CN114339544A - 一种用于音响的自适应音量控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于音响的自适应音量控制系统及控制方法；音响播放时，人体身份识别模块采集用户特征并识别用户身份，测距模块测量用户和音响距离；音响连接云存储器，获取用户时间周期T内的听力暴露剂量；音响根据用户听力暴露剂量和参考剂量比值计算用户听到的音强，再根据用户和音响距离计算音响发出的音强，调节音响音量；音响将用户剂量信息上传到云存储器。本发明通过自适应调节音响音量，最大可能将音响的输出控制在健康听音范围，减少了电子设备对人体听力的伤害。

Description

一种用于音响的自适应音量控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及音响技术领域，具体涉及一种用于音响的自适应音量控制系统及控制方法。

背景技术

听力健康是一个不容忽视的问题，美国(US)、联合国(UN)及国际电信联盟(ITU)推出的世界卫生组织(WHO)听戴设备标准(H.870)规定，音频娱乐设备，成人每周听音80dBA不超过40小时，小孩每周听音75dBA不超过40小时。如果尽可能在用户的健康听音范围内控制音响的音量，能够最大可能保护听力。目前一些听力保护措施在耳机上有实施，但音响有空间传输，受众距离不好探测，影响计算精度,音响上很难做到健康音量控制。

发明内容

本发明的主要目的是，针对现有技术的问题，提供一种能够自适应调节音响音量的系统和方法，最大限度将音响的输出控制在健康听音范围。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，提供了一种用于音响的自适应音量控制系统，包括：

存储模块，用于存储用户时间周期T内听力暴露剂量；

人体身份识别模块，用于识别使用场景中用户身份，并将用户身份输出到调节模块；

测距模块，用于测量使用场景中用户和音响距离；

调节模块，根据用户身份通过存储模块查找该用户时间周期T内听力暴露剂量，并根据参考剂量、距离调节音响音量。

可选的，在调节模块中，根据用户身份通过存储模块查找该用户时间周期T内听力暴露剂量，并根据参考剂量、距离调节音响音量，具体包括：根据听力暴露剂量和参考剂量比值计算用户听到的音强，再根据用户和音响距离计算音响发出的音强，调节音响音量。

可选的，在调节模块中，根据听力暴露剂量和参考剂量比值计算用户听到的音强，再根据距离计算音响发出的音强，调节音响音量，具体包括：首先根据听力暴露剂量和参考剂量比值计算出用户听到的音强I，再根据声波衰减公式：I＝I₀e^-αx+ΔI，计算音响发出的音强I₀，其中，α为衰减系数，x为距离,ΔI为实际应用中产生的偏差。

可选的，在人体身份识别模块中，用于识别使用场景中用户身份，具体包括：判断场景中用户数量，当场景中仅有一个用户时，直接识别所述用户身份；当场景中存在多个用户时，识别每个用户身份；在测距模块中，用于测量使用场景中用户和音响距离，具体包括：判断场景中用户数量，当场景中仅有一个用户时，直接测量所述用户与音响之间的距离；当场景中存在多个用户时，测量每个用户与音响之间的距离；在调节模块中，根据用户身份查找该用户时间周期T内听力暴露剂量，并根据参考剂量、距离调节音量，具体包括：根据每个用户身份查找该用户时间周期T内听力暴露剂量，并根据每个用户对应参考剂量、距离计算对应的音强值，根据最小音强值调节音响音量。

可选的，存储模块为云存储器，用于存储用户时间周期T内听力暴露剂量，具体包括：带麦克风的手表、运动耳机、头戴式耳机、手机听力暴露剂量。

可选的，在调节模块中，还包括剂量信息上传模块用于将用户剂量信息上传到存储模块。

可选的，所述人体身份识别模块、测距模块为具有人体身份识别和测距功能的摄像装置。

第二方面，一种用于音响的自适应音量控制方法，其包括如下步骤：

S0.开启音响；

S1.人体身份识别模块采集用户特征并识别用户身份，测距模块测量用户和音响距离；

S2.音响连接云存储器，获取用户时间周期T内的听力暴露剂量；

S3.音响根据用户听力暴露剂量和参考剂量比值计算用户听到的音强，再根据用户和音响距离计算音响发出的音强，调节音响音量；

S4.音响将用户剂量信息上传到云存储器；

S5.延时W秒，返回S1。

可选的，所述步骤S3具体包括：

首先根据听力暴露剂量和参考剂量比值计算出用户听到的音强I，再根据声波衰减公式：I＝I₀e^-αx+ΔI，计算音响发出的音强I₀，其中，α为衰减系数，x为距离,ΔI为实际应用中产生的偏差，音响根据音强I₀调节音量。

