CN109743659A - 一种语音传声器阵列及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种语音传声器阵列及其控制方法，传声板上设有多个传声器，多个传声器形成语音传声器阵列，语音传声器阵列由多个子阵列组成，每个子阵列由多个传声器组成，每个子阵列对应采集一种频段的声音信号。每个子阵列中，将子阵列的各传声器输出信号进行延时处理，将各传声器延时处理后的输出信号加权求和，形成子波束；对子阵列形成的子波束进行滤波，形成滤波后的子波束；将各子阵列形成的滤波后子波束加权求和，形成声音波束。

Description

一种语音传声器阵列及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种语音传声器阵列及其控制方法。

背景技术

随着多媒体技术和音视频技术的发展，目前数字音视频系统已经大量进入到中小学及高校教室中，教室的音频模式以往是在教师的身上携带胸麦、无线发射机、无线接收机、功放输出到音箱。传统的音频系统简单、方便、不需要调试、价格便宜等优势，采用网上发放问卷和实地考察的两种形式对大中小学教室现有的声学环境和音视频设备进行了现状和使用情况调研，结果如下：教室声环境的主要问题有：讲课费力、后面学生听不清楚、语言交流困难、室内混响过大、较大噪声干扰等问题。现有教室扩声系统存在：话筒容易啸叫、音箱音质不好、手持设备移动不方便、腰包佩戴不方便、电池不耐用、操作不便捷等问题。40%以上的教师希望能够对教室进行声学改造或者进行适当的声学装修，以保证声音干净清晰。接近90%的教室系统(教师希望)能够在大中型教室及有特殊用途的教室内采用智能音视频系统。而伴随着技术的不断发展，未来教室扩声专用系统的建设也存在着无限的可能性。随着数字音频技术及其市场前景的持续蓬勃发展，教室扩声领域也将会吸引越来越多的相关厂商参与进来，并促进其市场不断成熟，其模式也将越来越专业化和多元化，从而为教室扩声系统提供整体设计和解决方案提供商将应运而生，使得竞争激烈的市场为消费者提供更加多元化的产品，买方市场的各种特征将更为充分的体现。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种语音传声器阵列及其控制方法，能够有效去除噪声，优化拾声效果。

基于同一发明构思，本发明具有两个独立的技术方案：

1、一种语音传声器阵列，传声板上设有多个传声器，多个传声器形成语音传声器阵列，其特征在于：语音传声器阵列由多个子阵列组成，每个子阵列由多个传声器组成，每个子阵列对应采集一种频段的声音信号。

进一步地，语音传声器阵列由5个子阵列组成，5个子阵列对应采集5种频段的声音信号，5种频段的中心频率分别为250Hz，500Hz，1kHz，2kHz，4kHz。

进一步地，语音传声器阵列由3个子阵列组成，3个子阵列对应采集3种频段的声音信号，3种频段的中心频率分别为500Hz，1kHz，2kHz。

进一步地，语音传声器阵列由5个子阵列组成时，共有43个传声器。

进一步地，语音传声器阵列由3个子阵列组成时，共有23个传声器。

进一步地，每个子阵列均呈矩形；子阵列中的各传声器均匀间隔设置。

2、一种上述语音传声器阵列的控制方法，其特征在于：每个子阵列中，将子阵列的各传声器输出信号进行延时处理，将各传声器延时处理后的输出信号加权求和，形成子波束；对子阵列形成的子波束进行滤波，形成滤波后的子波束；将各子阵列形成的滤波后子波束加权求和，形成声音波束。

进一步地，每个子阵列中，将子阵列的各传声器输出信号进行延时处理时，根据所需拾取区域的不同，对各传声器输出信号采用不同的延时处理。

进一步地，对子阵列形成的子波束进行滤波时，采用EQ均衡滤波。

进一步地，形成声音波束后，对声音波束进行啸叫抑制、回声抵消处理。

本发明具有的有益效果：

本发明语音传声器阵列由多个子阵列组成，每个子阵列由多个传声器组成，每个子阵列对应采集一种频段的声音信号。每个子阵列中，将子阵列的各传声器输出信号进行延时处理，将各传声器延时处理后的输出信号加权求和，形成子波束；对子阵列形成的子波束进行滤波，形成滤波后的子波束；将各子阵列形成的滤波后子波束加权求和，形成声音波束。本发明利用声干涉原理形成强指向性以达到对声源直达声的拾取，以避免在声环境较差的环境中减少反射声对音质的影响，提高清晰度，实现阵列波束指向期望信号源，零陷干扰和噪声。这样声音信号即使被各种各样的噪声(包括语音)干扰甚至淹没后，从含噪声的信号中提取出原声音信号来。

