一种声场均衡实现系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种声场均衡实现系统及方法，该系统包括扩声单元、控制单元及噪声检测单元，所述扩声单元、噪声检测单元分别与控制单元连接，所述扩声单元包括多个喇叭组件，所述噪声检测单元的信号输出端与控制单元连接。本发明专利技术通过将当前扩音单元的各个喇叭组件分别对应的当前声音传播时长与预设数据库中存储的对应数据进行比较后，对当前扩音单元的各个喇叭组件的输出增益分别进行调节，使得当前扩音单元的各个喇叭组件的输出声音在对应的室内墙面处的声压级为预设值M，从而保证室内场所如教室、会议室的声场均衡及语音的清晰度，有效解决了室内场所中演讲者讲话后通过喇叭组件输出声音时的声压级不均衡的情况，进而提升了听讲者的直观体验度。提升了听讲者的直观体验度。提升了听讲者的直观体验度。

【技术实现步骤摘要】
一种声场均衡实现系统及方法


[0001]本专利技术涉及音频信号处理
，尤其是涉及一种声场均衡实现系统及方法。

技术介绍

[0002]由于现有使用的教学扩声设备一般是安装在讲台前面，而声音传播的特性是随着距离的增加，声音的声压级是逐步降低，这就造成坐在靠近讲台前面的学生在听到老师讲话时会感觉到刺耳，影响听力，而坐在后排的学生听起来会比较吃力，影响学习。

