代表单元和具有该代表单元的会议系统

摘要

会议系统通常用于会议室或主会议厅，以支持多个参与者的讨论。这种会议系统可以包括多于50个或100个配备有麦克风的代表单元，其中每个代表单元可以被分配给一个讨论参与者。提出一种用于会议系统的代表单元(1)，所述代表单元包括基体(2)、麦克风柄体(3)，所述麦克风柄体包括麦克风头(10)和柄部(11)，其中，所述麦克风头(10)设置在所述柄部(11)上，所述麦克风柄体(3)设置在所述基体(2)上，所述麦克风头(10)具有定向的麦克风特性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于会议系统的代表单元。更具体地说，本发明涉及 一种具有权利要求1的前序部分的特征的代表单元以及一种具有该代表单 元或多个该代表单元的会议系统。

背景技术

会议系统通常用于会议室或主会议厅，以支持多个参与者的讨论。这 种会议系统可以包括多于50个或100个配备有麦克风的代表单元，其中， 每个代表单元可以被分配给一个讨论参与者。在工作过程中，演讲参与者 的发言信号由代表单元的麦克风接收，由中央单元处理和放大，并通过扬 声器或耳机呈现给其他讨论的参与者。

例如，文献EP1686835A1公开了一种具有多个代表单元的会议系统。 这种已知的代表单元包括具有可调节的杆部的麦克风，其连接到代表单元 的外壳的插座上。

发明内容

根据本发明，提出了具有权利要求1的特征的代表单元以及具有权利 要求14的特征的会议系统。本发明的优选实施例由从属权利要求、说明书 和附图公开。

根据本发明，提出了一种代表单元，其适用于会议系统，尤其适用于 如权利要求14所述的会议系统。该代表单元优选地放置在一个人的前面， 尤其是一个讨论参与者的前面。

该代表单元包括基体，其尤其被实施为外壳。该基体可以集成在桌子 内或工作场所内。但是，优选地，该基体放置在支持区和/或支持平面上， 例如在限定出支持区或支持平面的桌子上或工作场所上。

进一步地，该代表单元包括麦克风柄体，其中，该麦克风柄体设置在 该基体上。特别地，该麦克风柄体由该基体支撑，和/或与该基体机械连接。 该基体与该麦克风柄体一起构成该代表单元。

该麦克风柄体包括用于接收来自参与者的发言信号的麦克风头以及柄 部。

根据本发明提出，该麦克风头具有定向的麦克风特性。更具体地，该 麦克风头不具有全方向的麦克风特性，其中，全方向意味着接收发言信号 的灵敏度不依赖于接收角度。相反，该麦克风头在主声音方向更灵敏，而 在其他方向没那么灵敏。

优选地，该麦克风头具有高于1.7，特别是高于1.8或高于1.9的距离 因子(缩写为DSF)。对于全方向的麦克风特性，已知的DSF是1.0，对于 心型的是1.7，对于超心型的是1.9，对于强心型(hypercardioid)的麦克风 特性是2.0。优选1.7至2.0之间的DSF因子，所以该麦克风头是在心型的 和强心型的特性之间。

距离因子(DSF)的定义优选如下：

距离因子(DSF)的计算基数是随机能量效率(REE)，对于麦克风的 整体拾音选择性，其为已知的品质因子。随机能量效率(REE)定义为：

$REE=\frac{1}{4\pi }{\int }_0^{4\pi }{f}^2\left(\theta \right){\mathrm{d\Omega }}_{\theta }$

其中，f(θ)是入射角为角度θ的电压输出与θ＝0的电压输出的比值，dΩ_θ是在角度θ时的立体角元。

距离因子(DSF)定义为：

$DSF=\sqrt{\frac{1}{REE}}$

更高的距离因子DSF表明更低的环境声音的拾音。全方向的麦克风的 DSF为1，而传统的心型麦克风的DSF为1.7。一阶微分梯度麦克风能达到 的最高DSF为2，即超心型形式。

优选地，该麦克风头具有与小于20dBSPL(声压级)的等价噪声级， 对于80dBSPL的源，获得至少60dB的SNR(信噪比)。

在本发明的一优选实施例中，该麦克风头具有单向的和/或好于心型麦 克风特性的麦克风特性。而且，只要在主声音方向周围的麦克风的灵敏区 对于演讲者的头的正常移动足够大或宽，则超心型(DSF>1.9)或甚至强心 型(DSF＝2)特性是可能的。

定向特性允许演讲者与麦克风头之间具有更大的距离。结果是，演讲 者的距离变化相比于具有全方向特性的麦克风而言对压力水平影响更小。 优选地，代表单元和/或麦克风头能够用于声源与麦克风头之间的距离大约 为60厘米或者更多的情形。

