本發(fā)明涉及聲音處理放大領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于教室、會場等環(huán)境的室內(nèi)擴(kuò)聲錄音設(shè)備即語音追蹤調(diào)整方法。

背景技術(shù)：
老師在教室授課過程是動態(tài)的，授課范圍是活動的，傳統(tǒng)的固定安裝的擴(kuò)聲或錄播系統(tǒng)無法動態(tài)追蹤老師的活動，固定的拾音器拾取的聲音會根據(jù)老師的活動范圍的變化而變化，導(dǎo)致拾音效果非常的差，直接影響了現(xiàn)場的擴(kuò)音效果和后期音頻課件的制作，為了避免上述問題，往往要在教師里安裝復(fù)雜的紅外感應(yīng)系統(tǒng)捕捉老師的活動狀態(tài)，這既影響了教室的環(huán)境，而且2套系統(tǒng)的互聯(lián)互通也非常復(fù)雜，需要專人定期維護(hù)；為了避免類似的問題隨著無線技術(shù)的發(fā)展最新的無線便攜拾音器也廣泛的應(yīng)用在教室擴(kuò)聲、錄播領(lǐng)域，不過這又帶來了管理的麻煩：便攜設(shè)備需要專人管理，上課借出，下課歸還，定期充電；且隨身攜帶的拾音器也非常容易因為人為的原因損壞；考慮到電池的壽命和設(shè)備的使用情況一般的便攜拾音器使用壽命只有2年，也就是每2年就要更換一次設(shè)備，這也造成了很大的浪費(fèi)。中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局于2011年06月01日公開了公布號為CN102082989A的專利文獻(xiàn)，名稱是一種基于ZigBee協(xié)議的教學(xué)用全數(shù)字無線擴(kuò)聲裝置，其包括發(fā)送端和接收端；所述發(fā)送端包括麥克風(fēng)以及與麥克風(fēng)連接的ZigBee發(fā)送模塊；所述接收端包括Zigbee接收模塊、音頻解碼電路、音頻放大電路和喇叭，ZigBee接收模塊依次經(jīng)音頻解碼電路、音頻放大電路后與喇叭連接；所述ZigBee發(fā)送模塊與ZigBee接收模塊無線連接。此方案榮國無線的方式連接拾音器和放大電路，仍然存在管理不便、容易損壞、使用壽命有限等不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的拾音效果差、管理不便、容易損壞、使用壽命有限等的技術(shù)問題，提供一種拾音效果好、設(shè)置完成后無需額外的管理和維護(hù)、不易損壞、使用壽命長的室內(nèi)擴(kuò)聲錄音設(shè)備及語音追蹤調(diào)整方法。本發(fā)明針對上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：一種室內(nèi)擴(kuò)聲錄音設(shè)備語音追蹤調(diào)整方法，包括以下步驟：步驟一、通過拾音器陣列采集室內(nèi)的聲音信號，經(jīng)過智能采集模塊后輸入音頻分析模塊，通過智能篩選的方式尋找出距離聲源最近的2只拾音器作為有效信號輸入源，尋找出距離聲源最遠(yuǎn)的1只拾音器作為參考信號輸入源；步驟二、通過智能混音的方式處理有效輸入信號；步驟三、通過比較的方式將有效輸入信號中的環(huán)境音過濾；過濾后的信號作為有效音源輸入錄音模塊；錄音模塊將聲音信號錄制保存，可以用于錄播、自習(xí)、復(fù)習(xí)等；步驟四：根據(jù)選定的有效輸入拾音器對可控輸出矩陣進(jìn)行動態(tài)調(diào)整；步驟五：調(diào)整的結(jié)果通過揚(yáng)聲器陣列輸出。作為優(yōu)選，所述智能篩選的方式就是通過音量比較的方式選出采集到直達(dá)聲最大的2只拾音器作為有效信號輸入源，直達(dá)聲最小的1只拾音器作為參考信號輸入源。直達(dá)聲為講課的教師發(fā)出的講解聲音。作為優(yōu)選，所述智能混音的方式就是根據(jù)音量大小對2只拾音器做加權(quán)求和，如A拾音器拾到的音量為A，B拾音器拾到的音量為B，那么總音量為A*A/（A+B）+B*B/（A+B）。A和B的單位為分貝（dB）。作為優(yōu)選，所述環(huán)境音過濾具體實現(xiàn)辦法為：假設(shè)有效信號輸入源采集的信號包括老師的直達(dá)聲A、喇叭的直達(dá)聲b、現(xiàn)場的環(huán)境音C1，而參考信號輸入源采集的信號包括直達(dá)聲a、喇叭的直達(dá)聲B、現(xiàn)場的環(huán)境音C2，其中A和a、B和b，C1和C2都是具有相關(guān)性的，通過建立數(shù)學(xué)模型，并不斷地修改濾波器的系數(shù)，使得A和a、B和b，C1和C2更加相近；然后，將效信號輸入源采集的信號中減去b和C1，并對A做增強(qiáng)從而達(dá)到環(huán)境音過濾的目的。