CN218162834U - 一种音箱系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例属于音箱领域，涉及一种音箱系统，包括音源单元、功率放大单元和扬声器单元，以及功能触发单元、DSP处理器模块和音箱自适应控制参数采集模块；所述音源单元的输出端、所述功率放大单元的输入端、所述音箱自适应控制参数采集模块的输出端和所述功能触发单元连接至所述DSP处理器模块，且所述扬声器单元和所述音箱自适应控制参数采集模块连接至所述功率放大单元的输出端。本申请提供的方案通过简单的触发操作即可实现音箱系统的自适应环境调整，使聆听者处于最佳聆听位置，提升音效质量，提高用户体验。

Description

一种音箱系统

技术领域

本申请涉及音箱技术领域，更具体地，涉及一种音箱系统。

背景技术

现有的音箱系统如图1所示，传统的音箱电路由音源单元1、功率放大器 2、功能按键3、单片机单元4、扬声器单元5(左扬声器5a、右扬声器5b) 组成。其工作原理为音源单元1输出音频信号给功率放大器2，单片机单元4 控制功率放大器2，设置合适放大增益和进行EQ调整，输出合适功率的音频信号，扬声器单元5将接收的音频信号经电信能转声能，转化为人耳能感知的声音信号。音箱系统摆放位置影响聆听效果，左扬声器5a、右扬声器5b声波到达人左右耳朵的时间存在时间差，为了获得理想的效果，现有音箱系统需要专业人员根据听音环境，进行专业调试与校正，摆放音箱系统与聆听者的相对位置，并且对于左右声道对箱2.0与3.0、4.1、5.1及7.1等多声道摆放进行繁琐的调试，由于音箱系统与聆听空间是一体的，导致音效的各种表现受制于音箱与听音环境互动的结果，当聆听者处于不同的位置，聆听效果将不同，只有在专业人员的调试后的特定位置才能保证最佳的立体声效果，这影响了聆听者的体验。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种音箱系统，解决现有技术中存在的音箱系统不能实现全方位立体声聆听效果的技术问题。在此基础上并提供一种音箱系统的自适应控制方法。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种音箱系统，采用了如下所述的技术方案：

一种音箱系统，包括音源单元、功率放大单元和扬声器单元，以及功能触发单元、DSP处理器模块和音箱自适应控制参数采集模块；

所述音源单元的输出端、所述功率放大单元的输入端、所述音箱自适应控制参数采集模块的输出端和所述功能触发单元连接至所述DSP处理器模块，且所述扬声器单元和所述音箱自适应控制参数采集模块连接至所述功率放大单元的输出端。

进一步地，所述音箱自适应控制参数采集模块包括图像采集单元、距离传感单元、信号回踩单元和环境声采集单元；

所述图像采集单元用于采集目标对象的人像并传输至所述处理器单元；所述距离传感单元用于采集目标对象与扬声器单元的距离并传输至所述处理器单元；所述信号回踩单元连接所述功率放大单元的输出端，用于回踩扬声器信号并传输至所述处理器单元；所述环境声采集单元用于采集环境声波。

进一步地，所述DSP处理器模块包括依次连接的处理器单元、声道平衡单元和DRC单元；

所述音源单元的输出端、所述音箱自适应控制参数采集模块的输出端和所述功能触发单元连接至所述处理器单元；所述功率放大单元的输入端连接所述DRC单元。

进一步地，所述距离传感单元采用ToF传感器。

进一步地，所述功能触发单元为功能按键单元、通信单元、手势识别单元和语音识别单元中的至少一种；

其中，所述手势识别单元连接所述图像采集单元和所述处理器单元，所述语音识别单元连接所述环境声采集单元和所述处理器单元。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种音箱系统的自适应控制方法，采用了如下所述的技术方案：

