CN114697803A - 声场调节装置、音箱及音响设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及音响设备技术领域，本申请提供一种声场调节装置、音箱及音响设备。本申请所提供的声场调节装置，设置在预定高度的音箱上，其中，所述音箱包括两组扬声器阵列，每组扬声器阵列设置所述声场调节装置；所述声场调节装置，其包括：检测装置和角度调节装置；所述检测装置用于向所述音箱的前侧区域发出检测信息，接收来自的所述前侧区域的遮挡范围信息，并将所述遮挡范围信息发送至所述角度调节装置；所述角度调节装置获取所述遮挡范围信息计算目标物的实测高度和垂直距离，向所述扬声器阵列输出发射角度的调节信号。本申请所提供的方案音箱在所述前侧区域中的目标物位置处形成具备特定频率的输出音效的叠加声场。

Description

声场调节装置、音箱及音响设备

技术领域

本申请涉及音响设备技术领域，具体而言，本申请涉及一种声场调节装置、音箱及音响设备。

背景技术

对于一般的扬声器，在使用状态时一般都是根据播放效果，预先放置或悬挂在固定的地方。当转换使用场地时，则需要对所有扬声器重新布置，以达到实现预期的音乐效果。

但是，传统的扬声器布置方式无法满足需要转换不同使用场所的扬声器阵列。

发明内容

针对上述现有的音响设备的零散组合所造成的音效不能统一控制和调节的问题，本申请提供了一种音响设备。

第一方面，本申请所提供的一种声场调节装置，设置在预定高度的音箱上，其中，所述音箱包括两组扬声器阵列，每组扬声器阵列设置所述声场调节装置；

所述声场调节装置，其包括：

检测装置和角度调节装置；

所述检测装置用于向所述音箱的前侧区域发出检测信息，接收来自的所述前侧区域的遮挡范围信息，并将所述遮挡范围信息发送至所述角度调节装置；

所述角度调节装置获取所述遮挡范围信息，计算目标物的实测高度和垂直距离，向所述扬声器阵列输出发射角度的调节信号，以使得所述两组扬声器阵列在所述前侧区域中的目标物位置处产生特定频率特性范围的叠加声场。

在第一方面的可选实施例中，所述检测装置包括距离测量装置；

所述距离测量装置用于向所述音箱的前侧区域发出检测信号，接收经过所述前侧区域的遮挡物遮挡所产生的反射信号，向所述角度调节装置输出所述前侧区域的尺寸参数；

所述角度调节装置获取所述前侧区域的尺寸参数，计算所述扬声器阵列的角度调节范围，根据所述角度调节范围向所述扬声器阵列输出最大发射角度的调节信号。

在第一方面的可选实施例中，所述检测装置还包括摄像头；

所述摄像头对所述前侧区域进行拍摄，获取所述前侧区域的图像，确定所述前侧区域中的目标物的位置信息，根据所述位置信息得到目标物的实测高度和垂直距离，向所述角度调节装置输出目标物的实测高度和垂直距离。

在第一方面的可选实施例中，所述摄像头包括目标物识别模块；

所述目标物识别模块，用于接收所述前侧区域的图像，根据目标物的图像训练数据，对所述图像进行目标物识别，向所述角度调节装置输出所述目标物的位置信息。

在第一方面的可选实施例中，所述目标物为用户；

所述检测装置包括红外检测装置；

所述红外检测装置用于向所述前侧区域发射红外检测信号，接收从用户处获取到的红外反射信号，得到用户的实测高度和垂直距离，向所述角度调节装置输出实测高度和垂直距离。

在第一方面的可选实施例中，所述音箱至所述目标物的实际距离R的取值满足如下关系：

且

其中，H为所述音箱的设定高度，h为目标物的实测高度，D为所述音箱到所述目标物的垂直距离，β为所述音箱的最大声轴俯角。

在第一方面的可选实施例中，所述的声场调节装置，其还包括距离调节装置；

所述距离调节装置获取所述音箱到所述目标物的垂直距离，向所述两组扬声器阵列发出中心距离的调节信息，使得所述两组扬声器阵列在所述遮挡区域中的目标物位置处，产生特定频率特性范围的叠加声场。

