CN102711006B - 一种声音采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种声音采集系统，所述系统包括：拾取单元和与其进行声音信号传输的判断单元；本发明提供的声音采集系统，能够真正采集声音的原始动态，降低音频失真的风险；提高声系统的细节和动态再现能力；提高声系统模拟人在非自然声场中听音体验的逼真性。

Description

一种声音采集系统

技术领域

本发明属于声音系统领域，具体涉及一种声音采集系统。

背景技术

现有的声音系统从贝尔发明电话到爱迪生发明留声机以来，都采用的是一轨记录载体来记录声音和传输声音(同一个话筒的声音)，即使有些录音装置可以通过一定的设定来记录成两轨，但是也不存在判断装置，需要人工手动选择最终需要的信号，更没有形成多级动态的音频流。

传统的录音系统不存在声音判断过程。传统的录音系统将声音从话筒信号放大器放大成线路电平以后，往往直接记录在模拟媒介上或经过AD以后直接记录在数字媒介上。传统的录音系统为了不失真采取的方法是在声音从话筒信号放大器放大成线路电平以后，直接加一个压缩器或者限制器，这样可以控制声音不超过记录媒介的动态范围，但是实际上声音的原始动态已经被非线性的改变了。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种声音采集系统，能够真正采集声音的原始动态，降低音频失真的风险；提高声系统的细节和动态再现能力；提高声系统模拟人在非自然声场中听音体验的逼真性。

为实现上述目的，本发明提供一种声音采集系统，其改进之处在于，所述系统包括：拾取单元和与其进行声音信号传输的判断单元。

本发明提供的优选技术方案中，所述拾取单元包括换能器、话筒信号分配器、多级放大单元、A/D转换器和信号分配器；所述换能器将接收到的声音信号传递到所述话筒信号分配器，所述话筒信号分配器将声音信号分配到各个输入通道(ICH1,ICH2,ICH3……ICHN)；所述多级放大单元将各个输入通道中的声音信号进行不同级别的放大处理；所述A/D转换器将经过放大处理的声音信号进行模数转换，所述信号分配器(1,2,3……n)接收经过模数转换的各个声音信号。

本发明提供的第二优选技术方案中，在所述输入通道1(ICH1)与所述多级放大单元之间设置有PAD衰减效果器。

本发明提供的第三优选技术方案中，所述判断单元包括并列设置的寄存式判断装置和流信号实时判断装置；所述寄存式判断装置和所述流信号实时判断装置分别接收所述信号分配器(1,2,3……n)传输的声音信号。

本发明提供的第四优选技术方案中，所述流信号实时判断装置，包括：判断模块和数字处理器；所述流信号实时判断装置根据电平的高低，对声音信号进行判断并输出。

本发明提供的第五优选技术方案中，所述判断模块依次对每一路输入通道(ICH1,ICH2,ICH3……ICHN)中的声音信号的电平是否低于切分值进行判断，若声音信号的电平低于切分值，则所述数字处理器将该声音信号输出到相应的输出通道(OCHn)；若信号高于切分值，则对该路信号进行抑制，寄存器开始判断ICHn+1路信号，直到信号低于切分值；所述寄存器设置在所述寄存式判断装置中；其中，切分值为小于0dbfs的任意值，由用户设定。

本发明提供的第六优选技术方案中，所述各个输出通道(OCHn)的声音信号直接在记录媒介上进行记录。

本发明提供的第七优选技术方案中，所述记录媒介是包含数字和模拟记录的记录载体，所述记录媒介包括闪存、磁带和磁盘存储器。

本发明提供的第八优选技术方案中，所述寄存式判断装置包括缓存器、失真判断模块、信号判断模块和存储器；所述失真判断模块和所述信号判断模块分别和所述缓存器连接，所述信号判断模块与所述存储器连接。

本发明提供的第九优选技术方案中，所述缓存器存储所述信号分配器(1,2,3……n)发出的声音信号；所述失真判断模块对存储在所述缓存器中的声音信号依次进行失真判断，将失真的声音信号从所述缓存器中删除；所述信号判断模块从所述缓存器中的各个不失真的声音信号中选择一路离0dbfs最近的信号，将该路信号传输到所述存储器。

