CN104811860A - 拾音信号聚焦方法、装置与拾音设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种拾音信号聚焦方法、装置与拾音设备，包括：获取传声器阵列每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)，其中i=1,2,...N，N为传声器阵列中全部传声器单元的数量，n为正整数，表示第n个时间样点；根据聚焦点到每一个传声器单元的冲激响应h_i，确定聚焦点到每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，其中每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i的阶数L_g大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h；采用每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i对每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)进行卷积；将每一个传声器单元卷积后的信号z_i(n)进行叠加，获得传声器阵列的聚焦信号。本发明降低了复杂声场中拾音信号聚焦的系统时延。

Description

拾音信号聚焦方法、装置与拾音设备

技术领域

本发明涉及通信领域的声信号处理技术，尤其涉及一种基于传声器阵列的拾音信号聚焦方法、装置与拾音设备。

背景技术

传声器，在声信号处理中，是最基本的声信号接收设备之一。实际应用中，传声器接收到的信号一般是受环境噪声干扰的信号。

对于复杂声场，单传声器在拾音质量、回声和环境噪声抑制等方面经常无法满足要求；传声器阵列拾音信号聚焦利用多个不同位置传声器的信息获得有效的空间指向性，可以有效拾取来自指定声源的较高质量的声信号，同时抑制来自其余方位的声信号及环境噪声。

现有技术中，针对复杂声场传声器阵列的拾音信号聚焦设计方法主要采用时间反转法。时间反转是指预先测得指定声源位置到各传声器的冲激响应，然后将各传声器的冲激响应按照时间上的逆序进行重排，得到用于使处理后的信号能够聚焦在该指定声源位置处的滤波器。传声器阵列采集到的原始拾音数据在经过时间反转法求得的传递函数处理后，可以实现聚焦在某一点的声音采集。图1为现有技术中根据时间反转法获得滤波器系数并进行传声阵列聚焦处理的流程图，如图1所示，在时间反转法中，首先计算或测量指定声源位置到传声器阵列各通道的冲激响应并保存，然后对冲激响应进行时间反转得到传声器阵列各通道冲激响应所对应的滤波器的滤波系数，同时传声器阵列各单元采集声音数据，接着将相应通道采集的声音数据与滤波器进行卷积，之后各通道卷积结果叠加，获得传声器阵列的聚焦信号并输出。

上述时间反转法中，直接对冲激响应进行时间反转处理获得传声器阵列滤波器参数，由于冲激响应的阶数一般比较大，对应的各通道的滤波器的阶数也会比较大，因此会存在系统时延较大的问题。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供一种拾音信号聚焦方法、装置与拾音设备，以克服现有技术中复杂声场传声器阵列拾音聚焦系统延时较大的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种拾音信号聚焦方法，包括：

获取传声器阵列每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)，其中i=1,2,…N，所述N为所述传声器阵列中全部所述传声器单元的数量，所述n为正整数，表示第n个时间样点；

根据聚焦点到所述每一个传声器单元的冲激响应h_i，确定所述聚焦点到所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，其中所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i的阶数L_g大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i对所述每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)进行卷积；

将所述每一个传声器单元卷积后的信号z_i(n)进行叠加，获得所述传声器阵列的聚焦信号。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述根据聚焦点到所述每一个传声器单元的冲激响应h_i，确定所述聚焦点到所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，包括：

确定所述聚焦点到所述每一个传声器单元的冲激响应h_i；

将激励信号p(m)经过τ个时间样点的延时得到延时信号p(m-τ)，其中，所述m为正整数，表示第m个时间样点，所述τ为声波从所述聚焦点传输到距离所述聚焦点最远的传声器单元所需的时间对应的样点数；

采用所述每一个传声器单元的冲激响应h_i对所述激励信号p(m)进行滤波，得到所述每一个传声器单元的冲激响应滤波信号P_h(m)；

采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

获取所述延时信号p(m-τ)与所述逆滤波信号P_g(m)的误差信号e(m)；

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值不小于能量阈值，则采用所述逆滤波系数g_ix作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，所述逆滤波器g_i的阶数L_g与所述阶数L_gx相同。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h之前，还包括：

确定所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx；

根据所述冲激响应滤波信号P_h(m)的自相关矩阵R_ph以及所述冲激响应滤波信号P_h(m)与所述延时信号p(m-τ)的互相关矩阵r_pτ,ph，通过下述公式（1），确定所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix：

g_i=R_ph ^-1r_pτ,ph    （1）。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，还包括：

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值小于所述能量阈值，则重新确定所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx’，并替换所述阶数L_gx，所述L_gx’大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

执行根据所述公式（1）确定所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix的步骤。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，