可选的，所述步骤S1-S4具体包括：

在步骤S1中，人体身份识别模块采集用户特征并识别用户身份，具体包括：判断场景中用户数量，当场景中仅有一个用户时，直接识别所述用户身份；当场景中存在多个用户时，识别每个用户身份；测距模块测量用户和音响距离，具体包括：判断场景中用户数量，当场景中仅有一个用户时，直接测量所述用户与音响之间的距离；当场景中存在多个用户时，测量每个用户与音响之间的距离；在步骤S2中，音响连接云存储器，获取用户时间周期T内的听力暴露剂量，具体包括：当场景中仅有一个用户时，直接获取所述用户听力暴露剂量；当场景中存在多个用户时，获取每个用户听力暴露剂量；在步骤S3中，音响根据用户听力暴露剂量和参考剂量比值计算用户听到的音强，再根据用户和音响距离计算音响发出的音强，调节音响音量，具体包括：根据每个用户身份查找该用户时间周期T内听力暴露剂量，并根据每个用户对应参考剂量、距离计算对应的音强值，根据最小音强值调节音量；在步骤S4中，音响将用户剂量信息上传到云存储器，具体包括：将每个用户剂量信息上传到云存储器。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：通过用户身份和距离检测，根据一段时间听力暴露剂量的情况以及一段时间的参考剂量和距离，调节音响的输出音量大小，达到听力保护的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例和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它的附图。

图1是本发明实施例一种用于音响的自适应音量控制系统的原理框图；

图2是本发明实施例一种用于音响的自适应音量控制方法的流程图；

图3是本发明实施例多种播音设备听音剂量示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，对本发明方案分别进行详细的说明。

请参考图1，本发明实施例提供一种用于音响的自适应音量控制系统。

该用于音响的自适应音量控制系统包括：存储模块100，用于存储用户时间周期T内听力暴露剂量和参考剂量；人体身份识别模块201，用于识别使用场景中用户身份，并将用户身份输出到调节模块300；测距模块202，用于测量使用场景中用户和音响距离，并将距离输出到调节模块300；调节模块300，根据用户身份通过存储模块100查找该用户时间周期T内听力暴露剂量，并根据参考剂量、距离调节音响音量。

其中，人体身份识别模块201、测距模块202可以为两种不同设备，例如：通过在用户身上携带ID(身份)发射模块，在音响中设置ID接收模块来实现用户身份识别，使用雷达进行测距；人体身份识别模块201、测距模块202也可以为同一种设备，例如：具有身份识别功能和测距功能的摄像装置200；存储模块100可以是本地存储器，也可以是云存储器，存放了用户1天或7天等一段时间听力暴露剂量。参见图3，对于同一个用户，可能有多个设备，比如带麦克风的手表(设备1)、运动耳机(设备2)、头戴式耳机(设备3)……手机(设备N)等，这些设备中有剂量统计算法，在用户使用时实时统计用户的听力暴露情况，并将该设备上的记录剂量信息上传到云端，云端会根据ID，统计汇总该用户对应的ID的听力暴露信息。

例如，听力参考剂量规范如下：

WHO-ITU听戴设备健康标准：个人音频设备(personal audio device：一种便携式设备，设计用于佩戴在身上或放在衣服口袋中)一周内的听力标准。

–模式1：(WHO)针对成人的标准水平：将每7天1.6Pa2 h用作参考剂量。

–模式2：(WHO)针对敏感用户(如儿童)的标准水平：将每7天0.51Pa2 h用作参考剂量。

计算方法：

dose计算

声压与dose的关系：

其中，T为听音时长，p0为20μPa。

NIOSH标准，一天的剂量为：

D＝[C₁/T₁+C₂/T₂+C_n/T_n]×100

其中C_n为噪声等级(单位dBA)，T_n为该噪声等级下有听力损害风险的时长。计算也可以转化为一天的平均时间权重(time weighted average TWA，标准是85dBA 8小时)。

该用于音响的自适应音量控制系统工作原理如下：

音响在打开播放的时候，通过摄像模块200采集用户的信息，通过识别算法识别用户，并关联获得对应的ID，与云端的听音数据库(存储模块100)连接进行匹配，获取该用户当日的听音暴露情况作为计算基础。摄像模块200通过采集用户影像，计算与用户的距离，通过声波在空气中的衰减公式，计算用户听到的声音时的暴露信息(剂量)，根据剂量的情况以及一天的听音参考剂量标准，通过调节模块300调节音响的输出音量大小，达到听力保护的目的。

