CN109151659B - 一种音频设备定向发声方法、装置和音频设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种音频设备定向发声方法、装置和音频设备。本发明中的音频设备包括检测器阵列和开口方向可调整的内置扬声器，本发明的方法包括：响应于获取的启动信号，启动检测器阵列的多个光电检测器以检测用户位置，确定检测到用户位置的目标光电检测器；根据目标光电检测器的位置与音频设备的中心位置之间的关系，确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度；调整扬声器的开口方向，以使得补偿角度为零。本发明可以基于目标光电检测器和音频设备的中心位置之间的关系确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度，通过将该补偿角度调整为零，实现对音频设备高频指向性的定向调整，提升声效体验。

Description

一种音频设备定向发声方法、装置和音频设备

技术领域

本发明涉及一种音频设备定向发声方法、装置和音频设备。

背景技术

随着生活水平的提高，智能家居越来越多的出现在人们的日常生活中，而智能音频设备作为其中的一类产品广受大众欢迎，用户对智能音频设备的音效要求也非常高。

目前，受限于产品体积或产品价格，市场上大多数音响产品一般是单扬声器产品。在使用场景中，音频设备通常放置在一个固定的位置，这样使得音频设备的最佳音效范围或最佳音效方向是特定的，一旦用户没有朝向音频设备扬声器的出声方向，音效体验会比较差。

发明内容

本发明提供了一种音频设备定向发声方法、装置和音频设备，以解决现有音频设备扬声器朝向固定的问题。

本发明的一个方面提供了一种音频设备定向发声方法，音频设备包括检测器阵列和开口方向可调整的内置扬声器，检测器阵列包括呈环形分布的多个光电检测器，光电检测器用于检测用户位置，本发明的方法包括：响应于获取的启动信号，启动检测器阵列的多个光电检测器以检测用户位置，确定检测到用户位置的目标光电检测器；根据目标光电检测器的位置与音频设备的中心位置之间的关系，确定所述扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度；调整扬声器的开口方向，以使得补偿角度为零。

优选地，扬声器的开口方向包括扬声器的开口在音频设备的水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第一连线所指示的开口位置的方向；其中，音频设备的中心位置位于音频设备的空间中垂线和水平投射面上。

优选地，检测器阵列包括红外阵列，光电检测器包括红外检测器。

优选地，启动检测器阵列的多个光电检测器以检测用户位置，确定检测到用户位置的目标光电检测器，包括：利用检测器阵列的多个光电检测器检测用户位置，获取多个光电检测器检测到的用户光电信号；获取用户光电信号对应的用户光电信号值；根据光电信号的信号值和光电检测器标识符之间的预设关系，获得用户光电信号值对应的光电检测器标识符，确定获得到的电检测器标识符对应的检测器为目标光电检测器。

优选地，当目标光电检测器包括多个光电检测器，根据目标光电检测器的位置与音频设备的中心位置之间的关系，确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度，包括：根据预设分组方法对多个目标光电检测器进行分组，按照预设方向对分组进行排序，并根据分组的排序确定分组中第一分组和最后分组的位置关系；以及根据第一分组和最后分组的位置关系确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度。

优选地，根据第一分组和最后分组的位置关系确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度，包括：获取第一分组中首位目标光电检测器在水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第二连线和第一分组中末位目标光电检测器在水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第三连线之间的第一夹角的第一角平分线；获取最后分组中首位目标光电检测器在水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第四连线和最后分组中末位目标光电检测器在水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第五连线之间的第二夹角的第二角平分线；获取第一角平分线和第二角平分线之间的第三夹角，并根据第三夹角与预设角度之间的关系确定补偿角度。

优选地，根据第三夹角与预设角度之间的关系确定补偿角度，包括：在第三夹角大于预设角度时，确定音频设备的空间中垂线与第一连线在垂直面上形成的垂直补偿角度为补偿角度；在第三夹角不大于预设角度时，获取第三夹角的第三角平分线和第一连线之间在平面上形成的第四夹角为补偿角度。

优选地，当目标光电检测器包括一个光电检测器，根据目标光电检测器的位置与音频设备的中心位置之间的关系，确定扬声器开口方向相对所述用户位置的补偿角度，包括：获取目标光电检测器在水平投射面上的投射位置与所述音频设备的中心位置之间的第六连线与第一连线之间在平面上形成的第五夹角为补偿角度。

