CN106954165B - 声波导管提升语音信号的话筒装置 - Google Patents

Abstract

一种声波导管提升语音信号的话筒装置，由一个两端开口的声波导管和管内的话筒组成。

Description

声波导管提升语音信号的话筒装置

技术领域 属于录音、拾音的话筒或麦克风的改良设计，具体是指用于拾取录制语音或其它特定频段声信号的，具有指定频段信号提升，频段外抑制效果的专用话筒。可以用于各种监控系统中，达到抑制背景噪音，提升语音或特定频段信号的声音拾取话筒，解决目前普通话筒用于监控时录音效果不理想，很难得到理想的语音可懂度，因而目前监控系统普遍是仅有视频而无音频的现状。同时也可以用于语音识别领域，可以有效地提高语言辨识度，在智能语音识别控制上有良好的技术效果。

背景技术 目前监控系统已经得到普遍的使用，银行等场所的监控录像系统是必备的设备。但是因为普通话筒的拾音效果不理想，很难在背景噪音下录制可听懂度高的语音信号。而使用高指向话筒的话虽然可以提升语音信号，但是指向太高，偏离指向的人声信号就无法拾取。无法有效覆盖监控所需的范围，而且高指向话筒造价高昂，也限制了使用。但目前由于各种需求，监控系统必须同时有视频和音频的趋势日渐强烈，成本低、语音提升、宽指向、抗噪能力强的专用话筒的市场需求很大，但相关技术和产品阙如。造成了目前监控系统大都只有视频而无音频的现状。

而智能语音领域，在远距离语音识别方面，由于噪音等背景声底高的情况下，识别度降低，目前采用多话筒组成矩阵再加上DSP处理来弥补，成本高，体积大，效果有限。

发明内容 为了满足监控系统对拾音话筒的需求，就需要大幅提高语音信号，而对语音以外的频段进行抑制，以获得高语音可懂度的录音效果。根据声学理论，人类的语音的频段为100赫兹到2000赫兹，关键频段在300∼1000赫兹。因而技术上如果提升300∼1000赫兹频段信号，而对频段外信号进行抑制，就可以获得提高语音可懂度的录音效果。常见的语音录制芯片的设计就是建基于此的。但是实际使用时，由于话筒拾取的语音信号湮没在环境噪音中，可懂度很低，经语音芯片处理后，虽然可懂度提升了一些，但人声的可懂度仍然无法满足需要。高指向话筒可以满足这一指标，但高指向带来了覆盖范围小，无法把视频覆盖范围内的人声都有效拾取，而其高的造价也基本否定了加多只高指向话筒来满足覆盖范围的可能。根据监控使用的实际需求，需要宽指向（最好180度指向或者无指向360度）、同时具有语音频段提升而带外抑制的专用话筒。为此本发明提供一个全新的设计方案：在普通话筒前加一个两端开口的声波导管，话筒放置在声波导管内，距一端约1/4∼1/2处。声波导管的长度设计为人声语音频段的中心频率的1/4波长或者说，设置管长使得管的共振频率落在300∼1000赫兹之间。如此，声波导管是一个共振选频器，共振频率的信号可以有效地到达话筒处，非共振频率的信号受到抑制。为了展宽共振频段，以尽量覆盖人声语音频段，可以在声波导管的一端沿长度方向设置若干个开口，得到几个共振频率，形成一个宽的共振频段，进而基本覆盖人声语音频段300∼1000赫兹，得到高的语音可懂度。为了小型化，同时避免高指向性，声波导管进一步优化设计为曲折的，两端开口间的距离减小，声波进入两端开口的行程差变小，无明显指向性。实测如此设计的话筒采用同样的驻极体话筒的情况下，加上述的曲折多开口声波导管的情况下，人声信号提升约十分贝，而且无指向，语音的可懂度有明显改善。与传统的高指向话筒相比，本发明设计采用的是两端开口的声波导管，话筒或咪头设置在波导管的中段，并且优选采用曲折式声波导管，来避免高指向和大尺度。而传统设计的高指向枪式话筒采用的是一端开口一端封闭的声波导管，话筒或咪头设置在波导管的封闭端，其技术目的是为了达到高指向。

