CN112015027A

CN112015027A - 用于演播的补光装置及其补光方法、麦克风

Info

Publication number: CN112015027A
Application number: CN202011098414.4A
Authority: CN
Inventors: 梁小江; 王自振
Original assignee: Shenzhen Chuangcheng Microelectronics Co ltd
Current assignee: Shenzhen Chuangcheng Microelectronics Co ltd
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2020-12-01
Anticipated expiration: 2040-10-14
Also published as: CN112015027B

Abstract

本发明提供了一种用于演播的补光装置及其补光方法、麦克风，该用于演播的补光装置包括：环状补光灯；声音传感器阵列，声音传感器阵列包括多个声音传感器，且多个声音传感器沿环状补光灯的周向均匀分布，声音传感器用于采集声音信号；声音定位模块，用于根据采集的声音信号进行声源定位，得到声源与环状补光灯之间的相对位置；控制模块，用于根据声源与环状补光灯之间的相对位置对环状补光灯进行亮度控制，以调节声源位置处的补光灯效。本发明提供的补光装置可以调节在声源的位置实现的补光灯效，能够实现补光灯效的实时自动调节，可以有效缓解由于演播人员位置变化造成补光效果变差的问题，从而提高用户体验。

Description

用于演播的补光装置及其补光方法、麦克风

技术领域

本发明涉及补光灯技术领域，尤其涉及一种用于演播的补光装置及其补光方法、麦克风。

背景技术

随着网络技术的不断发展，网络直播变得越来越流行，为了达到更好的直播效果，演播人员对于直播设备的选择和要求也越来越严格，为了让直播效果更好一些，需要用到补光灯进行补光。

然而，在直播过程中，演播人员的位置经常发生变化，使得补光灯产生的补光效果也不断的发生变化，从而影响直播效果。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种用于演播的补光装置及其补光方法、麦克风，可以缓解由于演播人员位置变化造成补光效果变差的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种用于演播的补光装置，包括：

环状补光灯；

声音传感器阵列，所述声音传感器阵列包括多个声音传感器，且所述多个声音传感器沿所述环状补光灯的周向均匀分布，所述声音传感器用于采集声音信号；

声音定位模块，用于根据采集的所述声音信号进行声源定位，得到声源与所述环状补光灯之间的相对位置；

控制模块，用于根据所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置对所述环状补光灯进行亮度控制，以调节所述声源位置处的补光灯效。

进一步地，所述声音传感器阵列的等效振膜面积等于所述环状补光灯的环状内圆面积。

进一步地，所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置包括所述声源所在平面与所述环状补光灯所在平面之间的垂直距离；

所述控制模块被配置为根据所述声源所在平面与所述环状补光灯所在平面之间的垂直距离控制所述环状补光灯的发光部的功率，以实现所述发光部亮度的调整。

进一步地，所述控制模块包括：

第一存储单元，用于存储垂直距离与第一控制参数之间的对应关系，所述第一控制参数用于控制所述发光部的功率；

第一控制单元，用于在所述第一存储单元存储的对应关系中，获取所述声源所在平面与所述环状补光灯所在平面之间的垂直距离对应的第一控制参数，并根据所述对应的第一控制参数控制所述发光部的功率。

进一步地，所述环状补光灯包括多个发光单元，所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置包括所述声源在所述环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与所述环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系，所述相对位置关系包括所述垂直投影位置与所述中心位置之间的距离以及所述垂直投影位置相对所述中心位置的方位；

所述控制模块被配置为根据所述声源在所述环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与所述环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系控制所述发光单元的功率，以实现所述环状补光灯不同区域的亮度的调整。

进一步地，所述控制模块包括：

第二存储单元，用于存储相对位置关系与第二控制参数之间的对应关系，所述第二控制参数用于控制各所述发光单元的功率；

第二控制单元，用于在所述第二存储单元存储的对应关系中，获取所述垂直投影位置与所述中心位置之间的相对位置关系对应的第二控制参数，并根据所述对应的第二控制参数控制各所述发光单元的功率。