本发明音频设备定向发声方法利用获取的启动信号启动音频设备检测器阵列中的全部检测器进行用户位置检测，确定可以检测到用户位置的目标光电检测器，基于目标光电检测器和音频设备的中心位置之间的位置关系可以确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度，通过将该补偿角度调整为零，使得扬声器开口方向朝向用户位置，实现对音频设备高频指向性的定向调整，提升音频设备的声效体验。

本发明的另一个方面提供了一种音频设备定向发声装置，音频设备包括检测器阵列和开口方向可调整的内置扬声器，检测器阵列包括呈环形分布的多个光电检测器，光电检测器用于检测用户位置，本发明的装置包括：检测单元，用于响应于获取的启动信号，启动检测器阵列的多个光电检测器以检测用户位置，确定检测到用户位置的目标光电检测器；计算单元，用于根据目标光电检测器的位置与音频设备的中心位置之间的关系，确定所述扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度；调整单元，用于调整扬声器的开口方向，以使得补偿角度为零。

本发明音频设备定向发声装置利用检测单元获取的启动信号启动音频设备检测器阵列中的全部检测器进行用户位置检测，确定可以检测到用户位置的目标光电检测器，计算单元基于目标光电检测器和音频设备的中心位置之间的位置关系可以确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度，调整单元通过将该补偿角度调整为零，使得扬声器开口方向朝向用户位置，实现对音频设备高频指向性的定向调整，提升音频设备的声效体验。

本发明的另一个方面提供了一种音频设备，包括：包括开口方向可调整的内置扬声器和球形麦克风阵列，还包括处理器和存储有机器可执行指令的机器可读存储介质，通过读取并执行机器可读存储介质中的机器可执行指令，处理器可执行前述的音频设备定向发声方法。

优选地，音频设备还包括设置在扬声器下方、用于反射声波的锥形结构，锥形结构的中心位置位于所述音频设备的空间中垂线上。

本发明的音频设备利用获取的启动信号启动音频设备检测器阵列中的全部检测器进行用户位置检测，确定可以检测到用户位置的目标光电检测器，基于目标光电检测器和音频设备的中心位置之间的位置关系可以确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度，通过将该补偿角度调整为零，使得扬声器开口方向朝向用户位置，实现对音频设备高频指向性的定向调整，提升音频设备的声效体验。

本发明的另一个方面提供了一种机器可读存储介质，存储有机器可执行指令，机器可执行指令被处理器执行时以实现前述调整音频设备高频指向性的方法。

附图说明

图1为本发明实施例示出的音频设备的扬声器朝向用户的示意图；

图2为本发明实施例示出的智能音箱的结构示意图；

图3为本发明实施例示出的音频设备定向发声方法的流程图；

图4为本发明实施例示出的每个用户对应的目标光电显示器的示意图；

图5为本发明实施例示出的在音频设备中建立的空间坐标系示意图；

图6为本发明实施例示出的一种多用户使用音频设备的示意图；

图7为本发明实施例示出多用户及其目标光电检测器对应关系示意图；

图8为本发明实施例示出的多用户对应的目标光电检测器分组示意图；

图9为本发明实施例示出的各用户相对于音频设备的方向示意图；

图10为本发明实施例示出的调整扬声器开口方向的示意图；

图11为本发明实施例示出的另一种多用户使用音频设备的示意图；

图12为本发明实施例示出的多用户对应的目标光电检测器分组示意图；

图13为本发明实施例示出的各用户相对于音频设备的方向示意图；

图14为本发明实施例示出的调整扬声器开口方向的示意图；

图15为本发明实施例示出的单用户使用音频设备的示意图；

图16为本发明实施例示出的单用户对应的目标光电检测器分组示意图；

图17为本发明实施例示出的调整扬声器开口方向的示意图；

图18为本发明实施例示出的音频设备定向发声装置结构框图；

图19为本发明实施例示出的音频设备的结构框图；

图20为本发明实施例示出的系统硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指出。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。

因此，本发明的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本发明的技术可以采取存储有指令的计算机可读介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。在本发明的上下文中，计算机可读介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，计算机可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。计算机可读介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；和/或有线/无线通信链路。

为提升音效体验，打破音频设备扬声器开口方向无法调整带来的听觉体验差的情况，本发明以智能音箱为例，如图1所示，设置开口方向可调整的内置扬声器，以及设置可以对智能音箱四周进行红外检测的多个红外检测器，通过分析红外检测器接收到的红外信号确定能够标识用户位置的目标红外检测器，根据目标红外检测器控制扬声器开口方向转向预期位置，实现扬声器开口方向的动态调整。

