CN102057691B - 会议音频系统、用于分发音频信号的方法以及计算机程序 - Google Patents

Abstract

会议音频系统是众所周知的，其通常应用在政治或经济辩论会、展销会以及麦克风?放大器?扬声器系统所支持的人们彼此进行讨论的任何场合。在现有系统中，每个会议代表具有一个配备有工作台的座位，在该工作台中集成了麦克风和扬声器。本文提出了一种会议音频系统，其包括：多个代表单元(2)，每个代表单元(2)具有代表扬声器(5)和/或代表麦克风(4)；控制模块(3，15)，其用于将至少一个音频信号从至少一个所述代表麦克风(4)或其它声源分发到多个所述代表扬声器(5)，所述多个代表扬声器(5)生成共同的音频氛围；延迟模块(16)，其用于在所述音频信号上添加时延。其中，所述时延取决于分别生成所述音频信号的所述代表麦克风(4)或声源的位置与各个所述代表扬声器(5)的位置之间的距离。

Description

会议音频系统、用于分发音频信号的方法以及计算机程序

技术领域

本发明涉及会议音频系统，该会议音频系统包括多个代表(delegate)单元，每个代表单元具有代表扬声器和/或代表麦克风。

更具体地，本发明涉及的这种会议音频系统还包括：控制模块，其用于将音频信号从至少一个代表麦克风或其它声源分发到多个代表扬声器，其中多个代表扬声器生成共同的音频氛围；以及延迟模块，其用于在音频信号上添加时延。此外，本发明还涉及用于在会议音频系统中分发音频信号的方法以及相应的计算机程序。

背景技术

会议音频系统是众所周知的，其通常应用在政治或经济辩论会、展销会以及麦克风-放大器-扬声器系统所支持的人们彼此进行讨论的任何场合。在现有系统中，每个会议代表具有一个配备有工作台的座位，在该工作台中集成了麦克风和扬声器。

文献EP1686835A1可能代表了最接近的现有技术，该文献描述了具有多个代表单元的会议音频系统，其中每个代表单元包括至少一个麦克风和一个扬声器。代表单元与信号总线连接，以允许在代表单元之间交换音频信号和其它信号。

发明内容

根据本发明，提出了具有权利要求1的特征的会议音频系统、具有权利要求10的特征的用于分发音频信号的方法以及具有权利要求12的特征的计算机程序。本发明的优选或有利实施例由所附权利要求、说明书和附图公开。

根据本发明的会议音频系统包括多个代表单元，例如超过20、50或100个代表单元，每个代表单元具有代表扬声器和/或代表麦克风。会议可以被定义为人们聚集并且使用麦克风-放大器-扬声器系统的各种情形。代表可以被定义为参加会议的人。本发明并不特别受限于政治辩论会或讨论会的情形，本发明也可以用于例如音乐或文化活动中。

优选地，将全部或一些代表单元实现为发言者-收听者单元，每个代表单元包括扬声器和麦克风。附加地或可选地，每个代表单元或一些代表单元包括扬声器或麦克风。

为了使多个代表单元彼此互联，提供了控制模块，例如控制单元，其用于将至少一个音频信号从至少一个代表麦克风或其它声源分发到多个代表扬声器，其中代表扬声器生成共同的音频氛围。声源可以是例如音乐键盘的现场声源和/或例如录音机的存储设备。控制模块可以实现为数据处理单元、模拟系统或者最简单形式的硬连线电缆。多个代表单元可以通过有线或无线、模拟、数字或者通过网络进行连接，所述网络可选择地包括互联网。

根据本发明，时延取决于生成音频信号的代表麦克风或声源的位置与播放音频信号的代表扬声器的位置之间的距离。添加时延，以便对声音氛围提供方向性或定向属性，其中该声音氛围是在所播放的音频信号的参与下生成的。

