一种教学用扩音器系统的制作方法

本发明涉及教学场景涉及教育、培训无线连接、音频扩音、抑制啸叫的方法、系统以及终端。

背景技术：

1、教学场景,是指在学校和培训机构进行授课和培训的地方。处于教学场景的个人,对谈扩音的质量有要求,可以采用一些辅助的设备进行扩音。在中小学、企业事业单位的更加重视教学场景的声音质量，需要稳定、可靠的扩音设备。因为专业的扩音设备,帮助老师或培训人员提高教学质量。

2、现有的教学和会议主持场景,通常是老师腰挎一个扩音器，头戴一个话机进行内容的讲述。或者是主讲人手持有线或者无线的话筒，再由一个或多个音箱外放主讲人的声音。

3、在实现本申请的过程中,发明人发现上述技术至少存在以下问题:便携式扩音器功率不够大，需要老师或者主讲人不停的在会场中移动，以达到能覆盖到所有听众，而且这个覆盖是有死角的。老师或者主讲人需要头带耳机，身背扩音器一直在会场中走动，会很疲劳。如果采用手持无线式话筒加上大音箱的方式，很容易产生啸叫，对听众的听力损伤很大。

技术实现思路

1、为了教学场景中用户的参与感和体验感,第一方面本申请提供一种简易、高效的本地扩音系统。

2、如附图1所示的教学用扩音系统包括:发射器，由主讲人夹在衣领上，获取人声。所取到的人声会经过降噪和抑制啸叫的处理，在通过私有协议发送给接收器。

3、如附图1所示接收器，获得经过算法处理之后的人声数字信号后会将这些数字信号转成模拟信号，输送到3.5mm模拟接口，有源音箱通过3.5mm连接音箱，将主持人的声音外放出来。

4、如附图2所示单发射器或双发射器获取到主讲人声音后,可对声音进行降噪、自适应滤波去除声音中的回声。所述的语音在进行打包前是包含主讲人纯净语音的声音;

5、如附图3所示所述接收器接收经过处理的语音，通过3.5mm模拟接口和有源音箱相连。

6、所述有源音箱会将3.5mm输入的主讲人声音外放，外放的声音会再次被发射器接收，发射器内置的dsp芯片通过计算当前采集声音的能量、频谱、其与音箱参考信号的相关性，计算啸叫发生概率，确定啸叫频率，并抑制啸叫声音，保留语音，完成一个闭环。通过几轮演算迭代能输出清晰不啸叫的语音，提高了听众的的参与感和体验感。

7、如附图4所示该系统可选择不同的工作模式,所述发射器不同的工作模式对应于不同的场景，原声模式和轻微降噪模式，原声模式适用于音量音量较大，需要加强抑制的场景，这里会保留原声。轻微降噪模式,适用于环境比较嘈杂环境，可以打开这个模式，发射器降噪过度会造成拾取的声音非线性增加，损坏抑制啸叫的效果，所述轻微降噪是经过了调教的算法，尽量保持原声的内容。

8、所述发射器会记录当前工作状态，断电后该状态会记录到flash中。

9、所述发射器可以打开2个，在会场中同时拾音，分别进行抑制啸叫。

10、发射器获取语音后会对声音做处理，具体包括:降噪、能量判断、推断啸叫频率、构造陷波器、

11、通过自适应滤波器提取主持人的语音，消除回声。

12、所述发射器根据用户需要根据不同的模式选择是否进行降噪。

13、所述发射器对采集的声音进行啸叫抑制，通过计算当前采集声音的能量、频谱、其与音箱参考信号的相关性，计算啸叫发生概率，确定啸叫频率，并抑制啸叫声音，保留语音。

14、所述发射器将处理后的声音信号，打包压缩通过2.4g协议将数据包传递给接收器。

15、所述接收器会同时接收2个发射器的信号，并对2路信号进行融合。

16、所述接收器获取语音后进行数模转换，并对信号大小进行阈值判断。

17、阈值判断是对信号能量和高限和低限作比较，低于低限的信号不会进行数模转换，高于高限的信号会等比例缩小，以信号不失真为准。直接削峰会造成信号出现非线性影响后续的啸叫抑制算法。

