CN111800727B - 音箱及其扬声器控制装置、扬声器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扬声器控制方法，该方法包括：响应于检测操作，执行检测扬声器的当前振幅的动作；在所述当前振幅小于设定振幅时，根据所述当前振幅与目标振幅之间的目标转换关系确定所述扬声器的目标振幅；所述目标振幅大于所述当前振幅；控制所述扬声器将其振幅增大至所述目标振幅。本发明还公开了一种扬声器控制装置和音箱。本发明旨在提高扬声器播放音频时的低音效果。

Description

音箱及其扬声器控制装置、扬声器控制方法

技术领域

本发明涉及声音处理技术领域，尤其涉及扬声器控制方法、扬声器控制装置和音箱。

背景技术

随着科技的发展，人们生活水平的提高，音箱的应用越来越普及。其中集成化程度高、体积小的智能音箱深受欢迎。然而，由于音箱的内部空间有限，所能容纳扬声器较小，播放低频时输出能量受限，无法保证扬声器播放音频时的低音效果。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种扬声器控制方法，旨在提高扬声器播放音频时的低音效果。

为实现上述目的，本发明提供一种扬声器控制方法，所述扬声器控制方法包括以下步骤：

响应于检测操作，执行检测扬声器的当前振幅的动作；

在所述当前振幅小于设定振幅时，根据所述当前振幅与目标振幅之间的目标转换关系确定所述扬声器的目标振幅；所述目标振幅大于所述当前振幅；

控制所述扬声器将其振幅增大至所述目标振幅。

可选地，所述根据所述当前振幅与目标振幅之间的目标转换关系确定所述扬声器的目标振幅的步骤之前，还包括：

确定所述当前振幅对应的S域传递函数；

根据所述S域传递函数生成所述当前振幅与所述目标振幅之间的转换关系作为所述目标转换关系；

其中，所述目标转换关系为：

其中所述Y(s)为所述目标振幅，所述X(s)为所述当前振幅，所述G(s)为所述S域传递函数，所述s为S域复变量。

可选地，所述确定所述当前振幅对应的S域传递函数的步骤包括：

根据所述当前振幅确定二阶欠阻尼传递函数中设定变量的目标值；

将设定变量为所述目标值的二阶欠阻尼传递函数，作为所述S域传递函数。

可选地，所述二阶欠阻尼传递函数为：

其中，所述ω为无阻尼振荡频率，所述ξ为阻尼比；

所述根据所述当前振幅确定二阶欠阻尼传递函数中设定变量的目标值的步骤包括：

在所述阻尼比对应的第一数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述ξ的目标值；

其中，随所述当前振幅增大，所述ξ的目标值呈减小趋势。

可选地，所述在所述阻尼比对应的第一数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述ξ的目标值的步骤之前，还包括：

获取所述扬声器的振膜对应的柔性参数；

基于所述柔性参数建立所述当前振幅与其在所述第一数值区间中对应的数值之间的对应关系；其中，所述柔性参数对应的所述振膜的柔软度越大，则所述当前振幅在所述第一数值区间中对应的数值越小；

所述在所述阻尼比对应的第一数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述ξ的目标值的步骤包括：

基于所述对应关系，在所述阻尼比对应的第一数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述ξ的目标值。

可选地，所述二阶欠阻尼传递函数为：

其中，所述ω为无阻尼振荡频率，所述Q为动态范围控制参数；

所述根据所述当前振幅确定二阶欠阻尼传递函数中设定变量的目标值的步骤包括：

在所述动态范围控制参数对应的第二数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述Q的目标值；

其中，随所述当前振幅增大，所述Q的目标值呈减小趋势。

可选地，所述执行检测扬声器的当前振幅的动作的步骤包括：

向所述扬声器的振膜发射第一光信号并接收基于所述第一光信号返回的第二光信号；

确定所述第一光信号对应的第一信号特征参数，以及所述第二光信号对应的第二信号特征参数；

根据所述第一信号特征参数和所述第二信号特征参数之间的变化量，确定所述振膜对应的位置变化量作为所述扬声器的当前振幅。

可选地，所述控制所述扬声器将其振幅增大至所述目标振幅的步骤之后，还包括：

返回执行所述响应于检测操作，执行检测扬声器的当前振幅的动作的步骤，直至所述目标振幅大于振幅阈值。

此外，为了实现上述目的，本申请还提出一种扬声器控制装置，所述扬声器控制装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的扬声器控制程序，所述扬声器控制程序被所述处理器执行时实现如上任一项所述的扬声器控制方法的步骤。

