本發(fā)明涉及多媒體播放技術領域，具體涉及一種基于藍牙技術的手持終端式麥克風系統(tǒng)。

背景技術：

現(xiàn)有多媒體播放設備中配置的麥克風一般需要配備專門維護設備的人員，而且即使如此也時常會遇到麥克風易遺失、損壞的問題，在使用上存在極大的不便利。

另外，傳統(tǒng)包含麥克風的擴聲系統(tǒng)在使用時經(jīng)常產(chǎn)生嘯叫的現(xiàn)象，原因是聲音被麥克風拾取然后通過揚聲器播放出去后產(chǎn)生的聲波再次被麥克風拾取便形成了回聲，而回聲再次進入揚聲器部分被放大，如果在某些頻點形成正反饋再重復多次就會產(chǎn)生自激現(xiàn)象形成刺耳的嘯叫聲。嘯叫破壞了擴聲系統(tǒng)的穩(wěn)定，嚴重時甚至會造成設備的損毀，所以嘯叫在擴聲系統(tǒng)中是最令人頭疼卻也是最繞不開的問題。

藍牙是取代數(shù)據(jù)電纜的短距離無線通信技術，可以支持物體與物體之間的通信，工作頻段是全球開放的2.4ghz頻段，可以同時進行數(shù)據(jù)和語音傳輸，傳輸速率可達到10mb/s，使得在其范圍內(nèi)的各種信息化設備都能實現(xiàn)無縫資源共享。藍牙技術的良好適配性也為改造傳統(tǒng)麥克風與揚聲器之間的交互方式提供了新的可能?，F(xiàn)如今，將擴聲系統(tǒng)與移動終端結(jié)合使用正成為本領域中的主要研究方向?，F(xiàn)有技術中有的是將手機端所拾取的聲音錄下來之后在應用內(nèi)進行變聲處理，有的是將拾取的聲音直接通過手機揚聲器播放出來，不一而足，但沒有一款能將應用與揚聲器連接交互進行實時擴聲同時將回聲效果處理得很好。

中國專利申請cn106303118a公開了一種智能終端實現(xiàn)麥克風功能的方法、音頻播放方法、設備及系統(tǒng)，包括：智能終端與多媒體設備建立數(shù)據(jù)連接；實時采集近端音頻信號；對近端音頻信號進行嘯叫抑制處理得到音頻數(shù)據(jù)包；將音頻數(shù)據(jù)包發(fā)送至所述多媒體設備，由多媒體設備輸出所述音頻數(shù)據(jù)包。同時本發(fā)明還提供一種音頻播放方法、智能終端實現(xiàn)麥克風功能的設備及系統(tǒng)，可通過較為普及的智能手機、平板電腦等智能終端實現(xiàn)麥克風的功能；同時具有嘯叫抑制功能和數(shù)字效果器功能。該專利申請公開了將智能終端作為麥克風的大體框架，系統(tǒng)的整體性能有待提高，并且現(xiàn)有技術中許多多媒體設備不具備與智能終端進行數(shù)據(jù)連接的軟件/硬件基礎。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種基于藍牙技術的手持終端式麥克風系統(tǒng)，經(jīng)藍牙技術傳輸數(shù)據(jù)，將智能手持終端拾取的聲音通過揚聲器系統(tǒng)進行實時播放，并且通過算法大大降低了可能產(chǎn)生的聲學回聲，提高了將智能手持終端作為拾音終端的實時性、穩(wěn)定性和靈敏度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于藍牙技術的手持終端式麥克風系統(tǒng)，包括智能手持終端和多媒體播放設備，還包括：

設置于智能手持終端內(nèi)的音頻拾取模塊，該音頻拾取模塊用于拾取音頻信號；

設置于智能手持終端內(nèi)的第一藍牙模塊，該第一藍牙模塊用于將音頻拾取模塊拾取的音頻信號發(fā)送至第二藍牙模塊；

與第一藍牙模塊建立數(shù)據(jù)連接的第二藍牙模塊，該第二藍牙模塊用于接收來自第一藍牙模塊的音頻信號，并將該音頻信號傳送至揚聲器播放模塊；

設置于多媒體播放設備內(nèi)的揚聲器播放模塊，該揚聲器播放模塊用于播放音頻信號。

進一步地，智能手持終端內(nèi)還設置有數(shù)據(jù)緩沖模塊，該數(shù)據(jù)緩沖模塊作為音頻拾取模塊與第一藍牙模塊之間的中轉(zhuǎn)站，數(shù)據(jù)緩沖模塊用于以時間為序存儲音頻信號和管理音頻信號的格式和傳送路徑，數(shù)據(jù)緩沖模塊還用于在接收到設定長度的音頻信號后、開始向下級傳輸音頻信號；數(shù)據(jù)緩沖模塊提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，在一定程度上保障了系統(tǒng)性能。

