CN106373603A - 一种根据音量大小控制录音的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种根据音量大小控制录音的装置及其方法，装置包括麦克风、扬声器、第一前置放大器、处理模块、MCU和录音模块；启动录音时，麦克风采集声音信号并通过第一前置放大器放大后输出麦克风信号给MCU；MCU判断麦克风信号是否大于录音模块中预存的阈值，是则控制处理模块切换为录音模式，启动扬声器采集声音信号并通过处理模块放大后输出扬声信号；否则保持当前的麦克风采集状态；录音结束时，MCU将扬声信号和麦克风信号传输至录音模块进行合并获得录音数据。出现大音量时利用扬声器作为辅助录音器件，配合麦克风对小音量录音，再将两者结合，从而解决了麦克风对大音量录音会出现截顶失真、影响录音音质的问题，提升录音音质。

Description

一种根据音量大小控制录音的装置及其方法

技术领域

本发明涉及录音技术领域，尤其涉及的是一种根据音量大小控制录音的装置及其方法。

背景技术

目前手机、平板等移动便携设备所采用的麦克风通常为电容式麦克风，在高响度情况下容易出现过饱和失真现象，对录音质量造成一定影响。另外，考虑到扬声器对较小音量的声音响应灵敏度不高，但在高响度录音时失真小，录音音质好。

目前手机、平板等移动便携设备所采用的麦克风通常为电容式麦克风。电容式麦克风的原理框图如图1所示，其中虚线框为话筒头。由于振膜与背板之间的距离较小，而且麦克风的前置放大器的电源供电范围较窄(最高供电电压一般为6V左右)。因此，在较小音量时麦克风灵敏度大，但AOP(声超载点)不高，一般为120dB以下；在超大音量下或高响度情况下，麦克风容易出现过饱和失真现象，出现截顶失真（如图2所示，上下两个长方形虚线框内为截顶失真），从而对录音音质造成一定影响。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种根据音量大小控制录音的装置及其方法，旨在解决现有麦克风对大音量采集会出现截顶失真、影响录音音质的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种根据音量大小控制录音的装置，包括麦克风、扬声器和第一前置放大器，其还包括处理模块、MCU和录音模块；

启动录音时，所述麦克风采集声音信号并通过第一前置放大器放大后输出麦克风信号给MCU；MCU判断麦克风信号是否大于录音模块中预存的阈值，是则控制处理模块切换为录音模式，启动扬声器采集声音信号并通过处理模块放大后输出扬声信号；否则保持当前的麦克风采集状态；录音结束时，MCU将扬声信号和麦克风信号传输至录音模块进行合并获得录音数据。

所述的根据音量大小控制录音的装置，其中，

所述MCU判断麦克风信号大于阈值时，输出录音切换信号将所述模拟切换开关切换为录音模式；

MCU判断麦克风信号小于等于阈值时，输出播放切换信号将所述模拟切换开关切换为播放模式。

所述的根据音量大小控制录音的装置，其中，所述处理模块包括模拟切换开关、第二前置放大器和音频功放电路；

所述模拟切换开关根据录音切换信号将扬声器与第二前置放大器连接，扬声器采集的声音信号通过模拟切换开关传输至第二前置放大器中进行放大，第二前置放大器输出扬声信号给MCU；

所述模拟切换开关还根据播放切换信号将扬声器与音频功放电路连接。

所述的根据音量大小控制录音的装置，其中，启动扬声器采集声音信号时，所述麦克风持续录音；MCU记录扬声器录到第一个声音信号的时间段；录音模块合并时，根据所述时间段找出与扬声信号重叠的麦克风信号并删除，将未重叠的麦克风信号与扬声信号组合获得录音数据。

一种根据音量大小控制录音的方法，其包括：

A、启动录音时，麦克风采集声音信号并通过第一前置放大器放大后输出麦克风信号给MCU；

B、MCU判断麦克风信号是否大于录音模块中预存的阈值：是则控制处理模块切换为录音模式，启动扬声器采集声音信号并通过处理模块放大后输出扬声信号；否则保持当前的麦克风采集状态；

C、录音结束时，MCU将扬声信号和麦克风信号传输至录音模块进行合并获得录音数据。

所述的根据音量大小控制录音的方法，其中，在所述步骤B中，MCU判断麦克风信号大于阈值时，输出录音切换信号将所述模拟切换开关切换为录音模式；

MCU判断麦克风信号小于等于阈值时，输出播放切换信号将所述模拟切换开关切换为播放模式。

所述的根据音量大小控制录音的方法，其中，在所述步骤B中，所述控制处理模块切换为录音模式，启动扬声器采集声音信号并通过处理模块放大后输出扬声信号的步骤具体包括：

模拟切换开关根据录音切换信号将扬声器与第二前置放大器连接，扬声器采集的声音信号通过模拟切换开关传输至第二前置放大器中进行放大，第二前置放大器输出扬声信号给MCU。

