CN109859734A - 一种降低浴室水声的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降低浴室水声的装置，包括水声传感器、音频转换器、人耳位置识别器、控制器和扬声器，降低方法为：水声传感器采集浴室内的声波信号和声源位置；人耳位置识别器检测人耳的位置；判断扬声器到人耳位置距离是否大于或等于水声的声源位置到人耳位置距离，若是，则将采集到的水声的声波信号转换成反向声波，并经扬声器播放所述反向声波，所述反向声波在人耳位置时与采集到的水声相位相反、振幅相同。本发明利用声音传播的速度与电信号的传播速度存在明显的差异，将淋浴过程中产生的水声收集并转换成反向声波并播放，使其人耳位置听到的水声和反向声波相抵消达到降噪效果，让用户在洗澡过程中更加清晰的聆听音乐声。
Description
技术领域
本发明属于智能音响系统领域，具体涉及一种降低浴室水声的方法及装置。
背景技术
现在市场上，在浴室中使用各种音响设备越来越受到人们的欢迎，在洗澡的过程中聆听音乐无疑是一种不错的享受。但浴室在洗澡过程中水声较大会影响整个过程的听觉体验。而采用主动降噪技术只能针对小的密闭的空间，并且主动降噪是隔绝外界的声音，无法针对浴室这个密闭空间的降噪。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种降低浴室水声的方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种降低浴室水声的方法，包括如下步骤：
采集浴室内的水声的声波信号和声源位置；
检测人耳位置；
判断扬声器到人耳位置距离是否大于或等于水声的声源位置到人耳位置距离；
若是，则将采集到的水声的声波信号转换成反向声波，并经扬声器播放所述反向声波，所述反向声波在人耳位置时与采集到的水声相位相反、振幅相同；
若否，则控制扬声器不播放或停止播放所述反向声波。
优选的，采集浴室内的水声的具体步骤包括：
A1.建立水声音频库存储至存储器，水声音频库包括喷头的喷水声、水打在人身上的声音、水滴在地面的水滴声、水在地漏的流水声以及人的踩水声；
A2.采用拾音器采集浴室内的声音，并与存储器中的水声音频库的水声音频比较是否相似，若相似则将浴室内的声音中的水声进行提取。
优选的，检测人耳的位置采用超声波传感器、红外测距传感器或 TOF传感器测量人头部的位置从而计算人耳的位置，也可采用深度摄像头采集人脸的深度图像，通过图像处理器获得人耳位置。
优选的，判断扬声器到人耳位置距离小于水声的声源位置到人耳位置距离时，则控制扬声器不播放或停止播放所述反向声波，同时停止将采集到的水声的声波信号转换成反向声波。
一种降低浴室水声的装置，包括水声传感器、音频转换器、人耳位置识别器、控制器和扬声器，所述水声传感器与音频转换器信号连接，音频转换器与扬声器信号连接，所述控制器分别与音频转换器、人耳位置识别器信号连接，所述水声传感器包括拾音器、存储器以及音频处理器，所述音频处理器分别与拾音器、存储器信号连接，所述人耳位置识别器采用人脸深度摄像头与图像处理器结合或采用测距传感器。
优选的，所述测距传感器采用超声波传感器、红外测距传感器或 TOF传感器。
优选的，所述存储器内建立水声音频库，水声音频包括喷头的喷水声、水打在人身上的声音、水滴在地面的水滴声、水在地漏的流水声以及人的踩水声。
优选的，上述拾音器设有多个，分别安装于靠近不同水声声源位置的墙壁上。
优选的，所述扬声器还与音频播放设备信号连接，其信号连接方式采用音频线传输或无线传输，音频播放设备为电脑、平板、手机、音乐播放器或视频播放器。
