CN112911482B - 一种自动调整扩声区域及区域音量的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调整扩声区域及区域音量的系统及方法，系统包括：拾音设备，用于拾取音频信号，然后通过无线方式发送给扩声设备矩阵；扩声设备矩阵，用于接收音频数据及无线信号的强弱，并通过有线方式发送给管理主机；其还用于接收管理主机处理后的音频数据及音量控制指令并进行扩声和音量控制；管理主机，用于对音频数据进行处理后通过有线方式回传给扩声设备矩阵，并基于无线信号强弱信息判断拾音设备位置，并基于与拾音设备距离越远声音越小原则生成音量控制指令。基于无线信号强弱信息对拾音设备进行定位，并基于与拾音设备距离越远声音越小原则控制各扩声设备音量大小，从而实现自动调整扩声区域和区域音量大小，提升客户的体验感。

Description

一种自动调整扩声区域及区域音量的系统及方法

技术领域

本发明涉及本地无线扩声技术领域，尤其涉及一种自动调整扩声区域及区域音量的系统及方法。

背景技术

目前产品展示移动扩声讲解时，存在的声音清晰度低、体验很差的问题，具体如下：

(1)如果使用小型随身扩声设备，存在声音小的问题；

(2)如果使用大型扩声设备，存在全区域扩声太吵、手动切换扩音区域及调整音量太繁琐的问题。

发明内容

本发明提供了一种自动调整扩声区域及区域音量的系统及方法，以解决现有的扩声设备在进行移动讲解时存在声音清晰度低、体验差的问题。

第一方面，提供了一种自动调整扩声区域及区域音量的系统，包括拾音设备、扩声设备矩阵、管理主机；

所述拾音设备用于实时拾取音频信号，然后通过无线方式发送给所述扩声设备矩阵；

所述扩声设备矩阵包括多个扩声设备，所述扩声设备矩阵用于实时接收音频数据及无线信号的强弱，并将接收的音频数据及无线信号的强弱通过有线方式发送给所述管理主机；所述扩声设备矩阵还用于接收所述管理主机处理后的音频数据并进行扩声，同时接收所述管理主机发送的音量控制指令并据此调节音量；

所述管理主机用于实时接收所述扩声设备矩阵发送的音频数据及无线信号强弱信息，对音频数据进行处理后通过有线方式回传给所述扩声设备矩阵，同时基于无线信号强弱信息判断所述拾音设备的位置，并基于与所述拾音设备距离越远声音越小的原则生成音量控制指令发送给所述扩声设备矩阵。

该系统中，拾音设备实时拾取音频信号并通过无线方式发送，扩声设备矩阵中所有扩声设备将接收的音频数据和无线信号的强弱信息发送给管理主机，管理主机一方面对音频数据进行处理后发送扩声设备矩阵进行扩声，同时基于无线信号的强弱信息对拾音设备进行定位，并基于与所述拾音设备距离越远声音越小的原则生成音量控制指令以控制扩声设备矩阵中各扩声设备的音量大小。用户手持拾音设备移动过程中，持续实时执行上述过程，从而实现自动调整扩声区域和区域音量大小；另外，通过整合多个扩声设备接收的音频数据，可确保音频数据不丢失，声音流畅清晰，提升客户移动过程中本地无线扩声的体验感。

进一步地，所述拾音设备包括拾音电路及无线发送模块，所述拾音电路用于实时拾取音频信号；所述无线发送模块用于将音频数据以无线信号的方式发送给所述扩声设备矩阵。

进一步地，所述拾音电路还包括自动增益控制模块，所述自动增益控制模块用于根据当前拾取的音频信号大小动态调整信号放大倍数，减小采集不同距离的音频所得到的信号大小的差异。通过自动增益控制模块根据当前拾取的音频信号大小动态调整信号放大倍数，可保证采集不同距离的音频所得到的信号大小比较接近，后续扩声时，听感上差异较小。

