使用UWB地理定位来对声道进行平衡的方法

摘要

一种用于对声道进行平衡的方法，所述方法包括获取阶段，所述获取阶段包括获取校准增益以便使所述声道在校准位置平衡的步骤；所述平衡方法此外包括操作阶段，所述操作阶段包括实时执行的以下步骤：‑实施UWB地理定位以便定义包括UWB通信部件的移动设备的当前位置(COUR)；‑针对每个声道，产生操作增益，所述操作增益取决于移动设备的当前位置(COUR)、校准位置、以及与所述声道相关联的校准增益，所述操作增益使得声道能够在当前位置平衡；‑向每个声道施加与所述声道相关联的操作增益。

说明书

技术领域

本发明涉及对音频广播系统的声道进行平衡的领域。

背景技术

音频广播系统的设计者不断地寻求改善它们的音频广播系统所发射的声音信号的质量，并且因此改善用户的声音体验。

为此目的，在设计和制造这些音频广播系统时，设计者当然尝试改善他们的音频广播系统的固有声音质量。

设计者还尝试改善音频广播系统在操作期间将音频广播系统所处的环境考虑在内的方式并且改善用户的声音体验。

某些新晋的相连的扬声器组件因此结合有音频处理处理器，所述音频处理处理器基于这些扬声器组件的环境的声学效果来优化音频广播。这些相连的扬声器组件中的每一个扬声器组件均包括集成到此相连的扬声器组件中的麦克风阵列。相连的扬声器组件发射测试声学信号，使用麦克风阵列来获取由所述测试声学信号的反射所导致的所得信号，并且利用所得信号来定义相连的扬声器组件的环境。相连的扬声器组件然后针对此环境调节某些设置，以便优化音频广播。

某些多声道放大器、例如在家庭影院装置中使用的放大器允许用户使用遥控器来手动调节各个声道的水平。声音的回放效果非常好，但是这种手动调节是使用尤其对于不熟悉此类技术的用户而言操作起来极为复杂的菜单来执行的。此外，当用户改变了位置时，这些设置就不再适用。

发明内容

本发明的目的是优化音频广播系统所提供的音频广播和声音体验，而这种优化不需要用户进行复杂操作。

为了实现这个目的，提出了一种用于对各自包括喇叭的多个声道进行平衡的方法，所述平衡方法包括获取阶段，所述获取阶段包括针对每个声道获取校准增益的步骤，所述校准增益已经在校准阶段期间以校准位置进行了定义，所述校准增益使得所述声道能够在所述校准位置平衡；

所述平衡方法此外包括操作阶段，所述操作阶段包括实时执行的以下步骤：

-使用UWB锚点实施超宽带(UWB)地理定位，以便定义包括UWB通信部件的移动设备的当前位置；

-针对每个声道，产生操作增益，所述操作增益取决于移动设备的当前位置、校准位置、以及与所述声道相关联的校准增益，所述操作增益使得声道能够在当前位置平衡；

-向每个声道施加与所述声道相关联的操作增益。

根据本发明的平衡方法因此实时检测移动设备的当前位置，并且因此检测拥有移动设备的用户的当前位置，并且基于当前位置来对声道进行平衡。因此，无论用户的位置如何，都实时地且自动地对声道进行平衡，使得用户无需执行任何调节即可实现这种优化的音频广播。

