基于超声波的音箱及其声场定位的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911072016.2 (22)申请日 2019.11.05 (71)申请人 常州听觉工坊智能科技有限公司 地址 213161 江苏省常州市武进区常武中 路18号常州科教城创研港4号楼206 (72)发明人 王宇飞曹中张旭明 (74)专利代理机构 武汉维创品智专利代理事务 所(特殊普通合伙) 42239 代理人 邓骏杰 (51)Int.Cl. H04R 3/00(2006.01) G01S 1/72(2006.01) G01S 1/74(2006.01) (54)发明名称 。

2、一种基于超声波的音箱及其声场定位的方 法 (57)摘要 本发明公开了一种基于超声波的音箱及其 声场定位的方法， 包括条状箱体； 在条状箱体的 中部设有中置扬声器， 在其两侧分别设有两个超 声波扬声器； 在超声波扬声器的底部装有电动云 台； 在条状箱体内设有控制模块； 其声场定位方 法为由音效调试装置向DSP芯片依次发送云台偏 转坐标； DSP芯片控制电动云台偏转至相应坐标， 且由超声波扬声器发出1KHz的到位回馈音； 由音 效调试装置接收到位回馈音， 并将云台偏转坐标 调整至最强的偏转位置， 从而得到超声波扬声器 的最佳声场位置。 本方案只需一个音箱就可以根 据每家每户不同的室内环境模拟出4声。

3、道的立体 环绕音效， 且无需繁杂的布线， 相对于传统的软 件模拟方式其立体音效更加真实， 用户体验更 佳。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 110691304 A 2020.01.14 CN 110691304 A 1.一种基于超声波的音箱， 其特征在于， 包括一条状箱体； 在所述条状箱体的中部设有 一组中置扬声器， 在所述中置扬声器的两侧分别设有两个超声波扬声器； 所述超声波扬声 器的底部装有电动云台； 所述条状箱体内还设有一控制模块， 所述控制模块包括DSP芯片、 蓝牙模块、 功率控制装置和无线信号发射装置； 所述电动云台由所述DSP芯片控制转动， 调节所述超声波扬声器的对准方。

4、向； 所述功率控制装置分别与中置扬声器和超声波扬声器连接， 对输入的音频信号的功率 增益进行调整； 所述蓝牙模块与所述DSP芯片连接， 用于接收控制所述电动云台的偏转角度信息； 所述DSP芯片通过5选1模数转换器与外部音源输入端连接获取音源信号， 并将所述音 源信号分解为左前声道音频、 左后声道音频、 右前声道音频、 右后声道音频、 中间声道音频 和重低音声道音频， 并将所述左前声道音频和左后声道音频分别传送至左侧的两个超声波 扬声器， 将所述右前声道音频和右后声道音频分别传送至右侧的两个超声波扬声器， 将所 述中间声道音频传送至所述中置扬声器， 将所述重低音声道音频传送至无线信号发射装 置。。

5、 2.如权利要求1所述的一种基于超声波的音箱， 其特征在于， 所述无线信号发射装置能 够与外置的无线重低音音箱匹配连接， 并将重低音声道音频发送至所述无线重低音音箱播 放。 3.如权利要求1所述的一种基于超声波的音箱， 其特征在于， 所述蓝牙模块与一音效调 试装置通信连接。 4.如权利要求3所述的一种基于超声波的音箱， 其特征在于， 所述音效调试装置为预装 有音效调试APP的智能移动终端。 5.如权利要求1所述的一种基于超声波的音箱， 其特征在于， 所述电动云台采用分别能 够水平转动和垂直转动的2轴电动云台。 6.如权利要求1所述的一种基于超声波的音箱， 其特征在于， 所述中置扬声器包括两 个。

6、。 7.一种如权利要求1至7所述音箱的声场定位方法， 采一外置的音效调试装置辅助调 节， 具体方法包括： S1、 将所述音效调试装置放置于用户收听的体验位置， 并通过蓝牙与DSP芯片建立通信 连接； S2、 所述音效调试装置通过蓝牙向所述DSP芯片发送若干组用于定位其中一个超声波 扬声器的云台偏转坐标； S3、 所述DSP芯片接收所述云台偏转坐标， 并控制该超声波扬声器底部的电动云台依次 偏转至每组云台偏转坐标的位置， 且每次到位后， 都由该超声波扬声器发出一个1KHz的到 位回馈音； S4、 所述音效调试装置依次接收上述超声波扬声器所发出的到位回馈音， 并比较得出 最强到位回馈音； S5、 。