所述采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h之前，还包括：

确定所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx；

确定第m个时间样点所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)，所述逆滤波系数g_ix(m)的阶数与所述L_gx相同，所述m为正整数；

将所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值小于能量阈值，则根据下述公式（2）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)，所述逆滤波系数g_ix(m+1)的阶数与所述阶数L_gx相同：

g_ix(m+1)=g_ix(m)+2μe(m)P_h(m)    （2）

其中所述μ为更新速率，并且0<μ<1；

将所述逆滤波系数g_ix(m+1)作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，还包括：

若根据所述公式（2）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)的次数超过预设次数，则重新确定所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx’，并替换所述阶数L_gx；

确定第m个时间样点所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)，所述逆滤波系数g_ix(m)的阶数与所述L_gx’相同；

执行将每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix的步骤。

结合第一方面的第二到第六任一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，确定所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i之后，还包括：

采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix2对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述逆滤波系数g_ix2的阶数L_gx2大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

获取所述延时信号p(m-τ)与所述逆滤波信号P_g2(m)的误差信号e(m)；

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值不小于能量阈值，则判断所述阶数L_gx2是否小于所述逆滤波系数g_i的阶数L_g；

若所述阶数L_gx2小于所述逆滤波系数g_i的阶数L_g，则采用所述逆滤波系数g_i’替换所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i。

结合第一方面第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，还包括：

若所述阶数L_g’与所述逆滤波系数g_i的阶数L_g相同，则采用所述e(m)较小的一组逆滤波系数作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i。

第二方面，本发明实施例提供一种拾音信号聚焦装置，包括：

拾音模块，用于获取传声器阵列每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)，其中i=1,2,…N，所述N为所述传声器阵列中传声器单元的数量，所述n表示第n个时间样点；

确定模块，用于根据聚焦点到所述每一个传声器单元的冲激响应h_i，确定所述聚焦点到所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，其中所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i的阶数L_g大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

卷积模块，用于采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i对所述每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)进行卷积；

聚焦模块，用于将所述每一个传声器单元卷积后的信号z_i(n)进行叠加，获得所述传声器阵列的聚焦信号。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述确定模块，具体用于：

确定所述聚焦点到所述每一个传声器单元的冲激响应h_i；

将激励信号p(m)经过τ个时间样点的延时得到延时信号p(m-τ)，其中，所述m为正整数，表示第m个时间样点，所述τ为声波从所述聚焦点传输到距离所述聚焦点最远的传声器单元所需的时间对应的样点数；

采用所述每一个传声器单元的冲激响应h_i对所述激励信号p(m)进行滤波，得到所述每一个传声器单元的冲激响应滤波信号P_h(m)；

采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

获取所述延时信号p(m-τ)与所述逆滤波信号P_g(m)的误差信号e(m)；

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值不小于能量阈值，则采用所述逆滤波系数g_ix作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，所述逆滤波器g_i的阶数L_g与所述阶数L_gx相同。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述确定模块，在采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对所述冲激响应滤波信号Ph(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h之前，还用于：

确定所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx；

根据所述冲激响应滤波信号P_h(m)的自相关矩阵R_ph以及所述冲激响应滤波信号P_h(m)与所述延时信号p(m-τ)的互相关矩阵r_pτ,ph，通过下述公式（1），确定所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix：

g_i=R_ph ^-1r_pτ,ph    （1）。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述确定模块，还用于：

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值小于所述能量阈值，则重新确定所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx’，并替换所述阶数L_gx，所述L_gx’大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

执行根据所述公式（1）确定所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix的步骤。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述确定模块，在采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h之前，还用于：

确定所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx；

确定第m个时间样点所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)，所述逆滤波系数g_ix(m)的阶数与所述L_gx相同，所述m为正整数；

将所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix。

结合第一方面的第二第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述确定模块，还用于：

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值小于能量阈值，则根据下述公式（2）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)，所述逆滤波系数g_ix(m+1)的阶数与所述阶数L_gx相同：

g_ix(m+1)=g_ix(m)+2μe(m)P_h(m)    （2）

其中所述μ为更新速率，并且0<μ<1；

将所述逆滤波系数g_ix(m+1)作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，还包括：所述确定模块，还用于：

若根据所述公式（2）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)的次数超过预设次数，则重新确定所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx’，并替换所述阶数L_gx；

确定第m个时间样点所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)，所述逆滤波系数g_ix(m)的阶数与所述L_gx’相同；

执行将每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix的步骤。

结合第一方面的第二到第六任一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述确定模块，在确定所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i之后，还用于：

采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix2对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述逆滤波系数g_ix2的阶数L_gx2大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

获取所述延时信号p(m-τ)与所述逆滤波信号P_g2(m)的误差信号e(m)；

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值不小于能量阈值，则判断所述阶数L_gx2是否小于所述逆滤波系数g_i的阶数L_g；