进一步地，所述无线发送模块发送无线信号过程中包括前向纠错功能，从而以保证信号不丢失且延时短。即发送端发送的数据除了音频数据包外，还包含一定数量的冗余包，原理是通过异或运算实现数据还原。如：数据A和数据B异或运算得到的数据C，在传输过程中，A、B、C任何一个数据丢失，都可以通过另外两个数据进行异或运算还原。发送端将一组音频数据包和一组冗余包经过一定规则组合异或运行算后，发送出去，接收端在接收这些数据后进行组合，如果有丢包，可以根据关联包进行还原。

进一步地，所述扩声设备包括扩声电路和无线接收模块；所述无线接收模块用于接收所述拾音设备发送的音频数据及无线信号的强弱，并将其通过有线方式发送给所述管理主机；所述扩声电路用于接收所述管理主机处理后的音频数据并进行扩声，同时接收所述管理主机发送的音量控制指令并据此调节音量。

进一步地，所述管理主机用于接收所述扩声设备矩阵中所有扩声设备发送的音频数据及无线信号的强弱信息，并将所有扩声设备发送的音频数据进行合并及音效处理，将生成的处理后的音频数据通过有线方式回传给所有扩声设备；还用于基于所有扩声设备接收的无线信号的强弱对所述拾音设备进行定位，根据所述拾音设备的位置，基于以无线信号最强的扩声设备为中心，向四周进行音量逐渐变小的音量调节方式生成音量控制指令发送给所有扩声设备。

进一步地，生成音量控制指令过程中，当某一扩声设备接收的无线信号的强度小于预设阈值时，则控制该扩声设备的音量为静音。

第二方面，提供了一种自动调整扩声区域及区域音量的方法，包括：

通过拾音设备拾取音频信号，然后通过无线方式发送出去；

扩声设备矩阵中的所有扩声设备接收音频数据集无线信号的强弱信息，并通过有线方式发送给管理主机；

管理主机接收音频数据及无线信号的强弱信息；对接收的音频数据进行合并及音效处理，并将生成的处理后的音频数据通过有线方式回传给扩声设备矩阵；同时基于无线信号强弱信息判断拾音设备的位置，并基于与拾音设备距离越远声音越小的原则生成音量控制指令发送给扩声设备矩阵；

扩声设备矩阵中的每个扩声设备根据接收到管理主机回传的音频数据进行扩声，同时根据接收到管理主机发送的音量控制指令调整音量；

不断重复上述过程，实现实时自动调整扩声区域及区域音量。

进一步地，在拾音设备发送信号之前还包括：对音频信号进行数字编码并添加纠错信息；

扩声设备在接收音频数据之后还包括：通过纠错信息对接收的音频数据进行还原。

进一步地，生成音量控制指令过程中，

根据拾音设备的位置，基于以无线信号最强的扩声设备为中心，向四周进行音量逐渐变小的音量调节方式生成音量控制指令；且当某一扩声设备接收的无线信号的强度小于预设阈值时，则控制该扩声设备的音量为静音。

有益效果

本发明提出了一种自动调整扩声区域及区域音量的系统及方法，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)用户手持拾音设备移动过程中，持续实时采用扩声设备矩阵中多个扩声设备同时接收音频数据和无线信号的强弱信息，管理主机一方面整合多个扩声设备接收的音频数据后发送扩声设备矩阵进行扩声，可确保音频数据不丢失，声音流畅清晰；另一方面，同时基于无线信号的强弱信息对拾音设备进行定位，并基于与所述拾音设备距离越远声音越小的原则生成音量控制指令以控制扩声设备矩阵中各扩声设备的音量大小，从而实现自动调整扩声区域和区域音量大小；提升客户移动过程中本地无线扩声的体验感，同时解决了原有的人工操作不便问题；

(2)扩声设备矩阵通过有线方式与管理主机构成环状网络，具有高速率、低延时的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的自动调整扩声区域及区域音量的系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例公开了一种自动调整扩声区域及区域音量的系统，包括拾音设备01、扩声设备矩阵02、管理主机03；

