CN212013003U - 一种拾音及扩音系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种拾音及扩音系统，包括：至少一个拾音器、前置放大器、模数转换器、处理器、算法模块和输出接口，所述拾音器包括麦克风整列，所述麦克风整列为由至少三驻极体麦克风按照一定的拓补结构组成的阵列；所述拾音器、所述前置放大器和所述模数转换器依次连接，所述模数转换器与所述处理器连接，所述处理器与所述算法模块和所述输出接口连接。本实用新型技术方案在单个拾音器中装入麦克风阵列，可以减少拾音器的数量；采用内置麦克风阵列的拾音器级联或并联可以利用多个拾音器来覆盖更大面积的教室，总的拾音器布置数量会远远小于传统方式，而且拾音和扩音效果好。

Description

一种拾音及扩音系统

技术领域

本实用新型涉及音频设备技术领域，特别涉及一种拾音及扩音系统。

背景技术

远程教育是采取多种媒体方式进行系统教学和通信联系的教育形式，是将课程传送给校园外的一处或多处学生的教育。它是随着信息技术发展而衍生出来的，但是使用起来还存在一些不足，比如：教师在教室授课过程是动态的，授课范围是活动的，传统的固定的拾音器拾取的声音会根据老师的活动范围的变化而变化，导致拾音效果非常的差；教师需要佩戴麦克风来拾取讲课音频，采用有线麦的话，教师只能被固定在讲桌附近了；后来出现了无线麦的形式，但是无线麦需要不时充电，而且佩戴无线麦的话也会对教师的讲课动作有所限制；也有的解决方式是采用一颗正对讲台的吊麦来实现拾音，但是这种情况仍然限制了教师只能在讲台范围进行授课，无法深入学生中进行深入互动教学。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种拾音及扩音系统，在单个拾音器中装入麦克风阵列，可以减少拾音器的数量；采用内置麦克风阵列的拾音器级联或并联可以利用多个拾音器来覆盖更大面积的教室，总的拾音器布置数量会远远小于传统方式，而且拾音和扩音效果好。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种拾音及扩音系统，包括：至少一个拾音器、前置放大器、模数转换器、处理器、算法模块和输出接口，所述拾音器包括麦克风整列，所述麦克风整列为由至少三驻极体麦克风按照一定的拓补结构组成的阵列；所述拾音器、所述前置放大器和所述模数转换器依次连接，所述模数转换器与所述处理器连接，所述处理器与所述算法模块和所述输出接口连接。

优选地，包括有多个所述拾音器，多个所述拾音器采用并联或级联的连接方式连接。

优选地，所述前置放大器为音频放大芯片，型号为NJM4580。

优选地，所述模数转换器为音频模数转换芯片，型号为TLV320ADC3101。

优选地，所述输出接口为RJ45网络接口或3.5mm模拟音频接口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用麦克风阵列进行拾音，即多个麦克风装入同一个拾音器中，采集到的多路信号进入处理器，调用算法库进行处理，达到良好的拾音、扩音效果；根据教室面积大小可以采用从单个拾音器到多个拾音器级联或并联的方式来实现整个教室的覆盖；不依赖与具体电路与具体处理器，可以灵活移植到任何平台。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型的连接示意图；

图2为本实用新型中前置放大器的电路结构示意图；

图3为本实用新型中模数转换器的电路结构示意图；

图4为本实用新型中3.5mm模拟音频接口的电路结构示意图；

本实用新型目的的实现、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

本实施例提出的一种拾音及扩音系统，如图1至图4所示，包括：至少一个拾音器100、前置放大器200、模数转换器300、处理器400、算法模块500和输出接口600，拾音器100包括麦克风整列，麦克风整列为由至少三驻极体麦克风按照一定的拓补结构组成的阵列；拾音器100、前置放大器200和模数转换器300依次连接，模数转换器300与处理器400连接，处理器400与算法模块500和输出接口600连接。

本实用新型技术方案采用麦克风阵列进行拾音，即多个麦克风装入同一个拾音器100中，采集到的多路信号进入处理器400，调用算法库进行处理，达到良好的拾音、扩音效果；根据教室面积大小可以采用从单个拾音器100到多个拾音器100级联或并联的方式来实现整个教室的覆盖；不依赖与具体电路与具体处理器400，可以灵活移植到任何平台。