为便于说明本实施例对智能音箱高频指向性的调整方案，本发明首先通过下述实施例说明智能音箱的组成结构，本实施例对智能音箱高频指向性的调整方案还可以适用于其他具有扬声器的音频设备，例如智能电视机等设备。

如图2所示，本实施例的智能音箱包括：用于容纳智能音箱所有部件的外壳2，在外壳2上设置检测器阵列，检测器阵列包括呈环形分布的多个光电检测器，光电检测器用于检测用户位置，图2中示例性示出检测器阵列中的两个光电检测器1，本实施例可以根据光电检测器的检测范围设置光电检测器的数量，例如设置四个、六个、七个或八个光电检测器，保证检测器阵列中的光电检测器可以对智能音箱四周进行用户检测，本实施例中的检测器阵列可以包括红外阵列，相应的，光电检测器包括红外检测器，外壳为透红外材质，可以允许红外线穿透。参考图2，外壳2相对于扬声器的四周设置有开口3，用于射出扬声器发出的声音。

智能音箱还包括：舵机支架5、第一舵机和第二舵机，舵机支架5固定在外壳上，第一舵机的定子部分4固定于舵机支架5之上，第一个舵机的转子部分6可以带动设置在其上的第二舵机进行水平方向的360度转动。第二舵机的定子部分7固定于第一舵机的转子部分6之上，为第二舵机的转子部分9可以带动固定于其之上的扬声器8进行垂直方向的转动；外壳2相对扬声器的位置处对应为支架结构，如图2所示，外壳2的底部为支架结构，支架结构外表面覆盖有网布，以保证扬声器的开口处于各个方向时，扬声器发出的声音可以穿过网布传播到周围环境中。

本实施例可以通过利用第一舵机和第二舵机控制扬声器开口方向进行水平方向的调整和垂直方向的调整，实现智能音箱高频指向性的全方向调整。

本发明的一个方面提供了一种音频设备定向发声方法。

本实施例的音频设备包括检测器阵列和开口方向可调整的内置扬声器，检测器阵列包括呈环形分布的多个光电检测器，光电检测器用于检测用户位置，本实施例中音频设备包括前文描述的智能音箱。图3为本发明实施例示出的音频设备定向发声方法流程图，如图3所示，本实施例的方法包括：

S310，响应于获取的启动信号，启动检测器阵列的多个光电检测器以检测用户位置，确定检测到用户位置的目标光电检测器。

S320，根据目标光电检测器的位置与音频设备的中心位置之间的关系，确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度。

S330，调整扬声器的开口方向，以使得所述补偿角度为零。

本实施例利用获取的启动信号启动音频设备检测器阵列中的全部检测器进行用户位置检测，确定可以检测到用户位置的目标光电检测器，基于目标光电检测器和音频设备的中心位置之间的位置关系可以确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度，通过将该补偿角度调整为零，使得扬声器开口方向朝向用户位置，实现对音频设备高频指向性的定向调整，提升音频设备的声效体验。

以下结合图4-17对上述步骤S310-S330进行详细的说明。

首先，执行步骤S310，即响应于获取的启动信号，启动检测器阵列的多个光电检测器以检测用户位置，确定检测到用户位置的目标光电检测器。

在一个实施例中，启动信号包括根据携带预设关键词的语音信号生成的电信号，可以通过音频设备中的麦克风阵列拾取语音信号并将语音信号转换为电信号，在语音信号携带预设关键词时，根据所携带的预设关键词启动检测器阵列。例如，预设关键词包括“小智”，所接收的语音信号为“hello，小智”，通过语音识别可以得到语音信号携带预设关键词“小智”，此时可以根据由语音信号生成的电信号启动音频设备检测器阵列中的多个光电检测器进行用户位置的检测。

本实施例通过下述方式确定目标光电检测器：首先利用检测器阵列的多个光电检测器检测用户位置，获取多个光电检测器检测到的用户光电信号；获取用户光电信号对应的用户光电信号值；根据光电信号的信号值和光电检测器标识符之间的预设关系，获得用户光电信号值对应的光电检测器标识符，确定获得到的电检测器标识符对应的检测器为目标光电检测器。

本实施例设定光电检测器检测到的光电信号对应特定的信号值，例如，光电检测器A检测到的光电信号对应的信号值为1.1，光电检测器B检测到的光电信号对应的信号值为1.2，光电检测器C检测到的光电信号对应的信号值为1.3，每个光电检测器检测到的光电信号所对应的信号值互不相同，基于此，本实施例可以获取用户光电信号对应的户光电信号值，根据光电信号的信号值和光电检测器标识符之间的预设关系，获得户光电信号值对应的光电检测器标识符，从而确定获得到的电检测器标识符对应的检测器为目标光电检测器。

