移動無線話筒定位實現環繞立體聲的設計
常用無線話筒沒有定位功能，揚聲器發聲不能反映主
持人所在位置，以至于聽眾在現場，看到主持人移動位置， 而聲音沒有臨場感。隨著人們對生活水平要求的提高，需要 在各種音響環境里更真實地感覺到無線話筒的位置。要實現 無線話筒的位置感，常用無線話筒需要增加定位功能。在小 空間內可以采用超聲波技術實現無線話筒定位。
無線話筒內集成信標和超聲波發射電路。信標是系統 時間的基準，以電磁波的形式兩秒發射一次，同時發射0.01 秒時長的超聲波，用來測量話筒到固定點的距離。固定接收 點一般在音箱和主控臺內，由信標接收和超聲波測時電路組 成。
最 小 定 位 系 統 由 無 線 話 筒 內 的 信 標 及 超 聲 波 發 射 電 路、主控臺及左右音箱內的測量電路組成；擴展系統增加中 置音箱、環繞立體聲的兩個后置音箱（后左音箱、后右音 箱），以及低音炮內的測量電路。
圖1表示了定位系統各點的位置關系。
圖1 系統示意圖
圖2 定位示意圖
基于超聲波的無線話筒定位系統需要一個時間基準，
定位系統以無線信標信號作為時間基準。話筒發射無線信標 時同時發射超聲波，接收點收到信標開始計時，收到超聲波 脈沖后停止計時；本定位系統必須有三個及以上的固定接收 點，才能得到無線話筒的正確位置。
由于聲波在空間中的傳播速度遠比電磁波慢，信標的 電磁波信號傳輸時間可以忽略，各測量點得到超聲波傳輸的 時間后，送給主控臺，計算出無線話筒到各接收點的距離， 用圓的標準方程，通過三個接收點的三個方程，計算出超聲 波發射點的位置，即無線話筒的位置，通過連續測量，可以 描繪出無線話筒的運動軌跡。
各音箱作為定位信號的固定接收點，實現信標和超聲 波接收，通過線纜將測出的超聲波傳輸時間傳輸到主控臺。 主控臺是調音臺（或音響放大器），也是接收點之一，結合 各個接收點發送的超聲波傳輸時間，由計算機（單片機或筆 記本）完成數據處理和各個聲道信號的處理，得出對各個聲 道的控制參數。主控臺接收到話筒音 頻信號后立即數字化，存入存儲器備
用。
圖2是定位計算的示意圖，D是話 筒位置，A、B、C是左右音箱和主控 臺位置，這是話筒定位最小系統。超 聲波定位精度很高，三點定位基本能 夠滿足聲音定位的要求。如果有多個 音箱加裝定位電路，就可以更靈活運 用本系統，多個音箱的距離方程依上 述方法增加即可。
接收點采用單片機的定時器進行
圖3 主程序流程圖
圖4 各個測量點程序流程圖
計時，在信標信號到達時開始計時，接收到超聲波時停止計 時，測量的數據通過線纜送往主控臺。主控臺根據各個接收點的數據進行計算，得出發射話筒位置。計算過程為：各個
測量點的時間乘以聲速，得到話筒到各測量點的距離，用圓 的標準方程表示距離，由聯立方程算出話筒位置。
(x-x1) +(y-y1) =d1 (x-x2) +(y-y2) =d2 (x-x3) +(y-y3) =d3
主控臺根據無線話筒位置計算出各個聲道的延遲時間 和聲強數據，將延遲時間送往該聲道D/A變換電路，延遲D/ A變換，從而延遲喇叭發聲，將聲強控制數據送往聲道音量 控制電路，達到模擬出立體聲或環繞立體聲的效果。
模擬環繞立體聲的實現，是依據人耳聽覺生理的兩大 特點：1、掩蔽效應：一個較響的聲音,往往會掩蓋住同時出現的另一個較輕的聲音。2、哈斯效應：直達聲和混響聲到
圖5 信標和超聲波發射電路
達人耳的時間差在一定范圍內時，人耳就感覺到直達聲和混 響聲已融為一體，很難再將它們區別，只是響度有所增加而 已。根據上述特點得出結論：其一，有來自同一音源的直達 聲和混響聲，較輕的混響聲往往被較響的直達聲所掩蓋，人 耳察覺不到混響聲的存在?；祉懧暤竭_人耳時，與直達聲延 遲較大，人耳就會感覺到混響聲的存在，并確定其位置。其 二，對那些延遲時間較長，且與聲源不相關的混響聲，人耳 不僅能察覺出它的存在，而且能逼真地體會到距離感，認為 它來自周圍的空間。
根據人耳聽覺的兩大效應，利用計算機實現一個模擬 環繞聲場。
系統開始運行，要輸入各超聲波接收點（如：音箱位 置）的參數，作為無線話筒定位的固定接收點。有三種輸入 方法，第一種方法：在計算機屏幕上移動各個音箱，擺放到 正確的位置，直接由屏幕上的距離標尺確認輸入數據；第二
種方法：將無線話筒分別放在各個接收點上，通過本定位系統定下各接收點的位置；如果有三個以上接收點，可以直接運用本程序算出接收點位置，如果只有三個接收點，在話筒放在某個接收點時，必須從三個接收點中人工選擇正確的放 置位置。第三種方法：直接輸入音箱位置數據。
定出話筒位置后，計算話筒到各個音箱的延遲時間和 聲響的參數，送到各個聲道的D/A變換和各種控制電路。得 到模擬環繞聲場。主程序流程圖，如圖3所示。
聲波接收框圖中的預定數據在本系統開始時由上述三 種方法之一輸入。
本系統可以用于簡單立體聲， 也可
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