聲音輸出校正系統及方法
2023-05-29 21:02:26 2
專利名稱：聲音輸出校正系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種聲音校正技術，尤其涉及一種針對多個揚聲器的聲音輸出進行校正的系統及方法。
背景技術：
當某場所安裝了音響設備，同時該音響設備具有多個揚聲器進行聲音輸出時，聽者對聲音的感受會因為揚聲器的安裝位置以及聽者本人的位置受到影響。例如，當揚聲器位置未規劃好，或者因為聽者所處位置並非固定，因此揚聲器距離聽者的位置有遠有近，聲音輸出的時間以及強度則會因為距離而產生差異，必然造成聽者的聽覺感受大受影響。可見，若要保證音響效果，往往需要預先規劃揚聲器的安裝位置以保證聽者在預先設定的常處位置能夠享有較好的聽覺感受。然而，對揚聲器安裝位置的規劃以及聽者位置的預設必然在實際應用中造成太多的限制，無法保證聽者輕鬆自由的感受音響效果。
發明內容
鑑於以上內容，有必要提供一種聲音輸出校正系統及方法，可對多個揚聲器輸出的聲音進行校正，保證聽者在任一位置的聽覺效果不受影響，從而避免對揚聲器以及聽者位置的限定。一種聲音輸出校正系統，應用於電子裝置中，該電子裝置與多個揚聲器及至少兩個具有人臉識別功能的攝像頭相連接，該系統包括設置模塊，用於根據所述攝像頭及/或揚聲器的位置建立坐標系，並記錄每個攝像頭與每個揚聲器的位置坐標；偵測模塊，用於在所述攝像頭偵測到聽者時確定聽者的位置坐標；計算模塊，用於根據聽者及每個揚聲器的位置坐標計算每個揚聲器與聽者的距離，對距離聽者最遠的揚聲器進行指定，計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器的輸出信號的強度比例，及計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器輸出信號的時間差；及校正模塊，用於根據時間差分別延緩每個非指定揚聲器輸出信號的時間使得每個非指定揚聲器與該指定揚聲器同時輸出信號，以及根據所述強度比例分別調整每個非指定揚聲器輸出信號的強度使得每個非指定揚聲器與該指定揚聲器輸出同樣強度的信號。一種聲音輸出校正方法，應用於電子裝置中，該電子裝置與多個揚聲器及至少兩個具有人臉識別功能的攝像頭相連接，該方法包括根據所述攝像頭及/或揚聲器的位置建立坐標系，並記錄每個攝像頭與每個揚聲器的位置坐標；在所述攝像頭偵測到聽者時確定聽者的位置坐標；根據聽者及每個揚聲器的位置坐標計算每個揚聲器與聽者的距離，對距離聽者最遠的揚聲器進行指定；計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器的輸出信號的強度比例，及計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器輸出信號的時間差；及根據時間差分別延緩每個非指定揚聲器輸出信號的時間使得每個非指定揚聲器與該指定揚聲器同時輸出信號，以及根據所述強度比例分別調整每個非指定揚聲器輸出信號的強度使得每個非指定揚聲器與該指定揚聲器輸出同樣強度的信號。
相較於現有技術，所述的聲音輸出校正系統及方法，可對多個揚聲器輸出的聲音進行校正，保證聽者在任一位置的聽覺效果不受影響，從而避免對揚聲器以及聽者位置的限定。
