一种用于家庭影院的立体声组合音箱及其控制方法与流程

本发明涉及家庭影院，特别涉及一种用于家庭影院的立体声组合音箱及其控制方法。

背景技术：

1、家庭影院是指在家庭环境中布置高品质的多媒体音响、大屏幕、投影仪或电视机等设备用于观看电影或体育比赛等娱乐活动的专门区域，家庭影院可以为用户在家庭环境下提供一个类似于电影院般的观影体验，在舒适的家庭环境中即可享受到高清晰度、环绕声、大屏幕等优秀的视听效果。音响系统是家庭影院的重要组成部分，音响效果是影响家庭影院的观影体验的关键环节之一。家庭影院的音响配置方案主要有2.0立体声组合音响方案、2.1立体声加重低音组合音响方案、5.1环绕立体声组合音响方案和7.1环绕立体声组合音响方案等，当然，还有代表更高配置的方案如7.1.4环绕立体声组合音响方案或9.1.6环绕立体声组合音响方案等。然而，无论采用上述哪种立体声组合音响方案，其音效都会受限于扬声器的布置位置，从而导致在观影区域的不同位置在听觉体验上有所差异，即在家庭影院中根据扬声器的布置会形成主听位置、次听位置以及其它位置，在听觉体验上主听位置优于次听位置，次听位置优于其它位置。因此现有的家庭影院的立体声组合音响方案仅在少量观影人员的情况下能够保证观影人员具有较好的听觉体验，当观影人数多于主听位置和次听位置可容纳的人数时，则无法保证所有人的听觉体验。

技术实现思路

1、本发明正是基于上述问题，提出了一种用于家庭影院的立体声组合音箱及其控制方法，能够保证家庭影院的观影区域内每个位置的观影人员都具有较好的听觉体验。

2、有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种用于家庭影院的立体声组合音箱，包括由多个扬声器以环形结构设置在所述家庭影院所在的室内空间的墙壁上构成的环形扬声器阵列以及与所述环形扬声器阵列中的每个扬声器通信连接的控制器，所述控制器被配置为：

3、获取家庭影院的空间参数，所述空间参数包括构成所述家庭影院的室内空间的几何参数；

4、基于所述家庭影院的空间参数构建所述家庭影院的声场空间坐标系；

5、当所述家庭影院在播放多媒体时，获取所述家庭影院正在播放的多媒体的声音信息；

6、从所述声音信息中解析每个声源的空间位置信息；

7、将每个所述声源的空间位置映射到所述声场空间坐标系以在所述声场空间坐标系中构建对应数量的虚拟声源；

8、从所述家庭影院的环形扬声器阵列中确定与所述虚拟声源的位置相对应的第一扬声器；

9、检测所述家庭影院的观影区域内的人体位置；

10、判断所述观影区域的边远区域是否存在人体；

11、当所述观影区域的边远区域存在人体时，针对所述边远区域中的每一个人体确定对应的第二扬声器；

12、通过所述第一扬声器和所述第二扬声器播放所述虚拟声源的声音。

13、本发明的第二方面提出了一种用于家庭影院的立体声组合音箱的控制方法，包括：

14、获取家庭影院的空间参数，所述空间参数包括构成所述家庭影院的室内空间的几何参数；

15、基于所述家庭影院的空间参数构建所述家庭影院的声场空间坐标系；

16、当所述家庭影院在播放多媒体时，获取所述家庭影院正在播放的多媒体的声音信息；

17、从所述声音信息中解析每个声源的空间位置信息；

18、将每个所述声源的空间位置映射到所述声场空间坐标系以在所述声场空间坐标系中构建对应数量的虚拟声源；

19、从所述家庭影院的环形扬声器阵列中确定与所述虚拟声源的位置相对应的第一扬声器；

20、检测所述家庭影院的观影区域内的人体位置；

21、判断所述观影区域的边远区域是否存在人体；

22、当所述观影区域的边远区域存在人体时，针对所述边远区域中的人体确定对应的第二扬声器；

23、通过所述第一扬声器和所述第二扬声器播放所述虚拟声源的声音。

24、进一步的，在上述的用于家庭影院的立体声组合音箱的控制方法中，将所述声源的空间位置映射到所述声场空间坐标系以在所述声场空间坐标系中构建对应数量的虚拟声源的步骤具体包括：

