CN105142089B - 一种能够自适应主讲人的位置的教室现场拾音和扩声*** - Google Patents
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Abstract
一种能够自适应主讲人的位置的教室现场拾音和扩声***，包括：拾音器、扬声器阵列和处理电路；其中，所述拾音器能够基于主讲人的位置将所获取的主讲人的音频信号转化为电信号，所述处理电路将所述电信号进行去噪处理和放大处理后生成驱动信号，所述扬声器阵列根据所述驱动信号播放主讲人的声音。本发明的教室现场拾音和扩声***教室只需配置一只拾音器，允许主讲人在教室内行走授课无需佩戴额外的设备；而且能够有效抑制本地环境噪声，消除啸叫问题。
Description
技术领域
本发明涉及教室现场拾音和扩声***，特别涉及一种能够自适应主讲人的位置的教室现场拾音和扩声***。
背景技术
随着我国经济的发展，学校的基础教育网络已经由“校校通”工程、“农远工程”逐渐发展到实现“班班通”，这意味着学校教育信息化将实现由基础设施建设和初级应用向深入有效应用转型。
然而，现代的信息化硬件设备尚存在一定的问题。教师在教室授课过程中不会固定在讲台上，往往需要在教室内行走授课，以便对每个学生的情况进行及时和针对性的了解。传统的拾音和扩声***固定安装于讲台上，因此，当教室距离讲台较远时，则无法起到扩音的作用。
目前，也有采用无线话筒的方案，但是无线话筒具有需要充电、易损坏和寿命短的缺点，大大影响了使用的体验。
此外，传统的拾音和扩声***还存在诸多缺陷，比如：不能抑制本地环境噪声，扩出的声音中混杂本地噪声而导致效果不佳；存在啸叫问题，扩出的声音再次被拾音而导致啸叫。
发明内容
针对现有教室现场拾音和扩声***的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种能够自适应主讲人的位置的教室现场拾音和扩声***。
本发明的技术方案是：
一种能够自适应主讲人的位置的教室现场拾音和扩声***，包括：拾音器、扬声器阵列和处理电路；其中，所述拾音器能够基于主讲人的位置将所获取的主讲人的音频信号转化为电信号，所述处理电路将所述电信号进行去噪处理和放大处理后生成驱动信号，所述扬声器阵列根据所述驱动信号播放主讲人的声音。
优选地，教室现场拾音和扩声***还包括定位装置，所述定位装置用于识别主讲人的位置，所述定位装置为设置在教室四周墙壁上且离地面预定高度的多个红外定位装置，所述多个红外定位装置以可拆卸的方式的安装于教室墙壁上，所述多个红外定位装置通过发射纵横交叉的红外线并接收反射的红外线来确定主讲人在教室内的位置；所述拾音器包括位置跟随装置、云台和设置在云台上的拾音器本体，所述位置跟随装置安装在固定于教室天花板上的滑轨内，所述滑轨对应于教室内的走道，所述拾音器本体为枪式麦克风；当主讲人站立且发出声音时，所述多个红外定位装置以预定时间间隔确定主讲人在教室内的位置，所述处理电路将所述多个红外定位装置确定的主讲人的位置发送到所述拾音器，所述位置跟随装置根据主讲人的位置沿着滑轨滑移到距离主讲人最近的位置，所述云台根据主讲人的位置而使所述枪式麦克风对准主讲人，所述枪式麦克风将所获取的主讲人的音频信号转化为电信号，所述处理电路将所述电信号进行去噪处理和放大处理后生成驱动信号；所述扬声器阵列包括多个配置在教室中不同位置的扬声器，其中，在所述处理电路生成驱动信号时，所述处理电路根据扬声器与当前的主讲人的位置之间的距离以及当前的主讲人的音频信号的强度来确定该扬声器的扩声增益；而且，当检测到所述枪式麦克风的指向朝着某个扬声器时，关闭该扬声器，相应调整与该扬声器相邻的扬声器的音量。
优选地，所述处理电路包括微控制单元、滤波电路和放大电路。
优选地，所述微控制单元为ARM、DSP和单片机中的任意一种。
优选地，所述处理电路还包括移频电路，所述移频电路用于改变音频信号的频率。
优选地，所述移频电路将音频信号的频率提升或降低5Hz。
优选地，所述教室现场拾音和扩声***还包括音频输入接口，所述音频输入接口用于接收输入的音频信号并将其在所述扬声器阵列中播放。
优选地，所述教室现场拾音和扩声***还包括录音接口，所述录音接口用于记录主讲人的音频信号并将其存储在存储介质中。
优选地，所述存储介质包括录音磁带、硬盘或USB存储介质。
