一种声场均衡实现系统及方法与流程

1.本发明涉及音频信号处理技术领域，尤其是涉及一种声场均衡实现系统及方法。


背景技术：

2.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。


技术实现要素：

3.基于此，本发明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。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
5.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。
6.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。
7.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。
8.第二方面，提供了一种声场均衡实现方法，其包括如下步骤：
9.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；
10.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；
11.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。
12.在其中一个实施例中，所述步骤s110的方法，包括如下步骤：
13.步骤s111、将室内声场均衡实现系统设置在模拟室内场所；
14.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
15.步骤s113、建立预设数据库。
16.在其中一个实施例中，所述步骤s112的方法，包括如下步骤：
17.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；
18.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；
19.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。
20.在其中一个实施例中，所述步骤s120的方法，包括如下步骤：
21.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；
22.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，第一声压级与第二声压级的差值为20db；
23.步骤s123、获取当前扩音单元的第一喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t1；其中，第二采集时间点与第一采集时间点的时间差值为当前扩音单元的第一喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t1，计算得到第一喇叭组件与对应的室内墙面之间的当前距离r1＝v
声
*
△
t1/2；
24.步骤s124、对当前扩音单元的其他喇叭组件分别发出高频率的测试信号，执行步骤s121-步骤s123，获取当前扩音单元的其他喇叭组件分别对应的当前声音传播时长
△
t2、
△
t3、
△
t4，计算得到当前扩音单元的其他喇叭组件与对应的室内墙面之间的当前距离r2、r3、r4，其中，r2＝v
声
*
△
t2/2，r3＝v
声
*
△
t3/2，r4＝v
声
*
△
t4/2，从而实现获取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的操作，进而通过计算得到当前扩音单元的其他喇叭组件与对应的室内墙面之间的当前距离r2、r3、r4；
25.步骤s125、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，获取当前扩音单元各个喇叭组件分别与对应的室内墙面的当前距离r0，其中，r0根据当前扩音单元各个喇叭组件对应地分别选择为r1、r2、r3或r4。
26.在其中一个实施例中，所述步骤s120之后，还包括
27.步骤s126、对当前扩音单元的喇叭组件分别发出中频率的测试信号，执行步骤s121-步骤s124，获取在中频率测试信号下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
△
t1’
、
△
t2’
、
△
t3’
、
△
t4’
，计算得到各个喇叭组件与对应的室内墙面之间的当前距离r1’
、r2’
、r3’
、r4’
；
28.步骤s127、对当前扩音单元的喇叭组件分别发出低频率的测试信号，执行步骤s121-步骤s124，获取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