还提出了如以上所描述的平衡方法，其中，所述喇叭集成到扬声器组件中，并且其中，所述UWB锚点集成到所述扬声器组件中。

还提出了如以上所描述的平衡方法，其中，所述校准阶段使用包括麦克风的所述移动设备或使用包括麦克风的测试设备，并且所述方法包括以下步骤：

-当所述移动设备或所述测试设备位于所述校准位置时，命令相继地经由所述声道中的每一个声道发射出发射的校准声学信号，并且针对每个声道：

-使用所述移动设备的或所述测试设备的麦克风获取接收的校准声学信号，所述接收的校准声学信号是由所述声道发射出所述发射的校准声学信号所导致的；

-基于所述接收的校准声学信号的至少一个特征定义所述校准增益。

还提出了如以上所描述的平衡方法，其中，所述获取阶段还包括针对每个声道获取所述校准位置与结合有所述声道的喇叭的扬声器组件之间的校准距离的步骤，

并且其中，所述操作阶段还包括以下步骤：

-针对每个声道，估计所述移动设备与结合有所述声道的喇叭的所述扬声器组件之间的操作距离；

-针对所述声道，基于与所述声道相关联的所述校准距离、所述操作距离以及所述校准增益来定义所述操作增益。

还提出了如以上所描述的平衡方法，其中，声道i的所述喇叭集成到全向扬声器组件中，并且其中，所述声道i的操作增益为使得：

G

还提出了如以上所描述的平衡方法，其中，声道的所述喇叭集成到定向扬声器组件中，其中，包括两个UWB天线的UWB锚点集成到所述定向扬声器组件中，使得所述UWB天线被定位在所述定向扬声器组件的方向性图案的对称轴线两侧，其中，所述获取阶段包括获取所述对称轴线与穿过所述校准位置并且穿过所述定向扬声器组件的校准方向之间的校准角度的步骤，其中，所述操作阶段包括估计所述对称轴线与穿过所述当前位置并且穿过所述定向扬声器组件的操作方向之间的操作角度的步骤，并且其中，使用所述校准角度和所述操作角度来估计与所述声道相关联的所述操作增益。

还提出了如以上所描述的平衡方法，其中，所述声道i的操作增益定义为：

G

其中，针对所述声道i，G

还提出了如以上所描述的平衡方法，其中，结合有声道的所述喇叭的扬声器组件不包括UWB锚点，所述校准阶段此外包括以下步骤：将所述移动设备定位在靠近所述扬声器组件的附近位置；实施UWB地理定位以便确定所述附近位置；使所述扬声器组件的有效位置相似于所述附近位置，与所述声道相关联的所述校准距离和所述操作距离是使用所述扬声器组件的有效位置来估计的。

还提出了如以上所描述的平衡方法，其中，仅当所述移动设备相对于其先前的当前位置移动超过预先确定的阈值时，才更新所述操作增益。

还提出了如以上所描述的平衡方法，其中，所述获取阶段包括获取相位偏移以便在所述校准位置产生沉浸式声音的步骤，并且其中，所述操作阶段包括基于所述当前位置计算施加至所述沉浸式声音的延迟的步骤。

还提出了如以上所描述的平衡方法，其中，在所述操作阶段期间用来定义所述操作增益的、所述扬声器组件的所述校准增益和/或在所述校准方向上的所述发射声压级取决于在所述操作阶段期间由所述声道广播的声学信号的频率。

此外，提出了一种设备，所述设备包括处理部件，在所述处理部件中实施刚刚描述的平衡方法。

另外，提出了设备、诸如刚刚描述的设备，所述设备是智能电话。

另外，提出了设备、诸如刚刚描述的设备，所述设备是相连的扬声器组件。

还提出了一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，所述指令使得所述设备、诸如刚刚描述的设备执行上面描述的平衡方法的步骤。

