CN105657611B - 呼吸同步的吸气声音屏蔽方法和装置以及传声器系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种呼吸同步的吸气声音屏蔽方法和装置以及传声器系统，包括：监测用户的胸围变化，并根据所述胸围变化产生模拟电压信号；其中，当用户的胸围增加时，输出第一模拟电压信号，当用户的胸围减小时，输出第二模拟电压信号；其中，所述第一模拟电压信号与所述第二模拟电压信号的电平互为反向；对所述模拟电压信号进行放大处理；对所述放大处理后的信号进行与非逻辑处理生成开关信号；将所述开关信号发送给所述传声器，使所述传声器根据所述开关信号接通或关断所述传声器获取的音频信号的输出。

Description

呼吸同步的吸气声音屏蔽方法和装置以及传声器系统

技术领域

本发明涉及音频处理技术领域，尤其涉及一种呼吸同步的吸气声音屏蔽方法和装置以及传声器系统。

背景技术

当前我们听播音员播音、歌手演唱、乐手吹奏笛子或箫等乐器进行演奏时，通常都能听到麦克风采集到播音员、歌手、乐手在换气时发出的吸气声音。这种吸气声，会影响播音、演唱、演奏的效果。

目前，对歌手录制歌曲及乐手吹奏乐器时发出的吸气声音，一般采取后期处理的方法进行消除，但仍然不尽完美；而对现场演出或播音时乐手歌手或播音员发出的吸气声，由于技术上无法做到实时消除，一般都是通过演出者人为控制麦克风的位置，在吸气时口腔位置尽量远离麦克风来减小吸气声音传出，但效果仍不理想，而且给演出者造成不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种呼吸同步的吸气声音屏蔽方法和装置以及传声器系统，能根据使用者的呼吸同步控制传声器开关，以屏蔽掉使用者在换气时的吸气声音，使采集输出的声音更加纯净，音质效果更好。

为实现上述目的，在第一方面，本发明实施例提供了一种呼吸同步的吸气声音屏蔽方法，包括：

监测用户的胸围变化，并根据所述胸围变化产生模拟电压信号；其中，当用户的胸围增加时，输出第一模拟电压信号，当用户的胸围减小时，输出第二模拟电压信号；其中，所述第一模拟电压信号与所述第二模拟电压信号的电平互为反向；

对所述模拟电压信号进行放大处理；

对所述放大处理后的信号进行与非逻辑处理生成开关信号；

将所述开关信号发送给所述传声器，使所述传声器根据所述开关信号接通或关断所述传声器获取的音频信号的输出。

优选的，当所述用户的胸围增加时，所述第一模拟电压信号为正电压信号，所述开关信号为数字低电平；

当所述用户的胸围减小时，所述第二模拟电压信号为负电压信号，所述开关信号为数字高电平。

进一步优选的，当所述用户的胸围增加变化率为0时，输出的模拟电压信号为0。

优选的，所述监测用户的胸围变化具体为：

通过与用户的胸围变化同步转动的转动轮，带动微型直流发电机输出所述模拟电压信号。

在第二方面，本发明实施例提供了一种用以实现上述第一方面所述的呼吸同步的吸气声音屏蔽方法的吸气声音屏蔽装置，包括：

胸带本体、装置盒、弹簧轮、微型直流发电机、放大电路、与非逻辑芯片和发送模块；

所述弹簧轮、微型直流发电机、放大电路、与非逻辑电路和发送模块容置于所述装置盒中；

所述胸带本体包括两根胸带；一根胸带的一端与所述装置盒相接，另一端具有搭扣；另一根胸带的一端接有伸缩绳，另一端具有搭扣；所述两根胸带通过搭扣相接；所述胸带本体环绕于用户的胸部进行佩戴；

所述弹簧轮包括转动轮、轴和弹簧；所述转动轮套接在轴上，所述转动轮容置于所述装置盒的容置槽中，所述弹簧的一端与所述转动轮或轴相接，另一端与所述装置盒的内壁相接；所述伸缩绳穿入所述装置盒中，缠绕于所述转动轮上；

