体感娱乐设备的制作方法

1.本技术涉及娱乐设备技术领域，尤其是一种体感娱乐设备。


背景技术：

2.在现有娱乐设备，一般是采用了电视机、音响设备音箱或者智能终端来使用，例如，电视机提供视频显示作用，音箱一般都是用于提供音频播放作用，随着技术发展，电视机、音响设备传统音响设备上也增加了一些智能化功能和联网应用功能，如电视机采用带网络摄像的电视盒子、音箱采用语音音响设备等智能语音技术，可以实现用户与音响设备音箱之间的语音互动；有部分音响设备也会连接在电视机、音箱上使用摄像头，通过摄像头实现视频通话、拍摄照片等功能；这些智能化技术为用户在音乐娱乐、购物体验、资讯获取等方面提供了辅助。
3.然而实际应用中，申请人发现，在大部分的有肢体运动的体感娱乐场景中，例如在游戏、健身、舞蹈训练等娱乐场景，这些场景对于体感反馈要求较高，而利用现有的电视机、音响设备音箱或者智能终端等，设备搭建复杂，功能单一，音响设备难以为用户的娱乐过程提供所需智能化的体感反馈辅助功能。


技术实现要素：

4.本技术提供一种一体化的体感娱乐设备，可以在在肢体运动的娱乐场景中，为用户提供更多智能化辅助和快速的体感反馈功能。
5.一种体感娱乐设备，其特征在于，包括：音响系统，至少一个摄像头以及电路模块；其中，所述摄像头设于体感娱乐设备的箱体上，所述摄像头连接所述电路模块；
6.所述音响系统，用于播放所述电路模块输出的播放音频数据以及语音提示；
7.所述摄像头，用于拍摄所述音响系统前方的用户依据所述播放音频数据而动作的实时动作图像；
8.所述电路模块，用于输出所述播放音频数据至所述音响系统进行播放，以及接收所述摄像头拍摄的实时动作图像，根据所述实时动作图像获取所述用户的肢体动作数据，根据预存的参考动作数据对比分析所述肢体动作数据，并根据对比分析结果生成语音提示输出至所述音响系统进行播放。
9.本技术上述技术方案，具有如下有益效果：
10.本技术的技术方案，提供了一体化的体感娱乐设备，通过音响系统实现音频播放功能，通过摄像头捕获用户的实时动作图像，通过电路模块实现音频数据处理功能，并根据摄像头拍摄的实时动作图像获得用户的肢体动作数据，根据预存的参考动作数据对比分析肢体动作数据生成语音提示，输出至音响系统进行播放；该技术方案能够适用于在大部分的有肢体运动的娱乐场景中，特别是应用在游戏、健身、舞蹈训练等娱乐场景，可以给予用户实时的快速的体感交互反馈，特别是对用户的各种高速运动动作准确性判定、训练指导和动作错误纠正等，提升了用户娱乐应用体验。
11.在一个实施例中，所述电路模块包括动作捕捉算法处理模块和系统主板；
12.所述摄像头，用于拍摄用户的实时动作图像并生成视频流，将所述视频流传输至所述动作捕捉算法处理模块；
13.所述动作捕捉算法处理模块，用于将所述视频流转换成设定帧率的帧图片，利用动作捕捉算法从所述帧图片中计算出用户的运动轨迹，形成所述用户的肢体动作数据；
14.所述系统主板，用于输出所述播放音频数据，根据预存的参考动作数据对比分析所述肢体动作数据，以及生成所述语音提示输出至所述音响系统进行播放。
15.在一个实施例中，所述根据预存的参考动作数据对比分析所述肢体动作数据，包括：
16.将所述肢体动作数据与预存的参考动作数据进行作差，获得动作偏差数据，根据所述动作偏差数据生成纠错语音提示；
17.利用预存的参考动作数据判定所述肢体动作数据，得到所述用户的评分值，根据所述评分值生成评分语音提示。
18.在一个实施例中，所述摄像头还用于接受所述系统主板通过网络协议发送的通知消息，在不需要显示所述实时动作图像时，将所述摄像头的输出视频格式转换为改进格式；
19.其中，所述改进格式包括：仅有灰度分量格式、分辨率降至仅满足当前应用功能和/或视频编码码率降至仅满足当前应用功能。
20.在一个实施例中，所述音响系统包括音频处理电路和喇叭单元；其中，所述喇叭单元设于所述箱体的正面；
21.所述音频处理电路，用于接收所述系统主板输出的播放音频数据并进行音效处理，以及对所述播放音频数据和语音提示进行功率放大后输出至所述喇叭单元进行播放。
22.在一个实施例中，所述音频处理电路包括：依次连接的dsp芯片、数模转换芯片以及功放模块；其中，所述dsp芯片连接所述系统主板，所述功放模块连接所述喇叭单元；
23.所述dsp芯片，用于对系统主板输出的播放音频数据进行音效处理；
24.所述数模转换芯片，用于将所述播放音频数据和语音提示转换为模拟信号；
25.所述功放模块，用于对所述播放音频数据和语音提示进行功率放大后输出至所述喇叭单元进行播放。
26.在一个实施例中，所述音频处理电路还包括连接所述dsp芯片的无线话筒接收模块，用于接收无线话筒的语音信号，并将所述语音信号传输至系统主板或者传输至dsp芯片。
27.在一个实施例中，所述系统主板还用于获取用户选择的播放音频数据，识别所述播放音频数据所属的音乐类别风格，并根据所述音乐类别风格确定对应的音效模式；根据所述音效模式获取音效配置参数并发送至所述dsp芯片；
28.所述dsp芯片还用于根据所述音效配置参数对所述播放音频数据进行相应的音效处理。
