一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法及其采集装置与流程

专利2022-06-29  126


本申请涉及语音信号处理领域,具体涉及一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法及其采集装置。



背景技术:

目前,麦克风信号采集器普遍采用独立模数转换adc在微控制器的控制下下完成数字对语音信号的采集,与传统独立模拟信号adc采集技术相比,双通道立体声采集技术具有低成本、低功耗、高采样位数、可编程增益控制、较好的同步采集特性、快速ad转换时间等优点,其被广泛用于人工智能语音信号采集终端、数字通讯相机及移动设备语音信号采集及处理领域,是实现设备数字化的一个关键技术。

如图1所示,为现有技术方案中使用独立模数转换adc就行数据采集的基本组成结构,其包括麦克风语音传感单元麦克风1、信号放大单元2、数模转换adc单元3、数据读写控制单元11、时钟发生单元10、pc上位机单元12和存储单元13。时钟发生单元10提供频率为fclk的时钟信号,模数转换adc电路单元3在上述产生的时钟fclk驱动下实现将双通道立体声语音信号模拟信号转换为数字信号的过程,然后数据读写控制单元11使用相同速度的采样时钟(频率为fclk)将此数字信号进行读出并存储,最后使用存储单元13对数字信号进行存储,从而获得期望的语音信号。

对于图1示意的技术方案,将信号放大电路和数模转换电路分离开来,放大电路的放大增益大小难以一致,不能根据输入信号的幅度大小对增益系数进行动态调整,因此会出现信号过放导致的饱和失真的现象。请进一步参考图2中的现有技术方案的数据采集器的测试结果,其中x1所示的是两条曲线代表采集到的两个通道的语音信号的波形,所述实验中两麦克风置于离声源相同距离的位置,从曲线结果可见,在信号的特征点处,如波峰和波谷处,其在时间轴上出现的时间点在同一时刻,可定性的判断出两信号采集的同步特性,如果需要量化采集同步采集的精度可通过互相关函数进行量化测评。

由此可知,现有技术存在如下缺点:(1)语音信号采集器的采样率受采集通道数量和数据读写控制单元核心控制器主频及数字传输带宽的限制,如当pc上位机通过usb线缆与数据读写控制单元通信时,由于usb数据传输带宽的限制,在usb接口进行数据读出时采样速率为200k、量化位数为12位的采集器通道数量不能无限制的扩展,通常只能容纳10通道左右的数据同时采集。

(2)数模转换器adc由于其时钟频率较高,在多通道麦克风语音信号采集电路设计时会遇到时钟驱动能力不足、信号衰减导致采集不同步,电路设计复杂且成本高昂的现象。此外,普通采集器的前置放大电路在电路设计及集成过程中由于电阻、电容等电子器件参数的差异将导致每个通道的放大倍率差别较大,且极易受到外界环境变化的干扰,从而产生模数转换器信号采集的不同步现象恶化及噪声严重的问题。



技术实现要素:

在此本申请实际解决的技术问题是如何多通道采集麦克风阵列的语音信号及获得较优采集效果。为解决上述问题,本申请提供一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法及其采集装置。

根据第一方面,本申请实施例提供一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法,包括以下步骤:

获取多组语音信号,每组语音信号包括相间或相邻两个麦克风的语音信号;

将每一组中的两路语音信号分别进行转换处理,得到所述两路语音信号分别对应的数字信号;

根据所述数字信号合成处理得到多声道的立体声信号。

所述获取多组语音信号,包括:

从一麦克风获取一路语音信号,从与该麦克风间隔设置的另一麦克风获取另一路语音信号,使得一组语音信号包括两个间隔设置的麦克风的语音信号;和/或,

从一麦克风获取一路语音信号,从与该麦克风相邻的另一麦克风获取另一路语音信号,使得一组语音信号包括两个相邻设置的麦克风的语音信号。

所述将每一组中的两路语音信号分别进行转换处理,得到所述两路语音信号分别对应的数字信号,包括:

对于每一组中的两路语音信号,按照预设的采样位数和预设的采样率对所述两路语音信号进行同步的模数转换,得到所述两路语音信号分别对应的数字信号。

在将每一组中的两路语音信号分别进行转换处理前还包括信号放大步骤,所述信号放大步骤包括:

