CN110324737B - 一种摇摆音箱驱动系统及摇摆音箱的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了摇摆音箱驱动系统和摇摆音箱驱动方法，通过解码单元解码，再通过声音采集单元解读出声音的频谱特性，该频谱特性反应了音乐的节奏和音调，之后根据频谱特性设定取样点，取出正反脉冲数据，该正反脉冲数据反应了音乐的节奏和音调的高低。然后将正反脉冲数据传输给电磁构件，使之往复性线性摆动，从而驱动摇摆音箱进行摆动。本发明的摇摆音箱驱动系统和摇摆音箱驱动方法解决了摇摆音箱随真实音乐节奏摆动的问题，并且能很好的对摆动进行控制。

Description

一种摇摆音箱驱动系统及摇摆音箱的驱动方法

技术领域

本发明涉及技术领域为音箱领域，尤其涉及一种摇摆音箱驱动系统及摇摆音箱的驱动方法。

背景技术

音箱是一种声音输出设备，随着人们生活质量的提升，智能家居的发展，对音箱的各项功能也要求越来越高。

目前很多音箱仅仅具备单纯的放音乐功能，不能很好的给使用者带来乐趣。CN204669567U揭示了一种摇摆音箱，通过音频检测电路控制电机正反转，电机驱动偏心轮转动，实现音箱的摇摆。然而现有技术中没有显示如何能实现让音箱根据音乐节奏准确的进行摆动；另外电机驱动偏心轮的转动虽然能让音箱摆动起来，然而难以控制摆动幅度和摆动频率。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种摇摆音箱驱动系统，以解决让音箱根据音乐节奏摆动的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种摇摆音箱驱动系统，包括接口单元，该接口单元通过硬件通讯接口或无线通讯接口接入数字音频信号；解码单元，该解码单元将数字音频信号转化为音频数据流；声音采集单元，该声音采集单元，解读频谱特性，根据频谱特性设定取样点，取出正反脉冲数据，该正反脉冲数据包括正反脉冲变换频率和幅度；执行单元，该执行单元接收正反脉冲数据，根据正反脉冲数据执行相应幅度和相应频率的线性摆动，从而驱动该摇摆音箱动作。

本发明的摇摆音箱驱动系统，通过解码单元将音频数字信号转换成音频数据流，即能反应声音真实波形的模拟信号，接着声音采集单元将音频数据流通过设定的算法解读出频谱特性；该频谱特性反应了音乐的节奏和音调，之后根据频谱特性设定取样点，取出正反脉冲数据，该正反脉冲数据包括正反脉冲变换频率和幅度，该正反脉冲数据变换频率对应了音乐的节奏，该正反脉冲数据变换幅度对应了音乐的音调高低；之后执行单元将正反脉冲数据转换成线性的摆动，从而驱动摇摆音箱随着音乐的节奏和音乐的声音高低进行不同频率和不同幅度的摆动，实现了让音箱随音乐节奏摆动的技术效果。另外，本发明的摇摆音箱驱动系统，通过实时接收数字音频信号，并进行快速计算，最终得出正反脉冲数据，控制音箱能随着音乐的播放同步的进行摆动；并且当音乐停止时，正反脉冲数据不再输出，摇摆的部件会回到中间位置，使音箱随音乐的停止，及时的停止摆动。

优选地，以上摇摆音箱驱动系统还包括平衡判断单元，该平衡判断单元判断该摇摆音箱的平衡状态，当摇摆音箱处于与正反脉冲数据驱动的方向一致时，待该摇摆音箱运动至平衡位置或相反方向时，将该正反脉冲数据输给该执行单元执行动作。该平衡判断单元，能防止音乐在传输丢包或立刻播放下一段不同的音乐时，原来执行正脉冲（或反脉冲）摆动的动作，马上又接收到一个正脉冲（或反脉冲），导致音箱往一个方向摆动两次，使摆动过大容易倾倒，并且回摆时间不够，致使下一个摆动乃至以后的往相反方向摆动均不能执行到位，使音箱发生偏摆，摆动效果难看。

本发明的目的之一在于提供一种摇摆音箱的驱动方法，以解决让音箱根据音乐节奏摆动的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供上述的一种摇摆音箱驱动系统，包括以下步骤：步骤1，将上述数字音频信号进行解码，形成音频数据流；步骤2，将解码后的音频数据流进行数据滤波，将数据进行整形；步骤3，将步骤2处理后的数据进行傅里叶变换，得到频谱特性数据；步骤4，根据频谱特性数据设定取样点，取出正反脉冲数据。

