一种基于移动终端的无线扬声系统的制作方法

本发明涉及扬声系统领域，特别是一种基于移动终端的无线扬声系统。

背景技术：

现有的扬声装置，音频来源单一、连接麻烦，大多都是通过有线连接多媒体设备，播放多媒体设备终预先准备好的音频文件；且扬声装置的控制繁琐，使用起来非常不方便和智能，不能满足用户体验的需要；即时目前出现了采用无线连接的扬声设备，但其仅仅是实现了无线传输的功能，使用起来依然不能满足用户的需求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种基于移动终端的无线扬声系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种基于移动终端的无线扬声系统，包括移动终端和扬声装置，其中，

所述移动终端设置有音频采集模块、信号处理模块、控制模块和网络通讯模块，

所述音频采集模块，用于采集用户的音频信号；

所述信号处理模块，与所述音频采集模块连接，用于对采集到的音频信号进行信号压缩处理，获取压缩音频信号；

所述控制模块，用于供用户操作，生成相应的扬声装置控制指令；

所述网络通讯模块，与所述扬声装置进行无线连接，用于向所述扬声装置发送所述压缩音频信号和/或所述扬声装置控制指令；

所述扬声装置用于播放所述接受到的音频信号。

本发明的有益效果为：本发明系统结构简单，即通过移动终端能够直接采集用户的音频信号，并将采集的音频信号经处理后无线发送到扬声装置，进而可实现音频信号的实时播放；同时通过移动终端还能够远程控制扬声装置，使用方便，符合用户对扬声装置智能、简单操作的需要。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的框架结构图；

图2为本发明一种实施方式的框架结构图。

附图标记：

移动终端100、音频采集模块110、信号处理模块120、控制模块130、网络通讯模块140、扬声装置200、通讯模块210、调节模块220、音频处理模块230、功放模块240和扬声模块250

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1，其示出一种基于移动终端100的无线扬声系统，包括移动终端100和扬声装置200，其中，

所述移动终端100设置有音频采集模块110、信号处理模块120、控制模块130和网络通讯模块140，

所述音频采集模块110，用于采集用户的音频信号；

所述信号处理模块120，与所述音频采集模块110连接，用于对采集到的音频信号进行信号压缩处理，获取压缩音频信号；

所述控制模块130，用于供用户操作，生成相应的扬声装置200控制指令；

所述网络通讯模块140，与所述扬声装置200进行无线连接，用于向所述扬声装置200发送所述压缩音频信号和/或所述扬声装置200控制指令；

所述扬声装置200，与所述移动终端100无线连接，用于播放所述接受到的音频信号。

本发明上述实施例：系统结构简单，即通过移动终端100能够直接采集用户的音频信号，并将采集的音频信号经处理后无线发送到扬声装置200，进而可实现音频信号的实时播放；同时通过移动终端100还能够远程控制扬声装置200，使用方便，符合用户对扬声装置200智能、简单操作的需要。

优选地，所述扬声装置200控制指令用于实现扬声装置200的音量控制，声道控制，高低音控制和扬声装置200的参数控制。

优选地，所述信号处理模块120，具体包括：

对采集到的音频信号进行压缩感知表示的稀疏处理，获取稀疏音频信号，采用观测矩阵对稀疏音频信号进行压缩投影计算，获取压缩音频信号。

本发明上述实施例：通过基于压缩感知对音频信号进行压缩处理，能够有效地降低音频信号数据传输量，降低了无线网络资源的用量，同时能够保证音频信号的传输质量。

优选地，参见图2，所述扬声装置200包括：通讯模块210、调节模块220、音频处理模块230，功放模块240和扬声模块250，

所述通讯模块210，用于接受由移动终端100发送的音频信号和/或扬声装置200操控指令；

所述调节模块220，与所述通讯模块210连接，用于根据所述扬声装置200操控指令控制扬声装置200的参数；

所述音频处理模块230，与所述通讯模块210连接，用于对接受到的音频信号进行重构处理，获取原始音频信号；

所述功放模块240，与所述音频处理模块230连接，用于对获取的原始音频信号进行音频优化及放大处理；

所述扬声模块250，与所述功放模块240连接，用于输出经功放模块240处理后的音频输出信号。

本发明上述实施例：通过在扬声装置200中设置通讯模块210，能够准确接受由移动终端100获取的音频信号和发出的操控指令，实现扬声装置200和移动终端100的无线连接，提高了扬声装置200的适应性；调节模块220根据接受的由移动终端100发送的操控指令对扬声装置200进行调节，实现无线远程操控，方便用户使用；音频处理模块230将接收到的音频信号进行重构解压，还原出最原始的音频信号，保证音频播放内容的准确性和完整性；功放模块240对重构之后的音频信号进行进一步的优化和放大处理，能够提高音频信号的播放质量和满足用户的播放需求；采用上述设置的扬声装置200，适应性强，便捷度高，能够满足用户对音频播放的不同需求。

