CN103366756A - 一种声音信号的接收方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种声音信号的接收方法，包括：通过至少两个接收点接收声音信号；依据各个接收点接收到的信号的强度差判定声源所在方向；依据声源方向调整接收点的接收方位；在调整后的方位上，通过所述至少两个接收点接收声音信号，并对所接收的声音信号进行叠加降噪处理。应用本申请提供的声音信号的接收方法，能够在声控设备采集语音信号过程中，对声控设备相对音乐的朝向进行方向调整，使声控设备能够更加准确的接收语音信号，及时对用户的指令进行反应。

Description

一种声音信号的接收方法及装置

技术领域

本申请涉及声控领域，特别涉及一种声音信号的接收方法及装置。

背景技术

随着信息科技的发展，声控设备的应用越来越广泛，人们可以在不接触设备的情况下，通过语音发送指令的方式指示设备做相应的操作。

如，用户可以通过语音的方式发送指令，控制机器人做相应的动作为用户进行服务；用户在驾车过程中，可以通过直接向手机说出联系人姓名，从而控制手机对相应的联系人进行检索通话或发送语音信息。

现有的声控设备在具体的应用过程中，由于声控设备语音接收方向不确定，当声控设备的语音接收方向与音源的所处方向相反时，则不能很好的接收语音信号；如机器人背对用户时，用户在机器人的背后发送语音指令，则机器人的前方不能很好的接收语音信号；及时作出反应为用户进行服务。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种声音信号的接收方法及装置，以解决现有技术中当声控设备语音接收方向不在音源所处方向时，不能很好接收语音信号的问题。其具体方案如下：

一种声音信号的接收方法，包括：

通过至少两个接收点接收声音信号；

依据各个接收点接收到的语音信号的强度差判定声源所在方向；

依据声源方向调整接收点的接收方位；

在调整后的方位上，通过所述至少两个接收点接收声音信号，并对所接收的声音信号进行叠加降噪处理。

上述的方法，优选的，所述至少两个接收点分为主接收点和辅助接收点；

所述依据声源方向调整接收点的接收方位包括：将主接收点转向对准声源，辅助的接收点相对偏向。

上述的方法，优选的，所述对接收的声音信号进行叠加降噪处理包括：

抵消所述主接收点接收的语音信号中与所述辅助接收点接收的语音信号频率相重叠的部分，并将经过抵消的语音信号作为声源信号。

上述的方法，优选的，还包括：

依据预设的放大规则对所述声源信号进行放大。

一种声音信号的接收装置，包括：

判定单元，用于通过至少两个接收点接收声音信号；并依据各个接收点接收到的语音信号的强度差判定声源所在方向；

调整单元，用于依据声源方向调整接收点的接收方位；

接收单元，用于在调整的方位上，通过所述至少两个接收点接收声音信号，并对接收的声音信号进行叠加降噪处理。

上述的装置，优选的，所述至少两个接收点分为主接收点和辅助接收点；

所述调整单元包括：

第一调整子单元，用于将主接收点转向对准声源；

第二调整子单元，用于将辅助接收点相对偏向所述声源。

上述的装置，优选的，所述至少两个接收点分为主接收点、第一辅助接收点和第二辅助接收点；

所述调整单元包括：

第一调整子单元，用于将主接收点转向对准声源；

第二调整子单元，用于将所述第一辅助接收点和第二辅助接收点相对偏向所述声源。

上述的装置，优选的，所述至少两个接收点为麦克风阵列；

所述麦克风阵列包括：主麦克风；以及；

设置在所述主麦克风周围的至少一个辅助麦克风。

上述的装置，优选的，所述接收单元包括：

抵消子单元，用于抵消所述主接收点接收的语音信号中与所述辅助接收点接收的语音信号频率相重叠的部分，并将经过抵消的语音信号作为声源信号。

上述的装置，优选的，还包括：

放大单元，用于依据预设的放大规则对所述声源信号进行放大。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请提供的一种声音信号的接收方法，通过至少两个接收点接收声音信号；依据各个接收点接收到的信号的强度差判定声源所在方向；依据声源方向调整接收点的接收方位；在调整后的方位上，通过所述至少两个接收点接收声音信号，并对所接收的声音信号进行叠加降噪处理。应用本申请提供的声音信号的接收方法，能够在声控设备采集语音信号过程中，对声控设备相对音乐的朝向进行方向调整，使声控设备能够更加准确的接收语音信号，及时对用户的指令进行反应。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一种声音信号接收方法实施例1的流程图；