29.在一个实施例中，所述音效配置参数包括：音量调节参数、滤波器参数、压缩比、启动/恢复时间中的一种或多种。
30.在一个实施例中，所述系统主板还用于当麦克风开启时切换至卡拉ok模式，向dsp芯片发送音效配置文件；接收麦克风输入的语音信息，对所述语音信息进行语义分析，并执
行相应指令操作；
31.所述dsp芯片还用于接收所述音效配置文件，开启内部话筒通道开关，并根据所述音效配置文件设置混响效果。
32.在一个实施例中，所述系统主板上还设有动捕外设接口，用于连接外部的动作捕获设备；其中，所述动作捕获设备用于检测用户的脚步动作数据并发送至所述系统主板；
33.所述系统主板还用于接收所述脚步动作数据，根据预存的参考动作数据对比分析所述肢体动作数据和脚步动作数据，并根据对比分析结果生成语音提示输出至所述音响系统进行播放。
34.在一个实施例中，所述系统主板还用于随机生成亮灯信号，控制一个未绑定的动作捕获设备亮灯；控制所述摄像头采集视频数据，并识别出该亮灯信号的动作捕获设备；计算出该动作捕获设备所在的空间位置，绑定该动作捕获设备与各摄像头视频空间关系；
35.其中，动作捕获设备按用户需求移动到使用位置，所有动作捕获设备最少被一个摄像头拍摄到。
36.在一个实施例中，所述系统主板还用于对已绑定的动作捕获设备及摄像头进行空间坐标建模；接收已绑定的动作捕获设备收集待绑定动作捕获设备的信号数据；根据信号数据换算出待绑定动作捕获设备与各已绑定动作捕获设备之间的距离，并通过三边或三角等定位算法，计算出待绑定的动作捕获设备的空间坐标；根据空间坐标，计算出待绑定的动作捕获设备与各摄像头视频的空间关系，根据所述空间关系并结合摄像头采集的视频数据，确定动作捕获设备与各摄像头之间的绑定关系。
37.在一个实施例中，所述系统主板上还设有视频信号接口，用于连接外部显示设备；
38.或者
39.所述系统主板上还设有麦克风外设接口，用于连接外部的麦克风；
40.或者
41.所述系统主板还用于接收用户通过所述麦克风的按键输入的操作指令，并执行所述操作指令对应的功能；
42.或者
43.所述系统主板还连接红外接收模块，用于接收红外遥控器的控制信号；或者
44.所述系统主板还连接蓝牙模块，用于接收蓝牙遥控器；
45.或者
46.所述系统主板还连接语音识别模块，用于识别用户通过拾音麦克风输入的语音信号。
47.在一个实施例中，所述系统主板还连接电源模块，所述电源模块包括：开关电源、电源切换电路、电源管理芯片、逆变电路，电源检测电路和mcu；
48.其中，所述开关电源连接220v交流电源，通过所述电源切换电路连接至所述mcu，所述电源管理芯片连接所述开关电源和电池，并通过所述逆变电路连接至所述电源切换电路；所述mcu通过所述电源检测电路连接至220v交流电源，并输出供电电源至系统主板。
49.在一个实施例中，所述箱体的底部设置有旋转底座，用于转动所述箱体以控制所述摄像头追踪用户的运动位置进行拍摄。
50.在一个实施例中，所述动作捕捉算法处理模块还用于计算所述用户运动轨迹与所
述实时动作图像之间的绝对空间关系，根据所述绝对空间关系预测出用户的预位移数据，并将预位移数据发送至所述系统主板；
51.所述系统主板还用于根据所述预位移数据输出驱动信号发送至所述旋转底座，驱动所述旋转底座转动，控制所述摄像头追踪用户的运动位置。
52.在一个实施例中，所述旋转底座包括：底壳、旋转电机、电机控制电路板、底座面盖、辅助滑轮以及电机轴套；
53.其中，所述电机轴套通过底座连接件与箱体紧固，所述底座连接件与所述电机轴套通过卡扣连接，将电动旋转底座与箱体连接为一体；
54.所述电机控制电路板，用于接收所述系统主板输出的驱动信号，驱动所述旋转电机旋转。
55.在一个实施例中，所述箱体前部设有带孔面板；其中，所述摄像头安装在带孔面板的任一孔位上。
56.在一个实施例中，所述摄像头通过减震结构固定在所述带孔面板上。
57.在一个实施例中，所述减震结构包括：螺丝、第一软性减震件、连接螺柱以及第二软性减震件；
58.其中，所述第一软性减震件卡在摄像头的pcb板孔位上；所述连接螺柱穿过第二软性减震件固定在带孔面板上；所述螺丝穿过第一软性减震件固定在所述连接螺柱上。
59.在一个实施例中，所述带孔面板固定在箱体前部，其中，所述带孔面板与箱体之间通过第三软性减震件软性连接。
60.在一个实施例中，所述音响系统为单声道模式，其中
61.所述喇叭单元包括全频喇叭，所述箱体的正面或背面布置有至少一个被动振膜；
62.或者
63.所述喇叭单元包括中高音喇叭和中低音喇叭，所述箱体的正面或背面布置有至少一个被动振膜；
64.或者
65.所述喇叭单元包括中高音喇叭和中低音喇叭，所述箱体的背面设有一个倒相管。
66.在一个实施例中，所述音响系统为双声道模式，其中
67.所述喇叭单元包括左声道全频喇叭和右声道全频喇叭，所述箱体的正面或背面布置有两个被动振膜；
68.或者
69.所述喇叭单元包括左声道中高音喇叭和左声道中低音喇叭，以及右声道中高音喇叭和右声道中低音喇叭；所述箱体的正面或背面布置有两个被动振膜；
70.或者