所述模拟切换开关还根据播放切换信号将扬声器与音频功放电路连接，MCU输出需要播放的语音信号经音频功放电路进行音频放大后，通过模拟切换开关传输至扬声器播放。

所述的根据音量大小控制录音的方法，其中，在所述步骤B中，所述保持当前的麦克风采集状态的步骤具体包括：

模拟切换开关根据播放切换信号将扬声器与音频功放电路连接，麦克风继续采集声音信号。

所述的根据音量大小控制录音的方法，其中，启动扬声器采集声音信号时，在所述步骤B中，MCU记录扬声器录到第一个声音信号的时间段；

在所述步骤C，合并时，在根据所述时间段找出与扬声信号重叠的麦克风信号并删除，将未重叠的麦克风信号与扬声信号组合获得录音数据。

相较于现有技术，本发明提供的根据音量大小控制录音的装置及其方法，启动录音时，所述麦克风采集声音信号并通过第一前置放大器放大后输出麦克风信号给MCU；MCU判断麦克风信号是否大于录音模块中预存的阈值，是则控制处理模块切换为录音模式，启动扬声器采集声音信号并通过处理模块放大后输出扬声信号；否则保持当前的麦克风采集状态；录音结束时，MCU将扬声信号和麦克风信号传输至录音模块进行合并获得录音数据。出现大音量时利用扬声器作为辅助录音器件，配合麦克风对小音量录音，再将两者结合，从而解决了麦克风对大音量录音会出现截顶失真、影响录音音质的问题，提升了录音音质。

附图说明

图1是现有电容式麦克风的原理框图。

图2是现有麦克风在在超大音量下产生的截顶失真的示意图。

图3是本发明提供的根据音量大小控制录音的装置的结构框图。

图4是本发明提供的根据音量大小控制录音的方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种根据音量大小控制录音的装置及其方法，应用于手机、平板等移动便携设备。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图3，本发明提供的充电控制装置设置在移动终端1中，其包括麦克风10、扬声器20、第一前置放大器30、处理模块40、MCU 50和录音模块60。启动录音时，所述麦克风10采集声音信号并通过第一前置放大器30放大后输出麦克风信号给MCU 50；MCU 50判断麦克风信号是否大于录音模块60中预存的阈值，是则控制处理模块40切换为录音模式，启动扬声器采集声音信号并通过处理模块40放大后输出扬声信号；否则保持当前的麦克风采集状态，即使用麦克风录音（此时控制处理模块40保持为播放模式）。录音结束时，MCU 50将扬声信号和麦克风信号传输至录音模块进行合并获得录音数据。

本实施例在小音量（即低响度在100dB及其以下）情况下采用现有的麦克风录音，在大音量（如超大音量，高响度为130dB及其以上）情况下采用扬声器辅助录音。基于扬声器的振膜厚，振动空间大，在超大音量下不会超出振膜承受能力。因此，针对超大音量的情况（如130dB，采用扬声器录音时不会产生明显失真，且录音音质较好。

本实施例与现有技术的区别在于，扬声器不仅是重放声音的部件，也是拾音器件。在超大音量下，利用扬声器作为辅助录音器件，配合麦克风实现提升录音音质目的。虽然扬声器录音不会产生明显的失真，但其转换的电信号较小，需要增加一个前置放大器来达到提升信噪比和提取有用信号目的。另外，为了避免扬声器20输入输出的信号互相干扰，还需要增加一个模拟切换开关，由MCU控制模拟切换开关进行模式切换，来避免扬声器输入输出信号互相干扰。

则如图3所示，所述处理模块40包括模拟切换开关41、第二前置放大器42和音频功放电路43。模拟切换开关41的切换连接由MCU输出对应的切换信号进行控制。如在录音模式下，MCU输出录音切换信号控制所述模拟切换开关41 将扬声器与第二前置放大器连接，扬声器采集的声音信号通过模拟切换开关41传输至第二前置放大器42中进行放大，第二前置放大器42输出扬声信号给MCU。在播放模式下（即现有的音频播放模式），MCU输出播放切换信号控制所述模拟切换开关41将扬声器与音频功放电路43连接，此时若需要播放声音，则MCU输出需要播放的语音信号经音频功放电路进行音频放大后，通过模拟切换开关41传输至扬声器播放。