首先根据听力暴露剂量和参考剂量比值计算出用户听到的音强I，再根据声波衰减公式：I＝I₀e^-αx+ΔI，计算音响发出的音强I₀，其中，α为衰减系数，x为距离,ΔI为实际应用中产生的偏差，音响根据音强I₀调节音量。

以下是音量控制方法，比值为听力暴露剂量占总剂量(参考剂量)的比值：

音响在工作，通过摄像模块200的识别，能同时统计多个用户，对多用户分别进行剂量统计，当用户消失在可见范围内时，统计停止。参考WHO标准，当成人和小孩同时在室内听音乐或视频通话时，能够实现听力健康的分别保护。当多个目标出现是，以剂量暴露最多的用户为首要保护目标，音量调节标准以该用户为核心。

举例如下：

大人和小孩同时用音响听音乐，音响通过计算方法分别测量两者的距离，并根据剔除声音衰减的方法计算相对准确的听音剂量。当小孩的剂量暴露情况高于标准时，声压的限制以小孩的标准为主；当大人的剂量暴露情况高于标准时，以大人的标准为主。

请参考图2，本发明实施例还提供一种用于音响的自适应音量控制方法，该方法包括以下步骤：

S0.开启音响；

S1.人体身份识别模块采集用户特征并识别用户身份，测距模块测量用户和音响距离；

S2.音响连接云存储器，获取用户时间周期T内的听力暴露剂量；

S3.音响根据用户听力暴露剂量和参考剂量比值计算用户听到的音强，再根据用户和音响距离计算音响发出的音强，调节音响音量；

S4.音响将用户剂量信息上传到云存储器；

S5.延时W秒，返回S1。

其中，首先根据听力暴露剂量和参考剂量比值通过上表计算出用户听到的音强I，再根据声波衰减公式：I＝I₀e^-αx+ΔI，计算音响发出的音强I₀，其中，α为衰减系数，x为距离,ΔI为实际应用中产生的偏差，音响根据音强I₀调节音量。另外，人体身份识别模块201采集用户特征并识别用户身份，具体包括：判断场景中用户数量，当场景中仅有一个用户时，直接识别所述用户身份；当场景中存在多个用户时，识别每个用户身份；测距模块202测量用户和音响距离，具体包括：判断场景中用户数量，当场景中仅有一个用户时，直接测量所述用户与音响之间的距离；当场景中存在多个用户时，测量每个用户与音响之间的距离；在步骤S2中，音响连接云存储器(存储模块100)，获取用户时间周期T内的听力暴露剂量，具体包括：当场景中仅有一个用户时，直接获取所述用户听力暴露剂量；当场景中存在多个用户时，获取每个用户听力暴露剂量；在步骤S3中，音响根据用户听力暴露剂量和参考剂量比值计算用户听到的音强，再根据用户和音响距离计算音响发出的音强，调节音响音量，具体包括：根据每个用户身份查找该用户时间周期T内听力暴露剂量，并根据每个用户对应参考剂量、距离计算对应的音强值，根据最小音强值调节音量；在步骤S4中，音响将用户剂量信息上传到云存储器，具体包括：将每个用户剂量信息上传到云存储器。

每次调节音响音量W秒后，例如，10秒，用户身份和距离可能发生变化，音响重新进行一次检测和调节。

综上，本发明公开了一种用于音响的自适应音量控制系统和控制方法，本发明方案具有以下优点：

通过人体身份识别模块201进行身份识别对应听音用户，通过测距模块202测量用户距离，结合声波衰减公式准确计算用户听到的剂量信息，对比标准参考剂量值实现输出音量控制，保护听力。同时也可以实现多用户识别、测距，统计、计算各用户听音剂量，对比各用户标准参考剂量值，选择最小音强值调节音量，保护多用户听力。

以上，通过具体实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

应当理解，上述各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员，可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和保护范围。

Claims (10)

1.一种用于音响的自适应音量控制系统，其特征在于，包括：

存储模块，用于存储用户时间周期T内听力暴露剂量和参考剂量；

人体身份识别模块，用于识别使用场景中用户身份，并将用户身份输出到调节模块；

测距模块，用于测量使用场景中用户和音响距离，并将距离输出到调节模块；

调节模块，根据用户身份通过存储模块查找该用户时间周期T内听力暴露剂量，并根据参考剂量、距离调节音响音量。

2.根据权利要求1所述用于音响的自适应音量控制系统，其特征在于，在调节模块中，根据用户身份通过存储模块查找该用户时间周期T内听力暴露剂量，并根据参考剂量、距离调节音响音量，具体包括：根据听力暴露剂量和参考剂量比值计算用户听到的音强，再根据用户和音响距离计算音响发出的音强，调节音响音量。