71.所述喇叭单元包括左声道中高音喇叭和左声道中低音喇叭，以及右声道中高音喇叭和右声道中低音喇叭，所述箱体的背面设有两个倒相管。
72.在一个实施例中，所述音响系统为2.1声道模式；其中
73.所述喇叭单元包括低音喇叭、左声道全频喇叭和右声道全频喇叭；所述箱体的背面布置有两个被动振膜或者布置有两个倒相管；
74.或者
75.所述喇叭单元包括低音喇叭，二分频的左声道全频喇叭和右声道全频喇叭；所述箱体的背面布置有两个被动振膜或者布置有两个倒相管。
76.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
77.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
78.图1是一个实施例的体感娱乐设备结构示意图；
79.图2是一个实施例的电路模块的结构示意图；
80.图3是摄像头输出视频格式控制流程图；
81.图4是一个实施例的体感娱乐设备电气结构图；
82.图5是电源模块的结构示意图；
83.图6是外部的动作捕获设备连接示意图；
84.图7是单个摄像头的配对方案示意图；
85.图8是双摄像头的配对方案示意图
86.图9是摄像头与动作捕获设备之间的绑定方案示意图；
87.图10是一个实施例的体感娱乐设备硬件结构的爆炸图；
88.图11为带孔面板结构示意图；
89.图12是摄像头的成像示意图；
90.图13是摄像头的减震结构安装示意图；
91.图14是第三软性减震件安装示意图；
92.图15是固定式地脚示意图；
93.图16是安装旋转底座侧面示意图；
94.图17是旋转底座控制原理图；
95.图18是一个实施例的旋转底座结构示意图；
96.图19是旋转底座的转动状态示意图；
97.图20是音响系统单声道安装形式示意图；
98.图21是音响系统双声道安装形式示意图；
99.图22是一个实施例的2.1声道音频系统的示意图；
100.图23是另一个实施例的2.1声道音频系统的示意图；
101.图24是外接麦克风示意图；
102.图25是单个体感娱乐设备的多人应用场景示意图；
103.图26是多个体感娱乐设备的多人应用场景示意图。
具体实施方式
104.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。
105.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作。
106.本技术的技术方案，参考图1所示，图1是一个实施例的体感娱乐设备结构示意图，该音箱结构上主要包括音响系统，至少一个摄像头以及电路模块；其中，摄像头设于体感娱乐设备的箱体上，可以获取体感娱乐设备前面的用户运动图像。
107.对于音响系统，其作用是用于播放电路模块输出的播放音频数据以及语音提示；例如，在播放音乐时，用户可以选择播放的音乐，通过音响系统进行播放。
108.摄像头的作用是在播放音频数据播放过程中，拍摄体感娱乐设备前方的用户动作产生的实时动作图像；例如在有肢体运动的场景中，用户在播放的音频引导下进行如游戏、舞蹈、健身等等运动，通过摄像头快速拍摄用户的实时动作图像。
109.电路模块主要是实现信息处理功能，主要用于输出播放音频数据至音响系统进行播放，例如，在舞蹈训练时，输出用户选择的摇滚、迪斯科、广场舞、太极等不同风格的舞曲至音频设备进行播放；或者可以选择进入卡拉ok模式，为用户提供卡拉ok体验。
110.同时，电路模块还接收摄像头拍摄的实时动作图像，根据所述实时动作图像获取用户的肢体动作数据，通过摄像头快速拍摄用户的实时运动数据，从而可以快速反馈用户的肢体动作；然后根据预存的参考动作数据对比分析该肢体动作数据，并根据对比分析结果生成语音提示输出至音响系统进行播放。
111.作为一个实施例，在上述根据预存的参考动作数据对比分析肢体动作数据时；可以将所述肢体动作数据与预存的参考动作数据进行作差，获得动作偏差数据，根据所述动作偏差数据生成纠错语音提示。
112.例如，在播放太极音乐时，用户跟着音乐节奏和引导信息练习太极动作，通过肢体动作数据对比，然后通过声音提示方式为用户提供与标准动作之间的对比结果，从而可以提示用户纠正错误动作，给予用户实时的交互反馈，提升用户娱乐应用体验。
113.另外，也可以利用预存的参考动作数据判定所述肢体动作数据，得到所述用户的评分值，根据所述评分值生成评分语音提示。
114.例如，在播放舞曲音乐时，用户在音乐播放过程中完成舞蹈工作，通过肢体动作数据对比，从而可以为用户的舞蹈训练过程进行评分，从而可以准确快速地反馈用户训练结果；再者，在游戏时，通过肢体动作数据对比，可以判定用户的得分点，从而进行快速准备的算分。
115.当然，在实际应用中，除了上述列举场景外，基于肢体动作数据，也可以进行更多场景模式下的应用，在此不再一一赘述。
116.为了更加清晰本技术的技术方案，下面结合更多实施例进行阐述。
117.在一个实施例中，参考图2，图2是一个实施例的电路模块的结构示意图，对于电路模块，其结构上可以包括动作捕捉算法处理模块和系统主板；其中，动作捕捉算法处理模块可以基于独立的芯片和电路实现，通过独立设置动作捕捉算法处理模块，可以提高计算能力，捕获高速的用户肢体动作，提升用户应用体验。