本发明注意到，通常在现有会议音频系统的情况下，所有代表扬声器同时再现一个或多个当前发言者的音频信号。在小房间中似乎尚能对正在发言的人进行定位，因为除了代表扬声器播放的音频信号外，还有从发言者的嘴到收听者的直接听觉路径。然而，在大房间中，收听者可能与发言者相距更远。在这种情况下，可能几乎无法对发言者的位置进行定位，由此丧失了音频氛围的任何方向性。

根据本发明，提出了向每个代表扬声器添加时延，该时延分别取决于激活代表麦克风与音频信号所被提供到的激活代表扬声器之间的距离。优选地，时延基于“哈斯效应”。哈斯效应也称作优先效应，其描述了正确识别声源方向的人类心理声学现象，其中该声源被双耳听到并且是在不同时间到达的。由于头部的几何形状(两个耳朵是分离的，其由屏障分开)，来自任意源的直接声音首先进入最接近该源的耳朵，然后进入最远的耳朵。哈斯效应描述了如果后续声音在25到35毫秒的延迟内到达，则人类基于首先到达的声音来对声源进行定位。如果后续声音的到达比该时延长，那么就听到两个不同的声音。

本发明的优点是通过使用代表单元的优选内置代表扬声器实现了向音频氛围所添加的方向性。因此，收听者离当前发言者越远，向来自他/她的扬声器的音频信号所添加的时延越大。因此，与没有方向性声音能力的会议音频系统相比，根据本发明的会议音频系统的一个可能优点是该系统仅需要简便地利用必要的附加技术设备就可对音频信号添加方向性。

在本发明的优选实施例中，延迟模块用于向邻近代表单元和/或彼此相邻放置的代表单元提供不同的时延，每个时延取决于各个代表单元与激活麦克风和/或声源的位置之间的距离。从而，通过来自收听者的代表扬声器的音频信号与来自直接邻近的代表单元的代表扬声器的音频信号之间的时间差异，对音频信号或声音氛围提供方向性。优选地，时间差异小于30毫秒。因为即使较早的声音比收听者自身扬声器的声音等级低10dB，哈斯效应仍然有效，所以邻近代表单元的距离要小于6米，优选地小于3米，和/或在收听者位置处测量的收听者代表扬声器播放的声音信号等级与邻近代表扬声器播放的声音信号等级之间的差异小于大约10dB。

在本发明的优选实现中，将一个或多个代表单元实现为单人工作区(one-personworkingplace)。例如，将代表单元实现为具有内置代表扬声器和/或代表麦克风的桌子或座位。

在可能的优选实施例中，延迟模块实现和/或集成在控制模块中，特别实现和/或集成在控制单元中，并且延迟模块为每个被激活的代表扬声器提供具有各自时延的音频信号，其中控制模块分发分别经时延的音频信号。在这个实施例中，向控制模块提供关于激活代表麦克风或其它激活声源的位置信息以及播放音频信号的激活代表扬声器的位置，以便能够估计各自的时延。作为结果，每个代表扬声器接收到具有各自时延的音频信号，该时延不同于邻近或相邻代表扬声器的时延。

附加地或可选地，向控制模块提供关于激活代表麦克风或激活声源与激活代表扬声器之间的距离的信息，以便生成各自的时延。在本发明的这个版本中，仅估算激活代表麦克风/声源与激活代表扬声器之间的绝对距离。

在本发明的另一个可能的优选实施例中，延迟模块实现和/或集成在每个代表单元中，其中将时延本地添加到所分发的音频信号。在这种情况下，向各个代表单元分发相同的音频信号，其中在分发了音频信号之后，在代表单元处添加各自的时延。在这个实施例中，延迟模块实现为在具有代表扬声器的每个代表单元中的延迟模块。具有分布式延迟模块的实施例呈现出以下优点：对代表单元进行布线的技术实现较为容易，这是因为音频信号可以通过串联的方式而传输到每个代表单元。在本发明的另一个实施例中，在控制模块与代表单元之间的某个位置处添加各自的时延。

为了向延迟模块提供关于激活麦克风和/或声源位置的信息，提供了识别模块，其用识别标记和/或信号对每个音频信号进行编码，该识别标记和/或信号能够分别识别代表麦克风或声源的身份和/或位置。所述标记使得延迟模块可以估计目前音频信号的起源。