在第一方面的可选实施例中，所述中心距离的取值满足如下关系：

L＝2*R*tanα

其中，L为所述两组扬声器阵列的中心距离，α为立体声收听角度，R为所述音箱至所述目标物的实际距离。

第二方面，本申请还提供一种音箱，其包括：

对称设置的两组扬声器阵列，以及第一方面任意一实施例所述的声场调节装置；

所述声场调节装置用于对所述两组扬声器阵列进行分别调节。

第三方面，本申请还提供一种音响设备，其包括：

设置在预定高度的第二方面实施例所述的所述音箱，以及分布在其他高度的扬声器；

所述音箱中的两组扬声器阵列与其他高度的扬声器在在所述前侧区域中的目标物位置处产生特定频率特性范围的叠加声场。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本申请提供的涉及上述提供的任一实施例的角度调节装置的技术方案，该角度调节装置从检测装置获取该述遮挡范围信息，并计算目标物的实测高度和垂直距离，向对应的扬声器阵列发出发射角度的调节信号，使得所述两组扬声器阵列在所述前侧区域中的目标物位置处，形成叠加声场。该叠加声场具备特定频率的输出音效，并具备特定的辐射范围。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过实践了解到。

附图说明

上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例所提供的声场调节装置的第一模块示意图；

图2为本申请实施例所提供的声场调节装置的第二模块示意图；

图3为本申请实施例所提供的声场调节装置的第三模块示意图；

图4为本申请实施例所提供的声场调节装置的第四模块示意图；

图5为本申请所提供的实施例的音箱与用户的位置关系侧视图；

图6为本申请实施例所提供的声场调节装置的第五模块示意图；

图7为本申请所提供的实施例的音箱与用户的位置关系俯视图；

图8为本申请的一个实施例所提供的音响设备的示意图。。

具体实施方式

下面结合附图和示例性实施例对本申请作进一步地描述，其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本申请的特征是不必要的，则将其省略。

参照图1，图1为本申请实施例所提供的声场调节装置的第一模块示意图。

本申请的实施例所提供的声场调节装置，设置在预定高度的音箱上，其中，所述音箱包括两组扬声器阵列。每组扬声器阵列对应设置该声场调节装置。

该声场调节装置至少包括检测装置和角度调节装置；

该检测装置用于向所述音箱的前侧区域发出检测信息，利用遮挡物对检测信息的反射，生成反射信号并返回至该检测装置，该反射信号携带由遮挡物产生的遮挡范围信息。该检测装置接收到上述过程产生的遮挡范围信息，并将所述遮挡范围信息发送至所述角度调节装置。

该角度调节装置从检测装置获取该述遮挡范围信息，并计算目标物的实测高度和垂直距离，向对应的扬声器阵列输出发射角度的调节信号，使得所述两组扬声器阵列在所述前侧区域中的目标物位置处，该叠加声场具备特定频率的输出音效，并具备特定的辐射范围。

在本申请中，该遮挡物可能是该声场调节装置对应的音箱当前所处的使用空间的分隔建筑，如墙体，也可以是在该使用空间内的任意物体或用户。

参照图2，图2为本申请实施例所提供的声场调节装置的第二模块示意图。

在上述基础上，本申请可以进一步包括距离测量装置。

该距离测量装置向该音箱的前侧区域发出检测信号。该检测信号根据该距离测量装置的类型，生成对应类型的检测信号。例如，该距离测量装置为激光距离测量装置，则向预设的方向输出激光光束，并根据经过遮挡物遮挡后，对该激光束进行反射，从而得到前侧区域的大小和范围。该距离测量装置也可以是红外距离检测装置，与上述提供的激光测量装置的区别是向预设方向发出并接收的是红外光束。

