CN112073872B - 远距离声音放大方法、装置、系统、存储介质及智能设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种远距离声音放大方法、装置、系统、存储介质及智能设备；方法包括：通过第一声音拾取设备获取第一声音信息以及第二声音拾取设备获取第二声音信息；将第一声音信息过滤放大处理得到第一声音放大信号，以及，将第一声音信息和第二声音信息进行差分放大处理，得到第一差分放大声音信号；将第一差分放大声音信号进行可调增益放大处理；将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号差分放大处理，得到第二差分放大声音信号；将第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大得到输出声音信号。保证了在监听远处正对的声音时，不会受到近处声音的覆盖，从而解决了在对远端声音信号进行监听时所存在的监听难度较大的问题。

Description

远距离声音放大方法、装置、系统、存储介质及智能设备

技术领域

本发明涉及到信号处理技术领域，特别是涉及到一种远距离声音放大方法、装置、系统、存储介质及智能设备。

背景技术

在安全生产、反恐、侦察领域的某些应用场景下，需要监听远处特定区域(例如一百米开外)的声音，但又容易被近场的大的声音所覆盖(声音的掩蔽效应)。另外，因声音监听设备的增益较高，某些频率的信号产生正反馈时，易产生自激啸叫。因此，现有技术中，在对远端声音信号的监听时，存在监听难度较大的问题。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种远距离声音放大方法、装置、系统、存储介质及智能设备，可以解决在对远端声音信号进行监听时所存在的监听难度较大的问题。

本发明提出一种远距离声音放大方法，包括如下步骤：

持续通过第一声音拾取设备获取第一声音信息以及通过第二声音拾取设备获取第二声音信息，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备获取声音的能力相同，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备并排设置，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备之间的距离在预设距离范围之内，第一声音拾取设备的拾音正向和第二声音拾取设备的拾音正向之间的夹角在预设角度范围之内；

将第一声音信息过滤并放大处理，得到第一声音放大信号，以及，将第一声音信息和第二声音信息进行差分放大处理，得到第一差分放大声音信号；

将第一差分放大声音信号进行可调增益放大处理；

将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号；

将第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大，得到输出声音信号。

进一步地，将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号的步骤之前，包括：

将上一时间经可调增益放大处理后所得到的第一差分放大声音信号和上一时间所得到的第一声音放大信号的峰值进行比较得到反馈电压；

根据反馈电压生成反馈信号，反馈信号用于控制可调增益放大的放大增益，放大增益与反馈电压的幅值正相关。

进一步地，将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号的步骤之前，包括：

获取增益控制信号，增益控制信号用于控制可调增益放大的放大增益，增益控制信号由用户控制预设的手动增益控制电路生成。

进一步地，将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号的步骤之后和将第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大，得到输出声音信号的步骤之前，包括：

将第二差分放大声音信号进行数字降噪处理。

本发明还提出一种远距离声音放大装置，包括：

声音获取模块，用于持续通过第一声音拾取设备获取第一声音信息以及通过第二声音拾取设备获取第二声音信息，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备获取声音的能力相同，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备并排设置，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备之间的距离在预设距离范围之内，第一声音拾取设备的拾音正向和第二声音拾取设备的拾音正向之间的夹角在预设角度范围之内；

第一差分处理模块，用于将第一声音信息过滤并放大处理，得到第一声音放大信号，以及，将第一声音信息和第二声音信息进行差分放大处理，得到第一差分放大声音信号；

可调增益模块，用于将第一差分放大声音信号进行可调增益放大处理；

第二差分处理模块，用于将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号；

放大模块，用于将第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大，得到输出声音信号。

本发明还提出一种存储介质，其为计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被执行时实现上述的远距离声音放大方法。

本发明还提出一种智能设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的远距离声音放大方法。

本发明还提出一种远距离声音放大系统，包括：

第一声音拾取设备，用于获取第一声音信息；

第二声音拾取设备，用于获取第二声音信息，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备获取声音的能力相同，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备之间的间隔距离在预设范围内，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备面向待采集声音的目标位置点并排设置，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备的间距以及第一声音拾取设备的拾音正向和第二声音拾取设备的拾音正向之间的夹角可调；

放大设备，与第一声音拾取设备连接，用于将第一声音信息过滤放大得到第一声音放大信号；

第一差分放大器，与第一声音拾取设备和第二声音拾取设备连接，用于将第一声音信息和第二声音信息进行差分放大处理，得到第一差分放大声音信号；

可调增益放大器，与第一差分放大器连接，用于将第一差分放大声音信号进行可调增益放大处理；

第二差分放大器，与放大设备和可调增益放大器连接，用于将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号；

