放置，因此智能音箱在监听到用户的唤醒指令之后要判断语音解析表中是否存在所述唤醒指令，以免智能音箱把用户唤醒其他智能设备的唤醒指令当成是唤醒智能音箱的唤醒智能，避免误唤醒。

可选的，所述语音解析表中存储有用户预设的唤醒指令。

进一步的，所述计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离具体为：

获取所述唤醒指令声源传播到不同麦克风的时间差；

根据所述时间差来计算所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离。

具体的，本实施例是采用声达时间差定位测距方法来计算智能音箱与声源之间的距离，该方法的详细描述如下：

首先要求得声源发声传播到麦克风阵列上两个麦克风的时间差，根据互相关延时估计算法，为简化问题，假设不考虑声强的衰减与混响，则两个麦克风接收信号的离散模型为：

x₁(n)＝s₁(n-τ₁)+k₁(n) (1)

x₂(n)＝s₂(n-τ₂)+k₂(n) (2)

其中s(n)为声源信号，k₁(n)和k₂(n)是高斯白噪声。s(n)、k₁(n)和k₂(n)互不相关。τ₁和τ₂是声波从声源到麦克风1和麦克风2的传播时间，τ₁₂＝τ₁-τ₂就是两个麦克风之间的时间延迟。

x₁(n)和x₂(n)的相关函数R₁₂(τ)可以表示成：

R₁₂(τ)＝E[x₁(n)x₂(n-τ)](3)

将式(1)和(2)代入(3)可得：

R₁₂(τ)＝E[s(n-τ₁)s(n-τ₁-τ)]+E[s(n-τ₁)k₂(n-τ)]+E[s(n-τ₂-τ)k₁(n)]+E[n₁(n)k₂(n-τ)]

由于s(n)、k₁(n)和k₂(n)互不相关，因此可得

R₁₂(τ)＝E[s(n-τ₁)s(n-τ₁-τ)]＝R_ss(τ-(τ₁-τ₂))

由自相关函数的性质可知，当τ-(τ₁-τ₂)＝0时，R₁₂(τ)达到最大值，所以求得R₁₂(τ)的最大值对应的τ就是两个麦克风之间的延时τ₁₂。

基于时延估计的定位技术是通过麦克风阵列接收声源发出的语音信号，再根据麦克风和声源的几何模型，利用语音信号到达不同麦克风的时间差来估计声源位置。本实施例中在智能音箱中设置4个全向麦克风，采用的是平面四元几何定位法，阵列结构如图2所示，由4个全向麦克风0、1、2和3组成。设麦克风0为参考麦克风，并以其所处的位置为原点建立直角坐标系。其余3 个麦克风与参考麦克风0的距离均为d。

如图2所示，设声源入射波到达麦克风1、2和3相对于到达参考麦克风 0的时间延迟分别记为τ₁₀、τ₂₀和τ₃₀。声源的方位角为定义为声源入射方向在xoy平面的投影与x轴正向的夹角；仰角为θ，定义为声源入射方向与其在 xoy平面的投影的夹角。声源距参考麦克风的距离记为R，空气中声音传播速度为c。由声源和麦克风阵列的几何位置关系，利用余弦定理，可得声源距参考麦克风0的距离R为：

声源方位角为：

声源仰角θ为：

由此可得出声源距离，即获得了调节音量的关键条件。

计算出了智能音箱与声源之间的距离，智能音箱就会根据这个距离来调节自身的音量。

相应的，本实施例还提供一种音箱音量的控制系统，如图3所示，包括：

第一判断模块11，用于判断是否监听到用户的唤醒指令；

计算模块12，用于在监听到用户的唤醒指令时计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离；

调节模块13，用于根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量。

具体的，还包括：

第二判断模块，用于判断语音解析表中是否存在所述唤醒指令。

具体的，所述计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离具体为：

获取所述唤醒指令声源传播到不同麦克风的时间差；

根据所述时间差来计算所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离。

本实施例通过利用声源距离来调节音箱音量大小，以达到自动调节音量的功能，提高用户的使用体验。

实施例二

本实施例提供一种音箱音量的控制方法，如图4所述，包括步骤：

S21.设置并存储音箱自身与声源之间距离大小与音量大小的对应关系；

S22.判断是否监听到用户的唤醒指令，若是，则跳到步骤S23；

S23.计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离；

S24.根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量。

本实施例的音箱音量控制方法的执行主体为智能音箱，所述智能音箱具有语音识别功能。

需要说明的是，本实施例的智能音箱在启动时，至少会启动两个线程，其中一个线程用于实时监听并获取声源位置，计算声源位置与所述智能音箱之间的距离，另一个线程用于根据声源位置与所述智能音箱之间的距离调节所述智能音箱的音量，两个线程之间共享内存相互通信。

