移动无线话筒定位实现环绕立体声的设计
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常用无线话筒没有定位功能，扬声器发声不能反映主
持人所在位置，以至于听众在现场，看到主持人移动位置， 而声音没有临场感。随着人们对生活水平要求的提高，需要 在各种音响环境里更真实地感觉到无线话筒的位置。要实现 无线话筒的位置感，常用无线话筒需要增加定位功能。在小 空间内可以采用超声波技术实现无线话筒定位。
无线话筒内集成信标和超声波发射电路。信标是系统 时间的基准，以电磁波的形式两秒发射一次，同时发射0.01 秒时长的超声波，用来测量话筒到固定点的距离。固定接收 点一般在音箱和主控台内，由信标接收和超声波测时电路组 成。
最 小 定 位 系 统 由 无 线 话 筒 内 的 信 标 及 超 声 波 发 射 电 路、主控台及左右音箱内的测量电路组成；扩展系统增加中 置音箱、环绕立体声的两个后置音箱（后左音箱、后右音 箱），以及低音炮内的测量电路。
图1表示了定位系统各点的位置关系。
图1 系统示意图
图2 定位示意图
基于超声波的无线话筒定位系统需要一个时间基准，
定位系统以无线信标信号作为时间基准。话筒发射无线信标 时同时发射超声波，接收点收到信标开始计时，收到超声波 脉冲后停止计时；本定位系统必须有三个及以上的固定接收 点，才能得到无线话筒的正确位置。
由于声波在空间中的传播速度远比电磁波慢，信标的 电磁波信号传输时间可以忽略，各测量点得到超声波传输的 时间后，送给主控台，计算出无线话筒到各接收点的距离， 用圆的标准方程，通过三个接收点的三个方程，计算出超声 波发射点的位置，即无线话筒的位置，通过连续测量，可以 描绘出无线话筒的运动轨迹。
各音箱作为定位信号的固定接收点，实现信标和超声 波接收，通过线缆将测出的超声波传输时间传输到主控台。 主控台是调音台（或音响放大器），也是接收点之一，结合 各个接收点发送的超声波传输时间，由计算机（单片机或笔 记本）完成数据处理和各个声道信号的处理，得出对各个声 道的控制参数。主控台接收到话筒音 频信号后立即数字化，存入存储器备
用。
图2是定位计算的示意图，D是话 筒位置，A、B、C是左右音箱和主控 台位置，这是话筒定位最小系统。超 声波定位精度很高，三点定位基本能 够满足声音定位的要求。如果有多个 音箱加装定位电路，就可以更灵活运 用本系统，多个音箱的距离方程依上 述方法增加即可。
接收点采用单片机的定时器进行
图3 主程序流程图
图4 各个测量点程序流程图
计时，在信标信号到达时开始计时，接收到超声波时停止计 时，测量的数据通过线缆送往主控台。主控台根据各个接收点的数据进行计算，得出发射话筒位置。计算过程为：各个
测量点的时间乘以声速，得到话筒到各测量点的距离，用圆 的标准方程表示距离，由联立方程算出话筒位置。
(x-x1) +(y-y1) =d1 (x-x2) +(y-y2) =d2 (x-x3) +(y-y3) =d3
主控台根据无线话筒位置计算出各个声道的延迟时间 和声强数据，将延迟时间送往该声道D/A变换电路，延迟D/ A变换，从而延迟喇叭发声，将声强控制数据送往声道音量 控制电路，达到模拟出立体声或环绕立体声的效果。
模拟环绕立体声的实现，是依据人耳听觉生理的两大 特点：1、掩蔽效应：一个较响的声音,往往会掩盖住同时出现的另一个较轻的声音。2、哈斯效应：直达声和混响声到
图5 信标和超声波发射电路
达人耳的时间差在一定范围内时，人耳就感觉到直达声和混 响声已融为一体，很难再将它们区别，只是响度有所增加而 已。根据上述特点得出结论：其一，有来自同一音源的直达 声和混响声，较轻的混响声往往被较响的直达声所掩盖，人 耳察觉不到混响声的存在。混响声到达人耳时，与直达声延 迟较大，人耳就会感觉到混响声的存在，并确定其位置。其 二，对那些延迟时间较长，且与声源不相关的混响声，人耳 不仅能察觉出它的存在，而且能逼真地体会到距离感，认为 它来自周围的空间。
根据人耳听觉的两大效应，利用计算机实现一个模拟 环绕声场。
系统开始运行，要输入各超声波接收点（如：音箱位 置）的参数，作为无线话筒定位的固定接收点。有三种输入 方法，第一种方法：在计算机屏幕上移动各个音箱，摆放到 正确的位置，直接由屏幕上的距离标尺确认输入数据；第二
种方法：将无线话筒分别放在各个接收点上，通过本定位系统定下各接收点的位置；如果有三个以上接收点，可以直接运用本程序算出接收点位置，如果只有三个接收点，在话筒放在某个接收点时，必须从三个接收点中人工选择正确的放 置位置。第三种方法：直接输入音箱位置数据。
定出话筒位置后，计算话筒到各个音箱的延迟时间和 声响的参数，送到各个声道的D/A变换和各种控制电路。得 到模拟环绕声场。主程序流程图，如图3所示。
声波接收框图中的预定数据在本系统开始时由上述三 种方法之一输入。
本系统可以用于简单立体声， 也可
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