圖I是本發明聲音輸出校正系統的較佳實施方式的運行環境圖。圖2是本發明聲音輸出校正系統的較佳實施方式的功能模塊圖。圖3是本發明聲音輸出校正系統的較佳實施方式的坐標系構建不意圖。圖4是本發明聲音輸出校正方法的較佳實施方式的流程圖。主要元件符號說明電子裝置I處理器10存儲裝置12聲音輸出校正系統2設置模塊20偵測模塊22計算模塊24校正模塊26攝像頭30、32揚聲器40、4具體實施例方式如圖I所示，是本發明聲音輸出校正系統的較佳實施方式的運行環境圖。所述的聲音輸出校正系統2應用於電子裝置I中，所述電子裝置I連接至少兩個攝像頭30、32，以及連接多個揚聲器40、42。在本實施方式中，為了便於說明，如圖I所示僅以兩個攝像頭30、32以及兩個揚聲器40、42為例，實際應用中，攝像頭以及揚聲器的數量不限於如圖I所示的數目。在本實施方式中，所述的聲音輸出校正系統2用於確定聽者的位置，並對多個揚聲器40、42輸出的聲音進行校正,從而保證所述多個揚聲器40、42同時輸出強度相同的聲
音信號。所述電子裝置I可以是音響設備等裝置，也可以是一個獨立的連接音響設備的電
子裝置。
在本實施方式中，所述的攝像頭30、32具有人臉識別功能，可在啟動後旋轉拍攝影像以識別聽者。在其它實施方式中，所述的攝像頭30、32也可以是普通攝像頭，並通過在所述電子裝置I中安裝人臉識別軟體以對拍攝的影像進行分析處理，從而確認是否偵測到聽者。如圖2所示，是本發明聲音輸出校正系統的較佳實施方式的功能模塊圖。所述的聲音輸出校正系統2應用於電子裝置I中，所述電子裝置I進一步包括處理器10以及存儲裝置12。所述的處理器10用於執行所述電子裝置I內安裝的各類軟體，例如，所述的聲音輸出校正系統2、作業系統等應用軟體。
所述的存儲裝置12用於存儲各類數據，例如，拍攝的影像、利用所述的聲音輸出校正系統2設置以及計算所得的數據等。所述存儲裝置12可以是所述電子裝置I的內存，還可以是可移動的內存卡、快閃記憶體卡等。在本較佳實施方式中，所述的聲音輸出校正系統2包括多個功能模塊，分別是設置模塊20、偵測模塊22、計算模塊24以及校正模塊26。所述的設置模塊20，用於根據所述攝像頭30、32及/或揚聲器40、42的位置建立坐標系，並記錄攝像頭30、32與每個揚聲器40、42的位置坐標。例如，參考如圖3所示的坐標系構建示意圖，以兩個攝像頭30、32連線的中間點為原點。圖3中，攝像頭30在坐標系中表不為點Al，攝像頭32在坐標系中表不為點A2，坐標系的原點0為攝像頭30、32的中間點，揚聲器40在坐標系中表示為點BI，揚聲器42在坐標系中表示為點B2。在實際應用中，安裝的攝像頭之間的距離以及各個攝像頭與揚聲器之間的距離都是可以實際測量便可獲取的數據。因此，在下文涉及到的計算中，本實施方式中的攝像頭30、32之間的距離L，攝像頭Al與揚聲器BI之間的距離E，攝像頭A2與揚聲器B2之間的距離F為已知距離，並且，在該構建的坐標系中，由於攝像頭30、32以及揚聲器40、42的位置是固定的，因此，攝像頭30、32以及揚聲器40、42的位置坐標也是已知的。上述坐標系的構建方法以及下文詳細介紹的計算方法皆為舉例說明，實際應用中並不局限於此，可根據實際需求以其它方式構建直角坐標系(例如，以揚聲器的位置確定坐標系，或者以攝像頭與揚聲器的位置關係確定坐標系等)，或者構建其它類型的坐標系(例如，球面坐標系等)。此外，也不局限於其它任何可利用此構建的坐標系取得的已知位置的信息而經過不同方式計算所確定的上述各裝置(例如攝像頭30、32以及揚聲器40、42)的相對位置的方法。在實際應用中，所述的坐標係為虛擬坐標系，用戶僅需將實際應用中攝像頭之間、揚聲器之間、以及攝像頭與揚聲器之間的距離數字輸入至所述的聲音輸出校正系統2即可自動進行多項運算並獲取結果。所述的偵測模塊22，用於在所述攝像頭30、32從拍攝的影像中識別出人臉時，確定偵測到聽者。例如，當所述攝像頭30、32所拍攝的影像中的人臉位於拍攝影像的廣角的中間位置時，所述偵測模塊22確定偵測到聽者。