基于音频实时定位技术的声场自适应系统、方法、存储介质与流程

技术特征：

1.一种基于音频实时定位技术的声场自适应方法，其特征在于，所述基于音频实时定位技术的声场自适应方法包括：

步骤一，利用扬声器进行影音流的播放，同时多个扬声器节点间通过时间同步单元自组网，并以固定时间周期和间隔向外播放以预订方式调制的音频定位信号；

步骤二，一个及以上的电子终端接收所述扬声器节点播放的音频定位信号，并对接收的音频定位信号进行去噪、解调处理，并基于解调后的音频定位信号计算距离差，并将计算结果反馈至各扬声器节点；

步骤三，各扬声器节点接收各个电子终端反馈的计算结果，同时各个扬声器节点基于所述计算结果以到达所选或默认终端的影音流时间相同为目标，通过主动延时处理调节经过各个扬声器节点的影音流播放的时延。

2.如权利要求1所述基于音频实时定位技术的声场自适应方法，其特征在于，步骤二中，所述对接收的音频定位信号进行去噪、解调处理，并基于解调后的音频定位信号计算距离差包括：

(1)利用数字滤波器对接收到的音频信号进行滤波去噪处理；对滤波后的数据进行数学变换，得到信号的时频矩阵；

(2)利用已知信号的调频率，对矩阵进行旋转变换，计算矩阵在水平轴上的能量累计，计算相邻能量累计的变化量估计音频信号的到达时刻Tc；以检测的时间戳Tc为基准，前后各截取N/2检测窗口大小的采样数据，与模板信号计算广义互相关度；

(3)于定位到信号相关性的最大峰后，再向前进行倒序回溯峰值搜索法，选取第一个超过峰值阈值的时刻，作为音频信号的到达时刻估计

其中α(0<α≤1)为阈值系数；

(4)根据每个扬声器节点获取到的到达时延乘以声速C获取距离或距离差结果。

3.如权利要求1所述基于音频实时定位技术的声场自适应方法，其特征在于，步骤三中，所述以到达所选或默认终端的影音流时间相同为目标，通过主动延时处理调节经过各个扬声器节点的影音流播放的时延包括：

以固定发声周期内第一智能扬声器节点的时间系统为基准，计算声场内其余各智能扬声器节点的信号相较于第一智能扬声器节点的信号，基于到达听音者位置处的时间差异，进而计算声场内其余各智能扬声器节点在下一周期中与原定发声时刻相比所需的延时长度。

4.如权利要求1所述基于音频实时定位技术的声场自适应方法，其特征在于，所述以到达终端的影音流时间相同为目标，通过主动延时处理调节经过各个扬声器节点的影音流播放的时延包括以下步骤：

1)记录电子终端解算的各智能扬声器节点到听音者位置处的距离差为δ2/1，δ3/2，…，δn/n-1，其中δn/n-1表示声场内第n音箱与第n-1智能扬声器节点到听音者位置处的距离差；

2)根据距离差，利用下式反算除第一智能扬声器节点外的各智能扬声器节点音频信号到达听音者位置处的时间相对于第一音箱的时间差：

其中，ΔTn表示第n音箱相对第一智能扬声器节点的信号到达时间差，δk/k-1表示第k智能扬声器节点与第k-1智能扬声器节点到听音者位置处的距离差，c表示常温常压下给定的声速；

3)根据计算得到的除第一智能扬声器节点外其余各智能扬声器节点的时间差，对各智能扬声器节点进行自适应的延时调整即在原各音箱指定的发声时间戳基础上，增加-ΔTn的时延；其中，若ΔTn为正，则第n智能扬声器节点发声需提前原定发声时间戳|ΔTn|；若ΔTn为负，则第n智能扬声器节点发声需延后原定发声时间戳|ΔTn|；

4)结束本周期对各智能扬声器节点发声的时延处理；并判断确认最佳听音者身份是否发生转移，如果否，则开启新一轮周期的状态检测与时延处理；如果是，则清空系统维持的延时标志位，针对转移后的听音位，再次进行延时调整。

5.一种实施权利要求1～4任意一项所述声场自适应方法的基于音频实时定位技术的声场自适应系统，其特征在于，所述基于音频实时定位技术的声场自适应系统包括：

智能扬声器节点，用于播放影音流，并根据数据流特点播出不同声道；用于以固定时间周期和间隔向外播放以预订方式调制的音频定位信号；同时用于接收电子终端的信号反馈，并调节经过智能扬声器节点的影音流播放时延；

电子终端，用于将接收的音频定位信号进行去噪处理，同时用于进行音频定位信号解调及距离差的计算，并将结果反馈至各个智能扬声器节点。

6.如权利要求5所述基于音频实时定位技术的声场自适应系统，其特征在于，所述智能扬声器节点间通过射频单元进行时间同步。

7.如权利要求5所述基于音频实时定位技术的声场自适应系统，其特征在于，所述智能扬声器节点设置有音频接口、模数转换模块、处理器、数模转换模块、功率放大模块、扬声器、射频收发处理器以及天线；

所述处理器，用于利用同步信号处理、时间管理逻辑、信号调制处理逻辑与发声管理逻辑进行影音流播放、无线通信、时间同步、定位信号发射和主动延时控制。

8.如权利要求5所述基于音频实时定位技术的声场自适应系统，其特征在于，所述音频定位信号的频率在可听波段及近可听波段之超声波段范围之内，并可进行频率调制。

9.如权利要求5所述基于音频实时定位技术的声场自适应系统，其特征在于，所述电子终端为包含麦克风的智能设备；

所述智能设备包括但不限于系统搭配的专用标签设备、安装有配套应用程序的智能手机/智能穿戴设备。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1-5所述基于音频实时定位技术的声场自适应方法。

技术总结
本发明属于电子信息技术和室内定位技术领域，公开了一种基于音频实时定位技术的声场自适应系统、方法、存储介质，智能扬声器节点播放影音流，并根据数据流特点播出不同声道；以固定时间周期和间隔向外播放以预订方式调制的音频定位信号；同时接收电子终端的信号反馈，并调节经过智能扬声器节点的影音流播放时延；电子终端将接收的音频定位信号进行去噪处理，同时进行音频定位信号解调及距离差的计算，并将结果反馈至各个智能扬声器节点。本发明可自适应地对每个音箱的发声进行精准的时延处理，以保证每个音箱发出的声音能同时到达听音者的位置，实现最佳听音位置的自适应调整。

技术研发人员：陈锐志;叶锋;徐诗豪;钱隆;李正;
受保护的技术使用者：浙江德清知路导航科技有限公司;
技术研发日：2021.10.25
技术公布日：2022.01.28