按照预设的放大增益对每一路的语音信号进行放大,以对放大后的语音信号进行模数转换。

所述根据所述数字信号合成处理得到多声道的立体声信号,包括:

对每一组语音信号转换处理后的数字信号分别进行存储;

根据同步存储的数字信号合成处理得到所述多声道的立体声信号。

根据第二方面,本申请实施例提供一种用于麦克风阵列的语音信号采集装置,包括:

多个获取模块,用于分别获取一组语音信号,每组语音信号包括两个相间或相邻的麦克风的语音信号;

多个转换模块,与多个所述获取模块一一对应连接,用于将每一获取模块得到的一组语音信号中的两路语音信号分别进行转换处理,得到所述两路语音信号分别对应的数字信号;

处理模块,与多个所述获取模块连接,用于根据所述数字信号合成处理得到多声道的立体声信号。

所述获取模块从一麦克风获取一路语音信号,从与该麦克风间隔设置的另一麦克风获取另一路语音信号,使得获取的一组语音信号包括两个间隔设置的麦克风的语音信号;和/或,

所述获取模块从一麦克风获取一路语音信号,从与该麦克风相邻的另一麦克风获取另一路语音信号,使得获取的一组语音信号包括两个相邻设置的麦克风的语音信号。

对于每个转换模块,包括两个模数转换电路、数据读写控制单元和时钟发生单元,两个所述模数转换电路分别与该转换模块连接的获取模块连接,所述数据读写控制单元和所述时钟发生单元均与两个所述模数转换电路连接;

对于每一个获取模块得到的一组语音信号中的两路语音信号,所述数据读写控制单元和所述时钟发生单元控制两个所述模数转换电路,以按照预设的采样位数和预设的采样率对所述两路语音信号进行同步的模数转换,得到所述两路语音信号分别对应的数字信号。

所述语音信号采集装置还包括多个信号放大模块,每一个所述信号放大模块设在每一个获取模块和与该获取模块连接的转换模块之间;

多个所述信号放大模块按照预设的放大增益分别对每一路的语音信号进行放大,以对放大后的语音信号进行模数转换。

所述语音信号采集装置还包括多个存储单元,多个所述存储单元分别与多个所述转换模块连接;

多个所述存储单元分别对每一组语音信号转换处理后的数字信号进行存储,以使得所述处理模块从多个所述存储单元中获取同步存储的数字信号以及合成处理得到所述多声道的立体声信号。

存储单元语音信号采集方法本申请的有益效果是:

依据上述实施例的一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法及其采集装置,该语音信号采集方法包括步骤:获取多组语音信号,使每组语音信号包括相间或相邻两个麦克风的语音信号,将每一组中的两路语音信号分别进行转换处理,得到两路语音信号分别对应的数字信号,根据得到的数字信号合成处理得到多声道的立体声信号。第一方面,对麦克风语音信号采用了交叉注入的采集方式,使得相邻或相间的麦克风的语音信号可作为采样参考,既能让每一组语音信号的获取通道具备独立的获取能力,也可实现不同采集位置的同步采集要求,利于提高语音信号的混合采集效果,利于降低多通道麦克风阵列同步采集的设计难度,还利于提高麦克风阵列的语音信号采集的拓展性;第二方面,由于采用对称放大转换结构对一组语音信号进行同步的放大和模数转换操作,可利于保障放大和转换过程的一致性和同步性,尽可能地避免不同步所引起的噪声和失真情形;第三方面,基于该语音信号采集方法构建的采集装置,由于采用了数据读写控制模块来控制语音信号的转换过程,使得转换后的数字信号能够通过双缓冲机制存储和传输;第四方面,由于该语音信号采集装置采用了多个获取模块、多个转换模块和多个存储单元共同构成多个语音信号的采集通道,不但降低了大型麦克风阵列语音信号同步采集的设计难度,使得信号采集的带宽也得到极大提高,还使得麦克风阵列的布线结构得到较好的优化,利于提高信号的信噪比,避免了信号走线长度不一致和检修困难的情形。

附图说明

图1为现有麦克风阵列的语音信号采集器的结构示意图;

图2为现有的麦克风阵列的语音信号采集器的测试效果图;

图3为一种实施例的用于一维麦克风阵列的语音信号采集装置的结构简图;