在本发明的一个优选的技术实现中，麦克风头包括具有至少两个麦克 风碳精盒的麦克风阵列，其中，每个麦克风碳精盒具有定向的麦克风特性。 优选地，该麦克风碳精盒具有单向的麦克风特性，尤其是心型麦克风特性， 和/或高于1.7的距离因子，尤其是高于1.8或1.9的距离因子。更优选的是， 这至少两个麦克风碳精盒这样设置，从而麦克风碳精盒的主声音方向相互 平行。优选地，这至少两个麦克风碳精盒相互紧邻设置，其中，两个紧邻 的麦克风碳精盒之间的开放距离优选小于1厘米。在本发明的进一步的实 施例中，可以使用三个、四个或更多的碳精盒。这种实现方式使麦克风头 够能用于更大的距离。

在本发明的一个可能的演化中，麦克风碳精盒设置在共面固定器内， 从而它们设置在同一平面内。更优选的是，共面固定器与柄部机械隔离。 这种演化的好处是，来自上面设置有代表单元的桌子或支撑物的碰撞声不 会被传输到麦克风碳精盒。机械隔离可以通过使用声音隔离措施实现，例 如通过在麦克风碳精盒与柄部之间的橡胶元件。使用两个或更多个碳精盒 以提高SNR(信噪比)中的S(信号)成分。此外，可以应用超低噪声麦 克风碳精盒以获得非常低的自身或等价噪声水平。碳精盒与固定器组合限 定了最终的定向特性和距离因子。

为了进一步提高声音质量，优选的是，麦克风碳精盒，尤其是麦克风 碳精盒的音频信号，并联电连接。根据这种演化，没必要使用多根音频输 入线，其中，每根音频输入线用于单个麦克风碳精盒，相反，所有的麦克 风碳精盒并联，且使用同一根音频信号输入线，因而简单和有效地设立了 麦克风头。优选地，音频信号是交流耦合的，所以作为麦克风碳精盒的电 源电压的不同的直流电平不影响音频信号。

优选的是，麦克风柄体包括预放大器，用于预放大来自麦克风头的音 频信号。换句话说，该预放大器放置在靠近或尽可能靠近麦克风碳精盒的 地方，以减少来自电子元器件的噪声。由于代表单元的概念，音频信号的 信噪比(SNR)和直接发言与环境噪声比(DSANR)可能比传统的代表单元 低但更平稳，预放大器紧邻麦克风头帮助改善声音质量。

更优选的是，代表单元包括用于呈现会议信号的一个或多个扬声器以 及回声消除模块，其中，消除模块能够消除由会议信号导致的、在麦克风 头的音频信号中的回声。该会议信号优选地由该会议系统提供，尤其是由 会议系统的控制模块提供。该会议信号可以包括多于一个的发言信号，尤 其是来自会议系统的不同的代表单元的发言信号。在工作过程中，工作着 的代表单元的音频信号(其中当代表单元的参与者的发言信号由会议系统 放大时，代表单元是工作着的)由控制单元混合在一起在会议信号中。会 议信号被传输至代表单元，尤其是工作着的代表单元。通过将会议信号呈 现给工作着的代表单元的(多个)扬声器，工作着的代表单元的麦克风头 将接收工作着的代表单元自己的(多个)扬声器所呈现的会议信号，所以 回声产生于工作着的代表单元。为了最小化回声效果，回声消除模块抑制 麦克风头自己的音频信号中的会议信号。

回声消除模块集成在代表单元中。这有优势在于，接收自己的发言信 号和呈现自己的发言信号产生的会议信号之间的延迟是不可变的，而是稳 定的且恒定的。假如回声处理在控制模块中进行，将发言信号发送至控制 模块的时间和将会议信号发送至代表单元和因此到扬声器的时间是“跳动 的”，即具有可变的延迟。在作为一本地模块的实施例中，回声消除模块从 麦克风头接收音频信号，伴有已知的稳定的延迟，且可以观察扬声器的输 入，也伴有已知的稳定的延迟。在没有可变的延迟效果的情况下，回声消 除得以改善。