此外，为了实现上述目的，本申请还提出一种音箱，所述音箱包括扬声器和如上所述的扬声器控制装置，所述扬声器与所述扬声器控制装置连接；所述音箱还包括激光探测模块，所述激光探测模块用于检测所述扬声器的振幅，所述激光探测模块与所述扬声器控制装置连接。

本发明提出的一种扬声器控制方法，该方法在检测到扬声器的当前振幅较小时，基于当前振幅与目标振幅之间的目标转换关系，确定扬声器的目标振幅，所确定的目标振幅比当前振幅大，控制扬声器将其振幅增大至目标振幅。在上述方式中，基于当前振幅与目标振幅之间的目标转换关系确定扬声器的目标振幅，保证扬声器可从当前振幅平稳地增大至目标振幅，目标振幅的增大可使扬声器低频输出的能量增大，从而使扬声器可输出更多的低频信号，提高扬声器播放音频时的低音效果。

附图说明

图1为本发明音箱一实施例的结构示意图；

图2为本发明扬声器控制装置一实施例运行涉及的硬件结构示意图；

图3为本发明扬声器控制方法一实施例的流程示意图；

图4为本发明扬声器控制方法另一实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的主要解决方案是：响应于检测操作，执行检测扬声器的当前振幅的动作；在所述当前振幅小于设定振幅时，根据所述当前振幅与目标振幅之间的目标转换关系确定所述扬声器的目标振幅；所述目标振幅大于所述当前振幅；控制所述扬声器将其振幅增大至所述目标振幅。

由于现有技术中，音箱的内部空间有限，所能容纳扬声器较小，播放低频时输出能量受限，无法保证扬声器播放音频时的低音效果。

本发明提供上述的解决方案，旨在提高扬声器播放音频时的低音效果。

本发明实施例提出一种音箱。

在本实施例中，参照图1，音箱包括扬声器1和扬声器控制装置2。扬声器控制装置2与扬声器1连接。扬声器1具体包括振膜11，在扬声器播放音频时振膜11的振动促使其周围的空气振动发声。

进一步的，在本实施例中，音箱还包括激光探测模块3，所述激光探测模块3用于检测所述扬声器1的振幅，所述激光探测模块3与所述扬声器控制装置2连接。激光探测模块3与扬声器1中的振膜11间隔设置，以将振膜11的位移参数作为扬声器1的振幅。

在本发明实施例中，参照图2，扬声器控制装置2包括：处理器1001(例如CPU)，存储器1002等。存储器1002可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器。存储器1002可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。上述音箱中的激光探测模块3和扬声器1均与所述处理器1001连接。

本领域技术人员可以理解，图2中示出的装置结构并不构成对装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图2所示，作为一种可读存储介质的存储器1002中可以包括扬声器控制程序。在图2所示的装置中，处理器1001可以用于调用存储器1002中存储的扬声器控制程序，并执行以下实施例中扬声器控制方法的相关步骤操作。

本发明实施例还提供一种扬声器控制方法。

参照图3，提出本申请扬声器控制方法一实施例。在本实施例中，所述扬声器控制方法包括：

步骤S10，响应于检测操作，执行检测扬声器的当前振幅的动作；

这里的振幅指的是扬声器中用于发声的振膜的振动幅度。

在扬声器播放音频的过程中，可执行实时的检测操作，对扬声器的当前振幅进行检测。通过读取扬声器中振幅检测模块实时采集的数据分析得到扬声器的当前振幅。在本实施例中，当前振幅具体通过与扬声器中的振膜间隔设置的激光探测模块采集的数据分析得到。

具体的，执行检测扬声器的当前振幅的动作的过程包括：向所述扬声器的振膜发射第一光信号并接收基于所述第一光信号返回的第二光信号，确定所述第一光信号对应的第一信号特征参数，以及所述第二光信号对应的第二信号特征参数，根据所述第一信号特征参数和所述第二信号特征参数之间的变化量，确定所述振膜对应的位置变化量作为所述扬声器的当前振幅。第一光信号具体包括不同时刻发出的至少两个光信号，第二光信号具体包括第一光信号中每个发出的光信号所对应反射回来的反馈信号。这里的第一信号特征参数可具体为第一光信号的发射时间，第二信号特征参数具体为第二光信号的接收时间，确定发射时间和接收时间的时间差，基于发射的光信号及其对应的反射回来的光信号的时间差与激光速度可确定振膜的位置，因此基于先后发射的光信号及其对应反射回来的光信号的时间差与激光速度可确定振膜在不同时刻的位置的变化量，得到的变化量扬声器的当前振幅。