18、经过数模转换的信号会通过3.5mm模拟通道输入到有源音箱。

19、所述的发射器和接收器都内置一个hifi4内核的dsp用于信号处理。

20、所述有源音箱，可以采用市面各种款式各种功率的型号，所述接收器的模拟信号都能接入。

21、所述有源音箱摆放位置没有要求，为了达到较好的播放效果，可以放在会场的后方或者通过吊顶的方式置于会场的上方。

22、所述的本地扩音系统还包括:发射器的佩戴方式通过磁吸片贴合衣领，主讲人将设备佩戴在衣服上，主讲人可以随意在会场中走动。

23、第二方面,本申请提供一种啸叫抑制的办法:

24、如图5所示这套抑制啸叫的流程是采集声音的能量、频谱、其与音箱参考信号的相关性，计算啸叫发生概率，确定啸叫频率，并抑制啸叫声音，保留语音。

25、如图5所示啸叫抑制处理过程为：实时监测音频信号的时域、频域和相关性特征，构建决策函数判定啸叫发生概率，创新混合滤波器结构执行抑制，实现语音增强与收敛优化。

26、（1）三维特征联合检测，同步提取时域、频域、相关性特征：

27、能量突变监测：

28、

29、此处，l代表帧长，x(k，m)代表音频信号的傅里叶变换，k代表频点，m代表帧数，te(m)代表能量突变系数，m-10：m代表连续10帧，e(m)代表信号能量。

30、2）频谱质心偏移c(m)：

31、

32、3）参考信号互相关：

33、

34、此处，y(k，m)代表参考信号的傅里叶变换，*代表共轭。

35、（2）构建决策函数判定啸叫发生概率：

36、

37、其中，（能量相对变化），（质心偏移程度）。cavg代表频谱质心偏移均值。当时启动抑制。

38、（3）创新混合滤波器结构执行抑制：

39、1）陷波滤波器组（抑制基频）：

40、

41、2）自适应梳状滤波器（消除谐波）：

42、

43、其中，d是基频周期，抑制3阶谐波。

44、（4）语音增强与收敛优化

45、1）动态频谱补偿：

46、

47、补偿后信号为。

48、2）自适应调节滤波器系数

1.一种教学用的无线扩音器,其特征在于,所述方法应用于一种大型会场或教室中,所述扩音系统包括2组无线发射器、无线接收器、有源音箱,每个所述发射器、接收器通过2.4g无线协议组成连接，有源音箱通过3.5mm接口和接收器连接。同一扩音系统所述相互通信,所述方法包括:

2.所述接收器，获得经过算法处理之后的人声数字信号后会将这些数字信号转成模拟信号，输送到3.5mm模拟接口，所述的有源音箱会通过3.5mm连接音箱，将主持人的声音外放出来。

3.所述无线发射器有两组，可分别由两名讲述人夹在衣领上，同时发声并输出。

4.所述发射器的语音采集软件，会收集到主持人的语音和有源音箱外放出来的回声，通过自适应滤波器提取主持人的语音，消除回声，并针对主持人语音进行降噪并且将其送入接收器。

5.根据权利要求1所述的,其特征在于接收器对采集的声音进行啸叫抑制，通过计算当前采集声音的能量、频谱、其与音箱参考信号的相关性，计算啸叫发生概率，确定啸叫频率，并抑制啸叫声音，保留语音。

6.权利要求1所述的无线扩音系统，其特征在于所述啸叫抑制处理包括：实时监测音频信号的时域、频域和相关性特征，构建决策函数判定啸叫发生概率，创新混合滤波器结构执行抑制，实现语音增强与收敛优化。

7.根据权利要求1所述的本地扩音系统,其特征在于,所述发射器和接收器、音箱的位置可相隔20米；所述有源音箱的安装可以安装在会场的任一位置。

8.一种本地扩音系统,其特征在于,可扩展为多发射器同时进行扩音、两名主讲人可以处于会场的不同区域进行演讲，语音收入接收器并被音箱播放出来。

9.一种本地扩音系统,其特征在于发射器不需要手持，可以通过磁吸片悬挂在衣领上，方便开会人员在会场任意位置进行讲解。