若所述阶数L_gx2小于所述逆滤波系数g_i的阶数L_g，则采用所述逆滤波系数g_i’替换所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i。

结合第一方面第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述确定模块，还用于：

若所述阶数L_g’与所述逆滤波系数g_i的阶数L_g相同，则采用所述e(m)较小的一组逆滤波系数作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i。

第三方面，本发明实施例提供一种拾音设备，包括如第二方面和第二方面的第一种到第八种可能的实现方式中任一项所述的拾音信号聚焦装置。

本发明实施例提供的拾音信号聚焦方法与装置，通过使用阶数更小的逆滤波器作为聚焦滤波器代替原来将冲激响应直接反转作为聚焦滤波器，降低了复杂声场中传声器阵列聚焦算法的系统时延。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为现有技术中根据时间反转法获得滤波器系数并进行传声阵列聚焦处理的流程图；

图2为本发明提供的拾音信号聚焦方法实施例的流程图；

图3为图2所示方法实施例中采用逆滤波器获得滤波系数的传声器阵列聚焦处理的原理框图；

图4为图2所示方法实施例中确定逆滤波器的原理框图；

图5为图2所示方法实施例中新聚焦点与原聚焦点相对于传声器阵列的相对位置示意图；

图6a为本发明实测的视听室中聚焦点到传声器的冲激响应的波形图；

图6b为本发明实测的视听室中求解得到的逆滤波系数的波形图；

图6c为本发明实测的单频信号的聚焦效果图；

图6d为本发明实测的语音信号的聚焦效果图；

图7为本发明提供的拾音信号聚焦装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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地描述，显然，所描述的实施例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作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。

图2为本发明提供的拾音信号聚焦方法实施例的流程图，如图2所示，该实施例包括如下步骤：

步骤201、获取传声器阵列每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)，其中i=1,2,…N，N为传声器阵列中全部传声器单元的数量，n为正整数，表示第n个时间样点；

其中，传声器阵列的阵型可采用任意形式，比如线性、环状或球形阵列、矩形环装阵列等，也可以是N个传声器单元随机布放。具体操作时，可根据实际应用需求，摆放传声器阵列的阵型和摆放位置。n可以为任意一个时间样点，本发明中使用任意一个时间样点的拾音数据表示声信号，对此不再赘述。

步骤202、根据聚焦点到每一个传声器单元的冲激响应h_i，确定聚焦点到每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，其中每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i的阶数L_g大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h；

其中，逆滤波系数g_i为根据冲激响应采用逆滤波方法计算的逆滤波系数。逆滤波方法可为维纳滤波和自适应滤波等。

步骤203、采用每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i对每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)进行卷积；

步骤204、将每一个传声器单元卷积后的信号z_i(n)进行叠加，获得传声器阵列的聚焦信号。

其中，步骤203中，可通过如下公式(1)进行卷积，以获得卷积后的信号z_i(n)：

$z_i\left(n\right)={\mathrm{\&Sigma;}}_{j=0}^{\mathrm{Lg}-1}{g}_i\left(j\right)x_i(n-j),i=\mathrm{1,2},...,N---\left(1\right)$

步骤204中，可通过如下公式（2）进行叠加，获得该传声器阵列的聚焦信号y(n)：

$y\left(n\right)={\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^N{z}_i\left(n\right)---\left(2\right)$

进一步地，步骤202中，获取传声器阵列各单元的拾音信号x_i(n)之前，还包括：

确定聚焦点到传声器阵列各单元的冲激响应h_i；

根据各单元的冲激响应h_i，确定各单元的冲激响应h_i所对应的逆滤波器g_i。

进一步地，步骤202中，根据聚焦点到每一个传声器单元的冲激响应h_i，确定聚焦点到每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，包括：

确定聚焦点到每一个传声器单元的冲激响应h_i；

将激励信号p(m)经过τ个时间样点的延时得到延时信号p(m-τ)，其中，m为正整数，表示第m个时间样点，τ为声波从聚焦点传输到距离聚焦点最远的传声器单元所需的时间对应的样点数；

其中，该激励信号p(m)可以为白噪声，本发明对激励信号的获取和来源不作限定。

采用每一个传声器单元的冲激响应h_i对激励信号p(m)进行滤波，得到每一个传声器单元的冲激响应滤波信号P_h(m)；

采用每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h；

获取延时信号p(m-τ)与逆滤波信号P_g(m)的误差信号e(m)；

若延时信号p(m-τ)与误差信号e(m)的能量差值不小于能量阈值，则采用逆滤波系数g_ix作为每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，逆滤波器g_i的阶数L_g与阶数L_gx相同。