一种音箱系统的自适应控制方法，应用于上述的音箱系统，所述方法包括：

生成音箱自适应控制触发信号，根据音箱自适应控制触发信号使音箱系统进入自适应环境调整模式；

在所述自适应环境调整模式下采集音箱自适应控制参数；

根据所述音箱自适应控制参数对音频信号的音频参数和功率放大倍数进行调整；

根据所述功率放大倍数将完成调整后的音频信号进行功率放大并输出。

进一步地，所述在所述自适应环境调整模式下采集音箱自适应控制参数具体为：

在所述自适应环境调整模式下采集目标对象的人像、目标对象与音箱系统扬声器的相对距离、音箱系统扬声器信号以及环境声音；

其中所述目标对象的人像数据用于所述目标对象与音箱系统扬声器的相对距离的采集。

进一步地，所述根据所述音箱自适应控制参数对音频信号的音频参数和功率放大倍数进行调整具体包括：

根据所述目标对象的人像、目标对象与音箱系统扬声器的相对距离、音箱系统扬声器信号以及环境声音对所述音频信号进行预处理，所述预处理包括EQ、增益和音量的调整；

根据所述目标对象的人像、目标对象与音箱系统扬声器的相对距离、音箱系统扬声器信号以及环境声音对预处理后的所述音频信号进行数字滤波、串音抵消、相位校正以及混响调整处理，并调整音频信号的功率放大倍数；

对处理后的所述音频信号再次进行声道声音衰减器的调整和DRC动态范围调整。

进一步地，所述音箱自适应控制触发信号包括按键控制信号、红外遥控信号、手势识别信号或语音识别信号。

进一步地，在采集所述目标对象的人像之后，所述方法还包括：

根据所述目标对象的人像对目标对象进行表情识别，根据表情识别结果调整音频信号。

与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：

本申请提供的方案通过简单的触发操作即可实现音箱系统的自适应环境调整，使聆听者处于最佳聆听位置，提升音效质量，提高用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。

图1是现有音箱系统的结构框图；

图2是本申请实施例提供的音箱系统的结构框图；

图3是本申请实施例提供的音箱系统的一种具体结构框图；

图4是本申请实施例提供的音箱系统的另一种具体结构框图；

图5是本申请实施例提供的音箱系统的自适应控制方法的流程图；

图6是图5中步骤S103的具体实现流程图。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请实施例提供一种音箱系统，如图2所示，所述音箱系统包括音源单元10、功率放大单元20和扬声器单元30，以及功能触发单元40、DSP处理器模块50和音箱自适应控制参数采集模块60，DSP是指数字信号处理 (Digital Signal Processing)。

具体的，所述音源单元10的输出端、所述功率放大单元20的输入端、所述音箱自适应控制参数采集模块60的输出端和所述功能触发单元40连接至所述DSP处理器模块50，且所述扬声器单元30和所述音箱自适应控制参数采集模块60连接至所述功率放大单元20的输出端；其中，所述功能触发单元40用于发送音箱自适应控制触发信号至所述DSP处理器模块50；所述处理器模块用于根据音箱自适应控制触发信号控制音箱自适应控制参数采集模块60采集音箱自适应控制参数，并根据所述音箱自适应控制参数调整所述功率放大单元20的输入，调整的内容具体包括对音源单元10输出的音频信号的调整和对功率放大单元20的放大倍数的调整。

在本实施例中，进一步参阅图3，所述DSP处理器模块50包括依次连接的处理器单元51、声道平衡单元52和DRC单元53，DRC是指动态范围控制 (Dynamic Range Control)；所述音源单元10的输出端、所述音箱自适应控制参数采集模块60的输出端和所述功能触发单元40连接至所述处理器单元51，所述功率放大单元20的输入端连接所述DRC单元53，即所述处理器单元51 接收音箱自适应控制参数后，处理器单元51、声道平衡单元52、DRC单元 53基于音箱自适应控制参数依次对音源单元10的音频信号进行处理，再经功率放大单元20传输至扬声器单元30。

