CN111182432B - 多场景自适应智能扩音系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于扩音系统技术领域，具体提供一种多场景自适应智能扩音系统，包括：发射端，用于采集人声并进行发送；接收端，包括：第一通信单元，用于与发射端进行通信；第二通信单元，用于与外载移动播放器进行通信；处理单元，用于将第一通信单元的数据进行解析得到人声信号；合成单元，用于将人声信号与第二通信单元接收到的音乐信号进行合并处理；播放单元，用于播放合并处理后的声音信号；切换单元，用于切换接收端的模式；接收端在自调节模式下，若处理单元解析第一通信单元的数据后得到人声信号，则减小音乐信号在合并声音中占的比例。和现有技术相比，本系统在各种场景中都可以适用。

Description

多场景自适应智能扩音系统

技术领域

本发明属于扩音系统技术领域，尤其涉及一种多场景自适应智能扩音系统。

背景技术

无线扩音器，是将声音信号传输出去的一种工具。无线扩音器广泛应用于教学领域，此外无线扩音器也应用于游行、选举、集会、演讲、户外庆典、宣传、发布会、推广会等场景。

但是，现有的扩音器功能较为单一，几乎都是作为喇叭，即扩大说话者声音的系统来使用，一旦超出这个功能范围，便不再适用。

除此，在某些场合(如某些卖场举行的节日活动)，需要音乐活跃气氛，而在主持人讲话时又需要让观众听清楚讲话内容，使用现有的扩音系统，需要让主持人或者活动执行人员来控制音乐的暂停和播放，主持人讲话时暂停音乐，主持人讲完话后重新播放音乐。这种切换方式很麻烦，且耗时耗力。

因此，需要一种多场景自适应智能扩音系统，适用于多种场景的具体运用。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种多场景自适应智能扩音系统，能够适用于各种使用场景。

本发明提供的基础方案为：

多场景自适应智能扩音系统，包括：

发射端，用于采集人声并进行发送；

接收端，接收端包括第一通信单元、第二通信单元、切换单元、处理单元、合并单元和播放单元；

第一通信单元用于与发射端进行通信；

第二通信单元用于与外载移动播放器进行通信；

处理单元用于将接收到的第一通信单元的数据进行解析，得到人声信号；

合成单元用于将处理单元解析出的人声信号与第二通信单元接收到的音乐信号进行合并处理；

播放单元用于播放合并处理后的声音信号；

切换单元用于切换接收端的模式，接收端的模式包括正常模式与自调节模式；接收端在自调节模式下，若处理单元解析第一通信单元的数据后得到人声信号，则合并单元合并人声信号与音乐信号时，减小音乐信号在合并声音中占的比例。

名词解释：外载移动播放器，指手机、电脑等可进行音乐播放的外载设备。

基础方案工作原理及有益效果：

常规使用，即不需要背景音乐时，使用者通过发射端与第一通信单元进行语音传输即可。

当进行娱乐，如K歌时，使用者通过切换单元将接收端调整为正常模式，将接收端与发射端通过第一通信单元进行通信，将接收端与外载移动播放器用第二通信单元进行通信。这样，接收端能够同时接收发射端的人声数据和外载移动播放器的背景音乐信号，之后，处理单元将人声数据进行解析得到人声信号，合并单元将人声信号与背景音乐信号进行合并，再由播放单元进行播放。

在某些活动(如某些卖场举行的节日活动)，需要音乐来活跃气氛，而在主持人讲话时又需要让观众听清楚讲话内容时，主持人可以通过切换单元将接收端调整为自适应模式。这样，当接收端同时接收到人声数据与背景音乐信号时，合并单元会减小背景音乐信号在合并声音中占的比例。这样一来，背景声音的音量会减小，进而可以达到突出人声的效果，使场内的听众能够听清楚讲话内容。

和现有技术相比，本系统在各种场景中都可以适用。

进一步，合并单元包括第一传输线路、第二传输线路、声音合成芯片和声音调节芯片，声音调节芯片为数字电位器芯片；人声信号通过第一传输线路后由声音合成芯片的输入引脚进入声音合成芯片；音乐信号通过第二传输线路后进入声音调节芯片，经过声音调节芯片处理后通过合成芯片的输入引脚进入声音合成芯片；