具体的，首先智能会设置并存储音箱自身与声源之间距离大小与音量大小的对应关系。例如：设定测距范围为：S1～Sn，n≥1，且n为整数，S1代表音量控制端与智能音箱之间的最近距离，Sn代表音量控制端与音箱之间的最远距离，当然Sn需要在探头可探测的范围之内；设定音量的调整范围为：V1～ Vn，n≥1，且n为整数，V1代表最大音量，Vn代表最小音量；然后建立从S1 到Sn中的各项距离值与从V1到Vn中的各项音量值的一一对应关系，最远的距离Sn对应最小的声音音量Vn，最近的距离S1对应最大的声音音量V1，中间值可按一定的原则进行对应，比如：一个单位距离对应一个单位音量，或是距离和音量成正比增大或减小等等。这样在后续音量调节时可根据所述对应关系进行调节。

然后，智能音箱会监听是否收到用户发出的唤醒指令，当用户想要使用所述智能音箱时，就会发出对音箱的唤醒指令，如果智能音箱监听到用户发出的唤醒指令，智能音箱就会进一步计算智能音箱与用户发出所述唤醒指令声源之间的距离。

进一步的，在监听到用户的唤醒指令之后步骤S23之前还包括步骤：

判断语音解析表中是否存在所述唤醒指令，若是，则跳到步骤S23。

具体的，在日常生活中，智能音箱往往是随意放置，因此智能音箱在监听到用户的唤醒指令之后要判断语音解析表中是否存在所述唤醒指令，以免智能音箱把用户唤醒其他智能设备的唤醒指令当成是唤醒智能音箱的唤醒智能，避免误唤醒。

可选的，所述语音解析表中存储有用户预设的唤醒指令。

进一步的，所述计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离具体为：

获取所述唤醒指令声源传播到不同麦克风的时间差；

根据所述时间差来计算所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离。

具体的，本实施例是采用声达时间差定位测距方法来计算智能音箱与声源之间的距离，该方法的详细描述如下：

首先要求得声源发声传播到麦克风阵列上两个麦克风的时间差，根据互相关延时估计算法，为简化问题，假设不考虑声强的衰减与混响，则两个麦克风接收信号的离散模型为：

x₁(n)＝s₁(n-τ₁)+k₁(n) (1)

x₂(n)＝s₂(n-τ₂)+k₂(n) (2)

其中s(n)为声源信号，k₁(n)和k₂(n)是高斯白噪声。s(n)、k₁(n)和k₂(n)互不相关。τ₁和τ₂是声波从声源到麦克风1和麦克风2的传播时间，τ₁₂＝τ₁-τ₂就是两个麦克风之间的时间延迟。

x₁(n)和x₂(n)的相关函数R₁₂(τ)可以表示成：

R₁₂(τ)＝E[x₁(n)x₂(n-τ)] (3)

将式(1)和(2)代入(3)可得：

R₁₂(τ)＝E[s(n-τ₁)s(n-τ₁-τ)]+E[s(n-τ₁)k₂(n-τ)]+E[s(n-τ₂-τ)k₁(n)]+E[n₁(n)k₂(n-τ)]

由于s(n)、k₁(n)和k₂(n)互不相关，因此可得

R₁₂(τ)＝E[s(n-τ₁)s(n-τ₁-τ)]＝R_ss(τ-(τ₁-τ₂))

由自相关函数的性质可知，当τ-(τ₁-τ₂)＝0时，R₁₂(τ)达到最大值，所以求得R₁₂(τ)的最大值对应的τ就是两个麦克风之间的延时τ₁₂。

基于时延估计的定位技术是通过麦克风阵列接收声源发出的语音信号，再根据麦克风和声源的几何模型，利用语音信号到达不同麦克风的时间差来估计声源位置。本实施例中在智能音箱中设置4个全向麦克风，采用的是平面四元几何定位法，阵列结构如图2所示，由4个全向麦克风0、1、2和3组成。设麦克风0为参考麦克风，并以其所处的位置为原点建立直角坐标系。其余3 个麦克风与参考麦克风0的距离均为d。