与现有技术相比，本发明利用声音传播的速度与电信号的传播速度存在明显的差异，将淋浴过程中产生的水声收集并转换成反向声波并播放，使其人耳位置听到的水声和反向声波相抵消达到降噪效果，让用户在洗澡过程中更加清晰的聆听音乐声。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的构成示意图；
图3为本发明的构成框图；
其中，1-拾音器，2-音频转换器，3-控制器，4-扬声器，5-人耳位置识别器，6-音频播放设备
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，一种降低浴室水声的方法，包括如下步骤：
采集浴室内的水声的声波信号和声源位置；
检测人耳位置；
判断扬声器到人耳位置距离是否大于或等于水声的声源位置到人耳位置距离；
若是，则将采集到的水声的声波信号转换成反向声波，并经扬声器播放所述反向声波，所述反向声波在人耳位置时与采集到的水声相位相反、振幅相同；
若否，则控制扬声器不播放或停止播放所述反向声波。
其中，反向声波是跟水声相位相反(相差180°)、振幅相同的声波，用来降低或消除水声。
优选的，采集浴室内的水声的声波信号和声源位置的具体步骤包括：
A1.建立水声音频库存储至存储器，水声音频库包括喷头的喷水声、水打在人身上的声音、水滴在地面的水滴声、水在地漏的流水声以及人的踩水声；
A2.采用拾音器采集浴室内的声波信号和声源位置，将采集的声波信号与存储器中的水声音频库的水声音频比较是否相似，若相似则将浴室内的声音中的水声的声波信号进行提取。
其中，喷头的喷水声在静态环境下其音量和频率仅受水压影响，因此较为规则无需实时采集，可进行间隔时间采集，而水打在人身上的声音、水滴在地面的水滴声、水在地漏的流水声以及人的踩水声都会受到人的动作影响，因此需要进行实时采集。
进一步的，该水声音频库可将采集到水声音频进行添加更新以丰富水声音频库的音频数据。
优选的，检测人耳的位置采用超声波传感器、红外测距传感器或 TOF传感器测量人头部的位置从而计算人耳的位置，也可采用深度摄像头采集人脸的深度图像，通过图像处理器获得人耳的位置。
优选的，判断扬声器到人耳位置距离小于水声的声源位置到人耳位置距离时，则控制扬声器不播放或停止播放所述反向声波，意味着扬声器来不及播放反向声波以抵消人耳位置听到的水声，达不到降噪作用并存在混响的可能，因此扬声器停止播放反向声波，同时停止将采集到的水声的声波信号转换成反向声波。
对应于以上方法，如图2-3所示，本发明还提供一种降低浴室水声的装置，包括水声传感器、音频转换器2、人耳位置识别器5、控制器3和扬声器4，所述水声传感器用于采集淋浴过程中水声的声波信号和声源位置，所述音频转换器用于将采集到的水声的声波信号转换成其反向声波并发给扬声器进行播放，所述人耳位置识别器用于检测人耳的位置，控制器用于计算扬声器与人耳位置的距离、水声到人耳位置的距离，判断扬声器到人耳位置的距离是否大于或等于水声的声源位置到人耳位置的距离并延时将反向声波通过扬声器进行播放。
优选的，控制器需要采用采用STC15系列单片机。
优选的，所述人耳位置识别器5采用测距传感器时，可选的有超声波传感器、型号为LDM42的红外测距传感器或TOF传感器，利用测距传感器测量人体头顶到扬声器的距离并根据该距离计算人耳到扬声器的距离；其中，所述超声波传感器超声波发送电路由型号为HC-SR04的第一芯片构成；所述超声波接收电路由型号为HC-SR04的第二芯片构成。
可替换地，也可采用人脸深度摄像头采集人脸的深度图像，通过图像处理器获得人耳的位置。
优选的，所述水声传感器包括拾音器1、存储器以及音频处理器，拾音器采集浴室内所有声音的声波信号和声源位置，存储器内建立水声音频库，水声音频包括喷头的喷水声、水打在人身上的声音、水滴在地面的水滴声、水在地漏的流水声以及人的踩水声，音频处理器将拾音器采集的声音声波信号与水声音频库中的水声音频相比较，进而提取浴室内的水声的声波信号。
