專利名稱：基于波束控制的吊頂式音響裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種音響裝置，特別涉及一種基于波束控制的吊頂式音響裝置。
背景技術：
隨著超大規(guī)模集成電路及電池蓄電技術的快速發(fā)展，便攜式消費類音頻產(chǎn)品——掌上電腦、智能手機、數(shù)字攝像機、電子圖書閱讀器、個人聲頻視頻播放器等的應用日益廣泛，為人們?nèi)粘５墓ぷ魃钐峁┝藰O大的便利性。這些音頻產(chǎn)品通常都帶有NFC、藍牙、W1-Fi等無線接口，能夠靈活快捷的與其他帶有同樣無線接口的音頻產(chǎn)品建立無線連接并進行數(shù)據(jù)交換?；谶@些無線接口技術，目前市場上也出現(xiàn)了基于藍牙或者W1-Fi的無線音響產(chǎn)品，這些音響產(chǎn)品通常都是作為智能手機的外置配件使用，為智能手機提供外置的聲場重放。這些無線音響產(chǎn)品通常配備雙通道立體聲揚聲器，能夠獲得立體聲重放效果，適合于營造空曠環(huán)境下僅供個人使用的小區(qū)域覆蓋范圍的個人聲場，由于僅有兩個聲道的輸出，無法獲得更高層次的環(huán)繞聲效果。由于聲場擴散的限制，這些無線音響產(chǎn)品僅適合家居或戶外空曠場所的個人視聽應用，并不適合于推廣到公眾場所一餐館、酒吧、商場、機場、火車站、停車場、醫(yī)院、圖書館、銀行等進行個人私密視聽應用。在公眾場合營造私密的個性化聲場，在個人欣賞音視頻作品的同時，也不妨礙其他人的視聽，這一應用場景涉及到揚聲器陣列的局部聲場控制課題，而該課題一直是許多學者長期關注并致力解決的關鍵問題。目前，國際上最為代表性的兩個研究機構——英國南安普頓大學聲與振動研究所(Institute of Sound and Vibration Research, ISVR)和韓國科學技術院(Korea Advanced Institute of Science and Technology, KAIST)都針對這一課題開展了長期廣泛的研究，并取得了一系列的研究成果。ISVR研究所的S.J.Elliott教授研究了線性揚聲器陣列的聲聚焦效果，并測試了單波束情況下的聚焦性能，在語言聲重放情況下得到了較為滿意的效果。KAIST研究所的Y.-H.Kim教授也一直致力于個性化聲場的控制課 題研究，通過明暗對比控制算法，將陣列聲場控制在局部區(qū)域內(nèi)。這些局部聲場控制的研究成果，為虛擬環(huán)繞聲場的實現(xiàn)提供了理論支撐?，F(xiàn)有無線音響產(chǎn)品都使用較少的揚聲器通道，并沒有考慮揚聲器組陣進行虛擬環(huán)繞聲場的重放應用。在公眾場所，這些產(chǎn)品在為個人提供聲場重放的同時會對周圍其他人的視聽造成干擾，產(chǎn)生一定程度的聲污染?，F(xiàn)有的局部聲場控制算法，都集中在單陣列和單波束的局部聲場控制工作，還沒有開展多陣列和多波束的應用研究。針對現(xiàn)有無線音響在私密性個人聲場重建方面所存在的缺陷性，同時結(jié)合局部聲場控制算法的進展和公眾場所私密性聲場重建的應用需求，因此需要尋找一種具有多波束生成功能的無線吊頂音響，基于波束控制功能為局部區(qū)域內(nèi)提供多個聲束的交叉覆蓋，從而營造出具有3D環(huán)繞聲效的個人聲場，同時也不干擾覆蓋區(qū)域之外他人的工作生活。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種基于波束控制的吊頂式音響裝置，其能營造出具有3D環(huán)繞聲效的個人聲場，同時也不干擾覆蓋區(qū)域之外他人的工作生活。