接收端在自调节模式下，处理单元解析接收到的第一通信单元的数据时，若得到人声信号，处理单元控制声音调节芯片的电阻变大。

采用这样的结构，接收端处于自调节模式时若同时接收到发射端与外载移动播放器的数据，且处理单元将接收到的第一通信单元的数据进行解析后得到人声信号，则处理单元控制声音调节芯片的电阻变大。

由于音乐信号通过声音调节芯片后由输入引脚进入声音合成芯片，而人声信号直接通过输入引脚进入声音合成芯片，声音调节芯片的电阻变大后，声音合成芯片中音乐信号占的比例会减少。从而达到突出人声、减小背景音乐的效果。

与使用软件程序来减小背景音乐相比，本申请使用电路结构，不易出现软件程序上的BUG，功能更加稳定。除此，本申请对微处理器的要求更低，若用软件程序来减小背景音乐，则微处理器至少需要能够安装和运行相关软件；而使用本申请，微处理器只需要能够解析出数据包，以及简单的控制功能即可，常规的STM32系列的芯片即可实现，成本更低。

进一步，发射端包括采集单元、预处理单元和第三通信单元；

采集单元用于采集人声；

预处理单元用于对采集的人声进行预处理；

第三通信单元用于与第一通信单元进行通信。

这样的设置，预处理单元对人声进行预处理(如降噪、调整增益等)后，可使接收端播放的人声更加清晰。

进一步，接收端还包括反馈单元，用于接收到发射端的数据后向发射端发送反馈信号；

发射端还包括核查单元，用于核查是否接收到反馈信号；

发射端给接收端发送数据后，若核查单元T1毫秒内未接收到反馈信号，则发送端重新发送该数据；若核查单元T2毫秒内未接收到反馈信号，则丢弃T2毫秒内传输的数据；T1＜T2。

这样，发射端发送数据后，若核查单元T1毫秒内未接收到反馈信号，则说明传输过程中出现了数据丢失，因此，发送端将该数据重新进行发送，保障数据的完整性。若核查单元T2毫秒内未接收到反馈信号，则传输过程中丢失的数据量较大，若和新的数据一起传输，会影响到传输效率，因此，自动丢弃T2毫秒内传输的数据，以此保证数据传输的效率。

进一步，发射端有N个，N大于等于1；N大于1时，任意两个发射端均使用不同的通信通道；接收端同时接收到两个及以上发射端的数据时，处理单元分别对其解析得到人声信号后，处理单元还用于将得到的人声信号进行初步合成，得到合成人声信号；合成单元将合成人声信号与音乐信号进行合并处理。

这样的设置，无论是K歌、演讲、主持还是讲课，都可以多个使用者同时使用，使用起来的适用性更强。

进一步，发射端还包括音量调节单元和模式控制单元；音量调节单元用于给接收端发送音量调节信号；模式控制单元用于给接收端发送模式切换信号；

处理器还用于将接收到的第一通信单元的数据进行解析，得到音量调节信号和/或模式切换信号，处理器根据接收到的音量调节信号进行播放音量调节，处理器还用于将模式切换信号发送给切换单元；切换单元根据接收到的模式切换信号进行模式切换。

这样的设置，便于使用者对接收端的播放音量进行调节和模式切换。如在讲课时，使用者在教室的任何位置，都可以对接收端进行音量调节，而不用专门走到调节端后才能调节，使用起来更加顺手。

进一步，发射端还包括扫描单元，用于扫描音量调节单元的音量调节信号及模式控制单元的模式切换信号；发射端向接收端发送数据时，将音量调节信号、模式切换信号及预处理后的人声数据一并进行发送。

这样，可在用发射端进行语音传输的同时，用发射端调节接收端的播放音量或者切换接收端的模式。

进一步，扫描单元的扫描频率的10—40毫秒/次。

这样的扫描频率，在保证音量调节操作及时性的同时，又不会占用发射端处理器太多的性能。

进一步，第二通信单元为蓝牙模块。

目前主流的外载移动播放器均搭载有蓝牙模块，这样的设置便于进行使用。

进一步，第一通信单元、第三通信单元均为2.4G模块。

与FM无线传输相比，2.4G模块传输的距离更远、传输过程更加稳定且灵敏度更高；除此，FM一旦出现信号中断，就会全是噪音，而采用2.4G的方式，收不到信号的时候是静音，使用起来更加顺心。