进一步地，采用每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h之前，还包括：

确定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx；

其中，可确定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx为在大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h的范围中的任意一个整数值。举例来说，若L_h=40，则L_gx可以为5,8,10，…等，此处不再赘述，具体确定方法，本发明不作限定。

根据冲激响应滤波信号P_h(m)的自相关矩阵R_ph以及冲激响应滤波信号P_h(m)与延时信号p(m-τ)的互相关矩阵r_pτ,ph，通过下述公式（1），确定每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix：

g_i=R_ph ^-1r_pτ,ph    （3）。

进一步地，若延时信号p(m-τ)与误差信号e(m)的能量差值小于能量阈值，则重新确定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx’，并替换阶数L_gx，L_gx’大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h；

其中，重新确定的阶数L_gx’为大于零并且小于冲激响应的阶数L_h的任正整数值，优选地，可以为大于阶数L_gx并且小于冲激响应的阶数L_h的任正整数值，以逐步增加的方式确定逆滤波系数g_ix的阶数，此处不再赘述。

执行根据公式（3）确定每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix的步骤。

可选地，采用每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h之前，还包括：

确定待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx；

确定第m个时间样点每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)，逆滤波系数g_ix(m)的阶数与L_gx相同，m为正整数；

将每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)作为每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix。

进一步地，若延时信号p(m-τ)与误差信号e(m)的能量差值小于能量阈值，则根据下述公式（4）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)，逆滤波系数g_ix(m+1)的阶数与阶数L_gx相同：

g_ix(m+1)=g_ix(m)+2μe(m)P_h(m)    （4）

其中μ为更新速率，并且0<μ<1；

将逆滤波系数g_ix(m+1)作为每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix。

优选地，若根据公式（4）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)的次数超过预设次数，则重新确定待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx’，并替换阶数L_gx；

确定第m个时间样点每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)，逆滤波系数g_ix(m)的阶数与L_gx’相同；

执行将每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)作为每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix的步骤。

其中，对于上述根据公式（4）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)的次数是否超过预设次数的判定，可以通过设定一迭代计数器，该迭代计数器的初始值为零，每次根据公式（4）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)之后，将该迭代计数器的值加一，在下一次使用公式（4）之前根据该计数器的当前值进行判定是否超过预设次数。

需说明的是，g_ix(m)可以确定为全“0”，更新速率μ可以结合实际经验在0到1之间选取一个较优的值，预设次数可以根据经验设置，对此本发明并不作限定。

优选地，步骤确定每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i之后，还包括：

采用每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix2对冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，逆滤波系数g_ix2的阶数L_gx2大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h；

获取延时信号p(m-τ)与逆滤波信号P_g2(m)的误差信号e(m)；

若延时信号p(m-τ)与误差信号e(m)的能量差值不小于能量阈值，则判断阶数L_gx2是否小于逆滤波系数g_i的阶数L_g；

若阶数L_gx2小于逆滤波系数g_i的阶数L_g，则采用逆滤波系数g_i’替换每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i；

若阶数L_g’与逆滤波系数g_i的阶数L_g相同，则采用e(m)较小的一组逆滤波系数作为每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i。

优选地，能量阈值可以为20分贝（decibel，简称：dB），该能量阈值也可以结合实际经验选取其他的更优值，对此本发明并不作限定。

优选地，若聚焦点发生变化，可以根据新聚焦点到传声器阵列各单元的位置以及原聚焦点到传声器阵列各单元的位置，对各单元的逆滤波器g_i进行修正，获得新聚焦点到传声器阵列各单元的冲激响应h_i所对应的逆滤波器g_i’。

其中，若聚焦点发生变化，也可以采用上述方法重新确定新聚焦点到传声器阵列各单元的冲激响应，然后根据冲激响应确定各单元冲激响应所对应的的逆滤波器。

具体来说，如图3所示，图3为图2所示方法实施例中采用逆滤波器获得滤波系数的传声器阵列聚焦处理的原理框图，对于声音信号的每个时间样点n，首先获取传声器阵列各单元对应的麦克mic1～麦克micN采集的拾音信号x₁～x_N，将拾音信号通过各单元相应的逆滤波器g₁～g_N根据公式（1）进行卷积，获得卷积后的信号z₁～z_N，最后将卷积后的信号根据公式（2）进行叠加，获得传声器阵列拾音信号x₁～x_N的聚焦信号y（n）并输出。