所述微型直流发电机与所述轴同轴安装，随所述轴的转动同步正转或反转，从而产生模拟电压信号；其中，当用户的胸围增加时，所述伸缩绳被拉开，使所述轴、转动轮沿第一方向同步转动，所述弹簧扭曲储存弹性势能，所述微型直流发电机输出第一模拟电压信号；当用户的胸围减小时，所述弹簧释放弹性势能，使所述轴、转动轮沿第二方向同步转动，所述伸缩绳缠绕于所述转动轮上，所述微型直流发电机输出第二模拟电压信号；所述第一模拟电压信号与所述第二模拟电压信号的电平互为反向；

所述放大电路对所述模拟电压信号进行放大处理；

所述与非逻辑芯片对所述放大处理后的信号进行与非逻辑处理生成开关信号；

所述发送模块将所述开关信号发送给所述传声器，使所述传声器根据所述开关信号接通或关断所述传声器获取的音频信号的输出。

优选的，所述装置还包括电源模块，与所述放大电路、与非逻辑芯片和发送模块分别相接，为所述放大电路、与非逻辑芯片和发送模块供电。

优选的，所述装置包括模拟开关芯片，设置于所述传声器中，所述发送模块将所述开关信号发送给所述模拟开关芯片。

优选的，当所述用户的胸围增加时，所述第一模拟电压信号为正电压信号，所述开关信号为数字低电平；

当所述用户的胸围减小时，所述第二模拟电压信号为负电压信号，所述开关信号为数字高电平。

进一步优选的，当所述用户的胸围增加变化率为0时，输出的模拟电压信号为0。

在第三方面，本发明实施例提供了一种包括上述第二方面所述的吸气声音屏蔽装置的传声器系统。

本发明实施例提供的呼吸同步的吸气声音屏蔽方法，能根据使用者的呼吸同步控制传声器开关，以屏蔽掉使用者在换气时的吸气声音，使采集输出的声音更加纯净，音质效果更好。

附图说明

图1为本发明实施例提供的吸气声音屏蔽方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的吸气声音屏蔽装置的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种具体的微型直流发电机与放大电路的电路图；

图4为本发明实施例提供的74LS00的管脚及内部逻辑示意图。

具体实施方式

在播音员播音、歌手演唱、乐手吹奏乐器进行演奏时，伴随其呼吸同步动作的还有胸腔的起伏，而随着胸腔的起伏，相应的也会产生胸腔周长(胸围)的变化。据测算，一般成年人在演唱或演奏时，呼吸引起的胸腔周长变化大约为10CM左右，是非常明显的。

本发明提供的呼吸同步的吸气声音屏蔽方法，正是捕捉到人在吸气时胸腔周长持续增大而呼气(说话、吹奏、歌唱)时胸腔周长持续减小的生理特点而设计实现的。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明实施例提供的呼吸同步的吸气声音屏蔽方法流程图，如图1所示，本发明实施例的呼吸同步的吸气声音屏蔽方法包括：

步骤10，监测用户的胸围变化，并根据所述胸围变化产生模拟电压信号；

具体的，用户的胸围变化与呼气或吸气直接相关。当用户呼气时，胸围持续减小，用户吸气时，胸围持续增大。因此，在本方案优选的具体实施例中，通过与用户的胸围变化同步转动的转动轮，带动微型直流发电机输出模拟电压信号。用户胸围增加或减小时，转动轮的转动方向相反，从而微型直流发电机输出极性相反的模拟电压信号。

更优选的，当用户的胸围增加时，输出电压值为正的模拟电压信号，当用户的胸围减小时，输出电压值为负的模拟电压信号。

此外，当用户呼气或吸气到达吸气呼气状态转换的临界点时，可以认为用户的胸围增加或减少量在一定的时间内为0，即胸围是保持不变的，在这种情况下，电压值为0。

步骤20，对所述模拟电压信号进行放大处理；

步骤30，对所述放大处理后的信号进行与非逻辑处理生成开关信号；

具体的，放大处理后的信号经过与非逻辑处理，输入的负电压和0电压都转换为数字高电平输出，输入的正电压转换为数字低电平输出。因此，当所述用户的胸围增加时，输出的开关信号为数字低电平；当所述用户的胸围减小或保持不变时，输出的开关信号为数字高电平。