在一更优选的实施例中，柄部是抗弯曲的和/或刚性的。柄部和因此的 麦克风柄体是抗弯曲的和/或刚性的，所以麦克风头相对于基体的位置是不 能改变的。

有一种发现，传统代表单元使用可移动的或挠性的柄部，所以柄部提 供了相对于参与者的嘴调节方向和靠近的位置的机会，以便优化记录会议 参与者的声音。这种麦克风的调节方式的优势在于，信噪比(SNR)和直接 发言与环境噪声比(DSANR)高，因为麦克风被放置在尽可能靠近参与 者，即声源，的位置。这种传统方式的劣势在于，代表单元对参与者的头， 即声源，的位置的改变非常敏感：演讲者的头的转动会导致大的振幅的变 化。当演讲者离麦克风太近讲话时，会发生临近效应，或者麦克风碳精盒 将临时过载。当演讲者离麦克风太远讲话时，SNR将变差。所有这些问题 将导致声音的染色和/或失真，这将对声音质量产生负面影响。结果是，由 于错位或者动态作用，麦克风调整的自由一般会导致在特殊情况下声音质 量的降低。

相反，本发明提出使用一种静止的、固定的或静态的麦克风头，其不 能被调整，通过采用具有定向的麦克风特性的麦克风头来弥补产生的负面 效应。由于其固定的位置，相比于传统的可移动的柄部，麦克风头与参与 者的头，即声源，将有更远的距离，因此，对头的准确位置的依赖性就不 那么严格了。如果参与者的头的位置改变了10厘米，对于与传统麦克风例 如10厘米的距离来说，或者对于与本发明的麦克风头大于30厘米的距离， 优选地大于40厘米，特别是大于50厘米的距离来说，这是不同的。

本发明的优势因此是，演讲者可以动态地改变他的位置或演讲方向， 其中演讲参与者始终在一个区域，该区域对主声音方向而言，也即对麦克 风灵敏度而言，是中心的，也即分布均匀的。

在本发明的一个优选的实现方式中，基体包括显示器，用于显示会议 信息和/或技术信息，其中，在代表单元的侧视投影中，垂直于显示器且设 置在显示器中央的观察矢量，和平行于麦克风头的主声音方向且设置在麦 克风头的中央的方向矢量，在离显示器30厘米和80厘米之间的距离处相 交。一般地，演讲者会将他的头，也即声源放置成使得他可以舒服地查看 显示器上的信息。因此显示器是对演讲者的头的位置的一位置向导、工具 或辅助。麦克风头被定向成使其主声音方向朝向演讲者可能会放置演讲者 的头的区域，从而最优化对参与者的发言信号的接收。

更优选的是，设置在代表单元中的麦克风头具有从代表单元的基体的 一或者该支持区，尤其是一支持平面，测得的总高度，该总高度小于30厘 米，优选小于20厘米。麦克风头减小的高度支持将麦克风头放置在比通常 离参与者的头更远的位置的想法，从而使演讲者的头位于麦克风灵敏度的 分布均匀的区域。总高度优选地定义为由支持区到麦克风头最大高度点的 距离。

麦克风头的低的总高度的进一步优势在于，避免了在会议区域通常看 到一大片麦克风，因为麦克风头可选地集成在基体中。

可以尊重的是，人有很不一样的身高，所以，例如在一个有国际参与 者的讨论中，以总高度看来可能产生不同的要求。所以，优选的是，代表 单元包括多个具有不同高度的麦克风柄体。可以提供总高度为10厘米的第 一麦克风柄体和一总高度为30厘米的第二麦克风柄体，从而弥补20厘米 的身高差别。进一步可能提供总高度为40厘米或50厘米或甚至更长的麦 克风柄体，从而给大量的参与者提供技术解决方案。

作为一可选方案，麦克风头在竖直方向上可具有大的声学开度角，所 以不再需要更长的柄部。作为使用不同高度的麦克风柄体的替换方案，或 作为一附加特征，不同的麦克风柄体可以具有不同的预放大器和/或在麦克 风头的竖直方向上具有不同的声学开度角，从而弥补距离的差别。

更优选的是，在麦克风头的前面和后侧使用金属网盖，以屏蔽移动电 话的辐射。

在本发明一个优选的演化中，麦克风柄体包括机械接口，用于连接麦 克风柄体与基体。根据该演化，机械接口是插塞式连接器，其有两种功能： 一方面机械连接由插塞式连接器实现，另一方面，音频信号或处理过的或 预放大的音频信号从麦克风头经由插塞式连接器传输到基体。进一步地， 也可以使用额外的线，例如控制在麦克风头的顶部处的指示灯LED。为了 接收插塞式连接器，优选的是，基体包括插塞式连接器。

更优选的是，插塞式连接器在基体的后侧，其中，柄部具有一S形， 这样在一俯视投影中，麦克风头与插塞式连接器重叠。以这样的机械布置 可以实现一非常紧凑的代表单元。

为了允许麦克风头在该位置，优选的是，基体包括具有显示器的显示 器部分和具有插塞式插座的麦克风部分，其中，麦克风部分的高度低于显 示器部分的高度。在这种布置中，在一俯视投影中，麦克风柄体，尤其是 麦克风柄体的中部，与麦克风部分重叠。