△
t
1”、
△
t
2”、
△
t
3”、
△
t
4”，计算得到各个喇叭组件与对应的室内墙面之间的当前距离r
1”、r
2”、r
3”、r
4”；
29.步骤s128、基于对当前扩音单元的喇叭组件发出不同频率的测试信号后得到当前喇叭组件与对应的室内墙面之间的当前距离r1、r2、r3、r4、以及r1’
、r2’
、r3’
、r4’
、以及r
1”、r
2”、r
3”、r
4”，通过平均值公式可以得到各个喇叭组件与对应的室内墙面之间的当前距离r1取值为(r1+r1’
+r
1”)/3、当前距离r2取值为(r2+r2’
+r
2”)/3、当前距离r3取值为(r3+r3’
+r
3”)/3、当前距离r4取值为(r4+r4’
+r
4”)/3。
30.在其中一个实施例中，所述步骤s130的方法，包括如下步骤：
31.步骤s131、获取当前扩音单元的其中一个喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t0，得到该喇叭组件相对于室内墙面的当前距离r0＝v
声
*
△
t0/2，r0≤r；
32.步骤s132、基于预设数据库内存储的对应数据，获取在距离该喇叭组件r0处的声压级为预设值m时该喇叭组件的当前初始声压级a0；
33.步骤s133、对该喇叭组件的输出声音进行控制，使得该喇叭组件输出声音由初始声压级a变为当前距离r0对应的当前初始声压级a0，其中，当前距离r0及当前初始声压级a0满足预设条件：在预设距离r0处的声压级为a
0-adiv为预设值m，
34.在其中一个实施例中，所述步骤s132之前，还包括
35.步骤s134、获取预设数据库中与当前距离r0最接近的预设距离r，将当前距离r0数值变换为最接近的预设距离r。
36.综上所述，本发明一种声场均衡实现系统及方法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。
附图说明
37.图1是本发明实施例提供的一种室内声场均衡实现系统的结构框图；
38.图2是本发明实施例提供的室内声场均衡实现系统的噪声检测单元的示例电路；
39.图3是本发明实施例提供的一种声场均衡实现方法的流程示意图。
具体实施方式
40.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.图1示出了本发明提供的一种声场均衡实现系统的示意图，请参阅图1，所述室内声场均衡实现系统包括扩声单元、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，所述噪声检测单元与扩声单元整合为一体式构造。
44.所述室内声场均衡实现系统还包括声音发射单元及声音接收单元，所述声音接收
单元与控制单元连接，所述声音发射单元用于采集室内讲话者的声音信号并进行发送给声音接收单元，本实施例中，所述声音发射单元为无线麦克风或有线麦克风等设备。
45.所述扩声单元包括多个喇叭组件，多个所述喇叭组件摆放朝向不同，以将输出的声音覆盖到室内的各个角落；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，控制单元通过采集到的检测信号获取初始声音传播时长
△
t及初始声压级a；其中，初始声音传播时长
△
t为控制单元接收到喇叭组件初始发出的声音的检测信号与控制单元接收到喇叭组件对应的室内墙面初次反射回来的声音的检测信号的时间间隔，以确定该喇叭组件与对应的室内墙面之间的传播距离即预设距离r＝v
声
*
△
t/2，v
声
指代为声音在空气中传播的速度；初始声压级a为控制单元接收喇叭组件初始发出声音的检测信号对应的声压级，预设距离r及初始声压级a满足预设条件：在预设距离r处的声压级a-adiv为预设值m，在声压级a-adiv为预设值m所在位置对应的平面与该喇叭组件的垂直距离即为预设距离r，其中，为根据点声源随传播距离r增加引起的衰减值公式，预设值m＝75～80db；基于预设条件，可以得知预设距离r在不同取值下对应的初始声压级a也会不同，以此可建立满足预设条件的预设数据库。
46.多个所述喇叭组件分别正对室内不同的墙面设置，多个所述喇叭组件呈环状围设在噪声检测单元之间，也可根据需要将噪声检测单元设置在靠近扩声单元周侧，由于声音的速度很快，在噪声检测单元检测喇叭组件发出的声音信号时，可以忽略噪声检测单元与喇叭组件之间的设置距离。
47.本实施例中，喇叭组件数量为4个，也可根据室内墙面的多少进行设置，当室内墙面为五边形设置时，喇叭组件的数量为5个，当室内墙面为六边形设置时，喇叭组件的数量为6个。
48.在其他实施例中，无需对喇叭组件的安装方位进行特别限定，在多个喇叭组件发出的声音在不经墙面反射的条件下也能直接覆盖到室内的各个角落，由于室内空间有限，声音速度较大，噪声检测单元均能有效对喇叭组件发出的声音进行检测。