25、获取预先配置的所述家庭影院中的主听位置的坐标(xm,ym,zm)；

26、构建以所述主听位置为原点的主听坐标系；

27、获取预先配置的虚拟声源分布面的半径r；

28、获取所述声源在所述主听坐标系中的方位角和高度角θi，其中i为1到nsor之间的正整数，nsor为所述声音信息中的声源的数量；

29、构建所述主听坐标系相对于所述声场空间坐标系的旋转矩阵：

30、

31、其中α、β、γ分别为所述主听坐标系的三个坐标轴相对于所述声场空间坐标系的三个坐标轴的旋转角度；

32、根据所述声源的空间位置计算第i个虚拟声源在所述声场空间坐标系中的坐标：

33、

34、进一步的，在上述的用于家庭影院的立体声组合音箱的控制方法中，所述环形扬声器阵列为呈环状结构安装在所述家庭影院的室内空间的墙面上的多个扬声器的组合，从所述家庭影院的环形扬声器阵列中确定与所述虚拟声源的位置相对应的第一扬声器的步骤具体包括：

35、在所述声场空间坐标系中构建以所述主听位置为起点经过第i个虚拟声源的射线；

36、将所述射线与所述家庭影院所在的室内空间的墙面的交点确定为第i个虚拟声源的第二投影点；

37、计算所述第二投影点在所述声场空间坐标系中的坐标

38、根据所述第二投影点的坐标确定与第i个虚拟声源的位置相对应的第一扬声器。

39、进一步的，在上述的用于家庭影院的立体声组合音箱的控制方法中，根据所述第二投影点的坐标确定与第i个虚拟声源的位置相对应的第一扬声器的步骤具体包括：

40、获取所述环形扬声器阵列中每个扬声器在所述声场空间坐标系中的坐标(xj,yj,zj)，其中j为1到nsp之间的正整数，nsp为所述环形扬声器阵列中的扬声器的数量；

41、计算每个扬声器的坐标(xj,yj,zj)与所述第二投影点的坐标inp之间的距离：

42、

43、当对于第i个虚拟声源存在dij小于预设的容差距离dtor的扬声器时，将对应的第j个扬声器确定为与第i个虚拟声源的位置相对应的第一扬声器；

44、当所述第二投影点的坐标inp与所述环形扬声器阵列中每个扬声器的坐标(xj,yj,zj)之间的距离dij均大于所述容差距离dtor时，在所述环形扬声器阵列中确定至少两个扬声器作为与第i个虚拟声源的位置相对应的第一扬声器。

45、进一步的，在上述的用于家庭影院的立体声组合音箱的控制方法中，在所述环形扬声器阵列中确定至少两个扬声器作为与第i个虚拟声源的位置相对应的第一扬声器的步骤具体包括：