声音处理器，与第二差分放大器连接，用于将第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大，得到输出声音信号。

进一步地，远距离声音放大系统还包括：

峰值比较器，连接可调增益放大器和放大设备，用于将上一时间经可调增益放大处理后所得到的第一差分放大声音信号和上一时间所得到的第一声音放大信号的峰值进行比较得到反馈电压，以及，根据反馈电压生成反馈信号，且，将反馈信号发送至可调增益放大器，反馈信号用于可调控制可调增益放大器的放大增益，放大增益与反馈电压幅值正相关。

进一步地，远距离声音放大系统还包括：

手动增益控制电路，与可调增益放大器连接，用于将手动的控制动作转换成增益控制信号，并且，将增益控制信号发送至可调增益放大器，增益控制信号用于控制可调增益放大器的放大增益。

进一步地，放大设备为带通放大器。

进一步地，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备为指向性拾音器。

进一步地，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备间距在0.3m-1.0m之间。

进一步地，第一声音拾取设备固定在框架上，第二声音拾取设备的拾音正向角度可调，第一声音拾取设备的拾音正向和第二声音拾取设备的拾音正向之间的夹角为±30度之间。

本发明远距离声音放大方法、装置、系统、存储介质及智能设备，远距离声音放大方法通过第一声音拾取设备以及第二声音拾取设备分别获取同向的第一声音信息和第二声音信息，通过第一差分放大器将第一声音信息和第二声音信息差分放大，尽最大限度的排除掉前方远距离的声音信号以及刚好在两拾音器前方正中位置的声音信号，保留近处非正中方向的声音信号即第一差分放大声音信号，通过可调增益放大器将第一差分放大声音信号增益放大，通过第二差分放大器将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号差分放大，近处非正中方向的声音信号被抵消掉一大部分，得到远处的声音信号和所指向的两声音拾取设备正中方向的信号被保留的第二差分放大声音信号，通过声音处理器将第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大得到输出声音信号，实现高指向和远距离的监听，保证了在监听远处正对的声音时，不会受到近处声音的覆盖，从而解决了在对远端声音信号进行监听时所存在的监听难度较大的问题。

附图说明

图1本发明远距离声音放大方法一实施例中步骤流程示意图；

图2本发明远距离声音放大装置一实施例的结构示意图；

图3是本发明存储介质一实施例的结构示意图；

图4是本发明智能设备一实施例的结构示意图；

图5本发明远距离声音放大系统一实施例结构及信号传递示意图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

参照图1-5，本发明远距离声音放大方法一实施例，包括如下步骤：

S1、持续通过第一声音拾取设备1获取第一声音信息以及通过第二声音拾取设备2获取第二声音信息，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2获取声音的能力相同，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备并排设置，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备之间的距离在预设距离范围之内，第一声音拾取设备的拾音正向和第二声音拾取设备的拾音正向之间的夹角在预设角度范围之内；