步骤S20，在所述当前振幅小于或等于设定振幅时，根据所述当前振幅与目标振幅之间的目标转换关系确定所述扬声器的目标振幅；所述目标振幅大于所述当前振幅；

这里的设定振幅的具体数值可根据实际需求进行设置，可以是预先配置的固定值，也可基于扬声器实际播放状态确定的参数值(如扬声器播放的音频类型、用户设置的音频播放模式等)。在当前振幅小于或等于设定振幅时，可认为扬声器当前的低频输出能量较低，无法保证其低频输出效果；在当前振幅大于设定振幅时，可认为扬声器当前的低频输出能量较高，可维持当前状态运行。

所述目标转换关系为当前振幅与目标振幅之间转换关系。当前振幅基于目标转换关系可转换得到目标振幅。目标转换关系可以使预先配置的固定关系，也可以是基于扬声器播放状态不同而不同的关系。在本实施例中，不同的当前振幅可对应有不同的目标转换关系。具体的，可预先建立振幅及其对应的目标转换关系之间的映射关系，基于映射关系获取当前振幅所对应的目标转换关系。此外，还可预先配置当前振幅与目标振幅之间的设定转换关系，设定转换关系中可包括有设定变量，基于当前振幅确定对应的数值作为设定变量的值，将设定变量的值已确定的设定转换关系作为当前振幅所对应的目标转换关系。基于目标转换关系对当前振幅进行处理，得到的结果作为目标振幅。其中，目标振幅大于当前振幅。振幅越大，则其对应的扬声器的输出能量越大。

在本实施例中，基于S域传递函数建立当前振幅与目标振幅之间的转换关系，不同的振幅可对应有不同的S域传递函数。具体的，在确定目标振幅之前，可确定所述当前振幅对应的S域传递函数，根据所述S域传递函数生成所述当前振幅与所述目标振幅之间的转换关系作为所述目标转换关系；其中，所述目标转换关系为：

其中所述Y(s)为所述目标振幅，所述X(s)为所述当前振幅，所述G(s)为所述S域传递函数，所述s为S域复变量。当基于S域传递函数建立当前振幅与目标振幅之间的转换关系时，可将当前振幅进行拉普拉斯变换后得到的结果X(s)输入至对应的S域传递函数得到输出结果Y(s)，将S域传递函数的输出结果经过拉普拉斯逆变换后的结果则为目标振幅。

步骤S30，控制所述扬声器将其振幅增大至所述目标振幅。

具体的，可控制扬声器增大输出功率的方式使扬声器的振幅增大至目标振幅。不同的目标振幅可对应有不同的目标输出功率，这里的目标输出功率大于扬声器的当前输出功率。控制扬声器按照比当前输出功率大的目标输出功率运行，使扬声器可从当前振幅增大至目标振幅。

本发明实施例提出的一种扬声器控制方法，该方法在检测到扬声器的当前振幅较小时，基于当前振幅与目标振幅之间的目标转换关系，确定扬声器的目标振幅，所确定的目标振幅比当前振幅大，控制扬声器将其振幅增大至目标振幅。在上述方式中，基于当前振幅与目标振幅之间的目标转换关系确定扬声器的目标振幅，保证扬声器可从当前振幅平稳地增大至目标振幅，目标振幅的增大可使扬声器低频输出的能量增大，从而使扬声器可输出更多的低频信号，提高扬声器播放音频时的低音效果。其中，用于生成目标转换关系的S域传递函数随当前振幅变化而变化，从而保证基于目标转换关系所确定的目标振幅可与当前振幅相匹配，保证所确定的目标振幅的精准性，使扬声器增大至目标振幅时可实现扬声器低音播放效果的显著提高。

具体的，在步骤S40之后，可返回执行步骤S10，直至所述目标振幅大于振幅阈值。振幅阈值可根据实际情况进行设置，振幅阈值为扬声器正常使用、而不会损坏时所允许的振幅的最大值。振幅阈值可具体大于上述的设定振幅这里，通过循环执行步骤S10至步骤S40，从而保证在扬声器播放音频的过程中适应于当前音频播放状态逐步、平稳的增大扬声器的振幅，以不断优化扬声器的低音播放效果。