以上述提供的激光距离测量装置进行举例说明。根据当激光光束经前侧区域的遮挡物的遮挡，对该激光光束进行反射，生成对应的反射信号，并由该激光距离测量装置，根据对各个方向所发出的激光光束的发出时间与接收时间的时间差，得到各个方向的遮挡物与其的距离，结合各个相邻的激光光束的发出角度和反射信号的接收角度进行计算，得到在当前场景下关于各个遮挡物的形态的遮挡范围信息。根据遮挡范围信息中所获取的各个遮挡物的形态，包括高度、宽度以及各自的延伸范围，提取出当前的前侧区域的尺寸参数。具体地，即从该遮挡范围信息中提取当前的前侧区域中的墙体的尺寸参数，从而得到当前的前侧区域的大小和范围。

而该角度调节装置获取该前侧区域的尺寸参数，确定当前的前侧区域的大小和范围，根据预设的音效的播放角度范围，确定该扬声器阵列的角度调节范围。为了能够在当前的前侧区域中尽可能大的区域能够形成对应的音效，根据该角度调节范围，得到最大发射角度，并根据该最大发射角度，分别向对应的扬声器阵列发出对应的调节信号，驱动该两组扬声器阵列调节形成该最大发射角度。

具体地，如根据当前的前侧区域的尺寸参数，得到前侧区域的尺寸为30～100平分米，而且对应的楼层高度为3米，墙体所反射的声音与扬声器阵列发出的原声的时间间隔较长，造成回音现像。因此，在声场的辐射角度的范围内，确定与两侧墙体最短的辐射距离，尽量减少回音与原声的产生的时间间隔，避免回音影响音效。

参照图3，图3为本申请实施例所提供的声场调节装置的第三模块示意图。

在此基础上，该检测装置还包括摄像头。该摄像头用于对前侧区域进行拍摄，得到对应的图像。通过该图像，结合摄像头的设置高度和摄像参数，确定在该前侧区域中的目标物的位置信息，以及目标物的实测高度和垂直距离，并向所述角度调节装置输出目标物的实测高度和垂直距离。

而该摄像头包括一目标物识别模块。该目标物识别模块预先获取关于目标物的图像数据，并进行图像数据的训练和优化，得到对应的识别模型。

该目标物识别模块将接收到的前侧区域的图像输入至该识别模型中，对图像进行目标物识别，确定目标物的位置信息。并结合摄像头的设置高度和摄像参数，计算得到目标物的实测高度和垂直距离，向所述角度调节装置输出输出实测高度和垂直距离。

在本实施例中，该目标物为用户，即人。根据摄像头获取的实测高度和垂直距离，利用角度调节装置调节扬声器阵列的声轴俯角。

参照图4，图4为本申请实施例所提供的声场调节装置的第四模块示意图。

参考图4，该声场调节装置还能够包括红外检测装置。在此实施例中，对应的目标物能够通过该红外检测装置进行感应的，如用户，即人。该红外检测装置音箱的向前侧区域发射红外检测信号，接收从用户处获取到的红外反射信号，确定用户的位置信息。并且，结合摄像头的设置高度和摄像参数，得到用户的实测高度和垂直距离，向所述角度调节装置输出实测高度和垂直距离。

参照图5，图5为本申请所提供的实施例的音箱与用户的位置关系侧视图。

对于上述提到的关于音箱至目标物的实际距离R的取值满足如下关系：

其中，H为所述音箱的设定高度，h为目标物的实测高度，D为所述音箱到所述目标物的垂直距离，β为所述音箱的最大声轴俯角。

在本实施例中，将该音箱角度为声轴角度≤15°。而且，音箱的第一设定高度H高于第一高度h，该音箱的发射角度向下倾斜时，该音箱所播放的音频信号能够覆盖更大的区域范围。此时，该声轴角度为声轴俯角。

因此，该音箱到所述设定位置区域的实际距离R的取值中所对应的音箱的设定高度与目标物的实测高度之间的高度差，以及该音箱到所述目标物的垂直距离的位置关系满足如下关系：

其中，β为最大声轴俯角。

在本申请的实施例中，以人作为目标物进行说明。

若该目标物为站立时的成人，如图3中人像A的耳朵高度，该目标物的实测高度范围为1.5-1.75米之间，若目标物为坐立时的成人，如图3中人像B的耳朵高度，或者对象为儿童时，则该目标物的实测高度范围为1.2-1.5米之间。将设定位置区域预设为距离音箱前侧区域的2-5米的范围。该音箱的设定高度在1.7-2.2米之间，该设定高度可以根据该音箱所在的空间的楼顶的高度进行调整，尽量降低楼顶对该音响设备所播放的声音所造成的回音程度。