本实施例中，将单端麦克风输出的信号传输给第一前置放大器。基于第一前置放大器的电压稳定，MCU中接收的放大后的单端麦克风输出的信号会钳制在第一前置放大器供电电压的一半。如麦克风电路通常采用差分电路，若第一前置放大器的供电电压为2V,则MCU接收的麦克风信号最大为1V。这样可使麦克风的动态输出范围最大，麦克风信号的幅值最大，便于MCU判断。录音模块可设置单端麦克风最大输出的信号作为录音模式的阈值。当麦克风信号小于或等于阈值时(即声压比较小时)，启动麦克风录音。当麦克风信号大于阈值时(即声压比较大时)，启动扬声器录音。当录音完成后，录音模块可以根据相应的语音合成算法把麦克风和扬声器各自采集的声音进行合并，进一步处理（现有的录音后的处理）后存储。

需要理解的是，由于采用麦克风采集的声音信号作为判断大小音量的条件，为了避免漏掉这部分声音。本实施例若在麦克风采集过程中，启动了扬声器录音，则麦克风持续录音，MCU会记录扬声器录到的第一个声音信号的时间段。之后合并时，根据该时间段找出与扬声信号重叠的麦克风信号并删除，将未重叠的麦克风信号与扬声信号组合获得录音数据。具体为：在麦克风信号中找到该时间段对应的数据，删除该时间段及其之后的数据（这部分数据即麦克风采集时会截顶失真的部分），保留该时间段之前的数据（这部分数据即作为大小音量下不失真采集的信号部分），然后将麦克风信号中保留的数据与扬声信号组合在一起，获得录音数据。

若一直是麦克风录音，则直接将麦克风信号保存为录音数据，无需合并。

进一步实施例中，若音量时大时小。例如，在大型演唱会、公司表演年会等场景下，声音响度时高时低，低响度可在100dB以下，高响度时最高可达130dB。在这样的场合下，假设在第一时间段T1之前，麦克风信号都是小于或等于阈值，此时以麦克风采集为主。在第一时间段T1时声音变大（环境声），麦克风信号大于阈值，此时麦克风保持采集，但同时启动扬声器录音。在第二时间段T2时又判断麦克风信号小于或等于阈值，则麦克风保持采集，但同时关闭扬声器录音。合并时需要的数据为第一时间段T1之前的麦克风信号的数据、第一时间段T1开始至第二时间段T2之前的扬声信号的数据、以及第二时间段T2开始的麦克风信号的数据。

当结束录音时，MCU也输出播放切换信号控制所述模拟切换开关41将扬声器与音频功放电路43连接，使扬声器处于正常的播放状态。

通过结合电容式麦克风和扬声器的各自的优点，同时启动麦克风和扬声器录音，在声压较低时(即麦克风的第一前置放大器输出的信号不会失真时)，利用麦克风录音；在声压较高时(即第一前置放大器输出的信号会出现截顶失真时)，切换至扬声器辅助录音（麦克风保持录音），后续通过录音模块删除麦克风信号与扬声信号重叠的部分数据，将两者不重叠的部分数据进行合并，即可输出音质较好的录音文件。

基于上述的根据音量大小控制录音的装置，本发明还提供一种根据音量大小控制录音的方法，请参阅图4，方法包括：

S100、启动录音时，麦克风采集声音信号并通过第一前置放大器放大后输出麦克风信号给MCU；

S200、MCU判断麦克风信号是否大于录音模块中预存的阈值：是则控制处理模块切换为录音模式，启动扬声器采集声音信号并通过处理模块放大后输出扬声信号；否则保持当前的麦克风采集状态；

S300、录音结束时，MCU将扬声信号和麦克风信号传输至录音模块进行合并获得录音数据。

其中，在所述步骤S200中，MCU判断麦克风信号大于阈值时，输出录音切换信号将所述模拟切换开关切换为录音模式；

MCU判断麦克风信号小于等于阈值时，输出播放切换信号将所述模拟切换开关切换为播放模式。

在所述步骤S200中，所述控制处理模块切换为录音模式，启动扬声器采集声音信号并通过处理模块放大后输出扬声信号的步骤具体包括：

模拟切换开关根据录音切换信号将扬声器与第二前置放大器连接，扬声器采集的声音信号通过模拟切换开关传输至第二前置放大器中进行放大，第二前置放大器输出扬声信号给MCU。