“數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站”存在降低系統(tǒng)運行效率的可能，尤其當大量音頻數(shù)據(jù)占據(jù)了中轉(zhuǎn)站中的大部分容量時、將產(chǎn)生降低系統(tǒng)性能的反效果，為了解決這一技術難題，數(shù)據(jù)緩沖模塊中包含有用于存儲音頻信號的音頻隊列緩沖區(qū)，各音頻隊列緩沖區(qū)均用于管理音頻信號的格式和傳送路徑，來自音頻拾取模塊的音頻信號傳送至各音頻隊列緩沖區(qū)、使得各音頻隊列緩沖區(qū)中的音頻信號數(shù)量趨近均等狀態(tài)。

進一步地，為了提高音頻傳輸和播放質(zhì)量，麥克風系統(tǒng)還包括有自激回聲消除模塊，該自激回聲消除模塊對寬帶音頻數(shù)據(jù)將全頻帶劃分子帶，并在劃分的子帶內(nèi)采用nlms算法對從揚聲器播放模塊中播放出的音頻信號進行回聲消除處理。

具體地，自激回聲消除模塊中包含有自適應濾波器，自激回聲消除模塊采用nlms算法消除回聲的方式具體為：設遠端信號為x(n)，近端信號為d(n)，濾波器系數(shù)為w(n)，則誤差信號為：e(n)＝d(n)-w'(n)*x(n)，其中w'(n)由w(n)轉(zhuǎn)秩形成，濾波器系數(shù)采用變步長的方法進行更新，步長u＝uo/(gamma+x'(n)*x(n))，其中uo為更新步長因子，gamma為穩(wěn)定因子，x'(n)由x(n)轉(zhuǎn)秩形成，則濾波器系數(shù)更新方程為：w(n+1)＝w(n)+u*e(n)*x(n)。

更進一步地，自激回聲消除模塊還用于采用nlp算法計算濾波器的傳遞函數(shù)：h(w)＝ps(w)/(ps(w)+pn(w))，其中ps(w)為估計的語音信號的功率譜，pn(w)為噪聲信號的功率譜。

進一步地，第二藍牙模塊內(nèi)置于多媒體播放設備中。

現(xiàn)有技術的多媒體播放設備并不都內(nèi)置有藍牙模塊，為了提高本系統(tǒng)的適用性、擴大推廣使用的范圍，系統(tǒng)提供外置于多媒體播放設備的第二藍牙模塊：第二藍牙模塊包括依次信號連接的天線、高頻放大器、混頻器、中頻放大器、鑒頻器和前置放大器和功率放大器，混頻器還與本機振蕩器信號連接。

進一步地，中頻放大器包括一級中頻放大器、二級中頻放大器和三級中頻放大器。

優(yōu)選地，本機振蕩器采用石英晶體振蕩器。

本發(fā)明的有益效果在于：1)通過藍牙傳輸技術將智能手持終端將多媒體播放設備連接起來，具有良好適配性的藍牙技術便于將智能手持終端作為拾音終端與播放設備結(jié)合使用，藍牙傳輸技術保障了音頻傳輸?shù)撵`敏度和穩(wěn)定度；2)數(shù)據(jù)緩沖模塊中包含有多個音頻隊列緩沖區(qū)，用于分擔數(shù)據(jù)存儲及處理任務，數(shù)據(jù)緩沖模塊接收到設定長度的音頻信號后即向下級傳輸音頻信號，通過設定音頻數(shù)據(jù)的設定長度，有效提高了音頻傳輸和播放的實時性和同步性；3)自激回聲消除模塊通過具體而高效的算法有效消除系統(tǒng)運行過程中可能產(chǎn)生的聲學回聲，進一步提升了系統(tǒng)性能，提高了音頻拾取和傳輸?shù)馁|(zhì)量，有利于提供優(yōu)良的使用體驗；4)現(xiàn)有的聲學回聲消除方法只針對窄帶(采樣率為8k)語音，一般只能處理8k、16k的窄帶語音，超過16k則需要進行采樣率的轉(zhuǎn)換，而轉(zhuǎn)換的過程會導致高頻信號的丟失，本發(fā)明通過劃分子帶，實現(xiàn)對寬頻語音的處理，避免丟失高頻語音信號。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種基于藍牙技術的手持終端式麥克風系統(tǒng)的結(jié)構框圖；

