CN116506785A - 一种封闭空间自动调音系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及音频处理技术领域，尤其涉及一种封闭空间自动调音系统。包括空间采集单元，通过确定空间体积初步确定启用音频采集单元的数量；音频输出单元的功放控制扬声器输出功率以驱动产生音频；音频采集单元通过噪声采集模块和测试音频采集模块来采集环境噪声信号和各个扬声器输出的测试音频，并记录其频响曲线和采集时间；音频分析单元则通过对测试音频采集模块采集到的测试音频进行分析，得出其频响曲线的复杂度，并根据复杂度来调整测试音频采集模块的数量；自动调音单元包括用于降噪的降噪模块、消除延时的自适应消延模块、精细控制不同频段的增益的均衡器和自适应调音模块，从而实现高质量的自动调音效果。

Description

一种封闭空间自动调音系统

技术领域

本发明涉及音频处理技术领域，尤其涉及一种封闭空间自动调音系统。

背景技术

在不同的封闭空间环境下，人们往往需要调整音频输出以达到最佳听觉效果。然而，手动调整音量和其他参数是一项繁琐的任务，并且需要专业知识和经验。

中国专利公开号：CN113747336B公开了一种基于音频处理器在不同空间中调音适配声场的方法；其特征在于，按下一键调音键使音频处理器的调音程序启动后，自动执行以下步骤实现调音以适配声场：S1.音频处理器控制所有扬声器同时播放白噪声信号，由麦克风采集白噪声信号，根据每一路通道的麦克风采集的信号振幅判断是否接入麦克风、接入的麦克风类型，给不同麦克风赋予不同的硬件增益；S2.音频处理器根据输出通道序号，使每一个输出通道扬声器逐次播放预定频率的正弦信号，再用所有接入的麦克风采集信号，根据所有接入的麦克风所采集信号的最大振幅和谐波失真率,确定每个输出通道是否接入扬声器，确定音频处理器接入的扬声器的通道数量；S3.判断出接入的麦克风数量以及扬声器数量基础上，音频处理器使每一个接入的扬声器逐次播放白噪声信号，由所有接入的麦克风采集白噪声信号，根据所有麦克风采集的最大信号振幅，跟扬声器单步调试阈值进行对比，得出实际采集振幅跟扬声器单步调试阈值的差值，使用该差值逐次调整对应的扬声器的硬件增益；S4.控制所有检测到的扬声器同时播放白噪声信号，根据检测到的麦克风所采集的信号振幅，对比全部扬声器调试阈值，重新同步调整所有扬声器的硬件增益；S5.进入复检程序，控制所有扬声器同时播放白噪声信号，根据每一个麦克风采集到声音的幅度对比麦克风复检阈值，对应调整麦克风增益；S6.控制所有扬声器再次同时播放白噪声信号，由麦克风采集白噪声信号，根据所有麦克风采集信号的下混音信号的每一帧振幅的变化，设置声音延时，根据振幅的变化率，设置滤波器长度，利用回声消除算法进行回声消除；S7.确定一键调音键按下时间，根据按下时间确定对应的调音场景，根据确定出的调音场景确定对应的调音步骤是否终结，终结调音或继续调音。

由此可见，所述一种基于音频处理器在不同空间中调音适配声场的方法存在以下问题：空间感知不精确，频响曲线复杂度高，由于环境噪声、音频采集不准确等因素影响，频响曲线往往非常复杂，难以有效控制，并且由于各个扬声器之间存在延时差异，容易导致听觉效果不好，噪声干扰。

发明内容

为此，本发明提供一种封闭空间自动调音系统，用以克服现有技术中空间感知不精确，频响曲线复杂度高难以有效控制，各个扬声器之间存在延时差异，听觉效果不好，噪声干扰的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种封闭空间自动调音系统，其特征在于，包括：