S2、将第一声音信息过滤并放大处理，得到第一声音放大信号以及，将第一声音信息和第二声音信息进行差分放大处理，得到第一差分放大声音信号；

S3、将第一差分放大声音信号进行可调增益放大处理；

S4、将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号；

S5、将第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大，得到输出声音信号。

在上述步骤S1中，以第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2的拾音正向为基准，第一声音信息和第二声音信息均分别包括近处非正中方向的声音信号、近处正中方向的声音信号以及远处的声音信号；第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2为指向性拾音器，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2获取声音的能力相同，目的是保证第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2在位置相同/相近的情况下，能够获取到相同/相似的声音信息，并使得后续通过实现相同/相似声音信号的相互抵消，方便获取用户所需的目标声音信号；相似的声音信息是指第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2获取的声音信息的内容、强度以及频率均接近相同；第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2优选的为相同的设备，以保证第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2获取声音的能力相同；通过调整第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2的间距可以针对不同的监听距离进行监听，当第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2的间距越大，监听的距离越远；当第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2平行设置时，在后续步骤中，两个声音拾取设备的近处正中方向的声音信号有可能掩盖远处正中方向的声音信号，通过调整两个声音拾取设备的拾音方向之间所成的夹角，可以部分抵消掉近处正中方向的声音信号；应当说的是，远处和近处都是相对的概念，其与被检测声音源头与第一声音拾取设备1间的距离，以及，与被检测声音源头与第二声音拾取设备2间的距离有关，当距离越远则远处和近处的所指范围就越大，因第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2间隔设置，因此两个声音拾取设备获取的声音信息有所差异；通过预设第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2的间隔距离范围，可以控制远距离声音放大方法可应用的距离范围；针对不同的声音信息获取需求，调整第一声音拾取设备1的拾音正向和第二声音拾取设备2的拾音正向之间的夹角；其中，预设的间隔距离范围为预设的范围值，例如0.3m-1m，预设夹角范围为预设的范围值，例如±30度；第一声音拾取设备和第二声音拾取设备面向待采集声音的目标位置点并排设置。由于第一声音拾取设备和第二声音拾取设备的间隔距离较小，当第一声音拾取设备和第二声音拾取设备与目标位置点的距离较远时，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备的位置差异可以忽略，使第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2中，二者内部的声音采集器件(如麦克风)所处位置点至待采集声音的目标位置点的距离几近相等。优选的，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2声音获取面在同一平面上，待采集声音的目标位置点到达第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2声音获取面的距离几近相同，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2不产生前后错位；当然，在待采集声音的目标位置点距离声音获取面足够远时，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2位置间的轻微误差可以忽略不计；第一声音拾取设备1的拾音正向是指第一声音拾取设备1上用于采集外部声音信号的麦克风的朝向，第二声音拾取设备2的拾音正向是指第二声音拾取设备2上用于采集外部声音信号的麦克风的朝向。

在上述步骤S2中，在本实施例中，放大设备5为带通放大器，带通放大器的作用是将前方远处音量较小的声音信号进行滤波并放大一定倍数(例如几百倍)，保留200HZ～2KHZ的声音信号，且将低频的风声、振动噪音和易产生啸叫的较高频的非语音信号滤掉；第一差分放大声音信号中保留近处非正中方向的声音信号；第一声音拾取设备1上用于采集外部声音信号的麦克风指向正前方，第二声音拾取设备2上用于采集外部声音信号的麦克风指向角度为正前方的±30度，具体角度范围可调。当两个声音拾取设备平行指向正前方时，对于前方远距离的声音信号以及刚好在两个声音拾取设备前方正中位置的声音信号，其分别到达两声音拾取设备时的强度和相位可以认为近似相等，因此经第一差分放大器3输出的只有近处非正中方向的声音信号；在另一些实施例中，通过软件实现上述步骤S2，第一声音放大信号为数字信号，第一声音信息和所述第二声音信息进行数字模拟处理，转化成数字信号，再进行差分放大处理，则得到的第一差分放大声音信号为数字信号。

在上述步骤S3中，在一些实施例中，通过可调增益放大器4将第一差分放大声音信号增益放大，优选的，使增益放大后的第一差分放大声音信号的峰值与第一声音放大信号的峰值接近相同，几近相同的峰值有利于声音信号的相互抵消；在另一些实施例中，通过软件实现上述步骤S3，第一差分放大声音信号为数字信号。

在上述步骤S4中，在一些实施例中，通过第二差分放大器6将增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号差分放大处理，得到第二差分放大声音信号。第二差分放大声音信号中，近处非正中方向的声音信号全部或部分抵消且远处的声音信号和第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2正中方向的声音信号被保留，如果正前方近处没有声音信号就可能使得正前方远处的信号大于近处的信号从而实现高指向和远距离的监听；在另一些实施例中，通过软件实现上述步骤S4，第一差分放大声音信号和第一声音放大信号为数字信号。

在上述步骤S5中，在一些实施例中，通过声音处理器8对第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大后，输出的声音信号的频率在人耳能够听到的声音频率范围内，故输出的声音信号可以供监听或录音；在另一些实施例中，通过软件实现上述步骤S5，其中第二差分放大声音信号为数字信号。

远距离声音放大方法通过第一声音拾取设备1以及第二声音拾取设备2分别获取同向的第一声音信息和第二声音信息，通过第一差分放大器3将第一声音信息和第二声音信息差分放大，尽最大限度的排除掉前方远距离的声音信号以及刚好在两拾音器前方正中位置的声音信号，保留近处非正中方向的声音信号即第一差分放大声音信号，通过可调增益放大器4将第一差分放大声音信号增益放大，通过第二差分放大器6将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号差分放大(注：第一声音放大信号与可调增益放大后的第一差分放大信号的总相位延时要基本相同)，得到近处非正中方向的声音信号被抵消掉一大部分，且远处的声音信号和所指向的两声音拾取设备正中方向的声音信号被保留，经过声音处理器8将第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大得到输出声音信号，保证了在监听远处正对的声音时，不会受到近处声音的覆盖，从而解决了在对远端声音信号进行监听时所存在的监听难度较大的问题。

