CN2904500Y - 可拍摄声源位置的摄像机 - Google Patents
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Abstract
可拍摄声源位置的摄像机，涉及一种摄像装置，提供一种可对声音采集处理后把声音转换成直观的图形信号并与摄像机影像同步显示，便于声音观测记录的可拍摄声源位置摄像机。设有摄像机、可拍摄声源电路和电视机。可拍摄声源电路设多路麦克风、音频放大电路、选通电路、幅度频率显示控制电路、视频采集盒和视频叠加器。音频放大电路输入端接多路麦克风输出端，选通电路输入端接音频放大电路输出端；幅度控制电路输入端接选通电路输出端；频率控制电路输入端接选通电路输出端；显示控制电路输入端接幅度控制电路输出端、频率控制电路输出端和选通电路输出端；视频采集盒输入端接显示控制电路输出端；视频叠加器输入端接视频采集盒和摄像机。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种摄像装置，尤其是涉及一种可拍摄声源位置的摄像机。
背景技术
现有的普通摄像机或高级摄像机在拍摄时，仅仅是将图像和声音记录并保存下来，但是对于声音的位置、强度和频率并无有效的手段将其较精确地记录和保存。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有的普通摄像机通常没有有效的手段可精确地记录并保存其声音的位置、强度和频率等问题，提供一种可对声音采集处理后把声音转换成直观的图形信号并与摄像机的影像同步显示，便于声音的观测与记录的可拍摄声源位置的摄像机。
本实用新型设有摄像机、可拍摄声源电路和电视机。可拍摄声源电路设有：
多路麦克风或拾音器，用于采集同一声音经多路不同方位的声音，多路麦克风或拾音器可采用复合远程定向听音器；
音频放大电路，用于对多路麦克风或拾音器的输出信号进行放大与整形，输出音频交流电压和直流电压信号，音频放大电路的输入端接多路麦克风或拾音器的输出端；
选通电路，用于对音频放大电路输出的音频交流电压和音频直流电压进行比较判别并分别输出最强一路音频交流电压信号和直流电压信号以及最强一路声音的方位信号，选通电路的输入端分别接音频放大电路的音频交流电压输出端和音频直流电压输出端；
幅度控制电路，用于产生幅度控制信号，幅度控制电路的输入端接选通电路的最强一路音频交流电压信号输出端；
频率控制电路，用于产生频率控制信号，频率控制电路的输入端接选通电路的直流电压信号输出端；
显示控制电路，用于产生控制显示板某个位置的显示灯工作状态的控制信号，显示板可采用LED显示板，显示灯即为LED，显示控制电路的输入端分别接幅度控制电路的幅度控制信号输出端、频率控制电路的频率控制信号输出端和选通电路的方位信号输出端；
视频采集盒，用于采集显示板中显示灯的工作状态，视频采集盒的控制信号输入端接显示控制电路的控制信号输出端，视频采集盒可设为CMOS摄像头；
视频叠加器，用于对摄像机输出的视频信号与视频采集盒采集的视频信号进行叠加并送至电视机显示，视频叠加器的输入端分别接视频采集盒和摄像机的视频信号输出端。
所述的远程定向听音器设有1根直管状听筒，听筒的一端为开口端，另一端为封闭端，封闭端内侧面为抛物形面或球形面或弧形面，在封闭端内侧面的中心或焦点处设置拾音器或麦克风，在封闭端外侧面设耳机接口，耳机接口与拾音器或麦克风电连接；听筒内壁上设有吸音材料。远程定向拾音器可同时设多根听筒平行并接。所述的吸音材料可选用纤维丝或纤维绒等。
所述的音频放大电路中可设整流电路，用于输出音频信号的直流电压最大值，整流电路的输入端接音频放大电路的一路音频交流电压输出端，整流电路可采用二极管半波整流电路。
本实用新型由于通过对声音采集处理后将声音转换成直观的模拟图形并与摄像机的影像同步显示出来，因此便于声音的观测与记录。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构组成框图。