此外，提出了一种计算机可读记录介质，上面描述的计算机程序记录在所述计算机可读记录介质上。

根据以下对本发明的特定非限制性实施方式的描述，将更好地理解本发明。

附图说明

将参考附图，在附图中：

[图1]图1示出了房屋，智能电话和各自结合有UWB锚点的扬声器组件被定位在所述房屋中；

[图2]图2示出了智能电话的部件；

[图3]图3示出了扬声器组件的部件；

[图4]图4示出了在根据本发明的平衡方法中实施的UWB地理定位期间的UWB锚点和智能电话；

[图5]图5示出了在实施根据本发明的第一实施例的平衡方法期间的扬声器组件、智能电话、校准距离和操作距离；

[图6]图6示出了平衡方法的校准阶段的步骤；

[图7]图7示出了平衡方法的操作阶段的步骤；

[图8]图8示出了在根据本发明的第二实施例的平衡方法中实施的UWB地理定位期间的扬声器组件、UWB锚点和智能电话；

[图9]图9示出了扬声器组件以及UWB锚点的两个UWB天线；

[图10]图10展示了用于确定UWB信号的到达角度的方法；

[图11]图11示出了处于校准位置的用户和图9的扬声器组件；

[图12]图12示出了根据本发明的第三实施例的平衡方法的校准阶段的步骤；

[图13]图13示出了平衡方法的操作阶段的步骤。

具体实施方式

参考图1，根据本发明的平衡方法旨在基于用户携带的移动设备1的当前位置来实时地对例如位于房屋2中的音频广播系统的声道进行平衡。

每个声道包括集成到相连的扬声器组件3中的喇叭。

在本说明书中，移动设备1是智能电话。

智能电话包括或连接至UWB(指代超宽带)地理定位设备。

经由UWB地理定位来确定智能电话的当前位置。这种UWB地理定位是相对准确的(一厘米的量级)。为此目的，智能电话的UWB地理定位设备与UWB锚点进行交互，这些UWB锚点可能但不一定集成到扬声器组件中。

参考图2，智能电话10首先包括中央处理器11，所述中央处理器由操作系统12控制。

中央处理器11被设计用于执行应用程序13的指令，以便实施根据本发明的平衡方法。

智能电话10还包括通信设备，所述通信设备是(本地)Wi-Fi通信接口14，所述Wi-Fi通信接口包括Wi-Fi通信部件15、第一天线16以及第二天线17。Wi-Fi通信部件15包括连接至第一天线16的2.4GHz信道和连接至第二天线17的5GHz信道。

智能电话10还包括地理定位设备19。地理定位设备19被设计用于实施智能电话10的UWB地理定位。

在这种情况下，地理定位设备19本身嵌入智能电话10中。地理定位设备19包括通信部件20、天线21以及微控制器22。微控制器22经由有线接口(例如I2C、串口等)或无线接口(例如蓝牙)连接至中央处理器11。

作为替代方案，地理定位设备可以包括UWB标签。UWB标签于是应被定位成尽可能地靠近智能电话，或甚至集成到智能电话中。

智能电话10还包括麦克风24。

参考图3，每个扬声器组件25均包括至少一个喇叭(未示出)。扬声器组件25还包括中央处理器26，所述中央处理器由操作系统27控制。

扬声器组件25还包括Wi-Fi通信接口28，所述Wi-Fi通信接口包括Wi-Fi通信部件29、第一天线30以及第二天线31。Wi-Fi通信部件29包括连接至第一天线30的2.4GHz信道和连接至第二天线31的5GHz信道。

扬声器组件25还包括地理定位设备33。地理定位设备33包括UWB通信部件34、UWB天线35以及微控制器36。微控制器36经由串行链路连接至中央处理器26。微控制器36与UWB通信部件34对话，并且向中央处理器26提供位置信息。操作系统27使得可以管理此位置信息。

中央处理器26被设计用于执行软件37的指令，以便对智能电话10进行地理定位。

操作系统27例如经由软件接口或API(指代应用程序编程接口)来使定位信息可用。定位信息被检索、并且随后被应用程序处理。

每个扬声器组件25在被安装后都以唯一编号、例如其“MAC”地址注册。

智能电话10通过Wi-Fi链路与扬声器组件25通信。扬声器组件25经由Wi-Fi链路彼此通信。

现在给出UWB地理定位的操作的更详细的描述。

扬声器组件的地理定位设备形成UWB锚点。

此处，UWB地理定位是基于三边测量的，所述三边测量是基于对多个不同的元件之间距离的测量而执行的。

元件两两之间的距离是通过测量宽带脉冲无线电信号的飞行时间而获得的，所述宽带脉冲无线电信号具有以下性质：直线传播，并且穿过在房屋或更一般地任何建筑物中所遇到的环境中的障碍物。