7、所述音效调试装置将与所述最强到位回馈音相对应的云台偏转坐标标记为该超声 波扬声器的最佳声场坐标， 并将其反馈至所述DSP芯片； S6、 所述DSP芯片根据所述最佳声场坐标控制该超声波扬声器底部的电动云台偏转至 权利要求书 1/2 页 2 CN 110691304 A 2 最佳位置； S7、 其余超声波扬声器按S2至S6所述方法依次调整至其对应的最佳位置。 8.如权利要求7所述的声场定位方法， 其特征在于， 所述音效调试装置为预装有音效调 试APP的智能移动终端。 9.如权利要求7所述的声场定位方法， 其特征在于， 所述云台偏转坐标包括水平方向偏 转坐标和垂直方向偏转坐标。 10.如权利要求7所。

8、述的声场定位方法， 其特征在于， 每个超声波扬声器的所对应的云 台偏转坐标都预设存储于所述音效调试装置中。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110691304 A 3 一种基于超声波的音箱及其声场定位的方法 0001 技术领域 0002 本发明涉及音箱技术领域， 特别涉及一种基于超声波的音箱及其声场定位的方 法。 背景技术 0003 近些年， 随着显示屏技术的快速发展， 电视机的结构越做越薄。 然而， 虽然超薄的 电视机体结构从外观上面赢得了广大消费者的喜欢， 但是其播放的音效却较差。 为了弥补 这个缺陷， 很多消费者都同步购入了独立音箱， 用于输出电视发出的声音， 从而提升用户听 觉体验。。

9、 0004 然而， 传统的简单音箱多数都是单声道或左右双声道的， 若想实现四声道的环绕 音效体验， 则需要购入由多个音箱组合而构成的音响系统。 这类音响系统不仅价格昂贵， 而 且需要在摆放音箱的位置预设多个供电插座， 还需要对音频连接线进行布线， 这种昂贵的 成本或复杂的布线操作使得很多用户无法接受， 他们认为在家里扯上一堆布线不仅影响了 装修的美观， 而且还会带来诸多安全隐患。 发明内容 0005 本发明的目的是： 提出一种基于超声波的音箱及其声场定位的方法， 只需在电视 下方的放置一个音箱， 就可以让用户体验到良好的多通道环绕声效果。 0006 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一。

10、种基于超声波的音箱， 包括一条状箱体； 在所述条状箱体的中部设有一组中置扬声 器， 在所述中置扬声器的两侧分别设有两个超声波扬声器； 所述超声波扬声器的底部装有 电动云台； 所述条状箱体内还设有一控制模块， 所述控制模块包括DSP芯片、 蓝牙模块、 功率 控制装置和无线信号发射装置； 所述电动云台由所述DSP芯片控制转动， 从而可以调节超声波扬声器的对准方向。 0007 所述功率控制装置分别与中置扬声器和超声波扬声器连接， 对输入的音频信号的 功率增益进行调整。 0008 所述蓝牙模块与所述DSP芯片连接， 用于接收控制所述电动云台的偏转角度信息。 0009 所述DSP芯片通过5选1模数转换器。

11、与外部音源输入端连接获取音源信号， 并将所 述音源信号分解为左前声道音频、 左后声道音频、 右前声道音频、 右后声道音频、 中间声道 音频和重低音声道音频， 并将所述左前声道音频和左后声道音频分别传送至左侧的两个超 声波扬声器， 将所述右前声道音频和右后声道音频分别传送至右侧的两个超声波扬声器， 将所述中间声道音频传送至所述中置扬声器， 将所述重低音声道音频传送至无线信号发射 装置。 0010 作为优选技术方案， 所述无线信号发射装置能够与外置的无线重低音音箱匹配连 说明书 1/4 页 4 CN 110691304 A 4 接， 并将重低音声道音频发送至所述无线重低音音箱播放。 0011 作为。