进一步的，基于上述实施例，提出本申请扬声器控制方法另一实施例。在本实施例中，当扬声器控制方法包括确定所述当前振幅对应的S域传递函数、根据所述S域传递函数生成所述当前振幅与所述目标振幅之间的转换关系作为所述目标转换关系时，参照图4，确定所述当前振幅对应的S域传递函数的步骤包括：

步骤S01，根据所述当前振幅确定二阶欠阻尼传递函数中设定变量的目标值；

这里的二阶欠阻尼传递函数具体可预先配置，其可包括设定变量与S域复变量两个变量，其他参数可基于扬声器的设计参数(如振膜的材质、大小等)或扬声器的运行参数(如播放音频的类型、用户设置的播放模式等)进行设置，而设定变量可基于当前振幅确定，不同的振幅对应有不同的设定变量的目标值。

此外，在其他实施例中，也可除了S域复变量外，设定变量和其他参数均可基于当前振幅确定，不同的振幅所对应的设定变量的值以及其他参数的值不同。

具体的，在本实施例中，所述二阶欠阻尼传递函数为：

其中，所述ω为无阻尼振荡频率，所述ξ为阻尼比；基于此，步骤S21包括：在所述阻尼比对应的第一数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述ξ的目标值；其中，随所述当前振幅增大，所述ξ的目标值呈减小趋势。第一数值区间具体可根据实际情况进行设置，在本实施例中第一数值区间具体为预先配置的区间，取值范围为[0.2，0.7]。在其他实施例中，第一数值区间可具体根据扬声器的实际状态进行确定，例如扬声器所播放的音乐类型，播放流行音乐和播放古典音乐可具有不同的第一数值区间。这里基于传统的二阶欠阻尼传递函数得到当前振幅所对应的目标振幅，从而按照目标振幅运行时可实现扬声器低频输出能量的有效增大。

进一步的，在另一实施例中，所述二阶欠阻尼传递函数为：

其中，所述ω为无阻尼振荡频率，所述Q为动态范围控制参数；基于此，步骤S21包括：在所述动态范围控制参数对应的第二数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述Q的目标值；其中，随所述当前振幅增大，所述Q的目标值呈减小趋势。步骤S22，将设定变量为所述目标值的二阶欠阻尼传递函数，作为所述S域传递函数。动态范围具体指的是音响系统播放时信号的最大幅值与最小幅值比值的对数。动态范围控制参数具体用于控制扬声器播放音频时的动态范围。第二数值区间具体可根据实际情况进行设置，在本实施例中第二数值区间具体为预先配置的区间，取值范围为[1，2]。在其他实施例中，第二数值区间可具体根据扬声器的实际状态进行确定，例如扬声器所播放的音乐类型，播放流行音乐和播放古典音乐可具有不同的第二数值区间。这里基于将传统的二阶欠阻尼传递函数结合动态控范围控制参数得到变形的二阶欠阻尼传递函数确定当前振幅所对应的目标振幅，从而有效避免欠阻尼系统震荡带来的不稳定使得喇叭输出信号的震荡，避免扬声器所播放的声音忽大忽小，实现扬声器低音播放效果提高的同时有效抑制震荡，稳定扬声器的音量输出。

步骤S02，将设定变量为所述目标值的二阶欠阻尼传递函数，作为所述S域传递函数。

在本实施例中，基于二阶欠阻尼传递函数作为确定目标转换关系的S域传递函数，从而保证基于目标转换关系所确定的目标振幅的精准性，实现扬声器低音播放效果可适应于扬声器当前的播放状态的稳步提升。

为了进一步提高所确定目标振幅的精准性，上述在所述阻尼比对应的第一数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述ξ的目标值的步骤之前，还包括：获取所述扬声器的振膜对应的柔性参数；基于所述柔性参数建立所述当前振幅与其在所述第一数值区间中对应的数值之间的对应关系；其中，所述柔性参数对应的所述振膜的柔软度越大，则所述当前振幅在所述第一数值区间中对应的数值越小。基于此，所述在所述阻尼比对应的第一数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述ξ的目标值的步骤包括：基于所述对应关系，在所述阻尼比对应的第一数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述ξ的目标值。具体的，在当前振幅一定时，振膜的柔软度越大，则当前振幅在第一数值区间中所对应的数值越小；在当前振幅一定时，振膜的柔软度越小，则当前振幅在第一数值区间中所对应的数值越大。这里基于振膜的柔软度建立当前振幅与二阶欠阻尼传递函数中的设定变量的目标值之间的对应关系，从而使基于设定变量的目标值对应的目标转换关系可与振膜的振动特性相匹配，保证振膜以所确定的目标振幅振动时可实现扬声器低频输出能量的有效提高，进一步提高扬声器低音播放的效果。