本实施例中的检测器阵列包括红外阵列，光电检测器包括红外检测器。

当检测器阵列包括红外阵列时，本实施例通过下述方式获取检测到用户的光电信号：首先响应于启动信号，启动红外检测器检测物体的红外信号；然后根据物体的红外信号获取物体的温度值，最后根据物体的温度值与预设温度范围值之间的关系，获取物体的红外信号为用户的光电信号。

由于一起温度高于决定零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量，物体的红外辐射能量的大小及其波长的分布与物体表面温度有密切的关系。因此，利用红外检测器对物体自身辐射的红外能量进行测量，可以准确地测量物体表面的温度。本实施例利用红外接收器接收目标辐射的红外信号；例如，在启动红外阵列中全部的红外检测器后，每个红外检测器接收由物体辐射的红外线，如图4所示，假设当前只有红外检测器A、红外检测器B和红外检测器C接收到由物体辐射的红外线，根据物体辐射的红外线的波长和能量大小可以获得物体的表面温度，在物体的表面温度处于预设温度范围时，例如物体的表面温度属于25℃～40℃范围内，确定物体为人体，此时可以确定红外检测器A、红外检测器B和红外检测器C为目标光电检测器；由于环境温度会对人体体表温度产生影响，因此本实施例中预设温度范围应比一般意义上的人体温度范围大。

在确定目标光电检测器之后，本实施例还关闭检测器阵列中非目标光电检测器，控制目标光电检测器进行周期性用户检测，根据检测结果确定用户位置的变化情况，在用户位置处于目标光电检测器的检测范围内，继续控制目标光电检测器进行周期性用户检测，在用户位置处于目标光电检测器的检测范围外，关闭目标光电检测器并获取启动信号，响应于获取的启动信号启动检测器阵列的多个光电检测器以检测用户，重新确定检测到用户光电信号对应的光电检测器为目标光电检测器。

本实施例中目标光电检测器的数量与检测器阵列包括的光电检测器的数量、用户与音频设备之间的相对距离有关，在检测器阵列中包括的光电检测器的数量一定的情况下，用户与音频设备之间的相对距离越远，目标光电检测器的数量越少。图4中仅仅是示例性的示出包括三个光电检测器的目标光电检测器，实际应用中，目标光电检测器可以只包括一个光电检测器，也可以包括两个、四个等数量的光电检测器。

在确定目标光电检测器之后，继续执行步骤S320，即根据目标光电检测器的位置与音频设备的中心位置之间的关系，确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度。

为便于计算扬声器开口方向相对用户空间位置的补偿角度，减少计算量，简化计算步骤，本实施例预先设定扬声器的开口方向包括扬声器的开口在音频设备的水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第一连线所指示的开口位置的方向；其中，音频设备的中心位置位于音频设备的空间中垂线和水平投射面上，即音频设备的中心位置为音频设备的空间中垂线与音频设备的水平投射面交点位置。

本实施例确定出的目标光电检测器可以为一个或者多个，在目标光电检测器为多个时，这多个目标光电检测器可以对应为一个用户，也可以对应为多个用户，可以根据目标光电检测器的分布情况确定多个目标光电检测器具体是对应几个用户，例如在多个目标光电检测器位置相互临近时，此时多个目标光电检测器可能对应一个用户，将多个光电检测器的中心位置在水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置之间的连线与第一连线之间的夹角确定为补偿角度；在多个目标光电检测器位置分散开来，此时多个目标光电检测器可能对应多个用户，在多个目标检测器对应多个用户时，本实施例需要根据多个用户之间位置情况确定补偿角度。

在一个实施例中，当目标光电检测器包括多个光电检测器，通过下述方式确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度：根据预设分组方法对多个目标光电检测器进行分组，按照预设方向对分组进行排序，并根据分组的排序确定分组中第一分组和最后分组的位置关系；以及根据第一分组和最后分组的位置关系确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度。

为便于清楚明晰的说明本实施例的分组方法，如图5所示，以音频设备的中心位置在检测器阵列所在平面上的投影点为坐标原点O’，以音频设备的空间中垂线为Z轴，以检测器阵列所在平面上相互垂直的两条直线分别为X’轴和Y’轴建立空间直角坐标系。那么根据检测器阵列中各个光电检测器的位置，可以确定各个光电检测器在空间直角坐标系中的坐标，进而可以确定目标光电检测器的坐标和所在象限。参考图5，本实施例规定利用图5中框形内的数字表示X’O’Y’平面的四个象限，即利用框形内数字1表示第一象限，利用框形内数字2表示第二象限，利用框形内数字3表示第三象限，利用框形内数字4表示第四象限。