进一步地，将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号的步骤S4之前，包括：

S401、将上一时间经可调增益放大处理后所得到的第一差分放大声音信号和上一时间所得到的第一声音放大信号的峰值进行比较，得到反馈电压；

S402、根据反馈电压生成反馈信号，反馈信号用于控制可调增益放大的放大增益，放大增益与反馈电压的幅值正相关。

在上述步骤S401-S402中，在一些实施例中，步骤S401-S402均通过峰值比较器7实现，反馈信号发送至可调增益放大器4，通过反馈信号去控制可调增益放大器4的增益，反馈电压幅值越大，增益越大，可以使第二差分放大器6尽量将近处的声音信号抵消；在另一些实施例中，通过软件实现上述步骤S401-S402，其中上一时间的第一差分放大声音信号、上一时间的第一声音放大信号，二者相比较得到的差值和反馈信号都为数字信号；其中，上一时间是指第一差分放大声音信号到达第二差分放大器6与因可调增益放大器4第一差分放大声音信号获取到反馈信号所产生的相位延时。

进一步地，在一些实施例中，将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号的步骤S4之前，包括：

S403、获取增益控制信号，增益控制信号用于控制可调增益放大的放大增益，增益控制信号由用户控制预设的手动增益控制电路生成。

在上述步骤S403中，在一些实施例中，步骤S403通过手动增益控制电路9实现，将增益控制信号发送至可调增益放大器4，可以实现通过手动调节增益，使用户可以手动调节近处声音的抵消效果，例如在手动旋转按钮时，手动增益控制电路9将生成增益控制信号，进而控制可调增益放大器4的放大增益，因此在步骤S4中的近处的声音信号抵消效果也受到影响，也就是相当于可以调节监听近处的声音还是远处的声音；在另一些实施例中，通过软件实现上述步骤S403，其中增益控制信号为数字信号。

进一步地，将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号的步骤S4之后和将第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大处理，得到输出声音信号的步骤S5之前，包括：

S501、将第二差分放大声音信号进行数字降噪处理。

在上述步骤S501中，应用于步骤S1-S4通过硬件处理的情况，通过信号处理器将第二差分放大声音信号进行数字降噪处理，数字降噪处理即进行模数转换后再进行声音的数字降噪处理，可以消除掉一些噪音，在进行监听时效果更好。

以下为远距离声音放大方法举例说明：

假设人正常讲话时在距声源1米处测得的声压级平均为66dB(注：一般平均值为65～69dB)，如果不考虑大气吸收衰减、地面效应衰减、树叶等障碍物的衰减等因素，则距人101米远处的声压衰减为40dB，即测得的平均声压为26dB(实际会更小)，如果相距100米远处的另一人所处的环境噪音或其他声音超过26dB，那么人耳是听不清100米外的人正常讲话声的。具体到放大电路，如果声音拾取设备的灵敏度为-40dBV/Pa(1Pa＝94dBSPL)，则26dBSPL声压，经声音拾取设备转换成电信号输出约为4uV，前级放大200倍也才0.8mV，但声音拾取设备附近的正常讲话的声音信号经转换后大几十倍,放大200倍后将变为几mV～80mV。经放大设备5放大后，近处和远处的声音信号都保留，但第一差分放大器3输出只有近处非正中方向的声音信号，用可调增益放大器4的目的是近处非正中方向的第一差分放大声音信号增益放大到接近放大设备5的输出，从而在第二差分放大器6中大部份抵消，而保留远处的声音信号以及保留第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2正中方向的声音信号，实现高指向远距离监听。因此可调增益放大器4的最大增益需高于放大设备5的固定增益(推荐200～300倍)。设置手动增益控制电路9的目的是用户可以手动调节近处声音信号的抵消效果，也就是相当于可以调节监听近处的声音还是远处的声音。

当然，近处正前方的声音信号也会掩盖远处的声音信号，如不想让它掩盖远处的声音信号，可以微调第二声音拾取设备2的角度，使第一差分放大器3对第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2正中方向的声音信号输出不为0，这样也可以抵消掉大部分近处正前方的声音信号。