技术实现思路

[0003]基于此，本专利技术的目的在于提供一种声场均衡实现系统及方法，通过扩声设备各个音频通道的独立可调来实现室内声场均衡的效果，有效避免了在室内通过扩声设备来讲话导致声压级不均衡的情况。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]第一方面，提供了一种声场均衡实现系统，其包括扩声单元、控制单元及噪声检测单元，所述扩声单元、噪声检测单元分别与控制单元连接，所述扩声单元包括多个喇叭组件，所述噪声检测单元的信号输出端与控制单元连接，所述噪声检测单元用于获取喇叭组件在室内环境下对应的声音传播检测信号，并通过信号输出端将检测信号发送给控制单元，所述控制单元用于基于喇叭组件在室内环境下对应的预设距离r及初始声压级A对该喇叭组件的当前输出增益进行调节，使得喇叭组件的输出声音在对应的室内墙面处的声压级为预设值M。
[0006]在其中一个实施例中，所述控制单元包括CPU、通道均衡器及功放音频放大器，所述噪声检测单元的信号输出端及通道均衡器均与CPU连接，所述功放音频放大器与通道均衡器连接，所述扩声单元与功放音频放大器连接，所述喇叭组件与功放音频放大器连接，通过通道均衡器将音频信号进行调节后发送给功放音频放大器，再由对应的喇叭组件输出声音；所述噪声检测单元用于获取各个喇叭组件对应的声音传播检测信号，并将检测信号发送给CPU。
[0007]在其中一个实施例中，所述噪声检测单元包括运放器U18A、电容C255、电容C258、电容C261、电容C267、电阻R32、电阻R55、电阻R93、电阻R209、电阻R210、电阻R213及咪头J8，所述运放器U18A的正输入端分别连接电阻R32一端、电阻R55一端、电容C255一端，所述电阻R32另一端连接第一电源端VDD，所述电阻R55另一端及电容C255另一端均接地；所述运放器U18A的负输入端连接电阻R209一端、电阻R213一端及电容C267一端，所述电阻R209另一端连接电容C261，所述电容C261另一端与电阻R93一端及咪头J8连接，所述电阻R93另一端连接第二电源端BISE，所述运放器U18A的输出端连接电容C258一端、电阻R213另一端及电容C267另一端，所述电容C258另一端连接电阻R210一端，所述电阻R210另一端接地，其中，所述电容C258另一端对应噪声检测单元的信号输出端MIC_ADC。
[0008]第二方面，提供了一种声场均衡实现方法，其包括如下步骤：
[0009]步骤S110、建立预设数据库；其中，预设数据库中包含CPU采集的电压值与喇叭组件输出声压级之间的对应关系、预设距离r处的声压级为预设值M与初始声压级A的对应关系；
[0010]步骤S120、获取当前扩音单元其中一个喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t0，计算得到当前喇叭组件与对应的室内墙面之间的当前距离r0＝V
声
*
△
t0/2；
[0011]步骤S130、将当前扩音单元的各个喇叭组件分别对应的当前声音传播时长与预设数据库中存储的对应数据进行比较后，对当前扩音单元的各个喇叭组件的输出增益分别进行调节，使得当前扩音单元的各个喇叭组件的输出声音在对应的室内墙面处的声压级为预设值M。
[0012]在其中一个实施例中，所述步骤S110的方法，包括如下步骤：
[0013]步骤S111、将室内声场均衡实现系统设置在模拟室内场所；
[0014]步骤S112、对喇叭组件发出测试信号，喇叭组件输出初始声压级A的初始声音，获取不同采集时间点喇叭组件输出声音声压级与电压值对应关系、初始声音传播时长
△
t与预设距离r的对应关系、以及预设距离r处的声压级为预设值M与初始声压级A的对应关系；预设值
[0015]步骤S113、建立预设数据库。
[0016]在其中一个实施例中，所述步骤S112的方法，包括如下步骤：
[0017]步骤S1121、对喇叭组件发出高频率的测试信号，喇叭组件在输出声音后，声音信号被设置在该喇叭组件一侧的噪声检测单元的咪头J8采集获取得到第一初始音频信号，该第一初始音频信号通过电容C261耦合后，然后输送至电阻R209与电阻R213、电容C267、运放器U18A组成的带通放大器内进行信号放大，最后经由噪声检测单元的信号输出端MIC_ADC输出给CPU，CPU采集到高频率的测试信号对应的第一电压值及对应的第一采集时间点，CPU根据第一电压值计算得到第一声压级，其中，第一声压级为初始声压级A；
[0018]步骤S1122、喇叭组件输出的声音经对应的室内墙面第一次反射后，噪声检测单元的咪头J8采集获取得到第二初始音频信号，该第二初始音频信号通过电容C261耦合后，然后输送至电阻R209与电阻R213、电容C267、运放器U18A组成的带通放大器内进行信号放大，最后经由噪声检测单元的信号输出端MIC_ADC输出给CPU，CPU采集到高频率的测试信号对应的第二电压值及对应的第二采集时间点，CPU根据第二电压值计算得到第二声压级；其中，第一声压级与第二声压级之差为20dB，第二采集时间点与第一采集时间点的时间差值为初始声音传播时长
△
t；
[0019]步骤S1123、获取初始声音传播时长
△
t与预设距离r的对应关系、预设距离r处的声压级为预设值M与初始声压级A的对应关系；其中，预设值声压级为预设值M与初始声压级A的对应关系；其中，预设值初始声音传播时长
△
t对应的预设距离r＝V
声
*
△
t/2，V
声
指代为声音在空气中传播的速度。
[0020]在其中一个实施例中，所述步骤S120的方法，包括如下步骤：
[0021]步骤S121、对当前扩音单元的第一喇叭组件发出高频率的测试信号，第一喇叭组件在输出声音后，声音信号被设置在该第一喇叭组件一侧的噪声检测单元的咪头J8采集获取得到第一音频信号，该第一音频信号通过电容C261耦合后，然后输送至电阻R209与电阻
R213、电容C267、运放器U18A组成的带通放大器内进行信号放大，最后经由噪声检测单元的信号输出端MIC_ADC输出给CPU，CPU采集到高频率的测试信号对应的第一电压值及对应的第一采集时间点，CPU根据第一电压值计算得到第一声压级；