图2为本申请的一种声音信号接收方法实施例2的流程图；

图3是本申请的一种声音信号接收方法实施例3的流程图；

图4是本申请的一种声音信号接收方法实施例3的一具体方法的流程图；

图5是本申请的一种声音信号接收方法实施例3的一具体方法的流程图；

图6是本申请的一种声音信号接收方法实施例4的流程图；

图7是本申请的一种声音信号接收方法层次采集语音信号的示意图；

图8是本申请的一种声音信号接收方法层次采集语音信号的示意图；

图9是本申请的一种声音信号接收方法层次采集语音信号的示意图；

图10是本申请的一种声音信号接收方法层次采集语音信号的示意图；

图11是本申请的一种声音信号接收装置实施例1的结构框图；

图12是本申请的一种声音信号接收装置实施例2的结构框图；

图13是本申请的一种声音信号接收装置实施例3的结构框图；

图14是本申请的一种声音信号接收装置实施例4的结构框图；

图15是本申请的一种声音信号接收装置实施例5的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

参考图1，示出了本申请的一种声音信号接收方法实施例1的流程图，该方法，包括：

步骤S101：通过至少两个接收点接收声音信号；

步骤S102：依据各个接收点接收到的信号的强度差判定声源所在方向；

步骤S103：依据声源方向调整接收点的接收方位；

步骤S104：在调整后的方位上，通过所述至少两个接收点接收声音信号，并对所接收的声音信号进行叠加降噪处理。

本申请中，所述至少两个接收点分为主接收点和辅助接收点；调整过程中，将主接收点转向对准声源，辅助的接收点相对偏向声源。

所述降噪过程中，抵消所述主接收点接收的语音信号中与所述辅助接收点接收的语音信号频率相重叠的部分，并将经过抵消的语音信号作为声源信号。

在图1的基础上，图2示出了本申请实施例提供的实施例2的方法流程图，本申请实施例提供的方法还包括：

步骤S105：对经过降噪处理的声音信号进行放大处理。

参考图3，示出了本申请的一种声音信号接收方法实施例3的流程图，该语音调节方法应用于任意声控设备，包括：

步骤S201：按预设的语音规则，层次接收所述声控设备周围的语音信号；

本申请示出的一种声音信号接收方法，可根据声控设备的实际应用场景对接收的语音信号进行限定，如记录用户或控制设备发出声音的音色、音质以及频率等，作为筛选条件，将所述筛选条件作为预设的语音规则，在实际应用过程中，使声控设备对需要接收的语音信号进行筛选，只接收满足条件的语音信号，如当声控设备为机器人时，可设定机器人只接收固定某几个人的声音命令，依据命令发出者的音色、音质等筛选条件，对其它人发出的声控命令忽略。

本申请提供一具体实例对上述当声控设备为机器人时，本申请一种声音信号接收方法的具体实施过程进行描述：

假设在一固定区域范围内，机器人M位于一固定位置，在机器人M周围存在若干用户进行会话，设定机器人M只接收用户1声音指令，预先使用机器人自身的录音设备对用户1的声音进行录制保存。

在多个用户进行会话过程中，机器人M的语音接收设备实时采集各个用户的发出的语音信号，并将接收的语音信号与预先录制的语音进行音色比对，当存在某一语音信号与预先录制的语音的音色相符合时，表明该语音信号由用户1发出，此时，机器人M通过设置在机器人M上的至少两个接收点对用户1发出的语音信号进行接收；本申请实施例中机器人M上的至少两个接收点为设置在机器人M上的主麦克风和至少一个辅助麦克风；

机器人M通过比较主麦克风和辅助麦克风接收到的用户1的语音信号强度，依据主麦克风和辅助麦克风接收到的语音信号的强度差判定用户1所在方向，然后，调整主麦克风的朝向，使主麦克风对准用户1所在方向，从而使机器人M能够更加准确的接收用户1发出的语音信号；同时，相对调整辅助麦克风朝向，使辅助麦克风相对偏向用户1所在方向，通过主麦克风与辅助麦克风相结合接收用户1语音信号的方式，对周边环境中的噪声进行降噪处理。