濾波器DSP實現(xiàn)包括高通濾波（大于5KHz）、低通濾波（小于100Hz）和動態(tài)濾波（噪聲過濾），動態(tài)濾波（不斷修改濾波器系數(shù)）就是對固定頻率的白噪聲進(jìn)行過濾，基于粉紅噪聲的濾波算法采用標(biāo)準(zhǔn)的二元近似算法。對A增強(qiáng)的辦法為：假設(shè)A增強(qiáng)后變?yōu)锳1，則A1*A1=A*A+a*a。作為優(yōu)選，所述對可控輸出矩陣進(jìn)行動態(tài)調(diào)整包括對選定的有效輸入拾音器距離近的揚(yáng)聲器的輸出做衰減并對距離遠(yuǎn)的揚(yáng)聲器的輸出做提升。衰減和提升幅度根據(jù)預(yù)設(shè)模版來確定。一種室內(nèi)擴(kuò)聲錄音設(shè)備，其特征在于，包括拾音器陣列、音頻處理主機(jī)、揚(yáng)聲器陣列和錄音模塊，所述拾音器陣列、揚(yáng)聲器陣列和錄音模塊分別與所述音頻處理主機(jī)連接，所述拾音器陣列安裝在房間的頂部，所述揚(yáng)聲器陣列的覆蓋范圍與拾音器陣列的拾音范圍互補(bǔ)。作為優(yōu)選，所述音頻處理主機(jī)包括依次連接的可控輸入矩陣、智能采集模塊、音頻分析模塊、DSP處理模塊和可控輸出矩陣，所述可控輸入矩陣與拾音器陣列連接，所述可控輸出矩陣與揚(yáng)聲器陣列連接，錄音模塊連接DSP處理模塊?？煽剌斎刖仃噧?nèi)置高速語音處理單元，兩級動態(tài)降噪處理以及自動調(diào)節(jié)高強(qiáng)度聲音和瞬間沖擊音的AGC及DTS降噪信號微處理電路和能夠徹底消除“嘶嘶”電子噪音的電子噪聲動態(tài)閉環(huán)抑制電路，能夠為后級單元模塊提供清晰及高質(zhì)量音頻信號輸出。智能采集模塊能夠從可控輸入矩陣輸出的信號中采集到需要的參數(shù)單元輸送到音頻分析模塊。音頻分析模塊能夠分析智能采集模塊采集的信號并對信號做出分析，將分析結(jié)果輸送到下DSP處理模塊。DSP處理模塊根據(jù)音頻分析模塊分析的結(jié)果對可控輸出矩陣的輸出進(jìn)行控制。本發(fā)明帶來的實質(zhì)性效果是，既具有固定安裝帶來的成本和管理上的優(yōu)勢，又無需外接復(fù)雜的跟蹤系統(tǒng)，自身能夠完成語音追蹤功能，能夠根據(jù)教師的活動動態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)很好的擴(kuò)聲、錄播效果。附圖說明圖1是本發(fā)明的一種室內(nèi)擴(kuò)聲錄音設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的一種室內(nèi)擴(kuò)聲設(shè)備位置設(shè)置示意圖；圖3是本發(fā)明的一種語音追蹤調(diào)整方法流程圖；圖中：1、拾音器陣列，2、音頻處理主機(jī)，3、揚(yáng)聲器陣列，4、錄音模塊，21、可控輸入矩陣，22、智能采集模塊，23、音頻分析模塊，24、DSP處理模塊，25、可控輸出矩陣。具體實施方式下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實施例：本實施例的一種室內(nèi)擴(kuò)聲設(shè)備，如圖1所示，包括拾音器陣列1、音頻處理主機(jī)2、揚(yáng)聲器陣列3和錄音模塊4，所述拾音器陣列1、揚(yáng)聲器陣列3和錄音模塊4分別與所述音頻處理主機(jī)2連接。音頻處理主機(jī)2包括依次連接的可控輸入矩陣21、智能采集模塊22、音頻分析模塊23、DSP處理模塊24和可控輸出矩陣25，所述可控輸入矩陣21與拾音器陣列1連接，所述可控輸出矩陣25與揚(yáng)聲器陣列3連接，錄音模塊4連接DSP處理模塊24。拾音器陣列1安裝在教室的頂部，揚(yáng)聲器陣列的覆蓋范圍與拾音器陣列的拾音范圍?；パa(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)教室（教室的長/寬/高分別為：8.9/7.9/3.3M）進(jìn)行測試，測試聲音頻頻率分別為250、500、1000Hz，在教室講臺正前方1~8米和斜前方1~8米傳播的衰減量大約為前3米5db/m，大于3米則為2db/m。普通人說話響度在45db~60db，正常人能舒服的傾聽的響度下限在20~30db，則教室內(nèi)老師直達(dá)聲可以清晰傳遞的范圍是以講臺為圓心半徑3~5米的圓型面積，我們大這個范圍定義為“直達(dá)聲授課區(qū)域”。在這個范圍以外的區(qū)域定義為“補(bǔ)聲授課區(qū)域”。