此外，本发明实施例还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有扬声器控制程序，所述扬声器控制程序被处理器执行时实现如上扬声器控制方法任一实施例的相关步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种扬声器控制方法，其特征在于，所述扬声器控制方法包括以下步骤：

响应于检测操作，执行检测扬声器的当前振幅的动作；

在所述当前振幅小于设定振幅时，根据所述当前振幅与目标振幅之间的目标转换关系确定所述扬声器的目标振幅；所述目标振幅大于所述当前振幅；

控制所述扬声器将其振幅增大至所述目标振幅；

其中，所述根据所述当前振幅与目标振幅之间的目标转换关系确定所述扬声器的目标振幅的步骤之前，还包括：

确定所述当前振幅对应的S域传递函数；

根据所述S域传递函数生成所述当前振幅与所述目标振幅之间的转换关系作为所述目标转换关系；

其中，所述目标转换关系为：

其中所述Y(s)为所述目标振幅，所述X(s)为所述当前振幅，所述G(s)为所述S域传递函数，所述s为S域复变量；

其中，所述确定所述当前振幅对应的S域传递函数的步骤包括：

根据所述当前振幅确定二阶欠阻尼传递函数中设定变量的目标值；

将设定变量为所述目标值的二阶欠阻尼传递函数，作为所述S域传递函数；

其中，所述二阶欠阻尼传递函数为：

其中，所述ω为无阻尼振荡频率，所述Q为动态范围控制参数；

所述根据所述当前振幅确定二阶欠阻尼传递函数中设定变量的目标值的步骤包括：

在所述动态范围控制参数对应的第二数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述Q的目标值；

其中，随所述当前振幅增大，所述Q的目标值呈减小趋势；

其中，所述二阶欠阻尼传递函数为：

其中，所述ω为无阻尼振荡频率，所述ξ为阻尼比；

所述根据所述当前振幅确定二阶欠阻尼传递函数中设定变量的目标值的步骤包括：

在所述阻尼比对应的第一数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述ξ的目标值；

其中，随所述当前振幅增大，所述ξ的目标值呈减小趋势；

其中，所述在所述阻尼比对应的第一数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述ξ的目标值的步骤之前，还包括：

获取所述扬声器的振膜对应的柔性参数；

基于所述柔性参数建立所述当前振幅与其在所述第一数值区间中对应的数值之间的对应关系；其中，所述柔性参数对应的所述振膜的柔软度越大，则所述当前振幅在所述第一数值区间中对应的数值越小；

所述在所述阻尼比对应的第一数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述ξ的目标值的步骤包括：

基于所述对应关系，在所述阻尼比对应的第一数值区间中，确定所述当前振幅对应的数值作为所述ξ的目标值。

2.如权利要求1所述扬声器控制方法，其特征在于，所述执行检测扬声器的当前振幅的动作的步骤包括：

向所述扬声器的振膜发射第一光信号并接收基于所述第一光信号返回的第二光信号；

确定所述第一光信号对应的第一信号特征参数，以及所述第二光信号对应的第二信号特征参数；

根据所述第一信号特征参数和所述第二信号特征参数之间的变化量，确定所述振膜对应的位置变化量作为所述扬声器的当前振幅。

3.如权利要求1或2所述的扬声器控制方法，其特征在于，所述控制所述扬声器将其振幅增大至所述目标振幅步骤之后，还包括：

返回执行所述响应于检测操作，执行检测扬声器的当前振幅的动作的步骤，直至所述目标振幅大于振幅阈值。

4.一种扬声器控制装置，其特征在于，所述扬声器控制装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的扬声器控制程序，所述扬声器控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至3中任一项所述的扬声器控制方法的步骤。

5.一种音箱，其特征在于，所述音箱包括扬声器和如权利要求4所述的扬声器控制装置，所述扬声器与所述扬声器控制装置连接；所述音箱还包括激光探测模块，所述激光探测模块用于检测所述扬声器的振幅，所述激光探测模块与所述扬声器控制装置连接。

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