音頻定向處理方法和裝置的製作方法

2023-06-11 12:51:16

專利名稱：音頻定向處理方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及到信號處理技術領域，特別涉及到音頻定向處理方法和裝置。
背景技術：
隨著電視機等具有放聲功能音響設備的多年發展，現有的播音方式已被消費者所熟知。在大部分音響設備中，通常是採用電動式揚聲器，即利用磁場對載流導體的作用來實現電聲換能，如動圈式揚聲器。這種傳統的設計方式在用戶收聽節目時，由於音響設備的聲場是向空間各個方向輻射的，整個房間或整個播音環境都充滿聲音，所以指向性差。例如，當A觀看電視節目，B在做其它活動時，比如上網、看書等，而B不想被電視節目幹擾，現有的解決辦法是，B離開播放電視節目的房間，或者A減小電視音量或使用耳機，但這樣的方式會給用戶帶來極大不便，或影響到用戶正常觀看電視節目。

發明內容
本發明的主要目的為提供一種有效提高音頻指向性的音頻定向處理方法和裝置。本發明提出一種音頻定向處理方法，包括步驟:接收錄入的用戶數量和用戶的位置信息；在所述用戶數量為一人時，採用立體聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號；在所述用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，採用單聲道調製模式，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號；在所述用戶數量大於超聲波換能器數量時，採用環繞聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號；輸出各路超聲波信號至對應的超聲波換能器。優選地，所述在所述用戶數量為一人時，信號處理器採用立體聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號的步驟具體包括:在所述用戶數量為一人時，獲取各超聲波換能器的位置信息；根據各超聲波換能器的位置信息和所述用戶的位置信息，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號。優選地，所述在所述用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，採用單聲道調製模式，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號的步驟具體包括:在所述用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，獲取各超聲波換能器的位置信息；根據各超聲波換能器的位置信息和各用戶的位置信息，確定第i個超聲波換能器與第i個用戶的 對應關係；根據第i個超聲波換能器的位置信息和第i個用戶的位置信息，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號。優選地，所述在所述用戶數量大於超聲波換能器數量時，採用環繞聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號的步驟具體包括:在所述用戶數量為三人或三人以上時，獲取各超聲波換能器的位置信息；根據各用戶的位置信息，確定所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的位置信息；根據各超聲波換能器的位置信息和所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的位置信息，將每一路音頻信號調製為指向所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號。優選地，所述接收錄入的用戶的位置信息具體包括:接收位置選項顯示指令,顯示用戶位置選項圖；接收錄入的與所述用戶的位置信息對應的位置選項；所述位置選項包括距離選項、方位選項和高矮選項；所述距離選項包括近距、中距、遠距；所述方位選項包括左方、中方、右方；所述高矮選項包括高位、中位、低位。本發明還提出一種音頻定向處理裝置，包括:錄入模塊，用於接收錄入的用戶數量和用戶的位置信息；調製模塊，用於在所述用戶數量為一人時，採用立體聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號；在所述用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，採用單聲道調製模式，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號；在所述用戶數量大於超聲波換能器數量時，採用環繞聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號；輸出模塊，用於輸出各路超聲波信號至對應的超聲波換能器。