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為:一種基于波束控制的吊頂式音響裝置，所述的吊頂式音響裝置包括:一音頻產(chǎn)品，其具有與控制器相交互連接的第一端以及與無線模塊相無線交互連接的第二端；控制器，其與音頻產(chǎn)品的第一端相交互連接，當音頻產(chǎn)品發(fā)出指令信息后，控制器完成發(fā)聲模塊與音頻產(chǎn)品的配對，所述控制器還可接收或生成用戶的期望信息；發(fā)聲模塊,其包括:無線模塊，其與所述音頻產(chǎn)品的第二端相交互連接，用于接收由所述音頻產(chǎn)品發(fā)出的無線數(shù)據(jù)；以及波束控制模塊，與所述控制器和所述無線模塊相電連，其用于對功放模塊進行調(diào)節(jié);功放模塊，其輸入端與所述波束控制模塊的輸出端相連接，所述功放模塊的輸出端與所述揚聲器陣列相電連，驅(qū)動所述揚聲器陣列中的各揚聲器單元；揚聲器陣列，其包括多個揚聲器單元，每個揚聲器單元用于實現(xiàn)電聲轉(zhuǎn)換。用戶期望信息包括聽者人數(shù)、聽者位置以及聲道數(shù)。優(yōu)選地，所述音頻產(chǎn)品為掌上電腦、智能手機、數(shù)字攝像機、電子圖書閱讀器、聲頻播放器、視頻播放器中的一種。優(yōu)選地，所述控制器包括輸入裝置、響應裝置及微處理器，所述輸入裝置用于輸入配對指令、聽者人數(shù)及聲道數(shù)，所述響應裝置用于提示用戶輸入的命令是否成功響應，所述微處理器用于應答用戶輸入的指令。優(yōu)選地，所述無線模塊為藍牙模塊。優(yōu)選地，所述無線模塊為wifi模塊。優(yōu)選地，所述波束控制模塊包括存儲器、數(shù)據(jù)緩存器及信號處理器，所述存儲器用于存儲所述揚聲器陣列的劃分類型和對應的各劃分類型下的子揚聲器陣列的控制參數(shù)，所述信號處理器用于執(zhí)行波束控制，所述數(shù)據(jù)緩存器用于緩存所述信號處理器從存儲器調(diào)入的各種數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述揚聲器陣列包括低音單元、中音單元、高音單元。優(yōu)選地，所述揚聲器陣列包括低音單元、中音單元、高音單元及重低音單元。優(yōu)選地，所述重低音單元設置在所述傳聲器陣列的中央。本實用新 型采用以上技術方案，相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點:1、能夠靈活便捷的與現(xiàn)有便攜式消費類音頻產(chǎn)品——掌上電腦、智能手機、數(shù)字攝像機、電子圖書閱讀器、個人聲頻/視頻播放器等進行無線連接，并為這些音頻產(chǎn)品提供高品質(zhì)的聲重放；2、能夠通過控制陣列的輻射波束，將聲場覆蓋在用戶所指定區(qū)域內(nèi)，并衰減陣列在其他區(qū)域的聲輻射，有效減少了聲場的擴散和污染，適合應用于公眾場合的個人私密聲場重建，避免了對周圍其他人員的聲干擾，也提高了陣列向指定區(qū)域的聲輻射效率；3、能夠產(chǎn)生多個聲波束，并在用戶指定位置形成多個波束的交叉區(qū)域，從而提供了多聲道的環(huán)繞聲效，增加了音樂及影視作品的臨場感、包圍感和沉浸感，提高了重放聲場的品質(zhì)水平；4、通過吊頂安裝，既保持室內(nèi)裝飾的美觀大方，也節(jié)省了對室內(nèi)地面空間的占用，同時適合于兼容所有配備藍牙或W1-Fi的音頻產(chǎn)品，實用性強。

圖1為本實用新型的吊頂式音響裝置的示意圖；圖2為本實用新型的吊頂式音響裝置的信號處理流程圖；圖3為本實用新型的控制器的組成結(jié)構框圖；圖4為本實用新型的波束控制模塊的組成結(jié)構框圖；圖5為本實用新型的波束控制模塊在單通道波束生成情況下，其陣列劃分示意圖；圖6為本實用新型的波束控制模塊在單通道波束生成情況下，其波束交叉情況示意圖；圖7為本實用新型的波束控制模塊在兩通道波束生成情況下，其陣列劃分示意圖；圖8為本實用新型的波束控制模塊在兩通道波束生成情況下，其波束交叉情況示意圖；圖9為本實用新型的波束控制模塊在五通道波束生成情況下，其陣列劃分示意圖； 圖10為本實用新型的波束控制模塊在五通道波束生成情況下，其波束交叉情況示意圖；圖11為本實用新型的波束控制模塊在七通道波束生成情況下，其陣列劃分示意圖；圖12為本實用新型的波束控制模塊在七通道波束生成情況下，其波束交叉情況示意圖；圖13為本實用新型的一用戶定制聲場的重建示意圖；圖14為本實用新型的一用戶定制聲場的波束控制模塊的揚聲器陣列劃分示意圖；圖15為本實用新型的一用戶定制聲場的座位一的波束控制模塊的多波束交叉區(qū)域示意圖；圖16為本實用新型的一用戶定制聲場的座位二的波束控制模塊的多波束交叉區(qū)域示意圖。