所述的偵測模塊22，還用於在偵測到聽者時確定聽者的位置坐標，例如，可根據攝像頭旋轉的角度以及攝像頭之間的距離計算聽者的位置坐標。所述攝像頭30、32是在旋轉拍攝的過程中拍攝影像，在識別出影像中的人臉時，所述的偵測模塊22可獲取當前所述攝像頭30、32旋轉的角度。以圖3所示的坐標係為例，在所述攝像頭30、32位於坐標系的Al、A2點上各有一垂直線，所述攝像頭30、32相應於該垂直線旋轉的角度9 I、0 2為已知角度，在所述攝像頭30旋轉到角度0 I以及在攝像頭32旋轉到角度9 2時偵測到聽者P，假設聽者P的坐標為(Pl，P2)。利用上述的0 1、0 2角，可計算得知a、P角，例如a角為0 I角加上90度，P角為0 2角加上90度，然後，可以根據下列公式計算所述攝像頭30至聽者P之間的距離a,以及所述攝像頭32至聽者P之間的距離b : (l)aX sin a = bX sin ^ ； (2)[L+aX cos (180。- a ) ]2+ (aX sin a )2 = b2。
通過上述公式可計算出a、b的數值，然後可確定該聽者P的坐標(Pl，P2)，Pl =L + 2+aXcos(180° - a )，P2 = aX sin (180° -a)。實際應用中可利用其他數學計算方法來確定聽者的坐標位置。所述的計算模塊24，用於根據聽者及揚聲器40、42的位置坐標計算揚聲器40、42與聽者的距離。例如，揚聲器40與聽者的距離為dn，揚聲器42與聽者的距離為df。所述的計算模塊24，還用於對距離聽者最遠的揚聲器進行指定，例如，假設如圖3所示，df > dn，那麼揚聲器42為指定揚聲器，揚聲器40為非指定揚聲器。所述的計算模塊24，進一步用於計算該指定揚聲器與非指定揚聲器的輸出信號的強度比例，並計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器輸出信號的時間差。例如,在本實施方式中,假設Sn為非指定揚聲器(例如,揚聲器40)輸出的信號強度，Sf為指定揚聲器(例如，揚聲器42)輸出的信號強度。所述的計算模塊24根據公式Sn=SfX (dn+df)2計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器的輸出信號的強度比例。假設，TnS非指定揚聲器(例如,揚聲器40)輸出信號的時間,Tf為指定揚聲器(例如，揚聲器42)輸出信號的時間。所述的計算模塊24根據公式Tn = Tf+(df-dn)-c計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器輸出信號的時間差，其中，c為音速。音速的設定可根據實際情況進行修改，例如在空氣中15攝氏度中傳播時音速約等於340m/s，若在空氣中28攝氏度中傳播時音速約等於348. 5m/s。所述的校正模塊26，用於根據計算所得的時間差分別延緩每個非指定揚聲器(例如，揚聲器40)輸出信號的時間使得每個非指定揚聲器與該指定揚聲器(例如，揚聲器42)同時輸出信號，例如，當時間差表不非指定揚聲器(例如，揚聲器40)較指定揚聲器(例如，揚聲器42)快2秒輸出聲音信號時，所述校正模塊26可令所述非指定揚聲器延緩2秒輸出，從而實現與指定揚聲器同時輸出聲音信號。所述的校正模塊26，還用於根據所述強度比例分別調整每個非指定揚聲器輸出信號的強度使得每個非指定揚聲器(例如，揚聲器40)與該指定揚聲器(例如，揚聲器42)輸出同樣強度的信號。例如，揚聲器40與揚聲器42的強度比例為1/2,那麼可加強揚聲器40輸出的聲音信號的強度或者降低揚聲器42輸出的聲音信號的強度,從而實現揚聲器40、42輸出同等強度的聲音信號。上述的計算方式皆為舉例說明，實際應用中並不局限於此，可根據不同的數學方式計算上述數據。