優選地，所述調製模塊具體包括:獲取單元，用於在所述用戶數量為一人時，獲取各超聲波換能器的位置信息；調製單元，用於根據各超聲波換能器的位置信息和所述用戶的位置信息，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號。優選地，所述調製模塊具體包括:獲取單元，用於在所述用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，獲取各超聲波換能器的位置信息；確定單元，用於根據各超聲波換能器的位置信息和各用戶的位置信息，確定第i個超聲波換能器與第i個用戶的一一對應關係；調製單元，用於根據第i個超聲波換能器的位置信息和第i個用戶的位置信息，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號。優選地，所述調製模塊具體包括:獲取單元，用於在所述用戶數量為三人或三人以上時，獲取各超聲波換能器的位
置信息；
確定單元，用於根據各用戶的位置信息，確定所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的位置信息；調製單元，用於根據各超聲波換能器的位置信息和所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的位置信息，將每一路音頻信號調製為指向所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號。優選地，所述錄入模塊具體包括:顯示單元,用於接收位置選項顯示指令,顯示用戶位置選項圖；選擇單元，用於接收錄入的與所述用戶的位置信息對應的位置選項；所述位置選項包括距離選項、方位選項和高矮選項；所述距離選項包括近距、中距、遠距；所述方位選項包括左方、中方、右方；所述高矮選項包括高位、中位、低位。本發明利用超聲波在空氣中的非線性傳播效應，並根據用戶的實際數量和具體位置信息，來決定不同的音頻播放效果，可有效提高可聽音頻的高指向性。


圖1為本發明音頻定向處理方法的第一實施例的流程圖；圖2為本發明音頻定向處理方法的第二實施例的流程圖；圖3為本發明音頻定向處理方法的第三實施例的流程圖；圖4為本發明音頻定向處理方法的第四實施例的流程圖；圖5為本發明音頻定向處理方法的第五實施例的流程圖；圖6為本發明音頻定向處理裝置的第一實施例的結構示意圖；圖7為本發明音頻定向處理裝置的第二實施例的結構示意圖；圖8為本發明音頻定向處理裝置的第三實施例的結構示意圖；圖9為本發明音頻定向處理裝置的第四實施例的結構示意圖；圖10 Ca)為一個用戶收聽音響設備時的音效示意圖；圖10 (b)為兩個用戶收聽音響設備時的音效示意圖；圖10 (C)為多個用戶收聽音響設備時的音效示意圖；圖11為本發明的用戶位置選項圖。本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施例方式應在理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。如圖1所示，圖1為本發明音頻定向處理方法的第一實施例的流程圖。本實施例提到的音頻定向處理方法，包括:步驟S10，接收錄入的用戶數量和用戶的位置信息；本實施例根據超聲波的聲頻定向傳播技術，將音頻信號調製到超聲波載波信號之上，採用超聲波換能器發射到空氣中，並通過空氣的非線性聲學效應，使發射到空氣中的信號產生交互作用和自解調，進而產生具有高指向性的可聽音頻。音頻信號調製為高指向的超聲波信號的方法有多種，可採用平方根調製、DSB雙邊帶調製或包絡調製等處理方案，將原始可聽音頻信號儘可能無失真的表現出來。本實施例的重點在於，根據用戶的實際數量和具體位置信息，來決定不同的音頻播放效果。步驟S20，在用戶數量為一人時，採用立體聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號；請一併參照圖10 Ca),圖10 Ca)為一個用戶收聽音響設備時的音效示意圖，以音響設備安裝在電視機100中、包括有兩個超聲波換能器200為例。音頻信號經過調製後由兩個超聲波換能器200分別輸出的兩路可聽音頻均指向用戶300。由於用戶300可聽到左聲道和右聲道的可聽音頻，能夠體驗立體聲音頻效果。此外，如果超聲波換能器200數量增加為多個，例如在電視機100下方安裝一整排超聲波換能器200，每一個超聲波換能器200輸出的可聽音頻均指向用戶300。步驟S30，在用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，採用單聲道調製模式，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號；請一併參照圖10 (b)，圖10 (b)為兩個用戶收聽音響設備時的音效示意圖，以音響設備安裝在電視機100中、包括有左聲道超聲波換能器201和右聲道超聲波換能器202為例。