参考图4，使用形成参考系(不一定是正交参考系)的、系统基于其间距离(距离D1、D2以及D3)评估了其相对位置的固定点(UWB锚点A1、A2、A3)的所建立的网络，智能电话10就相对于参考系的绝对位置而言被准确地定位。

智能电话10的位置是在以各个UWB锚点为中心的球体的交点处。以UWB锚点为中心的球体的半径与根据UWB信号的飞行时间计算出的、智能电话10与所述UWB锚点之间的距离相对应。

在本案中，利用具有3个锚点的网络，计算出智能电话10与各个锚点之间的估计距离，即d1、d2、d3。

现在使用对部件的选择的一个示例来说明地理定位数据的获取。

例如使用Decawave MDEK1001定位解决方案。智能电话10的UWB通信部件20是Decawave DW1000部件。智能电话10的微控制器22是包含允许利用UWB通信部件的Decawave固件的微控制器。这两个部件经由串行链路彼此通信。

在说明书的其余部分中，所使用的微控制器是Nordic微控制器，但所描述的解决方案不限于这种类型的微控制器。可以使用其他类型的微控制器，诸如STM32。系统还可以在没有微控制器的情况下、使用到中心微处理器的直接连接来工作。

UWB通信部件负责形成并传输微控制器所定义的射频脉冲的信号，并且负责接收并解码接收到的射频脉冲，以便从其中提取有效载荷数据、并且将其传输至Nordic微控制器。

Nordic微控制器负责配置并利用UWB通信部件，以便产生脉冲串，并且负责解码返回脉冲串，因此使得可以基于往/返飞行时间来计算设备之间的距离。Nordic微控制器因此能够直接获得UWB通信部件与其他设备之间的距离，而且还能够从其他设备获得关于其他设备中的每个设备之间的各自的距离的附加信息。基于对各个距离的知识，Nordic微控制器负责评估每个设备相对于校准锚点的网络的地理位置。为此目的，Nordic微控制器实施三边测量方法。

Nordic微控制器还负责经由串行端口来与智能电话10的中央处理器11通信，所述串行端口是通过USB链路、或直接通过串行链路、或通过蓝牙链路连接的。Nordic微控制器因此能够接收执行特定动作的命令，并且能够将响应传输至中央处理器11。

Nordic微控制器提供一定数量的命令，这些命令使得可以触发一定数量的动作、并且获得作为回应的一定数量的动作。由于开发环境是开放的，并且源代码已完全记录在案，因此还可以向已经存在的命令添加命令。

在其默认操作模式下，Nordic微控制器在USB链路所承载的串行链路上以字符串的形式周期性地传输关于系统状态的报告。与位置相对应的字符串的一个示例如下：

{'timestamp':1569763879.354127,'x':2.168,'y':0.62844,'type':'tag'}

{'timestamp':1569763879.937741,'type':'anchor','x':0.0,'y':0.0}

{'timestamp':1569763879.9407377,'type':'anchor','dist':3.287105,'x':3.5,'y':0.0}

{'timestamp':1569763879.943739,'type':'anchor','dist':9.489347,'x':3.5,'y':9.0}

这些数据很容易分解。每行与系统的设备中的一个设备(扬声器组件25或智能电话10)相对应，并且可以从中容易地得出与值相关联的以下字段：

-时间戳(timestamp)：智能电话10的地理定位设备传输报告的日期；

-x和y：设备相对于由UWB锚点形成的校准参考系的坐标，单位为米。UWB锚点的坐标以精确到0.5m的准确度反馈；

-类型(type)：设备的类型：标签(tag)＝智能电话，锚点(anchor)＝UWB锚点；

-dist：智能电话10与系统的UWB锚点校准点之间的距离，单位为米。校准锚点不存在这种信息。

因此，在此示例中有四个设备。

智能电话10位于坐标x＝2.168m；y＝0.628m。

校准UWB锚点位于坐标x＝0m；y＝0m。

UWB锚点位于坐标x＝3.5m；y＝0m，与校准锚点相距3.287m的距离。

UWB锚点位于坐标x＝3.5m；y＝9.0m，与校准锚点相距9.489m的距离。

此信息经由USB链路被提供给智能电话10的中央处理器11的操作系统12。嵌入中央处理器11中的软件很容易获取此信息并对其进行处理。

现在给出根据本发明的第一实施例的平衡方法的实施方式的更精确的描述。在第一实施例中，声道的每个喇叭集成在单独的扬声器组件中。扬声器组件连接至音频放大器。UWB锚点集成到扬声器组件中。