步骤40，将所述开关信号发送给所述传声器，使所述传声器根据所述开关信号接通或关断所述传声器获取的音频信号的输出。

具体的，在接收到数字高电平的开关信号时，接通传声器获取的音频信号的输出，即在用户呼气的时候，传声器是正常输出的，因此用户说话、演唱、吹奏乐器的声音能够正常的被输出。并且，在吸气呼气状态转换的临界点时，传声器也是正常输出的，即在吸气向呼气转换的时刻，传声器已经预开启，从而避免了由关断到开启的延迟造成声音传输的损失。

在接收到数字低电平的开关信号时，关断传声器获取的音频信号的输出，即在用户吸气的时候，传声器是关断输出的，因此有效屏蔽掉用户吸气时的声音。

本发明实施例提供的呼吸同步的吸气声音屏蔽方法，能根据使用者的呼吸同步控制传声器开关，以屏蔽掉使用者在换气时的吸气声音，使采集输出的声音更加纯净，音质效果更好。

本发明上述实施例提供的呼吸同步的吸气声音屏蔽方法，可以通过如图2所示的吸气声音屏蔽装置来实现。

如图2所示，吸气声音屏蔽装置包括：胸带本体1、装置盒2、弹簧轮3、微型直流发电机4、放大电路5、与非逻辑芯片6和发送模块7；

所述弹簧轮3、微型直流发电机4、放大电路5、与非逻辑电路6和发送模块7容置于所述装置盒2中；

所述胸带本体1包括两根胸带11和12；胸带11的一端与所述装置盒2相接，另一端具有搭扣13；胸带12的一端接有伸缩绳14，另一端具有搭扣13；所述两根胸带通过搭扣13相接；胸带本体1环绕于用户的胸部进行佩戴；

具体的，考虑到美观及佩戴方便舒适稳固，胸带本体1可做成短款背心形式，装置盒2在后背位置，胸带的连接开口在前，口的两端是尼龙粘扣，使用者可根据自己的体型调节穿戴。

所述弹簧轮3包括转动轮31、轴32和弹簧33；转动轮31套接在轴32上，转动轮31容置于装置盒2的容置槽21中，使得弹簧轮3在装置盒2中的位置进行固定，只能产生转动轮31绕轴32的转动，而不会发生水平位移。弹簧33的一端与转动轮31或者轴32相接(图中所示为与转动轮31相接)，另一端与装置盒2的内壁相接；伸缩绳14穿入装置盒2中，一端缠绕于转动轮31上。优选的,转动轮31具有一定厚度,外侧具有凹槽,伸缩绳14缠绕在沿凹槽拆绕在转动轮31上。

微型直流发电机4与轴32同轴安装，随轴32的转动同步正转或反转，从而产生模拟电压信号；其中，当用户的胸围增加时，伸缩绳14被拉开，使所述轴32、转动轮31沿一个方向同步转动，弹簧33发生扭曲储存弹性势能，微型直流发电机4输出正的模拟电压信号；当用户的胸围减小时，弹簧33释放弹性势能，使轴32、转动轮31沿另一方向同步转动，伸缩绳14缠绕于转动轮31上，微型直流发电机4输出负的模拟电压信号；

放大电路5对模拟电压信号进行放大处理；

图3中给出了一种具体的微型直流发电机与放大电路的电路实现。

图3中，GD为微型直流发电机，运放选用uA741。令微型直流发电机接线方式满足在吸气时正电位接运放同向输入端，负电位接地，R2与R3的阻值决定电压放大倍数，可调电阻RP调整输入灵敏度，从而使得吸气时运放输出高电平，呼气时输出低电平。

与非逻辑芯片6对放大处理后的信号进行与非逻辑处理生成开关信号；

具体的，与非逻辑芯片6可以采用74LS00来实现。

74LS00是4与非门芯片，如图4所示，假设用A1、B1、Y1，则接线方式为：A1接电源Vcc，B1接运放输出Vo，可知只有当B1为高电平时Y1为低电平，其他时候Y1均为高电平，即吸气时Y1低电位，停止和呼气时Y1均为高电位。