[0022]步骤S122、第一喇叭组件输出的声音经对应的室内墙面第一次反射后，噪声检测单元的咪头J8采集获取得到第二音频信号，该第二音本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声场均衡实现系统，其特征在于：包括扩声单元、控制单元及噪声检测单元，所述扩声单元、噪声检测单元分别与控制单元连接，所述扩声单元包括多个喇叭组件，所述噪声检测单元的信号输出端与控制单元连接，所述噪声检测单元用于获取喇叭组件在室内环境下对应的声音传播检测信号，并通过信号输出端将检测信号发送给控制单元，所述控制单元用于基于喇叭组件在室内环境下对应的预设距离r及初始声压级A对该喇叭组件的当前输出增益进行调节，使得喇叭组件的输出声音在对应的室内墙面处的声压级为预设值M。2.根据权利要求1所述的声场均衡实现系统，其特征在于：所述控制单元包括CPU、通道均衡器及功放音频放大器，所述噪声检测单元的信号输出端及通道均衡器均与CPU连接，所述功放音频放大器与通道均衡器连接，所述扩声单元与功放音频放大器连接，所述喇叭组件与功放音频放大器连接，通过通道均衡器将音频信号进行调节后发送给功放音频放大器，再由对应的喇叭组件输出声音；所述噪声检测单元用于获取各个喇叭组件对应的声音传播检测信号，并将检测信号发送给CPU。3.根据权利要求1或2所述的声场均衡实现方法，其特征在于：所述噪声检测单元包括运放器U18A、电容C255、电容C258、电容C261、电容C267、电阻R32、电阻R55、电阻R93、电阻R209、电阻R210、电阻R213及咪头J8，所述运放器U18A的正输入端分别连接电阻R32一端、电阻R55一端、电容C255一端，所述电阻R32另一端连接第一电源端VDD，所述电阻R55另一端及电容C255另一端均接地；所述运放器U18A的负输入端连接电阻R209一端、电阻R213一端及电容C267一端，所述电阻R209另一端连接电容C261，所述电容C261另一端与电阻R93一端及咪头J8连接，所述电阻R93另一端连接第二电源端BISE，所述运放器U18A的输出端连接电容C258一端、电阻R213另一端及电容C267另一端，所述电容C258另一端连接电阻R210一端，所述电阻R210另一端接地，其中，所述电容C258另一端对应噪声检测单元的信号输出端MIC_ADC。4.一种声场均衡实现方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S110、建立预设数据库；其中，预设数据库中包含CPU采集的电压值与喇叭组件输出声压级之间的对应关系、预设距离r处的声压级为预设值M与初始声压级A的对应关系；步骤S120、获取当前扩音单元其中一个喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t0，计算得到当前喇叭组件与对应的室内墙面之间的当前距离r0＝V
声
*
△
t0/2；步骤S130、将当前扩音单元的各个喇叭组件分别对应的当前声音传播时长与预设数据库中存储的对应数据进行比较后，对当前扩音单元的各个喇叭组件的输出增益分别进行调节，使得当前扩音单元的各个喇叭组件的输出声音在对应的室内墙面处的声压级为预设值M。5.根据权利要求4所述的声场均衡实现方法，其特征在于，所述步骤S110的方法，包括如下步骤：步骤S111、将室内声场均衡实现系统设置在模拟室内场所；步骤S112、对喇叭组件发出测试信号，喇叭组件输出初始声压级A的初始声音，获取不同采集时间点喇叭组件输出声音声压级与电压值对应关系、初始声音传播时长
△
t与预设距离r的对应关系、以及预设距离r处的声压级为预设值M与初始声压级A的对应关系；预设值
步骤S113、建立预设数据库。6.根据权利要求5所述的声场均衡实现方法，其特征在于，所述步骤S112的方法，包括如下步骤：步骤S1121、对喇叭组件发出高频率的测试信号，喇叭组件在输出声音后，声音信号被设置在该喇叭组件一侧的噪声检测单元的咪头J8采集获取得到第一初始音频信号，该第一初始音频信号通过电容C261耦合后，然后输送至电阻R209与电阻R213、电容C267、运放器U18A组成的带通放大器内进行信号放大，最后经由噪声检测单元的信号输出端MIC_ADC输出给CPU，CPU采集到高频率的测试信号对应的第一电压值及对应的第一采集时间点，CPU根据第一电压值计算得到第一声压级，其中，第一声压级为初始声压级A；步骤S1122、喇叭组件输出的声音经对应的室内墙面第一次反射后，噪声检测单元的咪头J8采集获取得到第二初始音频信号，该第二初始音频信号通过电容C261耦合后，然后输送至电阻R209与电阻R213、电容C267、运放器U18A组成的带通放大器内进行信号放大，最后经由噪声检测单元的信号输出端MIC_ADC输出给CPU，CPU采集到高频率的测试信号对应的第二电压值及对应的第二采集时间点，CPU根据第二电压值计算得到第二声压级；其中，第一声压级与第二声压级之差为20dB，第二采集时间点与第一采集时间点的时间差值为初始声音传播时长
△
t；步骤S1123、获取初始声音传播时长
△
t与预设距离r的对应关系、预设距离r处的声压级为预设值M与初始声压级A的对应关系；其中，预设值级为预设值M与初始声压级A的对应关系；其中，预设值初始声音传播时长
△
t对应的预设距离r＝V
声
*
△
t/2，V
声
指代为声音在空气中传播的速度。7.根据权利要求4所述的声场均衡实现方法，其特征在于，所述步骤S120的方法，包括如下步骤：步骤S121、对当前扩音单元的第一喇叭组件发出高频率的测试信号，第一喇叭组件在输出声音后，声音信号被设置在该第一喇叭组件一侧的噪声检测单元的咪头J8采集获取得到第一音频信号，该第一音频信号通过电容C261耦合后，然后输送至电阻R209与电阻R213...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺厅，肖方超，蒋涛，熊渴亮，卢丙慧，
申请(专利权)人：世邦通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：