12、优选技术方案， 所述蓝牙模块与一音效调试装置通信连接。 0012 作为优选技术方案， 所述音效调试装置为预装有音效调试APP的智能移动终端。 0013 作为优选技术方案， 所述电动云台采用分别能够水平转动和垂直转动的2轴电动 云台。 0014 作为优选技术方案， 所述中置扬声器包括两个。 0015 一种基于超声波的音箱的声场定位方法， 采用一外置的音效调试装置进行辅助调 节， 包括： S1、 将所述音效调试装置放置于用户收听的体验位置， 并通过蓝牙与DSP芯片建立通信 连接； S2、 所述音效调试装置通过蓝牙向所述DSP芯片发送若干组用于定位其中一个超声波 扬声器的云台偏转坐标； S3、 所述。

13、DSP芯片接收所述云台偏转坐标， 并控制该超声波扬声器底部的电动云台依次 偏转至每组云台偏转坐标的位置， 且每次到位后， 都由该超声波扬声器发出一个1KHz的到 位回馈音； S4、 所述音效调试装置依次接收上述超声波扬声器所发出的到位回馈音， 并比较得出 最强到位回馈音； S5、 所述音效调试装置将与所述最强到位回馈音相对应的云台偏转坐标标记为该超声 波扬声器的最佳声场坐标， 并将其反馈至所述DSP芯片； S6、 所述DSP芯片根据所述最佳声场坐标控制该超声波扬声器底部的电动云台偏转至 最佳位置； S7、 其余超声波扬声器按S2至S6所述方法依次调整至其对应的最佳位置。 0016 作为优选技术。

14、方案， 所述音效调试装置为预装有音效调试APP的智能移动终端。 0017 作为优选技术方案， 所述云台偏转坐标包括水平方向偏转坐标和垂直方向偏转坐 标。 0018 作为优选技术方案， 每个超声波扬声器的所对应的云台偏转坐标都预设存储于所 述音效调试装置中。 0019 本发明的有益效果是： 本方案只需一个音箱就可以根据每家每户不同的室内环境 模拟出4声道的虚拟扬声器音效， 再加上内置的中置扬声器和外置的重低音音箱即可实现 5.1声道环绕立体音效。 采用本方案无需在屋里牵拉复杂的音频信号线和设置多个插座， 且 购买成本较低， 相对于传统的软件模拟方式其立体音效更加真实， 用户体验更佳。 附图说明 。

15、0020 图1是本发明中扬声器的布局结构示意图。 0021 图2是本发明中音箱的控制模块结构框图。 0022 图3是本发明中用户收听体验位的示意图。 0023 图4是本发明中超声波扬声器的到位回馈示意图。 0024 图中： 1-条状箱体、 2-左后超声波扬声器、 3-左前超声波扬声器、 4-右前超声波扬 声器、 5-右后超声波扬声器、 6-中置扬声器、 7-控制模块、 8-用户收听体验位、 9-音效调试装 说明书 2/4 页 5 CN 110691304 A 5 置； 21-左后电动云台、 31-左前电动云台、 41-右前电动云台、 51-右后电动云台； 22-左后虚 拟音箱、 32-左前虚拟。

16、音箱、 42-右前虚拟音箱、 52-右后虚拟音箱。 具体实施方式 0025 以下结合附图。 对本发明做进一步说明。 0026 本发明为一种基于超声波的音箱， 包括一条状箱体1， 该条状箱体1如图1所示， 在 其内部设置有若干扬声器， 具体的讲， 在其中部设有两个中置扬声器6， 该中置扬声器6主要 用于重放中心通道送来的人生对白之类信息以及其它同荧屏上的动作有关的一些声音。 0027 在中置扬声器6的左右两侧分别设有两个超声波扬声器， 如图1所示， 分别设定为 左后超声波扬声器2、 左前超声波扬声器3、 右前超声波扬声器4和右后超声波扬声器5。 0028 此外， 在每个超声波扬声器的底部分别安装。

17、有能够水平转动和垂直转动的2轴电 动云台， 从而可以调节超声波扬声器的对准方向。 如图1所示， 每个电动云台对应其上安装 的超声波扬声器， 分别命名为： 左后电动云台21、 左前电动云台31、 右前电动云台41和右后 电动云台51。 0029 在条状箱体1内还设有控制模块7， 该控制模块7安装于条状箱体1的中部， 其主体 放置在中置扬声器6的后方。 控制模块7包括DSP芯片、 蓝牙模块、 功率控制装置和无线信号 发射装置。 0030 该控制模块7为整个系统的控制中心， 其与个部件之间的连接通信关系如图2所 示： 电动云台由DSP芯片控制， 调节其水平方向或垂直方向转动， 从而可以调节超声波扬声。