49.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，即使得该喇叭组件对应的当前距离r0及当前初始声压级a0满足预设条件，本实施例中，预设条件为在当前距离r0处的声压级a
0-adiv为预设值m，在声压级a
0-adiv为预设值m所在位置对应的平面与该喇叭组件的垂直距离即为当前距离r0，其中，为根据点声源随传播距离r0增加引起的衰减值公式，预设值m＝75～80db；基于预设数据库可获取得到在当前距离r0下对应的当前初始声压级a0。
50.具体地，所述控制单元包括但不限于cpu、通道均衡器及功放音频放大器等，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，所述喇叭组件匹配通道均衡器设置，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不同朝向喇叭组件
对应的声音传播检测信号，并将检测信号发送给cpu。
51.所述噪声检测单元将待测喇叭组件在室内环境下对应的声音传播检测信号发送给cpu后，cpu通过采集到的检测信号获取当前声音传播时长
△
t0及初始声压级a，及基于当前声音传播时长
△
t0计算得知该待测喇叭组件与相应的室内墙面之间的当前距离r0，cpu根据预设数据库内存储的初始声压级a与预设距离r处的声压级a-adiv为预设值m的对应数据关系来获取该待测喇叭组件对应的通道均衡器的输出增益，再配合对应的通道均衡器将合适的音频信号幅值发送给功放音频放大器，最后由功放音频放大器将处理后的音频信号发送给该待测喇叭组件，从而保证该待测喇叭组件当前输出声音对应的当前初始声压级a0满足预设条件：在当前距离r0处的声压级a
0-adiv为预设值m，
52.具体地，将本发明声场均衡实现系统装设在实际应用的室内场景后，控制单元获取待测喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t0后，得到待测喇叭组件相对于实际应用的室内墙面的当前距离r0＝v
声
*
△
t0/2，r0≤r，基于预设数据库内存储的对应数据，可以得知在距离待测喇叭组件r0处的声压级为预设值m时，待测喇叭组件的当前初始声压级a0，cpu在获取得到待测喇叭组件的当前初始声压级a0后，发出控制信号控制通道均衡器的输出增益，进而使得待测喇叭组件输出声音由初始声压级a变为当前距离r0对应的当前初始声压级a0，从而使得当前距离r0及当前初始声压级a0满足预设条件：在预设距离r0处的声压级为a
0-adiv为预设值m，其中，
53.图2示出了本发明提供的一种室内声场均衡实现系统的噪声检测单元的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
54.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。
55.本发明噪声检测单元在执行对待测喇叭组件在室内环境下对应的声音传播检测前，在模拟室内场所内噪声检测单元将喇叭组件的的声音传播检测信号发送给cpu后，cpu通过采集到的检测信号获取初始声音传播时长
△
t及初始声压级a，及基于初始声音传播时长
△
t计算得知该待测喇叭组件与相应的室内墙面之间的预设距离r，进而建立预设数据库，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。
56.具体地，将室内声场均衡实现系统设置在模拟室内场所内，通过对喇叭组件分别单独发出高频率、中频率、低频率三种不同固定正弦波频率的测试信号，噪声检测单元接收到喇叭组件的输出声音信号后，通过信号输出端mic_adc将模拟信号即检测信号放大给
cpu，cpu在不同采集时刻采集到对应的检测信号的电压值，并通过采集到的检测信号获取初始声音传播时长
△
t及初始声压级a，及基于初始声音传播时长
△
t计算得知该待测喇叭组件与相应的室内墙面之间的预设距离r，从而获取得到在不同频率的测试信号下声压级与电压值对应关系、在不同频率下预设距离r处的声压级为预设值m与初始声压级a的对应关系的预设数据库；其中，高频率为4-14khz，优选为14khz；中频率为1-2khz，优选为1khz；低频率为300-500hz，优选为300hz；其中，通过选用特定固定正弦波频率来对喇叭组件进行测试，以此来避开及增加某些特定音频频率的干扰及增益，从而保证本发明系统实现声场均衡的质量及效果。