图4为一种实施例的用于一维麦克风阵列的语音信号采集装置的详细结构示意图;

图5为一种实施例的用于二维麦克风阵列的语音信号采集装置的结构简图;

图6为用于麦克风阵列的语音信号采集方法的流程图;

图7为一种实施例的麦克风阵列的语音信号采集方法的数据流流向示意图;

图8为本申请技术的麦克风阵列的语音信号采集装置的测试效果图之一;

图9为本申请技术的麦克风阵列的语音信号采集装置的同步测试效果图之二。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一:

请参考图3,一种用于麦克风阵列的语音信号采集装置,其包括多个获取模块(如111、112、113、114)、多个转换模块(如121、122、123、124)和处理模块13,下面分别说明。

这里需要说明的是,本申请的麦克风阵列是由多个麦克风按照行列排布以形成一维阵列或二维阵列,甚至是多维阵列。本实施例中,将以多个麦克风(如m1、m2、m3、m4、m5)形成的一维列阵列为例进行说明,这里的麦克风用于接收原始的语音信号将自然语音信号转换为模拟信号输出,麦克风可为具有高灵敏度的mems麦克风传感器,也可以是驻极体或者电容型麦克风传感器,这里不对麦克风的具体类型和具体数量进行限制。

多个获取模块(111、112、113、114)用于分别获取一组语音信号,每组语音信号包括两个相间或相邻的麦克风的语音信号。在一实施例中,获取模块从一麦克风获取一路语音信号,从与该麦克风间隔设置的另一麦克风获取另一路语音信号,使得获取的一组语音信号包括两个间隔设置的麦克风的语音信号,具体可见获取模块当然,还可以通过另一种方式获取麦克风的语音信号,获取模块从一麦克风获取一路语音信号,从与该麦克风相邻的另一麦克风获取另一路语音信号,使得获取的一组语音信号包括两个相邻设置的麦克风的语音信号,具体可见获取模块111。在本实施例中,优选地采用间隔和相邻的两种麦克风语音信号的获取方式,可以对边缘的麦克风采用采用相邻麦克风的语音信号获取方式,而对中间的麦克风采用间隔麦克风的语音信号获取模式。

需要说明的是,获取模块(111、112、113、114)可以是通信线的端口,例如获取模块111作为通信端口来获取分别来自麦克风m1和麦克风m2的语音信号。此外,例如图4中所示的一维麦克风阵列,其主要包括1、2、...m…n个麦克风,用获取模块(111、112、…、114)对该些麦克风进行语音信号采集,其中m、n仅是麦克风的排列序号,获取模块112至114之间也省略多个相同的模块,因此,这里不应该理解为对麦克风数量和获取模块数量(以及转换模块数量)的限制。

多个转换模块(121、122、123、124)与多个获取模块(111、112、113、114)一一对应连接,用于将每一获取模块得到的一组语音信号中的两路语音信号分别进行转换处理,得到该两路语音信号分别对应的数字信号;在转换模块(121、122、123、124)进行模数转换时,可为各个转换模块提供统一的采样信号以控制模数转换过程。在一实施例中,见图4,对于每个转换模块,其包括两个模数转换电路、数据读写控制单元和时钟发生单元,两个模数转换电路分别与该转换模块连接的获取模块连接,数据读写控制单元和时钟发生单元均与两个模数转换电路连接;对于每一个获取模块得到的一组语音信号中的两路语音信号,数据读写控制单元和时钟发生单元控制两个模数转换电路,以按照预设的采样位数和预设的采样率对两路语音信号进行同步的模数转换,得到该两路语音信号分别对应的数字信号。

在一具体实施例中,见图4,例如转换模块121包括两个模数转换电路(1211、1212)、数据读写控制单元1213和时钟发生单元1214,其中,模数转换电路(1211、1212)是常见的模数转换芯片,例如wm8978(芯片wm8978可提供标准的音频dac时钟配置,256fs的mclk给dac和adc),其具有采样位数和采样率可调的特性,数据读写控制单元1213可控制模数转换电路(1211、1212)的采样位数,实现将模数转换得到的数字信号进行读出;该数据读写控制单元1213的核心处理器具有专用于读写数字语音信号的iis接口,接口包含数据读出的时钟信号接口、模数转换数据读出接口、数字音频输出接口;时钟发生单元1214是常见的时钟芯片,可为模数转换电路(1211、1212)提供转换过程的频率信号,通过频率信号来控制模数转换的采样速率;通常,模数转换电路1211和模数转换电路1212会将将转换结果依次缓存到两个数据缓冲区中,数据读写控制单元1213的核心处理器会自动地从这两个数据缓冲区中读取数据。