具体实现时，在传声器阵列各单元拾音之前，首先需要计算或测量传声器阵列各单元的冲激响应h_i。冲激响应h_i可通过具备冲激响应测量功能的设备测量得到：在聚焦点S处放置扬声器，用白噪声（也可以为任意其他信号）激励扬声器，同步获取扬声器激励信号和第i个传声器的采集信号，具备冲激响应测量功能的设备可根据这两个信号算出冲激响应h_i。或者冲激响应h_i也可以通过在聚焦点S处放置扬声器，同步获取扬声器激励信号和传声器采集信号，通过维纳滤波或自适应滤波等计算方法算出冲激响应h_i。其中，通过维纳滤波法确定各单元相应的冲激响应h_i，可包括如下步骤：

设扬声器激励信号为s(n)，信号总长度为K，该激励信号的自相关函数定义为：

$r_s\left(m\right)=\frac{1}{K}\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}s\left(k\right)s(k+m)---\left(5\right)$

第i个传声器对扬声器播放的激励信号的采集信号为y_i(n)，其与激励信号的互相关函数定义为

$r_{y_{i}s}\left(m\right)=\frac{1}{K}\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{y}_i\left(k\right)s(k-m)---\left(6\right)$

相应的h_i可由下式计算：

$h_i=R_s^{-1}{r}_{y_i}---\left(7\right)$

其中Rs表示激励信号的自相关矩阵，定义为：

表示传声器采集信号与激励信号的互相关矢量，定义为：

$r_{y_i}={[r_{y_{i}s}\left(0\right),r_{y_{i}s}\left(1\right),\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,r_{y_{i}s}(K-1)]}^T---\left(9\right)$

获得各单元相应的冲激响应之后，根据图4提供的图2所示方法实施例中确定逆滤波器的原理框图，如图4所示，首先产生激励信号，白噪声p(m)，将白噪声p(m)经过τ个时间样点的延时得到延时信号p(m-τ)，该τ可以通过声波从聚焦点传输到距离聚焦点最远的传声器单元所需的时间乘以采样率fs得到，其中声波从聚焦点传输到距离聚焦点最远的传声器单元所需的时间可通过最远传声器单元到聚焦点的聚焦距离除以声速（通常为340米每秒）获得；然后将白噪声p(m)通过冲激响应h_i滤波得到冲激响应滤波信号P_h(m)，接着根据冲激响应的阶数L_h确定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx，并通过公式（3）或公式（4）确定逆滤波系数g_ix，之后采用每一个传声器单元对应的对冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，并获取延时信号p(m-τ)与逆滤波信号P_g(m)的误差信号e(m)，之后判断延时信号p(m-τ)与误差信号e(m)的能量差值是否不小于能量阈值。

若能量差值不小于能量阈值，则采用逆滤波系数g_ix作为每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，逆滤波器g_i的阶数L_g与阶数L_gx相同；

若能量差值不小于能量阈值，则重新根据冲激响应的阶数L_h确定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx，并通过公式（3）或公式（4）所对应的方法确定逆滤波系数g_ix，再重复后续的步骤，直到确定出满足能量差值不小于能量阈值的逆滤波系数g_ix。

图5为图2所示方法实施例中新聚焦点与原聚焦点相对于传声器阵列的相对位置示意图，当传声器的聚焦点发生变化时，如图5所示，以传声器阵列中的单元A为例来说明对各单元的逆滤波器g_i进行修正，获得新聚焦点到传声器阵列各单元的逆滤波器g_i’的具体过程，该方法同样适用于传声器单元其他单元，不再赘述。设该传声器单元A的坐标为x_n，y_n，z_n，原聚焦点S的坐标为x_s，y_s，z_s，新聚焦点S’的坐标为x_s′，y_s′，z_s′。原聚焦点S与传声器单元A的距离为R_SA，新聚焦点S’与传声器单元A的距离为R_S′A，其中：

$R_{\mathrm{SA}}=\sqrt{{(x_s-x_n)}^2+{(y_s-y_n)}^2+{(z_s-z_n)}^2}---\left(10\right)$

$R_{S^{\&prime;}A}=\sqrt{{(x_{s^{\&prime;}}-x_n)}^2+{(y_{s^{\&prime;}}-y_n)}^2+{(z_{s^{\&prime;}}-y_n)}^2+{(z_{s^{\&prime;}}-z_n)}^2}---\left(11\right)$

进一步地，若满足其中J为单元A原逆滤波器g_A的阶数，f_s为采样率，c为声速，通常为340米每秒，此处不再赘述，或者满足

则修正后的单元A的逆滤波器为：

当时，

当时，

其中，j=0,1,…J-1。

可选地，当时，将滤波器的阶数由原来的J增加到此时，单元A修正后的逆滤波器为：

其中

现有技术中，采用时间反转法直接对冲激响应进行反转获得滤波器参数的过程：首先计算或测量指定声源位置到传声器阵列各通道的冲激响应h_i并保存，设冲激响应的阶数为L_h，则冲激响应h_i的表达式可以记作h_i={h_i,1h_i,2…h_i,Lh}。然后对冲激响应h_i进行时间反转得到传声器阵列各通道滤波器，g_i={h_i,Lh h_i,Lh-1…h_i,1}。在时间反转法中，直接对冲激响应进行时间反转处理获得传声器阵列滤波器参数，由于冲激响应的阶数一般比较大，对应的各通道的滤波器的阶数也会比较大，因此会存在系统时延较大的问题。