本发明的一种摇摆音箱的驱动方法，通过将数字音频信号解码形成音频数据流，该音频数据流为能反应声音真实波形的模拟信号；之后将该音频数据流进行数据滤波，将数据进行整形，去除杂波和不规律的突变波，使波形更能反应音乐的节奏特性；之后通过傅里叶变换计算，得到频谱特性数据，该频谱特性数据为基本完全反应了该音乐的节奏的波形，并且该波形既能表示音乐的节奏频率，又能反应音乐音调的高低；最后根据频谱特性数据设定取样点，取出正反脉冲数据，波形要转换成正反脉冲，来驱动摆动件进行往复的线性摆动，该取样点由于是在能反应音乐节奏和音调的高低的波形上进行取样，因此该取样点取出的正反脉冲数据即能实时的反应音乐的节奏和音调高低。通过以上摇摆音箱的驱动方法，即可让摇摆音箱随着真实的音乐节奏进行摆动。

优选地，以上摇摆音箱驱动方法还包括步骤5：将步骤4的正反脉冲数据输给上述的执行单元。正反脉冲数据能真实反应音乐的节奏，输给执行单元，即可将正反脉冲数据变成摆动件的往复摆动，使音箱真正随着音乐节奏摇摆起来。

更为优选地，该执行单元包括往复运动的电磁构件，该正反脉冲数据驱动该电磁构件运动不同的频率和幅度。相对于现有技术的电机带动偏心轮的设计，本发明专门设计为往复运动的电磁构件，并且专门为往复运动的电磁构件的结构量身定制上述摇摆音箱的驱动方法，从音乐里提取出正反脉冲数据，供给往复运动的电磁构件，驱动该电磁构件进行往复运动，以驱使音箱根据音乐节奏进行摇摆。这样音箱的摇摆对比现有技术的电机带动偏心轮转动，更能反应音乐的节奏，减少惯性作用对音箱随音乐节奏变化的影响。

更为优选地，上述取样点的设定取样频率与上述电磁构件的质量成反比。考虑的电磁构件的质量越大，惯性会越大，惯性越大则反应越发不灵敏，因此该电磁构件的质量越大，需要适当降低取样点的取样频率，才能让本发明的摇摆音箱驱动方法能配合硬件的设计，来很好的驱动音箱进行动作。否则虽然取样点取出的正反脉冲数据同样能反应音乐的节奏，但硬件的摆动跟不上节奏，致使摆动节奏混乱或摆动幅度严重降低，给使用者不好的使用体验。

优选地，生成上述的正反脉冲数据的形成正脉冲的取样点和成对的形成反脉冲的取样点，相对于波形中间值对称。正脉冲和反脉冲要成对出现，来实现音箱的左右摆动，而不是只往一个方向摆动。而成对的正脉冲和反脉冲的取样点相对于波形中间对称，使正脉冲和反脉冲反应的摆动幅度相同，则音箱在摆动时左右摆动的幅度相同，摆动起来比较美观，也不会形成偏摆，影响后续的摆动状态。

优选地，在步骤1之前还包括步骤：通过接口单元将接收的数字音频信号传输给解码单元。数字音频信号的来源是通过接口单元进行接收并实时传输，通过后续的一系列步骤，使音箱在放音乐的同时，随着节奏同步摇摆。

更为优选地，上述数字音频信号通过蓝牙模块接收。通过蓝牙模块接收使音箱具有蓝牙功能，则可通过蓝牙功能实时的控制音乐的播放和音箱的摇摆

优选地，上述正反脉冲数据的周期取样频率小于等于12Hz。考虑到一般音乐的节奏不会高于12Hz，并且受限于硬件的惯性作用，超过12Hz的摆动频率，会影响摆动观感，因此经过长期的实验和研究，本发明将正反脉冲的周期取样频率上限设定为12Hz，这样的摆动频率既能很契合音乐的节奏，又不影响摆动的美感，使摇摆音箱真正的随音乐节奏摆动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为实施例一的摇摆音箱驱动系统的逻辑连接示意图；

图2为实施例三的摇摆音箱的内部结构示意图；

图中各附图标记为：

100——摇摆音箱；

10——上壳体；

20——喇叭；

30——电池；

40——电路板；

50——电磁构件；

60——永磁铁；

70——回位弹簧；

80——配重；

90——下壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一：

如图1所示，为本发明实施例一摇摆音箱驱动系统，包括接口单元，解码单元，声音播放单元，声音采集单元，平衡判断单元，执行单元和电源单元。

其中，电源单元给其他所有模块供电。

接口单元包括蓝牙模块，接收数字音频信号，并将数字音频信号传输给解码单元。本实施例的接口单元包含的是蓝牙模块，本领域技术人员也可以应用其他无线传输模块，例如NFC模块等，对数字音频信号进行接收。

解码单元，接收接口单元传输的数字音频信号，并将该数字音频信号转换为音频数据流，该音频数据流为能反应音乐真实波动的模拟信号。本实施例的解码单元是蓝牙解码单元，本领域技术人员根据接口单元的不同也可以选择不同的解码单元。解码单元将数字音频信号转换为音频数据流后，分别传输给声音播放单元和声音采集单元。