音频输出单元，用以输出音频，该音频输出单元包括功放和扬声器；

空间采集单元，用以确定封闭空间的体积以确定音频采集单元的数量；

音频采集单元，其分别与所述音频输出单元和空间采集单元相连，所述音频采集单元包括用以在扬声器输出测试音频前采集环境噪声信号并判断是否发送给降噪模块的噪声采集模块和用以采集各个扬声器输出的测试音频并记录频响曲线和采集时间的测试音频采集模块；

音频分析单元，其与所述音频采集单元相连，用以通过对所述测试音频采集模块采集的测试音频进行分析以确定频响曲线的复杂度，并根据该复杂度来调整测试音频采集模块的数量；

自动调音单元，其与所述音频分析单元相连，该自动调音单元包括用以对接收到的环境噪声信号进行降噪的降噪模块；用以消除各个扬声器之间的延时情况的自适应消延模块；用以分析频响曲线各个频段振幅均衡器和用以判断频响曲线不同频段是否需要继续增益的自适应调音模块。

进一步的，所述空间采集单元根据采集到的空间体积与预设空间体积标准的比对结果初步确定启用音频采集单元的数量。

进一步的，所述噪声采集模块根据采集到的环境噪声信号频率与环境噪声信号频率阈值的比对结果确定是否将环境噪声信号发送给降噪模块；

若环境噪声信号频率超出环境噪声信号频率阈值，则所述音频采集模块将不发送环境噪声信号给降噪模块，同时所述音频分析单元对所述测试音频采集模块采集的测试音频进行分析；

若环境噪声信号频率未超出环境噪声信号频率阈值，则所述音频采集模块将环境噪声信号发送给降噪模块。

进一步的，所述降噪模块根据环境噪声信号频率与环境噪声信号频率阈值的频率差值△Z确定所述降噪模块的降噪方式，所述降噪方式包括第一降噪方式和第二降噪方式，其中，第一降噪方式为白噪音遮盖法，第二噪方式为反相干涉法。

进一步的，所述音频分析单元根据测试音频采集模块采集到的测试音频的频响曲线的平均复杂度确定是否增加测试音频采集模块的数量；

其中，频响曲线的复杂度F可以通过计算频响曲线的频率分布得到，设定F＝(fn-f1)/(N-1)，其中fn为单个测试音频采集模块采集的测试音频的最高频率，f1为单个测试音频采集模块采集的测试音频的最低频率，N为采样频率；

其中，所述音频分析单元根据测试音频频响曲线的平均复杂度与平均复杂度标准的差值确定增加测试音频采集模块的数量。

进一步的，所述自适应消延模块根据测试音频采集模块采集各个扬声器输出测试音频的时间差确定对所述测试音频的消除延时方式，消除延时方式包括第一消除延时方式和第二消除延时方式，其中第一消除延时方式为使用数字信号处理器，通过自适应滤波算法补偿延迟效果以消除延时；第二消除延时方式为调整扬声器位置以消除延时。

进一步的，所述均衡器根据测试音频频响曲线的复杂度方差与标准复杂度方差的比对结果确定测试音频采集模块的合格率从而确定均衡器的频率范围，设定

D(F)＝E{∑[F-E(F)]2}(1)

其中，D(F)为复杂度方差，D(F0)为标准复杂度方差，E(F)为复杂度的期望；

若D(F)≤D(F0)，所述音频分析单元确定测试音频采集模块的合格率为第一合格率，则对应所述均衡器的频率范围取第一频率范围；

若D(F)＞D(F0)，所述音频分析单元确定测试音频采集模块的合格率为第二合格率，则对应所述均衡器的频率范围取第二频率范围。

进一步的，所述均衡器根据频响曲线的低音频段振幅确定低音频段的增益值，所述均衡器根据频响曲线的中音频段振幅确定中音频段增益值，所述均衡器根据频响曲线的高音频段振幅确定高音频段增益值。