另外，第二差分放大器6的输出也可以进行模数转换后再进行声音的数字降噪处理，消除掉一些噪音后再进行监听效果更好。

另外，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2也可以采用不同的声音拾取设备，结构不做具体限定，但要求设备的工作参数尽量一致，以保证第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2获取声音信号的能力相同。

第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2的间距与所要监听的目标距离有关。目标距离越远，则第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2的间距越远，反之则间距越近，极限情况下第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2可重叠，即只设有一个第一声音拾取设备1或第二声音拾取设备2，第一差分放大器3输出信号幅值近似为0，近处的声音信号在第二差分放大器6输出没有抵消作用，如果近处有声音信号则无法听到远处的声音信号。

参照图2，本发明还提出一种远距离声音放大装置，包括：

声音获取模块01，用于持续通过第一声音拾取设备获取第一声音信息以及通过第二声音拾取设备获取第二声音信息，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备获取声音的能力相同，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备并排设置，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备之间的距离在预设距离范围之内，第一声音拾取设备的拾音正向和第二声音拾取设备的拾音正向之间的夹角在预设角度范围之内；

第一差分处理模块02，用于将第一声音信息过滤并放大处理，得到第一声音放大信号，以及，将第一声音信息和第二声音信息进行差分放大处理，得到第一差分放大声音信号；

可调增益模块03，用于将第一差分放大声音信号进行可调增益放大处理；

第二差分处理模块04，用于将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号；

放大模块05，用于将第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大得到输出声音信号。

进一步地，远距离声音放大装置还包括：

反馈电压获取模块，用于将上一时间经可调增益放大处理后所得到的第一差分放大声音信号和上一时间所得到的第一声音放大信号的峰值进行比较，得到反馈电压；

反馈模块，用于根据反馈电压生成反馈信号，反馈信号用于控制可调增益放大的放大增益，放大增益与反馈电压幅值正相关。

进一步地，远距离声音放大装置还包括：

手动控制信号生成模块，用于获取增益控制信号，增益控制信号用于控制可调增益放大的放大增益，增益控制信号由用户控制预设的手动增益控制电路生成。

进一步地，远距离声音放大装置还包括：

数据转化模块，用于将第二差分放大声音信号进行数字降噪处理。

参照图3，本申请实施例还提出一种存储介质100，其为计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序200，计算机程序200被执行时实现上述任一实施例中的远距离声音放大方法。

参照图4，本申请实施例还提出一种智能设备300，包括存储器400、处理器500以及存储在存储器400上并可在处理器500上运行的计算机程序200，处理器500执行计算机程序200时实现上述任一实施例中的远距离声音放大方法。

本领域技术人员可以理解，本申请实施例的智能设备300为上述所涉及用于执行本申请中方法中的一项或多项的设备。这些设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序200或应用程序，这些计算机程序200选择性地激活或重构。这样的计算机程序200可以被存储在设备(例如，计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中，计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存储器)、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。

参照图5，本发明还提出一种远距离声音放大系统，包括：

第一声音拾取设备1，用于获取第一声音信息；

第二声音拾取设备2，用于获取第二声音信息，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2获取声音信号的能力相同，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2之间的间隔距离在预设范围内，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2面向待采集声音的目标位置点并排设置，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2的间距以及第一声音拾取设备1的拾音正向和第二声音拾取设备2的拾音正向之间的夹角可调；

放大设备5，与第一声音拾取设备1连接，用于将第一声音信息过滤放大得到第一声音放大信号；

第一差分放大器3，与第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2连接，用于将第一声音信息和第二声音信息进行差分放大，得到第一差分放大声音信号，第一差分放大声音信号中保留近处非正中方向的声音信号；

可调增益放大器4，与第一差分放大器3连接，用于将第一差分放大声音信号进行可调增益放大处理。以使增益放大后的第一差分放大声音信号的峰值与第一声音放大信号的峰值接近相同；

第二差分放大器6，与放大设备5和可调增益放大器4连接，用于将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号，第二差分放大声音信号中近处非正中方向的声音信号全部或部分抵消且远处的声音信号和第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2正中方向的声音信号被保留；

声音处理器8，与第二差分放大器6连接，用于将第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大，得到输出声音信号。