音頻信號經過調製後，左聲道超聲波換能器201輸出一路可聽音頻指向左邊一個用戶301，右聲道超聲波換能器202輸出一路可聽音頻指向右邊一個用戶302，兩個用戶各自聽到一個聲道的可聽音頻，體驗到單聲道音頻效果。此外，如果超聲波換能器數量增加，例如，在左聲道超聲波換能器201和右聲道超聲波換能器202之間增加第三個超聲波換能器203，第三個超聲波換能器203可以只單獨指向左邊一個用戶301或右邊一個用戶302，或者此時由於第三個超聲波換能器203沒有與之一一對應的用戶，則自動屏蔽第三個超聲波換能器203，不發送可聽音頻。步驟S40，在用戶數量大於超聲波換能器數量時，採用環繞聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號；請一併參照圖10 (C)，圖10 (C)為多個用戶收聽音響設備時的音效示意圖，以音響設備安裝在電視機100中、包括有兩個超聲波換能器200為例。由於此時用戶300數量比超聲波換能器200數量多，超聲波換能器200若指向特定用戶，則必然會有用戶無法聽到聲音。同時，雖然此時可以採用普通揚聲器播放，但是到達人耳的聲音只是單純的電視機100方向傳播過來的直達聲。因此，本實施例可以米用超聲波的定向傳播、聲波反射、聲波混疊等特殊功能，使用戶300感受到環繞聲音效，具體方案如下:當用戶300的數量大於超聲波換能器200的數量時，音頻信號經過調製後，將兩個超聲波換能器200分別輸出的兩路可聽音頻指向天花板或牆體等能夠反射聲波的反射面400，由於聲波反射面400對音頻信號的反射和折射等作用，使得人耳能接收到直接由超聲波換能器200傳播的直達聲、由各個反射面400反射回來的反射聲、以及由直達聲和反射聲混合而成、或不同方向的直達音混合而成、或不同方向的反射音混合而成的混響聲等多種音效，進而使用戶300感受到環繞聲音效。步驟S50，輸出各路超聲波信號至對應的超聲波換能器。本實施例利用超聲波在空氣中的非線性傳播效應，在音響設備中的音頻信號與載波信號進行調製後，獲得高指向性的超聲波信號，通過超聲波換能器將超聲波信號轉換為可聽音頻，並將可聽音頻發射傳播到空氣中。此外，調製後的超聲波信號還經過模數轉換器、寬頻帶功率放大器等處理後，再輸出至超聲波換能器。由於空氣的非線性，在聲壓高的位置，聲速高，在聲壓低的位置，聲速低，隨著聲波的傳播，波形發生失真，而波形失真的積累逐漸使載波分量衰減，在調製中可聽音頻信號逐漸被自解調，自解調後的可聽音頻具有高指向性。如圖2所示，圖2為本發明音頻定向處理方法的第二實施例的流程圖。本實施例以圖1所示實施例為基礎，對步驟S20詳細描述，步驟S20具體包括:步驟S21，在用戶數量為一人時，獲取各超聲波換能器的位置信息；步驟S22，根據各超聲波換能器的位置信息和用戶的位置信息，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號。請一併參照圖10 (a)。在對音頻信號進行調製時，需要確定調製後的超聲波信號的方向、距離等，因此需要獲知超聲波換能器200與用戶300之間的距離、方位等信息，以便獲得具有高指向性的超聲波信號，進而使超聲波換能器200輸出的可聽音頻具有高指向性，使用戶300能夠體驗立體聲音頻效果。如圖3所示，圖3為本發明音頻定向處理方法的第三實施例的流程圖。本實施例以圖1所示實施例為基礎，對步驟S30詳細描述，步驟S30具體包括:步驟S31，在用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，獲取各超聲波換能器的位置信息；步驟S32，根據各超聲波換能器的位置信息和各用戶的位置信息，確定第i個超聲波換能器與第i個用戶的一一對應關係；步驟S33，根據第i個超聲波換能器的位置信息和第i個用戶的位置信息，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號。請一併參照圖10 (b)。當超聲波換能器數量等於或者大於用戶數量時，一個超聲波換能器可單獨只針對一個用戶播放可聽音頻。本實施例可根據超聲波換能器與用戶之間的位置來確定對應關係，例如，以面對電視機100顯示屏的方向為參照方向，音響設備在確定對應關係時，根據從左至右的排列順序對用戶依次編號，同時也按照從左至右的排列順序對超聲波換能器依次編號，則第i個超聲波換能器與第i個用戶對應。或者，音響設備可根據各超聲波換能器的位置信息和各用戶的位置信息，計算與第i個超聲波換能器距離最近的一個用戶，將該距離最近的用戶定義為與第i個超聲波換能器對應的用戶，即將該距離最近的用戶定義為第i個用戶。