其中:1、智能手機；2、控制器；21、觸摸屏；22、按鍵；23、狀態(tài)指示模塊；24、聲音提示模塊；25、微處理器；3、發(fā)聲模塊；31、無線模塊；32、波束控制模塊；321、存儲器；322、數(shù)據(jù)緩存器；323、信號處理器；33、功放模塊；34、揚聲器陣列；340、揚聲器單兀；341、子揚聲器陣列；4、天花板；5、波束覆蓋區(qū)域。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領域的技術人員理解，從而對本實用新型控制器的保護范圍作出更為清楚明確的界定。
實施例參照附圖1所示，一種基于波束控制的吊頂式音響裝置，發(fā)聲模塊3懸掛設置在天花板4下方,發(fā)聲模塊3包括無線模塊31、波束控制模塊32、功放模塊33以及揚聲器陣列34。附圖1中虛線所示范圍為該基于波束控制的吊頂式音響裝置的波束覆蓋區(qū)域5，控制器2以及聽者均處于該波束覆蓋區(qū)域5內(nèi)。參照附圖2所示，一種基于波束控制的吊頂式音響裝置，包括:一智能手機1，其具有與控制器2相交互連接的第一端以及與無線模塊31相無線交互連接的第二端；控制器2，其與智能手機I的第一端相交互連接，當智能手機I發(fā)出指令信息后，控制器2完成發(fā)聲模塊3與智能手機I的配對，所述控制器2還可接收或生成用戶的期望信息；發(fā)聲模塊3,其包括:無線模塊31，其與所述音頻產(chǎn)品的第二端相交互連接，用于接收由所述音頻產(chǎn)品發(fā)出的無線數(shù)據(jù)；以及波束控制模塊 32，與所述控制器和所述無線模塊31相電連，其用于對功放模塊33進行調(diào)節(jié)；功放模塊33，其輸入端與所述波束控制模塊32的輸出端相連接，所述功放模塊33的輸出端與所述揚聲器陣列34相電連，在波束控制模塊32的控制下驅(qū)動所述揚聲器陣列34中的各揚聲器單兀340 ；揚聲器陣列34,其包括多個揚聲器單兀340,每個揚聲器單兀340用于實現(xiàn)電聲轉(zhuǎn)換。其工作原理如下:帶有藍牙功能的智能手機I能夠與吊頂式音響3紙件通過帳號密碼的藍牙配對方式建立無線連接，通過藍牙連接將智能手機I中的待播放的聲源文件實時傳輸?shù)降蹴斒揭繇?以實現(xiàn)聲重放操作；控制器2為智能手機I與吊頂式音箱3之間提供藍牙配對服務，同時為用戶輸入聽者人數(shù)、聽者位置、聲道數(shù)等信息提供輸入界面，待用戶完成聲場信息的錄入及確認提交后，控制器2上傳用戶所定制的聲場的信息到波束控制模塊32內(nèi)；無線模塊31接收由智能手機I發(fā)來的無線數(shù)據(jù)和指令，同時也向智能手機I提供應答信息；波束控制模塊32根據(jù)用戶所定制的聲場信息,調(diào)入與該聲場信息相匹配的揚聲器陣列34的各揚聲器單元340所需的控制參數(shù)，并下載更新該控制參數(shù)，從而生成與用戶定制聲場需求相匹配的波束方向圖。參照附圖3所示，所述控制器2包括輸入裝置、響應裝置及微處理器25，輸入裝置為觸摸屏21、按鍵22，響應裝置為狀態(tài)指示模塊23、聲音提示模塊24及，所述觸摸屏21、按鍵22用于輸入配對指令、聽者人數(shù)、聽者位置及聲道數(shù)，所述狀態(tài)指示模塊23、聲音提示模塊24用于提示用戶輸入的命令是否成功響應，所述微處理器25用于應答用戶輸入的指令?？刂破?為智能手機等便攜式音頻產(chǎn)品和吊頂式音響3之間的無線連接提供配對，配對的實現(xiàn)方式可以為兩種:手動配對和自動配對。手動配對通過啟動音頻產(chǎn)品的配對功能，搜索發(fā)聲模塊，設置用戶名與密碼，完成配對工作并成功建立無線網(wǎng)絡連接。自動配對適用于帶有NFC (Near Field Communication)功能的音頻產(chǎn)品,可以通過與控制器2進行近距離靠近或碰觸，基于NFC通信模式自動完成配對功能。