根据图7、图12和图16所示，同一用户对应的目标光电检测器在位置上是相互临近的，而不同用户之间对应的目标光电检测器在位置上成簇的，参考图7和图12，用户A对应的目标光电检测器A1～A3在位置上成一簇分布，用户B对应的目标光电检测器B1～B3在位置上成一簇分布，用户C对应的目标光电检测器C1～C3在位置上成一簇分布，即三个用户各自对应的目标光电检测器成三簇，在对多个目标光电检测器进行分组时，可以基于光电检测器之间的位置关系进行分组。参考图7和图12，可以将多个目标光电检测器分成三组，本实施例规定逆时针方向为预设方向，根据三组光电检测器之间的位置关系对三组光电检测器进行排序，据此用户A对应的光电检测器组为第一分组，用户B对应的光电检测器组为第二分组，用户C对应的光电检测器组为第三分组。

其中，附图7、12仅仅示例性示出每个用户对应的目标光电检测器为三个，实际应用中，目标光电检测器的数量与检测器阵列包括的光电检测器的数量、用户与音频设备之间的相对距离有关，在检测器阵列中包括的光电检测器的数量一定的情况下，用户与音频设备之间的相对距离越远，目标光电检测器的数量越少。

在对多个目标光电检测器进行分组并排序之后，获取第一分组中首位目标光电检测器在音频设备的水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第二连线和第一分组中末位目标光电检测器在音频设备的水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第三连线之间的第一夹角的第一角平分线；以及获取最后分组中首位目标光电检测器在音频设备的水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第四连线和最后分组中末位目标光电检测器在音频设备的水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第五连线之间的第二夹角的第二角平分线；获取第一角平分线和第二角平分线之间的第三夹角，并根据第三夹角与预设角度之间的关系确定所述补偿角度。

参考图8和图12，由于本实施例中每个光电检测器的分组中可能包括多个光电检测器，因此本实施例需要确定在光电检测器分组中包括多个光电检测器时能够表示用户位置的具体方向。本实施例通过确定处于每个光电检测器分组中两端的光电检测器分别与音频设备的中心位置的连线所形成的夹角，将形成的夹角的角平分线方向确定为用户方向。

例如，如图8和12所示，用户A对应的第一分组中，假设第一分组中包括三个光电检测器A1～A3，那么将第一分组中的首位目标光电检测器在水平投射面上的投射位置A3与音频设备的中心位置O的连线为第二连线L2，第一分组中的末位目标光电检测器在水平投射面上的投射位置A1与音频设备的中心位置O的连线为第三连线L3，第二连线L2与第三连线L3形成第一夹角的第一角平分线d1；同样的，最后分组中包括三个光电检测器C1～C3，最后分组中首位目标光电检测器在水平投射面上的投射位置C3与音频设备的中心位置O的连线为第四连线L4，最后分组中的末位目标光电检测器在水平投射面上的投射位置C1与音频设备的中心位置O的连线为第五连线L5，第四连线L4与第五连线L5形成第二夹角的第二角平分线d2；第一角平分线d1与第二角平分线d2形成第三夹角θ。在确定每个分组中用于表示该分组对应用户的方向之后，根据第三夹角与预设角度之间的关系确定补偿角度：在第三夹角大于预设角度时，确定音频设备的空间中垂线与第一连线在垂直面上形成的垂直补偿角度为补偿角度；在第三夹角不大于预设角度时，获取第三夹角的第三角平分线和第一连线之间在平面上形成的第四夹角为补偿角度。

在多个用户同时使用音频设备时，如果这多个用户之间的位置相距不大，以图6所示为例，此时可以将扬声器开口方向调整到这多个用户的中间位置，均衡每个用户的听觉效果；如果这多个用户之间的位置较为分散，以图11所示为例，此时可以将扬声器开口方向调整到朝下，利用设置在扬声器下方用于反射声波的锥形结构将声音反射到音频设备的四周，使得音频设备四周各个方向都可以体验良好的听觉效果。