在本实施例中，自适应控制参数的种类可以根据实际情况来确定，下面对自适应控制参数的种类进行进一步说明。

如图3所示，所述音箱自适应控制参数采集模块60包括图像采集单元61、距离传感单元62、信号回踩单元63和环境声采集单元64；具体的，所述图像采集单元61用于采集目标对象的人像并传输至所述处理器单元51；所述距离传感单元62用于采集目标对象与扬声器单元30的距离并传输至所述处理器单元51；所述信号回踩单元63连接所述功率放大单元20的输出端，用于回踩扬声器信号并传输至所述处理器单元51；所述环境声采集单元64用于采集环境声波。所述音箱自适应控制参数采集模块60包含的各个单元可以作为整体集成，也可以作为单独的部件适应性地设置在音箱系统的不同位置，具体设置位置取决于需要采集何种自适应控制参数。

在一些实施例中，图像采集单元61具体为摄像头，摄像头捕捉人脸实现 3D成像。所述距离传感单元62具体采用ToF传感器，ToF是指飞行时间(Time of Flight)，在摄像头捕捉到人脸并通过人脸识别算法实现人脸识别之后，利用声场定位算法基于脉冲飞行时间测量人与音箱系统的扬声器单元30的相对距离，由于扬声器单元30包含多个扬声器，示例性地如图3所示的左扬声器和右扬声器，这里的相对位置是指人与每个扬声器的相对位置，可在每个扬声器的位置设置一个音箱自适应控制参数采集模块60，针对每个扬声器进行对应的参数采集。所述环境声采集单元64具体为麦克风，通过对环境声音进行采集，包括采集扬声器直达声音和经环境吸收反射、混响后的声音，得到音箱系统所处环境声波放射状况，为处理器单元51进行音频信号调整提供依据。所述处理器单元51可以结合摄像头捕捉的人像、ToF传感器采集的人与扬声器的相对位置以及麦克风采集的环境声波放射状况可以生成虚拟3D图像信息，处理器单元51可进一步将虚拟3D图像信息和预设的3D图像信息进行对比来确认是否需要进行自适应控制，这一操作为非必要步骤，发生在处理器单元51根据音箱自适应控制参数对音源单元10的音频信号进行调整之前；所述信号回踩单元63具体为模数转换单元，采集模拟信号后进行模数转换生成数字信号后传输至所述处理器单元51。

在一些实施例中，所述摄像头捕捉到人像后，所述处理器单元51还可通过人脸表情识别算法识别人脸表情，根据人脸表情判断聆听者的个人喜好，再根据判断结果控制音源单元10播放满足个人喜好的节目内容，或者根据判断结果进一步进行精细地校准功率放大器EQ、左右声道平衡度，实现音效精准调试，自适应环境，EQ是指均衡器(Equalizer)。

在本实施例中，图像采集单元61、距离传感单元62、信号回踩单元63 和环境声采集单元64采集的参数按照不同的信号协议规范转换成处理器单元 51能够识别的数字信号，所述处理器单元51根据这些数字信号进行音箱自适应控制时，首先处理器单元51根据采集的参数(数字信号)对音频信号进行 EQ、增益、音量等信号预处理，使音箱系统参数与扬声器单元30适配，再对采集的参数(数字信号)与预设的参数进行数据比对分析，根据数据分析结果对音频信号进行数字滤波、串音抵消、相位校正、混响调整等调整处理，使每个扬声器的信号源方位感更加真实逼真，同时调整功率放大单元20的放大倍数以保证后续扬声器单元30合适的功率输出；之后由声道平衡单元52 进一步根据处理器单元51的数据分析结果调整音箱系统各个声道的声音衰减器，保证每个扬声器发出的声音到达聆听者位置的声音强度与实际录音保持方位感一致；最后由DRC单元53进行DRC动态范围调整，得到合适的信号幅度，确保音频信号输出不失真。