需要说明的是,模数转换过程的采样位数可在8位、16位、24位中进行选取,而采样率可在8khz、11.025khz、16khz、22.05khz、32khz、44.1khz、48khz、88.2khz、96khz、176.4khz、192khz中进行选取,编程配置。本实施例中,为保证采样的一致性和同步性,可使得每个转换模块具备相同的采样位数和采样率。

需要说明的是,这里可以采用stm32f429作为核心处理器来完成数据的读写和控制操作。那么,数据读写和控制单元1213采用乒乓操作的方式对语音数据高速读出,使得模数转换电路(1211、1213)具有较高的采样率和稳定性。需要说明的是,由于模数转换电路1211和模数转换电路1212采用相同的时钟,使得转换单元内部的两通道模数转换可并行同步执行,为保证时钟信号的稳定性,时钟发生单元1214优选地采用高精度的锁相环电路。

需要说明的是,本实施例的模数转换电路(1211、1212)的内部可使用的多位过采样adc技术,通过多位反馈和高过采样率以减少脉冲跳动和高频噪声的影响,可将信号中夹杂的共模噪声滤除。例如,提供一个可选的高通滤波器和一个可调的陷波滤波器,它有一个可变的中心频率和带宽,中心频率和带宽由a0和a1这两个系数来进行调节,而a0和a1分别由寄存器nfa0[13:0]和nfa1[13:0]来设置。使得a0=(1-tan(wb/2)/(1 tan(wb/2))),a1=-(1 a0)cos(w0),其中,w0=2πfc/fs,wb=2πfb/fs,fc为中心频率,fb为-3db的带宽,fs为采样频率;而寄存器nfa0[13:0]的实际值为-a0乘以2的13次方,寄存器nfa1[13:0]的实际值为-a1乘以2的12次方。

需要说明的是,其他的转换模块(122、124)的结构和功能与转换模块121相同,那么,可参考转换模块121对转换模块(122、124)进行了解,这里不再进行赘述。

进一步地,见图4,语音信号采集装置还包括多个信号放大模块(141、142、…、144),每一个信号放大模块设在每一个获取模块和与该获取模块连接的转换模块之间。该些信号放大模块(141、142、…、144)按照预设的放大增益分别对每一路的语音信号进行放大,以对放大后的语音信号进行模数转换。在一具体实施例中,见图4,信号放大模块141包括信号放大电路1411和信号放大电路1412,分别对获取模块111获取的两路语音信号进行信号放大处理,并将放大后的语音信号分别传输至模数转换电路1211、模数转换电路1212。

需要说明的是,信号放大模块(141、142、…、144)可采用常见的信号放大芯片,其中信号放大电路的增益可通过编程设置,信号放大电路的增益可在-12db到 35.25db范围内调整,调整的步进可设置为0.75db;具体地,可通过stm32f429的iic接口对该增益系数进行设置。在本实施例中,为保证语音信号放大的一致性,优选地设置信号放大模块(141、142、…、144)为相同的增益系数。

本领域的技术人员可以理解,各个时钟发生单元的时钟频率可能略微有差异,而且各个信号发生电路的增益系数也无法做到绝对的一致,因此,本发明采用交叉注入语音信号的获取方式对语音信号进行按组采样,如此,可最大程度地避免语音信号在模数转换过程的不一致性。

进一步地,语音信号采集装置还包括多个存储单元(151、152、…、154),该些存储单元分别与多个转换模块(121、122、…、124)连接。在一实施例中,多个存储单元(151、152、…、154)分别对每一组语音信号转换处理后的数字信号进行存储,以使得处理模块13从存储单元(151、152、…、154)中获取同步存储的数字信号以及合成处理得到所述多声道的立体声信号。