118.应用过程中，摄像头拍摄用户的实时动作图像并生成视频流，将所述视频流传输
至所述动作捕捉算法处理模块；动作捕捉算法处理模块将所述视频流转换成设定帧率(如转换为不大于120帧/s)的帧图片，利用动作捕捉算法从所述帧图片中计算出用户的运动轨迹，形成所述用户的肢体动作数据；系统主板作为体感娱乐设备的核心，用于输出播放音频数据，如用户选择的音乐；根据预存的参考动作数据对比分析上述得到的肢体动作数据，最后生成语音提示输出至音响系统进行播放。
119.在一个实施例中，本技术的体感娱乐设备还可根据外部显示设备接入状态或用户视频显示状态来控制摄像头的数据输出格式，系统主板实时通知摄像头改变视频采集的输出格式及分辨率，具体的，以改变后的输出视频格式为改进格式，改变前的输出正常视频格式下文为常规格式，参考图3所示，图3是摄像头输出视频格式控制流程图，则控制方案如下：
120.s1，启动摄像头应用，拍摄视频图像。
121.s2，判定当前是否接入外部显示设备时且需要显示用户视频；若是，执行s3，否则执行s4。
122.s3，通过网络协议实时通知摄像头输出常规格式的视频数据。
123.s4，通过网络协议实时通知摄像头改为输出改进格式，使其输出的视频分辨率及编码等下降至仅满足当前应用功能。
124.s5，运行摄像头应用程序输出视频数据，直至关闭摄像头应用程序。
125.另外，在输出改进格式的视频数据期间，如果当前系统接入外部显示设备时且需要显示用户视频，通知摄像头输出常规格式的视频数据。
126.对于当前应用功能，包括但不限于当前运行的应用中所需的跟踪用户运动轨迹或位置功能，改进格式的输出视频修改如下：
127.(1)视频采集格式改为仅有灰度分量y的yuv400格式；
128.(2)分辨率降至仅满足当前应用功能；
129.(3)视频编码码率降至仅满足当前应用功能。
130.上述实施例的方案，当接入外部显示设备接入且需要显示用户视频时，通过网络协议实时通知摄像头输出常规格式的视频数据，而当没有接入外部显示设备，或者接入外部显示设备但不需要显示用户视频时，通过网络协议实时通知摄像头改为输出改进格式，使其输出的视频分辨率及编码等下降至仅满足当前应用功能，从而达到智能控制视频格式，降低数据处理量，以减少带宽占用及传输延时。
131.作为实施例，继续参考图2，对于音响系统，主要包括音频处理电路和喇叭单元；其中，喇叭单元设于所述箱体的正面；对于音频处理电路，其作用主要是接收系统主板输出的播放音频数据并进行音效处理，以及对播放音频数据和语音提示进行功率放大后输出至所述喇叭单元进行播放。
132.上述实施例中，通过独立设置动作捕捉算法处理模块捕获高速的用户肢体动作，系统主板与音频处理电路相互配合，系统主板实现系统控制、分析处理等相关功能，音频处理电路主要负责音频数据的处理，提高了数据处理效率和音效处理效果。
133.以上实施例陈述了电路模块和音箱设备的电气结构，为了更加清晰本技术的体感娱乐设备的电气结构，下面结合实施例作进一步阐述。
134.在一个实施例中，参考图4所述，图4是一个实施例的体感娱乐设备电气结构图；对
于音频处理电路，可以包括：
135.依次连接的dsp(digital signal processing，数字信号处理)芯片、数模转换芯片以及功放模块；其中，所述dsp芯片连接所述系统主板，所述功放模块连接所述喇叭单元。
136.对于dsp芯片，主要作用是对系统主板输出的播放音频数据进行音效处理；数模转换芯片用于将所述播放音频数据和语音提示转换为模拟信号；功放模块用于对所述播放音频数据和语音提示进行功率放大后输出至所述喇叭单元进行播放。
137.进一步的，音频处理电路还可以包括连接所述dsp芯片的无线话筒接收模块，用于接收无线话筒的语音信号，并将语音信号传输至系统主板或者传输至dsp芯片。
138.具体的，无线话筒的语音信号可以直接给dsp芯片处理后发送至喇叭单元进行播放，也可以作为控制信号输入到系统主板中进行处理。
139.继续参考图3，作为实施例，系统主板上还设有视频信号接口，该视频信号接口用于连接外部显示设备，如电视机、投影仪等。进一步的，系统主板上还可以设置麦克风外设接口、红外接收模块、蓝牙模块以及语音识别模块等。
140.其中，麦克风外设接口可以连接外部的麦克风，用户通过麦克风的按键可以输的操作指令，并由系统主板执行这些操作指令对应的功能；例如，通过麦克风上的按键，实现话筒音量加、减；音乐音量加减；切歌；上一曲、下一曲；原唱、伴唱切换；静音等功能。
141.红外接收模块可以接收红外遥控器的控制信号；蓝牙模块可以接收蓝牙遥控器(如腕表、手环、集成蓝牙发射的u段麦克风等)；语音识别模块可以识别用户输入的语音信号。
142.对于体感娱乐设备的电源，如图5所示，图5是电源模块的结构示意图图，可以采用内置电源(电池供电系统)或者外接电源。该电源模块包括：开关电源、电源切换电路、电源管理芯片、逆变电路，电源检测电路和mcu；其中，开关电源连接220v交流电源，通过电源切换电路连接至mcu，电源管理芯片连接开关电源和电池，并通过逆变电路连接至电源切换电路；mcu通过电源检测电路连接至220v交流电源，并输出供电电源至系统主板。