进一步地，功率放大单元20在接收到DRC单元53输出的音频信号后，根据调整后的功率放大倍数对音频信号进行放大处理后传输至扬声器单元 30，扬声器单元30将电信号转换为声音输出，同时信号回踩单元63对扬声器单元30的输入信号进行回踩，回踩信号被转换成数字信号传输至处理器单元51后一方面用于监控音箱系统声音状态，同时用于进一步的音箱系统的自适应调整控制，提高自适应控制的效果。

在本实施例中，所述功能触发单元40为功能按键单元、信号接收单元、手势识别单元和语音识别单元中的至少一种。

在一些实施例中，当所述功能触发单元40为功能按键单元时，功能按键单元发出音箱自适应控制触发信号的基础是按键触发，可以是音箱上的实体按键或触摸按键(触摸板或者触摸屏上的虚拟按键)，音箱自适应控制触发信号的发出条件可以是按下功能按键即发出，也可以是长按功能按键达到预设时长时发出，优选为长按功能按键达到预设时长时发出，可以避免误触发。

在一些实施例中，当所述功能触发单元40为信号接收单元时，具体为接收外部控制设备的触发信号，所述信号接收单元相应地为通信单元，该通信单元可以接受红外遥控信号，也可以接收第三方设备比如手机、平板的通信信号，当遥控装置按下实体功能按键，或者第三方设备按下虚拟功能按键时，发出音箱自适应控制触发信号至信号接收单元。

在一些实施例中，如图4所示，当所述功能触发单元40为手势识别单元时，所述功能触发单元40还连接所述图像采集单元61，所述手势识别单元对所述图像采集单元61采集的图像中的手势进行识别，根据识别的手势执行相应的操作，比如识别出来的手势对应于音箱系统自适应环境调整模式的启动时，则基于识别结果发出音箱自适应控制触发信号至处理器单元51，音箱系统进入自适应环境调整模式。

在一些实施例中，重新参阅图4，当音箱系统自适应环境调整模式的触发当所述功能触发单元40为语音识别单元时，所述功能触发单元40还连接所述环境声采集单元64，所述语言识别单元对所述环境声采集单元64采集的人声进行语音识别，识别预先设定的语音唤醒词，基于识别结果发出音箱自适应控制触发信号至处理器单元51，音箱系统进入自适应环境调整模式。

上述手势识别和语音识别的方式可以提高触发的自由度，用户可以自定义任意触发手势或触发关键词，灵活度更改，有利于提高用户体验。

上述功能触发单元40的触发可以是单次触发和循环触发。单次触发是指触发自适应调整结束后，音箱系统退出自适应环境调整模式，下一次自适应调整需要功能触发单元40再次触发；循环触发是指触发自适应调整后，结束一次调整后下一次无需功能触发单元40再次触发，音箱系统一直处于自适应环境调整模式，根据实时采集的音箱自适应控制参数来进行实时的自适应控制。

具体地，以图4为例对本实施例的音箱系统的自适应调整控制的过程进行整体说明，其中功能触发单元40、图像采集单元61、距离传感单元62、环境声采集单元64、信号回踩单元63具体分别以功能按键、摄像头、ToF传感器、麦克风、模数转换单元为例。

触发阶段，长按功能键，使处理器单元51进行入音箱系统自适应环境调整模式。

采集阶段，处理器单元51控制图像采集单元61、距离传感单元62、环境声采集单元64、信号回踩单元63分别采集人像、人与扬声器单元30的相对距离、环境声音、扬声器信号。

调整阶段，处理器单元51根据人像、人与扬声器单元30的相对距离、环境声音、扬声器信号进行数据分析，基于分析结果对音频信号进行调整，首先处理器单元51进行EQ、增益、音量等信号预处理，然后处理器单元51 对音频信号进行数字滤波、串音抵消、相位校正、混响调整，并调整功率放大单元20的放大倍数，接着声道平衡单元52调整音频信号的每个声道的声音衰减器，再由DRC模块调整音频信号的DRC动态范围。