57.本实施例中，cpu通过采集到的检测信号来记录声压级的方法主要是遵循咪头j8的结构及工作原理来确定，即咪头中有种特殊材料高分子极化膜，在生产时就注入了一定的永久电荷，由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和背极的距离也跟着变化，也就是锁极化膜和背极间的电容是随声波变化。我们知道电容上电荷的公式是q＝cu，反之u＝q/c也是成立的。驻极体总的电荷量是不变，当极板在声波压力下后退时，电容量减小，电容两极间的电压就会成反比的升高，反之电容量增加时电容两极间的电压就会成反比的降低。最后再通过阻抗非常高的场效应将电容两端的电压取出来，同时进行放大，我们就可以得到和声音对应的电压了，cpu通过检测到此电压值来计算出相应的声压级，此为已知技术，在此不必赘述。
58.本发明噪声检测单元在执行对待测喇叭组件在室内环境下对应的声音传播检测时，将室内声场均衡实现系统设置在其所运行的室内场所如教室、会议室等，该待测喇叭组件会输出声音，声音信号被设置在该待测喇叭组件一侧的噪声检测单元的咪头j8采集获取得到音频信号，该音频信号通过电容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、中频率、低频率三种不同固定正弦波频率的测试信号分别对应的电压值及对应的采集时间点。
59.具体地，对扩声单元中的其中一个喇叭组件分别单独发出高频率、中频率、低频率三种不同固定正弦波频率的测试信号时，该待测喇叭组件会输出声音，声音信号被设置在该待测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、中频率、低频率三种不同固定正弦波频率的测试信号分别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。
60.待测喇叭组件输出的声音经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、中频率、低频率三种不同固定正弦波频率的测试信号分别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，第一声压级与第二声压级的差值为20db。
61.基于预设数据库可知，在不同频率的测试信号下第二采集时间点与第一采集时间
点的时间差值为当前声音传播时长
△
t0，当前声音传播时长的一半乘以声速为该待测喇叭组件与其所面向的室内墙壁之间的传播距离，本实施例中，第二采集时间点与第一采集时间点的时间差值的一半乘以声速指代为该待测喇叭组件与其所面向的室内墙壁的垂直距离即当前距离r0。
62.在一个实施例中，为进一步提高待测喇叭组件对应的当前声音传播时长及当前距离r0的准确性，在分别单独发送高频率、中频率、低频率三种不同固定正弦波频率的测试信号下，可通过发送时间间隔差为t的测试信号，来提高cpu采集待测喇叭组件输出声音对应的电压值及计算声压级数据的准确性，其中，t＝1～3ms，优选为t＝1ms。
63.在一个实施例中，所述通道均衡器为n通道音量均衡调节器，n取值与扩声单元中的喇叭组件数量相同，本实施例中，n取值为4，均衡调节器的每个通道均对应一个喇叭组件，cpu通过采集到的待测喇叭组件的当前声音传播时长
△
t0及初始声压级a，cpu基于当前声音传播时长
△
t0可计算得到待测喇叭组件相对于室内墙面的当前距离r0，cpu进而根据预设数据库内存储的初始声压级a与预设距离r处的声压级a-adiv为预设值m的对应关系来获取该喇叭组件对应通道均衡器的输出增益，从而单独对该通道均衡器的其中一个对应的通道音量的输出增益进行调节，而不会影响到对其他通道音量的输出增益的调节。
64.在一个实施例中，所述功放音频放大器的数量为两个，每个功放音频放大器对应连接2个喇叭组件，分别对应输出左声道音频信号及右声道音频信号，在cpu采集到对应的喇叭组件的当前声音传播时长及当前距离后，通道均衡器对音频信号进行输出增益调节并输出至功放音频放大器的输入端，再由功放音频放大器做最大不失真输出，从而保证扩声单元的扩声质量及效果。
65.本发明声场均衡实现系统具体工作时，控制单元的cpu通过采集的扩声单元的其中一个待测喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t0得到对应的当前距离r0，基于预设数据库内存储的对应数据，可以得知与待测喇叭组件相距当前距离r0处的声压级为预设值m时，待测喇叭组件的当前初始声压级为a0，cpu在获取得到待测喇叭组件的当前初始声压级a0后，发出控制信号控制通道均衡器的输出增益，进而使得待测喇叭组件输出声音由初始声压级a变为当前距离r0对应的当前初始声压级a0，从而使得待测喇叭组件以当前初始声压级a0输出声音后，使得待测喇叭组件输出的声音在传播当前距离r0后的声压级降为预设值m，本实施例中，m＝75～80db。