圖2是本發(fā)明中第二藍牙模塊的結(jié)構框圖；

圖3是本發(fā)明中手持終端式麥克風系統(tǒng)運行方法的流程框圖。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進一步描述：

實施例1

如圖1所示，一種基于藍牙技術的手持終端式麥克風系統(tǒng)，包括智能手持終端和多媒體播放設備，智能手持終端內(nèi)置有音頻拾取模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊、第一藍牙模塊和自激回聲消除模塊，多媒體播放設備內(nèi)置有第二藍牙模塊和揚聲器播放模塊，智能手持終端與多媒體播放設備經(jīng)第一藍牙模塊和第二藍牙模塊建立連接和進行數(shù)據(jù)傳輸；

智能手持終端中，音頻拾取模塊用于拾取音頻信號，并將音頻信號傳送至數(shù)據(jù)緩沖模塊中；數(shù)據(jù)緩沖模塊中設置有多個具有設定緩沖空間的音頻隊列緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)緩沖模塊用于根據(jù)接收時間將音頻信號存儲至音頻隊列緩沖區(qū)中，各音頻隊列緩沖區(qū)均用于管理音頻信號的格式和傳送路徑，來自音頻拾取模塊的音頻信號傳送至各音頻隊列緩沖區(qū)、使得各音頻隊列緩沖區(qū)中的音頻信號數(shù)量趨近均等狀態(tài)，數(shù)據(jù)緩沖模塊在接收到設定長度的音頻信號后、依序?qū)⒁纛l信號經(jīng)第一藍牙模塊傳送至第二藍牙模塊中；第二藍牙模塊將來自第一藍牙模塊的音頻信號傳送至揚聲器播放模塊，揚聲器播放模塊對音頻信號進行解碼和播放；自激回聲消除模塊中包含有自適應濾波器，自激回聲消除模塊對寬帶音頻數(shù)據(jù)將全頻帶劃分子帶，并在劃分的子帶內(nèi)采用nlms(歸一化最小均方自適應算法)對從揚聲器播放模塊中播放出的音頻信號進行回聲消除處理，從而避免產(chǎn)生自激現(xiàn)象影響播放效果，采用nlms(歸一化最小均方自適應算法)消除回聲的方式具體為：設遠端信號為x(n)，近端信號為d(n)，濾波器系數(shù)為w(n)，則誤差信號為：e(n)＝d(n)-w'(n)*x(n)，其中w'(n)由w(n)轉(zhuǎn)秩形成，濾波器系數(shù)采用變步長的方法進行更新，步長u＝uo/(gamma+x'(n)*x(n))，其中uo為更新步長因子，gamma為穩(wěn)定因子，x'(n)由x(n)轉(zhuǎn)秩形成，則濾波器系數(shù)更新方程為：w(n+1)＝w(n)+u*e(n)*x(n)；自激回聲消除模塊還用于采用nlp(非線性濾波算法)計算出濾波器的傳遞函數(shù)：h(w)＝ps(w)/(ps(w)+pn(w))，其中ps(w)為估計的語音信號的功率譜，pn(w)為噪聲信號的功率譜。

智能手持終端中的音頻拾取模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊和自激回聲消除模塊經(jīng)oc/java語言進行開發(fā)，采用avfoundation、coreaudio和audiotoolbox等框架進行建立，適用于不同的智能手持終端操作系統(tǒng)。

實施例2

本實施例提供的麥克風系統(tǒng)基于實施例1中的麥克風系統(tǒng)，在本實施例中，多媒體播放設備中沒有內(nèi)置的第二藍牙模塊，多媒體播放設備與外置的第二藍牙模塊信號連接。如圖2所示，該第二藍牙模塊包括依次信號連接的天線、高頻放大器(高放)、混頻器(混頻)、中頻放大器(中頻)、鑒頻器(鑒頻)和前置放大器(前置放大)和功率放大器(功放)，其中，中頻放大器包括一級中頻放大器、二級中頻放大器和三級中頻放大器，混頻器還與作為本機振蕩器(本振)的石英晶體振蕩器信號連接；在第二藍牙模塊中：

天線用于接收空間中高頻的音頻信號、并將該高頻的音頻信號傳送至高頻放大器中進行放大，高頻放大器將放大后的高頻音頻信號傳送至混頻器中；石英晶體振蕩器產(chǎn)生頻段高于高頻音頻信號的本機載波信號，并將本機載波信號傳送至混頻器中，混頻器對本機載波信號和高頻的音頻信號進行相差、并輸出中頻的音頻信號；中頻放大器和鑒頻器分別對中頻的音頻信號進行放大和解調(diào)，其中鑒頻器將調(diào)頻方式的音頻信號轉(zhuǎn)換成為調(diào)幅方式的音頻信號；前置放大器進一步對音頻信號進行放大以滿足下一級工作的要求，處于第二藍牙模塊末端工作位的功率放大器將音頻信號的能量加以放大，待音頻信號的電壓達到0-4db的電平后、將其傳送至揚聲器播放模塊。

