音量调控方法、音量调控模块及智慧课堂互动系统

1.本发明涉及一种音量调控方法、音量调控模块及智慧课堂互动系统，属于声音控制领域以及计算机技术领域。


背景技术：

2.课堂是教师教书育人的主要场所，课堂也是学生们获取知识的主要方式，当前中小学生人数大量增加，教师的扩音设备的使用也越来越广泛，尤其是中学课堂，因为中学教师上课次数多且频繁，所以对自身嗓音及身体条件有着极高的要求。目前的课堂扩音设备一般和传统的扩音设备相同，在教师身边或者讲台上放置一个喇叭，用以增大教师讲课的声音。然而这种情况并不理想，由于有的学生距离喇叭比较近，有的学生距离比较远，导致教室内学生听到的声音不一致且会有嘈杂的现象发生；此外一般喇叭都放置在课堂的前方或者教师身边，当教师进行走动时，后方的学生或者离老师较远的学生可能听不清老师教授的内容。同时，因为现代信息技术的发展，青少年接触电子屏幕的平均年龄也越来越小，近视等眼科问题也越发频繁的发生在青少年身上。课堂上学生往往无法清晰地看到老师在黑板上书写的字或者屏幕中演示文稿展示的内容。


技术实现要素：

3.本发明目的是提供了一种音量调控方法、音量调控模块及智慧课堂互动系统，以提供解决或至少部分地解决教师手动调整音量的过程繁琐、及时性较差的技术问题以及字体大小无法满足学生上课需要的现状。
4.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
5.一种音量调控方法，包括以下步骤：
6.s1.获取当前课堂的噪音值α、当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b；
7.s2.根据所述当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b，将所述比值与预设的语音系数y的乘积,作为所述音量修正系数ω；
8.s3.将所述音量修正系数ω、所述当前课堂的噪音值α和预设的环境系数β乘积作为所述当次响应音量；
9.s4.上次教师发出的语音音量和当次教师发出的语音音量作差，若差值大于预设阈值,获取当次响应内容所需的响应时长t；
10.s5.若响应的时长大于预设时长，在输出所述当次响应内容时，以所述上一次响应音量为起始音量，并按照预设的音量调节步长逐步调整至所述当次响应音量；
11.s6.在按照预设的音量调节步长δ逐步调整至所述教师当次发出的语音音量的过程中，若检测到音量溢出的反馈信息，按照预设的音量调节步长δ反向调整一次响应音量得到目标输出音量。
12.一种音量调控模块，应用音量调控方法，包括:
13.(1)音量获取模块，用于获取当前课堂的噪音值α、当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b；
14.(2)修正系数计算模块，用于根据所述当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b，确定音量修正系数ω，生成公式如下:
[0015][0016]
其中γ为预设的语音系数,
[0017]
(3)量计算模块，用于根据所述音量修正系数ω、所述当前课堂的噪音值α和预设的环境系数β，确定当次响应音量o，生成公式如下所示：
[0018]
o＝ω
×
α
×
β。
[0019]
一种智慧课堂互动系统，包括用于显示文本信息的第一显示终端、用于传递教师发出音频信息的语音传声器和多个学生平板显示终端，文本信息经文本调控处理，音频信息经权利要求1的音量调控方法处理后传递给学生平板终端。
[0020]
所述智慧课堂互动系统优选方案，文本调控处理包括以下步骤：
[0021]
内容获取模组，用于获取来自课堂中智能白板书写的内容以及投屏在屏幕上的文件和投屏程序；
[0022]
文件分块模组，在将内容投放到终端平板前，基于内容获取模组内容，将投屏内容整理并拆分为若干个建议图片；
[0023]
监控程序模组，将打开投屏文件的程序标记为首要程序；将非文件投屏的程序标记为次要程序；将其他程序标记为非必要程序，用于实时获取顶部程序信息；
[0024]
投屏执行模块：当顶部程序为首要程序时，固定首要程序的缩放比例，并实时采集教师对首要程序的操作，基于教师的操作选择目标图片部分，并将目标图片发送至第一显终端即教室内显示大屏进行显示；当顶部程序为次要程序时，基于投屏协议将次要程序的画面投至学生平板显示终端；当顶部程序为非必要程序时，停止向学生平板显示终端投屏；
[0025]