本实施例假设预设角度为90，预设角度的取值可以根据实际要求确定，本实施例不作具体限定。参考图9和图13，在确定第一角平分线d1与第二角平分线d2形成第三夹角θ后，由于在图9中，第三夹角θ小于预设角度，获取第三夹角θ的第三角平分线d3与第一连线之间的形成的第四夹角为补偿角度。假设图9和图13中X轴正方向为当前的扬声器开口方向，可以第三角平分线d3和第一连线OX之间在平面上形成的第四夹角即为补偿角度，如图10所示，对扬声器的开口方向进行水平方向调整，使第四夹角调整为零度，使得扬声器的开口方向朝向用户A～C的中间位置。由于在图13中，第三夹角θ大于预设角度，此时确定音频设备的空间中垂线与第一连线在垂直面上形成的垂直补偿角度为补偿角度，如图14所示，将音频设备的空间中垂线与第一连线在垂直面上形成的垂直补偿角度调整为零度，使得扬声器的开口方向对准锥形结构，利用锥形结构将扬声器开口发出的声音向四周反射。

当然，在对多个目标光电检测器进行分组时，存在只有一个分组的情况，如图15所示，此时检测器阵列只检测到一个用户，此时也可以利用前文的补偿角度确定方法，仅需将第一分组和最后分组确定为一个分组即可。

在另一个实施例中，目标光电检测器包括一个光电检测器，通过下述方式确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度：获取目标光电检测器在音频设备的水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置之间的第六连线与第一连线之间在平面上形成的第五夹角确定为补偿角度。

如图16所示，假设X轴的正方向为当前的扬声器的开口方向，即OX对应为第一连线，目标光电检测器在音频设备的水平投射面上的投射位置A1与音频设备的中心位置O之间的第六连线L6与第一连线OX在平面上形成的第五夹角a为补偿角度。

在确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度之后，继续执行步骤S330，即调整扬声器的开口方向，以使得补偿角度为零。

如前文所示，在确定补偿角度之后，可以通过控制第一舵机或第二舵机调整扬声器的开口方向，通过将扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度为零，实现扬声器开口方向的调整，保证所有用户的听觉效果。

如前文描述的空间直角坐标系，音频设备的中心位置O在检测器阵列所在平面(即空间直角坐标系的X’O’Y’平面)的投射点对应为O’，在图9-10所示示例中，所确定的补偿角度为第三角平分线d3与第一连线OX的第四夹角，在对扬声器的开口方向进行水平方向的调整后，扬声器的开口方向如图10所示的射线d3’方向，射线d3’方向为第三角平分线d3在检测器阵列所在平面的水平投影。在图16-17所示示例中，所确定的补偿角度为目标光电检测器在音频设备的水平投射面上的投射位置A1与音频设备的中心位置O之间的第六连线L6与第一连线OX之间在平面上形成的第五夹角a，在对扬声器的开口方向进行水平方向的调整后，扬声器的开口方向如图17所示的射线L6’方向，射线L6’方向为第六连线L6在检测器阵列所在平面的水平投影。

本发明的另一个方面提供了一种音频设备定向发声装置。

图18为本发明实施例示出的音频设备定向发声装置的结构框图，本实施例的音频设备包括检测器阵列和开口方向可调整的内置扬声器，检测器阵列包括呈环形分布的多个光电检测器，光电检测器用于检测用户位置。如图18所示，本实施例的装置包括：

检测单元181，用于响应于获取的启动信号，启动检测器阵列的多个光电检测器以检测用户位置，确定检测到用户位置的目标光电检测器；

计算单元182，用于根据目标光电检测器的位置与音频设备的中心位置之间的关系，确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度。

调整单元183，用于调整扬声器的开口方向，以使得所述补偿角度为零。

本实施例中的音频设备定向发声装置，利用检测单元获取的启动信号启动音频设备检测器阵列中的全部检测器进行用户位置检测，确定可以检测到用户位置的目标光电检测器，计算单元基于目标光电检测器和音频设备的中心位置之间的位置关系可以确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度，调整单元通过将该补偿角度调整为零，使得扬声器开口方向朝向用户位置，实现对音频设备高频指向性的定向调整，提升音频设备的声效体验。

在一个实施例中，检测单元181用于利用检测器阵列的多个光电检测器检测用户位置，获取多个光电检测器检测到的用户光电信号，获取用户光电信号对应的用户光电信号值，根据光电信号的信号值和光电检测器标识符之间的预设关系，获得用户光电信号值对应的光电检测器标识符，确定获得到的电检测器标识符对应的检测器为目标光电检测器。

本实施例的计算单元182包括：分组排序模块和角度计算模块；

分组排序模块用于当目标光电检测器包括多个光电检测器时，根据预设分组方法对多个目标光电检测器进行分组，按照预设方向对分组进行排序，并根据分组的排序确定分组中第一分组和最后分组的位置关系；