进一步地，所述环状补光灯包括环状的基板以及布置在所述基板上的发光部，所述多个声音传感器沿周向均匀分布于所述基板。

为实现上述目的，本发明的技术方案还提供了一种麦克风，包括上述的补光装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案还提供了一种补光方法，应用于上述的用于演播的补光装置，所述方法包括：

所述声音传感器阵列采集声音信号；

所述声音定位模块根据采集的声音信号确定声源与所述环状补光灯之间的相对位置；

所述控制模块根据所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置控制所述环状补光灯的亮度，以调节所述声源位置处的补光灯效。

进一步地，所述根据采集的声音信号确定声源与所述环状补光灯之间的相对位置具体包括：确定所述声源所在平面与所述环状补光灯所在平面之间的垂直距离；

根据所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置控制所述环状补光灯的亮度，以调节所述声源位置处的补光灯效具体包括：根据所述声源所在平面与所述环状补光灯所在平面之间的垂直距离控制所述环状补光灯的发光部的功率，以实现所述发光部亮度的调整。

进一步地，所述环状补光灯包括多个发光单元，所述根据采集的声音信号确定声源与所述环状补光灯之间的相对位置具体包括：确定所述声源在所述环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与所述环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系，所述相对位置关系包括所述垂直投影位置与所述中心位置之间的距离以及所述垂直投影位置相对所述中心位置的方位；

根据所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置控制所述环状补光灯的亮度，以调节所述声源位置处的补光灯效具体包括：根据所述声源在所述环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与所述环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系控制所述发光单元的功率，以实现所述环状补光灯不同区域的亮度的调整。

本发明提供的补光装置，通过在环状补光灯上设置声音传感器阵列，且声音传感器阵列中的多个声音传感器沿环状补光灯的周向均匀分布，通过该声音传感器阵列可以实现精确的声源定位，得到声源与环状补光灯之间的相对位置，之后根据该相对位置对环状补光灯进行亮度控制，调节在声源的位置实现的补光灯效，能够实现补光灯效的实时自动调节，可以有效缓解由于演播人员位置变化造成补光效果变差的问题，从而提高用户体验。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种用于演播的补光装置的示意图；

图2是本发明实施例提供的声音传感器阵列布置在环状补光灯上的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种环状补光灯上声音传感器的布置示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种环状补光灯上声音传感器的布置示意图；

图5和图6是本发明实施例提供的声源与环状补光灯之间的相对位置示意图；

图7是本发明实施例提供的环状补光灯实现不同补光等效的示意图；

图8是本发明实施例提供的语音处理模块进行环境声消除和人声增强的示意图；

图9是本发明实施例提供的DSP处理单元的信号处理示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参见图1，图1是本发明实施例提供的一种用于演播的补光装置的示意图，该补光装置包括：

环状补光灯100；

声音传感器阵列400，参见图2，所述声音传感器阵列包括多个声音传感器（拾音器）1，且所述多个声音传感器1沿所述环状补光灯100的周向均匀分布，所述声音传感器用于采集声音信号，例如，声音传感器可以是硅麦；

声音定位模块200，所述声音定位模块200用于根据所述声音传感器阵列采集的声音信号进行声源定位，得到声源与所述环状补光灯之间的相对位置。

例如，声音为人声，声源为人的嘴部位置。

控制模块300，用于根据所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置对所述环状补光灯100进行亮度控制，以调节所述声源位置处的补光灯效。

本发明实施例提供的补光装置，通过在环状补光灯上设置声音传感器阵列，且声音传感器阵列中的多个声音传感器沿环状补光灯的周向均匀分布，通过该声音传感器阵列可以实现精确的声源定位，得到声源与环状补光灯之间的相对位置，之后根据该相对位置对环状补光灯进行亮度控制，调节在声源的位置实现的补光灯效，能够实现补光灯效的实时自动调节，可以有效缓解由于演播人员位置变化造成补光效果变差的问题，从而提高用户体验。