附图说明

图1为本发明多场景自适应智能扩音系统实施例一的逻辑框图；

图2为本发明多场景自适应智能扩音系统实施例一中合并单元的电路图；

图3为本发明多场景自适应智能扩音系统实施例二的逻辑框图；

图4为本发明多场景自适应智能扩音系统实施例三的逻辑框图；

图5为本发明多场景自适应智能扩音系统实施例四的逻辑框图；

图6为本发明多场景自适应智能扩音系统实施例五的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：声音调节芯片U4、声音合成芯片U5、第一传输线路LRIN1、第二传输线路LRIN2。

实施例一

如图1所示，多场景自适应智能扩音系统，包括发射端和接收端。

发射端包括采集单元、预处理单元和第三通信单元。

采集单元用于采集人声；预处理单元用于对采集的人声进行预处理(如降噪、调整增益等)，第三通信单元用于与发射端进行通信。

本实施例中，预处理模块采用咪头放大芯片，这样，能够在提升音频信号质量的同时提升对音频的采集精度，从而极大的提升发送给接收端的语音的质量。第三通信单元为2.4G模块，与FM模块相比，2.4G模块传输的距离较远、传输过程更加稳定，且灵敏度更高。除此，FM一旦出现信号中断，就会全是噪音，而采用2.4G的方式，收不到信号的时候是静音，使用起来更加顺心。

接收端包括第一通信单元、第二通信单元、切换单元、处理单元、合并单元和播放单元。

第一通信单元用于与第三通信单元进行通信，本实施例中，第一通信单元为2.4G模块。

第二通信单元用于与外载移动播放器(如智能手机、电脑等)进行通信；本实施例中，第二通信单元为蓝牙单元，由于目前的目前主流的外载移动播放器均搭载有蓝牙模块，并且蓝牙的技术已经很成熟，能够稳定的进行音频传输。

处理单元用于将接收到的第一通信单元的数据进行解析，得到人声信号。

合成单元用于将处理单元解析出的人声信号与第二通信单元接收到的音乐信号进行合并处理。

播放单元用于播放合并处理后的声音信号。

切换单元用于切换接收端的模式，接收端的模式包括正常模式与自调节模式。

接收端在自调节模式下，若处理单元解析第一通信单元的数据后得到人声信号，则合并单元合并人声信号与音乐信号时，减小音乐信号在合并声音中占的比例。

具体的，如图2所示，本实施例中合并单元包括声音合成芯片U5和声音调节芯片U4；声音合成芯片的型号为AD8605；声音调节芯片为数字电位器芯片，型号为X9C104。

人声信号通过第一传输线路LRIN1后由声音合成芯片U5的输入引脚进入声音合成芯片；音乐信号通过第二传输线路LRIN2后进入声音调节芯片U4，经过声音调节芯片U4处理后通过合成芯片U5的输入引脚进入声音合成芯片。

接收端在自调节模式下，处理单元将接收到的第一通信单元的数据进行解析后，若得到人声信号，处理单元控制声音调节芯片U4的电阻变大。

常规使用，即不需要背景音乐时，使用者通过发射端与第一通信单元进行语音传输即可。

当进行娱乐，如K歌时，使用者通过切换单元将接收端调整为正常模式，将接收端与发射端通过第一通信单元进行通信，将接收端与外载移动播放器用第二通信单元进行通信。这样，接收端能够同时接收发射端的人声数据和外载移动播放器的背景音乐信号，之后，处理单元将人声数据进行解析得到人声信号，合并单元将人声信号与背景音乐信号进行合并，再由播放单元进行播放。

接收端同时接收到发射端的数据与外载移动播放器的数据时，正常模式下，接收端会直接播放合成后的声音，即正常的人声加背景声音。这样的问题在于，某些场合(如某些会场)在主持人或老师讲话时，若正常播放人声加背景声音，场内的听众可能会听不清讲话者的声音。

