[发明专利]一种具有教室语言清晰度测量功能的扩声系统

权利要求书

1.一种具有教室语言清晰度测量功能的扩声系统，其特征在于，包括扩声音箱、麦克风、音频主机；所述音频主机采用改进的STI间接法测量语言传输指数，并根据语言传输指数STI值获得在各个测量点听课的语言清晰度；

所述扩声音箱用于老师讲课声音的扩音和测试激励信号的播放；所述麦克风用于测试信号的接收，将接收到的音频信号传输到音频主机；

所述音频主机包括模数转换模块(A/D)、数字处理单元(DSP)和数模转换模块(D/A)；所述模数转换模块(A/D)将麦克风接收到音频信号转换为数字处理单元(DSP)可直接处理的数字信号；所述数字处理单元(DSP)对传入的数字信号进行处理，所述数模转换模块(D/A)将处理后的数字信号转换为模拟信号，具体处理步骤如下：

(1)使用所述扩声系统同时测量不同位置的混响时间，每一位置均包含多个不同频率下的混响时间。

(2)使用不同位置处的麦克风实时采集老师讲课的语音信号，并传入音频主机的数字处理单元中；

(3)对采集到的语音信号进行语音活动检测(VAD)，用于区分出采集信号样本中的有话段和无话段；

(4)分别将有话段和无话段信号通过不同中心频率的倍频程滤波器；

(5)分别计算滤波后有话段和无话段信号在每一个中心频率下的有效值(RMS)，计算公式为：

其中，x_i是信号样值点，N是信号样值点的长度，k表示不同中心频率。

(6)在不同中心频率k下，将有效值转化为dB，则频率k下dB计算公式为：

其中，p₀＝2*10^-5是一个固定的参考值。

(7)在不同中心频率k下，老师讲课语音信号的信噪比(SNR)计算公式为：

SNR_k＝dB_k,1-dB_k,2

其中，dB_k,1为有话段的声压级，dB_k,2为无话段的声压级。

(8)在不同中心频率k下，计算调制传递函数(MTF)，计算公式为：

其中，T_k和SNR_k分别为频率k下的混响时间和信噪比。f_k,m是频率k下的第m个调制频率。

(9)计算每一个中心频率k和调制频率f_k,m下的等效信噪比，计算公式为：

(10)对等效信噪比进行限值，即

(11)计算等效信噪比的平均值，计算公式为：

(12)计算语言传输指数STI，计算公式为：

STI＝(SNR_eq+15)/30

(13)根据STI与汉语清晰度关系曲线，获得语言清晰度值。

2.根据权利要求1所述的一种具有教室语言清晰度测量功能的扩声系统，其特征在于，所述扩声系统同时测量的每一位置均包含7个不同频率下的混响时间。7个频率分别为125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz。

3.根据权利要求1所述的一种具有教室语言清晰度测量功能的扩声系统，其特征在于，所述滤波器的中心频率为125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz。

4.根据权利要求1所述的一种具有教室语言清晰度测量功能的扩声系统，其特征在于，所述f_k,m在每一频率k下有14个固定频率值，其中m＝1,2,3,…,14。f_k,m的具体取值为：0.63Hz、0.8Hz、1Hz、1.25Hz、1.6Hz、2Hz、2.5Hz、3.15Hz、4Hz、5Hz、6.3Hz、8Hz、10Hz、12.5Hz。

5.根据权利要求1所述的一种具有教室语言清晰度测量功能的扩声系统，其特征在于，所述STI测试信号为教室内老师讲话声，得到的语言传输指数STI与发言者本身的发音清晰度以及扩声系统相关。