本发明实施例中，通过将声音传感器阵列中的多个声音传感器沿环状补光灯的周向均匀分布，根据合成孔径的原理，能够使声音传感器阵列的等效振膜尺寸大致等于与环状补光灯相同直径的圆形面积，可以大大提高声音传感器阵列的等效振膜尺寸，且各个声音传感器之间的相位差异更大，可以有效提高拾音灵敏度和清晰度，进而提高声源定位的准确度。

例如，在一实施例中，所述声音传感器阵列的等效振膜面积等于所述环状补光灯的环状内圆面积（即图2中半径为r的圆形面积）。

例如，在一实施例中，环状补光灯100包括环状的基板以及布置在所述基板上的发光部，所述多个声音传感器沿周向均匀分布于所述基板，例如，该发光部可以包括均匀分布在基板上的多个发光单元，每一个发光单元可以包括一个或多个LED灯珠；

优选地，本发明实施例中，声音传感器阵列中的声音传感器的数量不小于6个，例如，可以是8个、10个、16个等。

例如，在一实施例中，环状补光灯的发光部、声音传感器阵列的声音传感器可以分别设置在环状补光灯的基板相反的两侧，即发光部可以位于正面侧（发光侧），声音传感器位于背面侧。

例如，参见图3，环状补光灯100的环状的基板21包括第一侧（正面侧）以及与所述第一侧相对的第二侧（背面侧），环状补光灯的发光部包括多个LED灯珠22，多个LED灯珠22布置在基板21的第一侧，形成环形的发光区。

声音传感器阵列的多个声音传感器（如数字硅麦）1布置在基板21的第二侧，且基板21上对应声音传感器的位置设有通孔23，以实现对环状补光灯的发光侧进行声音采集，其中，通孔23可以设置在LED灯珠之间的间隙的位置，声音传感器1的拾音孔11与通孔23正对设置，通过LED灯珠之间的间隙进行拾音，例如，通孔23的直径可以为0.5mm。

在另一实施例中，环状补光灯的发光部、声音传感器阵列的声音传感器布置在环状补光灯的基板的相同侧（即发光侧）；

例如，参见图4，环状补光灯100的环状的基板21包括环形部21a和朝向环形部21a中心的突出部21b（突出部21b设置在环形部21a的环内侧），环状补光灯的发光部包括多个LED灯珠22，多个LED灯珠22布置在环形部21a上，形成环形的发光区，声音传感器阵列的声音传感器1布置在突出部21b上，例如，可以设置多个突出部21b，每一个突出部21b上均设置一声音传感器1，声音传感器1的拾音孔11背向基板21设置。

通过上述声音传感器的布置方式，不但可以避免影响环状补光灯的发光部的安装，也不会影响到环状补光灯的补光效果。

此外，在另一实施例中，环状补光灯100的基板21包括环形部和背向环形部中心的突出部（突出部设置在环形部的环外侧），声音传感器阵列的声音传感器布置在该突出部上。

本实施例中，环状补光灯100可以包括灯罩，通过将声音传感器安装在突出部上，能够方便灯罩的设置，同时也不会影响到拾音效果。

例如，在一实施例中，参见图5，所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置包括所述声源所在平面与所述环状补光灯所在平面之间的垂直距离z1；

所述控制模块被配置为根据所述声源所在平面与所述环状补光灯所在平面之间的垂直距离z1控制所述环状补光灯的发光部的功率，以实现所述发光部亮度的调整（即实现环状补光灯整体亮度的调整）。

例如，声音为人声，声源所在平面是人的嘴部所在的平面，并且该平面与环状补光灯所在平面平行；

例如，发光部的功率与所述垂直距离呈正相关，控制模块可以根据当前拾取的声源（演播人员）的声音增益水平调整环状补光灯的发光部的亮度，若声源离补光灯变近，则可以实现通过降低整体亮度防止录像画面曝光过度而泛白，若声源离补光灯变远，则可以实现通过提高整体亮度防止录像画面过暗。