在上述第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2中，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2为指向性拾音器，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2获取声音信号的能力相同，目的是保证第一声音拾取设备和第二声音拾取设备在位置相同/相近的情况下，能够获取到相同/相似的声音信息，并使得后续通过实现相同/相似声音信号的相互抵消，方便获取用户所需的目标声音信号；相似的声音信息是指第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2获取的声音信息的内容、强度以及频率均接近相同；第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2优选的为相同的设备，以保证第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2获取声音信号的能力相同；通过调整第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2的间距可以针对不同的监听距离，当第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2的间距越大，监听的距离越远；当第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2平行设置时，在后续步骤中，两个声音拾取设备的近处正中方向的声音信号有可能掩盖远处正中方向的声音信号，通过调整两个声音拾取设备的拾音方向之间所成的夹角，可以部分抵消掉近处正中方向的声音信号；应当说的是，远处和近处都是相对的概念，其与被检测声音源头与第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2间的距离，以及，与被检测声音源头与第二声音拾取设备2间的距离有关，当距离越远则远处和近处的所指范围就越大，因第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2间隔设置，因此两个声音拾取设备获取的声音信息有所差异；通过预设距离范围可以控制远距离声音放大方法可应用的距离范围；针对不同的声音信息获取需求，调整第一声音拾取设备1的拾音正向和第二声音拾取设备2的拾音正向之间的夹角；其中，第一声音拾取设备1的拾音正向和第二声音拾取设备2之间的距离在预设距离范围内，预设距离范围为预设的范围值，例如0.3m-1m，第一声音拾取设备1的拾音正向和第二声音拾取设备2的拾音正向之间的夹角在预设夹角范围之内，预设夹角范围为预设的范围值，例如±30度；第一声音拾取设备和第二声音拾取设备面向待采集声音的目标位置点并排设置。由于第一声音拾取设备和第二声音拾取设备的间隔距离较小，当第一声音拾取设备和第二声音拾取设备与目标位置点的距离较远时，第一声音拾取设备和第二声音拾取设备的位置差异可以忽略，使第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2中，二者内部的声音采集器件(如麦克风)所处位置点至待采集声音的目标位置点的距离几近相等，优选的，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2声音获取面相在同一平面上，待采集声音的目标位置点到达第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2声音获取面的距离几近相同，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2不产生前后错位；当然在待采集声音的目标位置点距离声音获取面足够远时，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2位置间的轻微误差可以忽略不计；第一声音拾取设备1的拾音正向是指第一声音拾取设备1上用于采集外部声音信号的麦克风的朝向，第二声音拾取设备2的拾音正向是指第二声音拾取设备2上用于采集外部声音信号的麦克风的朝向。

在上述放大设备5中，在本实施例中，放大设备5为带通放大器，带通放大器的作用是将前方远处小的声音信号滤波放大一定倍数(例如几百倍)，保留200HZ～2KHZ的声音信号，且将低频的风声、振动噪音和易产生啸叫的较高频的非语音信号滤掉。

在上述第一差分放大器3中，当两个声音拾取设备平行指向正前方时，对于前方远距离的声音信号以及刚好在两个声音拾取设备前方正中位置的声音信号到达两拾音器时的强度和相位可以认为近似相等，因此经第一差分放大器3输出的只有近处非正中方向的声音信号。

在上述可调增益放大器4中，通过可调增益放大器4将第一差分放大声音信号增益放大，优选的，以使增益放大后的第一差分放大声音信号的峰值与第一声音放大信号的峰值接近相同，几近相同的峰值有利于声音信号的相互抵消。

在上述第二差分放大器6中，通过第二差分放大器6将增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号差分放大，得到第二差分放大声音信号，第二差分放大声音信号中近处非正中方向的声音信号全部或部分抵消且远处的声音信号和第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2正中方向的声音信号被保留，如果正前方近处没有声音信号就可能使得正前方远处的信号大于近处的信号从而实现高指向和远距离的监听。

在上述声音处理器8中，声音处理器8为音量控制与功率放大器，通过声音处理器8对第二差分放大声音信号进行控制与功率放大后，输出的声音信号的频率在人耳能够听到的声音频率范围内，输出的声音信号可以供监听或录音。

进一步地，远距离声音放大系统还包括：

峰值比较器7，连接可调增益放大器4和放大设备5，用于将上一时间的经可调增益放大处理后所得到的第一差分放大声音信号和上一时间所得到的第一声音放大信号的峰值进行比较得到反馈电压，以及，根据反馈电压生成反馈信号，反馈信号用于控制可调增益放大器4的放大增益，放大增益与反馈电压幅值正相关，且，将反馈信号发送至可调增益放大器4形成闭环。