优选的，所述拾音器1设有多个，分别安装于靠近不同水声声源的墙壁上，以便于更快地采集喷头的喷水声、水打在人身上的声音、水滴在地面的水滴声、水在地漏的流水声以及人的踩水声，并由音频转换器转换成反向声波，反向声波可采用音频线传输或无线传输给扬声器进行播放，无线传输方式为蓝牙传输、WiFi传输。
其中，喷头的喷水声在静态环境下其音量和频率仅受水压影响，因此较为规则无需实时采集，可进行间隔时间采集，而水打在人身上的声音、水滴在地面的水滴声、水在地漏的流水声以及人的踩水声都会受到人的动作影响，因此需要进行实时采集。
优选的，所述扬声器4还与音频播放设备6信号连接，其信号连接方式采用音频线传输或无线传输，无线传输方式为蓝牙传输、WiFi 传输，音频播放设备为电脑、平板、手机、音乐播放器或视频播放器。
本发明利用声音传播的速度与电信号的传播速度存在明显的差异，将淋浴过程中产生的水声收集并转换成反向声波并播放，使其人耳位置听到的水声和反向声波相抵消达到降噪效果，让用户在洗澡过程中更加清晰的聆听音乐声。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种降低浴室水声的方法，其特征在于包括如下步骤：
采集浴室内的水声的声波信号和声源位置；
检测人耳位置；
判断扬声器到人耳位置距离是否大于或等于水声的声源位置到人耳位置距离；
若是，则将采集到的水声的声波信号转换成反向声波，并经扬声器播放所述反向声波，所述反向声波在人耳位置时与采集到的水声相位相反、振幅相同；
若否，则控制扬声器不播放或停止播放所述反向声波。
2.根据权利要求1所述的降低浴室水声的方法，其特征在于，采集浴室内的水声的声波信号和声源位置的具体步骤包括：
A1.建立水声音频库存储至存储器，水声音频库包括喷头的喷水声、水打在人身上的声音、水滴在地面的水滴声、水在地漏的流水声以及人的踩水声；
A2.采用拾音器采集浴室内的声波信号和声源位置，将采集的声波信号与存储器中的水声音频库的水声音频比较是否相似，若相似则将浴室内的声音中的水声的声波信号进行提取。
3.根据权利要求1所述的降低浴室水声的方法，其特征在于：检测人耳的位置采用超声波传感器、红外测距传感器或TOF传感器测量人头部的位置从而计算人耳的位置，也可采用深度摄像头采集人脸的深度图像，通过图像处理器获得人耳位置。
4.根据权利要求1所述的降低浴室水声的方法，其特征在于：判断扬声器到人耳位置距离小于水声的声源位置到人耳位置距离时，则控制扬声器不播放或停止播放所述反向声波，同时停止将采集到的水声的声波信号转换成反向声波。
5.一种降低浴室水声的装置，其特征在于：包括水声传感器、音频转换器、人耳位置识别器、控制器和扬声器，所述水声传感器与音频转换器信号连接，音频转换器与扬声器信号连接，所述控制器分别与音频转换器、人耳位置识别器信号连接，所述水声传感器包括拾音器、存储器以及音频处理器，所述音频处理器分别与拾音器、存储器信号连接，所述人耳位置识别器采用人脸深度摄像头与图像处理器结合或采用测距传感器。
6.根据权利要求5所述的降低浴室水声的装置，其特征在于：所述测距传感器采用超声波传感器、红外测距传感器或TOF传感器。
7.根据权利要求5所述的降低浴室水声的装置，其特征在于：所述存储器内建立水声音频库，水声音频包括喷头的喷水声、水打在人身上的声音、水滴在地面的水滴声、水在地漏的流水声以及人的踩水声。
8.根据权利要求5所述的降低浴室水声的装置，其特征在于：所述拾音器设有多个，分别安装于靠近不同水声声源位置的墙壁上。
9.根据权利要求1所述的降低浴室水声的装置，其特征在于：所述扬声器还与音频播放设备信号连接，其信号连接方式采用音频线传输或无线传输，音频播放设备为电脑、平板、手机、音乐播放器或视频播放器。
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