声音播放单元，接收解码单元传输的音频数据流，将音频数据流转换为声波，将声音播放出来。

声音采集单元，接收解码单元传输的音频数据流，解读音频数据流的频谱特性，形成能一定程度上反应音乐节奏的波形数据，并在该波形数据上设定取样点，取出正反脉冲数据，该正反脉冲数据包括正反脉冲变换频率和幅度。而该正反脉冲变换频率即反应了音乐的节奏，该幅度反应了音乐的音调高低。该取样点在波形上下对称的位置成对设置，并且该取样点每对的间隔频率上限为12Hz。

平衡判断单元，该平衡判断单元判断摇摆音箱的平衡状态，当摇摆音箱处于与正反脉冲临近的脉冲信号驱动的方向一样时，等待音箱向回摆动到平衡位置或相反方向时，再将正反脉冲数据输出给执行单元。

执行单元，接收该正反脉冲数据，根据正反脉冲数据执行相应幅度和相应频率的线性摆动，进而驱动音箱摇摆。

本发明的摇摆音箱驱动系统，通过解码单元将音频数字信号转换成音频数据流，即能反应声音真实波形的模拟信号，接着声音采集单元将音频数据流通过设定的算法解读出频谱特性；该频谱特性反应了音乐的节奏和音调，之后根据频谱特性设定取样点，取出正反脉冲数据，该正反脉冲数据包括正反脉冲变换频率和幅度，该正反脉冲数据变换频率对应了音乐的节奏，该正反脉冲数据变换幅度对应了音乐的音调高低；之后执行单元将正反脉冲数据转换成线性的摆动，从而驱动摇摆音箱随着音乐的节奏和音乐的声音高低进行不同频率和不同幅度的摆动，实现了让音箱随音乐节奏摆动的技术效果。另外，本发明的摇摆音箱驱动系统，通过实时接收数字音频信号，并进行快速计算，最终得出正反脉冲数据，控制音箱能随着音乐的播放同步的进行摆动；并且当音乐停止时，正反脉冲数据不再输出，摇摆的部件会回到中间位置，使音箱随音乐的停止，及时的停止摆动。上述的平衡判断单元，能防止音乐在传输丢包或立刻播放下一段不同的音乐时，原来执行正脉冲（或反脉冲）摆动的动作，马上又接收到一个正脉冲（或反脉冲），导致音箱往一个方向摆动两次，使摆动过大容易倾倒，并且回摆时间不够，致使下一个摆动乃至以后的往相反方向摆动均不能执行到位，使音箱发生偏摆，摆动效果难看。本发明的取样频率上限设定为12Hz，这个频率基本满足了所有音乐的节奏频率，并且兼顾硬件的惯性影响，使音箱摆动到位，不影响摆动效果。

实施例二：

本发明的实施例二是一种摇摆音箱的驱动方法，提供本发明实施例一的摇摆音箱驱动系统，包括以下步骤：

前置步骤：通过接口单元将接收的数字音频信号传输给解码单元。

步骤1，将数字音频信号进行解码，形成音频数据流。

步骤2，将解码后的音频数据流进行数据滤波，将数据进行整形。

步骤3，将步骤2处理后的数据进行傅里叶变换，得到频谱特性数据。

步骤4，根据频谱特性数据设定相对波形中间对称的取样点，取出正反脉冲数据。

步骤5，将步骤4的正反脉冲数据输给执行单元。

步骤6，执行单元接收正反脉冲信号后，通过电磁构件的往复运动，实现驱动音箱的摆动。

本实施例的一种摇摆音箱的驱动方法，通过将数字音频信号解码形成音频数据流，该音频数据流为能反应声音真实波形的模拟信号；之后将该音频数据流进行数据滤波，将数据进行整形，去除杂波和不规律的突变波，使波形更能反应音乐的节奏特性；之后通过傅里叶变换计算，得到频谱特性数据，该频谱特性数据为基本完全反应了该音乐的节奏的波形，并且该波形既能表示音乐的节奏频率，又能反应音乐音调的高低；最后根据频谱特性数据设定取样点，取出正反脉冲数据，波形要转换成正反脉冲，来驱动摆动件进行往复的线性摆动，该取样点由于是在能反应音乐节奏和音调的高低的波形上进行取样，因此该取样点取出的正反脉冲数据即能实时的反应音乐的节奏和音调高低。通过以上摇摆音箱的驱动方法，即可让摇摆音箱随着真实的音乐节奏进行摆动。相对于现有技术的电机带动偏心轮的设计，本实施例专门设计为往复运动的电磁构件，并且专门为往复运动的电磁构件的结构量身定制上述摇摆音箱的驱动方法，从音乐里提取出正反脉冲数据，供给往复运动的电磁构件，驱动该电磁构件进行往复运动，以驱使音箱根据音乐节奏进行摇摆。这样音箱的摇摆对比现有技术的电机带动偏心轮转动，更能反应音乐的节奏，减少惯性作用对音箱随音乐节奏变化的影响。正脉冲和反脉冲要成对出现，来实现音箱的左右摆动，而不是只往一个方向摆动。而成对的正脉冲和反脉冲的取样点相对于波形中间对称，使正脉冲和反脉冲反应的摆动幅度相同，则音箱在摆动时左右摆动的幅度相同，摆动起来比较美观，也不会形成偏摆，影响后续的摆动状态。本实施例的正反脉冲数据的周期取样频率可以设定为10Hz，也可以设定为12Hz，基本都能满足市面所有音乐的节奏频率，同时也是硬件惯性要求能够达到，防止摆动过密，造成摆动效果不好。