參照附圖4所示，所述波束控制模塊32包括存儲器321、數(shù)據(jù)緩存器322及信號處理器323，所述存儲器321用于存儲所述揚聲器陣列34的劃分類型和對應的各劃分類型下的子揚聲器陣列的控制參數(shù)，所述信號處理器323用于執(zhí)行各子揚聲器陣列的波束控制，所述數(shù)據(jù)緩存器322用于緩存所述信號處理器323從存儲器321調(diào)入的各種數(shù)據(jù)。波束控制模塊32根據(jù)用戶輸入的聽者人數(shù)和所需要播放的聲道數(shù)，建立與用戶需求相匹配的重放聲場。波束控制模塊32根據(jù)所生成的波束數(shù)量對各揚聲器單元進行劃分。參照附圖5、附圖6所示，在單波束輸出情況下，波束控制模塊32僅選擇揚聲器陣列34中的部分揚聲器單元340組成一個子揚聲器陣列。由這單個子揚聲器陣列產(chǎn)生單個波束，形成單通道的聲場重建。參照附圖7、附圖8所示，在雙波束輸出情況下，波束控制模塊32可以選擇揚聲器陣列34中的部分揚聲器單元34 0組成兩個子揚聲器陣列。由這兩個子揚聲器陣列產(chǎn)生兩個波束，在兩個波束的交叉區(qū)域形成立體聲效的聲場重建。參照附圖9、附圖10所示，在五波束輸出情況下，波束控制模塊32可以選擇揚聲器陣列34的揚聲器單元340分別組成五個子揚聲器陣列，將揚聲器陣列34劃分為五個子揚聲器陣列。由這五個子揚聲器陣列產(chǎn)生五個波束，在五個波束的交叉區(qū)域形成具有5.1環(huán)
繞聲效的聲場重建。參照附圖11、附圖12所示，在七波束輸出情況下，波束控制模塊32可以選擇揚聲器陣列34的揚聲器單元340分別組成七個子揚聲器陣列，將揚聲器陣列34劃分為七個子揚聲器陣列。由這七個子揚聲器陣列產(chǎn)生七個波束，在七個波束的交叉區(qū)域形成具有7.1環(huán)繞聲效的聲場重建。在聽者人數(shù)增加的情況下，發(fā)聲模塊的揚聲器單元340的數(shù)量也需要相應增加，波束控制模塊32也會對揚聲器陣列34進行更為復雜的子揚聲器陣列劃分，從而才能形成更多的波束交叉區(qū)域，滿足更多聽者的視聽需求。參照附圖13所示，用戶定制聲場的信息為:聽者人數(shù)為2，兩個聽者左右對坐，期望的聲道數(shù)為5。參照附圖14至附圖16所示，信號處理器323將揚聲器陣列34劃分為十個子揚聲器陣列，對應于座位一有五個子揚聲器陣列，對應于座位二有五個子揚聲器陣列。對應于座位一的五個子揚聲器陣列，根據(jù)這五個子揚聲器陣列的波束控制參數(shù)，產(chǎn)生相應的五個波束，該五個波束在座位一處產(chǎn)生交叉區(qū)域，形成五個聲道的環(huán)繞聲效果。同樣，對應于座位二的五個子揚聲器陣列也在座位二處產(chǎn)生波束交叉區(qū)域，也形成五個聲道的環(huán)繞聲效果。揚聲器陣列34需要根據(jù)實際應用需求，選擇揚聲器單元進行組陣。揚聲器陣列可以包括低音單元、中音單元、高音單元。揚聲器陣列34的形狀和揚聲器單元的數(shù)量根據(jù)實際需求進行設置。在公共場合使用該吊頂式音響時，考慮到重低音單元所帶來的生擴散效果，揚聲器陣列不包括重低音單元。如果在有重低音需求的情況下，如多媒體家庭影院、游戲廳等，可以考慮在揚聲器陣列中央安裝重低音單元或者另外配置低音炮。而當不需要重低音單元發(fā)聲時，可以通過控制器2將其關閉；在需要重低音單元發(fā)生時，將其開啟正常工作。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，是一種優(yōu)選的實施例，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型的精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保 護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種基于波束控制的吊頂式音響裝置，其特征在于，所述的吊頂式音響裝置包括: 一音頻產(chǎn)品，其具有與控制器相交互連接的第一端以及與無線模塊相無線交互連接的 