发送模块7将开关信号发送给传声器，使传声器根据开关信号接通或关断传声器获取的音频信号的输出。

具体的，当用户的胸围增加时，所述模拟电压信号为正电压信号，开关信号为数字低电平，用以关断传声器获取的音频信号的输出；当用户的胸围减小时，模拟电压信号为负电压信号，开关信号为数字高电平，用以接通传声器获取的音频信号的输出。当用户到达吸气呼气状态转换的临界点时，可以认为胸围在一定时间内没有变化，输出的模拟电压信号为0，开关信号为数字高电平，同样接通传声器获取的音频信号的输出。

此外，如果在使用时胸带本体1或弹簧轮3发生机械故障不能发出信号，输出的模拟电压信号为0，传声器将始终在接通状态，不会切断使用者的声音。

进一步的，本装置还包括电源模块(图中未示出)，与放大电路5、与非逻辑芯片6和发送模块7分别相接，为它们供电。

进一步的，本装置还包括模拟开关芯片(图中未示出)，设置于传声器中，发送模块7将开关信号发送给模拟开关芯片，以控制传声器的工作。

在具体的应用中，模拟开关芯片的输入端、输出端可以接在传声器常用的一对6.35MM插座(或卡农插座)之间，即传声器的输出先输入上述一端插座，然后通过模拟开关芯片后再经过另一端插座输出给调音台。

在一个具体的例子中，模拟开关芯片选用CD4066四双向模拟开关，将此开关芯片的第1脚、第2脚串联在二个麦克风常用的6.35MM插座或者卡农插座之间，第13脚接来自上述74LS00第3脚的控制信号，当控制信号为高电平时CD4066第1、2脚接通，当控制信号为低电平时CD4066第1、2脚呈高阻状相当于断开。

发送模块7的开关信号发送可以通过有线或无线方式进行。

具体的，当使用者在播音室或录音棚等固定场合时，可以直接用屏蔽线将上述控制信号传输给CD4066第13脚；

当使用者需要经常移动位置(例如演唱会现场)时，则适合选用无线传输方式。

以点对点无线遥控开关量产品DTD110H为例，DTD110H是一对无线收发模块，距离在300米以内，可以将74LS00第3脚的控制信号先传输给该发射模块，再用对端设备上的接收模块的输出端控制CD4066第13脚即可。

此外，在具体装置中，本实施例的弹簧33可以由发条替代。

在其他具体例子中，直流发电机可使用微型旋转编码器替代，加RS485接口芯片实现对呼气、吸气状态的逻辑判断，或采用可自动复位的拉绳式线性传感器、可自动复位的直线式线性传感器、霍尔传感器等加延时芯片及RS485接口芯片实现。

呼气、吸气状态的逻辑判断还可以采用滑线电阻、可变电容等作为传感器使用。考虑到机械惯性，直流发电机、旋转编码器、直线线性传感器、拉绳线性传感器、霍尔传感器均应该选用微型产品。

用户在使用本实施例提供的呼吸同步的吸气声音屏蔽装置时，使用者不需要经过专业训练，只需提前佩戴好胸带即可使用，换气时不需有意远离麦克风，即可屏蔽用户吸气声音的输出。在现场直播时使用，听众听不到使用者吸气的声音，能够得到更好的声音输出效果；在录音时使用，可以节省后期制作处理吸气声音的工作，节省人力、时间。

本实施例提供的吸气声音屏蔽装置，与传声器、6.35MM插座(或卡农插座)及调音台，构成了能够屏蔽吸气声音的传声器系统。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种呼吸同步的吸气声音屏蔽方法，其特征在于，所述方法包括：

监测用户的胸围变化，并根据所述胸围变化产生模拟电压信号；其中，当用户的胸围增加时，输出第一模拟电压信号，当用户的胸围减小时，输出第二模拟电压信号；其中，所述第一模拟电压信号与所述第二模拟电压信号的电平互为反向；

