【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及音频，尤其涉及智能音箱系统的延迟自动校准方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
1、目前市面上的多声道音箱系统普遍存在时间对齐问题。由于各扬声器单元之间的物理距离差异和信号处理延迟的不一致，导致声音到达听音位置的时间存在偏差。这种时间偏差会造成声场定位不准确，声音还原度降低，严重影响用户的听音体验。现有技术难以实现精确的时间对齐，尤其是在低音炮与其他声道的协调上存在较大挑战。传统的时间对齐方法通常依赖于人工测量和调节，不仅耗时费力，还难以达到理想的精度。一些自动校准系统虽然能够在一定程度上改善时间对齐问题，但在处理低频信号时往往表现不佳，特别是低音炮与其他声道的协调上存在较大困难。这是因为低频信号的周期较长，相位特性复杂，使得准确检测信号到达时间变得困难。此外，现有的自动校准方法往往没有考虑到不同房间声学环境的影响，导致在实际应用中的效果不够理想。频率响应校正、动态范围控制等音频处理技术虽然能够改善部分音质问题，但无法从根本上解决时间对齐带来的声场定位和相位问题。因此，亟需一种能够精确计算各声道延迟时间，并能够适应不同环境的智能校准方法，以提高多声道音箱系统的整体性能和用户体验。
技术实现思路
1、本专利技术提供了智能音箱系统的延迟自动校准方法、装置、设备及存储介质，利用语音活动检测(vad)技术和峰值速搜索算法，自动计算并校准多声道系统中各扬声器单元的延迟时间，能够精确计算低音炮的延迟时间，实现与其他声道的精确时间对齐，通过采用自适应算法可以根据不同的房间声学环境和
2、本专利技术第一方面提供了一种智能音箱系统的延迟自动校准方法，包括：
3、对智能音箱系统进行初始化并对环境检测以初步配置系统参数；
4、激发目标声道并播放目标测试信号，所述目标测试信号包括用于测试主声道的第一测试信号和用于测试低音炮的第二测试信号；
5、基于vad语音活动检测算法定位所述第一测试信号并判断所述第一测试信号的起始和结束，识别所述第一测试信号从发出到被检测到的时间差，得到主声道的延迟时间；
6、基于峰值速搜索算法定位所述第二测试信号的到达时间，识别所述第二测试信号从发出到被检测到的时间差作为低音炮的延迟时间；
7、根据主声道的延迟时间和低音炮的延迟时间将低音炮与各主声道进行延迟时间校准，并根据延迟时间校准量动态调整各声道的延迟校准参数，从而实现低音炮与主声道的精准时间对齐。
8、作为优选的，所述对智能音箱系统进行初始化并对环境检测以初步配置系统参数包括：
9、启动智能音箱系统并进入校准模式；
10、播放包含各种频率的白噪声或扫频信号，通过麦克风阵列采集房间的声学响应；
11、采用快速傅里叶变换对采集到的声学信号进行声学特性分析，得到房间的环境分析结果，所述环境分析结果包括频率响应曲线和混响时间参数；
12、根据环境分析结果对系统参数进行初步配置操作，初步配置操作包括当检测到房间的混响时间大于混响时间阈值时，则相应增加时间窗口长度以捕获更长的声音片段进行后续处理。
13、作为优选的，所述采用快速傅里叶变换对采集到的信号进行声学特性分析包括：
14、对采集到的声学信号x(n)进行fft快速傅里叶变换，将采集到的时域信号转换为频域信号，得到信号在各个频率上的能量分布，fft实现公式如下：
15、x(k)＝σ[n＝0ton-1]x(n)*e^(-j2πkn/n)；
16、计算功率谱密度：p(k)＝|x(k)|^2/n；
17、利用schroeder积分法计算能量衰减曲线，得到房间在不同频率下的能量衰减情况，在能量衰减曲线上提取目标线性区域，并对所述目标线性区域进行线性拟合，根据拟合得到的直线计算能量衰减60db所需的时间以估算得到混响时间t60；
18、其中，x(k)表示输出的频域信号，n为采样点数，k为频率索引，|x(k)|表示第k个频率分量的幅度，p(k)表示第k个频率分量的功率谱密度，目标线性区域的范围为-5db到-35db。
19、作为优选的，所述基于vad语音活动检测算法定位所述第一测试信号并判断所述第一测试信号的起始和结束，识别所述第一测试信号从发出到被检测到的时间差，得到主声道的延迟时间包括：
20、依次激发智能音箱系统中的各个主声道，并播放所述第一测试信号，所述第一测试信号包括目标脉冲信号或预设频率的正弦波包络信号，所述预设频率范围覆盖200hz-20khz；
21、将输入的所述第一测试信号按照预设长度划分为多个短帧；
22、根据划分后的短帧获取每帧信号的短时能量及过零率特征，将获取到的短时能量及过零率与预设的能量阈值和预设的过零率阈值对比，以判断该帧信号是否为语音活动；
23、若短时能量和过零率均超过相应的阈值，则判断结果是该帧信号为语音活动，从而确定测试信号的起始时间；
24、若短时能量和过零率未超过相应的阈值，则判断结果是该帧信号为非语音活动；
25、若判断结果为误判结果时，则通过平滑算法来消除所述误判结果。
26、作为优选的，所述根据划分后的短帧获取每帧信号的短时能量及过零率特征包括：
27、对每帧信号计算短时能量，即信号样本平方的和，用于评估信号的强度，计算每帧的短时能量e公式如下：
28、e＝σ(x[n]^2)，n＝0，1，...，n-1，
29、通过计算相邻样本点的符号函数之差并取绝对值，计算得到每帧信号的过零率zcr：