进一步的，所述自适应调音模块根据频响曲线的低音频段振幅与低音频段标准振幅的差值确定是否对低音频段继续增益；所述自适应调音模块根据频响曲线的中音频段振幅与中音频段标准振幅的差值确定是否对中音频段继续增益；所述自适应调音模块根据频响曲线的高音频段振幅与高音频段标准振幅的第三差值确定是否对高音频段继续增益。

进一步的，所述音频分析单元根据测试音频采集模块采集到的测试音频的音量确定功率调节量以调整扬声器的输出功率。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明空间采集单元根据采集到的空间体积与预设空间体积标准的比对结果确定开启音频采集单元的数量，可以使得音响系统在不同大小的空间中都能够提供最适合的音频采集表现；通过控制音频采集单元数量，可以有效减少减少噪声干扰；根据空间大小等因素动态调整音频采集单元数量，可以避免不必要的浪费。

进一步地，本发明当环境噪声信号较小或者不存在时，噪声采集模块将环境噪声信号发送给降噪模块会浪费系统资源并增加处理时间,通过动态调整发送策略，可以节省系统资源。

进一步地，本发明根据环境噪声信号与环境噪声信号阈值的差值来选择降噪方式的方法可以使降噪模块更加智能化和自适应，可以根据不同的环境噪声情况来选择最合适的降噪方式，从而提高了降噪效果。此外，在实现过程中，该方法还考虑到了标准环境噪声信号差值的设定，可以根据具体需求进行调整，进一步提高了系统的可控性和灵活性。

进一步地，本发明随着采集模块数量的增加，测试系统的信噪比将得到进一步提高，更容易地区分目标信号和噪声并获得更准确的测量结果；多个采集模块可以同时对同一个测试音频进行采集，并将数据进行平均或取最大值等处理方式来消除随机误差，这样可以有效降低测量误差，提高测试结果的可靠性；当某个采集模块出现故障或失效时，其他采集模块仍然可以正常工作，这样可以保证测试系统的鲁棒性和可靠性，在不影响整体性能的情况下完成需要的测量任务。总之，增加测试音频采集模块可以显著提高测试系统的准确度、稳定性和鲁棒性，从而为音频分析和测量工作提供更可靠、精确和全面的支持。

进一步地，本发明由于不同扬声器之间的时间差异会导致信号相位错开，从而影响声音的清晰度和准确性。采用自适应消延模块可以消除这种时间延迟，使得各个扬声器输出的信号能够同步到达听者耳朵，从而提高音质；在多扬声器系统中，存在一定程度的回声现象。采用自适应消延模块可以减少回声现象，从而降低噪音干扰和混响效应；总结来说，采用自适应消延模块可以有效地提高音频播放效果和用户体验，使得多扬声器系统在不同的环境下都能够稳定运行，并且保证音质清晰、准确。

进一步的，本发明根据测试结果动态调整均衡器的频率范围，以确保设备在不同情况下都能够提供合适的音频处理效果，通过比对测试音频频响曲线的复杂度方差与标准复杂度方差来确定测试音频采集模块的合格率，从而决定使用第一或第二合格率来确定均衡器的频率范围。这样可以根据实际情况对设备进行动态调整，以达到更好的性能和用户体验。

进一步地，本发明由于不同音源在不同频段会存在一定程度的失真或者衰减，采用均衡器进行适当的增益调节可以弥补这种失真或者衰减，从而提高音质；通过对低音、中音和高音频段进行不同程度的增益调节，可以使得声音更加平稳、柔和，并且避免了过于尖锐或者沉闷的听感；由于不同环境下声波传播和反射情况各异，采用均衡器进行适当调节可以使得声源在特定环境下表现更加优秀。

进一步地，本发明采用自适应调音模块可以智能地调整不同频段的增益值大小，从而实现对音频信号的精细控制，通过设定标准振幅差值来确定各个频段音频振幅大小，可以根据具体需求进行灵活调整，并且还能够根据实际情况自动调节合适的音频振幅，从而增强了系统的可控性和智能化程度。