66.以扩声单元包括4个喇叭组件为例，通过以上操作方式获取扩声单元的第一待测喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t1得到对应的当前距离r1，基于预设数据库内存储的对应数据，可以得知与第一待测喇叭组件相距当前距离r1处的声压级为预设值m时，第一待测喇叭组件的当前初始声压级为a1，cpu在获取得到第一待测喇叭组件的当前初始声压级a1后，发出控制信号控制通道均衡器的输出增益，进而使得第一待测喇叭组件输出声音由初始声压级a变为当前距离r1对应的当前初始声压级a1，从而使得第一待测喇叭组件以当前初始声压级a1输出声音后，使得第一待测喇叭组件输出的声音在传播当前距离r1后的声压级降为预设值m，本实施例中，m＝75～80db。
67.通过以上操作方式获取扩声单元的第二待测喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t2得到对应的当前距离r2，基于预设数据库内存储的对应数据，可以得知与第二待测喇叭组件相距当前距离r2处的声压级为预设值m时，第二待测喇叭组件的当前初始声压级为a2，
cpu在获取得到第二待测喇叭组件的当前初始声压级a2后，发出控制信号控制通道均衡器的输出增益，进而使得第二待测喇叭组件输出声音由初始声压级a变为当前距离r2对应的当前初始声压级a2，从而使得第二待测喇叭组件以当前初始声压级a2输出声音后，使得第二待测喇叭组件输出的声音在传播当前距离r2后的声压级降为预设值m，本实施例中，m＝75～80db。
68.通过以上操作方式获取扩声单元的第三待测喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t3得到对应的当前距离r3，基于预设数据库内存储的对应数据，可以得知与第三待测喇叭组件相距当前距离r3处的声压级为预设值m时，第三待测喇叭组件的当前初始声压级为a3，cpu在获取得到第三待测喇叭组件的当前初始声压级a3后，发出控制信号控制通道均衡器的输出增益，进而使得第三待测喇叭组件输出声音由初始声压级a变为当前距离r3对应的当前初始声压级a3，从而使得第三待测喇叭组件以当前初始声压级a3输出声音后，使得第三待测喇叭组件输出的声音在传播当前距离r3后的声压级降为预设值m，本实施例中，m＝75～80db。
69.通过以上操作方式获取扩声单元的第四待测喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t4得到对应的当前距离r4，基于预设数据库内存储的对应数据，可以得知与第四待测喇叭组件相距当前距离r4处的声压级为预设值m时，第四待测喇叭组件的当前初始声压级为a4，cpu在获取得到第四待测喇叭组件的当前初始声压级a4后，发出控制信号控制通道均衡器的输出增益，进而使得第四待测喇叭组件输出声音由初始声压级a变为当前距离r4对应的当前初始声压级a4，从而使得第四待测喇叭组件以当前初始声压级a4输出声音后，使得第四待测喇叭组件输出的声音在传播当前距离r4后的声压级降为预设值m，本实施例中，m＝75～80db。
70.分别对扩声单元的4个喇叭组件分别进行输出增益的调试后，使得各个待测喇叭组件的输出声音在对应的室内墙面处的声压级处于预设值m＝75-80db之间，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；本实施例中，有效解决了教室里面的教师讲话声压级不均衡的情况，从而保证学生的身心健康，体现教学的公平性及质量感。
71.根据上述本发明声场均衡实现系统，本发明提供一种声场均衡实现方法，该方法中涉及的扩声单元、控制单元及噪声检测单元可以与上述声场均衡实现系统实施例阐述的技术特征相同，并能产生相同的技术效果。本发明声场均衡实现方法，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预设数据库内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。
72.图3是本发明实施例提供的一种声场均衡实现方法的流程示意图，请参阅图3所示，该声场均衡实现方法，包括步骤s110-步骤s130，具体如下：
73.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；本实施例中，m＝75～80db。
74.具体地，所述步骤s110的方法，包括如下步骤：
75.步骤s111、将室内声场均衡实现系统设置在模拟室内场所；其中，模拟室内场所包括但不限于教室、会议室等。
76.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；预设值本实施例中，预设值m＝75～80db，喇叭组件在输出初始声音后，会由于室内墙面的反射、吸音等作用，导致控制单元采集到的电压值会越来越小，同时控制单元在同一采集时间点时计算获取的声压级也会越来越小，进而形成喇叭组件输出初始声音后在不同时刻的声压级与电压值的对应关系；另外，由于喇叭组件对应的输出声压级会越来越小，直至与初始声压级a差别达到20db，期间所耗费的时长即为初始声音传播时长