输出阶段，功率放大单元20按照调整后的放大倍数对从DRC单元53输出的调整后的音频信号进行放大并传输至扬声器单元30，通过扬声器单元30 对外输出声音。

本申请提供的音箱系统通过简单的触发操作即可实现音箱系统的自适应环境调整，使聆听者处于最佳聆听位置，提升音效质量，提高用户体验。

本申请实施例还提供一种音箱系统的自适应控制方法，应用于上述实施例中的音箱系统，如图5所示，所述方法包括：

S101、生成音箱自适应控制触发信号，根据音箱自适应控制触发信号使音箱系统进入自适应环境调整模式；

S102、在所述自适应环境调整模式下采集音箱自适应控制参数；

S103、根据所述音箱自适应控制参数对音频信号的音频参数和功率放大倍数进行调整；

S104、根据所述功率放大倍数将完成调整后的音频信号进行功率放大并输出。

结合图2-图4对上述方法进行说明。

在本实施例中，步骤S101的音箱自适应控制触发信号由功能触发单元40 来生成，所述音箱自适应控制触发信号可以是按键控制信号、红外遥控信号、手势识别信号、语音识别信号中的任意一种。所述音箱自适应控制触发信号生成后将被发送至DSP处理器模块50的处理器单元51，处理器单元51根据音箱自适应控制触发信号控制音箱系统进入自适应环境调整模式。

其中，手势识别和语音识别的方式可以提高触发的自由度，用户可以自定义任意触发手势或触发关键词，灵活度更改，有利于提高用户体验。

当所述音箱自适应控制触发信号为按键控制信号时，所述生成音箱自适应控制触发信号包括：判断所述按键控制信号的持续时长是否达到预设时长，若是则生成音箱自适应控制触发信号，否则不生成。由此可以防止按键误触发。

对于功能触发单元40生成音箱自适应控制触发信号的相关内容还可参考上述音箱系统的相关实施例，在此不再赘述。

在本实施例中，步骤S102在所述自适应环境调整模式下采集音箱自适应控制参数时，具体由所述DSP处理器模块50的处理器单元51控制音箱自适应控制参数采集模块60进行音箱自适应控制参数的采集，具体采集的音箱自适应控制参数包括：目标对象的人像、目标对象与音箱系统扬声器的相对距离、音箱系统扬声器信号以及环境声音；其中所述目标对象的人像数据用于所述目标对象与音箱系统扬声器的相对距离的采集，只有当根据人像数据进行人脸识别且识别成功后才进行目标对象与音箱系统扬声器的相对距离的采集，具体采集目标对象与音箱系统的扬声器单元30的各扬声器的相对距离，即存在多个距离参数。目标对象的人像、目标对象与音箱系统扬声器的相对距离、音箱系统扬声器信号以及环境声音具体分别由图像采集单元61、距离传感单元62、信号回踩单元63和环境声采集单元64采集，这几个单元采集参数的具体内容可参考上述音箱系统的相关实施例，在此不再赘述。

在本实施例中，步骤S103根据所述音箱自适应控制参数对音频信号的音频参数和功率放大倍数进行调整具体包括：

S301、根据所述目标对象的人像、目标对象与音箱系统扬声器的相对距离、音箱系统扬声器信号以及环境声音对所述音频信号进行预处理，所述预处理包括EQ、增益和音量的调整；

S302、根据所述目标对象的人像、目标对象与音箱系统扬声器的相对距离、音箱系统扬声器信号以及环境声音对预处理后的所述音频信号进行数字滤波、串音抵消、相位校正以及混响调整处理，并调整音频信号的功率放大倍数；