如圖4所示，是本發明聲音輸出校正方法的較佳實施方式的流程圖。首先，步驟S2，所述的設置模塊20根據所述攝像頭30、32及/或揚聲器40、42的位置建立坐標系，並記錄攝像頭30、32與每個揚聲器40、42的位置坐標。步驟S4，所述的偵測模塊22利用所述攝像頭30、32判斷是否偵測到聽者。例如，當所述攝像頭30、32所拍攝的影像中的人臉位於拍攝影像的廣角的中間位置時，所述偵測模塊22確定偵測到聽者。若沒有偵測到聽者，流程返回至步驟S4繼續進行偵測。若偵測到聽者，於步驟S6，所述的偵測模塊22確定聽者的位置坐標，例如，可根據攝像頭旋轉的角度以及攝像頭之間的距離計算聽者的位置坐標。詳細的計算方式可參考上文所述。
步驟S8，所述的計算模塊24根據聽者及揚聲器40、42的位置坐標計算揚聲器40、42與聽者的距離。例如，揚聲器40與聽者的距離為dn，揚聲器42與聽者的距離為df。步驟S10，所述的計算模塊24對距離聽者最遠的揚聲器進行指定，例如，假設如圖3所示，df > dn，那麼揚聲器42為指定揚聲器，揚聲器40為非指定揚聲器。步驟S12，所述的計算模塊24計算該指定揚聲器42與非指定揚聲器40的輸出信號的強度比例。詳細的計算方式可參考上文所述。步驟S14，所述的計算模塊24計算該指定揚聲器42與非指定揚聲器40輸出信號的時間差。詳細的計算方式可參考上文所述。步驟S16，所述的校正模塊26根據計算所得的時間差分別延緩非指定揚聲器40輸出信號的時間使得非指定揚聲器40與該指定揚聲器42同時輸出信號，以及根據所述強度比例分別調整非指定揚聲器輸出信號的強度使得非指定揚聲器40與該指定揚聲器42輸出同樣強度的信號，然後，結束本流程。
以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換都不應脫離本發明技術方案的精神和範圍。
權利要求
1.ー種聲音輸出校正系統，應用於電子裝置中，該電子裝置與多個揚聲器及至少兩個具有人臉識別功能的攝像頭相連接，其特徵在幹，該系統包括 設置模塊，用於根據所述攝像頭及/或揚聲器的位置建立坐標系，並記錄每個攝像頭與每個揚聲器的位置坐標； 偵測模塊，用於在所述攝像頭偵測到聽者時確定聽者的位置坐標； 計算模塊，用於根據聽者及每個揚聲器的位置坐標計算每個揚聲器與聽者的距離，對距離聽者最遠的揚聲器進行指定，計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器的輸出信號的強度比例，及計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器輸出信號的時間差；及 校正模塊，用於根據時間差分別延緩每個非指定揚聲器輸出信號的時間使得每個非指定揚聲器與該指定揚聲器同時輸出信號，以及根據所述強度比例分別調整每個非指定揚聲器輸出信號的強度使得姆個非指定揚聲器與該指定揚聲器輸出同樣強度的信號。
2.如權利要求I所述的聲音輸出校正系統，其特徵在於，所建立的坐標系以兩個攝像頭的中間點為原點。
3.如權利要求I所述的聲音輸出校正系統，其特徵在於，所述的偵測模塊在所述攝像頭所拍攝的影像中的人臉位於拍攝影像的廣角的中間位置吋，確定偵測到聽者。
4.如權利要求I所述的聲音輸出校正系統，其特徵在於，所述的偵測模塊根據攝像頭旋轉的角度以及攝像頭之間的距離計算聽者的位置坐標。
5.如權利要求I所述的聲音輸出校正系統，其特徵在於，所述的計算模塊根據公式Sn=SfX (dn+df)2計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器的輸出信號的強度比例，其中，Sn為ー個非指定揚聲器輸出的信號強度,Sf為指定揚聲器輸出的信號強度,dn為該非指定揚聲器與聽者的距離，df為指定揚聲器與聽者的距離。