正如已经解释过的，代表单元可以包括多种柄部，以允许麦克风头具 有不同的总高度。这尤为重要，因为参与者站在代表单元前面时或者参与 者坐在代表单元前面时，对麦克风头的总高度的要求可能是不同的。正常 地，麦克风头与参与者的头之间的距离在参与者是坐着时比在参与者是站 着时小。一方面，可以使用具有不同总高度的麦克风柄体和/或具有不同开 度角和/或不同预放大器的麦克风头来弥补这样的差别。另一方面，参与者 的头到麦克风头的不同的距离以及其他情况导致对代表单元或会议系统的 放大器的不同的放大配置的需要。在这方面，优选的是，代表单元能够识 别使用的麦克风柄体的型号。

这可以这样实现：通过将一数字ID从麦克风柄体传输到基体，或通过 在连接器插头和连接器插座的区域使用一机械代码，其中，代表单元和/或 会议系统中的放大器能够基于使用的麦克风柄体的型号识别高度、开度角 和/或预放大器。

本发明进一步的保护主题是一会议系统，如上文所述，具有权利要求 14的特征，其中，会议系统包括多个如上文描述的代表单元。

会议系统可以包括多个，优选地多于50个，特别是多于100个这样的 代表单元。会议系统用于会议室或主会议厅，其中，各个讨论参与者可以 具有他们自己的代表单元。会议系统能够接收参与者的发言，放大发言并 通过扬声器或耳机呈现发言，所以其他参与者可以听到参与者的发言。

附图说明

本发明的进一步的优点、效果以及特征将通过本发明的一个实施例的 描述来披露。附图显示：

图1是作为本发明的一个实施例的代表单元的三维图；

图2是图1的代表单元的侧视图；

图3是具有不同尺寸标记的图1和2的代表单元的侧视图；

图4是前面附图的麦克风柄体的三维图；

图5是图4的麦克风柄体的麦克风头的示意图。

具体实施方式

图1示出了作为本发明的一个实施例的代表单元1的三维图。代表单 位1用在会议系统中用于支持在会议室或主会议厅的讨论。在一些实施例 中，这样的会议系统包括中央模块和多个连接到该中央模块的这样的代表 单元1。代表单元1的功能是从一个作为演讲者的参与者处接收发言信号并 将该发言信号作为音频信号或作为处理过的音频信号发送到中央模块。中 央模块处理该音频信号，并将其发送到扬声器或耳机，以便以放大的音频 信号或以会议信号在周围环境中呈现发言信号。往往有超过50、100或200 个代表单元1连接在一个会议系统中。

代表单元1包括基体2和设置在基体2上的麦克风柄体3。更具体地， 麦克风柄体3附连于基体2。基体2包括具有显示部分4和麦克风部分5 的外壳，其中，显示器6集成在显示部分4内，麦克风柄体3附连到麦克 风部分5。进一步地，一些比如音量控制器7或按钮8等控件集成在基体2 内，尤其是在麦克风部分5中。代表单元1被放置在支撑区9上，例如桌 子或工作场所。从图中可以推导出，垂直于显示部分4的支撑区9的高度 比麦克风部分5的高度高。代表单元1包括一个或多个扬声器，用于将会 议信号呈现给代表单元1面前的参与者。

图2示出了图1的代表单元1的侧视图，以便描述基体2和麦克风柄 体3的几何特性。基体2的前侧、尤其是显示部分4的前侧，相对于支撑 区9呈角度α。因此，显示器6也与支撑区9呈相同的角度α。麦克风柄体 3可以分成麦克风头10、柄部11和插塞式连接器12，由此，麦克风头10 由柄部11连接到插塞式连接器12。在图2所示的侧视图中，麦克风柄体3、 尤其是柄部11，具有S形的形式。S形的形式具有优势在于，在代表单元 1的俯视图中，麦克风头10可以被放置成至少部分地与基体2的麦克风部 分5重叠。换句话说，柄部11的S形的形式使麦克风头10得以被放置得 更靠近站在代表单元1的前面的演讲者。

图3以与图2相同的方式示出了代表单元1，其中，另一些线显示在图 中。字母H表示麦克风头10相对于支撑平面9的总高度。此外，显示了一 观看矢量V，其在显示器6的中部，并垂直于显示器6，且显示了一主声学 方向矢量M，其垂直于麦克风头10的中部，并且示出了麦克风头10的灵 敏度的主轴。如图3中示出的，在侧视图投影中，矢量V和M在距离显示 器6约50cm的距离相交。假设作为演讲者13的参与者将会放置他的头14， 使得他处于显示器6前方一方便的距离和位置。麦克风头10被定位和取向， 使它朝向参与者13的头14的这个假设的位置。