需要说明的是,存储单元(151、152、…、154)可采用tf卡进行数据存储。当麦克风阵列中麦克风数量的增加,受数据传输带宽的限制,将所有数字信号实时从数据读写控制单元中读出变得困难,本发明先将数据缓存到tf卡中,当一阵数据采集结束,一方面从tf卡读出,另一方面可选择通过数据读写控制单元将依次将tf卡中的数据读取后通过诸如usb端口上传到处理模块13,处理模块即可获得期望的数字型的语音信号。

可参考图3和图4,处理模块13与多个获取模块(121、122、123、124)连接,用于根据读取的数字信号(即数字型语音信号)合成处理得到多声道的立体声信号。

需要说明的是,这里可以对得到的一组数字信号或者多组数字信号进行叠加、混音,以达到该些数字信号合成处理的目的,使得每一个合成的音频信号形成一个声道,如此可根据多个合成的音频信号形成多个声道,最终得到多声道的立体声信号。对该些立体声信号分别进行功放、播放,就可产生可辨别的立体声。当人们直接听到立体空间中的立体声时,除了能感受到声音的响度、音调和音色外,还能感受到它们的方位和层次。

在另一个实施例中,可见图5,采用本申请公开的语音信号采集装置对二维的十字麦克风阵列进行语音信号采集,该十字麦克风阵列不仅包括竖列的麦克风m1-m5,还包括横列的麦克风(如m6、m7、m3、m8、m9)。通过多个获取模块和多个转换模块分别与该些麦克风进行间隔连接和相邻连接,使得每个获取模块具有两个语音信号的交叉注入特征。而且,还可以为各个转换模块中的时钟发生单元设置统一的采样信号,使得各个转换模块具备一致性的采样速率。当然,麦克风阵列还可以具有其他的组成方式,但都可以采用本申请公开的语音信号采集装置进行连接,这里不再进行一一说明。

语音信号采集方法实施例二:

请参考图6,本申请在实施例一中请求保护的语音信号采集装置的基础上,还公开一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法,其主要包括步骤s210-s230,下面分别说明。

步骤s210,获取多组语音信号,每组语音信号包括相间或相邻两个麦克风的语音信号。

在一实施例中,例如图2,获取模块(111、112、113、114)从一麦克风获取一路语音信号,从与该麦克风间隔设置的另一麦克风获取另一路语音信号,使得一组语音信号包括两个间隔设置的麦克风的语音信号;和/或,获取模块(111、112、113、114)从一麦克风获取一路语音信号,从与该麦克风相邻的另一麦克风获取另一路语音信号,使得一组语音信号包括两个相邻设置的麦克风的语音信号。

步骤s220,将每一组中的两路语音信号分别进行转换处理,得到该两路语音信号分别对应的数字信号。

在一实施例中,对于每一组中的两路语音信号,按照预设的采样位数和预设的采样率对两路语音信号进行同步的模数转换,得到该两路语音信号分别对应的数字信号。例如图2,数据读写控制单元1213和时钟发生单元1214控制两个模数转换电路(1211、1212),以按照预设的采样位数和预设的采样率对两路语音信号进行同步的模数转换,得到该两路语音信号分别对应的数字信号。

需要说明的是,模数转换过程的采样位数可在8位、16位、24位中进行选取,而采样率可在8khz、11.025khz、16khz、22.05khz、32khz、44.1khz、48khz、88.2khz、96khz、176.4khz、192khz中进行选取,编程配置。本实施例中,为保证采样的一致性和同步性,可使得每个转换模块具备相同的采样位数和采样率。

在另一个实施例中,步骤s210之后且步骤s220之前还可以包括放大步骤,该放大步骤包括:按照预设的放大增益对每一路的语音信号进行放大,以对放大后的语音信号进行模数转换。例如图2,信号放大模块141包括信号放大电路1411和信号放大电路1412,分别对获取模块111获取的两路语音信号进行信号放大处理,并将放大后的语音信号分别传输至模数转换电路1211、模数转换电路1212。

需要说明的是,信号放大模块可采用常见的信号放大芯片,其中信号放大电路的增益可通过编程设置,信号放大电路增益可在-12db到 35.25db范围内调整,调整的步进可设置为0.75db。在本实施例中,为保证语音信号放大的一致性,优选地设置信号放大模块(141、142、…、144)为相同的增益系数。