实施例三：

如图2所示，为本发明实施例三的摇摆音箱100的内部结构示意图。包括上壳体10，喇叭20，电池30，电路板40，电磁构件50，永磁铁60，回位弹簧70，配重80和下壳体90。

其中下壳体90底部为半球状，能让摇摆音箱100进行摇摆动作。

配重80位于下壳体90内，能保证摇摆音箱100直立，不至于倾倒。

电磁构件50接收本发明实施例一和实施例二的正反脉冲信号，进行往复的线性摆动。

永磁铁60给电磁构件50提供摆动的定子部分的磁力。

回位弹簧70帮助电磁构件50回到中心位置，使摇摆音箱100恢复直立状态。

电路板40集成了本发明实施例一的大部分模块单元，并且本实施例的摇摆音箱100应用了本发明实施例二的驱动方法。

电池30设计成中心对称的形状，防止摇摆音箱100不平衡，并且电池30也起到一定的配重作用，帮助摇摆音箱100进行摆动。

喇叭20将音乐播放出来。

上壳体10配合下壳体90将摇摆音箱100固定成一个整体。

本实施例的摇摆音箱100应用了本发明实施例一的一种摇摆音箱驱动系统和本发明实施例二的一种摇摆音箱驱动方法，能够实现根据音乐节奏进行摆动，并且随音乐的播放同步，使音箱更加有趣味性。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种摇摆音箱驱动系统，包括：

接口单元，通过硬件通讯接口或无线通讯接口接入数字音频信号；

解码单元，将数字音频信号转化为音频数据流；

声音采集单元，解读频谱特性，根据所述频谱特性设定取样点，取出正反脉冲数据，所述正反脉冲数据包括正反脉冲变换频率和幅度；

执行单元，接收所述正反脉冲数据，根据正反脉冲数据执行相应幅度和相应频率的线性摆动，从而驱动所述摇摆音箱动作。

2.如权利要求1所述的一种摇摆音箱驱动系统，其特征在于：还包括平衡判断单元，所述平衡判断单元判断所述摇摆音箱的平衡状态，当所述摇摆音箱处于与所述正反脉冲数据驱动的方向一致时，待该所述摇摆音箱运动至平衡位置或相反方向时，将所述正反脉冲数据输给所述执行单元执行动作。

3.一种摇摆音箱的驱动方法，提供如权利要求1或2的一种摇摆音箱驱动系统，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，将所述数字音频信号进行解码，形成音频数据流；

步骤2，将解码后的音频数据流进行数据滤波，将数据进行整形；

步骤3，将步骤2处理后的数据进行傅里叶变换，得到频谱特性数据；

步骤4，根据频谱特性数据设定取样点，取出正反脉冲数据。

4.如权利要求3所述的一种摇摆音箱的驱动方法，其特征在于：还包括步骤5：将所述步骤4的正反脉冲数据输给所述执行单元。

5.如权利要求4所述的一种摇摆音箱的驱动方法，其特征在于：所述执行单元包括往复运动的电磁构件，所述正反脉冲数据驱动所述电磁构件运动不同的频率和幅度。

6.如权利要求5所述的一种摇摆音箱的驱动方法，其特征在于：所述取样点的设定取样频率与所述电磁构件的质量成反比。

7.如权利要求3所述的一种摇摆音箱的驱动方法，其特征在于：生成所述正反脉冲数据的形成正脉冲的取样点和成对的形成反脉冲的取样点，相对于波形中间值对称。

8.如权利要求3所述的一种摇摆音箱的驱动方法，其特征在于：在所述步骤1之前还包括步骤：通过接口单元将接收的数字音频信号传输给解码单元。

9.如权利要求8所述的一种摇摆音箱的驱动方法，其特征在于：所述数字音频信号通过蓝牙模块接收。

10.如权利要求3所述的一种摇摆音箱的驱动方法，其特征在于：所述正反脉冲数据的周期取样频率小于等于12Hz。

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