对所述模拟电压信号进行放大处理；

对所述放大处理后的信号进行与非逻辑处理生成开关信号；

将所述开关信号发送给传声器，使所述传声器根据所述开关信号接通或关断所述传声器获取的音频信号的输出。

2.根据权利要求1所述的呼吸同步的吸气声音屏蔽方法，其特征在于，当所述用户的胸围增加时，所述第一模拟电压信号为正电压信号，所述开关信号为数字低电平，用以关断所述传声器获取的音频信号的输出；

当所述用户的胸围减小时，所述第二模拟电压信号为负电压信号，所述开关信号为数字高电平，用以接通所述传声器获取的音频信号的输出。

3.根据权利要求2所述的呼吸同步的吸气声音屏蔽方法，其特征在于，当所述用户的胸围增加变化率为0时，输出的模拟电压信号为0。

4.根据权利要求1所述的呼吸同步的吸气声音屏蔽方法，其特征在于，所述监测用户的胸围变化具体为：

通过与用户的胸围变化同步转动的转动轮，带动微型直流发电机输出所述模拟电压信号。

5.一种用以实现上述权利要求1所述的呼吸同步的吸气声音屏蔽方法的吸气声音屏蔽装置，其特征在于，所述装置包括：胸带本体、装置盒、弹簧轮、微型直流发电机、放大电路、与非逻辑芯片和发送模块；

所述弹簧轮、微型直流发电机、放大电路、与非逻辑电路和发送模块容置于所述装置盒中；

所述胸带本体包括两根胸带；一根胸带的一端与所述装置盒相接，另一端具有搭扣；另一根胸带的一端接有伸缩绳，另一端具有搭扣；所述两根胸带通过搭扣相接；所述胸带本体环绕于用户的胸部进行佩戴；

所述弹簧轮包括转动轮、轴和弹簧；所述转动轮套接在轴上，所述转动轮容置于所述装置盒的容置槽中，所述弹簧的一端与所述转动轮或轴相接，另一端与所述装置盒的内壁相接；所述伸缩绳穿入所述装置盒中，缠绕于所述转动轮上；

所述微型直流发电机与所述轴同轴安装，随所述轴的转动同步正转或反转，从而产生模拟电压信号；其中，当用户的胸围增加时，所述伸缩绳被拉开，使所述轴、转动轮沿第一方向同步转动，所述弹簧扭曲储存弹性势能，所述微型直流发电机输出第一模拟电压信号；当用户的胸围减小时，所述弹簧释放弹性势能，使所述轴、转动轮沿第二方向同步转动，所述伸缩绳缠绕于所述转动轮上，所述微型直流发电机输出第二模拟电压信号；所述第一模拟电压信号与所述第二模拟电压信号的电平互为反向；

所述放大电路对所述模拟电压信号进行放大处理；

所述与非逻辑芯片对所述放大处理后的信号进行与非逻辑处理生成开关信号；

所述发送模块将所述开关信号发送给所述传声器，使所述传声器根据所述开关信号接通或关断所述传声器获取的音频信号的输出。

6.根据权利要求5所述的吸气声音屏蔽装置，其特征在于，所述装置还包括电源模块，与所述放大电路、与非逻辑芯片和发送模块分别相接，为所述放大电路、与非逻辑芯片和发送模块供电。

7.根据权利要求5所述的吸气声音屏蔽装置，其特征在于，所述装置包括模拟开关芯片，设置于所述传声器中，所述发送模块将所述开关信号发送给所述模拟开关芯片。

8.根据权利要求5所述的吸气声音屏蔽装置，其特征在于，当所述用户的胸围增加时，所述第一模拟电压信号为正电压信号，所述开关信号为数字低电平，用以关断所述传声器获取的音频信号的输出；

当所述用户的胸围减小时，所述第二模拟电压信号为负电压信号，所述开关信号为数字高电平，用以接通所述传声器获取的音频信号的输出。

9.根据权利要求8所述的吸气声音屏蔽装置，其特征在于，当所述用户的胸围增加变化率为0时，输出的模拟电压信号为0。

10.一种包括上述权利要求5-9任一所述的吸气声音屏蔽装置的传声器系统。