控制器，其與音頻產(chǎn)品的第一端相交互連接，當音頻產(chǎn)品發(fā)出指令信息后，控制器完成發(fā)聲模塊與音頻產(chǎn)品的配對，所述控制器還可接收或生成用戶的期望信息； 發(fā)聲模塊，其包括: 揚聲器陣列，其包括多個揚聲器單元，每個揚聲器單元用于實現(xiàn)電聲轉(zhuǎn)換；以及無線模塊，其與所述音頻產(chǎn)品的第二端相交互連接，用于接收由所述音頻產(chǎn)品發(fā)出的無線數(shù)據(jù)； 波束控制模塊，與所述控制器和所述無線模塊相電連，其對通過所述無線模塊接收到的無線數(shù)據(jù)與通過控制器接收到的用戶的期望信息進行處理，生成與用戶的期望信息相匹配的波束方向圖，并根據(jù)波束方向圖對功放模塊進行調(diào)節(jié)； 功放模塊，其輸入端與所述波束控制模塊的輸出端相連接，所述功放模塊的輸出端與所述揚聲器陣列相電連，在波束控制模塊的控制下驅(qū)動所述揚聲器陣列中的各揚聲器單J Li ο
2.根據(jù)權利要求1所述的基于波束控制的吊頂式音響裝置，其特征在于:所述音頻產(chǎn)品為掌上電腦、智能手機、數(shù)字攝像機、電子圖書閱讀器、聲頻播放器、視頻播放器中的一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于波束控制的吊頂式音響裝置，其特征在于:所述控制器包括輸入裝置、響應裝置及微處理器，所述輸入裝置用于輸入配對指令、聽者人數(shù)及聲道數(shù)，所述響應裝置用于提示用戶輸入的命令是否成功響應，所述微處理器用于應答用戶輸入的指令。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于波束控制的吊頂式音響裝置，其特征在于:所述無線模塊為藍牙模塊。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于波束控制的吊頂式音響裝置，其特征在于:所述無線模塊為wifi t旲塊。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于波束控制的吊頂式音響裝置，其特征在于:所述波束控制模塊包括存儲器、數(shù)據(jù)緩存器及信號處理器，所述存儲器用于存儲所述揚聲器陣列的劃分類型和對應的各劃分類型下的子揚聲器陣列的控制參數(shù)，所述信號處理器用于搜索適配用戶輸入信息、更新各子揚聲器陣列的控制參數(shù)、執(zhí)行波束控制，所述數(shù)據(jù)緩存器用于緩存所述信號處理器從存儲器調(diào)入的各種數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于波束控制的吊頂式音響裝置，其特征在于:所述揚聲器陣列包括低音單元、中音單元、高音單元。
8.根據(jù)權利要求1所述的基于波束控制的吊頂式音響裝置，其特征在于:所述揚聲器陣列包括低音單元、中音單元、高音單元及重低音單元。
9.根據(jù)權利要求8所述的基于波束控制的吊頂式音響裝置，其特征在于:所述重低音單元設置在所述揚聲器陣列的中央。
專利摘要本實用新型涉及一種基于波束控制的吊頂式音響裝置。一種基于波束控制的吊頂式音響裝置，包括一音頻產(chǎn)品，其具有與控制器相交互連接的第一端以及與無線模塊相無線交互連接的第二端；控制器，其與音頻產(chǎn)品的第一端相交互連接，當音頻產(chǎn)品發(fā)出指令信息后，控制器完成發(fā)聲模塊與音頻產(chǎn)品的配對，所述控制器還可接收或生成用戶的期望信息；發(fā)聲模塊，其包括無線模塊，其與所述音頻產(chǎn)品的第二端相交互連接；以及波束控制模塊，與所述控制器和所述無線模塊相電連；功放模塊，其輸入端與所述波束控制模塊的輸出端相連接，所述功放模塊的輸出端與所述揚聲器陣列相電連；揚聲器陣列，其包括多個揚聲器單元，每個揚聲器單元用于實現(xiàn)電聲轉(zhuǎn)換。
文檔編號H04R1/20GK203167230SQ20132015098
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權日2013年3月29日
發(fā)明者馬登永 申請人:蘇州上聲電子有限公司