这种情况下，可以将接收端调节为自调节模式，当接收端同时接收到人声数据与背景音乐信号时，合并单元会减小背景音乐信号在合并声音中占的比例。本实施例中，接收端处于自调节模式时若同时接收到发射端与外载移动播放器的数据，且处理单元将接收到的第一通信单元的数据进行解析后得到人声信号，则处理单元控制声音调节芯片的电阻变大。

由于音乐信号通过声音调节芯片后由输入引脚进入声音合成芯片，而人声信号直接通过输入引脚进入声音合成芯片，声音调节芯片的电阻变大后，声音合成芯片中音乐信号占的比例会减少。这样一来，背景声音的音量会减小，进而可以达到突出人声、减小背景音乐的效果，使场内的听众能够听清楚讲话内容。

与使用软件程序来减小背景音乐相比，本申请使用电路结构，不易出现软件程序上的BUG，功能更加稳定。除此，本申请对微处理器的要求更低，若用软件程序来减小背景音乐，则微处理器至少需要能够安装和运行相关软件；而使用本申请，微处理器只需要能够解析出数据包，以及简单的控制功能即可，常规的STM32系列的芯片即可实现，成本更低。

和现有技术相比，本系统在各种场景中都可以适用。

实施例二

如图3所示，与实施例一不同的是，本实施例中，接收端还包括反馈单元，用于接收到发射端的数据后向发射端发送反馈信号；发射端还包括核查单元，用于核查是否接收到反馈信号；

其中，发射端给接收端发送数据后，若核查单元T1毫秒内未接收到反馈信号，则发送端重新发送该数据；若核查单元T2毫秒内未接收到反馈信号，则丢弃T2毫秒内传输的数据；T1＜T2。

射端发在送数后，若核查单元T1毫秒内未接收到反馈信号，则说明传输过程中出现了数据丢失，因此，发送端将该数据重新进行发送，保障数据的完整性。若核查单元T2毫秒内未接收到反馈信号，则传输过程中丢失的数据量较大，若和新的数据一起传输，会影响到传输效率，因此，自动丢弃T2毫秒内传输的数据，以此保证数据传输的效率。

T1和T2的具体数值，本领域技术人员可依据对扩音系统的数据传输效率的要求具体设置。

实施例三

如图4所示，与实施例一不同的是，本实施例中发射端有N个，第一通信单元有N个，N的数值为6，且任意两个发射端均使用不同的通信通道。

接收端同时接收到两个及以上发射端的数据时，处理单元分别对其解析得到人声信号后，处理单元还用于将得到的人声信号进行初步合成，得到合成人声信号；合成单元将合成人声信号与音乐信号进行合并处理。

这样，无论是K歌、演讲、主持还是讲课，都可以多个使用者同时使用，使用起来的适用性更强。

实施例四

如图5所示，与实施例一不同的是，本实施例中，发射端还包括音量调节单元、模式控制单元和扫描单元。

音量调节单元用于给接收端发送音量调节信号。

模式控制单元用于给接收端发送模式切换信号。

处理器还用于将接收到的第一通信单元的数据进行解析，得到音量调节信号和/或模式切换信号，处理器根据接收到的音量调节信号进行播放音量调节，处理器还用于将模式切换信号发送给切换单元；切换单元根据接收到的模式切换信号进行模式切换。

扫描单元用于扫描音量调节单元的音量调节信号及模式控制单元的模式切换信号。发射端向接收端发送数据时，将音量调节信号、模式切换信号及预处理后的人声数据一并进行发送。扫描单元的扫描频率的10—40毫秒/次，本实施例中，扫描单元的扫描频率为20毫秒/次。接收端将数据解码，得到操作指令后，用数字电位器芯片控制播放音量大小，从而达到发射端远程调节接收端播放音量的目的。

这样的设置，便于使用者对接收端的播放音量进行调节和模式切换。如在讲课时，使用者在教室的任何位置，都可以对接收端进行音量调节，而不用专门走到调节端后才能调节，使用起来更加顺手。同时，可在用发射端进行语音传输的同时，用发射端调节接收端的播放音量。