本发明提供的第十优选技术方案中，所述失真判断模块在进行声音信号的失真判断时，若所述缓存器只剩一路声音信号，则所述信号判断模块将该路声音信号传输到所述存储器。

本发明提供的较优选技术方案中，所述系统设置有接收所述信号分配器(1,2,3……n)传输的声音信号的信号流选择器。

本发明提供的第二较优选技术方案中，所述信号流选择器从接收的声音信号中选择出兼容传统拾音过程的实时信号流。

本发明提供的第三较优选技术方案中，所述系统设置有干扰排除装置，所述干扰排除装置设置在所述换能器和所述话筒信号分配器之间。

本发明提供的第四较优选技术方案中，所述干扰排除装置设置在所述话筒信号分配器和所述PAD衰减效果器之间。

与现有技术比，本发明提供的一种声音采集系统，能够真正的采集声音的原始动态，大大降低音频失真的风险，可在专业录音过程中大大降低人的工作量，而且本系统在自动拾音和录音过程中可大大增加动态范围；还可为声处理系统和扩声系统提供相应多级动态声音信号，本系统可兼容于传统录音和拾音过程，本系统若用于通信系统，配合声音处理和再现系统使用，可在低码率状态下实现大动态高保真传输声音。

附图说明

图1为声音采集系统的拾取单元、判断单元结构图。

具体实施方式

本发明提供一种声音采集系统，其包括：

声音信号拾取、判断及采集装置和方法。

将自然声场中的声音经过声电换能器后，通过话筒信号分配器将信号分配为相同的多路，对每一路信号进行不同的放大级别。每一路的放大级别，以及他们之间的级差可由用户自定义。用户可以将其中一路或多路使用PAD[4]衰减后再进行放大。

放大后的每一路信号分别送入一台信号分配器，再做一次分配，将每一条信号分成三路，下文称a组、b组、c组。

若用户使用的是数字音频系统则在信号放大后，分别对每一级进行模拟到数字转换(AD转换)后，再将信号送入信号分配器。附图中含有AD转换环节，模拟系统不包含此环节。

将a组信号送入流信号实时判断装置，该判断装置根据电平的高低，对信号进行判断并做出取舍。

以数字音频系统举例，其具体的取舍检测算法是：

状态A：系统先对放大级别最大一级的通路(ICH1)[2]信号进行判断，若信号离不失真还大于6db时(即满刻度电平表低于切分值时。这个数字可根据用户设置的变量，在此只是推荐值)，数字处理器将此信号输出到第一轨(OCH1)[3]；此时所有其它放大级别的通路，均处于抑制阶段。

状态B：当ICH1信号达到切分值时，流信号实时判断装置将输出信号开始进行数字电平压缩处理，使其输出信号为0，这样OCH1就会关闭信号。其进行压缩的启动时间和释放时间是可调的；在这同时，系统对ICH2关闭抑制，使信号输出到OCH2；其释放时间和处理第一通道的压缩时间是经过准确调校的，这样OCH1和OCH2信号就可以进行无缝的叠化拼接，形成相位完全一致的准确信号；

若ICH2的状态到达切分值时，其轨道又将执行状态B在ICH1进行的相同操作，故输出信号又将从OCH2向OCH3转移；

因此，总结这个过程，我们得出流信号实时判断装置，最终实际上是在选择信号是在OCHN上还是输出在OCH(N+1)上。

在取舍后，将得到的每一路OCH分别同时记录到多条记录媒介上，或将信号传递给本发明在后文中提供的多级别声音处理再现装置或直接在记录媒介上进行记录。

在数字音频系统中，根据3所做的处理后，将b组信号传递给寄存式判断装置，由判断装置做出判断，选择离峰值失真点最近且不失真的一条信号，存储于一条记录媒介上,这一条兼容于传统的数字音频声系统记录、处理、再现方法。[5]