143.上述电源电路中，电源切换电路根据mcu控制选择接通开关电源还是电池来对系统主板进行供电；mcu通过电源检测电路来检测是否接入220v交流电源；电源管理芯片可以管理电池供电，电池供电通过逆变电路后输入电源切换电路。
144.在一个实施例中，为了适应户外以及移动使用需求，本技术可以进行如下供电方案，当开机时，mcu检测通过电源检测电路检测是否接入220v交流电源，如果没有接入220v交流电源时，控制电源切换电路自动切换到电池进行供电的模式，此时，为了满足长时间使用要求，mcu可以将切断除蓝牙模组、功放以及mcu供电电路，关闭耗电的部分，包括与视频相关的电路电源，并且屏蔽显示输出(如hdmi)、wifi、摄像头等功能；当mcu检测到接入220v交流电源时，mcu电源切换电路切换到开关电源进行供电，同时关闭逆变电路，此时，开关电源通过电源管理芯片可以为电池进行充电，且控制所有部件功能进入正常工作。
145.另外，本技术的体感娱乐设备的系统主板上还可以设置动捕外设接口，用于连接外部的动作捕获设备，动作捕获设备可以检测用户的脚步动作数据并发送至系统主板进行使用；动作捕获设备可以是跳舞毯、跳舞踏板等；对于连接方式，可以是有线连接方式，如usb连接方式，也可以采用无线方式，如蓝牙、wifi、2.4g/5.8g等连接方式；参考图6，图6是外部的动作捕获设备连接示意图，其中左图是有线连接，右图是无线连接。
146.需要说明的是，体感娱乐设备可以连接多个动作捕获设备，摄像头可以同时拍摄多个用户的实时动作图像，系统主板可以分别对各个用户的实时动作图像进行相应处理；例如在游戏中，多个用户可以同时进行游戏，从而大大地增加了互动性和趣味性。
147.对于外部的动作捕获设备的使用，系统主板可以接收脚步动作数据，根据预存的参考动作数据对比分析肢体动作数据和脚步动作数据，并根据对比分析结果生成语音提示输出至音响系统进行播放。
148.上述实施例中，并摄像头捕获用户的肢体动作数据，通过外部的动作捕获设备捕获用户的脚步动作数据，结合两种数据对用户的运动过程进行立体式的反馈检测；极大提升了游戏、舞蹈的判定准确性，提升了游戏、舞蹈的体验。
149.如图6中的跳舞踏板为例，用户选择一首舞曲后，然后再跳舞踏板上完成舞蹈，在跳舞过程中，外部动作捕获设备可以检测用户的脚步动作数据，同时，通过摄像头拍摄可以得到用户的肢体动作数据，系统主板可以根据这两种动作数据进行分析处理；由此，可以对用户的肢体动作实现游戏判定得分、舞蹈评分和太极纠错等功能。
150.在上述实施例中，体感娱乐设备在单机场景下，需要配对一个或多个摄像头及一个或多个外部动作捕获设备(本实施例将以跳舞踏板为例)；在对用户的体感动作进行评分时，评价系统(包括运动轨迹评价及运动位置评价)评价一名用户，需要结合这名用户对应动作捕获设备及对应摄像头所采集的数据来计算评价结果，因此体感娱乐设备不仅需要配对摄像头和动作捕获设备，还要将摄像头与动作捕获设备进行绑定。
151.一般情况下，如采用常规的人工匹配方式，为每个设备完成配对及绑定工作导致用户的操作工作量很大，为方便配对及绑定，参考图7和图8所示，图7是单个摄像头的配对方案示意图，图8是双摄像头的配对方案示意图。本技术在体感娱乐设备的摄像头和外部动作捕获设备进行匹配时，采用如下配对方案：
152.(1)体感娱乐设备配对摄像头及动作捕获设备的改进使用一个已配对完成的摄像头配对其它设备，每个设备机身均存在一个图像化的唯一标识；
153.(2)当体感娱乐设备切换至自动配对模式时，已配对的摄像头会将采集到的视频数据发送到体感娱乐设备，体感娱乐设备实时分析并识别获取唯一标识，标识成功后，则自动完成设备配对。
154.在一个实施例中，当体感娱乐设备与设备完成配对后，需要完成摄像头与动作捕获设备的绑定，为减少绑定所需的人工工作量，绑定方案可以如下：
155.(1)将动作捕获设备按用户需求移动到使用位置；
156.(2)将摄像头安放至可拍摄到用户及动作捕获设备的位置，并确保所有动作捕获设备最少被一个摄像头拍摄到；
157.(3)体感娱乐设备随机生成亮灯信号；
158.(4)体感娱乐设备控制一个未绑定的动作捕获设备亮灯；
159.(5)体感娱乐设备通过摄像头采集视频数据，并识别出该亮灯信号的动作捕获设备；
160.(6)体感娱乐设备计算出该动作捕获设备所在的空间位置，绑定该动作捕获设备与各摄像头视频空间关系。
161.作为实施例，进一步的，在绑定摄像头与动作捕获设备时，可能出现摄像头角度问
题或中间有障碍物阻挡，导致摄像头无法采集动作捕获设备的亮灯信号，使绑定出现失败的情况。
162.为了提升绑定精确度及成功率，参考图9所示，图9是摄像头与动作捕获设备之间的绑定方案示意图，其中，左侧是单个摄像头的绑定方案，右侧是双摄像头的绑定方案，本技术的绑定方案，进一步可以如下：