已知的是，在空气中传播的声波随距离的平方而衰减。

用户所处的位置处的声级(或声压级)与距离的平方成反比(在两倍距离时为-6dB)。

平衡方法首先包括校准阶段，所述校准阶段尤其包括测量房间中的任何位置处的声压级。

在校准阶段期间，配备有智能电话的用户将自己定位在校准位置处。校准位置是任何位置，例如靠近扬声器组件的位置。校准位置不一定是通常的聆听位置。

首先通过利用智能电话和集成到扬声器组件中的UWB锚点所实施的UWB地理定位来确定校准位置。因此获得校准位置在由UWB锚点形成的参考系中的坐标。

然后，针对每个声道，基于校准位置确定智能电话与结合有所述声道的喇叭的扬声器组件之间的校准距离。

因此，在图5的示例中，音频广播系统包括包含左侧扬声器组件G的左侧声道和包含右侧扬声器组件D的右侧声道。

校准距离D

智能电话的中央处理器中实施的应用程序(图2中的附图标记12和13)然后检索参考距离。

智能电话然后命令相继地经由每个声道发射出发射的校准声学信号。针对每个声道，智能电话使用其麦克风获取接收的校准声学信号，所述接收的校准声学信号是由所述声道发射出的发射的校准声学信号所导致的。

因此，这使得可以经由智能电话的麦克风对声级进行固有测量。

然后，针对每个声道，智能电话基于接收的校准声学信号的至少一个特征来定义与所述声道相关联的校准增益。校准增益使得声道能够在校准位置平衡。

图6中可以看到校准阶段的一个示例性实施方式。在这个示例中，音频广播系统包括四个声道：声道1、2、3、4。

在启动校准阶段(P1)之后，变量i初始化为1：

i＝1(步骤E1)。

然后，通过UWB地理定位测量校准位置与声道i(即声道1)的扬声器组件之间的校准距离(步骤E2)。

由声道i的扬声器组件发送发射的校准声学信号。由智能电话获取接收的校准声学信号。存储由智能电话感知的增益(步骤E4)。

变量i递增：

i＝i+1(步骤E5)

然后，在步骤E6中，检查变量i是否已经达到与音频广播系统的声道的总数量(在这种情况下为四)相对应的值。

如果是这种情况，则校准阶段结束(步骤E7)。如果不是，则校准阶段返回步骤E2。

然后，智能电话通过修改扬声器组件的增益来对各个声级进行平衡。

在校准位置，智能电话因此针对每个声道定义校准增益，校准增益使得声道能够在校准位置平衡。

这种平衡使得可以确定在房间中的一个点处、即在校准位置，声道是平衡的。

一旦已经执行了校准阶段，就基于用户的当前位置(或更精确地，基于智能电话的当前位置)来实时执行平衡。

平衡方法因此包括实时实施的操作阶段。

操作阶段包括：使用UWB地理定位来定义智能电话的当前位置，以及针对每个声道产生操作增益，所述操作增益取决于智能电话的当前位置、与所述声道相关联的校准位置以及校准增益，操作增益使得声道能够在当前位置平衡。

针对每个声道，基于当前位置估计智能电话与结合有所述声道的喇叭的扬声器组件之间的操作距离。然后，针对所述声道，基于与所述声道相关联的校准距离、操作距离以及校准增益来定义操作增益。