具体实验时，以视听室中的32元矩形传声器阵列的拾音效果对本发明作详细说明。矩形阵列长边放置10个传声器单元，短边放置6个传声器单元，阵列单元间距为3.80cm，正对阵列中心30cm处为聚焦点，声源信号为500赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，简称：Hz）单频信号和语音信号。将声源放置在指定聚焦点，播放白噪声并记录阵列响应，通过维纳滤波求解聚焦点到阵列各单元的冲激响应，并计算出相应的逆滤波器，本发明实测的视听室中聚焦点到传声器的冲激响应的波形图如图6a所示，本发明实测的视听室中求解得到的逆滤波系数的波形图如图6b所示。沿着图5所示中y轴方向，移动声源，在不同的位置播放500Hz单频信号和语音信号，每个传声器单元采集的拾音信号与每个传声器单元对应的逆滤波系数进行卷积后再叠加得到最终聚焦信号，其聚焦效果图分别如图6c和图6d所示，图中是不同位置的拾取能力对聚焦点归一化后的分布图，单位dB。其中图6c为本发明实测的单频信号的聚焦效果图，图6d为本发明实测的语音信号的聚焦效果图。

根据冲激响应可以得到：如果采用时间反转法则系统时延约为0.0612秒，而根据本发明提出的逆滤波系数系统则可以得到系统时延约为0.0225秒。

该实施例，通过使用阶数更小的逆滤波系数作为聚焦滤波系数代替原来将冲激响应直接反转作为聚焦滤波系数，降低了复杂声场中传声器阵列中拾音信号聚焦的系统时延。

图7为本发明提供的拾音信号聚焦装置实施例的结构示意图，如图7所示，该拾音信号聚焦装置700，包括：拾音模块701、确定模块702、卷积模块703和聚焦模块704，其中，

拾音模块701，用于获取传声器阵列每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)，其中i=1,2,...N，N为传声器阵列中传声器单元的数量，n表示第n个时间样点；

确定模块702，用于根据聚焦点到每一个传声器单元的冲激响应h_i，确定聚焦点到每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，其中每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i的阶数L_g大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h；

卷积模块703，用于采用每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i对每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)进行卷积；

聚焦模块704，用于将每一个传声器单元卷积后的信号z_i(n)进行叠加，获得传声器阵列的聚焦信号。

进一步地，确定模块702，具体用于：

确定聚焦点到每一个传声器单元的冲激响应h_i；

将激励信号p(m)经过τ个时间样点的延时得到延时信号p(m-τ)，其中，m为正整数，表示第m个时间样点，τ为声波从聚焦点传输到距离聚焦点最远的传声器单元所需的时间对应的样点数；

采用每一个传声器单元的冲激响应h_i对激励信号p(m)进行滤波，得到每一个传声器单元的冲激响应滤波信号P_h(m)；

采用每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h；

获取延时信号p(m-τ)与逆滤波信号P_g(m)的误差信号e(m)；

若延时信号p(m-τ)与误差信号e(m)的能量差值不小于能量阈值，则采用逆滤波系数g_ix作为每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，逆滤波器g_i的阶数L_g与阶数L_gx相同。

进一步地，确定模块702，在采用每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h之前，还用于：

确定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx；

根据冲激响应滤波信号P_h(m)的自相关矩阵R_ph以及冲激响应滤波信号P_h(m)与延时信号p(m-τ)的互相关矩阵r_pτ,ph，通过下述公式（1），确定每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix：

g_i=R_ph ^-1r_pτ,ph    （3）。

进一步地，若延时信号p(m-τ)与误差信号e(m)的能量差值小于能量阈值，则重新确定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx’，并替换阶数L_gx，L_gx’大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h；执行根据公式（1）确定每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix的步骤。

可选地，确定模块702，在采用每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h之前，还用于：

确定待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx；

确定第m个时间样点每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)，逆滤波系数g_ix(m)的阶数与L_gx相同，m为正整数；

将每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)作为每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix。

进一步地，确定模块702，还用于：

若延时信号p(m-τ)与误差信号e(m)的能量差值小于能量阈值，则根据下述公式（2）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)，逆滤波系数g_ix(m+1)的阶数与阶数L_gx相同：

g_ix(m+1)=g_ix(m)+2μe(m)P_h(m)    （4）

其中μ为更新速率，并且0<μ<1；

将逆滤波系数g_ix(m+1)作为每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix。

优选地，若根据公式（2）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)的次数超过预设次数，则重新确定待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx’，并替换阶数L_gx；