△
t，从而获取得到初始声音传播时长
△
t对应的预设距离r，预设距离r指代为模拟室内场所内喇叭组件对应室内墙面的垂直距离，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。
77.具体地，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采集获取得到初始音频信号，该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采集到不同采集时间点时高频率的测试信号对应的初始电压值；同时，cpu也在不同采集时间点同步对喇叭组件输出声音的声压级进行计算，获取不同采集时间点时高频率的测试信号对应的声压级，从而获取不同采集时间点喇叭组件输出声压级与电压值的对应关系。
78.所述步骤s112的方法，具体包括如下步骤：
79.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；
80.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；
81.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；本实施例中，m＝75～80db。
82.在一个实施例中，所述步骤s1123之后，还包括
83.步骤s1124、对喇叭组件发出中频率的测试信号，重复执行步骤s1121-步骤s1123，获取在中频率测试信号下不同采集时间点喇叭组件输出声压级与对应的电压值之间的对应关系、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。
84.在一个实施例中，所述步骤s1123之后，还包括
85.步骤s1125、对喇叭组件发出低频率的测试信号，重复执行步骤s1121-步骤s1123，获取在低频率测试信号下不同采集时间点喇叭组件输出声压级与对应的电压值之间的对应关系、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。
86.步骤s113、建立预设数据库，预设数据库包括cpu采集的电压值与喇叭组件输出声压级的对应关系、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；本实施例中，m＝75～80db。
87.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；将当前扩应单元实际应用在当前室内场所如教室、会议室等时，需要再次对当前扩音单元的各个喇叭组件的性能进行单独测试，从而获取当前扩音单元各个喇叭组件分别与对应的室内墙面的当前距离r0，进而方便后续对当前扩音单元各个喇叭组件的性能进行单独调节。
88.具体地，所述步骤s120的方法，包括如下步骤：
89.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；
90.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，第一声压级与第二声压级的差值为20db；
91.步骤s123、获取当前扩音单元的第一喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t1；其中，第二采集时间点与第一采集时间点的时间差值为当前扩音单元的第一喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t1，计算得到第一喇叭组件与对应的室内墙面之间的当前距离r1＝v
声
*
△
t1/2；
满足预设条件：在预设距离r0处的声压级为a
0-adiv为预设值m，cpu在获取得到待测喇叭的当前初始声压级a0后，发出控制信号控制通道均衡器的输出增益，进而使得待测喇叭输出声音由初始声压级a变为当前距离r0对应的当前初始声压级a0，从而使得当前距离r0及当前初始声压级a0满足预设条件。
103.本实施例中，根据点声源随传播距离r增加引起的衰减值公式在相隔较短距离内，声压级的变化幅度不会很大，故在预设数据库中的预设距离r处的声压级为预设值m与初始声压级a的对应关系可采用每隔0.1～0.6m进行基本数据的采集，本实施例中，预设数据库中预设距离r每相隔0.5m对初始声压级a的数据进行采集；cpu则根据当前距离r0与预设数据库中最接近的预设距离r对应关系获取当前距离r0对应的当前初始声压级a0。
104.进一步地，所述步骤s132之前，还包括
105.步骤s134、获取预设数据库中与当前距离r0最接近的预设距离r，将当前距离r0数值变换为最接近的预设距离r。