图2为本实用新型实施例的音频放大电路组成原理图。
图3为本实用新型实施例的选通电路组成原理图。
图4为本实用新型实施例的幅度控制电路、频率控制电路和显示控制组成原理图。
图5为本实用新型实施例的视频采集盒内部结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型设有摄像机1、电视机2和可拍摄声源电路。可拍摄声源电路设有多路麦克风或拾音器3、音频放大电路4、选通电路5、幅度控制电路6、频率控制电路7、显示控制电路8、视频采集盒9和视频叠加器10。
多路麦克风或拾音器3用于采集同一声音经多路不同方位的声音，多路麦克风或拾音器3可采用复合远程定向听音器(参见中国专利200420055179.2)。远程定向听音器设有1根直管状听筒，听筒的一端为开口端，另一端为封闭端，封闭端内侧面为抛物形面或球形面或弧形面，在封闭端内侧面的中心或焦点处设置拾音器或麦克风，在封闭端外侧面设耳机接口，耳机接口与拾音器或麦克风电连接；听筒内壁上设有吸音材料。远程定向听音器可同时设多根听筒平行并接。所述的吸音材料可选用纤维丝或纤维绒等。
音频放大电路4用于对多路麦克风或拾音器的输出信号进行放大与整形，输出音频交流电压和直流电压信号，音频放大电路4的输入端接多路麦克风或拾音器3的输出端。音频放大电路3中可设整流电路，用于输出音频信号的直流电压最大值，整流电路的输入端接音频放大电路的一路音频交流电压输出端，整流电路可采用二极管半波整流电路。
选通电路5用于对音频放大电路4输出的音频交流电压和音频直流电压进行比较判别并分别输出最强一路音频交流电压信号和直流电压信号以及最强一路声音的方位信号，选通电路5的输入端分别接音频放大电路3的音频交流电压输出端和音频直流电压输出端。
幅度控制电路6用于产生幅度控制信号，幅度控制电路6的输入端接选通电路5的最强一路音频交流电压信号输出端。
频率控制电路7用于产生频率控制信号，频率控制电路7的输入端接选通电路5的直流电压信号输出端。
显示控制电路8用于产生控制显示板某个位置的显示灯工作状态的控制信号，显示板可采用LED显示板，显示灯即为LED，显示控制电路8的输入端分别接幅度控制电路6的幅度控制信号输出端、频率控制电路7的频率控制信号输出端和选通电路5的方位信号输出端。
视频采集盒9用于采集显示板中显示灯的工作状态，视频采集盒9的控制信号输入端接显示控制电路8的控制信号输出端，视频采集盒9可采用CMOS摄像头。
视频叠加器10用于对摄像机1输出的视频信号与视频采集盒9采集的视频信号进行叠加并送至电视机2显示，视频叠加器10的输入端分别接视频采集盒9和摄像机1的视频信号输出端。
参见图2，音频放大电路可采用美国国家半导体公司即ADI公司的音频功率放大器LM386构成二级音频放大。其中第1级使用电阻R11和电容C012，其电压放大倍数为20倍，可通过电位器W11调节衰减输入信号幅度达到控制电压放大倍数的目的；第2级使用电阻R13并将LM386的管脚1和电容C016相连接，其电压放大倍数为200倍。同样可以通过电位器W12调节衰减输入信号幅度达到控制电压放大倍数的目的。所以两级电路最大可以放大信号4000倍。
如果需要可以将第一级的C012焊接好并将R11位置短接，则第一级的电压放大倍数也是200倍，用电位器W11调节衰减输入信号幅度达到控制电压放大倍数。
音频放大电路放大的信号分成两路。一路为音频交流电压输出，另一路经过二极管半波整流在电容C021上充电至直流电压最大值(该电容上的电压最大值直接体现了该路音频信号的最大值。两路信号都送至选通电路)。在图2中，各主要元器件的参考型号和参数见表1。
表1
| 元件 | 参数 | 元件 | 参数 |
| U1 | LM386 | C013 | 47μF |
| U2 | LM386 | C014 | 47μF |
| D01 | 1N4148 | C015 | 0.068μF |
| R11 | 12K | C016 | 10μF |
| R12 | 10Ω | C017 | 47μF |