角度计算模块，用于根据第一分组和最后分组的位置关系确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度。

角度计算模块具体是用于获取第一分组中首位目标光电检测器在音频设备的水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第二连线和第一分组中末位目标光电检测器在音频设备的水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第三连线之间的第一夹角的第一角平分线；获取最后分组中首位目标光电检测器在音频设备的水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第四连线和最后分组中末位目标光电检测器在音频设备的水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第五连线之间的第二夹角的第二角平分线；获取第一角平分线和第二角平分线之间的第三夹角，并根据第三夹角与预设角度之间的关系确定补偿角度；具体是：在第三夹角大于预设角度时，确定音频设备的空间中垂线与第一连线在垂直面上形成的垂直补偿角度为补偿角度；在第三夹角不大于预设角度时，获取第三夹角的第三角平分线和第一连线之间在平面上形成的第四夹角为补偿角度。

本实施例的计算单元182还用于当目标光电检测器包括一个光电检测器时，获取目标光电检测器在音频设备的水平投射面上的投射与音频设备的中心位置之间的第六连线与第一连线之间在平面上形成的第五夹角为补偿角度。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本发明的另一个方面提供了一种音频设备。

图19为本发明实施例示出的音频设备的结构框图，如图19所示，本实施例的音频设备包括检测器阵列和开口方向可调整的内置扬声器，还包括处理器和存储有机器可执行指令的机器可读存储介质，通过读取并执行机器可读存储介质中的机器可执行指令，处理器可执行前文描述的音频设备定向发声方法。

本实施例中的音频设备，利用获取的启动信号启动音频设备检测器阵列中的全部检测器进行用户位置检测，确定可以检测到用户位置的目标光电检测器，基于目标光电检测器和音频设备的中心位置之间的位置关系可以确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度，通过将该补偿角度调整为零，使得扬声器开口方向朝向用户位置，实现对音频设备高频指向性的定向调整，提升音频设备的声效体验。

结合图2，本实施例中，内置扬声器设置在第二舵机的转子部分上，第二舵机的定子部分固定在第一舵机的转子部分上，第一舵机的定子部分安装在舵机支架上，舵机支架设置在音频设备的外壳内，音频设备外壳四周相对扬声器位置设置有出声口，在扬声器下方设置用于反射声波的锥形结构，锥形结构的中心位置为音频设备的空间中垂线与音频设备的水平投射面相交的位置，利用锥形结构将扬声器开口方向发出的声音向四周反射。

确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度后，控制第一舵机或第二舵机转动，调整扬声器的开口方向，均衡音频设备的所有使用用户都可以体验良好的听觉效果，提升用户体验。

本申请提供的音频设备可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，参照图20所示，本申请提供的音频设备可包括处理器2001、存储有机器可执行指令的机器可读存储介质2002。处理器2001与机器可读存储介质2002可经由系统总线2003通信。并且，通过读取并执行机器可读存储介质2002中与音频设备定向发声逻辑对应的机器可执行指令，处理器2001可执行前文描述的音频设备定向发声方法。

本发明的另一个方面提供了一种机器可读存储介质。

本发明实施例的机器可读存储介质，存储有机器可执行指令，机器可执行指令被处理器执行时以实现前文描述的音频设备定向发声方法。

需要说明的是，本发明实施例的可读存储介质，例如可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，可读存储介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。可读存储介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；和/或有线/无线通信链路。

机器可读存储介质可以包括计算机程序，该计算机程序可以包括代码/计算机可执行指令，其在由处理器执行时使得处理器执行例如前文所描述的音频设备定向发声方法流程及其任何变形。

计算机程序可被配置为具有例如包括计算机程序模块的计算机程序代码。例如，在示例实施例中，计算机程序中的代码可以包括一个或多个程序模块。应当注意，模块的划分方式和个数并不是固定的，本领域技术人员可以根据实际情况使用合适的程序模块或程序模块组合，当这些程序模块组合被处理器执行时，使得处理器可以执行例如上文所描述的音频设备定向发声方法流程及其任何变形。

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种音频设备定向发声方法，所述音频设备包括检测器阵列和开口方向可调整的内置扬声器，所述检测器阵列包括呈环形分布的多个光电检测器，所述光电检测器用于检测用户位置，所述方法包括：