寄存式判断装置工作原理：

状态A：所有信号均不失真，这时将所有信号均被保留在缓存内。

状态B：若某一路信号失真，其它路信号不失真，这时将失真一路信号从缓存内删除。

状态C：若B过程发生后，只剩一路信号也失真，此时将这一路信号保留。

状态D：信号流完成进入后，若有多路可选择信号，选择一路离0dbfs最近的信号。记录到最终储存器内

状态E：信号流完成进入后，若状态C发生，则将信号记录到最终储存器内，并加以特别信号标签告知用户。

说明A：若信号流进入时间过大，导致缓存占满，寄存式判断器可以将数据暂存在最终的储存器内，信号流完成进入后完成判断，选择好数据，再将不需要的数据进行删除。

说明B：对于突发性非自然声场脉冲，本系统有解决办法。

将c组信号传递到信号流选择器，选择出兼容于传统拾音过程产生的实时信号流。

在设备实际制造中，本系统可以在信号流中加一个干扰排除装置，以免换能器在实际使用中的磕碰、风感噪音、线路插拔、虚焊或突发性系统原发性噪声等信号对以后环节的记录和判断过程产生影响。

流信号实时判断装置既可以由数字电路和程序实现也可以用压扩模拟电路直接实现。

脚标说明：

[1]一种用于声音处理的设备和算法，其作用是将低于某个电平的声音抑制。

[2]ICH1即为No.1input channel的缩写，ICH即为在判断器前的输入通道的描述，其数字为从高到低放大级数的排列次序。下文不再累述。

[3]OCH1即为No.1output chiannel的缩写，OCH即为在判断器后的输出通道描述其数字为从高到低放大级数的排列次序。下文不再累述。

[4]一种信号衰减器，通常用在信号进入话筒放大器之前，对信号进行衰减，这样做的作用是，若没有放大的的信号已经超出了话筒信号放大器的最大输入值设置，使用此Pad电路可以让信号工作在正常范围内。

[5]在模拟声音系统中，这个流程不存在，这个流程仅在数字系统中成立。

本系统优势：

真正的记录声音的原始动态。

大大降低音频失真的风险。

因为以上两点，这套系统可以在专业录音过程过大大降低人的工作量。

本套系统在自动拾音和录音过程中大大增加动态范围。

可以为本专利后面的声处理系统和扩声系统提供相应多级动态声音信号。

本系统可兼容于传统录音和拾音过程。

本系统若用于通信系统，配合后文中的声音处理和再现系统，可以在低码率状态下实现大动态高保真传输声音。

声音记采集系统和方法的应用领域：电影院，家庭以及多媒体高保真音箱领域，耳机(个人音箱)领域，计算机音频领域，演出、公共广播领域，车载以及其它交通工具内音箱领域以及电视台、电台音频领域，通信领域。

如图1所示，一种声音采集系统，包括：拾取单元和与其进行声音信号传输的判断单元。

所述拾取单元包括换能器、话筒信号分配器、多级放大单元、A/D转换器和信号分配器；所述换能器将接收到的声音信号传递到所述话筒信号分配器，所述话筒信号分配器将声音信号分配到各个输入通道(ICH1,ICH2,ICH3……ICHN)；所述多级放大单元将各个输入通道中的声音信号进行放大处理；所述A/D转换器将经过放大处理的声音信号进行模数转换，所述信号分配器(1,2,3……n)接收经过模数转换的各个声音信号。

在所述输入通道1(ICH1)与所述多级放大单元之间设置有PAD衰减效果器。

所述判断单元包括并列设置的寄存式判断装置和流信号实时判断装置；所述寄存式判断装置和所述流信号实时判断装置分别接收所述信号分配器(1,2,3……n)传输的声音信号。

所述流信号实时判断装置，包括：判断模块和数字处理器；所述流信号实时判断装置根据电平的高低，对声音信号进行判断并输出。

所述判断模块依次对每一路输入通道(ICH1,ICH2,ICH3……ICHN)中的声音信号的电平是否低于切分值进行判断，若声音信号的电平低于切分值，则所述数字处理器将该声音信号输出到相应的输出通道(OCHn)；若信号高于切分值，则对该路信号进行抑制，寄存器开始判断ICHn+1路信号，直到信号低于切分值；所述寄存器设置在所述寄存式判断装置中；其中，切分值为小于0dbfs的任意值，由用户设定。