此外，當超聲波換能器數量大於用戶數量時，由於此時各用戶均有對應的超聲波換能器，多出來的那部分超聲波換能器可分別對距離其最近的一個用戶進行放音，則該用戶可體驗到立體聲音頻效果；或者音響設備直接屏蔽多出來的那部分超聲波換能器，則每一個用戶均體驗到單聲道音頻效果。如圖4所示，圖4為本發明音頻定向處理方法的第四實施例的流程圖。本實施例以圖1所示實施例為基礎，對步驟S40詳細描述，步驟S40具體包括:步驟S41，在用戶數量為三人或三人以上時，獲取各超聲波換能器的位置信息；步驟S42，根據各用戶的位置信息，確定用戶上方和/或兩側的聲波反射面的位置信息；步驟S43，根據各超聲波換能器的位置信息和用戶上方和/或兩側的聲波反射面的位置信息，將每一路音頻信號調製為指向用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號。請一併參照圖10(c)。本實施例根據超聲波換能器與用戶上方和/或兩側的聲波反射面400之間的距離和方位來調製音頻信號，以獲得高指向性的超聲波信號。可將調製後的超聲波信號全部指向用戶上方的聲波反射面400 ;或將超聲波換能器平均分為左右兩部分，左邊一部分指向用戶左側的聲波反射面，右邊一部分指向用戶右側的聲波反射面；或將超聲波換能器平均分為左、中、右三部分，左邊一部分指向用戶左側的聲波反射面，右邊一部分指向用戶右側的聲波反射面，中間一部分指向用戶上方的聲波反射面400。此外，在確定用戶上方和/或兩側的聲波反射面400的位置信息時,可確定一個聲波反射面400的反射中心,超聲波信號指向該反射中心；或確定一個聲波反射面400的反射範圍,超聲波信號指向該反射範圍內。由於聲波反射面400對音頻信號的反射和折射等作用，使得人耳能分辨出各種混合聲，包括直達聲、反射聲和混響聲等，進而使各用戶感受到環繞聲音效。如圖5所示，圖5為本發明音頻定向處理方法的第五實施例的流程圖。本實施例以圖1所示實施例為基礎，對步驟SlO詳細描述，步驟SlO具體包括:步驟Sll,接收位置選項顯示指令,顯示用戶位置選項圖；步驟S12，接收錄入的與用戶的位置信息對應的位置選項；請一併參照圖11，圖11為本發明的用戶位置選項圖。其中，位置選項包括距離選項、方位選項和高矮選項；距離選項包括近距、中距、遠距；方位選項包括左方、中方、右方；高矮選項包括高位、中位、低位。本實施例採用簡單的圖示方式，近似的表示出用戶的位置，用戶無需錄入具體的位置方向和距離，在用戶對自己的具體位置不清楚時，通過用戶位置選項圖即可輕鬆選擇用戶的位置，根據用戶的實際數量和具體位置信息，並利用超聲波在空氣中的非線性傳播效應，來實現不同的音頻播放效果，可有效提高可聽音頻的高指向性。如圖6所示，圖6為本發明音頻定向處理裝置的第一實施例的結構示意圖。本實施例提到的音頻定向處理裝置，包括:錄入模塊10，用於接收錄入的用戶數量和用戶的位置信息；調製模塊20，用於在用戶數量為一人時，採用立體聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號；在用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，採用單聲道調製模式，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號；在用戶數量大於超聲波換能器數量時，採用環繞聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號；輸出模塊30,用於輸出各路超聲波信號至對應的超聲波換能器。本實施例根據超聲波的聲頻定向傳播技術，將音頻信號調製到超聲波載波信號之上，採用超聲波換能器發射到空氣中，並通過空氣的非線性聲學效應，使發射到空氣中的信號產生交互作用和自解調，進而產生具有高指向性的可聽音頻。音頻信號調製為高指向的超聲波信號的方法有多種，可採用平方根調製、DSB雙邊帶調製或包絡調製等處理方案，將原始可聽音頻信號儘可能無失真的表現出來。本實施例的重點在於，根據用戶的實際數量和具體位置信息，來決定不同的音頻播放效果。請一併參照圖10 (a)，圖10 (a)為一個用戶收聽音響設備時的音效示意圖，以音響設備安裝在電視機100中、包括有兩個超聲波換能器200為例。音頻信號經過調製後由兩個超聲波換能器200分別輸出的兩路可聽音頻均指向用戶300。由於用戶300可聽到左聲道和右聲道的可聽音頻，能夠體驗立體聲音頻效果。此外，如果超聲波換能器200數量增加為多個，例如在電視機100下方安裝一整排超聲波換能器200，每一個超聲波換能器200輸出的可聽音頻均指向用戶300。請一併參照圖10(b)，圖10(b)為兩個用戶收聽音響設備時的音效示意圖，以音響設備安裝在電視機100中、包括有左聲道超聲波換能器201和右聲道超聲波換能器202為例。音頻信號經過調製後，左聲道超聲波換能器201輸出一路可聽音頻指向左邊一個用戶301，右聲道超聲波換能器202輸出一路可聽音頻指向右邊一個用戶302，兩個用戶各自聽到一個聲道的可聽音頻，體驗到單聲道音頻效果。