CN108419200A - 一种麦克风阵列故障检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种麦克风阵列故障检测方法及装置。本方法包括：获取来自麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的独立采样数据集合；分别检测每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。本方法能够独立检测麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道是否发生故障。

Description

一种麦克风阵列故障检测方法及装置

技术领域

本发明涉及麦克风阵列领域，尤其涉及一种麦克风阵列故障检测方法及装置。

背景技术

在智能家居、人工智能及汽车导航等领域中，语音交互是人机交互的一种重要方式。麦克风是最常见的语音采集工具，在仅仅使用一个孤立的麦克风时，例如，为了获取更清楚的语音指令，需要用户尽量接近麦克风，以减少环境噪声的影响，这种方式就限制了用户的活动范围，十分不便。因此，如何得到更清楚的语音一直是人们所研究的一个重要课题。

人们已经提出了许多不同的技术方案来改善通过麦克风所采集到的语音的质量，例如，基于麦克风阵列的语音处理技术已经成为近期的一个研究热点。麦克风阵列是由多个麦克风按照一定形状所排列成的阵列，能够采用阵列信号处理的方法，确定声源的位置、进而定向采音，提高信噪比，以获得高质量的语音信号，实现对用户方向的实时跟踪，相当于在一定范围内为每个人生成了一个虚拟的麦克风。麦克风阵列应用广泛，例如，智能冰箱、智能音响、机器人、导航设备等都使用了线性或圆形麦克风阵列，这些麦克风阵列可支持180°或360°声源定位、远场识别、回声消除等功能。

现有的麦克风阵列产品自身都不带有麦克风故障检测电路，而且，对于整个麦克风阵列而言，只要其中的一个麦克风所在的信号采集通道能够正常工作，就能够输出语音。因此，如果麦克风阵列中的某一个或某几个麦克风出现了故障，只要不是阵列中所有的麦克风同时出现故障，那么在语音信号采集检测时，就不能像检测单个麦克风产品一样，通过简单的录音放音测试来检测故障。

因此，至少为了解决上述问题，需要提出新的技术方案。

发明内容

本发明提供了一种麦克风阵列故障检测方法，包括：

获取来自麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的独立采样数据集合；

分别检测每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。

根据本发明的上述故障检测方法，其获取来自麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的采样数据集合的步骤包括：

获取来自麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的一个组合采样数据集合；

从组合采样数据集合中提取出每个独立采样数据集合。

根据本发明的上述故障检测方法，其分别检测每个独立采样数据集合中是否存在语音信号的步骤包括：

调用语音播放程序分别播放每个独立采样数据集合；

通过检测语音播放程序分别播放每个独立采样数据集合时是否输出语音信号，来分别检测每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。

根据本发明的上述故障检测方法，其组合采样数据集合被存储在第一数据格式的语音文件中，每个独立采样数据集合被分别存储在一个独立的第二数据格式的语音文件中。

根据本发明的上述故障检测方法，其第一数据格式的语音文件是组合PCM文件，第二数据格式的语音文件是标准PCM文件。

根据本发明的上述故障检测方法，其语音播放程序是CoolEdit。

根据本发明的上述故障检测方法，还包括：

当检测到一个独立采样数据集合中不存在语音信号时，向用户发出该独立采样数据集合所对应的麦克风所在的信号采集通道发生故障的提示信息。

本发明还提供了一种麦克风阵列故障检测装置，包括：

独立采样数据获取模块，用于获取来自麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的独立采样数据集合；

语音信号检测模块，用于分别检测每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。

根据本发明的上述故障检测装置，其独立采样数据获取模块包括：

组合采样数据获取模块，用于获取来自麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的一个组合采样数据集合；

独立采样数据提取模块，用于从组合采样数据集合中提取出每个独立采样数据集合。

根据本发明的上述故障检测装置，其语音信号检测模块包括：

语音播放模块，用于调用语音播放程序分别播放每个独立采样数据集合；

其中，其语音信号检测模块还用于，通过检测语音播放程序分别播放每个独立采样数据集合时是否输出语音信号，来分别检测每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。