106.以扩声单元包括4个喇叭组件为例，当扩声单元的其中一个喇叭组件为第一喇叭组件时，所述步骤s130的方法，包括如下步骤：
107.步骤s131a、获取当前扩音单元的第一喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t1，得到该第一喇叭组件相对于室内墙面的当前距离r1＝v
声
*
△
t1/2，r1≤r；
108.步骤s134a、获取预设数据库中与当前距离r1最接近的预设距离r，将当前距离r1数值变换为最接近的预设距离r；
109.步骤s132a、基于预设数据库内存储的对应数据，获取在距离该第一喇叭组件r1处的声压级为预设值m时该第一喇叭组件的当前初始声压级a1；
110.步骤s133a、对该第一喇叭组件的输出声音进行控制，使得该第一喇叭组件输出声音由初始声压级a变为当前距离r1对应的当前初始声压级a1，其中，当前距离r1及当前初始声压级a1满足预设条件：在预设距离r1处的声压级为a
1-adiv为预设值m，
111.当扩声单元的其中一个喇叭组件为第二喇叭组件时，所述步骤s130的方法，包括如下步骤：
112.步骤s131b、获取当前扩音单元的第二喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t2，得到该第二喇叭组件相对于室内墙面的当前距离r2＝v
声
*
△
t2/2，r2≤r；
113.步骤s134b、获取预设数据库中与当前距离r2最接近的预设距离r，将当前距离r2数值变换为最接近的预设距离r；
114.步骤s132b、基于预设数据库内存储的对应数据，获取在距离该第二喇叭组件r2处的声压级为预设值m时该第二喇叭组件的当前初始声压级a2；
115.步骤s133b、对该第二喇叭组件的输出声音进行控制，使得该第二喇叭组件输出声音由初始声压级a变为当前距离r2对应的当前初始声压级a2，其中，当前距离r2及当前初始
声压级a2满足预设条件：在预设距离r2处的声压级为a
2-adiv为预设值m，
116.当扩声单元的其中一个喇叭组件为第三喇叭组件时，所述步骤s130的方法，包括如下步骤：
117.步骤s131c、获取当前扩音单元的第三喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t3，得到该第三喇叭组件相对于室内墙面的当前距离r3＝v
声
*
△
t3/2，r3≤r；
118.步骤s134c、获取预设数据库中与当前距离r3最接近的预设距离r，将当前距离r3数值变换为最接近的预设距离r；
119.步骤s132c、基于预设数据库内存储的对应数据，获取在距离该第三喇叭组件r3处的声压级为预设值m时该第三喇叭组件的当前初始声压级a3；
120.步骤s133c、对该第三喇叭组件的输出声音进行控制，使得该第三喇叭组件输出声音由初始声压级a变为当前距离r3对应的当前初始声压级a3，其中，当前距离r3及当前初始声压级a3满足预设条件：在预设距离r3处的声压级为a
3-adiv为预设值m，
121.当扩声单元的其中一个喇叭组件为第四喇叭组件时，所述步骤s130的方法，包括如下步骤：
122.步骤s131d、获取当前扩音单元的第四喇叭组件对应的当前声音传播时长
△
t4，得到该第四喇叭组件相对于室内墙面的当前距离r4＝v
声
*
△
t4/2，r4≤r；
123.步骤s134d、获取预设数据库中与当前距离r4最接近的预设距离r，将当前距离r4数值变换为最接近的预设距离r；
124.步骤s132d、基于预设数据库内存储的对应数据，获取在距离该第四喇叭组件r4处的声压级为预设值m时该第四喇叭组件的当前初始声压级a4；
125.步骤s133d、对该第四喇叭组件的输出声音进行控制，使得该第四喇叭组件输出声音由初始声压级a变为当前距离r4对应的当前初始声压级a4，其中，当前距离r4及当前初始声压级a4满足预设条件：在预设距离r4处的声压级为a
4-adiv为预设值m，
126.综上所述，本发明一种声场均衡实现系统及方法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。
127.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
128.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
129.本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台装置(可以是个人计算机，终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
130.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。