此外，如果超聲波換能器數量增加，例如，在左聲道超聲波換能器201和右聲道超聲波換能器202之間增加第三個超聲波換能器203，第三個超聲波換能器203可以只單獨指向左邊一個用戶301或右邊一個用戶302，或者此時由於第三個超聲波換能器203沒有與之一一對應的用戶，則自動屏蔽第三個超聲波換能器203，不發送可聽音頻。請一併參照圖10 (C)，圖10 (c)為多個用戶收聽音響設備時的音效示意圖，以音響設備安裝在電視機100中、包括有兩個超聲波換能器200為例。由於此時用戶300數量比超聲波換能器200數量多，超聲波換能器200若指向特定用戶，則必然會有用戶無法聽到聲音。同時，雖然此時可以採用普通揚聲器播放，但是到達人耳的聲音只是單純的電視機100方向傳播過來的直達聲。因此，本實施例可以採用超聲波的定向傳播、聲波反射、聲波混疊等特殊功能，使用戶300感受到環繞聲音效，具體方案如下:當用戶300的數量大於超聲波換能器200的數量時，音頻信號經過調製後，將兩個超聲波換能器200分別輸出的兩路可聽音頻指向天花板或牆體等能夠反射聲波的反射面，由於聲波反射面400對音頻信號的反射和折射等作用，使得人耳能接收到直接由超聲波換能器200傳播的直達聲、由各個反射面400反射回來的反射聲、以及由直達聲和反射聲混合而成、或不同方向的直達音混合而成、或不同方向的反射音混合而成的混響聲等多種音效，進而使用戶300感受到環繞聲音效。本實施例利用超聲波在空氣中的非線性傳播效應，在音響設備中的音頻信號與載波信號進行調製後，獲得高指向性的超聲波信號，通過超聲波換能器將超聲波信號轉換為可聽音頻，並將可聽音頻發射傳播到空氣中。此外，調製後的超聲波信號還經過模數轉換器、寬頻帶功率放大器等處理後，再輸出至超聲波換能器。由於空氣的非線性，在聲壓高的位置，聲速高，在聲壓低的位置，聲速低，隨著聲波的傳播，波形發生失真，而波形失真的積累逐漸使載波分量衰減，在調製中可聽音頻信號逐漸被自解調，自解調後的可聽音頻具有高指向性。如圖7所示，圖7為本發明音頻定向處理裝置的第二實施例的結構示意圖。本實施例以圖6所示實施例為基礎,調製模塊20具體包括獲取單元21和調製單元22。本實施例針對一個用戶的情況詳細描述。獲取單元21，用於在用戶數量為一人時，獲取各超聲波換能器的位置信息；調製單元22，用於根據各超聲波換能器的位置信息和用戶的位置信息，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號。請一併參照圖10 (a)。在對音頻信號進行調製時，需要確定調製後的超聲波信號的方向、距離等，因此需要獲知超聲波換能器200與用戶300之間的距離、方位等信息，以便獲得具有高指向性的超聲波信號，進而使超聲波換能器200輸出的可聽音頻具有高指向性，使用戶300能夠體驗立體聲音頻效果。如圖8所示，圖8為本發明音頻定向處理裝置的第三實施例的結構示意圖。本實施例以圖6所示實施例為基礎,調製模塊20具體包括獲取單元21、調製單元22和確定單元23。以下實施例針對用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量的情況詳細描述。獲取單元21，用於在用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，獲取各超聲波換能器的位置信息；確定單元23，用於根據各超聲波換能器的位置信息和各用戶的位置信息，確定第i個超聲波換能器與第i個用戶的一一對應關係；調製單元22，用於根據第i個超聲波換能器的位置信息和第i個用戶的位置信息，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號。請一併參照圖10 (b)。當超聲波換能器數量等於或者大於用戶數量時，一個超聲波換能器可單獨只針對一個用戶播放可聽音頻。本實施例可根據超聲波換能器與用戶之間的位置來確定對應關係，例如，以面對電視機100顯示屏的方向為參照方向，音響設備在確定對應關係時，根據從左至右的排列順序對用戶依次編號，同時也按照從左至右的排列順序對超聲波換能器依次編號，則第i個超聲波換能器與第i個用戶對應。或者，音響設備可根據各超聲波換能器的位置信息和各用戶的位置信息，計算與第i個超聲波換能器距離最近的一個用戶，將該距離最近的用戶定義為與第i個超聲波換能器對應的用戶，即將該距離最近的用戶定義為第i個用戶。此外，當超聲波換能器數量大於用戶數量時，由於此時各用戶均有對應的超聲波換能器，多出來的那部分超聲波換能器可分別對距離其最近的一個用戶進行放音，則該用戶可體驗到立體聲音頻效果；或者音響設備直接屏蔽多出來的那部分超聲波換能器，則每一個用戶均體驗到單聲道音頻效果。以下實施例針對用戶數量為三人或三人以上的情況詳細描述。