根据本发明的上述技术方案，能够独立检测麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道是否发生故障，还可以向麦克风阵列产品的用户、生产人员或检测人员发出麦克风所在的信号采集通道发生故障的提示信息。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与相关的文字描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了根据本发明的麦克风阵列故障检测方法的示意流程图。

图2示例性地示出了根据本发明的麦克风阵列故障检测装置的示意框图。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1示例性地示出了根据本发明的麦克风阵列故障检测方法100的示意流程图100。

如图1所示，麦克风阵列故障检测方法100包括以下步骤：

步骤S102：获取来自麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的独立采样数据集合；

步骤S104：分别检测每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。

更具体地，每个信号采集通道包括：一个麦克风、与该麦克风连接的两条信号线(MIC+和MIC-)。

例如，麦克风阵列可以是四麦克风阵列、五麦克风阵列或六麦克风阵列等。

麦克风阵列产品除了提供每个麦克风所在的信号采集通道之外，通常还提供参考信号通道及空置通道，这时就需要根据通道编号来获取与每个麦克风所在的信号采集通道所对应的独立采样数据集合。

例如，当四麦克风阵列存在如下对应关系时，在步骤S102中，只需要获取来自编号为6、2、5、1的(分别对应于编号为1、2、3、4的麦克风所在的)4个通道的独立采样数据集合：

通道编号1→麦克风编号4，通道编号2→麦克风编号2，通道编号3→参考信号，通道编号4→空置，通道编号5→麦克风编号3，通道编号6→麦克风编号1，通道编号7→参考信号，通道编号8→空置。

例如，当五麦克风阵列存在如下对应关系时，在步骤S102中，只需要获取来自编号为6、2、5、1、8的(分别对应于编号为1、2、3、4、5的麦克风所在的)5个通道的独立采样数据集合：

通道编号1→麦克风编号4，通道编号2→麦克风编号2，通道编号3→参考信号，通道编号4→空置，通道编号5→麦克风编号3，通道编号6→麦克风编号1，通道编号7→参考信号，通道编号8→麦克风编号5。

例如，当六麦克风阵列存在如下对应关系时，在步骤S102中，只需要获取来自编号为6、2、5、1、8、4的(分别对应于编号为1、2、3、4、5、6的麦克风所在的)6个通道的独立采样数据集合：

通道编号1→麦克风编号4，通道编号2→麦克风编号2，通道编号3→参考信号，通道编号4→麦克风编号6，通道编号5→麦克风编号3，通道编号6→麦克风编号1，通道编号7→参考信号，通道编号8→麦克风编号5。

例如，当(线性或环形)麦克风阵列需要连接厂家专门开发的麦克风阵列评估板才能完成(音频)数据采集时，在步骤S102之前，还需要进行如下操作：

将麦克风阵列连接到装有安卓操作系统的麦克风阵列评估板(即，控制板)上，使用MicroUSB线连接控制板和PC机，对控制板、PC机和麦克风阵列进行上电，使控制板可以正常连接、识别、匹配麦克风阵列，以保证整个系统能够进行正常的(音频)数据采集操作。

可选地，步骤S102包括(在图1中未示出)：

获取来自麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的一个组合采样数据集合；

从组合采样数据集合中提取出每个独立采样数据集合。

例如，当上述四麦克风阵列提供的是同时包含来自编号为6、2、5、1的麦克风所在的通道、以及编号为3和7的参考信号通道的一个6通道组合采样数据集合时；当上述五麦克风阵列提供的是同时包含来自编号为6、2、5、1、8的麦克风所在的通道、以及编号为3和7的参考信号通道的一个7通道组合采样数据集合时；或者，当上述六麦克风阵列提供的是同时包含来自编号为6、2、5、1、8、4的麦克风所在的通道、以及编号为3和7的参考信号通道的一个8通道组合采样数据集合时。就需要从上述6通道、7通道或8通道组合采样数据集合中提取出6个、7个或8独立采样数据集合。