步骤s230,根据步骤s220中得到数字信号合成处理得到多声道的立体声信号。

在一实施例中,该步骤s230具体包括:对每一组语音信号转换处理后的数字信号分别进行存储,然后根据同步存储的数字信号合成处理得到多声道的立体声信号。例如图2,多个存储单元(151、152、…、154)分别对每一组语音信号转换处理后的数字信号进行存储,以使得处理模块13从存储单元(151、152、…、154)中获取同步存储的数字信号以及合成处理得到所述多声道的立体声信号。

需要说明的是,这里可以对得到的一组数字信号或者多组数字信号进行叠加、混音,以达到该些数字信号合成处理的目的,使得每一个合成的音频信号形成一个声道,如此可根据多个合成的音频信号形成多个声道,最终得到多声道的立体声信号。对该些立体声信号分别进行功放、播放,就可产生可辨别的立体声。当人们直接听到立体空间中的立体声时,除了能感受到声音的响度、音调和音色外,还能感受到它们的方位和层次。

语音信号采集方法为使得本领域的技术人员可以清楚、准确地理解本申请的技术方案,这里将结合图7-图9对技术方案的技术原理和技术效果进行详细说明。

请参考图7,为了实现在信号采集的同时又不耽误系统对信号的处理,以提高信号采集及处理的实时性,本发明采用双缓冲fofo结构,ad转换完毕的数据流首先通过dma存储到m0ar(内存1)中,直到内存1存储满时,硬件会自动将接收数据的缓冲区切换到下一个缓冲m1ar(内存2)中,与此同时,程序通过dma将m0ar(内存1)中的数据写入sd卡保存为wav文件,当m1ar(内存2)存储满了之后,又自动切换到m0ar(内存1)中,归纳起来就是每当一个缓冲数据满了,缓冲区的指针将自发切换到下一个缓冲区,并将数据进行存储,实现了数据的不间断的采集和wav文件的存储。

请参考图8,是现有的通用数据采集器采集到的语音信号波形,图中x1是通过现有双通道同步采集器第一通道对一目标麦克风传感器采集到的信号波形图、x2是通过现有双通道同步采集器第二通道对与第一通道相连的同一麦克风进行采集得到的信号波形图。由于现有通用数据采集器在硬件上语音信号输入端的信号放大部分不具有自动增益控制电路,从而放大电路未能根据输入信号幅度的大小对增益系数进行调整,当外界语音信号的幅度较大或者当麦克风离声源较近时,采集容易出现信号放大倍数过大,从而饱和失真的现象。

请参考图9,为了本申请技术方案提供的验证交叉注入结构对语音信号采集的同步特性,本申请采用对采集到的两路数字型的语音信号进行互相关运算,以求取互相关运算函数的极大值点坐标位置是否在零点处及互相关函数的左右对称性指标作为对采集器同步采集特性和硬件设计对称与否的测评依据。将采集到的两个信号做互相关运算之后的函数曲线,曲线的峰值点处在零点处,因此,两数据采集通道采集到的语音信号具有良好的同步性。

综上所述,本申请提供的技术方案能够降低麦克风阵列的信号采集的难度,提高麦克风阵列的信号采集过程的同步性,从而降低语音信号采集装置的设计难度,使得语音信号采集装置的设计不再受制于信号采集同步的瓶颈,使语音信号采集装置采集到的语音信号的信噪比得到极大的提高,数据传输和数据存储突破现有技术带宽的限制,并且该语音信号采集器在数据读写控制单元内部采用有序的数据缓存机制,在电子线路布线方面也得到了较好的优化。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明,不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换。


技术特征:

1.一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法,其特征在于,包括以下步骤:获取多组语音信号,每组语音信号包括相间或相邻两个麦克风的语音信号;将每一组中的两路语音信号分别进行转换处理,得到所述两路语音信号分别对应的数字信号;根据所述数字信号合成处理得到多声道的立体声信号。

2.如权利要求1所述麦克风阵列语音信号采集方法,其特征在于,所述获取多组语音信号,包括:从一麦克风获取一路语音信号,从与该麦克风间隔设置的另一麦克风获取另一路语音信号,使得一组语音信号包括两个间隔设置的麦克风的语音信号;和/或,从一麦克风获取一路语音信号,从与该麦克风相邻的另一麦克风获取另一路语音信号,使得一组语音信号包括两个相邻设置的麦克风的语音信号。