正如可以从示出了麦克风柄体3的三维图的图4中看到的，麦克风柄 体3、尤其是柄部11是刚性的和/或抗弯曲的。换句话说，麦克风头10相 对于基体2的位置被固定。麦克风头10是在柄部11的一个端部处，插塞 式连接器12在另一端侧，从而柄部11将麦克风头10与插塞式连接器12 连接。插塞式连接器12包括机械部分19和电部分20。插塞式连接器12 插入到基体2内，使机械和电气连接通过单个步骤完成。

示出的实施例的麦克风柄体3的总高度H小于30厘米。为了使代表单 元1适应不同的工作位置，比如站着或坐着的参与者，提供了一组可更换 的麦克风柄体3，它们可以是位置、特别是高度不同，麦克风头10的特性、 特别是声学开度角不同，和/或是预放大器不同。由于代表单元1的确切声 学调整还取决于整体高度、麦克风头10的特性、例如声学开度角和预放大 器，该代表单元1适于识别使用的麦克风柄体3的类型，其中，基于麦克 风柄体10的类型，麦克风柄体10的技术参数可以被推导出。进一步地， 代表单元1适于依赖识别的麦克风柄体3的类型处理音频信号，或将该信 息发送到会议系统的中央模块。

回到图2或3中可以看出，相比于传统代表单元，麦克风头10的高度 H较低。麦克风头10的位置的优势在于，麦克风头10可以允许获得在会 议室或主讨论厅中不被一大片麦克风干扰的无阻挡的视野。所以从机械的 观点来看，麦克风头10定位成使得它不干扰周围环境。为了从音频质量的 角度允许这样的位置，麦克风头10这样设置，使得它朝向参与者13的头 14的假定位置。进一步地，麦克风特性是有方向性的，尤其是心型的，从 而麦克风头10在主麦克风矢量M附近是敏感的。例如，麦克风头10具有 高于1.7的DSF值。

图5示出了图4的麦克风柄体3的麦克风头10的示意图。麦克风头10 包括共面固定器15，其上安装有两个麦克风碳精盒16。麦克风碳精盒16 都是有方向的，其中，主声音方向彼此平行并与麦克风头10的主声音方向 M平行。共面固定器15用于通过增加麦克风碳精盒16的机械尺寸控制这 种布置的方向性。共面固定器进一步与柄部11机械隔离。麦克风碳精盒16 靠近设置在一起，以便同相接收语音信号。麦克风碳精盒16并联连接，交 流耦合，以避免工作点的飘移，工作点的飘移例如会在为每个麦克风碳精 盒16使用JFET或放大元件的时候发生。麦克风头10包括预放大器，从而 预放大来自麦克风碳精盒16的音频信号，其中，预放大器11靠近麦克风 碳精盒设置，特别是在柄部11前，以减少噪声和干扰的影响。麦克风碳精 盒16的中心C为麦克风头10的主声音方向M限定基点。

麦克风头10包括前盖和后盖17a、17b和两个侧盖18(图4)。盖17a、 17b、18是具有孔的不可挠曲的金属盖，以保证声音通透到麦克风碳精盒 16。盖17a、17b、18形成麦克风外壳，其围绕麦克风碳精盒16封闭，并 适于阻挡来自移动电话的杂散辐射。

为了改善视觉外观和加强对湿气和灰尘的阻碍，黑色的编织金属网格 安装在不可挠曲的前盖和后盖17a、17b内。

在工作过程中，麦克风头到参与者的头有约60厘米或以上的距离。为 了补偿该距离，多个技术集成在代表单元1中：在麦克风柄体3内的模拟 域，麦克风头10具有方向特性，并使用至少两个麦克风碳精盒10，以改善 麦克风头的方向性。麦克风碳精盒与基体机械隔离，但电子地交流耦合并 联，以优化得到的音频信号。所得的音频信号在麦克风柄体中预放大，以 最大化SNR(信号噪声比)和/或为代表单元获得合适的输入电平。在基体 2内的数字域，执行基本的过滤和A/D转换。进一步地，提供本地回声消 除模块，这将基于本地信号消除回声效果。回声消除模块使用来自麦克风 柄体3的音频信号和在代表单元1中由一个或多个本地扬声器呈现的会议 信号。这两个信号是延迟稳定的，从而可以高品质地实现回声消除。