进一步地，本发明根据实际测试音频的音量来动态调节扬声器输出功率，以达到更加合适的音量大小。这种方法可以避免因为扬声器功率过大或过小而导致的声音质量问题，也可以保护听力，同时还能够节省能源和降低成本。具体而言，当测试音频的音量较小时，增大一次扬声器功率值可以使得声音更加清晰明亮；当测试音频的音量较大时，减小一次扬声器功率值则可以避免噪声干扰和失真等问题。通过这种动态调节方式，可以使得扬声器输出的声音更加符合实际需求，并且能够提高用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例封闭空间自动调音系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例封闭空间自动调音系统的逻辑框图；

图3为本发明实施例封闭空间自动调音系统的工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1、图2和图3所示，图1为本发明所述一种封闭空间自动调音系统的单元结构示意图，图2为本发明所述一种封闭空间自动调音系统的模块结构示意图，图3为本发明所述一种封闭空间自动调音系统的流程图。

本发明实施例封闭空间的自动调音系统，包括：

音频输出单元，用以输出音频，该音频输出单元包括功放和扬声器；

空间采集单元，用以确定封闭空间的体积以确定音频采集单元的数量；

音频采集单元，其分别与所述音频输出单元和空间采集单元相连，所述音频采集单元包括用以在扬声器输出测试音频前采集环境噪声信号并判断是否发送给降噪模块的噪声采集模块和用以采集各个扬声器输出的测试音频并记录频响曲线和采集时间的测试音频采集模块；

音频分析单元，其与所述音频采集单元相连，用以通过对所述测试音频采集模块采集的测试音频进行分析以确定频响曲线的复杂度，并根据该复杂度来调整测试音频采集模块的数量；

自动调音单元，其与所述音频分析单元相连，该自动调音单元包括用以对接收到的环境噪声信号进行降噪的降噪模块；用以消除各个扬声器之间的延时情况的自适应消延模块；用以分析频响曲线各个频段振幅的均衡器和用以判断频响曲线不同频段是否需要继续增益的自适应调音模块。

本发明实施例中，空间采集单元具体为一激光测距仪，通过激光测距仪对空间内进行多点扫描以形成该空间的三维模型。本领域技术人员可以理解的是，该空间采集单元也可以是其他与激光测距仪具有相同功能的装置或产品，如红外测距仪。

具体而言，所述空间采集单元根据采集到的空间体积V与预设空间体积标准V1，V2的比对结果初步确定启用音频采集单元的数量，其中V1＜V2；

若V≤V1，则空间采集单元启用第一数量的音频采集单元；

若V1＜V≤V2，则空间采集单元启用第二数量的音频采集单元；

若V＞V2，则空间采集单元启用第二数量的音频采集单元；

其中，第一数量＜第二数量＜第三数量。

本发明实施例中，预设空间体积标准V1为50m³，预设空间体积标准V2为500m³，第一数量为2，第二数量为4，第三数量为8，本领域技术人员也可根据具体情况对该预设空间体积标准和音频采集单元数量进行调整。

本发明空间采集单元根据采集到的空间体积与预设空间体积标准的比对结果确定开启音频采集单元的数量，可以使得音响系统在不同大小的空间中都能够提供最适合的音频采集表现；通过控制音频采集单元数量，可以有效减少减少噪声干扰；根据空间大小等因素动态调整音频采集单元数量，可以避免不必要的浪费。