进一步地，远距离声音放大系统还包括：

手动增益控制电路9，与可调增益放大器4连接，用于将手动的控制动作转换成增益控制信号，增益控制信号用于控制可调增益放大器4的放大效果，并且，将增益控制信号发送至可调增益放大器4。通过反馈信号去控制可调增益放大器4的增益，可以使第二差分放大器6有效使近处的声音信号尽量抵消。

进一步地，放大设备5为带通放大器。带通放大器的作用是将前方远处小的声音信号滤波放大一定倍数(例如几百倍)，保留200HZ～2KHZ的声音信号，将低频的风声、振动噪音和易产生啸叫的较高频的非语音信号滤掉。

进一步地，可调增益放大器4和峰值比较器7构成自动增益放大器。可以根据反馈信号和/或增益控制信号自动控制增益，使用方便。第一差分放大器及可调可调增益放大器后的总相位延时与放大设备的总相位延时基本相同，可以使第二差分放大器6有效使近处的声音信号尽量抵消。

进一步地，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2为指向性拾音器。指向性拾音器对远处的声音信号识别效果好，可以提高监听效果。

进一步地，在一些实施例中，第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2间距在0.3m-1.0m之间。通过第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2间距限制，使远距离声音放大系统专用于远距离的声音放大，避免第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2间间距误调整超出范围，还可以通过在0.3m和1m所在的极限位置时限位，有效确定远距离声音放大系统的适用范围。

进一步地，在一些实施例中，第一声音拾取设备1固定在框架上，第二声音拾取设备2的对待采集声音的目标位置点的指向可调，第一声音拾取设备1的拾音正向和第二声音拾取设备2的拾音正向之间的夹角为±30度之间。

在本实施例中，以第一声音拾取设备1对待采集声音的目标位置点的指向为第一声音拾取设备1的拾音正向，第二声音拾取设备2的指向为第二声音拾取设备2的拾音正向，第二声音拾取设备2的拾音正向与第一声音拾取设备1的拾音正向之间的调整角度为±30度之间。在调整角度为±30度之间可以通过在调整角度实现抵消掉部分近处正前方的声音信号，保证远距离声音放大系统可用的情况下，尽量扩大距离声音放大装置的使用场景；第一声音拾取设备1和第二声音拾取设备2之间的距离可以通过调整与其连接的框架来实现。

本发明远距离声音放大方法、装置、系统、存储介质及智能设备，远距离声音放大方法通过第一声音拾取设备1以及第二声音拾取设备2分别获取同向的第一声音信息和第二声音信息，通过第一差分放大器3将第一声音信息和第二声音信息差分放大，尽最大限度的排除掉前方远距离的声音信号以及刚好在两拾音器前方正中位置的声音信号，保留近处非正中方向的声音信号即第一差分放大声音信号，通过可调增益放大器4将第一差分放大声音信号增益放大，通过第二差分放大器6将可调增益放大后的第一差分放大声音信号与第一声音放大信号差分放大，近处非正中方向的声音信号被抵消掉一大部分，得到远处的声音信号和所指向的两声音拾取设备正中方向的信号被保留的第二差分放大声音信号，通过声音处理器8将第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大得到输出声音信号，实现高指向和远距离的监听，保证了在监听远处正对的声音时，不会受到近处声音的覆盖，从而解决了在对远端声音信号进行监听时所存在的监听难度较大的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种远距离声音放大方法，其特征在于，包括如下步骤：

持续通过第一声音拾取设备获取第一声音信息以及通过第二声音拾取设备获取第二声音信息，所述第一声音拾取设备和第二声音拾取设备获取声音的能力相同，所述第一声音拾取设备和第二声音拾取设备并排设置，所述第一声音拾取设备和第二声音拾取设备之间的距离在预设距离范围之内，所述第一声音拾取设备的拾音正向和所述第二声音拾取设备的拾音正向之间的夹角在预设角度范围之内，所述第一声音拾取设备的拾音正向和所述第二声音拾取设备的拾音正向之间的夹角为±30度之间；

将所述第一声音信息过滤并放大处理，得到第一声音放大信号，以及，将所述第一声音信息和所述第二声音信息进行差分放大处理，得到第一差分放大声音信号；

将所述第一差分放大声音信号进行可调增益放大处理；

将可调增益放大后的所述第一差分放大声音信号与所述第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号；

将所述第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大，得到输出声音信号。

2.根据权利要求1所述的远距离声音放大方法，其特征在于，所述将可调增益放大后的所述第一差分放大声音信号与所述第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号的步骤之前，包括：