可选地，步骤S104包括(在图1中未示出)：

调用语音播放程序分别播放每个独立采样数据集合；

通过检测语音播放程序分别播放每个独立采样数据集合时是否输出语音信号，来分别检测每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。

可选地，组合采样数据集合被存储在第一数据格式的语音文件中，每个独立采样数据集合被分别存储在一个独立的第二数据格式的语音文件中。

例如，可以通过批处理或脚本指令，自动调用(例如，现有的或用户自己开发的)语音采集程序(例如，录音程序)来将组合采样数据集合存储在第一数据格式的语音文件中。

例如，当(线性或环形)麦克风阵列需要连接厂家专门开发的麦克风阵列评估板才能完成(音频)数据采集时，还需要执行如下操作：

(1)在(安装了windows操作系统的)PC机上运行“cmd”命令，打开dos操作界面；(2)在dos操作界面中输入“adb shell”命令识别(控制板和麦克风阵列)设备，进入安卓操作系统控制界面；(3)在安卓操作系统控制界面中输入“start.sh”命令，打开录音软件；(4)用户说出语音唤醒词(例如，“灵犀灵犀”)进行语音唤醒，从而触发录音功能；(5)用户说出需要录制的其他测试语音；(6)在安卓操作系统控制界面中输入“cae_app_save”命令保存录音文件(即，上述第一数据格式的语音文件)；(7)将录音文件从(控制板)设备复制到PC机；(8)在PC机上调用“audio_convert_right.exe”程序将录音文件转换为8个独立的音频文件(即，上述第二数据格式的语音文件)。

例如，可以通过批处理或脚本指令，自动调用(例如，现有的或用户自己开发的)文件转换程序(例如，文件切分程序)将一个第一数据格式的语音文件转换为多个独立的第二数据格式的语音文件。

可选地，第一数据格式的语音文件是组合PCM文件，第二数据格式的语音文件是标准PCM文件。

例如，可以调用(例如，现有的或用户自己开发的)文件转换程序(例如，文件切分程序)将一个组合PCM文件转换为多个标准PCM文件。

例如，组合PCM文件中至少包含组合采样数据集合(例如，上述6通道、7通道或8通道组合采样数据集合等)中的所有数据(例如，在组合PCM文件的头信息中包含通道数、每个通道的采样数据所对应的声道数、采样数据的位宽、采样速率、通道编号与其采样数据的存放位置之间的对应关系的信息等)。标准PCM文件中包含一个独立采样数据集合中的数据(例如，在标准PCM文件的头信息中包含声道数、采样数据的位宽、采样速率等)。采样数据的位宽可以是8比特、16比特等，声道数可以是1或2。

可选地，语音播放程序是CoolEdit。

例如，可以调用CoolEdit自动播放每个独立的标准PCM文件，如果有语音信号输出，则确定该独立的标准PCM文件所对应的独立采样数据集合存在语音信号(即，确定用于提供该独立采样数据集合的信号采集通道没有故障)；如果没有语音信号输出，则确定该独立的标准PCM文件所对应的独立采样数据集合不存在语音信号(即，确定用于提供该独立采样数据集合的信号采集通道存在故障)。

例如，用户也可以通过，在调用CoolEdit播放每个独立的标准PCM文件时，直接观察CoolEdit界面上所显示的(对应于各个信号采集通道的)音频波形信息，来确定用于提供该独立采样数据集合的信号采集通道是否存在故障(例如，绿色波形表示没有故障，红色表示存在故障)。