3.如权利要求1所述的语音信号采集方法,其特征在于,所述将每一组中的两路语音信号分别进行转换处理,得到所述两路语音信号分别对应的数字信号,包括:对于每一组中的两路语音信号,按照预设的采样位数和预设的采样率对所述两路语音信号进行同步的模数转换,得到所述两路语音信号分别对应的数字信号。

4.如权利要求3所述的语音信号采集方法,其特征在于,在将每一组中的两路语音信号分别进行转换处理前还包括信号放大步骤,所述信号放大步骤包括:按照预设的放大增益对每一路的语音信号进行放大,以对放大后的语音信号进行模数转换。

5.如权利要求1-4任一项所述的语音信号采集方法,其特征在于,所述根据所述数字信号合成处理得到多声道的立体声信号,包括:对每一组语音信号转换处理后的数字信号分别进行存储;根据同步存储的数字信号合成处理得到所述多声道的立体声信号。

6.一种用于麦克风阵列的语音信号采集装置,其特征在于,包括:多个获取模块,用于分别获取一组语音信号,每组语音信号包括两个相间或相邻的麦克风的语音信号;多个转换模块,与多个所述获取模块一一对应连接,用于将每一获取模块得到的一组语音信号中的两路语音信号分别进行转换处理,得到所述两路语音信号分别对应的数字信号;处理模块,与多个所述获取模块连接,用于根据所述数字信号合成处理得到多声道的立体声信号。

7.如权利要求6所述的语音信号采集装置,其特征在于,所述获取模块从一麦克风获取一路语音信号,从与该麦克风间隔设置的另一麦克风获取另一路语音信号,使得获取的一组语音信号包括两个间隔设置的麦克风的语音信号;和/或,所述获取模块从一麦克风获取一路语音信号,从与该麦克风相邻的另一麦克风获取另一路语音信号,使得获取的一组语音信号包括两个相邻设置的麦克风的语音信号。

8.如权利要求6所述的语音信号采集装置,其特征在于,对于每个转换模块,包括两个模数转换电路、数据读写控制单元和时钟发生单元,两个所述模数转换电路分别与该转换模块连接的获取模块连接,所述数据读写控制单元和所述时钟发生单元均与两个所述模数转换电路连接;对于每一个获取模块得到的一组语音信号中的两路语音信号,所述数据读写控制单元和所述时钟发生单元控制两个所述模数转换电路,以按照预设的采样位数和预设的采样率对所述两路语音信号进行同步的模数转换,得到所述两路语音信号分别对应的数字信号。

9.如权利要求8所述的语音信号采集装置,其特征在于,还包括多个信号放大模块,每一个所述信号放大模块设在每一个获取模块和与该获取模块连接的转换模块之间;多个所述信号放大模块按照预设的放大增益分别对每一路的语音信号进行放大,以对放大后的语音信号进行模数转换。

10.如权利要求6-9所述的语音信号采集装置,其特征在于,还包括多个存储单元,多个所述存储单元分别与多个所述转换模块连接;多个所述存储单元分别对每一组语音信号转换处理后的数字信号进行存储,以使得所述处理模块从多个所述存储单元中获取同步存储的数字信号以及合成处理得到所述多声道的立体声信号。

技术总结
一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法及其采集装置,该语音信号采集方法包括步骤:获取多组语音信号,使每组语音信号包括相间或相邻两个麦克风的语音信号,将每一组中的两路语音信号分别进行转换处理,得到两路语音信号分别对应的数字信号,根据得到的数字信号合成处理得到多声道的立体声信号。由于对麦克风语音信号采用了交叉注入的采集方式,使得相邻或相间的麦克风的语音信号可作为采样参考,既能让每一组语音信号的获取通道具备独立的获取能力,也可实现不同采集位置的同步采集要求,利于提高语音信号的混合采集效果,利于降低多通道麦克风阵列同步采集的设计难度,还利于提高麦克风阵列的语音信号采集的拓展性。

技术研发人员:郑进吉;李希才;邓智威;李飞燕
受保护的技术使用者:云南师范大学
技术研发日:2018.12.02
技术公布日:2020.06.09

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