所述各个输出通道(OCHn)的声音信号直接在记录媒介上进行记录。

所述记录媒介是包含数字和模拟记录的记录载体，所述记录媒介包括闪存、磁带和磁盘存储器。

所述寄存式判断装置包括缓存器、失真判断模块、信号判断模块和存储器；所述失真判断模块和所述信号判断模块分别和所述缓存器连接，所述信号判断模块与所述存储器连接。

所述缓存器存储所述信号分配器(1,2,3……n)发出的声音信号；所述失真判断模块对存储在所述缓存器中的声音信号依次进行失真判断，将失真的声音信号从所述缓存器中删除；所述信号判断模块从所述缓存器中的各个不失真的声音信号中选择一路离0dbfs最近的信号，将该路信号传输到所述存储器。

所述失真判断模块在进行声音信号的失真判断时，若所述缓存器只剩一路声音信号，则所述信号判断模块将该路声音信号传输到所述存储器。

所述系统设置有接收所述信号分配器(1,2,3……n)传输的声音信号的信号流选择器。

所述信号流选择器从接收的声音信号中选择出兼容传统拾音过程的实时信号流。

所述系统设置有干扰排除装置，所述干扰排除装置设置在所述换能器和所述话筒信号分配器之间。

所述干扰排除装置设置在所述话筒信号分配器和所述PAD衰减效果器之间。

需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。

Claims (10)

1.一种声音采集系统，其特征在于，所述系统包括：拾取单元和与其进行声音信号传输的判断单元；

所述拾取单元包括换能器、话筒信号分配器、多级放大单元、A/D转换器和信号分配器；所述换能器将接收到的声音信号传递到所述话筒信号分配器，所述话筒信号分配器将声音信号分配到各个输入通道(ICH1，ICH2，ICH3……ICHN)；所述多级放大单元将各个输入通道中的声音信号进行不同级别的放大处理；所述A/D转换器将经过放大处理的声音信号进行模数转换，所述信号分配器(1，2，3……n)接收经过模数转换的各个声音信号；

所述判断单元包括并列设置的寄存式判断装置和流信号实时判断装置；所述寄存式判断装置和所述流信号实时判断装置分别接收所述信号分配器(1，2，3……n)传输的声音信号；

所述流信号实时判断装置，包括：判断模块和数字处理器；所述流信号实时判断装置根据电平的高低，对声音信号进行判断并输出；

所述寄存式判断装置包括缓存器、失真判断模块、信号判断模块和存储器；所述失真判断模块和所述信号判断模块分别和所述缓存器连接，所述信号判断模块与所述存储器连接；

所述缓存器存储所述信号分配器(1，2，3……n)发出的声音信号；所述失真判断模块对存储在所述缓存器中的声音信号依次进行失真判断，将失真的声音信号从所述缓存器中删除；所述信号判断模块从所述缓存器中的各个不失真的声音信号中选择一路离0dbfs最近的信号，将该路信号传输到所述存储器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述输入通道1(ICH1)与所述多级放大单元之间设置有PAD衰减效果器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述判断模块依次对每一路输入通道(ICH1，ICH2，ICH3……ICHN)中的声音信号的电平是否低于切分值进行判断，若声音信号的电平低于切分值，则所述数字处理器将该声音信号输出到相应的输出通道(OCHn)；若信号高于切分值，则对信号高于切分值的输入通道中的信号进行抑制，寄存器开始判断ICH_(n+1)路信号，直到信号低于切分值；所述寄存器设置在所述寄存式判断装置中；其中，切分值为小于0dbfs的任意值，由用户设定。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述输出通道(OCHn)的声音信号直接在记录媒介上进行记录。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述记录媒介是包含数字和模拟记录的记录载体，所述记录媒介包括闪存、磁带和磁盘存储器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述失真判断模块在进行声音信号的失真判断时，若所述缓存器只剩一路声音信号，则所述信号判断模块将该路声音信号传输到所述存储器。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统设置有接收所述信号分配器(1，2，3……n)传输的声音信号的信号流选择器。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述信号流选择器从接收的声音信号中选择出兼容传统拾音过程的实时信号流。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统设置有干扰排除装置，所述干扰排除装置设置在所述换能器和所述话筒信号分配器之间。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述干扰排除装置设置在所述话筒信号分配器和PAD衰减效果器之间。