实施例五

如图6所示，与实施例一不同的是，本实施例中，发射端还包括接入单元，用于接入外载移动播放器的音频传输线；当接入单元接入外载移动播放器的音频传输线时，采集单元采集外载移动播放器的音频信号。

由于部分外载移动播放器不支持蓝牙技术，不能通过第二通信单元直接给接收端发送音频信号，此时，可将外载移动播放器的音频传输线接入发射端的接入单元，采集单元会采集外载移动播放器的音频信号，再通过第一通信单元传输给接收端。这样，不支持蓝牙技术的外载移动播放器也能够将音频信号发送给接收端。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.多场景自适应智能扩音系统，其特征在于，包括：

发射端，用于采集人声并进行发送；

接收端，接收端包括第一通信单元、第二通信单元、切换单元、处理单元、合并单元和播放单元；

第一通信单元用于与发射端进行通信；

第二通信单元用于与外载移动播放器进行通信；

处理单元用于将接收到的第一通信单元的数据进行解析，得到人声信号；

合并单元用于将处理单元解析出的人声信号与第二通信单元接收到的音乐信号进行合并处理；

播放单元用于播放合并处理后的声音信号；

切换单元用于切换接收端的模式，接收端的模式包括正常模式与自调节模式；接收端在自调节模式下，若处理单元解析第一通信单元的数据后得到人声信号，则合并单元合并人声信号与音乐信号时，减小音乐信号在合并声音中占的比例；

合并单元包括第一传输线路、第二传输线路、声音合成芯片和声音调节芯片，声音调节芯片为数字电位器芯片；声音合成芯片的型号为AD8605；人声信号通过第一传输线路后由声音合成芯片的输入引脚进入声音合成芯片；音乐信号通过第二传输线路后进入声音调节芯片，经过声音调节芯片处理后通过合成芯片的输入引脚进入声音合成芯片；

接收端在自调节模式下，处理单元解析接收到的第一通信单元的数据时，若得到人声信号，处理单元控制声音调节芯片的电阻变大；

其中，发射端包括采集单元、预处理单元和第三通信单元；采集单元用于采集人声；预处理单元用于对采集的人声进行预处理；第三通信单元用于与第一通信单元进行通信；

接收端还包括反馈单元，用于接收到发射端的数据后向发射端发送反馈信号；

发射端还包括核查单元，用于核查是否接收到反馈信号；

发射端给接收端发送数据后，若核查单元T1毫秒内未接收到反馈信号，则发射端重新发送该数据；若核查单元T2毫秒内未接收到反馈信号，则丢弃T2毫秒内传输的数据；T1＜T2；

发射端还包括扫描单元，用于扫描音量调节单元的音量调节信号及模式控制单元的模式切换信号；发射端向接收端发送数据时，将音量调节信号、模式切换信号及预处理后的人声数据一并进行发送。

2.根据权利要求1所述的多场景自适应智能扩音系统，其特征在于：发射端有N个，N大于等于1；N大于1时，任意两个发射端均使用不同的通信通道；接收端同时接收到两个及以上发射端的数据时，处理单元分别对其解析得到人声信号后，处理单元还用于将得到的人声信号进行初步合成，得到合成人声信号；合并单元将合成人声信号与音乐信号进行合并处理。

3.根据权利要求2所述的多场景自适应智能扩音系统，其特征在于：发射端还包括音量调节单元和模式控制单元；音量调节单元用于给接收端发送音量调节信号；模式控制单元用于给接收端发送模式切换信号；

处理器还用于将接收到的第一通信单元的数据进行解析，得到音量调节信号和/或模式切换信号，处理器根据接收到的音量调节信号进行播放音量调节，处理器还用于将模式切换信号发送给切换单元；切换单元根据接收到的模式切换信号进行模式切换。

4.根据权利要求1所述的多场景自适应智能扩音系统，其特征在于：扫描单元的扫描频率的10—40毫秒/次。

5.根据权利要求1所述的多场景自适应智能扩音系统，其特征在于：第二通信单元为蓝牙模块。

6.根据权利要求1所述的多场景自适应智能扩音系统，其特征在于：第一通信单元、第三通信单元均为2.4G模块。

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