基于学生平板显示终端采集到的滑动操作，根据预设算法和页面信息更新目标图片，使投屏图片符合学生预期。
[0026]
所述智慧课堂互动系统优选方案，基于学生平板显示终端采集到的内容，根据预设算法将放大的指尖滑动操作转化为移动向量，基于移动向量计算滑动停止时的页面信息，并基于页面信息更新目标图片，将所述程序截图划分成若干个独立区域，并且围绕全局截图构建二维直角坐标系，并对全局截图进行关键点的点检测，得到目标图像的角点坐标；利用聚类算法对角点坐标进行聚类，将角点坐标划分为n个类簇；基于每个类簇中各个角点坐标在x和y轴上的最大值与最小值，构建一个对应的后续将会放大的虚拟矩形框；基于预设放大系数对各个虚拟矩形框进行放大，得到目标矩形框。
[0027]
本发明的优点在于：
[0028]
在实施本发明的声音技术方案中，通过获取当前课堂的噪音值α、当前课堂教师上一次发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b；根据所述当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b，确定音量修正系数ω；根据所述音量修正系数ω、所述当前环境的噪音值α和预设的环境系数β，确定当次输出音量o，实现了同时利用当前课堂的噪音值α和相邻两次交互语音的语音值，自动调节当次输出音量，使得语音放大设备的
输出音量随着教师音量的增大和教室课堂环境噪音值的增大而增大，随着教师音量的增大和教室课堂环境噪音值的减小而减小，满足教师与学生正常上课的实际需求。
[0029]
同时可以通过目标区域字体放大的系统，通过由教师规定或者学生自主规定的部分区域进行放大，以实现动态地对目标字体进行有效缩放的效果。可以提升课堂上的效率和促进学生与老师之间的交流。
附图说明
[0030]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。图1是本发明系统整体运行示意图；图2是本发明的音量控制方法的主要步骤流程示意图；图3是本发明的字体大小控制方法及投屏的主要步骤流程示意图。
具体实施方式
[0031]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]
随着智能穿戴设备的兴起，智能音箱等语音交互设备也逐渐变得流行，尤其是在课堂上。目前在教师发出语音与语音交互设备进行互动时，语音交互设备的语音输出音量往往是固定的，通常都是使用者固定设置的音量，这样就会出现若设定音量大，并且当教室安静时，音量调控设备响应音量过大，影响学生听力；而当设定音量小时，当教室环境嘈杂时，音量调控设备响应音量过小，导致学生无法及时听到老师讲述的内容，影响课堂效率。
[0033]
因此，为了解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案,参阅附图1，图1为本发明系统整体运行示意图。
[0034]
一种音量调控方法，包括以下步骤：s1.获取当前课堂的噪音值α、当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b,在一个具体实现过程中，每一次输出语音的语音值为每一次输出语音中所有单独词的平均能量值,具体地，若当次输出语音为“开始上课”，“开”对应一个能量值，“始”对应一个能量值，“上”对应一个能量值，“课”对应一个能量值，则四个能量值的平均值则作为当次输出语音的音量值即可,在一个具体实现过程中，所述当前课堂的噪音值α为接收所述当次交互语音的时刻之前预设时间段内噪音的平均能量值,具体地，可以选取当前时刻之前10s内噪音的平均能量值作为当前环境的噪音值,需要说明的是，若当次交互语音为首次语音交互，则上一次交互语音的语音值可以设定为默认的固定值或者与当次交互语音的语音值相同；
[0035]
s2.根据所述当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b，将所述比值与预设的语音系数y的乘积,作为所述音量修正系数ω,音量修正系数的计算式如下所示：
[0036][0037]
s3.将所述音量修正系数ω、所述当前课堂的噪音值α和预设的环境系数β乘积作为所述当次响应音量,o＝ω
×
α
×
β；
[0038]