当目标物的实测高度在高度范围的最小值时，对应的声轴俯角为最大值。根据上述对实测高度的最小设定值为1.2米时，所对应的声轴俯角为最大声轴俯角15°。

以设定位置区域的最小距离值2米作为临界值，该声轴俯角15°。根据上述公式(3)，得到的音箱的高度为1.74米，满足对应的设定高度的范围。

进一步根据上述公式(2)，得到对应的音箱到所述设定位置区域的距离R的取值为2.07米。

参照图6，图6为本申请实施例所提供的声场调节装置的第五模块示意图。

在此基础上，该声场调节装置还包括距离调节装置。该距离调节装置获取音箱到所述目标物的垂直距离，向所述两组扬声器阵列发出中心距离的调节信息，使得所述两组扬声器阵列在所述遮挡区域中的目标物位置处，产生特定频率特性范围的叠加声场。

该图6是以图3对应的实施例的基础上进行附图说明，但是并没有排除以图1-图4所对应的任一实施例，或者其他相同发明构思的其他实施例的基础上，进一步增加距离调节装置的实施方式。

参照图7，图7为本申请所提供的实施例的音箱与用户的位置关系俯视图。

如图7，为了使得音箱中的两组扬声器阵列所播放的音频信号能够被位于Y点所在的设定位置区域的人的耳朵所听到，该两组扬声器阵列的中心距离与立体声收听角度和音箱到所述设定位置区域的距离具有空间关系。

具体地，该中心距离的取值满足如下关系：

L＝2*R*tanα (3)

其中，L为所述两组扬声器阵列的中心距离，α为立体声收听角度，R为音箱至目标物的实际距离。

在本实施例中，由于该音频信号的形成是分别由处于音箱的左右两侧的两组扬声器阵列发出，即该两组扬声器阵列为非共点扬声器，用于不用频段重放时，辐射点是在垂直或者水平方向分隔开的。即当左声道的扬声器阵列位于左侧，并位于同一平面，这种方式的零延迟平面ZDP轴偏离聆听，向右指向聆听者左耳。而与左声道呈镜面布置的右声道，当右声道的扬声器阵列位于右侧，并位于同一平面，这种方式的零延迟平面ZDP轴偏离聆听，向左指向聆听者右耳，从而能够实现更好地立体声重放效果。

当扬声器阵列到目标物的实际距离为2米时，该ZDP轴的偏离角度为10.5°，即立体声收听角度为10.5°。此时，位于音箱的中轴上的目标物位置处的左右两侧所接收到的音频信号能够实现零延迟的效果，更好实现立体声重放效果。

根据上述公式(3)，其中，立体声收听角度取ZDP轴的偏离角度为10.5°，最终得到音箱的两组扬声器阵列的中心距离的取值为0.77米。

根据本实施例对音响设备中的音箱的两组扬声器阵列的排列布置和发射角度的设置，能够在距离音箱前侧区域产生特定频率特性范围的叠加声场。

其中，在该实施例中，该扬声器的发射角度是根据立体声收听角度和声轴俯角，得到的声轴的角度，即声波传播方向的轴线角度。

在上述提供的声场调节装置的基础上，本申请还提供一种音箱。该音箱包括设置在其内部的两组扬声器阵列，该两组扬声器阵列对称设置，以及上述任意实施例所提供的声场调节装置。

参照图8，图8为本申请的一个实施例所提供的音响设备的示意图。

进一步地，本申请还提供一种音响设备100。该音响设备，包括上述提供的包括上述任意实施例所提供的声场调节装置的音箱10，以及分布在其他高度的扬声器20和30。

根据声场调节装置对音箱中的扬声器阵列的调节，以及其与其他扬声器按照设定的间距和相对位置在该音响设备进行排列布置，并且，每个扬声器按照各自设定的发射角度进行设置，使得音响设备中的扬声器所播放的音频信号能够在其的前侧区域进行叠加，形成叠加声场。该叠加声场具备所有输出音效的特定频率，并具备特定的辐射范围。