獲取單元21，用於在用戶數量為三人或三人以上時，獲取各超聲波換能器的位置信息；確定單元23，用於根據各用戶的位置信息，確定用戶上方和/或兩側的聲波反射面的位置信息；調製單元22，用於根據各超聲波換能器的位置信息和用戶上方和/或兩側的聲波反射面的位置信息，將每一路音頻信號調製為指向用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號。請一併參照圖10 (C)。本實施例根據超聲波換能器與用戶上方和/或兩側的聲波反射面400之間的距離和方位來調製音頻信號，以獲得高指向性的超聲波信號。可將調製後的超聲波信號全部指向用戶上方的聲波反射面400 ;或將超聲波換能器平均分為左右兩部分，左邊一部分指向用戶左側的聲波反射面400，右邊一部分指向用戶右側的聲波反射面；或將超聲波換能器平均分為左、中、右三部分，左邊一部分指向用戶左側的聲波反射面，右邊一部分指向用戶右側的聲波反射面，中間一部分指向用戶上方的聲波反射面400。此夕卜，在確定用戶上方和/或兩側的聲波反射面400的位置信息時,可確定一個聲波反射面400的反射中心,超聲波信號指向該反射中心；或確定一個聲波反射面400的反射範圍,超聲波信號指向該反射範圍內。由於聲波反射面400對音頻信號的反射和折射等作用，使得人耳能分辨出各種混合聲，包括直達聲、反射聲和混響聲等，進而使各用戶感受到環繞聲音效。如圖9所示，圖9為本發明音頻定向處理裝置的第四實施例的結構示意圖。本實施例以圖6所示實施例為基礎,錄入模塊10具體包括:顯示單元11,用於接收位置選項顯示指令,顯示用戶位置選項圖；選擇單元12，用於接收錄入的與用戶的位置信息對應的位置選項；請一併參照圖11，圖11為本發明的用戶位置選項圖。其中，位置選項包括距離選項、方位選項和高矮選項；距離選項包括近距、中距、遠距；方位選項包括左方、中方、右方；高矮選項包括高位、中位、低位。本實施例採用簡單的圖示方式，近似的表示出用戶的位置，用戶無需錄入具體的位置方向和距離，在用戶對自己的具體位置不清楚時，通過用戶位置選項圖即可輕鬆選擇用戶的位置，根據用戶的實際數量和具體位置信息，並利用超聲波在空氣中的非線性傳播效應，來實現不同的音頻播放效果，可有效提高可聽音頻的高指向性。以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
權利要求
1.一種音頻定向處理方法，其特徵在於，包括步驟: 接收錄入的用戶數量和用戶的位置信息； 在所述用戶數量為一人時，採用立體聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號； 在所述用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，採用單聲道調製模式，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號； 在所述用戶數量大於超聲波換能器數量時，採用環繞聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號； 輸出各路超聲波信號至對應的超聲波換能器。
2.根據權利要求1所述的音頻定向處理方法，其特徵在於，所述在所述用戶數量為一人時，信號處理器採用立體聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號的步驟具體包括: 在所述用戶數量為一人時，獲取各超聲波換能器的位置信息； 根據各超聲波換能器的位置信息和所述用戶的位置信息，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號。
3.根據權利要求1所述的音頻定向處理方法，其特徵在於，所述在所述用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，採用單聲道調製模式，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號的步驟具體包括: 在所述用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，獲取各超聲波換能器的位置信息； 根據各超聲波換能器的位置信息和各用戶的位置信息，確定第i個超聲波換能器與第i個用戶的一一對應關係； 根據第i個超聲波換能器的位置信息和第i個用戶的位置信息，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號。