在本实用新型一实施例中，包括有多个拾音器100，多个拾音器100采用并联或级联的连接方式连接。一种是并联的接法，适用于处理器400放置在正中间的圆形会场；一种是级联的接法，适用于小教室到大教室到阶梯教室等场景。

在本实用新型一实施例中，前置放大器200为音频放大芯片，型号为NJM4580。用于及时放大麦克风阵列采集到的多路模拟信号，避免传输过程中小信号易被干扰。器件为常见的音频放大芯片，包括但不限于NJM4580。

在本实用新型一实施例中，模数转换器300为音频模数转换芯片，型号为TLV320ADC3101。用于将模拟信号转换为数字信号，数字音频信号可以在处理器400中被各种算法处理，而模拟信号只能用电路进行一些基础的衰减等操作。器件为常见的音频专用模数转换芯片，包括但不限于TLV320ADC3101。

在本实用新型一实施例中，输出接口600为RJ45网络接口或3.5mm模拟音频接口。RJ45网络接口可以将本地采集的音频发往远端，供远程会议、在线课程使用；3.5mm模拟音频接口可以直接对接功放及常见的教室录播系统。

本发明通过可以组合或级联使用的麦克风阵列，实现全教室的覆盖，教师可以在教室的任何角落进行授课和互动。同时通过下面几个算法提升教学体验。

AGC自动增益补偿(Automatic Gain Control)，自动调麦克风的收音量，使与会者收到一定的音量水平，不会因发言者与麦克风的距离改变时，声音有忽大忽小声的缺点。

ANS背景噪音抑制(Automatic Noise Suppression)，探测出背景固定频率的杂音并消除背景噪音。可以进行风扇空调等平稳噪声抑制，以及教室外噪杂非平稳噪声以及教室内一些异响的抑制，从而保证拾音和扩声的音频质量。

AEC是回声消除器(Acoustic Echo Canceller)，AEC可以消除各种延迟的回声，也可以保证拾音和扩声的音频质量。

AFC是自适应声反馈抑制(Acoustic Echo Canceller)，AFC可以在扩声的过程中有效的避免啸叫，避免教学过程被突然而来的噪声打断，并且可以将讲课和回答问题的声音清晰的送到学生耳边。

所谓麦克风阵列，就是多个麦克风按照一定的拓扑结构组成一个阵列，常见的阵列有麦克风均匀线阵和均匀圆阵。麦克风阵列在时域和频域的基础上增加一个空间域，对来自空间不同方位的信号进行空时频联合处理，它既继承了天线阵列的有关算法，同时又吸收了一些单麦克风语音处理的方法。基于这一特点，与单个麦克风相比，麦克风阵列具有空间选择性，使它在捕获特定方向的高质量信号的同时，又减少了噪声和其它干扰。另外，麦克风阵列不必限制说话人的活动，在其接收区域内，可以自动检测、定位和追踪说话人。因此，麦克风阵列可以广泛应用于各种具有嘈杂背景的语音通信环境(如会场、多媒体教室、助听器、车载免提电话、战场等)，以提高语音通信质量。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种拾音及扩音系统，其特征在于，包括：至少一个拾音器、前置放大器、模数转换器、处理器、算法模块和输出接口，所述拾音器包括麦克风整列，所述麦克风整列为由至少三驻极体麦克风按照一定的拓补结构组成的阵列；所述拾音器、所述前置放大器和所述模数转换器依次连接，所述模数转换器与所述处理器连接，所述处理器与所述算法模块和所述输出接口连接。

2.如权利要求1所述的拾音及扩音系统，其特征在于，包括有多个所述拾音器，多个所述拾音器采用并联或级联的连接方式连接。

3.如权利要求2所述的拾音及扩音系统，其特征在于，所述前置放大器为音频放大芯片，型号为NJM4580。

4.如权利要求2所述的拾音及扩音系统，其特征在于，所述模数转换器为音频模数转换芯片，型号为TLV320ADC3101。

5.如权利要求1～4任一所述的拾音及扩音系统，其特征在于，所述输出接口为RJ45网络接口或3.5mm模拟音频接口。

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