6.如權利要求5所述的聲音輸出校正系統,其特徵在於，所述的計算模塊根據公式Tn=Tf+(df-dn)-c計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器輸出信號的時間差，其中，Tn為ー個非指定揚聲器輸出信號的時間，Tf為指定揚聲器輸出信號的時間，C為音速。
7.ー種聲音輸出校正方法，應用於電子裝置中，該電子裝置與多個揚聲器及至少兩個具有人臉識別功能的攝像頭相連接，其特徵在於，該方法包括 根據所述攝像頭及/或揚聲器的位置建立坐標系，並記錄每個攝像頭與每個揚聲器的位置坐標； 在所述攝像頭偵測到聽者時確定聽者的位置坐標； 根據聽者及每個揚聲器的位置坐標計算每個揚聲器與聽者的距離，對距離聽者最遠的揚聲器進行指定； 計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器的輸出信號的強度比例，及計算該指定揚聲器分別與姆個非指定揚聲器輸出信號的時間差；及 根據時間差分別延緩每個非指定揚聲器輸出信號的時間使得每個非指定揚聲器與該指定揚聲器同時輸出信號，以及根據所述強度比例分別調整每個非指定揚聲器輸出信號的強度使得姆個非指定揚聲器與該指定揚聲器輸出同樣強度的信號。
8.如權利要求7所述的聲音輸出校正方法，其特徵在於，所建立的坐標系以兩個攝像頭的中間點為原點。
9.如權利要求7所述的聲音輸出校正方法,其特徵在於,該方法還包括在所述攝像頭所拍攝的影像中的人臉位於拍攝影像的廣角的中間位置時，確定偵測到聽者。
10.如權利要求7所述的聲音輸出校正方法，其特徵在於，所述聽者的位置坐標是根據攝像頭旋轉的角度以及攝像頭之間的距離進行計算。
11.如權利要求7所述的聲音輸出校正方法,其特徵在於,該指定揚聲器分別與姆個非指定揚聲器的輸出信號的強度比例是根據公式Sn = SfX (dn+df)2進行計算，其中，Sn為ー個非指定揚聲器輸出的信號強度，Sf為指定揚聲器輸出的信號強度，dn為該非指定揚聲器與聽者的距離，df為指定揚聲器與聽者的距離。
12.如權利要求11所述的聲音輸出校正方法，其特徵在於，該指定揚聲器分別與姆個非指定揚聲器輸出信號的時間差是根據公式Tn = Tf+(df-dn)-c進行計算，其中，Tn為ー個非指定揚聲器輸出信號的時間，Tf為指定揚聲器輸出信號的時間，C為音速。
全文摘要
一種聲音輸出校正系統，應用於電子裝置中，該電子裝置與多個揚聲器及至少兩個具有人臉識別功能的攝像頭相連接，該系統包括設置模塊、偵測模塊、計算模塊及校正模塊。通過該系統可構建坐標系，並偵測聽者的位置坐標；計算每個揚聲器與聽者的距離，對距離聽者最遠的揚聲器進行指定；計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器的輸出信號的強度比例，及計算該指定揚聲器分別與每個非指定揚聲器輸出信號的時間差；根據時間差分別延緩每個非指定揚聲器輸出信號的時間，以及根據所述強度比例分別調整每個非指定揚聲器輸出信號的強度。本發明還提供一種聲音輸出校正方法。利用本發明可保證多個揚聲器輸出的聲效。
文檔編號H04R29/00GK102625222SQ20111003118
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月28日 優先權日2011年1月28日
發明者葉建發, 李忠一, 李達龍, 顏宗信 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司