上述实施例中，机器人M中可设置多个不同用户的声音，如设置机器人M只接收用户1及用户2发出的语音指令，则在接收各个用户的语音信号时，分别与预先存储的用户1及用户2的语音的音色进行比对，并依据对用户1及用户2的语音信号的接收时间的先后顺序分别对机器人M上的主麦克风及辅助麦克风的朝向进行调节。

本申请还提供了另一具体实例对上述当声控设备为机器人时，本申请一种声音信号接收方法的具体实施过程进行描述：

假设在一固定区域范围内，机器人位于一固定位置处，在机器人M周围存在若干用户进行会话，在机器人M的视频采集装置中预设机器人M的启动指令，即当机器人M采集用户的一具体手势动作或其它动作时，机器人M启动，向发出该手势动作的用户所在位置进行移动。或通过至少两个接收点接收的声音信号为语音指令时，机器人M启动，向发出该语音指令的用户所在位置进行移动。例如，在机器人M周围存在若干用户进行会话，其中，有一个用户发出语音指令“机器人过来”等。当然也可以是也可以用语音和手势的结果来确定用户(即声音源)的位置。

如，在某一时间点，用户3向机器人M做出一手势动作或/和语音指令，机器人M在接收到用户3发出的手势动作或/和语音指令时，启动其移动装置，向用户3所在位置进行移动，当移动至用户3所在位置的一定范围内时，机器人M将其上设置的主麦克风的朝向向用户1所在方向进行调整，使机器人M能够更加准确清晰的接收用户3发出的语音信号，同时，相对调整辅助麦克风朝向，使辅助麦克风相对偏向用户3所在方向，通过主麦克风与辅助麦克风相结合接收用户3语音信号的方式，对接收到的用户3的语音信号进行降噪处理，并通过扬声器对经过降噪处理的语音信号进行放大，从而更好的获得用户3发出的语音。

若此时，机器人M的视频采集装置采集到用户4发出同样的手势信号，则，机器人M向用户4所在方向进行移动，执行与对待用户3一致的语音信号采集过程，采集用户4发出的语音信号。

本申请实施例中，机器人M采集的启动手势可为一固定手势动作，也可根据不同的用户设定不同的手势动作，然后对不同的手势动作针对不同用户进行匹配，当采集的手势动作与该动作的发出用户相匹配时，启动移动装置，向该用户的方向进行移动。

参考图4，示出了本申请中层次接收声控设备周围语音信号的方法流程图，包括：

步骤S301：选定目标语音信号接收点；

选定一目标信号接收点，该接收点可设置在声控设备上，也可根据预设的设定规则设定在声控设备周边范围内，具体的实施过程中，选定的目标语音信号接收点与声控设备的距离值需满足一定的范围，所述距离值的设定范围根据所述声控设备自身的功率大小进行设定。

步骤S302：以所述目标语音信号接收点为中心，按预设的设定规则，在所述目标语音接收点周围层次设定至少两个子接收点；

将目标语音信号接收点作为中心点，按预设的设定规则，在所述目标语音信号接收点周围层次设定至少两个子接收点；设定子接收点的个数根据所述子接收点与目标语音信号接收点的相对位置进行选择。

参考图7，示出了目标语音信号为中心点，其周围设定两个子接收点的结构示意图，图7为子接收点相对目标语音信号接收点进行设置的一种实例，目标语音信号接收点A为圆心，子接收点B、C位于以A为圆心，R为半径的圆上，R的值根据实际操作过程中具体的应用进行设定；B、C之间存在一定角度，即B、C不重合为一点即可；且B、C在圆上的位置不固定，圆边相当于一移动轨道，B、C可在一定的时间周期内在所述圆边轨道上进行移动。