本发明的有益效果在于：教室现场拾音和扩声***只需配置一只拾音器，允许主讲人在教室内行走授课无需佩戴额外的设备；而且能够有效抑制本地环境噪声，消除啸叫问题。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为本发明的能够自适应主讲人的位置的教室现场拾音和扩声***的示意图。
其中附图标记1－拾音器；2－处理电路；3－扬声器阵列。
具体实施方式
如图1示出了本发明的能够自适应主讲人的位置的教室现场拾音和扩声***的示意图。本发明的能够自适应主讲人的位置的教室现场拾音和扩声***，包括：拾音器、扬声器阵列和处理电路；其中，所述拾音器能够基于主讲人的位置将所获取的主讲人的音频信号转化为电信号，所述处理电路将所述电信号进行去噪处理和放大处理后生成驱动信号，所述扬声器阵列根据所述驱动信号播放主讲人的声音。本发明的教室现场拾音和扩声***基于对主讲人的位置的精确定位，从而可以准确读取主讲人的声音，避免了周边环境的干扰，也无需主讲人佩戴电子设备。
优选地，教室现场拾音和扩声***还包括定位装置，所述定位装置用于识别主讲人的位置，所述定位装置为设置在教室四周墙壁上且离地面预定高度的多个红外定位装置，所述多个红外定位装置以可拆卸的方式的安装于教室墙壁上，所述多个红外定位装置通过发射纵横交叉的红外线并接收反射的红外线来确定主讲人在教室内的位置；所述拾音器包括位置跟随装置、云台和设置在云台上的拾音器本体，所述位置跟随装置安装在固定于教室天花板上的滑轨内，所述滑轨对应于教室内的走道，所述拾音器本体为枪式麦克风；当主讲人站立且发出声音时，所述多个红外定位装置以预定时间间隔确定主讲人在教室内的位置，所述处理电路将所述多个红外定位装置确定的主讲人的位置发送到所述拾音器，所述位置跟随装置根据主讲人的位置沿着滑轨滑移到距离主讲人最近的位置，所述云台根据主讲人的位置而使所述枪式麦克风对准主讲人，所述枪式麦克风将所获取的主讲人的音频信号转化为电信号，所述处理电路将所述电信号进行去噪处理和放大处理后生成驱动信号；所述扬声器阵列包括多个配置在教室中不同位置的扬声器，其中，在所述处理电路生成驱动信号时，所述处理电路根据扬声器与当前的主讲人的位置之间的距离以及当前的主讲人的音频信号的强度来确定该扬声器的扩声增益；而且，当检测到所述枪式麦克风的指向朝着某个扬声器时，关闭该扬声器，相应调整其相邻的扬声器的音量。
本发明教室现场拾音和扩声***基于对主讲人的精确定位，利用滑轨将枪式麦克风送至主讲人附近，并通过云台使得枪式麦克风指向主讲人，由此仅通过一个枪式麦克风就能实现对主讲人的声音的获取，而且枪式麦克风本身指向性非常强，主要获取其正前方的声音，其他方向的声音会被衰减，从而使得本地环境噪声被大大抑制。此外，为了避免啸叫的发生，本发明从多角度入手，其一，所述处理电路根据扬声器与当前的主讲人的位置之间的位置以及当前的主讲人的音频信号的强度来确定该扬声器的扩声增益，由此，对于主讲人附近的位置可以降低扬声器的音量，以主讲人发出的声音为主，避免扬声器的声音与主讲人的声音混合而提高声音的辨识度，对于远离主讲人的位置则提高扬声器的音量，总体上，使得各个区域能够辨识的主讲人的声音达到均衡的效果，这样进入到枪式麦克风的扬声器的声音相对较少，减小了啸叫的发生；其二、枪式麦克风的指向性能够避免其他方向上的扬声器的声音进入枪式麦克风；其三、当检测到所述枪式麦克风的指向朝着某个扬声器时，关闭该扬声器，相应调整与该扬声器相邻的扬声器的音量，由此，进一步避免了位于所述枪式麦克风正前方的扬声器的声音进入枪式麦克风，通过调整其相邻的扬声器的音量来保证听觉效果，防止啸叫的发生。
优选地，所述云台既能左右旋转又能上下旋转。
优选地，所述多个红外定位装置的离地面预定高度范围为0.5m～2m。在主讲人站立时，所述多个红外定位装置根据发射出的红外线的反射来找出高度在1.4m—2m之间的物体的位置，即人的高度。
本发明的教室现场拾音和扩声***采用红外定位装置来确定主讲人的位置，红外定位具有精度高、能耗低和成本低的优点。本发明的教室现场拾音和扩声***还可以采用其他定位方式，优选地，本发明的教室现场拾音和扩声***通过摄像装置来获取教室内的图像，并从图像中识别出主讲人的位置，摄像装置可以利用教室中现有的监控摄像装置以降低成本。
优选地，所述处理电路包括微控制单元、滤波电路和放大电路。
优选地，所述处理电路集成在教室的多媒体***中。通过利用现有教室的多媒体***的计算机的处理能力，可以进一步降低成本，有利于大规模使用。