如图2所示，设声源入射波到达麦克风1、2和3相对于到达参考麦克风 0的时间延迟分别记为τ₁₀、τ₂₀和τ₃₀。声源的方位角为定义为声源入射方向在xoy平面的投影与x轴正向的夹角；仰角为θ，定义为声源入射方向与其在 xoy平面的投影的夹角。声源距参考麦克风的距离记为R，空气中声音传播速度为c。由声源和麦克风阵列的几何位置关系，利用余弦定理，可得声源距参考麦克风0的距离R为：

声源方位角为：

声源仰角θ为：

由此可得出声源距离，即获得了调节音量的关键条件。

计算出了智能音箱与声源之间的距离，智能音箱就会根据这个距离来调节自身的音量。

进一步的，所述根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量具体为：

根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离查找所述对应关系中与所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离大小相对应的音量大小；

根据所述音量大小调节音量。

具体的，在计算出智能音箱与声源之间的距离后，就会从预先设置的音箱自身与声源之间距离大小与音量大小的对应关系中找到与该距离相对应的音量大小，然后智能音箱就会把音量调节至该音量。

相应的，本实施例还提供一种音箱音量的控制系统，如图5所示，包括：

存储模块21，用于设置并存储音箱自身与声源之间距离大小与音量大小的对应关系。

第一判断模块22，用于判断是否监听到用户的唤醒指令；

计算模块23，用于在监听到用户的唤醒指令时计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离；

调节模块24，用于根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量。

具体的，还包括：

第二判断模块，用于判断语音解析表中是否存在所述唤醒指令。

具体的，所述计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离具体为：

获取所述唤醒指令声源传播到不同麦克风的时间差；

根据所述时间差来计算所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离。

具体的，所述根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量具体为：

根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离查找所述对应关系中

与所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离大小相对应的音量大小；根据所述音量大小调节音量。

本实施例通过利用声源距离修改音量参数，根据用户发出指令时所处位置设定音量大小，让用户在所有位置都能享受到同样清晰的音箱音质，提高了用户的使用体验。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种音箱音量的控制方法，其特征在于，包括步骤：

S1.判断是否监听到用户的唤醒指令，若是，则跳到步骤S2；

S2.计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离；

S3.根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量。

2.根据权利要求1所述的一种音箱音量的控制方法，其特征在于，在监听到用户的唤醒指令之后步骤S2之前还包括步骤：

判断语音解析表中是否存在所述唤醒指令，若是，则跳到步骤S2。

3.根据权利要求1所述的一种音箱音量的控制方法，其特征在于，所述计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离具体为：

获取所述唤醒指令声源传播到不同麦克风的时间差；

根据所述时间差来计算所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离。

4.根据权利要求1所述的一种音箱音量的控制方法，其特征在于，所述步骤S1之前步骤还包括步骤：

设置并存储音箱自身与声源之间距离大小与音量大小的对应关系。

5.根据权利要求4所述的一种音箱音量的控制方法，其特征在于，所述根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量具体为：

根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离查找所述对应关系中与所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离大小相对应的音量大小；

根据所述音量大小调节音量。

6.一种音箱音量的控制系统，其特征在于，包括：

第一判断模块，用于判断是否监听到用户的唤醒指令；

计算模块，用于在监听到用户的唤醒指令时计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离；

调节模块，用于根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量。

7.根据权利要求6所述的一种音箱音量的控制系统，其特征在于，还包括：第二判断模块，用于判断语音解析表中是否存在所述唤醒指令。

8.根据权利要求6所述的一种音箱音量的控制系统，其特征在于，所述计算音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离具体为：

获取所述唤醒指令声源传播到不同麦克风的时间差；

根据所述时间差来计算所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离。

9.根据权利要求6所述的一种音箱音量的控制系统，其特征在于，还包括：存储模块，用于设置并存储音箱自身与声源之间距离大小与音量大小的对应关系。

10.根据权利要求9所述的一种音箱音量的控制系统，其特征在于，所述根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离来调节音量具体为：

根据所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离查找所述对应关系中与所述音箱自身与所述唤醒指令声源之间的距离大小相对应的音量大小；

根据所述音量大小调节音量。