在一个可能的实施例中，识别模块在具有代表麦克风和/或其它声源的每个代表单元中实现，以便在生成音频信号的位置对音频信号进行编码。这个实施例有以下优点：由于用于识别激活代表麦克风和/或其它声源的位置或方位的必要信息被编码在音频信号中，所以可以用串行顺序对代表单元进行布线或连接和/或不考虑代表单元的物理位置。

在另一个可能的实施例中，识别模块实现和/或集成在控制模块中，特别是实现和/或集成在控制单元中。在这个实施例中，优选地，针对每个代表麦克风和/或其它声源，向控制模块提供单独的通道，其中根据激活通道来编码识别标记和/或信号。

根据上述的简化了实时需求和/或互联网传输的优点，优选地，所述识别模块或其它识别模块用于利用时间戳和/或信号来对每个音频信号进行编码，该时间戳和/或信号能够识别音频信号的时间位置，例如音频信号的开始和结束。根据这个附加的信息，不仅可以为音频信号提供相对时延，而且可以生成绝对时延。根据这个附加的特征，也可以提供时间滞后但具有方向性的音频信号。

本发明的另一个主题涉及具有权利要求10的特征的用于在会议音频系统中分发音频信号的方法，优选地，该会议音频系统基于之前的描述和/或在前的权利要求之一。

根据向代表麦克风和/或其它声源所生成的音频信号添加时延的方法，向多个代表扬声器分发该音频信号，并且根据各自的位置和/或根据每个代表扬声器与代表麦克风和/或其它声源的位置之间的距离来添加时延。

在本发明的优选实施例中，提出了如果一个以上的代表麦克风和/或声源同时是激活的且具有不同位置，并从而生成不同的音频信号，则向传递到单个代表扬声器的这些音频信号添加不同的时延。这个实施例的基本思想是为每个音频信号配置定向特征，使得具有不同位置的代表麦克风和/或声源可以被单个代表扬声器处的代表感知到其具有不同位置。

本发明的另一主题是具有权利要求12的特征的计算机程序。

附图说明

通过以下对本发明优选实施例的描述以及附图公开了本发明的进一步特征、效果和优点。如图所示：

图1是作为本发明的第一实施例的会议音频系统的示意图；

图2是图1中的会议音频系统的第一种可能实现的方框图。

具体实施方式

在附图中，用相似或类似的参考标号表示相似或类似的部分。

图1示出了基于分布式扬声器的、具有定向声音功能的会议音频系统1的示意图。会议音频系统1包括多个代表单元2，所述多个代表单元2由实现为连接模块3的控制模块互连。绝大多数代表单元2包括代表麦克风4和代表扬声器5。一些代表单元可以仅实现为只具有代表扬声器5的收听者单元6或只具有代表麦克风4的发言者单元7。

将代表单元2集成在单人工作区中，例如实现为会议厅、礼堂、演讲厅、法庭等中的讲台、桌面或座位。例如，以行和列的形式或以同心圆的形式安排代表单元2。

为了实现定向声音功能，根据特定代表单元12与代表单元2之间的距离，为特定代表单元12的激活代表麦克风8所生成的音频信号提供时延，其中该代表单元2具有向收听者播放该音频信号的代表扬声器5。时延是根据声速(声音传播速度)的。由于收听者不但听到其自己的代表扬声器5，而且听到邻近和/或相邻代表扬声器5所播放的音频信号，所以收听者的声音氛围模拟出了从特定代表单元12所生成的定向声音，其中，根据邻近和/或相邻代表扬声器5到达生成音频信号的特定代表单元12的各自的距离，向邻近和/或相邻代表扬声器5所播放的音频信号提供不同的时延。如前所述，正确识别声源方向的人类心理声学现象基于哈斯效应，也称作优先效应，其中该声源被双耳听到并且是在不同时间到达的。