30、zcr＝(1/2)*σ|sgn(x[n])-sgn(x[n-1])|，n＝1，2，...，n-1，
31、其中，sgn()为符号函数，x[n]为信号样本，n为帧长。
32、作为优选的，所述基于峰值速搜索算法定位所述第二测试信号的到达时间，识别所述第二测试信号从发出到被检测到的时间差作为低音炮的延迟时间包括：
33、播放所述第二测试信号，所述第二测试信号为20-200hz范围内的扫频正弦波信号；
34、基于峰值速搜索算法定位所述第二测试信号，对采集到的信号进行预处理对信号去噪和滤波；
35、设置一用于识别有效峰值的阈值：阈值＝μ+k*σ，其中，μ为信号均值，σ为标准差，k为调节系数；
36、采用滑动窗口技术扫描信号，设置窗口大小w，对于每个采样点i，如果x[i]>阈值且x[i]＝max(x[i-w/2：i+w/2])，则标记为潜在峰值，x[i]表示信号的第i个采样点的值；
37、采用抛物线插值精确定位峰值位置，对于每个潜在峰值点i，查询峰值点i左右相邻点i-1和i+1，根据相邻点与潜在峰值点拟合抛物线；
38、通过计算相邻峰值的时间间隔，识别所述第二测试信号的到达时间，如果间隔接近预期的信号周本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，所述对智能音箱系统进行初始化并对环境检测以初步配置系统参数包括：
3.根据权利要求2所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，所述采用快速傅里叶变换对采集到的信号进行声学特性分析包括：
4.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，所述基于VAD语音活动检测算法定位所述第一测试信号并判断所述第一测试信号的起始和结束，识别所述第一测试信号从发出到被检测到的时间差，得到主声道的延迟时间包括：
5.根据权利要求4所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，所述根据划分后的短帧获取每帧信号的短时能量及过零率特征包括：
6.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，所述基于峰值速搜索算法定位所述第二测试信号的到达时间，识别所述第二测试信号从发出到被检测到的时间差作为低音炮的延迟时间包括：
7.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校
8.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，还包括：
10.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，还包括：
11.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，还包括：
12.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，还包括：
13.一种智能音箱系统的延迟自动校准装置，其特征在于，包括：
14.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-12任一项所述的智能音箱系统的延迟自动校准的方法步骤。
15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-12任一项所述的智能音箱系统的延迟自动校准的方法步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，所述对智能音箱系统进行初始化并对环境检测以初步配置系统参数包括：
3.根据权利要求2所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，所述采用快速傅里叶变换对采集到的信号进行声学特性分析包括：
4.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，所述基于vad语音活动检测算法定位所述第一测试信号并判断所述第一测试信号的起始和结束，识别所述第一测试信号从发出到被检测到的时间差，得到主声道的延迟时间包括：
5.根据权利要求4所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，所述根据划分后的短帧获取每帧信号的短时能量及过零率特征包括：
6.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，所述基于峰值速搜索算法定位所述第二测试信号的到达时间，识别所述第二测试信号从发出到被检测到的时间差作为低音炮的延迟时间包括：
7.根据权利要求1所述的智能音箱系统的延迟自动校准方法，其特征在于，所述根据主声道的延迟时间...
【专利技术属性】
技术研发人员：李嘉新，廖东生，赵立峰，杨普，
申请(专利权)人：南京乐韵瑞信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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