例如，本实施例中，所述控制模块可以包括：

第一存储单元，用于存储垂直距离与第一控制参数之间的对应关系，所述第一控制参数用于控制所述发光部的功率，例如，该第一控制参数可以是发光部的功率数值或亮度级别等；

其中，本实施例中，第一存储单元中存储的不同距离与不同第一控制参数之间的对应关系可以通过若干次试验确定。

在另一实施例中，所述环状补光灯的发光部包括多个发光单元，所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置包括所述声源在所述环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与所述环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系，所述相对位置关系包括所述垂直投影位置与所述中心位置之间的距离以及所述垂直投影位置相对所述中心位置的方位；

例如，参见图6，可以以环状补光灯所在平面建立xy坐标系，并以环状补光灯的中心为坐标系的原点（0，0），声源在环状补光灯所在平面的垂直投影位置为坐标（x1，y1），通过坐标（x1，y1）可以表示声源在环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系；

本实施例中，控制模块可以根据当前拾取的声源（演播人员）在环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与所述环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系分别控制各个发光单元，调整环状补光灯不同区域的亮度（不同区域的亮度可以相同，也可以不同），从而在演播人员的面部形成所需的补光等效，例如，参见图7，通过控制模块对环状补光灯进行控制，可以在演播人员的脸部形成“蝴蝶光”、“伦勃朗光”等能美化面部的光线，也可以形成其他个性光线。

例如，本实施例中，所述控制模块包括：

第二存储单元，用于存储相对位置关系与第二控制参数之间的对应关系，所述第二控制参数用于控制各所述发光单元的功率，例如，该第二控制参数可以是各发光单元之间的功率之比或亮度之比；

其中，本实施例中，第二存储单元中存储的不同相对位置关系与不同第二控制参数之间的对应关系可以通过若干次试验确定。

优选地，在一实施例中，声源与环状补光灯之间的相对位置包括所述声源所在平面与所述环状补光灯所在平面之间的垂直距离、以及所述声源在所述环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与所述环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系；

例如，在得到声源与环状补光灯之间的相对位置后，控制模块可先通过声源所在平面与环状补光灯所在平面之间的垂直距离确定发光部的整体功率的大小，根据声源在所述环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系确定发光部的各发光单元之间的功率之比，之后根据发光部的功率的大小、各发光单元之间的功率之比计算各发光单元的功率的大小，然后按照计算结果对各发光单元进行亮度控制，从而实现相应的补光效果。

其中，本发明实施例中，控制模块可以通过PWM波调整方式或者可控硅电流调整方式对环状补光灯的亮度进行调整。

其中，本发明实施例中，声音定位模块可以采用现有的定位算法（如波束成形方法）进行声源定位，得益于本发明中环状尺度上的麦克风空域独立性较高的优点，能够更好的接收和识别演播人员的声音和其周围的环境噪声，有利于将演播人员的声音从嘈杂的环境噪声中分离出来，可以实现精准的声源定位。

此外，在另一实施例中，环状补光灯上的声音传感器阵列不但用于进行声音定位，还用于得到演播人员的语音信息，例如，上述的补光装置还可以包括语音处理模块，该语音处理模块用于对所述声音传感器阵列输出的信号进行环境声消除和人声增强处理，得到增强人声，从而得到清晰的语音信息，其中，语音处理模块可以采用基于神经网络自适应方式的环境声消除和人声增强算法；

例如，参见图8，语音处理模块可以包括DSP（数字信号处理）处理单元3，声音传感器阵列中的各声音传感器1（硅麦）分别通过一解码器2与DSP处理单元3相连，DSP处理单元3包括神经网络自适应滤波器，DSP处理单元3的输出与输出接口4相连，解码器2对声音传感器1的输出信号进行解码后将得到的解码信号输入DSP处理单元3，DSP处理单元3对输入的解码信号进行环境声消除和人声增强处理后通过输出接口4输出，其中，输出接口4可以包括3.5mm模拟音频接口、SPDIF同轴音频接口、光纤接口中的一种或多种；