s4.上次教师发出的语音音量和当次教师发出的语音音量作差，若差值大于预设阈值,获取当次响应内容所需的响应时长t,在确定当次响应音量后，可以将当次音量与上一次音量作差，得到二者的差值，若所述当次音量与上一次音量之间的差值大于预设阈值，说明相邻两次的响应音量差异很大，可能会是代码出现计算误差，导致本次语音输出音量与课堂需求不相符，或者，直接以当次音量计算输出语音时，可能会造成学生或者老师的不适，例如，上一次设备输出音量较小，当次响应音量却很大，可能会给用户带来听力上的负面影响。同理，若此次误差的计算响应时长较大，则会产生较大程度的影响,因此，若所述当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b之间的差值大于预设阈值，获取当次响应内容所需的响应时长t；
[0039]
s5.若响应的时长大于预设时长，在输出所述当次响应内容时，以所述上一次响应音量为起始音量，并按照预设的音量调节步长逐步调整至所述当次响应音量；
[0040]
s6.在按照预设的音量调节步长δ逐步调整至所述教师当次发出的语音音量的过程中，若检测到音量溢出的反馈信息，按照预设的音量调节步长δ反向调整一次响应音量得到目标输出音量,在一个具体实现过程中，在按照预设音量调节步长δ逐步调整至所述当次响应音量b的过程中，可以实时获取用户对当前音量的满意度，若检测到音量不符的反馈信息，按照预设的音量调节步长反向调整一次响应音量得到目标响应音量，这样，能够更加精准的获得与用户实际需求相符的响应音量。
[0041]
一种音量调控模块，应用音量调控方法，包括:
[0042]
(1)音量获取模块，用于获取当前课堂的噪音值α、当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b；
[0043]
(2)修正系数计算模块，用于根据所述当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b，确定音量修正系数ω，生成公式如下:
[0044][0045]
其中γ为预设的语音系数,
[0046]
(3)量计算模块，用于根据所述音量修正系数ω、所述当前课堂的噪音值α和预设的环境系数β，确定当次响应音量o，生成公式如下所示：
[0047]
o＝ω
×
α
×
β。
[0048]
一种智慧课堂互动系统，包括用于显示文本信息的第一显示终端、用于传递教师发出音频信息的语音传声器和多个学生平板显示终端，其特征在于，文本信息经文本调控处理，音频信息经权利要求1的音量调控方法处理后传递给学生平板终端。
[0049]
文本调控处理包括以下步骤：
[0050]
内容获取模组，用于获取来自课堂中智能白板书写的内容以及投屏在屏幕上的文件包括演示文稿ppt和word等格式和投屏程序；
[0051]
文件分块模组，在将内容投放到终端平板前，基于内容获取模组内容，将投屏内容整理并拆分为若干个建议图片,word文件基于页数拆分，并将每一页的内容进行截图生成易于传输且占内存较小的jpg文件,ppt文件同样基于页数拆分，对投屏文件进行整张截图，并将截图划分成若干个独立区域，且将每个独立区域生成对应的目标图片，并生成每个目标图片的页面信息；
[0052]
监控程序模组，将打开投屏文件的程序标记为首要程序；将非文件投屏的程序标记为次要程序；将其他程序标记为非必要程序，用于实时获取顶部程序信息；
[0053]
投屏执行模块：当顶部程序为首要程序时，固定首要程序的缩放比例，并实时采集教师对首要程序的操作，基于教师的操作选择目标图片部分，并将目标图片发送至第一显终端即教室内显示大屏进行显示；当顶部程序为次要程序时，基于投屏协议将次要程序的画面投至学生平板显示终端；当顶部程序为非必要程序时，停止向学生平板显示终端投屏；
[0054]
基于学生平板显示终端采集到的滑动操作，根据预设算法和页面信息更新目标图片，使投屏图片符合学生预期。
[0055]
本实施例中，基于学生平板显示终端采集到的内容，根据预设算法将放大的指尖滑动操作转化为移动向量，基于移动向量计算滑动停止时的页面信息，并基于页面信息更新目标图片，将所述程序截图划分成若干个独立区域，并且围绕全局截图构建二维直角坐标系，并对全局截图进行关键点的点检测，得到目标图像的角点坐标；利用聚类算法对角点坐标进行聚类，将角点坐标划分为n个类簇；基于每个类簇中各个角点坐标在x和y轴上的最大值与最小值，构建一个对应的后续将会放大的虚拟矩形框；基于预设放大系数对各个虚拟矩形框进行放大，得到目标矩形框，，以实现对目标字体的放大效果。