其中，该扬声器20和30可以通过对应的音箱21和31固定设置，并通过固定架40根据各个扬声器的频段，以及对应的音效，设计对应扬声器的音箱的高度，并通过固定架40进行安装。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种声场调节装置，设置在预定高度的音箱上，其中，所述音箱包括两组扬声器阵列，每组扬声器阵列设置所述声场调节装置；

所述声场调节装置，其特征在于，包括：

检测装置和角度调节装置；

所述检测装置用于向所述音箱的前侧区域发出检测信息，接收来自的所述前侧区域的遮挡范围信息，并将所述遮挡范围信息发送至所述角度调节装置；

所述角度调节装置获取所述遮挡范围信息，计算目标物的实测高度和垂直距离，向所述扬声器阵列输出发射角度的调节信号，以使得所述两组扬声器阵列在所述前侧区域中的目标物位置处产生特定频率特性范围的叠加声场。

2.根据权利要求1所述的声场调节装置，其特征在于，

所述检测装置包括距离测量装置；

所述距离测量装置向所述音箱的前侧区域发出检测信号，接收经过所述前侧区域的遮挡物遮挡所产生的反射信号，向所述角度调节装置输出所述前侧区域的尺寸参数；

所述角度调节装置获取所述前侧区域的尺寸参数，计算所述扬声器阵列的角度调节范围，根据所述角度调节范围向所述扬声器阵列输出最大发射角度的调节信号。

3.根据权利要求2所述的声场调节装置，其特征在于，

所述检测装置还包括摄像头；

所述摄像头对所述前侧区域进行拍摄，获取所述前侧区域的图像，确定所述前侧区域中的目标物的位置信息，根据所述位置信息得到目标物的实测高度和垂直距离，向所述角度调节装置输出目标物的实测高度和垂直距离。

4.根据权利要求3所述的声场调节装置，其特征在于，

所述摄像头包括目标物识别模块；

所述目标物识别模块，用于接收所述前侧区域的图像，根据目标物的图像训练数据，对所述图像进行目标物识别，向所述角度调节装置输出所述目标物的位置信息。

5.根据权利要求1所述的声场调节装置，其特征在于，

所述目标物为用户；

所述检测装置包括红外检测装置；

所述红外检测装置用于向所述前侧区域发射红外检测信号，接收从用户处获取到的红外反射信号，得到用户的实测高度和垂直距离，向所述角度调节装置输出实测高度和垂直距离。

6.根据权利要求3或5其中一项所述的声场调节装置，其特征在于，

所述音箱至所述目标物的实际距离R的取值满足如下关系：

且

其中，H为所述音箱的设定高度，h为目标物的实测高度，D为所述音箱到所述目标物的垂直距离，β为所述音箱的最大声轴俯角。

7.根据权利要求6所述的声场调节装置，其特征在于，还包括距离调节装置；

所述距离调节装置获取所述音箱到所述目标物的垂直距离，向所述两组扬声器阵列发出中心距离的调节信息，使得所述两组扬声器阵列在所述遮挡区域中的目标物位置处，产生特定频率特性范围的叠加声场。

8.根据权利要求7所述的声场调节装置，其特征在于，

所述中心距离的取值满足如下关系：

L＝2*R*tanα

其中，L为所述两组扬声器阵列的中心距离，α为立体声收听角度，R为所述音箱至所述目标物的实际距离。

9.一种音箱，其特征在于，包括：

对称设置的两组扬声器阵列，以及权利要求1-7任意一项所述的声场调节装置；

所述声场调节装置用于对所述两组扬声器阵列进行分别调节。

10.一种音响设备，其特征在于，包括：

设置在预定高度的权利要求9所述音箱，以及分布在其他高度的扬声器；

所述音箱中的两组扬声器阵列与其他高度的扬声器在在所述前侧区域中的目标物位置处产生特定频率特性范围的叠加声场。

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