参考图8，示出了目标语音信号接收点为中心点，其周围设定两个子接收点的结构示意图；图8为子接收点相对目标语音信号接收点进行设置的一种实例，目标语音信号接收点O为圆心，子接收点B、C分别位于以A为圆心，R1为半径及R2为半径的圆上，B、C可与O在一条直线上，且B、C在圆上的位置不固定，两个圆边分别相当于两条移动轨道，B、C可分别在属于自己的轨道上在一定时间周期内互补干涉的做圆周运动。其中，R1与R2的值根据实际操作过程中具体的应用进行设定。

以图8所示的层次设定布局为例，A、B、C分别采集声控设备周围的语音信号，假设某一时刻划定A所在水平线L3、C所在水平线L2、B所在水平线L1，L1、L2及L3处于平行状态，对于接收的各个方向的语音信号，当音源发射的语音信号的方向与所述L1的垂直时，假设信号的传播方向为L1至L2的方向，则B、C、A依次接收的语音信号的强度会逐渐减弱，因此可判定语音信号从B的方位向A处传播，且因为此时语音信号的传播方向与L1垂直，则音源的方位为A至B的矢量方位。

并且，由于B、C是可沿轨道进行圆周运动的，所以每一时刻接收的信号强度不同，由此逐一判定B的最大信号强度，为音源的方位。

参考图9，示出了目标语音信号接收点为中心点，其周围设定三个子接收点的结构示意图，图9为子接收点相对目标语音信号接收点进行设置的一种实例，目标语音信号O接收点为中心，子接收点P、Q、S以预设的设定规则设定在所述O的周围，分别比较O与P、Q、S接收语音信号的强度差，如OP＞OQ＞OS，则判定OP的方位为音源所在方位，再通过详尽的计算方法，计算OP与OQ之间的方位值，寻求一信号最强点，将O与所述最强点之间的矢量方向作为音源所在的方向。

参考图10，示出了目标语音信号接收点为中心点，其周围设定多个子接收点的结构示意图，其处理过程与上述各个布局中的处理过程一致，相对上述处理过程中，设定的子节点为多个，各个子节点与目标语音信号接收点之间的语音信号的强度差确定更加准确，能够更加精准的确定音源的方向。

步骤S303：应用所述目标语音信号接收点及所述子接收点对所述声控设备周围的语音信号进行层次接收。

应用上述各个子节点布局，各个子节点分别接收其周边的语音信号，并将其接收的语音信号发送至声控设备的控制器中进行分析处理。

步骤S202：依据各个层次之间接收语音信号的信号强度差判定音源所在方向，并将所述声控设备向音源方向进行调节。

参考图5，示出了本申请层次接收语音信号并对所述语音信号进行处理的流程图，包括：

步骤S401：依次获取所述目标语音信号接收点接收语音信号与各个子接收点所接收语音信号的信号强度差；

各个子接收点会将其接收的语音信号发送至控制器中，由控制器进行集中分析处理，所述控制器可设置于声控设备中，也可单独存在。

步骤S402：当存在任一子接收点接收语音信号与目标语音信号接收点接收语音信号的强度差满足预设强度差规则时，判定该子接收点相对所述目标语音信号接收点所在方向为音源方向。

该过程在上述的布局过程中，已经进行了详细介绍，此处不再赘述。

参考图6，本申请实施例提供的语音调节方法在图3所述实施例的基础上，还包括：

步骤S203：对所述声控设备接收的所述音源方向的声音信号进行去噪处理。

本申请实施例提供的去噪处理过程为，以图10所示的布局为例，图中a1与a0接收的信号的强度不同，以a0接收的语音信号强度减去a1所接收信号的强度，去除语音信号的噪音信号；将剩余的信号作为音源的信号，对所述音源信号进行放大处理，获得经过去噪处理的音源信号。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

与上述本申请一种声音信号接收装置实施例1提供的方法相对应，参见图11，本申请还提供了一种声音信号接收装置实施例1，本申请实施例中，该装置包括：

判定单元501，用于通过至少两个接收点接收声音信号；并依据各个接收点接收到的信号的强度差判定声源所在方向；

调整单元502，用于依据声源方向调整接收点的接收方位；

接收单元503，用于在调整的方位上，通过所述至少两个接收点接收声音信号，并对接收的声音信号进行叠加降噪处理。

上述装置中，优选的，如本申请实施例提供的图12所示，所述至少两个接收点分为主接收点和辅助接收点；

所述调整单元502包括：

第一调整子单元504，用于将主接收点转向对准声源；

第二调整子单元505，用于将辅助接收点相对偏向所述声源。

所述接收单元503包括：

抵消子单元506，用于抵消所述主接收点接收的语音信号中与所述辅助接收点接收的语音信号频率相重叠的部分，并将经过抵消的语音信号作为声源信号。

放大单元507，用于依据预设的放大规则对所述声源信号进行放大

与上述本申请一种声音信号接收方法实施例3所提供的方法相对应，参见图13，本申请还提供了一种声音信号接收装置实施例3，在本实施例中，该语音调节装置应用于声控设备，可以包括