具体地，参见图9，DSP处理单元3可以采用神经网络对各声音传感器的解码信号进行滤波处理后，再经过均衡调整等处理后，输出增强人声信号。

本发明实施例提供的补光装置，便于安装更多的声音传感器，且各个声音传感器之间的相位差异更大，在对声音的处理过程中有利于环境声和人声的区分，实现有效的环境降噪，不但可以实现声源方位的精确定位，实现根据人员所处的位置进行光照强度和光照均匀度的自动实时调整，还有利于语音信号的接收和识别。

本发明实施例还提供了一种麦克风，包括上述的补光装置。

本发明实施例还提供了一种补光方法，应用于上述的用于演播的补光装置，所述方法包括：

步骤A：所述声音传感器阵列采集声音信号；

步骤B：所述声音定位模块根据采集的声音信号确定声源与所述环状补光灯之间的相对位置；

步骤C：所述控制模块根据所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置控制所述环状补光灯的亮度，以调节所述声源位置处的补光灯效。

例如，在一实施例中，所述根据采集的声音信号确定声源与所述环状补光灯之间的相对位置具体包括：确定所述声源所在平面与所述环状补光灯所在平面之间的垂直距离；

例如，在一实施例中，所述环状补光灯包括多个发光单元，所述根据采集的声音信号确定声源与所述环状补光灯之间的相对位置具体包括：确定所述声源在所述环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与所述环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系，所述相对位置关系包括所述垂直投影位置与所述中心位置之间的距离以及所述垂直投影位置相对所述中心位置的方位；

本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种用于演播的补光装置，其特征在于，包括：

环状补光灯；

2.根据权利要求1所述的补光装置，其特征在于，所述声音传感器阵列的等效振膜面积等于所述环状补光灯的环状内圆面积。

3.根据权利要求1所述的补光装置，其特征在于，所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置包括所述声源所在平面与所述环状补光灯所在平面之间的垂直距离；

4.根据权利要求3所述的补光装置，其特征在于，所述控制模块包括：

5.根据权利要求1-4任一项所述的补光装置，其特征在于，所述环状补光灯包括多个发光单元，所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置包括所述声源在所述环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与所述环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系，所述相对位置关系包括所述垂直投影位置与所述中心位置之间的距离以及所述垂直投影位置相对所述中心位置的方位；

6.根据权利要求5所述的补光装置，其特征在于，所述控制模块包括：

7.根据权利要求1-4任一项所述的补光装置，其特征在于，所述环状补光灯包括环状的基板以及布置在所述基板上的发光部，所述多个声音传感器沿周向均匀分布于所述基板。

8.一种麦克风，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的补光装置。

9.一种补光方法，应用于如权利要求1-7任一项所述的用于演播的补光装置，其特征在于，所述方法包括：

所述声音传感器阵列采集声音信号；

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据采集的声音信号确定声源与所述环状补光灯之间的相对位置具体包括：确定所述声源所在平面与所述环状补光灯所在平面之间的垂直距离；

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述根据采集的声音信号确定声源与所述环状补光灯之间的相对位置具体包括：

确定所述声源在所述环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与所述环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系，所述相对位置关系包括所述垂直投影位置与所述中心位置之间的距离以及所述垂直投影位置相对所述中心位置的方位；

所述根据所述声源与所述环状补光灯之间的相对位置控制所述环状补光灯的亮度，以调节所述声源位置处的补光灯效具体包括：

根据所述声源在所述环状补光灯所在平面上的垂直投影位置与所述环状补光灯的中心位置之间的相对位置关系控制所述发光单元的功率，以实现所述环状补光灯不同区域的亮度的调整。