揚(yáng)聲器陣列和拾音器陣列的布設(shè)如圖2所示，虛線框為教師授課區(qū)，圓形為拾音器設(shè)置位置，矩形為揚(yáng)聲器設(shè)置位置。在補(bǔ)聲授課區(qū)域內(nèi)設(shè)置由多個傳聲器組成揚(yáng)聲器陣列，為了不使局部聲強(qiáng)過大，每個揚(yáng)聲器功率都控制在3~8W之間，保證每揚(yáng)聲器輸出的響度在45db~50db，這樣每個揚(yáng)聲器的有效覆蓋范圍都是個半徑3米的圓型面積，可以根據(jù)教室的實際大小和外部環(huán)境按照上述原則配置揚(yáng)聲器。由于到任意最近的揚(yáng)聲器之間的距離小于3米所以即使同時被2個揚(yáng)聲器有效覆蓋范圍覆蓋也不會覺得有回聲的效果，聲場保持均勻。同時拾音裝置在出廠的時候?qū)τ谟行耙舴秶呀?jīng)做出固化，大約是半徑5米的圓型面積，正好可以覆蓋直達(dá)聲授課區(qū)域，配置揚(yáng)聲器的時候使聲場不覆蓋直達(dá)聲授課區(qū)域，這樣可以使直達(dá)聲場和補(bǔ)聲聲場不重疊，提高整體聲場環(huán)境。在教師的主要授課區(qū)域上方的教室頂部安裝高靈敏拾音器拾音范圍覆蓋直達(dá)聲授課區(qū)域，在補(bǔ)聲授課區(qū)域均勻的使用揚(yáng)聲器陣列，聲場覆蓋補(bǔ)聲授課區(qū)域。即揚(yáng)聲器陣列的聲場不覆蓋傳聲器拾音范圍保證揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音不會被2次采集并放大產(chǎn)生囂叫，揚(yáng)聲器陣列的聲場不覆蓋教師直達(dá)聲有效覆蓋范圍，避免聲場重疊產(chǎn)生回聲效果，揚(yáng)聲器陣列的聲場均勻覆蓋教師直達(dá)聲有效覆蓋范圍以外的范圍保證教室里所有的學(xué)生都可以清晰的聽到老師的講課內(nèi)容。一種語音追蹤調(diào)整方法，如圖3所示，包括以下步驟：步驟一、通過拾音器陣列采集室內(nèi)的聲音信號，經(jīng)過智能采集模塊后輸入音頻分析模塊，通過智能篩選的方式尋找出距離聲源最近的2只拾音器作為有效信號輸入源，尋找出距離聲源最遠(yuǎn)的1只拾音器作為參考信號輸入源；步驟二、通過智能混音的方式處理有效輸入信號；步驟三、通過比較的方式將有效輸入信號中的環(huán)境音過濾；過濾后的信號作為有效音源輸入錄音模塊；步驟四：根據(jù)選定的有效輸入拾音器對可控輸出矩陣進(jìn)行動態(tài)調(diào)整；步驟五：調(diào)整的結(jié)果通過揚(yáng)聲器陣列輸出。智能篩選的方式就是通過音量比較的方式選出采集到直達(dá)聲最大的2只拾音器作為有效信號輸入源，直達(dá)聲最小的1只拾音器作為參考信號輸入源。直達(dá)聲為講課的教師發(fā)出的講解聲音。智能混音的方式就是根據(jù)音量大小對2只拾音器做加權(quán)求和，如A拾音器拾到的音量為A，B拾音器拾到的音量為B，那么總音量為A*A/（A+B）+B*B/（A+B）。A和B的單位為分貝（dB）。環(huán)境音過濾具體實現(xiàn)辦法為：假設(shè)有效信號輸入源采集的信號包括老師的直達(dá)聲A、喇叭的直達(dá)聲b、現(xiàn)場的環(huán)境音C1，而參考信號輸入源采集的信號包括直達(dá)聲a、喇叭的直達(dá)聲B、現(xiàn)場的環(huán)境音C2，其中A和a、B和b，C1和C2都是具有相關(guān)性的，通過建立數(shù)學(xué)模型，并不斷地修改濾波器的系數(shù)，使得A和a、B和b，C1和C2更加相近；然后，將效信號輸入源采集的信號中減去b和C1，并對A做增強(qiáng)從而達(dá)到環(huán)境音過濾的目的。濾波器DSP實現(xiàn)包括高通濾波（大于5KHz）、低通濾波（小于100Hz）和動態(tài)濾波（噪聲過濾），動態(tài)濾波（不斷修改濾波器系數(shù)）就是對固定頻率的白噪聲進(jìn)行過濾，基于粉紅噪聲的濾波算法采用標(biāo)準(zhǔn)的二元近似算法。對A增強(qiáng)的辦法為：假設(shè)A增強(qiáng)后變?yōu)锳1，則A1*A1=A*A+a*a。對可控輸出矩陣進(jìn)行動態(tài)調(diào)整包括對選定的有效輸入拾音器距離近的揚(yáng)聲器的輸出做衰減并對距離遠(yuǎn)的揚(yáng)聲器的輸出做提升。衰減和提升幅度根據(jù)預(yù)設(shè)模版來確定。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了拾音器陣列、混音、篩選等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。