所述拾音设备01用于实时拾取音频信号，然后通过无线方式发送给所述扩声设备矩阵02；

所述扩声设备矩阵02包括多个扩声设备，所述扩声设备矩阵02用于实时接收所述拾音设备01发送的音频数据及无线信号的强弱，并将接收的音频数据及无线信号的强弱通过有线方式发送给所述管理主机03；所述扩声设备矩阵02还用于接收所述管理主机03处理后的音频数据并进行扩声，同时接收所述管理主机03发送的音量控制指令并据此调节音量；

所述管理主机03用于实时接收所述扩声设备矩阵02发送的音频数据及无线信号强弱信息，对音频数据进行处理后通过有线方式回传给所述扩声设备矩阵02，同时基于无线信号强弱信息判断所述拾音设备01的位置，并基于与所述拾音设备01距离越远声音越小的原则生成音量控制指令发送给所述扩声设备矩阵02。

该系统中，拾音设备01实时拾取音频信号并通过无线方式发送，扩声设备矩阵02中所有扩声设备将接收的音频数据和无线信号的强弱信息发送给管理主机03，管理主机03一方面对音频数据进行处理后发送扩声设备矩阵02进行扩声，同时基于无线信号的强弱信息对拾音设备01进行定位，并基于与所述拾音设备01距离越远声音越小的原则生成音量控制指令以控制扩声设备矩阵02中各扩声设备的音量大小，其中，与拾音设备01距离远近可通过无线信号的强弱判断。用户手持拾音设备01移动过程中，持续实时执行上述过程，从而实现自动调整扩声区域和区域音量大小；另外，通过整合多个扩声设备接收的音频数据，可确保音频数据不丢失，声音流畅清晰，提升客户移动过程中本地无线扩声的体验感。

具体地，本实施例中，所述拾音设备01包括拾音电路及无线发送模块，所述拾音电路用于实时拾取音频信号；所述无线发送模块用于将音频数据以无线信号的方式发送给所述扩声设备矩阵。

优选地，所述拾音电路还包括自动增益控制(Automatic gain control，AGC)模块，所述自动增益控制模块用于根据当前拾取的音频信号大小动态调整信号放大倍数，减小采集不同距离的音频所得到的信号大小的差异。通过自动增益控制模块根据当前拾取的音频信号大小动态调整信号放大倍数，可保证采集不同距离的音频所得到的信号大小比较接近，后续扩声时，听感上差异较小。

优选地，所述无线发送模块发送无线信号过程中包括前向纠错功能(ForwardError Correction，FEC)，从而以保证信号不丢失且延时短。即发送端发送的数据除了音频数据包外，还包含一定数量的冗余包，原理是通过异或运算实现数据还原。如：数据A和数据B异或运算得到的数据C，在传输过程中，A、B、C任何一个数据丢失，都可以通过另外两个数据进行异或运算还原。发送端将一组音频数据包和一组冗余包经过一定规则组合异或运行算后，发送出去，接收端在接收这些数据后进行组合，如果有丢包，可以根据关联包进行还原。经过测试，在冗余包/媒体包达到100％的情况下，可以解决随机丢包10％～20％条件下的数据还原。

本实施例中，所述扩声设备包括扩声电路和无线接收模块；所述无线接收模块用于接收所述拾音设备01发送的音频数据及无线信号的强弱，并将其通过有线方式发送给所述管理主机03；所述扩声电路用于接收所述管理主机03处理后的音频数据并进行扩声，同时接收所述管理主机03发送的音量控制指令并据此调节音量。

本实施例中，所述管理主机03用于接收所述扩声设备矩阵02中所有扩声设备发送的音频数据及无线信号的强弱信息，并将所有扩声设备发送的音频数据进行合并及音效处理，将生成的处理后的音频数据通过有线方式回传给所有扩声设备；还用于基于所有扩声设备接收的无线信号的强弱对所述拾音设备01进行定位，根据所述拾音设备01的位置，基于以无线信号最强的扩声设备为中心，向四周进行音量逐渐变小的音量调节方式生成音量控制指令发送给所有扩声设备。并且，生成音量控制指令过程中，当某一扩声设备接收的无线信号的强度小于预设阈值时，则控制该扩声设备的音量为静音。