163.(1)对已绑定的动作捕获设备及摄像头进行空间坐标建模；
164.(2)已绑定的动作捕获设备收集待绑定动作捕获设备的信号数据(如2.4g/5.8g无线信号)，并把数据传输给体感娱乐设备；
165.(3)体感娱乐设备根据信号数据换算出待绑定动作捕获设备与各已绑定动作捕获设备之间的距离，并通过三边或三角等定位算法，计算出待绑定的动作捕获设备的空间坐标；
166.(4)体感娱乐设备根据空间坐标，计算出待绑定的动作捕获设备与各摄像头视频的空间关系，根据空间关系并结合摄像头采集的视频数据，精确地确定动作捕获设备与各摄像头之间的绑定关系。
167.上述实施例，提供了体感娱乐设备、摄像头和动作捕获设备的匹配和绑定方案，极大提高了匹配和绑定效率，提升用户体验。
168.为了更加清晰本技术的体感娱乐设备的结构特征，下面结合若干实施例来阐述体感娱乐设备的硬件结构。
169.参考图10所示，图10是一个实施例的体感娱乐设备硬件结构的爆炸图；在本实施例中，体感娱乐设备的箱体前部设有带孔面板；其中，摄像头安装在带孔面板的任一孔位上，喇叭单元中的高音喇叭也可以安装在孔位上；参考图11，图11为带孔面板结构示意图，带孔面板上布置了多个圆形孔，摄像头、喇叭单元(高音喇叭)可以装配到面板上的任意圆孔；例如，在圆形孔上可以适配1～2个摄像头；另外，结合喇叭单元的选取，在带孔面板上适配1～2个高音喇叭，可以满足不同功能、不同成本需求、实现体感娱乐设备的模块化搭配。
170.在上述实施例中，参考图12所示，图12是摄像头的成像示意图，图中左侧为单个摄像头的成像图，右侧是双摄像头成像图；单个摄像头采集的视频数据为二维成像，由于用户实际环境是三维空间，而当单个摄像头且摄像头处于静态时，所采集的二维视频数据会导致其中一个维度数据的严重损失，如果通过算法弥补，会产生大量运算，使系统性能下降，导致无法保证数据处理实时性。
171.据此，本技术技术方案通过设置两个或以上摄像头，从不同位置获取不同角度的视频数据，进而可以通过相对简单的算法合并视频数据来高效地得到三维空间数据，使系统运算时间相对减少，提升系统响应速度，进一步优化体验效果。
172.继续参考图10，如图中所示，图中为2.1声道的音响系统设计，喇叭单元包括一个双音圈中低音声道喇叭和左声道高音喇叭和右声道高音喇叭，在箱体的背板设置倒相管；在喇叭单元与带孔面板之间设置喇叭网；拾音麦克风和语音识别模块设置在箱体的顶部，便于捕获语音信号；红外接收模块设置在箱体前部，便于接收红外信号；电源及功放模块设置在一个pcb板卡上，系统主板与功放模块之间设置有屏蔽罩，避免相互干扰；进一步的，动作捕捉算法处理模块可以设置在屏蔽罩上，在背板后部可以设置动捕外设接口，麦克风外设接口和外部电源接口等。
173.对于摄像头，优选的，摄像头通过减震结构固定在带孔面板上；对于减震结构，可以包括：螺丝、第一软性减震件、连接螺柱以及第二软性减震件；参考图13所示，图13是摄像头的减震结构安装示意图；上图是整体安装结构爆炸图，下图是第一软性减震件安装结构的爆炸图；如图中所示，第一软性减震件卡在摄像头的pcb板孔位上，连接螺柱穿过第二软性减震件固定在带孔面板上，螺丝穿过第一软性减震件固定在所述连接螺柱上。
174.更进一步的，带孔面板与箱体之间可以通过第三软性减震件软性连接，参考图14所示，图14是第三软性减震件安装示意图，如图中，第三软性减震件可以粘贴在箱体上。
175.上述实施例中，由于摄像头内置在音箱内，喇叭单元工作时的震动会与箱体引起共振，同时会引起摄像头的震动，据此，设计了摄像头与箱体之间连接的减震结构，且摄像头没有直接安装在箱体上的方案，由此减少了摄像头与箱体之间的耦合关系，提升了拍摄效果。
176.本技术的体感娱乐设备的箱体设计，可以采用常规的固定式地脚外，如图15所示，图15是固定式地脚示意图，在前后地脚设计中，前地脚高于后地脚，从而可以形成20
°
上仰倾角；实际应用中，可以根据需求来设计地脚形式，例如设计上仰倾角可调的方案。
177.进一步的，为了实现体感娱乐设备对用户的动作图像的全面准确的捕获，本技术的体感娱乐设备还可以在箱体下设置旋转底座，参考图16所示，图16是安装旋转底座侧面示意图；通过电动的旋转底座结合地脚形式，体感娱乐设备可以在一定范围内进行转动，从而可以在使用过程中，通过转动箱体以控制摄像头追踪用户的运动位置进行拍摄，实现对用户进行定位跟踪拍摄功能。
178.在一个实施例中，在对用户进行定位跟踪拍摄时，可以通过动作捕捉算法处理模块计算用户运动轨迹与实时动作图像之间的绝对空间关系，根据绝对空间关系预测出用户的预位移数据，并将预位移数据发送至系统主板；由系统主板进行相应处理，根据预位移数据输出驱动信号发送至旋转底座，驱动旋转底座转动，从而控制摄像头追踪用户的运动位置，同时也能够保证喇叭单元始终指向用户，保证了音频播放效果。