确定第m个时间样点每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)，逆滤波系数g_ix(m)的阶数与L_gx’相同；

执行将每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)作为每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix的步骤。

优选地，确定模块702，在确定每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i之后，还用于：

采用每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix2对冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，逆滤波系数g_ix2的阶数L_gx2大于零并且小于冲激响应h_i的阶数L_h；

获取延时信号p(m-τ)与逆滤波信号P_g2(m)的误差信号e(m)；

若延时信号p(m-τ)与误差信号e(m)的能量差值不小于能量阈值，则判断阶数L_gx2是否小于逆滤波系数g_i的阶数L_g；

若阶数L_gx2小于逆滤波系数g_i的阶数L_g，则采用逆滤波系数g_i’替换每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i。

若阶数L_g’与逆滤波系数g_i的阶数L_g相同，则采用e(m)较小的一组逆滤波系数作为每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i。

优选地，上述能量阈值可以为20dB。

优选地，该确定模块702，还用于：

若聚焦点发生变化，根据新聚焦点到传声器阵列各单元的位置以及原聚焦点到传声器阵列各单元的位置，对各单元的逆滤波器g_i进行修正，获得新聚焦点到传声器阵列各单元的冲激响应h_i所对应的逆滤波器g_i’。

该实施例所提供的拾音信号聚焦装置，可以用于执行图1所示的方法实施例中的技术方案，其实现原理和技术效果类似，不再赘述。

本发明实施例，还提供一种拾音设备，包括如图7所示的拾音信号聚焦装置和传声器阵列，该拾音设备中的聚焦装置可以用于执行图1所示的方法实施例中的技术方案，其实现原理和技术效果类似，不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种拾音信号聚焦方法，其特征在于，包括：

获取传声器阵列每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)，其中i=1,2,…N，所述N为所述传声器阵列中全部所述传声器单元的数量，所述n为正整数，表示第n个时间样点；

根据聚焦点到所述每一个传声器单元的冲激响应h_i，确定所述聚焦点到所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，其中所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i的阶数L_g大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i对所述每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)进行卷积；

将所述每一个传声器单元卷积后的信号z_i(n)进行叠加，获得所述传声器阵列的聚焦信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据聚焦点到所述每一个传声器单元的冲激响应h_i，确定所述聚焦点到所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，包括：

确定所述聚焦点到所述每一个传声器单元的冲激响应h_i；

将激励信号p(m)经过τ个时间样点的延时得到延时信号p(m-τ)，其中，所述m为正整数，表示第m个时间样点，所述τ为声波从所述聚焦点传输到距离所述聚焦点最远的传声器单元所需的时间对应的样点数；

采用所述每一个传声器单元的冲激响应h_i对所述激励信号p(m)进行滤波，得到所述每一个传声器单元的冲激响应滤波信号P_h(m)；

采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

获取所述延时信号p(m-τ)与所述逆滤波信号P_g(m)的误差信号e(m)；

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值不小于能量阈值，则采用所述逆滤波系数g_ix作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，所述逆滤波器g_i的阶数L_g与所述阶数L_gx相同。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h之前，还包括：

确定所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx；

根据所述冲激响应滤波信号P_h(m)的自相关矩阵R_ph以及所述冲激响应滤波信号Ph(m)与所述延时信号p(m-τ)的互相关矩阵r_pτ,ph，通过下述公式（1），确定所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix：

g_i=R_ph ^-1r_pτ,ph    （1）。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值小于所述能量阈值，则重新确定所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx’，并替换所述阶数L_gx，所述L_gx’大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

执行根据所述公式（1）确定所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix的步骤。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h之前，还包括：

确定所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx；

确定第m个时间样点所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)，所述逆滤波系数g_ix(m)的阶数与所述L_gx相同，所述m为正整数；

将所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值小于能量阈值，则根据下述公式（2）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)，所述逆滤波系数g_ix(m+1)的阶数与所述阶数L_gx相同：

gix(m+1)=g_ix(m)+2μe(m)P_h(m)    （2）

其中所述μ为更新速率，并且0<μ<1；

将所述逆滤波系数g_ix(m+1)作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

若根据所述公式（2）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)的次数超过预设次数，则重新确定所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx’，并替换所述阶数L_gx；

确定第m个时间样点所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)，所述逆滤波系数g_ix(m)的阶数与所述L_gx’相同；

执行将每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix的步骤。

8.根据权利要求3～7任一项所述的方法，其特征在于，确定所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i之后，还包括：

采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix2对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述逆滤波系数g_ix2的阶数L_gx2大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