| R13 | 1.2K | C018 | 47μF |
| R14 | 10Ω | C019 | 0.068μF |
| R15 | 100K | C020 | 1μF |
| W11 | 10K | C021 | 1μF |
| W12 | 10K | ||
| C011 | 0.1μF | ||
| C012 | 10μF |
图3给出本实用新型实施例的选通电路组成原理图。每路音频麦克风信号经两级音频放大器放大并且通过二极管D01半波整流在电容C021上充电至直流电压最大值，这些电容电压最大值直接体现了9路音频信号的最大值；信号选择是采用2片美国国家半导体公司即ADI公司的LM339比较器组成最大信号选择器，LM339比较器内部集成了4个比较器，2片LM339比较器构成了8组比较选择器，其中
CH2和CH3为第一组；→CH2/3
CH4和CH5为第二组；→CH4/5
CH6和CH7为第三组；→CH4/5
CH8和CH9为第四组；→CH4/5
它们选择出相应各自的最大信号为CH2/3、CH4/5、CH5/6、和CH7/8。将CH2/3与CH4/5比较作为第五组，其选择的最大信号为CH2/3/4/5；CH6/7与CH8/9比较作为第六组，其选择的最大信号为CH6/7/8/9，即：
CH2/3和CH4/5为第五组；→CH2/3/4/5；
CH6/7和CH8/9为第六组；→CH6/7/8/9；
同理：CH2/3/4/5和CH6/7/8/9为第七组；→CH2/3/4/5/6/7/8/9；
最后：CH2/3/4/5/6/7/8/9和CH1为第八组；→CH1/2/3/4/5/6/7/8/9。
这样经过8次比较，选择出对应音频信号最强的那一路直流电压信号CH1/2/3/4/5/6/7/8/9，此信号将被送至幅度控制电路。同时最强的音频信号将被送至频率控制电路进行放大。
通道选择器由两部分组成：(1)最强音频信号幅度选择器，主要由两片LM339电压比较器和8个继电器组成(2)最强音频信号通道选择，由与门CD4081、与非门CD4011组成。在选择最强信号幅度的同时产生了该通道的编码。例如：第七通道(CH7)信号幅度最强，则继电器RAL67(D3)、RAL123456789(D0)、导通，继电器RAL6789(D6)、RAL23456789(D7)、不导通。则编码参见表2，在图3中，各主要元器件的参考型号和参数见表3。
表2
注：0--导通 1--不导通 CHan:n为1-9
表3
| 元件 | 参数 |
| U1A、B、C、D | LM339电压比较器 |
| U2A、B、C、D | LM339电压比较器 |
| J1、2、3、4、5、6、7、8 | 继电器 |
| D1、2、3、4、5、6、7、8 | IN4007二极管 |
| U3-1、2、3、4、5、6 | CD4081与门 |
| U4-1、2、3、4 | CD4081与门 |
| U5-1、2、3、4、5、6 | CD4011与非门 |
| U6-1、2 | CD4011与非门 |
参见图4，其工作原理是使用LM339比较器设定门限值，当最强一路信号直流电压DC大于设定门限电压值时其电路输出端输出高电平“1”；若当信号的的直流电压小于设定门限电压值时其电路输出端输出低电平“0”。采用调节电位器RW1使4管脚处的电压USET1作为信号大于80dB的设定电压值；用调节电位器RW2使6管脚处的电压USET2作为信号小于60dB的设定电压值。来自选通电路的最强音频信号与上述两个设定门限电压值比较产生音频幅度编码。所以，得到下列编码：“11”---信号幅度＞80dB；“01”---60dB＜信号频率＜80dB；“00”---信号频率＜60dB。其音频幅度编码参见表4。
表4
| A端口 | B端口 | 信号频率 |
| 0 | 0 | ＜60dB |
| 0 | 1 | 60dB～80dB |
| 1 | 1 | ＞80dB |