返回图5，操作距离D

使用以下公式确定声道i的操作增益(单位为dB)：

G

其中，G

因此针对每个声道获得操作增益。

智能电话将操作增益传输至扬声器组件。将与每个声道相关联的操作增益应用于所述声道。因此声道在当前位置实现了平衡。

应当注意到的是，仅在智能电话相对于其先前的当前位置移动超过操作预先确定的阈值时，才更新操作增益。预先确定的阈值例如等于30cm。

这因此避免了在聆听时遇到增益变化噪声效应。

图7中可以看到操作阶段的一个示例性实施方式。在这个示例中，音频广播系统再次包括四个声道：声道1、2、3、4。

在启动操作阶段(P2)之后，变量i初始化为1：

i＝1(步骤E10)。

然后，测量移动设备的当前位置与声道i的扬声器组件之间的操作距离(步骤E11)。

然后估计声道i的操作增益Gopi(步骤E12)。

然后将操作增益Gopi应用于声道i(步骤E13)。

变量i递增：

i＝i+1(步骤E14)

然后，在步骤E15中，检查变量i是否已经达到与音频广播系统的声道的总数量相对应的值。

如果不是这种情况，则操作阶段返回步骤E11。

如果是这种情况，则施加延迟，例如等于1s。在此延迟(所述延迟使得可以避免聆听时的增益变化噪声)之后，用户可能已经改变了当前位置，并且操作阶段返回步骤E10，以便基于新的当前位置对声道进行重新平衡。

应当注意到的是，可以用平滑、滤波、测量结果求平均等来替代延迟。

现在参考图8给出根据本发明的第二实施例的平衡方法的描述。

在图8的示例中，这次的音频广播系统包括三个扬声器组件EN1、EN2、EN3，这三个扬声器组件各自结合了单独的声道的喇叭。

这次，三个UWB锚点A1、A2、A3并未集成到扬声器组件中。

因此，在校准阶段期间，有必要确定每个扬声器组件在UWB锚点的参考系中的位置。

在校准阶段期间，编程到智能电话中的应用程序(即图3中的应用程序13)要求用户将智能电话定位在靠近每个扬声器组件的附近位置。

智能电话实施UWB地理定位以便确定所述附近位置，并且使扬声器组件的有效位置相似于所述附近位置。

具体地，在智能电话的屏幕上显示扬声器组件的名称，例如扬声器组件1、扬声器组件2、扬声器组件3。用户将自己与每个扬声器组件相继对准，并且按下与所讨论的扬声器组件相对应的按钮。

针对每个声道，智能电话然后使用扬声器组件的有效位置来估计与每个声道相关联的校准距离和操作距离。

因此，在图8中，在校准阶段期间确定每个扬声器组件EN1、EN2、EN3的位置，并且因此确定每个扬声器组件的坐标。

扬声器组件EN1在由UWB锚点形成的参考系中具有坐标X1、Y1。扬声器组件EN2在由UWB锚点形成的参考系中具有坐标X2、Y2。扬声器组件EN3在由UWB锚点形成的参考系中具有坐标X3、Y3。

为了确定用户与声道i的扬声器组件之间的距离DiU，通过计算欧几里得(Euclidean)距离来改变参考系：

对于i从1变化到3，DiU＝((Xu-Xi)^2+(Yu-Yi)^2)^(1/2)，Xu和Yu为用户的位置的坐标。

这在用户位于校准位置和当前位置时均适用，并且因此适用于计算校准距离和操作距离。

应当注意到的是，在图8中，UWB锚点的数量等于三，因此使得可以在二维空间中定义位置和距离，这尤其适用于例如公寓。当然，可以考虑具有不同数量的UWB锚点。例如，通过四个UWB锚点，可以定义三维空间，因此使得可以例如处理公寓上的高度或甚至处理多层房屋中的楼层。