179.参考图17所示，图17是旋转底座控制原理图，旋转底座的电气部分包括旋转电机和电机控制电路板；在控制过程中，首先通过摄像头(可以采用广角摄像头)拍摄用户实时视频，得到视频流输出至动作捕捉算法处理模块，利用动作捕捉算法处理模块的独立处理能力，先对视频流进行帧率转换，利用帧图片计算人体骨骼运动轨迹，然后计算用户的人体骨骼运动轨迹与实时动作图像之间的绝对空间关系，从而预测出用户的预位移数据，将预位移数据发送至系统主板，系统主板通过对预位移数据的处理，编译为驱动信号，将驱动信号发送至电机控制电路板，电机控制电路板驱动旋转电机运行，以达到追踪用户运动位置的目的。
180.上述实施例中，通过追踪用户运动位置，可以使得用户始终处于实时运动图像的中心位置，从而可以更好地拍摄到用户的肢体动作，避免用户运动中超出拍摄范围而无法捕获的情况，提升了体感娱乐设备全方位拍摄功能，确保了体感娱乐设备使用效果。
181.在一个实施例中，体感娱乐设备还可以通过摄像头测量出用户到体感娱乐设备之间的距离，系统主板根据测量距离自动调整音响系统音量，例如，通过测量距离和调整音量，使用户始终保持80
‑
85dbspl的舒适听音声压下进行舞蹈、健身、游戏等。
182.对于旋转底座，参考图18所示，图18是一个实施例的旋转底座结构示意图，该旋转
底座包括：底壳、旋转电机、电机控制电路板、底座面盖、辅助滑轮以及电机轴套；其中，电机轴套通过底座连接件与箱体紧固，底座连接件与电机轴套通过卡扣连接，将电动旋转底座与箱体连接为一体，电机控制电路板通过信号线与电源线连接至旋转电机，并连接系统主板。
183.在控制过程中，系统主板向电机控制电路板发送驱动信号，电机控制电路板接收驱动信号后，驱动旋转电机旋转，从而实现追踪用户运动位置功能。
184.对于旋转底座的转动状态，参考图19所示，图19是旋转底座的转动状态示意图；通过摄像头识别用户运动轨迹，驱动旋转底座的电机以角速度不大于0.1rad/s旋转，自动跟踪用户位置，以保证用户在距离产品1.5米距离时，横向小于1米/秒的移速内在画面的中央位置，另外，由于喇叭单元也跟随旋转底座追踪用户位置，从而保证喇叭发声轴线始终指向用户，让用户始终获得最好的声音体验。
185.为了提升本技术的体感娱乐设备的音频播放效果，音响系统可以提供多种安装形式安装，下面将结合实施例对音响系统的阐述多种安装形式。
186.在一个实施例中，音响系统设计成单声道模式；参考图20所示，图20是音响系统单声道安装形式示意图；单声道满足“全频喇叭单元 被动振膜”、“两分频喇叭单元 被动振膜”和“两分频喇叭单元 倒相管”三种形式的安装，具体包括如下：
187.(1)“全频喇叭单元 被动振膜”形式，喇叭单元包括全频喇叭，箱体的正面或背面布置有至少一个被动振膜；其中，全频喇叭可以为1.5～4英寸，数量可以为1～4个；被动振膜可以为2～5英寸，数量可以为1～2个，可布置在箱体正面或背面。
188.(2)“两分频喇叭单元 被动振膜”形式，喇叭单元包括中高音喇叭和中低音喇叭，箱体的正面或背面布置有至少一个被动振膜；其中，中高音喇叭单元可以为0.75～2英寸；中低音喇叭可以为2.5～5英寸；被动振膜为可以为2～5英寸，可布置在箱体正面或背面。
189.(3)“两分频喇叭单元 倒相管”形式，喇叭单元包括中高音喇叭和中低音喇叭，箱体的背面设有一个倒相管；其中，中高音喇叭单元可以为0.75～2英寸；中低音喇叭可以为2.5～5英寸；倒相管开孔最大尺寸可以为30mm～100mm。
190.在一个实施例中，音响系统设计成双声道模式；参考图21所示，图21是音响系统双声道安装形式示意图；双声道满足“双声道全频喇叭单元 被动振膜”、“双声道两分频喇叭单元 被动振膜”、“双声道两分频喇叭单元 倒相管”三种形式的安装，具体包括如下：
191.(1)双声道两分频喇叭单元 被动振膜”形式，所述喇叭单元包括左声道全频喇叭和右声道全频喇叭，箱体的正面或背面布置有两个被动振膜；其中，每声道的全频喇叭可以为1.5～4英寸，数量可以为1～4个；被动振膜可以为为2～5英寸，数量可以为1～2个，可布置在箱体正面或背面。
192.(2)“双声道两分频喇叭单元 被动振膜”形式，喇叭单元包括左声道中高音喇叭和左声道中低音喇叭，以及右声道中高音喇叭和右声道中低音喇叭；箱体的正面或背面布置有两个被动振膜；每声道的中高音喇叭单元可以为0.75～2英寸；中低音喇叭可以为2.5～5英寸，可以是双音圈中低音喇叭(一个喇叭单元满足双声道输出)；被动振膜为2～5英寸，可布置在箱体正面或背面。
193.(3)“双声道两分频喇叭单元 倒相管”形式，喇叭单元包括左声道中高音喇叭和左声道中低音喇叭，以及右声道中高音喇叭和右声道中低音喇叭，所述箱体的背面设有两个
倒相管；其中，每声道中高音喇叭单元可以为为0.75～2英寸；中低音喇叭可以为2.5～5英寸，可以是双音圈中低音喇叭(一个喇叭单元满足双声道输出)；倒相管开孔最大尺寸可以为30mm～100mm。
194.基于上述双声道设计方案，本技术采用2.1双声道设计，在一个实施例中，其中双声道可以采用全频喇叭单元设计，如图22所示，图22是一个实施例的2.1声道音频系统的示意图，采用“2.1声道 被动振膜”(图a)或者“2.1声道 倒相管”(图b)方案。