本发明语音传声器阵列可由5个子阵列组成，适用于会场拾声模式，5个子阵列对应采集5种频段的声音信号，5种频段的中心频率分别为250Hz，500Hz，1kHz，2kHz，4kHz；本发明语音传声器阵列还可由3个子阵列组成，适用于教室拾声模式，3个子阵列对应采集3种频段的声音信号，3种频段的中心频率分别为500Hz，1kHz，2kHz。本发明每个子阵列中，将子阵列的各传声器输出信号进行延时处理时，根据所需拾取区域的不同，对各传声器输出信号采用不同的延时处理，进一步增强对拾声区域的指向性，提高拾声效果。

附图说明

图1是本发明语音传声器阵列的结构示意图；

图2是本发明语音传声器阵列的控制原理图；

图3是本发明实施例一250Hz频段子阵列示意图；

图4是本发明实施例一500Hz频段子阵列示意图；

图5是本发明实施例一1kHz频段子阵列示意图；

图6是本发明实施例一2kHz频段子阵列示意图；

图7是本发明实施例一4kHz频段子阵列示意图；

图8是本发明实施例一整体阵列布置示意图；

图9是本发明实施例二500Hz频段子阵列示意图；

图10是本发明实施例二1kHz频段子阵列示意图；

图11是本发明实施例二2kHz频段子阵列示意图；

图12是本发明实施例二整体阵列布置示意图。

具体实施方式

如图1所示，传声板1上设有多个传声器，传声板1为长方形铝板，多个传声器形成语音传声器阵列。语音传声器阵列由多个子阵列组成，每个子阵列由多个传声器组成，每个子阵列对应采集一种频段的声音信号。

实施例一：适用于会场拾声模式的语音传声器阵列

如图3至图8所示，语音传声器阵列由5个子阵列组成，5个子阵列对应采集5种频段的声音信号，5种频段的中心频率分别为250Hz，500Hz，1kHz，2kHz，4kHz，共有43个传声器。每个子阵列均呈矩形；子阵列中的各传声器均匀间隔设置。间隔尺寸如图所示，单位为mm。

如图2所示，对上述语音传声器阵列进行控制时，每个子阵列中，子阵列的各传声器输出信号经增益放大单元G放大后，经延时单元T进行延时处理，将各传声器延时处理后的输出信号加权求和，形成子波束；对子阵列形成的子波束进行滤波，形成滤波后的子波束；将各子阵列形成的滤波后子波束加权求和，形成声音波束。每个子阵列中，将子阵列的各传声器输出信号进行延时处理时，根据所需拾取区域的不同，对各传声器输出信号采用不同的延时处理，增强对拾声区域的指向性，提高拾声效果。对子阵列形成的子波束进行滤波时，采用EQ均衡滤波。形成声音波束后，对声音波束进行啸叫抑制(Screamingsuppression)、回声抵消(Echo coceller)处理。对语音传声器阵列输出信号的处理通过DSP芯片完成。

实施例二：适用于教室拾声模式的语音传声器阵列

如图9—12所示，语音传声器阵列由3个子阵列组成，3个子阵列对应采集3种频段的声音信号，3种频段的中心频率分别为500Hz，1kHz，2kHz，共有23个传声器。每个子阵列均呈矩形；子阵列中的各传声器均匀间隔设置。间隔尺寸如图所示，单位为mm。实施例二的控制原理同实施例一。

Claims (10)

1.一种语音传声器阵列，传声板上设有多个传声器，多个传声器形成语音传声器阵列，其特征在于：语音传声器阵列由多个子阵列组成，每个子阵列由多个传声器组成，每个子阵列对应采集一种频段的声音信号。

2.根据权利要求1所述的语音传声器阵列，其特征在于：语音传声器阵列由5个子阵列组成，5个子阵列对应采集5种频段的声音信号，5种频段的中心频率分别为250Hz，500Hz，1kHz，2kHz，4kHz。

3.根据权利要求1所述的语音传声器阵列，其特征在于：语音传声器阵列由3个子阵列组成，3个子阵列对应采集3种频段的声音信号，3种频段的中心频率分别为500Hz，1kHz，2kHz。

4.根据权利要求2所述的语音传声器阵列，其特征在于：语音传声器阵列由5个子阵列组成时，共有43个传声器。

5.根据权利要求3所述的语音传声器阵列，其特征在于：语音传声器阵列由3个子阵列组成时，共有23个传声器。

6.根据权利要求1至5任何一项所述的语音传声器阵列，其特征在于：每个子阵列均呈矩形；子阵列中的各传声器均匀间隔设置。

7.一种权利要求1所述语音传声器阵列的控制方法，其特征在于：每个子阵列中，将子阵列的各传声器输出信号进行延时处理，将各传声器延时处理后的输出信号加权求和，形成子波束；对子阵列形成的子波束进行滤波，形成滤波后的子波束；将各子阵列形成的滤波后子波束加权求和，形成声音波束。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：每个子阵列中，将子阵列的各传声器输出信号进行延时处理时，根据所需拾取区域的不同，对各传声器输出信号采用不同的延时处理。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：对子阵列形成的子波束进行滤波时，采用EQ均衡滤波。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：形成声音波束后，对声音波束进行啸叫抑制、回声抵消处理。