获取所述延时信号p(m-τ)与所述逆滤波信号P_g2(m)的误差信号e(m)；

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值不小于能量阈值，则判断所述阶数L_gx2是否小于所述逆滤波系数g_i的阶数L_g；

若所述阶数L_gx2小于所述逆滤波系数g_i的阶数L_g，则采用所述逆滤波系数g_i’替换所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

若所述阶数L_g’与所述逆滤波系数g_i的阶数L_g相同，则采用所述e(m)较小的一组逆滤波系数作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i。

10.一种拾音信号聚焦装置，其特征在于，包括：

拾音模块，用于获取传声器阵列每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)，其中i=1,2,…N，所述N为所述传声器阵列中传声器单元的数量，所述n表示第n个时间样点；

确定模块，用于根据聚焦点到所述每一个传声器单元的冲激响应h_i，确定所述聚焦点到所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，其中所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i的阶数L_g大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

卷积模块，用于采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i对所述每一个传声器单元的拾音信号x_i(n)进行卷积；

聚焦模块，用于将所述每一个传声器单元卷积后的信号z_i(n)进行叠加，获得所述传声器阵列的聚焦信号。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

确定所述聚焦点到所述每一个传声器单元的冲激响应h_i；

将激励信号p(m)经过τ个时间样点的延时得到延时信号p(m-τ)，其中，所述m为正整数，表示第m个时间样点，所述τ为声波从所述聚焦点传输到距离所述聚焦点最远的传声器单元所需的时间对应的样点数；

采用所述每一个传声器单元的冲激响应h_i对所述激励信号p(m)进行滤波，得到所述每一个传声器单元的冲激响应滤波信号P_h(m)；

采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

获取所述延时信号p(m-τ)与所述逆滤波信号P_g(m)的误差信号e(m)；

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值不小于能量阈值，则采用所述逆滤波系数g_ix作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i，所述逆滤波器g_i的阶数L_g与所述阶数L_gx相同。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述确定模块，在采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h之前，还用于：

确定所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx；

根据所述冲激响应滤波信号P_h(m)的自相关矩阵R_ph以及所述冲激响应滤波信号P_h(m)与所述延时信号p(m-τ)的互相关矩阵r_pτ,ph，通过下述公式（1），确定所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix：

g_i=R_ph ^-1r_pτ,ph    （1）。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述确定模块，还用于：

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值小于所述能量阈值，则重新确定所述逆滤波系数g_ix的阶数L_gx’，并替换所述阶数L_gx，所述L_gx’大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

执行根据所述公式（1）确定所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix的步骤。

14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述确定模块，在采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h之前，还用于：

确定所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx；

确定第m个时间样点所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)，所述逆滤波系数g_ix(m)的阶数与所述L_gx相同，所述m为正整数；

将所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述确定模块，还用于：

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值小于能量阈值，则根据下述公式（2）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)，所述逆滤波系数g_ix(m+1)的阶数与所述阶数L_gx相同：

g_ix(m+1)=g_ix(m)+2μe(m)P_h(m)    （2）

其中所述μ为更新速率，并且0<μ<1；

将所述逆滤波系数g_ix(m+1)作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述确定模块，还用于：

若根据所述公式（2）获取第(m+1)个时间样点对应的逆滤波系数g_ix(m+1)的次数超过预设次数，则重新确定所述待定逆滤波系数g_ix的阶数L_gx’，并替换所述阶数L_gx；

确定第m个时间样点所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)，所述逆滤波系数_gix(m)的阶数与所述L_gx’相同；

执行将每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix(m)作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix的步骤。

17.根据权利要求12～16任一项所述的装置，其特征在于，所述确定模块，在确定所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i之后，还用于：

采用所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_ix2对所述冲激响应滤波信号P_h(m)进行滤波得到逆滤波信号P_g(m)，所述逆滤波系数g_ix2的阶数L_gx2大于零并且小于所述冲激响应h_i的阶数L_h；

获取所述延时信号p(m-τ)与所述逆滤波信号P_g2(m)的误差信号e(m)；

若所述延时信号p(m-τ)与所述误差信号e(m)的能量差值不小于能量阈值，则判断所述阶数L_gx2是否小于所述逆滤波系数g_i的阶数L_g；

若所述阶数L_gx2小于所述逆滤波系数g_i的阶数L_g，则采用所述逆滤波系数g_i’替换所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述确定模块，还用于：

若所述阶数L_g’与所述逆滤波系数g_i的阶数L_g相同，则采用所述e(m)较小的一组逆滤波系数作为所述每一个传声器单元对应的逆滤波系数g_i。

19.一种拾音设备，其特征在于，包括如权利要求10～18任一项所述的拾音信号聚焦装置。