195.在另一个实施例中，其中双声道可以采用两分频设计，如图23所示，图23是另一个实施例的2.1声道音频系统的示意图，采用“2.1声道 被动振膜”(图a)或者“2.1声道 倒相管”(图b)方案。
196.本技术的体感娱乐设备，特别适用于舞蹈场景中，不同用户选择的舞曲风格不同，常见的舞曲有中国舞、摇滚、迪斯科、广场舞、嘻哈、hi
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pop、太极等多种舞蹈风格；为了便于用户快速搜索所需的舞曲，本技术的体感娱乐设备还可以内置多种音效模式，使得不同歌曲类别自动匹配相应的音效模式。
197.在前述实施例中，针对于系统主板和dsp芯片相互配合工作，以实现所需的功能做了相关介绍，为了更加清晰本技术的自动匹配相应的音效模式功能，据此，在以下实施例中，结合以系统主板和dsp芯片的交互处理来进行描述。
198.在一个实施例中，系统主板获取用户选择的播放音频数据，识别所述播放音频数据所属的音乐类别风格，并根据所述音乐类别风格确定对应的音效模式；根据所述音效模式获取音效配置参数并发送至所述dsp芯片；dsp芯片根据所述音效配置参数对所述播放音频数据进行相应的音效处理。对于音效配置参数，可以包括：音量调节参数、滤波器参数、压缩比、启动/恢复时间等。
199.下面结合2.1双声道音响系统为例，对“迪斯科”和“太极”两种舞蹈风格的自动匹配过程进行描述：
200.(1)当用户选择“迪斯科”舞蹈风格时，系统主板(例如通过rs232通讯口)向dsp芯片发送音效配置参数(例如：低音音量增加6db，80hz提升6db，q值为1,全频音箱通道(左、右喇叭)音量衰减1db,打开一个hishift滤波器，参数为频率为3khz，幅度为2，q值为1，同时，打开低音通道限幅器并将参数配置为阈值～3db,压缩比10:1，启动时间10ms,恢复时间200ms)，dsp芯片根据音效配置参数对所播放的音乐进行相应的音效处理。
201.通过上述音效配置参数，可以适应于“迪斯科”舞曲“强劲的、不分轻重的、像节拍器一样作响的4/4拍子，歌词和曲调简单”特点，从而可以自动匹配舞曲风格，使得用户能够得到更好的应用体验。
202.(2)当用户选择“太极”风格歌曲类别时，系统主板向dsp芯片发送音效配置参数(例如：打开一个高通滤波器并将频率设置为80hz阶数为二阶，低音通道音量衰减3db,低音通道低通滤波器频率由默认120hz修改为500hz，全频音箱通道(左、右喇叭)打开一个eq频点参数设置为频率250hz，q值1幅度为 3db,打开第二个eq频点，参数设置为频率600hz，q值为0.5db幅度为 2db),打开第三个eq频点，参数设置为频率6.3khz，q值为1幅度为 3db。
203.通过上述音箱配置参数，可以适应于“太极”风格歌曲特点，体感娱乐设备可以发出饱满、悦耳、清晰、通透的太极音乐，使得用户能够得到更好的应用体验。
204.在另一个实施例中，体感娱乐设备也可以设置卡拉ok模式自动匹配方案，当系统
主板检测到当麦克风开启时，自动切换至卡拉ok模式，向dsp芯片发送音效配置文件，打开dsp芯片内部的话筒通道开关，并打开混响效果。同时，系统主板也可以接收麦克风发送的控制信息并执行相应操作，例如：用户可以通过麦克风进行语音点歌。
205.例如：用户可以用户麦克风上的按键实现快速点歌操作，通过麦克风上按键还能实现话筒音量加、减；音乐音量加减；切歌；上一曲、下一曲；原唱、伴唱切换；静音等操作功能。
206.在使用麦克风功能时，通过无线话筒接收模块配对后可使用麦克风功能；同时，如图24所示，图24是外接麦克风示意图，体感娱乐设备也可以通过配置的带音频输入功能的通用接口(如usb接口)，外接扩展有线或无线麦克风系统。
207.如上述实施例中，本技术提供的体感娱乐设备，可以设置单个或多个摄像头，通过多个摄像头协作提高识别率；同时，该体感娱乐设备也可以支持多设备多摄像头联动协作，结合所连接的外部动作捕获设备，全方位捕捉场景下多用户的精准识别，同时多个音箱形成全场景沉浸式声音听感，为用户带来更震撼的声音体验。
208.参考图25所示，图25是单个体感娱乐设备的多人应用场景示意图；图中每个体感娱乐设备设置一个摄像头或者多个摄像头，多个人同时使用该体感娱乐设备进行体感娱乐运动，可以与多个人的动作捕获设备互联，从而进行体感娱乐运动。
209.参考图26所示，图26是多个体感娱乐设备的多人应用场景示意图；图中每个体感娱乐设备可以设置一个摄像头或者多个摄像头，多个人同时使用多个体感娱乐设备进行体感娱乐运动，各个体感娱乐设备可以与多个人的动作捕获设备互联，从而进行体感娱乐运动。
210.综合上述各实施例，本技术提供的体感娱乐设备是一款集成了音响系统(喇叭单元、功放模块、数模转换模块等)，系统主板，摄像头，动作捕捉算法处理模块，语音识别模块等的一体化智能设备，用户通过使用该设备，可完成高速的运动ai判定游戏、健身训练、舞蹈指导等，可以为用户在娱乐活动中提供极佳的应用体验。
211.以上所述仅是本技术的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。