具体而言，所述噪声采集模块根据采集到的环境噪声信号频率Z与环境噪声信号频率阈值Z0的比对结果确定是否将环境噪声信号发送给降噪模块；

若Z≤Z0，则所述音频采集模块将不发送环境噪声信号给降噪模块；

若Z＞Z0，则所述音频采集模块将环境噪声信号发送给降噪模块。

本发明实施例中，环境噪声信号频率阈值Z0为100HZ，本领域技术人员也可根据具体情况对该环境噪声信号频率阈值进行调整。

本发明当环境噪声信号频率较低时，噪声采集模块将环境噪声信号发送给降噪模块会浪费系统资源并增加处理时间,通过动态调整发送策略，可以节省系统资源。

具体而言，所述降噪模块根据环境噪声信号频率Z与环境噪声信号频率阈值Z0的差值△Z与环境噪声信号频率标准差值△Z0的比对结果确定降噪方式，设定△Z＝Z-Z0，

若△Z≤△Z0，则所述降噪模块以第一降噪方式降噪，

若△Z＞△Z0，则所述降噪模块以第二降噪方式降噪。

第一降噪方式为白噪音遮盖法，通过具有广泛的频谱分布和均匀的能量分布特征的白噪音信号，有效地遮盖住环境中的各种杂乱声源；

第二噪方式为反相干涉法：通过扬声器发出与噪音相位相反的声波，使两者相遇后互相抵消，从而达到降低噪音的目的。

本发明实施例中，环境噪声信号频率标准差值△Z0取值1KHZ，本领域技术人员也可根据具体情况对该环境噪声信号频率标准差值进行调整。

本发明根据环境噪声信号频率与环境噪声信号频率阈值的差值来选择降噪方式的方法可以使降噪模块更加智能化和自适应，可以根据不同的环境噪声情况来选择最合适的降噪方式，从而提高降噪效果。此外，在实现过程中，该方法还考虑到了环境噪声信号频率标准差值△Z0的设定，可以根据具体需求进行调整，进一步提高了系统的可控性和灵活性。

具体而言，所述音频分析单元根据测试音频采集模块采集到的测试音频的频响曲线的平均复杂度Fp与平均复杂度标准F0的比对结果确定是否增加测试音频采集模块的数量；

若Fp≤F0，则不增加测试音频采集模块的数量；

若Fp＞F0，则增加一次测试音频采集模块的数量；

其中，频响曲线的复杂度F可以通过评估频响曲线的频率分布得到，设定F＝(fn-f1)/(N-1)，其中fn为单个测试音频采集模块采集的测试音频的最高频率，f1为单个测试音频采集模块采集的测试音频的最低频率，N为采样频率。

其中，所述音频分析单元根据测试音频频响曲线的平均复杂度Fp与平均复杂度标准F0的差值△Fp与平均复杂度标准差值△F0的比对结果确定,设定△Fp＝Fp-F0；

若△Fp≤△F0，所述音频分析单元增加第一数量测试音频采集模块；

若△Fp＞△F0，所述音频分析单元增加第二数量测试音频采集模块。

本发明实施例中，平均复杂度标准F0为100，平均复杂度标准差值△F0为10,第一数量测试音频采集模块为1，第二数量测试音频采集模块为2，本领域技术人员也可根据具体情况对平均复杂度标准、平均复杂度标准差值以及增加一次测试音频采集模块的数量进行调整。

本发明随着采集模块数量的增加，测试系统的信噪比将得到进一步提高；多个采集模块可以同时对同一个测试音频进行采集，提高测试结果的可靠性；当某个采集模块出现故障或失效时，其他采集模块仍然可以正常工作，这样可以保证测试系统的鲁棒性和可靠性，在不影响整体性能的情况下完成需要的测量任务。总之，增加测试音频采集模块可以显著提高测试系统的准确度、稳定性和鲁棒性，从而为音频分析和测量工作提供更可靠、精确和全面的支持。