响应于获取的启动信号，启动所述检测器阵列的多个光电检测器以检测用户位置，确定检测到用户位置的目标光电检测器；

根据目标光电检测器的位置与所述音频设备的中心位置之间的关系，确定所述扬声器开口方向相对所述用户位置的补偿角度；

调整所述扬声器的开口方向，以使得所述补偿角度为零；

当所述目标光电检测器包括多个光电检测器，所述根据目标光电检测器的位置与所述音频设备的中心位置之间的关系，确定所述扬声器开口方向相对所述用户位置的补偿角度，包括：

根据预设分组方法对多个目标光电检测器进行分组，按照预设方向对分组进行排序，并根据分组的排序确定分组中第一分组和最后分组的位置关系；以及

根据第一分组和最后分组的位置关系确定所述扬声器开口方向相对所述用户位置的补偿角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扬声器的开口方向包括所述扬声器的开口在所述音频设备的水平投射面上的投射位置与所述音频设备的中心位置的第一连线所指示的开口位置的方向；其中，所述音频设备的中心位置位于所述音频设备的空间中垂线和水平投射面上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测器阵列包括红外阵列，所述光电检测器包括红外检测器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述启动所述检测器阵列的多个光电检测器以检测用户位置，确定检测到用户位置的目标光电检测器，包括：

利用所述检测器阵列的多个光电检测器检测用户位置，获取所述多个光电检测器检测到的用户光电信号；

获取用户光电信号对应的用户光电信号值；

根据光电信号的信号值和光电检测器标识符之间的预设关系，获得所述用户光电信号值对应的光电检测器标识符，确定获得到的电检测器标识符对应的检测器为目标光电检测器。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据第一分组和最后分组的位置关系确定所述扬声器开口方向相对所述用户位置的补偿角度，包括：

获取第一分组中首位目标光电检测器在所述水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第二连线和第一分组中末位目标光电检测器在所述水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第三连线之间的第一夹角的第一角平分线；

获取最后分组中首位目标光电检测器在所述水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第四连线和最后分组中末位目标光电检测器在所述水平投射面上的投射位置与音频设备的中心位置的第五连线之间的第二夹角的第二角平分线；

获取所述第一角平分线和第二角平分线之间的第三夹角，并根据第三夹角与预设角度之间的关系确定所述补偿角度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据第三夹角与预设角度之间的关系确定所述补偿角度，包括：

在所述第三夹角大于预设角度时，确定所述音频设备的空间中垂线与所述第一连线在垂直面上形成的垂直补偿角度为所述补偿角度；

在所述第三夹角不大于预设角度时，获取所述第三夹角的第三角平分线和所述第一连线之间在平面上形成的第四夹角为所述补偿角度。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述目标光电检测器包括一个光电检测器，所述根据目标光电检测器的位置与所述音频设备的中心位置之间的关系，确定所述扬声器开口方向相对所述用户位置的补偿角度，包括：

获取目标光电检测器在所述水平投射面上的投射位置与所述音频设备的中心位置之间的第六连线与所述第一连线之间在平面上形成的第五夹角为所述补偿角度。

8.一种音频设备定向发声装置，所述音频设备包括检测器阵列和开口方向可调整的内置扬声器，所述检测器阵列包括呈环形分布的多个光电检测器，所述光电检测器用于检测用户位置，所述装置包括：

检测单元，用于响应于获取的启动信号，启动所述检测器阵列的多个光电检测器以检测用户位置，确定检测到用户位置的目标光电检测器；

计算单元，用于根据目标光电检测器的位置与所述音频设备的中心位置之间的关系，确定所述扬声器开口方向相对所述用户位置的补偿角度；

调整单元，用于调整所述扬声器的开口方向，以使得所述补偿角度为零；

其中，计算单元包括：分组排序模块和角度计算模块；

分组排序模块用于当目标光电检测器包括多个光电检测器时，根据预设分组方法对多个目标光电检测器进行分组，按照预设方向对分组进行排序，并根据分组的排序确定分组中第一分组和最后分组的位置关系；

角度计算模块，用于根据第一分组和最后分组的位置关系确定扬声器开口方向相对用户位置的补偿角度。

9.一种音频设备，包括检测器阵列和开口方向可调整的内置扬声器，还包括处理器和存储有机器可执行指令的机器可读存储介质，通过读取并执行机器可读存储介质中的机器可执行指令，处理器可执行如权利要求1-7任一项所述的音频设备定向发声方法。

10.根据权利要求9所述的音频设备，其特征在于，还包括设置在扬声器下方、用于反射声波的锥形结构，所述锥形结构的中心位置位于所述音频设备的空间中垂线上。

11.一种机器可读存储介质，存储有机器可执行指令，机器可执行指令被处理器执行时以实现如权利要求1-7任一项所述的音频设备定向发声方法。

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