无感扩声方案
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第一章 方案背景
在教育信息化发展迅猛的今天，大量学校纷纷引入教学一体机、录播 教室、AR实验室等丰富多样的教学辅助工具，教育装备经费逐年增加，“视觉”有了较好的解决，但“听觉”一直未受到足够的重视，教育扩声效果普遍不达标。在没有扩声设备或扩声效果不佳的情况下，老师长时间大声授课也使咽喉病成为老师的职业病，授课声音在室内不均直接影响了学生听课的质量，最终影响教学效果。由此可见，高质量的扩声已经成为了健康、高质量教学的必备条件。
2011-2012年“全国绿色学校声环境研究”项目发现，9-14岁的中小学生中，有10.7%的学生不太能听清楚教师讲课，22.5%的学生由于噪声影响不太能集中注意力听课。2014-2015年，在教育部支持下，由清华大学和阿姆斯壮(中国)公司成立的“学校建筑室内环境研究中心”，在中国开展“中小学室内声环境现场调查”研究项目，涉及国内13个省100多所公立中小学校。研究结果显示，50%以上的学校教室声学环境不达标。其中混响不达标教室达69%，噪声不达标的教室达到57%。如何在声学环境不达标的教室既提升授课声音的信噪比，从而提高教学可懂度和教学体验，又能避免教师因长期高嗓音授课而出现健康问题，学校健康声环境是实施 “健康中国”国家战略的重要举措，是构建高质量校园环境的重要环节。
然而随着教学创新和教育信息化的推进，越来越多的课堂需要利用信息化设备完成各种教学内容的展示和演示，以及学生的参与互动，这需要完全解放手持麦对教师的双手和活动范围的束缚。穿戴麦（领夹麦/头戴麦）能在一定程度上解放双手，但需要频繁佩戴，且在大量使用时，维护和管理复杂度大幅增加。此外长时间佩戴也会令人不适，同时在卫生方面也可能会给个别老师造成精神压力，尤其是在当前疫情常态化之下压力更甚。界面麦可以远距离拾音，但拾音距离短，老师活动范围依然受限，且声音失真度大，易进粉尘，增加维护工作。
我国教学扩声设备经历了有线话筒、界面式话筒、无线话筒、小蜜蜂领夹式话筒等阶段。目前，多数高校和普通学校主要采用讲桌固定式鹅颈麦+红外/蓝牙无线麦相结合的扩声方式。在使用过程中，师生们发现穿戴这些扩声设备，不同程度地存在束缚教师的肢体和语言表达、课堂音质不稳定等突出问题，降低了学
生听课兴趣，教学效果不如人意。
随着教育信息化趋势的发展，教学扩声设备也进入了一个革新的阶段，以吊麦为主要产品的无感扩声系统走在了教学扩声前沿。面对国家“校园降噪”“教学声和谐”和 “教育数字化战略行动”的倡导下，通过一个智能全向拾音、一台主机和一组教室无线扩音器，就满足了整间教室的拾放音需求，从第一排和最后一排的声音大小差别不超过2.1分贝，做到了声音在教室内均匀分布，有效提高学生们上课的专注度。
无感扩声侧重于无感与扩声两个方面，无感不仅是减少身体上的束缚，同时硬件一体化，一麦覆盖一教室，易安装免配置，不受无线电干扰，无近身辐射，而且真正实现高保真扩声效果，听众只能感觉到发言人在大声的讲话，几乎感觉不到音箱发声。语音易懂度大大提高，音质方面同时保护主讲人嗓子和听讲人耳朵健康。
通过1支吊麦+1台处理器+1对音箱的精简组合，彻底颠覆、替代传统的佩戴麦、手持麦、固定麦扩声，极大地改善了老师们高负荷用嗓问题。老师只需要用正常音量的嗓音说话，后排同学也能听得清。用创新声学设备辅助教学，不仅改善了教学环境，也提高了孩子们对知识的吸收率，改善了课堂生态。
第二章 方案收益
满足无声学装修教室扩声和教学音频采集。
满足技术先进性需求：先进的自适应啸叫抑制（AFC）、自适应噪声抑制（ANS）、自适应增益控制（AGC）以及自适应回声消除（AEC）等智能化音频处理技术。
满足自由授课的需求：采用高达8米拾音距离的吊麦系统，可以使教师完全放开手脚，不受约束地开展教学活动。
满足应用灵活性需求：可以保留传统的手持麦、鹅颈麦、穿戴麦的优点，灵活适应不同的教学习惯和教学需要；能适应不同的声学环境要求。
满足话音清晰的需求：具有AI智能降噪（ANS)功能，可根据室内环境智能学习教室内的空调、电风扇、瞬间拍手、敲击课桌、高跟鞋走路等发出的噪音，并进行有效抑制，最大噪声抑制幅度：≥36dB;满足语言传输和音频录播需要。
满足声压均匀稳定的需求：根据教师音量大小自动调整输出电平和频谱，使教师无论距离麦克风远近， 其音量都是平稳的。
满足无啸叫的需求：需采用先进的反馈抑制算法，既不用压制麦克风的拾音距离，同时保证音箱可以产生足够的扩声增益而不会发生啸叫。
满足边扩边互动需求：高性能DSP及高效率的处理算法，使系统轻松并行处理扩声、互动、录播需求。
易于调试：设备机身含物理调音按键，以及调试软件内支持一键自适应声场调音，调音后自动生成所需场景，软件参数自适应调整，一键调音过程中确认麦克风、音箱存在及数量，并在调音结束后显示，并显示调音成功或调音失败；