18、 器的对准方向。 0031 功率控制装置分别为每个扬声器配置一个， 共计6个， 用于对输入的音频信号的功 率增益进行调整， 而功率控制装置由DSP芯片控制。 0032 蓝牙模块集成于DSP芯片上， 用于接收由外部音效调试装置所发送的电动云台的 偏转角度信息。 0033 无线信号发射装置集成于DSP芯片上， 通过无线网络可以将与外部重低音音箱匹 配连接， 并将重低音声道音频传送至重低音音箱播放。 0034 DSP芯片通过5选1模数转换器与外部音源输入端连接获取音源信号， 并将音源信 号分解为左前声道音频、 左后声道音频、 右前声道音频、 右后声道音频、 中间声道音频和重 低音声道音频， 并将左前。

19、声道音频和左后声道音频分别传送至左侧的两个超声波扬声器， 将右前声道音频和右后声道音频分别传送至右侧的两个超声波扬声器， 将中间声道音频传 送至中置扬声器， 将重低音声道音频传送至无线信号发射装置， 并通过无线信号发射装置 发送至重低音音箱播放。 0035 如图3所示， 本方案中的条状箱体1摆放于电视机下方， 正对用户收听体验位8， 其 中左前超声波扬声器3用于模拟左前虚拟音箱32发出的音效， 左后超声波扬声器2用于模拟 左后虚拟音箱22发出的音效， 右前超声波扬声器4用于模拟右前虚拟音箱42发出的音效， 右 后超声波扬声器5用于模拟右后虚拟音箱52发出的音效。 0036 由于人耳朵无法辨别重。

20、低音声道音频的方向， 因此， 对于重低音音箱的摆放位置 并无特殊要求， 用户可根据实际需求随意摆放。 说明书 3/4 页 6 CN 110691304 A 6 0037 在使用前， 若想得到最佳体验音效， 还需根据用户收听体验位8对超声波扬声器的 对准方向进行调节， 具体的调节方法如下： 如图4所示， 对音箱进行调节时， 需借助外置的音效调试装置9， 其中外置的音效调试装 置9为预装有音效调试APP的智能移动终端， 例如智能手机， 本实施例以右后超声波扬声器5 的调试方法为例， 详细讲解其调试步骤， 其他几个超声波扬声器的方法与之相同。 0038 首先， 将音效调试装置9放置于用户收听的体验位。

21、置8， 并通过蓝牙与DSP芯片建立 通信连接； 音效调试装置9通过蓝牙向DSP芯片发送64组用于定位右后超声波扬声器5的云 台偏转坐标； DSP芯片接收该云台偏转坐标， 并控制该超声波扬声器5底部的右后电动云台 51依次偏转至每组云台偏转坐标的位置， 且每次到位后， 都由该超声波扬声器发出一个 1KHz的到位回馈音； 音效调试装置9依次接收上述超声波扬声器所发出的64组到位回馈音， 并通过内置的比较算法得出其中最强到位回馈音； 音效调试装置9将与最强到位回馈音相 对应的云台偏转坐标标记为右后超声波扬声器的最佳声场坐标， 并将其反馈至DSP芯片； DSP芯片根据最佳声场坐标控制超声波扬声器底部的。

22、右后电动云台偏转至最佳位置。 0039 其中， 云台偏转坐标包括水平方向偏转坐标和垂直方向偏转坐标； 且电动云台的 水平和垂直方向的最大的偏转角度都为90度。 0040 以上显示和描述了本方案的基本原理和主要特征和本方案的优点。 本行业的技术 人员应该了解， 本方案不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的只是说明本 方案的原理， 在不脱离本方案精神和范围的前提下， 本方案还会有各种变化和改进， 这些变 化和改进都落入要求保护的本方案范围内。 本方案要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。 说明书 4/4 页 7 CN 110691304 A 7 图1 说明书附图 1/3 页 8 CN 110691304 A 8 图2 说明书附图 2/3 页 9 CN 110691304 A 9 图3 图4 说明书附图 3/3 页 10 CN 110691304 A 10 。