返回到图1的示意图，假设代表麦克风8被设置为激活代表麦克风，并且假设代表单元9、10和11彼此相邻但是以到代表单元12或激活代表麦克风8的距离递增的方式安排这些单元，则向代表单元9的代表扬声器5所播放的音频信号添加第一时延d1，向代表单元10的代表扬声器5所播放的音频信号添加比第一时延d1长的第二时延d2，向代表单元11的代表扬声器5所播放的音频信号添加比时延d2和时延d1长的第三时延d3。由于代表单元10的收听者也听到相邻代表单元9和11以及可能更远的代表单元(未示出)所播放的音频信号，该收听者可以识别虚拟声源的方向，其中虚拟声源的方向与激活麦克风8的方向是相同的。

应该理解，在代表单元10处的收听者的音频氛围是在靠近代表单元10的代表单元9、11等的代表扬声器5的参与下生成的。尽管来自相邻代表单元9和11的声音明显低于从代表单元10播放的声音，但是仍然能识别出各个激活麦克风8的虚拟声源的方向，这是因为即便在到达收听者双耳的音频信号的音量不同的情况下哈斯效应也是有效的。

图2示出了包括多个代表单元2的会议音频系统1的第一种可能实施例。

在这个实施例中，连接模块3实现为多个平行通道，例如线路，从而每个代表麦克风4连接到各自的麦克风通道13，每个代表扬声器5连接到多个扬声器通道14。所有麦克风通道13和所有扬声器通道14都与控制单元15连接，控制单元15能够进行中央音频处理，例如涉及音量和声调控制、均衡、声反馈、抑制和/或为隐藏发言者身份(例如，在法庭中使用)而进行的加扰等等。

如果如图2所示一个以上的代表麦克风8被激活，则针对每个激活代表麦克风8，将麦克风通道13中的一个通道用于向控制单元15传输音频信号。相同数量的扬声器通道14用于从控制单元15向代表单元2传输音频信号。每个代表单元2连接到每个激活扬声器通道14，以便接收由激活代表麦克风8生成的音频信号。代表单元2包括延迟单元16，其用于和/或适于向每个音频信号添加各自的时延。所述各自的时延取决于各个代表单元2与各个音频信号的激活麦克风8之间的距离。所以，在这种情况下，向代表单元10添加三个不同的时延d21、d32和d33。从而，分别向代表单元9和11添加各自的时延d11、d12、d13以及d31、d32、d33。例如，延迟单元16根据音频信号中所编码的位置指示、根据扬声器通道14的选择等来估计d11到d33的时延长度。在另一个实施例中，麦克风通道13和扬声器通道14实现为音频数据流通道，其中音频信号被表示为数字的或模拟的。

Claims (15)

1.一种会议音频系统(1)，包括：

多个代表单元(2)，每个代表单元(2)具有代表扬声器(5)和/或代表麦克风(4)；

控制模块(15)，其用于将至少一个音频信号从至少一个所述代表麦克风(4)分发到多个所述代表扬声器(5)，所述多个代表扬声器(5)生成共同的音频氛围；

延迟模块(16)，其用于在所述音频信号上添加时延，其中，所述时延取决于生成所述音频信号的所述代表麦克风(4)的位置与各个所述代表扬声器(5)的位置之间的距离，并且

其中，添加所述时延，以便来自收听者的代表扬声器的音频信号与来自邻近和/或相邻的代表单元的代表扬声器的音频信号之间存在时间差异，从而由于收听者不但听到其自己的代表扬声器，而且听到所述邻近和/或相邻的代表单元的代表扬声器所播放的音频信号，所以收听者的声音氛围模拟出了从特定代表单元所生成的定向声音，

并且其中，基于所述音频信号中识别所述代表麦克风的位置的识别标记或者基于扬声器通道的选择来估计所述时延的长度，所述识别标记通过识别模块对每个音频信号进行编码。

2.如权利要求1所述的会议音频系统(1)，其中，所述延迟模块(16)用于向邻近代表单元(9，10，11)和/或彼此相邻放置的代表单元(9，10，11)提供不同的时延。

