[实用新型]教室补声设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及声音处理放大领域，尤其是涉及一种应用于教室、会场等室内环境的教室补声设备。

背景技术

教师在没有现场扩声系统的场地授课全靠自己的嗓音，为了让全教室都能听清楚授课内容必须尽量提高音量，使嗓子超负荷运行，长期以往会产生许多职业病。

以往传统的本地采集本地扩声系统为了避免由于循环采集喇叭里放出的声音而引起的嚣叫，拾音器多采用低灵敏度的近讲传声器。由于近讲传声器灵敏度低，老师上课的时候必须近身携带非常不方便。

传统的教室扩声系统多采用数量较少且功率较大的喇叭，这会导致教室内声场不均匀，离喇叭近的学生由于声音太响而感觉不适，距离喇叭远的学生又会觉得听不清楚，而且如果喇叭声音过响会影响隔壁班级的正常上课。

中华人民共和国国家知识产权局于2011年06月01日公开了公布号为CN102082989A的专利文献，名称是一种基于ZigBee协议的教学用全数字无线扩声装置。此装置包括发送端和接收端；所述发送端包括麦克风以及与麦克风连接的ZigBee发送模块，所述接收端包括ZigBee接收模块、音频解码电路、音频放大电路和喇叭，ZigBee接收模块依次经音频解码电路、音频放大电路后与喇叭连接；所述ZigBee发送模块与ZigBee接收模块无线连接。此方案仍然需要教师随身携带麦克风，并且难以产生合适的声场。

发明内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的教师需要近身携带传声器、扬声器声场不均匀的技术问题，提供一种无需教师近身携带传声器、具有良好声场的教室补声设备。

本实用新型针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种教室补声设备，包括拾音装置、音频处理主机和扬声器阵列，所述拾音装置与所述音频处理主机连接，所述音频处理主机与所述扬声器阵列连接，所述拾音装置安装在教师主要授课区域上方的教室顶部，所述扬声器阵列的覆盖范围与拾音装置的拾音范围互补。

作为优选，所述拾音装置包括驻极体电容式拾音头、拾音放大模块和自动增益控制模块，所述驻极体电容式拾音头与所述拾音放大模块连接，所述拾音放大模块通过所述自动增益控制模块与音频处理主机连接。

拾音装置采用UniGuard射频干扰(RFI)屏敝技术，防止射频干扰，抑制环境周边的杂音。其采用高级阻燃树脂ABS设计，内部共振声腔经过精确计算，收音更清晰。

拾音装置采用回声消除凹腔有效减少空旷房间的严重回音，提供清晰及高质量音频信号输出。

拾音装置采用杜比定向逻辑环绕声系统，内置高速语音处理单元，两级动态降噪处理。拾音装置还内置自动调节高强度声音和瞬间冲击音的AGC及DTS降噪信号微处理电路和能够彻底消除“嘶嘶”电子噪音的电子噪声动态闭环抑制电路。

作为优选，所述音频处理主机包括依次连接的反馈抑制模块、噪音抑制模块、回声消除模块、自动音量调节模块和频谱均衡控制模块，所述反馈抑制模块与拾音装置连接，所述频谱均衡控制模块与扬声器阵列连接。

自适应全频带回声消除，可在完全消除回音的同时而不影响本地的发言，做到真正任何时刻的全双工效果。自动音量调节和频谱均衡控制，能够自动识别出语音信号并根据发言人的音量大小自动调整输出电平和频谱，使得发言人无论距离话筒远近，远方与会人员都可以轻松听清楚其每一句话。

作为优选，所述扬声器阵列包括若干个功率小于10瓦的扬声器。

一种教室补声方法，包括以下步骤：

步骤一：通过拾音装置采集声音信号；

步骤二：检测声音信号的响度，如果声响小于K1，则将输入信号衰减60db以后输出，补声过程结束；如果声响大于K1，跳转步骤三；

步骤三：判断声音信号的响度是否大于K2，如果大于，则输出信号根据以下公式确定：

输出信号=K2+（输入信号-K2）*β，补声过程结束；

如果声音信号的响度不大于K2，则输出信号与输入信号相等，补声过程结束；

K1为补声下限值，K2为补声上限值，β为衰减系数。

作为优选，检测声音响度之前，先进行系统模式判定，如果当前模式为普通模式，则进入步骤二；如果当前模式为环境自适应模式，则判断采集声音信号的周期是否完成，如果已经完成则计算常态环境底噪，并通过常态环境底噪修正K1和K2，如果采集声音信号的周期未完成则跳转回步骤一。