优选地，移动终端100和扬声装置200通过无线网络连接和/或蓝牙连接；

优选地，所述功放模块240还包括：用于对获取的原始音频信号进行增强处理，具体包括：

(1)获取所述原始音频信号的幅度谱；

(2)构建音频信号特征字典，包括：

利用音频信号的幅度谱f^(ζ)和对应的邻域权重特征矩阵学习得到音频信号字典和特征字典δf；其中，约束f^(ζ)在的稀疏表示稀疏和在δf上的稀疏表示系数是一样的，都采用表示；

其中，因为同一个音频信号的幅度谱和其相应的邻域权重特征都是对该信号的刻画，他们是有联系的，这种联系性可以表示为他们在某些成分上的权重，即稀疏表示系数，这样约束的好处在于建立信号和特征之间的关系，为后续的音频降噪和优化提供便利；

其中，通过求解如下最优化问题来获取音频信号字典：

满足，

式中，v表示信号近似误差和特征近似误差的权重因子，w表示稀疏性约束阈值，表示的第m列，其中||·||f表示frobenius范数；

采用生成性字典学习方法或联合字典学习方法对上述优化函数进行学习，获取最优化音频信号字典

(3)对于带噪声的音频信号幅度谱s，根据最优化音频信号字典进行稀疏表示，获取音频信号稀疏表示矩阵γf；

(4)利用字典获取音频幅度谱估计fd，其中：

(5)利用短时傅里叶变换对音频幅度谱估计进行处理，获取增强处理后的时域音频信号；

其中，所述邻域权重特征表示某个时频点的幅度值在其邻域所有幅度值之和的权重，即邻域权重特征函数为：

其中，f(t,f)表示音频信号的幅度谱，的邻域表示时频点在以(t,f)为中心的3×3的邻域内，根据音频信号幅度谱矩阵便能获取其对应的邻域函数特征矩阵。

本发明上述实施例：采用上述的方法对重构后的音频信号进行增强处理，首先将重构后的音频信号进行转换处理，获取音频信号的幅度谱，并采用上述邻域权重特征函数获取音频信号幅度谱的邻域权重特征，该特征能够反映出每个时频点的幅度谱值在其邻域的权重，有助于将每一个孤立的时频点和其邻域的多个时频点联系起来，提高了音频信号幅度谱估计的鲁棒性，通过对音频信号幅度谱的估计，并转换回时域音频信号，能够有效地提高了音频信号的质量；同时，采用对上述音频信号字典的最优化求解，能够进一步获取纯净音频信号幅度谱的估计，进一步提高了音频信号的准确性。

优选地，音频处理模块230，对接受到的音频信号进行重构处理，具体包括：

对接收到的音频信号进行预测重构处理，其中采用的预测重构滤波器为：

y(t+1)＝ψ^t(t)k(t)

式中，y(t+1)表示滤波器的输出信号序列，即重构后的音频信号，k(t)表示滤波器的输入信号矢量，即获取的音频信号矢量，ψ(t)表示滤波器的系数；

其中，所述滤波器的系数ψ(t)的训练函数为：

ψ(t+1)＝ψ(t)+2ue(t)k(t-1)-2uψ^t(t-1)k²(t-1)

式中，ψ(t+1)和ψ(t)分别表示t+1和t时刻的滤波器系数，ψ(t)＝[h0,h1(0),h1(1),h2(0,0),h2(0,1),h2(1,0),h2(1,1)]^t，其中，hp(m1,m2,…,mp)表示滤波器的p阶脉冲响应函数，m表示滤波器的输入维数，该函数能够描述滤波器的非线性特征，滤波器系数ψ(t)的初始值为0；k(t-1)表示滤波器的输入信号矢量，即获取的音频信号矢量，e(t)表示输入的音频信号序列，u表示收敛因子；

优选地，u＝0.005；

针对每一帧信号，每一帧只需知道一半的样值，就能预测其余的样值，这里输入的音频信号序列e(t)就是经压缩的样值，根据e(t)预测当前帧中其余的样值，还原出原始的音频信号序列；

优选地，所述音频处理模块230，还包括：

在所述预测重构滤波器后串联低阶维纳滤波器进行进一步降低预测误差，获取更精确的音频信号预测重构。

本发明上述实施例：采用上述的方法对获取的音频信号进行重构，通过获取的音频信号训练预测重构滤波器，从而实现对基于压缩感知的压缩音频信号进行准确的预测和重构，能够有效地提高了音频信号重构的效率和准确度，从而提升了整个系统的性能。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。