具体而言，自适应消延模块根据测试音频采集模块采集各个扬声器输出测试音频的时间差△T与预设时间差△T0的比对结果确定消除延时方式；

若△T≤△T0，则自适应调音单元采用第一消除延时方式；

若△T0＞△T0，则自适应调音单元采用第二消除延时方式；

第一消除延时方式为使用数字信号处理器，通过自适应滤波算法补偿延迟效果以消除延时；

第二消除延时方式为调整出现延时的扬声器位置，将其靠近未出现延时的扬声器，避免与其他声源产生干涉，减少声音传播的时间和路径差异，以消除延时。

本发明实施例中，预设时间差△T0为10ms，本领域技术人员也可根据具体情况对该预设时间差进行调整。

本发明由于不同扬声器之间的时间差异会导致信号相位错开，从而影响声音的清晰度和准确性。采用自适应消延模块可以消除这种时间延迟，使得各个扬声器输出的信号能够同步到达听者耳朵，从而提高音质；总结来说，采用自适应消延模块可以有效地提高音频播放效果和用户体验，使得多扬声器系统在不同的环境下都能够稳定运行，并且保证音质清晰、准确。

具体而言，所述均衡器根据测试音频频响曲线的复杂度方差与标准复杂度方差的比对结果确定测试音频采集模块的合格率从而确定均衡器的频率范围，设定

D(F)＝E{∑[F-E(F)]2}(1)

其中，D(F)为复杂度方差，D(F0)为标准复杂度方差，E(F)为复杂度的期望；

若D(F)≤D(F0)，所述音频分析单元确定测试音频采集模块的合格率为第一合格率，则对应所述均衡器的频率范围取第一频率范围；

若D(F)＞D(F0)，所述音频分析单元确定测试音频采集模块的合格率为第二合格率，则对应所述均衡器的频率范围取第二频率范围。

其中，第一合格率为90％，则均衡器的第一频率范围取20HZ-20KHZ；

第二合格率为80％，则均衡器的第二频率范围取20HZ-15KHZ。

本发明根据测试结果动态调整均衡器的频率范围，以确保设备在不同情况下都能够提供合适的音频处理效果，通过比对测试音频频响曲线的复杂度方差与标准复杂度方差以确定测试音频采集模块的合格率，从而决定使用第一或第二合格率以确定均衡器的频率范围。这样可以根据实际情况对设备进行动态调整，以达到更好的性能和用户体验。

具体而言，所述均衡器根据频响曲线的低音频段振幅A与低音频段标准振幅A0的比对结果确定低音频段的增益值，

若A≤A0，所述低音频段增益值为第一增益值，

若A＞A0，所述低音频段增益值为第二增益值，

本发明实施例中，第一增益值为1dB，第二增益值为-1dB，本领域技术人员也可根据具体情况对该第一增益值，第二增益值进行调整。

所述均衡器根据频响曲线的中音频段振幅B与中音频段标准振幅B0的比对结果确定中音频段增益值，

若B≤B0，所述中音频段增益值为第三增益值，

若B＞B0，所述中音频段增益值为第四增益值，

本发明实施例中，第三增益值为2dB，第四增益值为-2dB，本领域技术人员也可根据具体情况对该第三增益值，第四增益值进行调整。

所述均衡器根据频响曲线的高音频段振幅C与高音频段标准振幅C0的比对结果确定高音频段增益值，

若C≤C0，所述高音频段增益值为第五增益值，

若C＞C0，所述高音频段增益值为第六增益值，

本发明实施例中第五增益值为3dB，第六增益值为-3dB，本领域技术人员也可根据具体情况对该第五增益值，第六增益值进行调整。

本发明由于不同音源在不同频段会存在一定程度的失真或者衰减，采用均衡器进行适当的增益调节可以弥补这种失真或者衰减，从而提高音质；通过对低音、中音和高音频段进行不同程度的增益调节，可以使得声音更加平稳、柔和，并且避免了过于尖锐或者沉闷的听感；由于不同环境下声波传播和反射情况各异，采用均衡器进行适当调节可以使得声源在特定环境下表现更加优秀。