满足易于维护管理的需求：易于安装，一键开启，使用和维护方便。
第三章 方案概述
无感扩声主要应用于阶梯教室、研讨型教室、普通教室、报告厅等需要本地扩声的教学/会议场景。
应用场景
无感扩声不可避免会产生啸叫问题。传统的声反馈抑制技术是基于近讲麦克风（手持麦/鹅颈麦）研发，扩声增益有限，发言被限制在麦克风的近距离，难以适应教育信息化对自由授课的扩声需求。
解决自由授课的关键是远距离拾音。麦克风因此可以被安装于吊杆、吊顶等距离教师较远的地方，从而对教师的行动不会造成任何束缚。但远距离拾音会带来两个重要的问题：一是压缩了反馈稳定余量，在本地扩声中比近讲麦克风更容易引起啸叫；二是更容易拾取到大量的噪声，从而造成信噪比的恶化。解决这两个问题的关键是先进的反馈抑制技术（AFC）和噪声抑制技术（ANS）。
图 远距离拾音的关键技术是啸叫抑制和噪声抑制
随着AI技术的兴起，从21年开始，从能接触到的每个项目和教室中，都收集了一段测试音频数据，在经过三年多的时间，我们积累了很大的一个声音数据库，并通过一系列数据优化的手段，比如：数据清洗，标注等，形成了一个独有的声音向量数据库。把这些向量数据不断导入我们公司拥有的8台A100芯片的网络训练主机之中，通过不断用这些向量数据做网络训练，逐步形成了我们一套AI算法中心。然后我们已经将这些技术产品化，打造了极具竞争力的产品去解决现有音频算法无法解决的行业痛点。
针对无感扩声系统远距离拾音所涉及的AI智能降噪。我们将常见的300余种教室常见的噪声，与数千小时各种纯净语音，在不同信噪比和传递函数下进行混合，构建出数十万种语音场景，用以训练我们的降噪网络，最终我们的降噪不
仅可以滤常见的稳态噪声，还可以很好的实时滤除教室内常见的翻书，走路，拍桌子，鼓掌等等瞬态噪声，并且保持很高的语音还原度。
第四章 应用场景
一支麦克风应用于讲台区域扩声+互动，本地扩音和远程互动能同时进行，并且相互不影响效果；本地扩音要求扩出来的声音清晰响亮、无啸叫，混响时间小于1秒；远程互动要求声音清晰、无噪声和回声，双端同时讲话无卡音、丢字、声音变小和失真现象。让老师无需手持麦克风在教室内任意走动授课。
无感扩声系统搭载独家研发的4A音频算法技术，均衡教室声场，使语言信号音质“清晰、自然、亮丽、丰满”，有效过滤室内外无用噪声，并依靠实时浮点算法使教室内的整体声响始终在80分贝内，保护学生听力；整体系统安装便捷，一键调音，还可配合中控开关，无需维护使用便捷。
通过线上互动软件与音频处理系统的完美结合就可以实现本地扩声的同时又可以进行远程互动。老师在教室当中授课时，音频处理系统可以对老师的声音进行本地扩声，可以满足在教室当中上课的学生对老师声音大小、清晰度的要求；并且音频处理系统通过吊麦将老师的声音进行拾取，通过对接线上授课平台来实现远程互动；在有网络的情况下，学生可以在不同的地点进行同步上课，并且保证线上上课的同学听到授课老师的声音清晰、无回声、无混响，在当前时期能够给老师和学生带来健康、良好的上课体验，且远端学生需要互动时，可以及时与主讲端老师进行互动，且远程音频能通过本地教室进行外放。与各类互动平台（腾讯课堂、QQ群课堂、钉钉等）进行音频系统对接，在共享主讲教室授课内容的基础上，实现主讲端和听讲端声音的完美互动。
第五章 方案的组成
方案组成包括：音响、智能语音主机和吊装麦克风
智能语音主机内含混音矩阵、回声消除（AEC）、反馈抑制（AFC）、自动增益控制（AGC）、深度神经网络降噪、动态范围控制（DRC）、均衡器（EQ）等信号处理模块，智能语音扩声系统根据房间面积由智能语音主机搭配一支或多支吊装麦克风与音响，便可让老师无需手持麦克风在教室内任意走动授课。智能语音扩声系统搭载独家研发的4A音频算法技术，均衡教室声场，使语言信号音质“清晰、自然、亮丽、丰满”，有效过滤室内外无用噪声，并依靠实时浮点算法使教室内的整体声响始终在80分贝内，保护学生听力；整体系统安装便捷，一键调音，还可配合中控开关，无需维护使用便捷。
麦克风适用于课堂、采访、直播、演说、报告、会议及舞台拾音等场合,目前在精品录播教室中得到大规模应用。
1.纯铜材质使其抗干扰能力好，抗RF/GSM射频干扰，特别是高频干扰；
2.采用专业分体化设计，模组化可换接的咪头和前置放大器，高声压环境下低失真拾音；
3.镀金振膜电容式超心型指向性咪芯；
4.供电话放模组和各种指向性的音头模组的组合，实现低噪声、低功耗；
5.采用拨钮式低失真高通滤彼器，滤除不需要的低频，实现75Hz低频切除；
1、频率响应：100Hz～20kHz
2、适配阻抗：3-8Ω
3、灵敏度：90 dB
4、功率匹配：10～80W
5、高保真5”玻纤低音 + 3”球顶丝膜高音
6、20mm厚度实木板材专业箱体结构，扎实耐用
7、倒梯形箱体特殊设计，贴合墙面简单吊挂，即可获得理想覆盖角度