优选地，所述微控制单元为ARM、DSP和单片机中的任意一种。
优选地，所述处理电路还包括移频电路，所述移频电路用于改变音频信号的频率。为进一步消除啸叫，本发明还采用了移频电路。移频电路可以将音频信号所有的频率成分同时提升或降低一段频率Δf来达到抑制啸叫的目的，即通过移频使声音频率特性的峰点频率经过一次声反馈的循环，恰好落在谷点的位置，抑制了再生过程。
优选地，所述移频电路包括振荡电路、滤波电路、调制电路和解调电路。
优选地，所述移频电路将音频信号的频率提升或降低5Hz。
优选地，所述教室现场拾音和扩声***还包括音频输入接口，所述音频输入接口用于接收输入的音频信号并将其在所述扬声器阵列中播放。
优选地，所述教室现场拾音和扩声***还包括录音接口，所述录音接口用于记录主讲人的音频信号并将其存储在存储介质中。
优选地，所述存储介质包括录音磁带、硬盘或USB存储介质。
本发明的有益效果在于，教室现场拾音和扩声***只需配置一只拾音器，允许主讲人在教室内行走授课无需佩戴额外的设备；而且能够有效抑制本地环境噪声，消除啸叫问题。
以上仅是本发明的较佳实施例，本发明不限于上述实施例。本领域普通技术人员可在本发明的技术构思的范围内进行不同的变化及实施，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (7)
1.一种能够自适应主讲人的位置的教室现场拾音和扩声***，包括：拾音器、扬声器阵列和处理电路；其特征在于：所述拾音器能够基于主讲人的位置将所获取的主讲人的音频信号转化为电信号，所述处理电路将所述电信号进行去噪处理和放大处理后生成驱动信号，所述扬声器阵列根据所述驱动信号播放主讲人的声音；
所述教室现场拾音和扩声***还包括定位装置，所述定位装置用于识别主讲人的位置，所述定位装置为设置在教室四周墙壁上且离地面预定高度的多个红外定位装置，所述多个红外定位装置以可拆卸的方式的安装于教室墙壁上，所述多个红外定位装置通过发射纵横交叉的红外线并接收反射的红外线来确定主讲人在教室内的位置；所述拾音器包括位置跟随装置、云台和设置在云台上的拾音器本体，所述位置跟随装置安装在固定于教室天花板上的滑轨内，所述滑轨对应于教室内的走道，所述拾音器本体为枪式麦克风；当主讲人站立且发出声音时，所述多个红外定位装置以预定时间间隔确定主讲人在教室内的位置，所述处理电路将所述多个红外定位装置确定的主讲人的位置发送到所述拾音器，所述位置跟随装置根据主讲人的位置沿着滑轨滑移到距离主讲人最近的位置，所述云台根据主讲人的位置而使所述枪式麦克风对准主讲人，所述枪式麦克风将所获取的主讲人的音频信号转化为电信号，所述处理电路将所述电信号进行去噪处理和放大处理后生成驱动信号；所述扬声器阵列包括多个配置在教室中不同位置的扬声器，其中，在所述处理电路生成驱动信号时，所述处理电路根据扬声器与当前的主讲人的位置之间的距离以及当前的主讲人的音频信号的强度来确定该扬声器的扩声增益；而且，当检测到所述枪式麦克风的指向朝着某个扬声器时，关闭该扬声器，相应调整与该扬声器相邻的扬声器的音量；
所述多个红外定位装置的离地面预定高度范围为0.5m～2m；
所述处理电路还包括移频电路，所述移频电路用于改变音频信号的频率，且所述移频电路将音频信号所有的频率成分同时提升或降低一段频率Δf。
2.如权利要求1所述的教室现场拾音和扩声***，其特征在于：所述处理电路包括微控制单元、滤波电路和放大电路。
3.如权利要求2所述的教室现场拾音和扩声***，其特征在于：所述微控制单元为ARM、DSP和单片机中的任意一种。
4.如权利要求1所述的教室现场拾音和扩声***，其特征在于：所述移频电路将音频信号的频率提升或降低5Hz。
5.如权利要求1所述的教室现场拾音和扩声***，其特征在于：所述教室现场拾音和扩声***还包括音频输入接口，所述音频输入接口用于接收输入的音频信号并将其在所述扬声器阵列中播放。
6.如权利要求1所述的教室现场拾音和扩声***，其特征在于：所述教室现场拾音和扩声***还包括录音接口，所述录音接口用于记录主讲人的音频信号并将其存储在存储介质中。
7.如权利要求6所述的教室现场拾音和扩声***，其特征在于：所述存储介质包括录音磁带、硬盘或USB存储介质。
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