具体而言，所述自适应调音模块根据频响曲线的低音频段振幅A与低音频段标准振幅A0的差值△A和低音频段标准振幅差值△A0的比对结果确定是否对低音频段继续增益，

若△A≤△A0，则不再继续增益，

若△A＞△A0，则继续增益，

本发明实施例中，低音频段标准振幅差值△A0为3dB，本领域技术人员也可根据具体情况对该低音频段标准振幅差值进行调整。

所述自适应调音模块根据频响曲线的低音频段振幅B与低音频段标准振幅B0的差值△B和低音频段标准振幅差值△B0的比对结果确定是否对中音频段继续增益，

若△B≤△B0，则不再继续增益，

若△B＞△B0，则继续增益，

本发明实施例中，中音频段标准振幅差值△B0为4dB，本领域技术人员也可根据具体情况对该中音频段标准振幅差值进行调整。

所述自适应调音模块根据频响曲线的高音频段振幅C与高音频段标准振幅C0的差值△C和高音频段标准振幅差值△C0的比对结果确定是否对高音频段继续增益，

若△C≤△C0，则不再继续增益，

若△C＞△C0，则继续增益，

本发明实施例中，高音频段标准振幅差值△C0为2dB，本领域技术人员也可根据具体情况对该高音频段标准振幅差值进行调整。

本发明采用自适应调音模块可以智能地调整不同频段的增益值，从而实现对音频信号的精细控制，通过设定标准振幅差值来确定各个频段音频振幅，可以根据具体需求进行灵活调整，并且还能够根据实际情况自动调节合适的音频振幅，从而增强了系统的可控性和智能化程度。

具体而言，所述音频分析单元根据测试音频采集模块采集到的测试音频的音量Y与标准音量的比对结果确定功率调节量以调整扬声器的输出功率，其中Y1＜Y2，

若Y≤Y1，所述音频分析单元确定以功率调节量P增大一次扬声器的输出功率；

若Y≥Y2，所述音频分析单元确定以功率调节量P减小一次扬声器的输出功率。

本发明实施例中，标准音量Y1为50dB，标准音量Y2为80dB，功率调节量P为3W，本领域技术人员也可根据具体情况对该标准音量，功率调节量P进行调整。

本发明根据实际测试音频的音量来动态调节扬声器输出功率，以达到更加合适的音量大小。这种方法可以避免因为扬声器功率过大或过小而导致的声音质量问题，也可以保护听力，同时还能够节省能源和降低成本。具体而言，当测试音频的音量较小时，增大一次扬声器功率值可以使得声音更加清晰明亮；当测试音频的音量较大时，减小一次扬声器功率值则可以避免噪声干扰和失真等问题。通过这种动态调节方式，可以使得扬声器输出的声音更加符合实际需求，并且能够提高用户体验。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种封闭空间自动调音系统，其特征在于，包括：

音频输出单元，用以输出音频，该音频输出单元包括功放和扬声器；

空间采集单元，用以确定封闭空间的体积以确定音频采集单元的数量；

音频采集单元，其分别与所述音频输出单元和空间采集单元相连，所述音频采集单元包括用以在扬声器输出测试音频前采集环境噪声信号并判断是否发送给降噪模块的噪声采集模块和用以采集各个扬声器输出的测试音频并记录频响曲线和采集时间的测试音频采集模块；

音频分析单元，其与所述音频采集单元相连，用以通过对所述测试音频采集模块采集的测试音频进行分析以确定频响曲线的复杂度，并根据该复杂度来调整测试音频采集模块的数量；

自动调音单元，其与所述音频分析单元相连，该自动调音单元包括用以对接收到的环境噪声信号进行降噪的降噪模块；用以消除各个扬声器之间的延时情况的自适应消延模块；用以分析频响曲线各个频段振幅均衡器和用以判断频响曲线不同频段是否需要继续增益的自适应调音模块。