可选地，麦克风阵列故障检测方法100还包括以下步骤(在图1中未示出)：

当检测到一个独立采样数据集合中不存在语音信号时，向用户发出该独立采样数据集合所对应的麦克风所在的信号采集通道发生故障的提示信息。

图2示例性地示出了根据本发明的麦克风阵列故障检测装置200的示意框图。

如图2所示，麦克风阵列故障检测装置200包括：

独立采样数据获取模块201，用于获取来自麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的独立采样数据集合；

语音信号检测模块203，用于分别检测每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。

可选地，独立采样数据获取模块201包括：

组合采样数据获取模块，用于获取来自麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的一个组合采样数据集合；

独立采样数据提取模块，用于从组合采样数据集合中提取出每个独立采样数据集合。

可选地，语音信号检测模块203包括(在图2中未示出)：

语音播放模块，用于调用语音播放程序分别播放每个独立采样数据集合；

其中，语音信号检测模块203还用于，通过检测语音播放程序分别播放每个独立采样数据集合时是否输出语音信号，来分别检测每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。

可选地，麦克风阵列故障检测装置200还包括(在图2中未示出)：

故障信息提示模块，用于当检测到一个独立采样数据集合中不存在语音信号时，向用户发出该独立采样数据集合所对应的麦克风所在的信号采集通道发生故障的提示信息。

根据本发明的上述技术方案，能够独立检测麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道是否发生故障，从而确保了用户在使用带有麦克风阵列的产品时能够获得应有的语音质量，使用户时刻都能够获得高质量的使用体验。在麦克风所在的信号采集通道发生故障时，还可以向麦克风阵列产品的用户、生产人员或检测人员发出该麦克风所在的信号采集通道发生故障的提示信息。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

最后应说明的是：以上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的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种麦克风阵列故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取来自所述麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的独立采样数据集合；

分别检测每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。

2.如权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，获取来自所述麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的采样数据集合的步骤包括：

获取来自所述麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的一个组合采样数据集合；

从所述组合采样数据集合中提取出所述每个独立采样数据集合。

3.如权利要求1或2所述的故障检测方法，其特征在于，分别检测所述每个独立采样数据集合中是否存在语音信号的步骤包括：

调用语音播放程序分别播放所述每个独立采样数据集合；

通过检测所述语音播放程序分别播放所述每个独立采样数据集合时是否输出语音信号，来分别检测所述每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。

4.如权利要求2或3所述的故障检测方法，其特征在于，所述组合采样数据集合被存储在第一数据格式的语音文件中，所述每个独立采样数据集合被分别存储在一个独立的第二数据格式的语音文件中。

5.如权利要求4所述的故障检测方法，其特征在于，所述第一数据格式的语音文件是组合PCM文件，所述第二数据格式的语音文件是标准PCM文件。

6.如权利要求3所述的故障检测方法，其特征在于，所述语音播放程序是CoolEdit。

7.如权利要求1或2所述的故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

当检测到一个独立采样数据集合中不存在语音信号时，向用户发出所述一个独立采样数据集合所对应的麦克风所在的信号采集通道发生故障的提示信息。

8.一种麦克风阵列故障检测装置，其特征在于，所述装置包括：

独立采样数据获取模块，用于获取来自所述麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的独立采样数据集合；

语音信号检测模块，用于分别检测每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。

9.如权利要求8所述的故障检测装置，其特征在于，所述独立采样数据获取模块包括：

组合采样数据获取模块，用于获取来自所述麦克风阵列中的每个麦克风所在的信号采集通道的一个组合采样数据集合；

独立采样数据提取模块，用于从所述组合采样数据集合中提取出所述每个独立采样数据集合。

10.如权利要求8或9所述的故障检测装置，其特征在于，所述语音信号检测模块包括：

语音播放模块，用于调用语音播放程序分别播放每个独立采样数据集合；

其中，所述语音信号检测模块还用于，通过检测所述语音播放程序分别播放所述每个独立采样数据集合时是否输出语音信号，来分别检测所述每个独立采样数据集合中是否存在语音信号。