在所述步骤S200中，所述保持当前的麦克风采集状态的步骤具体包括：

模拟切换开关根据播放切换信号将扬声器与音频功放电路连接，麦克风继续采集声音信号。

启动扬声器采集声音信号时，在所述步骤S200中，MCU记录扬声器录到第一个声音信号的时间段；则在所述步骤S300中，合并时，在根据该时间段找出与扬声信号重叠的麦克风信号并删除，将未重叠的麦克风信号与扬声信号组合获得录音数据。

综上所述，本发明在小音量情况下采用现有的麦克风录音，在大音量情况下采用扬声器辅助录音。针对大音量扬声器录音时不会产生明显失真，将麦克风录音与扬声器录音相结合，即可获得录音音质较好的录音文件。同时还保留了扬声器的播放功能，能根据实际情况在录音和播放模式下自动切换，方便用户操作。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种根据音量大小控制录音的装置，包括麦克风、扬声器和第一前置放大器，其特征在于，还包括处理模块、MCU和录音模块；

启动录音时，所述麦克风采集声音信号并通过第一前置放大器放大后输出麦克风信号给MCU；MCU判断麦克风信号是否大于录音模块中预存的阈值，是则控制处理模块切换为录音模式，启动扬声器采集声音信号并通过处理模块放大后输出扬声信号；否则保持当前的麦克风采集状态；录音结束时，MCU将扬声信号和麦克风信号传输至录音模块进行合并获得录音数据。

2.根据权利要求1所述的根据音量大小控制录音的装置，其特征在于，

所述MCU判断麦克风信号大于阈值时，输出录音切换信号将所述模拟切换开关切换为录音模式；

MCU判断麦克风信号小于等于阈值时，输出播放切换信号将所述模拟切换开关切换为播放模式。

3.根据权利要求2所述的根据音量大小控制录音的装置，其特征在于，所述处理模块包括模拟切换开关、第二前置放大器和音频功放电路；

所述模拟切换开关根据录音切换信号将扬声器与第二前置放大器连接，扬声器采集的声音信号通过模拟切换开关传输至第二前置放大器中进行放大，第二前置放大器输出扬声信号给MCU；

所述模拟切换开关还根据播放切换信号将扬声器与音频功放电路连接。

4.根据权利要求3所述的根据音量大小控制录音的装置，其特征在于，启动扬声器采集声音信号时，所述麦克风持续录音；MCU记录扬声器录到第一个声音信号的时间段；录音模块合并时，根据所述时间段找出与扬声信号重叠的麦克风信号并删除，将未重叠的麦克风信号与扬声信号组合获得录音数据。

5.一种根据音量大小控制录音的方法，其特征在于，包括：

A、启动录音时，麦克风采集声音信号并通过第一前置放大器放大后输出麦克风信号给MCU；

B、MCU判断麦克风信号是否大于录音模块中预存的阈值：是则控制处理模块切换为录音模式，启动扬声器采集声音信号并通过处理模块放大后输出扬声信号；否则保持当前的麦克风采集状态；

C、录音结束时，MCU将扬声信号和麦克风信号传输至录音模块进行合并获得录音数据。

6.根据权利要求5所述的根据音量大小控制录音的方法，其特征在于，在所述步骤B中，MCU判断麦克风信号大于阈值时，输出录音切换信号将所述模拟切换开关切换为录音模式；

MCU判断麦克风信号小于等于阈值时，输出播放切换信号将所述模拟切换开关切换为播放模式。

7.根据权利要求6所述的根据音量大小控制录音的方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述控制处理模块切换为录音模式，启动扬声器采集声音信号并通过处理模块放大后输出扬声信号的步骤具体包括：

模拟切换开关根据录音切换信号将扬声器与第二前置放大器连接，扬声器采集的声音信号通过模拟切换开关传输至第二前置放大器中进行放大，第二前置放大器输出扬声信号给MCU。

8.根据权利要求6所述的根据音量大小控制录音的方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述保持当前的麦克风采集状态的步骤具体包括：

模拟切换开关根据播放切换信号将扬声器与音频功放电路连接，麦克风继续采集声音信号。

9.根据权利要求8所述的根据音量大小控制录音的方法，其特征在于，启动扬声器采集声音信号时，在所述步骤B中，MCU记录扬声器录到第一个声音信号的时间段；

在所述步骤C，合并时，在根据所述时间段找出与扬声信号重叠的麦克风信号并删除，将未重叠的麦克风信号与扬声信号组合获得录音数据。