定位过程中，扩声设备内的无线接收模块，在接收拾音设备的信号时，会有信号强弱的反馈，即拾音设备01与扩声设备距离越远，信号越弱，距离越近，信号越强。根据所有扩声设备接收到的信号强弱，，就能确定拾音设备01的大概位置，优选地，可对接收的信号强弱增加防抖算法(避免信号强弱检测突变)，使检测结果更加准确。多个扩声设备采用线性串联，每个扩声设备有唯一的编号，所以根据拾音设备01的位置，以信号最强的扩声设备为中心，向四周进行音量逐渐变小的音量调节(如图1所示，扩声设备B离拾音设备01最近，所以音量最大，扩声设备A和扩声设备C离拾音设备01较远，所以音量较小，扩声设备D离拾音设备01最远，所以静音)，以达到自动控制扩声区域及调整区域音量的目的，提升客户使用的体验感。

实施例2

本实施例提供了一种自动调整扩声区域及区域音量的方法，包括：

通过拾音设备拾取音频信号，然后通过无线方式发送出去；

扩声设备矩阵中的所有扩声设备接收音频数据集无线信号的强弱信息，并通过有线方式发送给管理主机；

管理主机接收音频数据及无线信号的强弱信息；对接收的音频数据进行合并及音效处理，并将生成的处理后的音频数据通过有线方式回传给扩声设备矩阵；同时基于无线信号强弱信息判断拾音设备的位置，并基于与拾音设备距离越远声音越小的原则生成音量控制指令发送给扩声设备矩阵；

扩声设备矩阵中的每个扩声设备根据接收到管理主机回传的音频数据进行扩声，同时根据接收到管理主机发送的音量控制指令调整音量；

不断重复上述过程，实现实时自动调整扩声区域及区域音量。

优选地，在拾音设备发送信号之前还包括：对音频信号进行数字编码并添加纠错信息；扩声设备在接收音频数据之后还包括：通过纠错信息对接收的音频数据进行还原。通过设置该前向纠错功能，从而以保证信号不丢失且延时短。

本实施例中，生成音量控制指令过程中，

根据拾音设备的位置，基于以无线信号最强的扩声设备为中心，向四周进行音量逐渐变小的音量调节方式生成音量控制指令；且当某一扩声设备接收的无线信号的强度小于预设阈值时，则控制该扩声设备的音量为静音。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

本发明提供的方案具有如下优点：用户手持拾音设备移动过程中，持续实时采用扩声设备矩阵中多个扩声设备同时接收音频数据和无线信号的强弱信息，管理主机一方面整合多个扩声设备接收的音频数据后发送扩声设备矩阵进行扩声，可确保音频数据不丢失，声音流畅清晰；另一方面，同时基于无线信号的强弱信息对拾音设备进行定位，并基于与所述拾音设备距离越远声音越小的原则生成音量控制指令以控制扩声设备矩阵中各扩声设备的音量大小，从而实现自动调整扩声区域和区域音量大小；提升客户移动过程中本地无线扩声的体验感，同时解决了原有的人工操作不便问题。扩声设备矩阵通过有线方式与管理主机构成环状网络，具有高速率、低延时的特点；经实验测得总线速率可达50Mbps，64个节点传输延时在3ms以内。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种自动调整扩声区域及区域音量的系统，其特征在于，包括拾音设备、扩声设备矩阵、管理主机；

所述拾音设备用于实时拾取音频信号，然后通过无线方式发送给所述扩声设备矩阵；

所述扩声设备矩阵包括多个扩声设备，所述扩声设备矩阵用于实时接收音频数据及无线信号的强弱，并将接收的音频数据及无线信号的强弱通过有线方式发送给所述管理主机；所述扩声设备矩阵还用于接收所述管理主机处理后的音频数据并进行扩声，同时接收所述管理主机发送的音量控制指令并据此调节音量；