3.根据权利要求2所述用于音响的自适应音量控制系统，其特征在于，在调节模块中，根据听力暴露剂量和参考剂量比值计算用户听到的音强，再根据距离计算音响发出的音强，调节音响音量，具体包括：首先根据听力暴露剂量和参考剂量比值计算出用户听到的音强I，再根据声波衰减公式：I＝I₀e^-αx+ΔI，计算音响发出的音强I₀，其中，α为衰减系数，x为距离,ΔI为实际应用中产生的偏差。

4.根据权利要求1所述用于音响的自适应音量控制系统，其特征在于，在人体身份识别模块中，用于识别使用场景中用户身份，具体包括：判断场景中用户数量，当场景中仅有一个用户时，直接识别所述用户身份；当场景中存在多个用户时，识别每个用户身份；在测距模块中，用于测量使用场景中用户和音响距离，具体包括：判断场景中用户数量，当场景中仅有一个用户时，直接测量所述用户与音响之间的距离；当场景中存在多个用户时，测量每个用户与音响之间的距离；在调节模块中，根据用户身份查找该用户时间周期T内听力暴露剂量，并根据参考剂量、距离调节音量，具体包括：根据每个用户身份查找该用户时间周期T内听力暴露剂量，并根据每个用户对应参考剂量、距离计算对应的音强值，根据最小音强值调节音响音量。

5.根据权利要求1所述用于音响的自适应音量控制系统，其特征在于，存储模块为云存储器，用于存储用户时间周期T内听力暴露剂量，具体包括：带麦克风的手表、运动耳机、头戴式耳机、手机听力暴露剂量。

6.根据权利要求1所述用于音响的自适应音量控制系统，其特征在于，在调节模块中，还包括剂量信息上传模块用于将用户剂量信息上传到存储模块。

7.根据权利要求1所述用于音响的自适应音量控制系统，其特征在于，所述人体身份识别模块、测距模块为具有人体身份识别和测距功能的摄像装置。

8.一种用于音响的自适应音量控制方法，其特征在于采用权利要求1-7中任一项所述用于音响的自适应音量控制系统实现，其包括如下步骤：

S0.开启音响；

S1.人体身份识别模块采集用户特征并识别用户身份，测距模块测量用户和音响距离；

S2.音响连接云存储器，获取用户时间周期T内的听力暴露剂量；

S3.音响根据用户听力暴露剂量和参考剂量比值计算用户听到的音强，再根据用户和音响距离计算音响发出的音强，调节音响音量；

S4.音响将用户剂量信息上传到云存储器；

S5.延时W秒，返回S1。

9.根据权利要求8所述用于音响的自适应音量控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

首先根据听力暴露剂量和参考剂量比值计算出用户听到的音强I，再根据声波衰减公式：I＝I₀e^-αx+ΔI，计算音响发出的音强I₀，其中，α为衰减系数，x为距离,ΔI为实际应用中产生的偏差，音响根据音强I₀调节音量。

10.根据权利要求8所述用于音响的自适应音量控制方法，其特征在于，所述步骤S1-S4具体包括：

在步骤S1中，人体身份识别模块采集用户特征并识别用户身份，具体包括：判断场景中用户数量，当场景中仅有一个用户时，直接识别所述用户身份；当场景中存在多个用户时，识别每个用户身份；测距模块测量用户和音响距离，具体包括：判断场景中用户数量，当场景中仅有一个用户时，直接测量所述用户与音响之间的距离；当场景中存在多个用户时，测量每个用户与音响之间的距离；在步骤S2中，音响连接云存储器，获取用户时间周期T内的听力暴露剂量，具体包括：当场景中仅有一个用户时，直接获取所述用户听力暴露剂量；当场景中存在多个用户时，获取每个用户听力暴露剂量；在步骤S3中，音响根据用户听力暴露剂量和参考剂量比值计算用户听到的音强，再根据用户和音响距离计算音响发出的音强，调节音响音量，具体包括：根据每个用户身份查找该用户时间周期T内听力暴露剂量，并根据每个用户对应参考剂量、距离计算对应的音强值，根据最小音强值调节音量；在步骤S4中，音响将用户剂量信息上传到云存储器，具体包括：将每个用户剂量信息上传到云存储器。

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