现在给出根据本发明的第三实施例的平衡方法的描述。这次，扬声器组件并非全向扬声器组件，而是定向扬声器组件。

每个扬声器组件因此具有方向性图案，所述方向性图案是在安装扬声器组件之前测量的，即例如在生产线上或甚至在扬声器组件的开发测试期间测量的。

方向性图案取决于扬声器组件的喇叭的声学锥的孔径。

应当注意到的是，扬声器组件可以是或可以不是完全相同的，并且可以具有或可以不具有同一方向性图案。

为了简化描述，下面采取平面或二维空间。然而，这种描述适用于三维空间，方向性图案则是三维图案。

为了简单起见，还假设方向性图案与声级无关。

参考图9和图10，这次扬声器组件40的UWB锚点包括两个UWB天线41，这两个UWB天线连接至扬声器组件40的地理定位设备的UWB通信部件。

在诸如这样的构型中，可以在UWB锚点处测量对来自智能电话42的UWB信号的接收时间差，并且从这个接收时间差推导出到达角度。

UWB天线41被定位在扬声器组件40的方向性图案的对称轴线Δ两侧，与对称轴线Δ相距相等的距离，并且使得对称轴线Δ与连接这两个UWB天线41的直线正交。

因此，不仅可以测量智能电话42与扬声器组件40之间的距离，而且还可以测量由智能电话42发射的UWB信号的到达角度Θ。因此，这通过方向性图案的知识给出了扬声器组件40在相对于用户的相对位置和取向上发射的声级的估计。

参考图11，平衡方法的校准阶段因此包括估计对称轴线Δ与穿过校准位置CAL并且穿过扬声器组件40的校准方向D

在位置CAL，用户因此以角度Θ看到扬声器组件40，与这个角度Θ相关联的发射声压级为P(Θ)，而与0°的角度、即对称轴线Δ的方向相关联的发射声压级为P(0°)。

P(0°)和P(Θ)是相连的扬声器组件的、事先根据来自相连的扬声器组件的制造商的数据测量的特征。

类似地，操作阶段包括估计对称轴线与穿过当前位置并且穿过定向扬声器组件的操作方向之间的操作角度的步骤。使用校准角度和操作角度来估计与包括相连的扬声器组件的声道相关联的操作增益。

方向性图案要么存储在每个扬声器组件的存储器中，要么存储在智能电话的应用程序中，所述智能电话的存储器包含若干类型的扬声器组件的知识。

在图12的示例中，音频广播系统包括四个声道：声道1、2、3、4。

在启动校准阶段(P3)之后，变量i初始化为1：

i＝1(步骤E20)

在校准位置，通过UWB地理定位测量智能电话与声道i的扬声器组件之间的校准距离(步骤E21)。

然后测量校准角度Θ

由扬声器组件i发送发射的校准声学信号(步骤E223)。

测量并存储校准增益(步骤E24)。

变量i递增：

i＝i+1(步骤E25)

检查变量i是否已经达到与音频广播系统的声道的总数量(在这种情况下等于4)相对应的值(步骤E26)。

如果是这种情况，则校准阶段结束(步骤E27)。如果不是，则校准阶段返回步骤E21。

这不仅对相对于用户与扬声器组件之间的距离做出了适配，而且还考虑了方向性。

然后，当用户移动时，计算用户与每个扬声器组件之间的操作距离，如以上所解释的。考虑了每个扬声器组件的方向性图案。具体地，针对每个扬声器组件，实时测量处于其当前位置的用户与所讨论的扬声器组件之间的操作角度。每个扬声器组件上发送的操作增益考虑了操作角度和扬声器组件在与所述操作角度相对应的方向上的发射声压级。