所述管理主机用于实时接收所述扩声设备矩阵发送的音频数据及无线信号强弱信息，对音频数据进行处理后通过有线方式回传给所述扩声设备矩阵，同时基于无线信号强弱信息判断所述拾音设备的位置，并基于与所述拾音设备距离越远声音越小的原则生成音量控制指令发送给所述扩声设备矩阵；

所述拾音设备包括拾音电路及无线发送模块，所述拾音电路用于实时拾取音频信号；所述无线发送模块用于将音频数据以无线信号的方式发送给所述扩声设备矩阵；

所述无线发送模块发送无线信号过程中包括前向纠错功能，将一组音频数据包和一组冗余包经过一定规则组合异或运算后发送出去。

2.根据权利要求1所述的自动调整扩声区域及区域音量的系统，其特征在于，所述拾音电路还包括自动增益控制模块，所述自动增益控制模块用于根据当前拾取的音频信号大小动态调整信号放大倍数，减小采集不同距离的音频所得到的信号大小的差异。

3.根据权利要求1所述的自动调整扩声区域及区域音量的系统，其特征在于，所述扩声设备包括扩声电路和无线接收模块；所述无线接收模块用于接收所述拾音设备发送的音频数据及无线信号的强弱，并将其通过有线方式发送给所述管理主机；所述扩声电路用于接收所述管理主机处理后的音频数据并进行扩声，同时接收所述管理主机发送的音量控制指令并据此调节音量。

4.根据权利要求1所述的自动调整扩声区域及区域音量的系统，其特征在于，所述管理主机用于接收所述扩声设备矩阵中所有扩声设备发送的音频数据及无线信号的强弱信息，并将所有扩声设备发送的音频数据进行合并及音效处理，将生成的处理后的音频数据通过有线方式回传给所有扩声设备；还用于基于所有扩声设备接收的无线信号的强弱对所述拾音设备进行定位，根据所述拾音设备的位置，基于以无线信号最强的扩声设备为中心，向四周进行音量逐渐变小的音量调节方式生成音量控制指令发送给所有扩声设备。

5.根据权利要求4所述的自动调整扩声区域及区域音量的系统，其特征在于，生成音量控制指令过程中，当某一扩声设备接收的无线信号的强度小于预设阈值时，则控制该扩声设备的音量为静音。

6.一种自动调整扩声区域及区域音量的方法，其特征在于，包括：

通过拾音设备拾取音频信号，然后通过无线方式发送出去；

扩声设备矩阵中的所有扩声设备接收音频数据集无线信号的强弱信息，并通过有线方式发送给管理主机；

管理主机接收音频数据及无线信号的强弱信息；对接收的音频数据进行合并及音效处理，并将生成的处理后的音频数据通过有线方式回传给扩声设备矩阵；同时基于无线信号强弱信息判断拾音设备的位置，并基于与拾音设备距离越远声音越小的原则生成音量控制指令发送给扩声设备矩阵；

扩声设备矩阵中的每个扩声设备根据接收到管理主机回传的音频数据进行扩声，同时根据接收到管理主机发送的音量控制指令调整音量；

不断重复上述过程，实现实时自动调整扩声区域及区域音量；

在拾音设备发送信号之前还包括：对音频信号进行数字编码并添加纠错信息；

扩声设备在接收音频数据之后还包括：通过纠错信息对接收的音频数据进行还原。

7.根据权利要求6所述的自动调整扩声区域及区域音量的方法，其特征在于，生成音量控制指令过程中，

根据拾音设备的位置，基于以无线信号最强的扩声设备为中心，向四周进行音量逐渐变小的音量调节方式生成音量控制指令；且当某一扩声设备接收的无线信号的强度小于预设阈值时，则控制该扩声设备的音量为静音。

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