[0056]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种音量调控方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.获取当前课堂的噪音值α、当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b；s2.根据所述当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b，将所述比值与预设的语音系数y的乘积,作为所述音量修正系数ω；s3.将所述音量修正系数ω、所述当前课堂的噪音值α和预设的环境系数β乘积作为所述当次响应音量；s4.上次教师发出的语音音量和当次教师发出的语音音量作差，若差值大于预设阈值,获取当次响应内容所需的响应时长t；s5.若响应的时长大于预设时长，在输出所述当次响应内容时，以所述上一次响应音量为起始音量，并按照预设的音量调节步长逐步调整至所述当次响应音量；s6.在按照预设的音量调节步长δ逐步调整至所述教师当次发出的语音音量的过程中，若检测到音量溢出的反馈信息，按照预设的音量调节步长δ反向调整一次响应音量得到目标输出音量。2.一种音量调控模块，应用权利要求1所述音量调控方法，其特征在于，包括:(1)音量获取模块，用于获取当前课堂的噪音值α、当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b；(2)修正系数计算模块，用于根据所述当前课堂上一次教师发出的语音音量a和当次教师发出的语音音量b，确定音量修正系数ω，生成公式如下:其中γ为预设的语音系数,(3)量计算模块，用于根据所述音量修正系数ω、所述当前课堂的噪音值α和预设的环境系数β，确定当次响应音量o，生成公式如下所示：o＝ω
×
α
×
β。3.一种智慧课堂互动系统，包括用于显示文本信息的第一显示终端、用于传递教师发出音频信息的语音传声器和多个学生平板显示终端，其特征在于，文本信息经文本调控处理，音频信息经权利要求1的音量调控方法处理后传递给学生平板终端。4.根据权利要求3所述智慧课堂互动系统，其特征在于：文本调控处理包括以下步骤：内容获取模组，用于获取来自课堂中智能白板书写的内容以及投屏在屏幕上的文件和投屏程序；文件分块模组，在将内容投放到终端平板前，基于内容获取模组内容，将投屏内容整理并拆分为若干个建议图片；监控程序模组，将打开投屏文件的程序标记为首要程序；将非文件投屏的程序标记为次要程序；将其他程序标记为非必要程序，用于实时获取顶部程序信息；投屏执行模块：当顶部程序为首要程序时，固定首要程序的缩放比例，并实时采集教师对首要程序的操作，基于教师的操作选择目标图片部分，并将目标图片发送至第一显终端即教室内显示大屏进行显示；当顶部程序为次要程序时，基于投屏协议将次要程序的画面
投至学生平板显示终端；当顶部程序为非必要程序时，停止向学生平板显示终端投屏；基于学生平板显示终端采集到的滑动操作，根据预设算法和页面信息更新目标图片，使投屏图片符合学生预期。5.根据权利要求4所述智慧课堂互动系统，其特征在于：基于学生平板显示终端采集到的内容，根据预设算法将放大的指尖滑动操作转化为移动向量，基于移动向量计算滑动停止时的页面信息，并基于页面信息更新目标图片，将所述程序截图划分成若干个独立区域，并且围绕全局截图构建二维直角坐标系，并对全局截图进行关键点的点检测，得到目标图像的角点坐标；利用聚类算法对角点坐标进行聚类，将角点坐标划分为n个类簇；基于每个类簇中各个角点坐标在x和y轴上的最大值与最小值，构建一个对应的后续将会放大的虚拟矩形框；基于预设放大系数对各个虚拟矩形框进行放大，得到目标矩形框。

技术总结
本发明涉及一种音量调控方法、音量调控模块及智慧课堂互动系统，属于声音控制领域以及计算机技术领域。一种音量调控方法，据当前课堂教师上一次发出的语音音量和当次发出的语音音量，确定音量修正系数；根据所述音量修正系数、所述当前课堂的噪音值和预设的环境系数，确定当次平板喇叭应该放送的音量。采用本发明的技术方案，能够快捷准确地调整语音交互设备响应音量，提高音量调整的及时性，进而提高用户体验，提高学习效率并且可以促进老师与学生之间的交流。学生之间的交流。学生之间的交流。


技术研发人员：王紫锐 赵文瀚
受保护的技术使用者：山东师范大学
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/7/12