将上一时间经可调增益放大处理后所得到的所述第一差分放大声音信号和上一时间所得到的所述第一声音放大信号的峰值进行比较，得到反馈电压；

根据所述反馈电压生成反馈信号，所述反馈信号用于控制所述可调增益放大的放大增益，所述放大增益与所述反馈电压的幅值正相关。

3.根据权利要求1所述的远距离声音放大方法，其特征在于，所述将可调增益放大后的所述第一差分放大声音信号与所述第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号的步骤之前，包括：

获取增益控制信号，所述增益控制信号用于控制所述可调增益放大的放大增益，所述增益控制信号由用户控制预设的手动增益控制电路生成。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的远距离声音放大方法，其特征在于，所述将可调增益放大后的所述第一差分放大声音信号与所述第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号的步骤之后和所述将所述第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大，得到输出声音信号的步骤之前，包括：

将所述第二差分放大声音信号进行数字降噪处理。

5.一种远距离声音放大装置，其特征在于，包括：

声音获取模块，用于持续通过第一声音拾取设备获取第一声音信息以及通过第二声音拾取设备获取第二声音信息，所述第一声音拾取设备和第二声音拾取设备获取声音的能力相同，所述第一声音拾取设备和第二声音拾取设备并排设置，所述第一声音拾取设备和第二声音拾取设备之间的距离在预设距离范围之内，所述第一声音拾取设备的拾音正向和所述第二声音拾取设备的拾音正向之间的夹角在预设角度范围之内，所述第一声音拾取设备的拾音正向和所述第二声音拾取设备的拾音正向之间的夹角为±30度之间；

第一差分处理模块，用于将所述第一声音信息过滤并放大处理，得到第一声音放大信号，以及，将所述第一声音信息和所述第二声音信息进行差分放大处理，得到第一差分放大声音信号；

可调增益模块，用于将所述第一差分放大声音信号进行可调增益放大处理；

第二差分处理模块，用于将可调增益放大后的所述第一差分放大声音信号与所述第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号；

放大模块，用于将所述第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大，得到输出声音信号。

6.一种存储介质，其特征在于，其为计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的远距离声音放大方法。

7.一种智能设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4中任一项所述的远距离声音放大方法。

8.一种远距离声音放大系统，其特征在于，包括：

第一声音拾取设备，用于获取第一声音信息；

第二声音拾取设备，用于获取第二声音信息，所述第一声音拾取设备和第二声音拾取设备获取声音的能力相同，所述第一声音拾取设备和第二声音拾取设备之间的间隔距离在预设范围内，所述第一声音拾取设备和第二声音拾取设备面向待采集声音的目标位置点并排设置，所述第一声音拾取设备和第二声音拾取设备的间距以及所述第一声音拾取设备的拾音正向和所述第二声音拾取设备的拾音正向之间的夹角可调，所述第一声音拾取设备的拾音正向和所述第二声音拾取设备的拾音正向之间的夹角为±30度之间；

放大设备，与所述第一声音拾取设备连接，用于将所述第一声音信息过滤放大得到第一声音放大信号；

第一差分放大器，与所述第一声音拾取设备和第二声音拾取设备连接，用于将所述第一声音信息和所述第二声音信息进行差分放大处理，得到第一差分放大声音信号；

可调增益放大器，与所述第一差分放大器连接，用于将所述第一差分放大声音信号进行可调增益放大处理；

第二差分放大器，与所述放大设备和所述可调增益放大器连接，用于将可调增益放大后的所述第一差分放大声音信号与所述第一声音放大信号进行差分放大处理，得到第二差分放大声音信号；

声音处理器，与所述第二差分放大器连接，用于将所述第二差分放大声音信号进行音量控制与功率放大，得到输出声音信号。

9.根据权利要求8中所述的远距离声音放大系统，其特征在于，还包括：

峰值比较器，连接所述可调增益放大器和所述放大设备，用于将上一时间经可调增益放大处理后所得到的所述第一差分放大声音信号和上一时间所得到的所述第一声音放大信号的峰值进行比较得到反馈电压，以及，根据所述反馈电压生成反馈信号，且，将所述反馈信号发送至所述可调增益放大器，所述反馈信号用于可调控制所述可调增益放大器的放大增益，所述放大增益与所述反馈电压幅值正相关。

10.根据权利要求8中所述的远距离声音放大系统，其特征在于，所述第一声音拾取设备固定在框架上，所述第二声音拾取设备的拾音正向角度可调。

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