實施例3

如圖3所示，一種基于藍牙技術的手持終端式麥克風系統(tǒng)運行方法，包含有以下步驟：

s1、智能手持終端與多媒體播放設備經(jīng)第一藍牙模塊和第二藍牙模塊建立連接和進行數(shù)據(jù)傳輸，其中第一藍牙模塊內(nèi)置于智能手持終端中，第二藍牙模塊內(nèi)置于多媒體播放設備中；

s21、智能手持終端中的音頻拾取模塊拾取空間中的音頻信號，并將音頻信號傳送至數(shù)據(jù)緩沖模塊中；

s22、來自音頻拾取模塊的音頻信號傳送至數(shù)據(jù)緩沖模塊中的各音頻隊列緩沖區(qū)、使得各音頻隊列緩沖區(qū)中的音頻信號數(shù)量趨近均等狀態(tài)，各音頻隊列緩沖區(qū)管理音頻信號的格式和傳送路徑，數(shù)據(jù)緩沖模塊在接收到設定長度的音頻信號后、依序?qū)⒁纛l信號經(jīng)第一藍牙模塊傳送至第二藍牙模塊中；

s3、第二藍牙模塊將來自第一藍牙模塊的音頻信號傳送至揚聲器播放模塊，揚聲器播放模塊對音頻信號進行解碼和播放；

s4、自激回聲消除模塊中包含有自適應濾波器，自激回聲消除模塊對寬帶音頻數(shù)據(jù)將全頻帶劃分子帶，并在劃分的子帶內(nèi)采用nlms(歸一化最小均方自適應算法)對從揚聲器播放模塊中播放出的音頻信號進行回聲消除處理，采用nlms消除回聲的方式具體為：設遠端信號為x(n)，近端信號為d(n)，濾波器系數(shù)為w(n)，則誤差信號為：e(n)＝d(n)-w'(n)*x(n)，其中w'(n)由w(n)轉(zhuǎn)秩形成，濾波器系數(shù)采用變步長的方法進行更新，步長u＝uo/(gamma+x'(n)*x(n))，其中uo為更新步長因子，gamma為穩(wěn)定因子，x'(n)由x(n)轉(zhuǎn)秩形成，則濾波器系數(shù)更新方程為：w(n+1)＝w(n)+u*e(n)*x(n)；自激回聲消除模塊還采用nlp(非線性濾波算法)計算出濾波器的傳遞函數(shù)：h(w)＝ps(w)/(ps(w)+pn(w))，其中ps(w)為估計的語音信號的功率譜，pn(w)為噪聲信號的功率譜。

實施例4

本實施例提供的麥克風系統(tǒng)運行方法基于實施例3中的麥克風系統(tǒng)運行方法，在本實施例中，第二藍牙模塊為外置于多媒體播放模塊的藍牙信號接收器，如圖2所示，該藍牙信號接收器包括依次信號連接的天線、高頻放大器(高放)、混頻器(混頻)、中頻放大器(中頻)、鑒頻器(鑒頻)和前置放大器(前置放大)和功率放大器(功放)，其中，中頻放大器包括一級中頻放大器、二級中頻放大器和三級中頻放大器，混頻器還與作為本機振蕩器(本振)的石英晶體振蕩器信號連接；s3中第二藍牙模塊對音頻信號的處理具體為：

天線接收空間中高頻的音頻信號、并將該高頻的音頻信號傳送至高頻放大器中進行放大，高頻放大器將放大后的高頻音頻信號傳送至混頻器中；石英晶體振蕩器產(chǎn)生頻段高于高頻音頻信號的本機載波信號，并將本機載波信號傳送至混頻器中，混頻器對本機載波信號和高頻的音頻信號進行相差、并輸出中頻的音頻信號；中頻放大器和鑒頻器分別對中頻的音頻信號進行放大和解調(diào)，其中鑒頻器將調(diào)頻方式的音頻信號轉(zhuǎn)換成為調(diào)幅方式的音頻信號；前置放大器進一步對音頻信號進行放大以滿足下一級工作的要求，處于第二藍牙模塊末端工作位的功率放大器將音頻信號的能量加以放大，待音頻信號的電壓達到0-4db的電平后、將其傳送至揚聲器播放模塊。

對本領域的技術人員來說，可根據(jù)以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應該屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍之內(nèi)。