附图说明

附图1和附图2是直线式声波导管方式的示意图。附图3是曲折式声波导管方式的示意图，图中由前后盖板和四侧板围成的矩形内空里，虚线所示的内部隔板将内空隔成有五段管曲折相连组成的长管，形成声波导管1。声波导管1中段内设置驻极体话筒2，而在声波导管1的两端，在前盖板上分别开有开口3和4.1、4.2、4.3、4.4。

图中：1是声波导管，

2 是放置于声波导管中段内部或外侧的咪头即驻极体话筒，也可以采用电容式其它类型话筒。

3是声波导管的一端开口，

4或4.1、4.2、4.3、4.4是声波导管的另一端开口。

具体实施方式

实施例1 附图1所示，在一段长的声波导管的两端开口，管内内置一个话筒。声波自两端开口进入管内，并相会于话筒处，由于程差和管的声阻抗的关系，某一频率会发生共振，内置话筒接收到较大的信号。而偏离共振频率时，接收到的信号就大幅衰减。调节管子的长度，使得共振频率在人声语音频段的中心频率，就可以提升语音信号，而抑制语音频带外的噪音。从而提升录音的语音可懂度。

实施例2 附图2所示，为了展宽接收频宽，可以设置多个共振频率，形成一个共振频段，更有效地提升语音信号。为此在声波导管1上，一端设置了多个开口，如图所示三个开口，因此会形成三个共振频率，形成一个较宽的提升频段。设置管长使得该频段覆盖人声的关键频段，会得到比实施例1更好地语音录制效果，语音可懂度改善，抗噪能力进一步加强。在声波导管1的侧壁开有话筒开口，话筒嵌入话筒开口或贴在波导管1外侧壁，对正话筒开口安装。

实施例3 附图3所示，为了减少管长带来的两端开口之间的位置差，减少指向性；同时减少整体的尺度，方便安装使用。设置声波导管1为一个矩形内空里由隔板形成的五段曲折形成的长管，在前盖板上，声波导管1的一端开有开口3，另一端开有开口4.1、4.2、4.3、4.4。曲折的声波导管使得开口3与另一端开口的距离减少，远小于管长。而实施例1和2中开口间的距离近似于等于管长。这样可以降低指向性，同时曲折式设计也可以减少尺度，方便安装使用。图中，一毫米厚的前后盖板及四块侧板围成一个基本封闭的矩形内部空间。内部隔板如虚线所示，将内部空间分割成五段相连的管，形成一个有四个曲折的长的声波导管1。在前盖板上，声波导管1的一端开有开口3，为10毫米见方的方孔。而另一端开有4个10毫米见方的方孔4.1、4.2、4.3、4.4。声波导管的长度由实验确定，使得共振频段落在人声语音的关键频段300∼1000赫兹内。在声波导管1中段，靠近开口3设有驻极体话筒2，也可以选用电容式或其它话筒。话筒2可以设在管内，也可以在安装位置开孔，大小刚好嵌入话筒。话筒也可以安装在话筒开孔对应的声波导管外壁上。

Claims (3)

1.一种无指向或宽指向的声波导管提升语音信号的话筒装置，由一个两端开口的声波导管和管内的话筒组成，其特征在于，声波导管两端开口，话筒位于声波导管的中段。

2.如权利要求1所述的声波导管提升语音信号的话筒装置，其特征还在于，声波导管的两端开口中，至少其中一端开口是多于一个开口，形成多个共振频率组成的共振频带。

3.如权利要求1所述的声波导管提升语音信号的话筒装置，其特征还在于，声波导管是曲折式的，声波导管两端开口间的距离小于声波导管的总长度的1/2。

Images