3.如权利要求1所述的会议音频系统(1)，其中，所述代表单元(2)实现为单人工作区。

4.如权利要求1所述的会议音频系统(1)，其中，所述代表单元(2)之间的距离小于6米，和/或在收听者位置处相邻代表扬声器(5)的响度或音量差异小于10dB。

5.如权利要求1所述的会议音频系统(1)，其中，

所述延迟模块实现和/或集成在所述控制模块(15)中，并且为每个代表扬声器(5)提供具有各自时延的音频信号，以及

其中，所述控制模块(15)分发所述经时延的音频信号。

6.如权利要求1所述的会议音频系统(1)，其中，

所述延迟模块(16)实现和/或集成在每个代表单元(2)中，以及

其中，所述时延被本地添加到所述分发的音频信号。

7.如权利要求6所述的会议音频系统(1)，其中，所述识别模块实现和/或集成在每个代表单元(2)和/或所述控制模块(15)中。

8.如权利要求6所述的会议音频系统(1)，其中，所述识别模块用于利用时间戳对每个音频信号进行编码，所述时间戳能够识别所述音频信号的开始、停止和/或长度。

9.如权利要求1所述的会议音频系统(1)，其中，识别模块用于利用时间戳对每个音频信号进行编码，所述时间戳能够识别所述音频信号的开始、停止和/或长度。

10.一种用于在会议音频系统(1)中分发音频信号的方法，其中，音频信号由代表麦克风(4)生成，所述方法包括：

将所述音频信号分发给多个代表扬声器，以及

向所述音频信号添加时延，

其中，所述时延的长度取决于各自的位置和/或取决于每个所述代表扬声器(5)与所述代表麦克风(4)的位置之间的距离，并且

其中，添加所述时延，以便以便来自收听者的代表扬声器的音频信号与来自邻近和/或相邻的代表单元的代表扬声器的音频信号之间存在时间差异，从而由于收听者不但听到其自己的代表扬声器，而且听到所述邻近和/或相邻的代表单元的代表扬声器所播放的音频信号，所以收听者的声音氛围模拟出了从特定代表单元所生成的定向声音，

并且其中，基于所述音频信号中识别所述代表麦克风的位置的识别标记或者基于扬声器通道的选择来估计所述时延的长度，所述识别标记通过识别模块对每个音频信号进行编码。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述会议音频系统(1)是如权利要求1至10中之一所述的会议音频系统。

12.如权利要求10所述的方法，其中，

如果具有不同位置的多个代表麦克风(4)生成多个音频信号，则向提供给单个代表扬声器(5)的所述多个音频信号添加不同的时延。

13.一种用于在会议音频系统(1)中分发音频信号的装置，其中，音频信号由代表麦克风(4)生成，所述装置包括：

用于将所述音频信号分发给多个代表扬声器的装置，以及

用于向所述音频信号添加时延的装置，

其中，所述时延的长度取决于各自的位置和/或取决于每个所述代表扬声器(5)与所述代表麦克风(4)的位置之间的距离，并且

其中，添加所述时延，以便来自收听者的代表扬声器的音频信号与来自邻近和/或相邻的代表单元的代表扬声器的音频信号之间存在时间差异，从而由于收听者不但听到其自己的代表扬声器，而且听到所述邻近和/或相邻的代表单元的代表扬声器所播放的音频信号，所以收听者的声音氛围模拟出了从特定代表单元所生成的定向声音，

并且其中，基于所述音频信号中识别所述代表麦克风的位置的识别标记或者基于扬声器通道的选择来估计所述时延的长度，所述识别标记通过识别模块对每个音频信号进行编码。

14.如权利要求13所述的装置，其中，所述会议音频系统(1)是如权利要求1至10中之一所述的会议音频系统。

15.如权利要求13所述的装置，其中，

如果具有不同位置的多个代表麦克风(4)生成多个音频信号，则向提供给单个代表扬声器(5)的所述多个音频信号添加不同的时延。