在频率控制电路中，声音频率信号(AC)经R3、U10-3通过C端口传输到U8-6、U9-1、U9-2三个与门电路，对LED1、2、3起开关控制作用，声音频率与与门控制同步。频率高，LED灯闪烁快；反之，则闪烁慢。在显示控制电路中由幅度控制电路A、B两端口输出的幅度编码信号与选通电路Chan输出的控制信号和频率控制电路输出的控制信号经显示控制电路选中LED显示板某个位置的LED灯工作状态。例如当A、B端口同时为高电位(1、1)。
在图4中，各主要元器件的参考型号和参数见表5。
表5
| 元件 | 参数 |
| U7A | LM339电压比较器 |
| U7B | LM339电压比较器 |
| R1 | 10k |
| R2 | 10k |
| Rw1 | 10k |
| Rw2 | 10k |
| R3 | 1M |
| U10-3 | CD4011与非门 |
| U8-1、2、3、4、5、6 | CD4081与门 |
| U9-1、2、3 | CD4081与门 |
| U10-1、2、3 | CD4011与非门 |
在图5中，显示板由9组三色发光二极管组成。当某一组的发光二极管工作，其工作状态由视频采集盒内的CMOS摄像头采集，视频信号由S1端送至视频叠加器与摄像机的视频信号进行叠加后再送至电视机进行显示。
视频叠加器可采用市面上常用的视频叠加器，例如SHW2941彩色画中画叠加器。
根据上述的电路组成，同一声音经多路不同方位远程定向听音器采集后，经音频放大电路分别进行放大、整形后，分成两路信号输出。一路为音频交流电压输出，另一路经过二极管半波整流在电容上充电至直流电压最大值(该电容上的电压最大值直接体现了该路音频信号的最大值)。此两路信号一起送到选通电路进行比较判别，选通电路中的最强音频信号幅度选择器输出信号最强一路声音音频交流信号(送到频率控制电路进行放大)及直流电压信号(送到幅度控制电路进行编码)。同时选通电路中的最强音频信号通道选择电路输出最强一路声音的方位信号并送到显示控制电路。
幅度控制电路编码后产生的幅度控制信号、频率控制电路放大后的频率控制信号和选通电路送出的方位信号等三路信号经显示控制电路中由与门和与非门组成的逻辑电路运算后，产生控制信号控制LED显示板某个位置的LED灯工作状态。LED显示板中LED灯的工作状态由视频采集盒内的CMOS摄像头采集，视频信号由S1端送至视频叠加器(例如：SHW2941彩色画中画叠加器)与摄像机的视频信号进行叠加后再送至电视机进行显示。完成声音信号的幅度、频率、方位的显示和记录。
Claims (6)
1.可拍摄声源位置的摄像机，其特征在于设有摄像机、可拍摄声源电路和电视机；可拍摄声源电路设有：
多路麦克风或拾音器；
音频放大电路，音频放大电路的输入端接多路麦克风或拾音器的输出端；
选通电路，选通电路的输入端分别接音频放大电路的音频交流电压输出端和音频直流电压输出端；
幅度控制电路，幅度控制电路的输入端接选通电路的最强一路音频交流电压信号输出端；
频率控制电路，频率控制电路的输入端接选通电路的直流电压信号输出端；
显示控制电路，显示控制电路的输入端分别接幅度控制电路的幅度控制信号输出端、频率控制电路的频率控制信号输出端和选通电路的方位信号输出端；
视频采集盒，视频采集盒的控制信号输入端接显示控制电路的控制信号输出端；
视频叠加器，视频叠加器的输入端分别接视频采集盒和摄像机的视频信号输出端。
2.如权利要求1所述的可拍摄声源位置的摄像机，其特征在于多路麦克风或拾音器采用复合远程定向听音器。
3.如权利要求1所述的可拍摄声源位置的摄像机，其特征在于所述的音频放大电路中设整流电路，整流电路的输入端接音频放大电路的一路音频交流电压输出端。
4.如权利要求3所述的可拍摄声源位置的摄像机，其特征在于整流电路采用二极管半波整流电路。
5.如权利要求1所述的可拍摄声源位置的摄像机，其特征在于显示板采用LED显示板，显示灯为LED。
6.如权利要求1所述的可拍摄声源位置的摄像机，其特征在于视频采集盒为CMOS摄像头。
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