46、根据每个扬声器的坐标(xj,yj,zj)与所述第二投影点的坐标inp之间的距离dij确定与所第二投影点距离最近的三个候选扬声器的坐标j1、j2、j3；

47、在所述声场空间坐标系中构建分别连接任意两个候选扬声器的坐标的直线函数f1(x,y,z)、f2(x,y,z)和f3(x,y,z)；

48、计算所述第二投影点的坐标inp分别落在所述直线函数f1(x,y,z)、f2(x,y,z)和f3(x,y,z)上的垂足的坐标fop1、fop2、fop3；

49、当三个垂足的坐标fop1、fop2、fop3与三个候选扬声器的坐标j1、j2、j3以及所述第二投影点的坐标inp满足：

50、时，

51、将坐标为j1、j2的候选扬声器确定为与第i个虚拟声源的位置相对应的第一扬声器；

52、或者满足：

53、时，

54、将坐标为j2、j3的候选扬声器确定为与第i个虚拟声源的位置相对应的第一扬声器；

55、或者满足：

56、时，

57、将坐标为j1、j3的候选扬声器确定为与第i个虚拟声源的位置相对应的第一扬声器；

58、当不满足上述三种情况的任一种时，则将坐标为j1、j2、j3的候选扬声器确定为与第i个虚拟声源的位置相对应的第一扬声器。

59、进一步的，在上述的用于家庭影院的立体声组合音箱的控制方法中，通过所述第一扬声器和所述第二扬声器播放所述虚拟声源的声音的步骤具体包括：

60、获取第i个虚拟声源的声音的波长λ、声波强度i和声音的响度s；

61、当将坐标为j1、j2的候选扬声器确定为与第i个虚拟声源的位置相对应的第一扬声器时，计算第i个虚拟声源的坐标(xi,yi,zi)分别与j1、j2的距离：

62、

63、

64、计算两个第一扬声器的相位差：

65、

66、分别计算两个第一扬声器的声波强度：

67、

68、

69、分别计算两个第一扬声器的声音的响度：

70、

71、

72、进一步的，在上述的用于家庭影院的立体声组合音箱的控制方法中，针对所述边远区域中的人体确定对应的第二扬声器的步骤具体包括：

73、获取所述边远区域中的每一个人体在所述声场空间坐标系中的坐标(xk,yk,zk)，其中k为1到nhu之间的正整数，nhu为所述边远区域中的人体的数量；

74、计算每个扬声器的坐标(xj,yj,zj)与第k个人体的坐标(xk,yk,zk)之间的距离：

75、

76、根据djk确定与第k个人体距离最小的至少两个扬声器；

77、将第k个人体距离最小的至少两个扬声器确定为与第k个人体对应的第二扬声器。

78、进一步的，在上述的用于家庭影院的立体声组合音箱的控制方法中，在针对所述边远区域中的人体确定对应的第二扬声器的步骤之前，还包括：

79、对所述边远区域中的人体进行群组化处理以得到多个观影群组；

80、针对所述边远区域中的人体确定对应的第二扬声器的步骤具体为针对所述边远区域中的每一个观影群组确定对应的第二扬声器；

81、对所述边远区域中的人体进行群组化处理以得到多个观影群组的步骤具体包括：

82、将所述边远区域中的每一个人体初始化为一个单独的簇；

83、循环执行以下步骤以进行簇合并直至任意两个簇之间的距离均大于预设的合并距离阈值：

84、计算任意两个簇之间的距离；

85、当对于任一个簇存在小于预设的合并距离阈值的另一个簇时，将其与距离最近的簇合并为一个簇；

86、在结束循环后，每一个簇中的人体确定为一个观影群组。

87、进一步的，在上述的用于家庭影院的立体声组合音箱的控制方法中，计算任意两个簇之间的距离的步骤具体包括：

88、获取两个簇中每个人体的坐标；

89、计算两个簇之间的人体两两之间的距离；

90、将两个簇之间距离最远的两个人体之间的距离确定为两个簇之间的距离；

91、针对所述边远区域中的人体确定对应的第二扬声器的步骤具体包括：

92、获取所述边远区域中的每一个观影群组在所述声场空间坐标系中的坐标(xl,yl,zl)，其中l为1到ngp之间的正整数，ngp为所述边远区域中的观影群组的数量；

93、计算每个扬声器的坐标(xj,yj,zj)与第l个观影群组的坐标(xl,yl,zl)之间的距离：

94、

95、根据djl确定与第l个观影群组距离最小的至少两个扬声器；

96、将第l个观影群组距离最小的至少两个扬声器确定为与第l个观影群组对应的第二扬声器。

97、本发明提出了一种用于家庭影院的立体声组合音箱及其控制方法，通过基于家庭影院的空间参数构建所述家庭影院的声场空间坐标系，在所述家庭影院在播放多媒体时获取所述家庭影院正在播放的多媒体的声音信息，解析每个声源的空间位置信息，将每个所述声源的空间位置映射到所述声场空间坐标系以在所述声场空间坐标系中构建对应数量的虚拟声源，从环形扬声器阵列中确定与所述虚拟声源的位置相对应的第一扬声器，当观影区域的边远区域存在人体时，针对所述边远区域中的每一个人体确定对应的第二扬声器，通过所述第一扬声器和所述第二扬声器播放所述虚拟声源的声音，能够保证家庭影院的观影区域内每个位置的观影人员都具有较好的听觉体验。