2.根据权利要求1所述的封闭空间自动调音系统，其特征在于，所述空间采集单元根据采集到的空间体积与预设空间体积标准的比对结果初步确定启用音频采集单元的数量。

3.根据权利要求2所述的封闭空间自动调音系统，其特征在于，所述噪声采集模块根据采集到的环境噪声信号频率与环境噪声信号频率阈值的比对结果确定是否将环境噪声信号发送给降噪模块；

若环境噪声信号频率超出环境噪声信号频率阈值，则所述音频采集模块将不发送环境噪声信号给降噪模块，同时所述音频分析单元对所述测试音频采集模块采集的测试音频进行分析；

若环境噪声信号频率未超出环境噪声信号频率阈值，则所述音频采集模块将环境噪声信号发送给降噪模块。

4.根据权利要求3所述的封闭空间自动调音系统，其特征在于，所述降噪模块根据环境噪声信号频率与环境噪声信号频率阈值的频率差值确定所述降噪模块的降噪方式，所述降噪方式包括第一降噪方式和第二降噪方式，其中，第一降噪方式为白噪音遮盖法，第二噪方式为反相干涉法。

5.根据权利要求4所述的封闭空间自动调音系统，其特征在于，所述音频分析单元根据测试音频采集模块采集到的测试音频的频响曲线的平均复杂度确定是否增加测试音频采集模块的数量；

其中，频响曲线的复杂度F可以通过计算频响曲线的频率分布得到，设定F＝(fn-f1)/(N-1)，其中fn为单个测试音频采集模块采集的测试音频的最高频率，f1为单个测试音频采集模块采集的测试音频的最低频率，N为采样频率；

其中，所述音频分析单元根据测试音频频响曲线的平均复杂度与平均复杂度标准的差值确定增加测试音频采集模块的数量。

6.根据权利要求5所述的封闭空间自动调音系统，其特征在于，所述自适应消延模块根据测试音频采集模块采集各个扬声器输出测试音频的时间差确定对所述测试音频的消除延时方式，消除延时方式包括第一消除延时方式和第二消除延时方式，其中第一消除延时方式为使用数字信号处理器，通过自适应滤波算法补偿延迟效果以消除延时；第二消除延时方式为调整扬声器位置以消除延时。

7.根据权利要求6所述的封闭空间自动调音系统，其特征在于，所述均衡器根据测试音频频响曲线的复杂度方差与标准复杂度方差的比对结果确定测试音频采集模块的合格率从而确定均衡器的频率范围，设定

D(F)＝E{∑[F-E(F)]2}(1)

其中，D(F)为复杂度方差，D(F0)为标准复杂度方差，E(F)为复杂度的期望；

若D(F)≤D(F0)，所述音频分析单元确定测试音频采集模块的合格率为第一合格率，则对应所述均衡器的频率范围取第一频率范围；

若D(F)＞D(F0)，所述音频分析单元确定测试音频采集模块的合格率为第二合格率，则对应所述均衡器的频率范围取第二频率范围。

8.根据权利要求7所述的封闭空间自动调音系统，其特征在于，所述均衡器根据频响曲线的低音频段振幅确定低音频段的增益值，所述均衡器根据频响曲线的中音频段振幅确定中音频段增益值，所述均衡器根据频响曲线的高音频段振幅确定高音频段增益值。

9.根据权利要求8所述的封闭空间自动调音系统，其特征在于，所述自适应调音模块根据频响曲线的低音频段振幅与低音频段标准振幅的差值确定是否对低音频段继续增益；所述自适应调音模块根据频响曲线的中音频段振幅与中音频段标准振幅的差值确定是否对中音频段继续增益；所述自适应调音模块根据频响曲线的高音频段振幅与高音频段标准振幅的第三差值确定是否对高音频段继续增益。

10.根据权利要求9所述的封闭空间自动调音系统，其特征在于，所述音频分析单元根据测试音频采集模块采集到的测试音频的音量确定功率调节量以调整扬声器的输出功率。