S303、对处理后的所述音频信号再次进行声道声音衰减器的调整和DRC 动态范围调整。

其中，S301和S302由处理器单元51执行，S30的声道声音衰减器的调整和DRC动态范围调整分别由声道平衡单元52和DRC单元53执行，S301 调整后使音箱系统参数与扬声器单元30适配，S302执行时，具体根据所述目标对象的人像、目标对象与音箱系统扬声器的相对距离、环境声音生成虚拟 3D图像信息，将所述虚拟3D信息与预设的3D图像信息进行对比分析来确定要调整的音频参数的调整幅度，然后根据调整幅度进行数字滤波、串音抵消、相位校正以及混响调整处理；调整音频信号的功率放大倍数可保证后续扬声器单元30合适的功率输出；声道声音衰减器的调整可保证每个扬声器发出的声音到达聆听者位置的声音强度与实际录音保持方位感一致；DRC动态范围调整可得到合适的信号幅度，确保音频信号输出不失真。步骤S301-S303 的具体内容还可参考上述音箱系统的相关实施例，在此不再赘述。

在一些实施例中，在根据所述音箱自适应控制参数对音频信号的音频参数和功率放大倍数进行调整前，所述方法还包括：根据所述音箱自适应控制参数判断是否需要进行音箱系统自适应控制，具体为判断所述虚拟3D图像信息与预设的3D图像信息进行对比分析所确定要调整的音频参数的调整幅度是否超过预设值，若是则保持自适应环境调整模式，否则退出自适应环境调整模式。由此避免不必要的自适应调整，降低音箱系统资源占用和功耗。

在一些实施例中，在采集所述目标对象的人像之后，所述方法还包括：

根据所述目标对象的人像对目标对象进行表情识别，根据表情识别结果调整音频信号，即调整音源单元10的播放内容。根据人脸表情判断聆听者的个人喜好，再根据判断结果控制音源单元10播放满足个人喜好的节目内容，或者根据判断结果进一步进行精细地校准功率放大器EQ、左右声道平衡度，实现音效精准调试，自适应环境。

本申请提出的音箱系统的自适应控制方法通过简单的触发操作即可实现音箱系统的自适应环境调整，使聆听者处于最佳聆听位置，提升音效质量，提高用户体验。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式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效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种音箱系统，包括音源单元、功率放大单元和扬声器单元，其特征在于，所述音箱系统还包括：

DSP处理器模块、音箱自适应控制参数采集模块和功能触发单元；

所述音源单元的输出端、所述功率放大单元的输入端、所述音箱自适应控制参数采集模块的输出端和所述功能触发单元连接至所述DSP处理器模块，且所述扬声器单元和所述音箱自适应控制参数采集模块连接至所述功率放大单元的输出端。

2.根据权利要求1所述的音箱系统，其特征在于，所述音箱自适应控制参数采集模块包括图像采集单元、距离传感单元、信号回踩单元和环境声采集单元；

所述图像采集单元用于采集目标对象的人像并传输至所述处理器单元；所述距离传感单元用于采集目标对象与扬声器单元的距离并传输至所述处理器单元；所述信号回踩单元连接所述功率放大单元的输出端，用于回踩扬声器信号并传输至所述处理器单元；所述环境声采集单元用于采集环境声波。

3.根据权利要求2所述的音箱系统，其特征在于，所述DSP处理器模块包括依次连接的处理器单元、声道平衡单元和DRC单元；

所述音源单元的输出端、所述音箱自适应控制参数采集模块的输出端和所述功能触发单元连接至所述处理器单元；所述功率放大单元的输入端连接所述DRC单元。

4.根据权利要求2所述的音箱系统，其特征在于，所述距离传感单元采用ToF传感器。

5.根据权利要求2至4任一项所述的音箱系统，其特征在于，所述功能触发单元为功能按键单元、通信单元、手势识别单元和语音识别单元中的至少一种；

其中，所述手势识别单元连接所述图像采集单元和所述处理器单元，所述语音识别单元连接所述环境声采集单元和所述处理器单元。

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