4.根據權利要求1所述的音頻定向處理方法，其特徵在於，所述在所述用戶數量大於超聲波換能器數量時，採用環繞聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號的步驟具體包括: 在所述用戶數量為三人或三人以上時，獲取各超聲波換能器的位置信息； 根據各用戶的位置信息，確定所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的位置信息； 根據各超聲波換能器的位置信息和所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的位置信息，將每一路音頻信號調製為指向所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號。
5.根據權利要求1至4任一項所述的音頻定向處理方法，其特徵在於，所述接收錄入的用戶的位置信息具體包括: 接收位置選項顯示指令，顯示用戶位置選項圖； 接收錄入的與所述用戶的位置信息對應的位置選項； 所述位置選項包括距離選項、方位選項和高矮選項； 所述距離選項包括近距、中距、遠距； 所述方位選項包括左方、中方、右方； 所述高矮選項包括高位、中位、低位。
6.一種音頻定向處理裝置，其特徵在於，包括: 錄入模塊，用於接收錄入的用戶數量和用戶的位置信息； 調製模塊，用於在所述用戶數量為一人時，採用立體聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號；在所述用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，採用單聲道調製模式，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號；在所述用戶數量大於超聲波換能器數量時，採用環繞聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號； 輸出模塊，用於輸出各路超聲波信號至對應的超聲波換能器。
7.根據權利要求6所述的音頻定向處理裝置，其特徵在於，所述調製模塊具體包括: 獲取單元，用於在所述用戶數量為一人時，獲取各超聲波換能器的位置信息； 調製單元，用於根據各超聲波換能器的位置信息和所述用戶的位置信息，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號。
8.根據權利要求6所述的音頻定向處理裝置，其特徵在於，所述調製模塊具體包括: 獲取單元，用於在所述用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，獲取各超聲波換能器的位置信息； 確定單元，用於根據各超聲波換能器的位置信息和各用戶的位置信息，確定第i個超聲波換能器與第i個用戶的一一對應關係； 調製單元，用於根據第i個超聲波換能器的位置信息和第i個用戶的位置信息，將第i路音頻信號調製為指向第 i個用戶的超聲波信號。
9.根據權利要求6所述的音頻定向處理裝置，其特徵在於，所述調製模塊具體包括: 獲取單元，用於在所述用戶數量為三人或三人以上時，獲取各超聲波換能器的位置信息； 確定單元，用於根據各用戶的位置信息，確定所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的位置信息； 調製單元，用於根據各超聲波換能器的位置信息和所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的位置信息，將每一路音頻信號調製為指向所述用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號。
10.根據權利要求6至9任一項所述的音頻定向處理裝置，其特徵在於，所述錄入模塊具體包括: 顯示單元，用於接收位置選項顯示指令，顯示用戶位置選項圖； 選擇單元，用於接收錄入的與所述用戶的位置信息對應的位置選項； 所述位置選項包括距離選項、方位選項和高矮選項； 所述距離選項包括近距、中距、遠距； 所述方位選項包括左方、中方、右方； 所述高矮選項包括高位、中位、低位。
全文摘要
本發明公開了一種音頻定向處理方法和裝置，其方法包括接收錄入的用戶數量和用戶的位置信息；在用戶數量為一人時，採用立體聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向同一個用戶的超聲波信號；在用戶數量大於一人、且小於或等於超聲波換能器數量時，採用單聲道調製模式，將第i路音頻信號調製為指向第i個用戶的超聲波信號；在用戶數量大於超聲波換能器數量時，採用環繞聲調製模式，將每一路音頻信號調製為指向用戶上方和/或兩側的聲波反射面的超聲波信號；輸出各路超聲波信號至對應的超聲波換能器。本發明利用超聲波在空氣中的非線性傳播效應，並根據用戶的實際數量和具體位置信息，來決定不同的音頻播放效果，可有效提高可聽音頻的高指向性。
文檔編號G10K11/28GK103165125SQ20131005355
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月19日 優先權日2013年2月19日
發明者王歡 申請人:深圳創維－Rgb電子有限公司