因此，参考图13，在启动操作阶段(P4)之后，变量i初始化为1：

i＝1(步骤E30)。

通过UWB地理定位测量智能电话与声道i的扬声器组件之间的操作距离(步骤E31)。

测量操作角度Θ

然后评估操作增益(步骤E33)。声道i的操作增益定义为：

G

其中，针对所述声道i，G

将操作增益应用于声道i(步骤E34)。

变量i递增：

i＝i+1(步骤E35)。

检查变量i是否已经达到与音频广播系统的声道的总数量(在这种情况下等于4)相对应的值(步骤E36)。

如果不是这种情况，则操作阶段返回步骤E31。

如果是这种情况，则施加延迟，例如1s。在此延迟之后，用户可能已经改变了当前位置，并且操作阶段返回步骤E30。

这因此给出了填写如下的表格：

-列定义了随角度Θ而变化的发射声压级，所述角度例如从-360°到+360°以10°的增量变化；

-行列出了各个扬声器组件。

还可以将UWB标签结合到未配备有UWB锚点的扬声器组件上，优选地垂直于方向性图案的对称轴线(即如图9中那样)。

应当注意到的是，完全有可能具有包括多个喇叭的单声道扬声器组件，其中每个喇叭属于不同的声道。在这种情况下，请参考已经在上面描述的内容：喇叭仍被认为属于单独的声道，但在空间上是叠加的。

还可以具有结合有单个声道的单声道扬声器组件。在这种情况下，仅方向性图案是唯一的。如以上所描述的，在校准期间并且当用户移动时要考虑到这一点。执行角度测量和距离测量。基于距离并且基于方向性图案来调节扬声器组件的增益，使得当用户移动时感知到的声级是完全相同的。

可以实施平衡方法以便产生沉浸式声音。

空间化的声音于是取决于信号的相位。

校准阶段因此包括定义相位偏移以便在校准位置产生沉浸式声音的步骤。

以与上述相同的方式，在执行了校准的校准位置可获得沉浸式声音。

如果未执行任何动作，则当用户移动时，声音仍可听见，但丢失了沉浸性。

操作阶段因此包括基于用户的当前位置来计算施加至沉浸式声音的延迟的步骤。

当用户移动时，估计当前位置和操作距离。

根据声音在空气中的速度确定每个扬声器组件与用户之间声学信号在空气中的传播时间。

计算施加至沉浸式声音的延迟，使得无论当前位置为何，用户都具有与其位于校准位置时相同的听觉感受。

通过应用以下公式来计算延迟：

T

其中，T

然后将延迟施加至每个扬声器组件i。

当然，本发明不限于所描述的实施例，而是包括落入由权利要求限定的本发明范围内的所有变体。

校准阶段不一定在扬声器组件使用过程中实施，而是可以在工厂中在扬声器组件制造结束时使用包括麦克风的测试设备来执行。

在这种情况下，为了实施根据本发明的平衡方法，移动设备获取通过测试设备获得的以下校准参数：校准增益、校准距离、校准角度、扬声器组件在校准方向上的发射声压级等。校准数据可以存储在移动设备中，或者可以存储在移动设备所访问的远程设备(扬声器组件、服务器等)中。考虑到平衡阶段包括“初始的”获取阶段，所述获取阶段包括获取校准数据，具体地是移动设备是否已经执行了校准阶段。

应当注意到的是，校准参数可以具有取决于频率的值，因为扬声器组件可以具有取决于频率的不同响应。在操作阶段期间用来定义操作增益的、扬声器组件的校准增益和/或在校准方向上的发射声压级将因此取决于在操作阶段期间由声道广播的声学信号的频率。

可以通过包括任何数量的声道的音频广播系统来实施本发明。

移动设备不一定是智能电话，而可以是不同的设备：平板计算机、相连的手表等。

这里已经描述了校准方法完全在移动设备中实施。校准方法还可以完全或部分地在固定设备中实施，例如在扬声器组件中的一个扬声器组件(所述扬声器组件于是可以是“主”扬声器组件)中、在音频放大器中、或甚至在解码器盒中、或甚至在远程服务器中实施。平衡方法还可以由这些设备中的若干设备执行。

在这种情况下，移动设备将已经执行的测量(位置、距离、增益、角度等测量)传输至所讨论的一个或多个设备。

已经描述了移动设备和扬声器组件以Wi-Fi模式通过Wi-Fi通信接口进行通信。然而，通信不限于Wi-Fi，并且其他类型的无线链路(例如蓝牙或UWB)可以取而代之。