接收器601，用于按预设的语音规则，层次接收所述声控设备周围的语音信号；

调节器602，用于依据各个层次之间接收语音信号的信号强度差判定音源所在方向，并将所述声控设备向音源方向进行调节。

参见图14，在图13的基础上，本申请实施例提供的调节装置中，接收器601包括：

选定单元603，用于选定目标语音信号接收点；

设定单元604，用于以所述目标语音信号接收点为中心，按预设的设定规则，在所述目标语音接收点周围层次设定至少两个子接收点；

应用单元605，用于应用所述目标语音信号接收点及所述子接收点对所述声控设备周围的语音信号进行层次接收。

调节器602包括：

获取单元606，用于依次获取所述目标语音信号接收点接收语音信号与各个子接收点所接收语音信号的信号强度差；

判定单元607，用于当存在任一子接收点接收语音信号与目标语音信号接收点接收语音信号的强度差满足预设强度差规则时，判定该子接收点相对所述目标语音信号接收点所在方向为音源方向。

参见图15，本申请实施例提供的语音调节装置中，还包括：

去噪处理器608，用于对所述声控设备接收的所述音源方向的声音信号进行去噪处理。

具体的可通过麦克风阵列判断音源，将其中主麦克风的语音信号作为基准，其它辅助麦克风声音信号作为噪音基准，两者相减，然后将相减结果放大，从而得到良好的音源信号。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本申请所提供的一种语音调节方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种声音信号的接收方法，其特征在于，包括：

通过至少两个接收点接收声音信号；

依据各个接收点接收到的语音信号的强度差判定声源所在方向；

依据声源方向调整接收点的接收方位；

在调整后的方位上，通过所述至少两个接收点接收声音信号，并对所接收的声音信号进行叠加降噪处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个接收点分为主接收点和辅助接收点；

所述依据声源方向调整接收点的接收方位包括：将主接收点转向对准声源，辅助的接收点相对偏向。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对接收的声音信号进行叠加降噪处理包括：

抵消所述主接收点接收的语音信号中与所述辅助接收点接收的语音信号频率相重叠的部分，并将经过抵消的语音信号作为声源信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

依据预设的放大规则对所述声源信号进行放大。

5.一种声音信号的接收装置，其特征在于，包括：

判定单元，用于通过至少两个接收点接收声音信号；并依据各个接收点接收到的语音信号的强度差判定声源所在方向；

调整单元，用于依据声源方向调整接收点的接收方位；

接收单元，用于在调整的方位上，通过所述至少两个接收点接收声音信号，并对接收的声音信号进行叠加降噪处理。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述至少两个接收点分为主接收点和辅助接收点；

所述调整单元包括：

第一调整子单元，用于将主接收点转向对准声源；

第二调整子单元，用于将辅助接收点相对偏向所述声源。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述至少两个接收点分为主接收点、第一辅助接收点和第二辅助接收点；

所述调整单元包括：

第一调整子单元，用于将主接收点转向对准声源；

第二调整子单元，用于将所述第一辅助接收点和第二辅助接收点相对偏向所述声源。

8.根据权利要求5、6或7所述的装置，其特征在于，所述至少两个接收点为麦克风阵列；

所述麦克风阵列包括：主麦克风；以及，

设置在所述主麦克风周围的至少一个辅助麦克风。

9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述接收单元包括：

抵消子单元，用于抵消所述主接收点接收的语音信号中与所述辅助接收点接收的语音信号频率相重叠的部分，并将经过抵消的语音信号作为声源信号。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

放大单元，用于依据预设的放大规则对所述声源信号进行放大。

Images