CN109104683A - 一种双麦克风相位测量校正的方法及校正系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双麦克风相位测量校正的方法及校正系统，该方法包括以下步骤：利用测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据；将所述两个麦克风的数据转换成波束形成图；根据所述波束形成图调试优化双麦克风阵列的软件算法，以使双麦克风阵列达到最佳的拾音效果。

Description

一种双麦克风相位测量校正的方法及校正系统

技术领域

本发明属于麦克风技术领域，尤其涉及一种双麦克风相位测量校正的方法及校正系统。

背景技术

在视频会议、智能机器人、助听器、智能家电、通信、智能玩具、车载领域、同声翻译终端都需要对声音信号进行采集，声音采集极为重要，声音信号采集的好坏直接影响到后继的交流。如果在一个吵杂的环境，在采集目标声音的同时也采集到了其它的一些噪音，如果噪音的分贝大于需要采集的目标声音的分贝，将后使后继的通话无法继续。因此，麦克风在采集目标声音时应该如何进行降器及语音的增强显得尤其重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种双麦克风相位测量校正的方法及校正系统，旨在使双麦克风阵列中两个麦克风的匹配达到最优的效果，并能在采集声音信号时尽可能地去除噪音干扰。

本发明是这样实现的，一种双麦克风相位测量校正的方法，包括以下步骤：

利用测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据；

将所述两个麦克风的数据转换成波束形成图；

根据所述波束形成图调试优化双麦克风阵列的软件算法，以使双麦克风阵列达到最佳的拾音效果。

进一步地，所述利用测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据具体包括如下步骤：

在水平相位时，将两个麦克风之间的距离设置为预定距离，利用标准测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据；

在垂直相位时，将两个麦克风之间的距离设置为预定距离，利用标准测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据。

进一步地，所述将所述两个麦克风的数据转换成波束形成图具体包括：

将水平相位时两个麦克风的数据导入声学软件，由所述声学软件根据所述两个麦克风的数据生成波束形成图；

将垂直相位时两个麦克风的数据导入声学软件，由所述声学软件根据所述两个麦克风的数据生成波束形成图。

进一步地，所述根据所述波束形成图调试优化双麦克风阵列的软件算法，以使双麦克风阵列达到最佳的拾音效果具体包括：

根据所述波束形成图分析是否存在自身硬件环境对两个麦克风采集声音的干扰，并在存在干扰时，调试去除干扰；

在无自身硬件环境干扰时，根据波束形成图调试优化双麦克风的软件算法。

进一步地，所述两个麦克风的数据为两个麦克风的相位角，所述相位角、两个麦克风之间的距离与声源频率之间的关系为：

其中，d为两个麦克风之间的距离、C为声音的传播速率、为相位角、f为频率。

本发明还提供一种双麦克风相位测量校正的系统，包括：

抓取模块，利用测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据；

转换模块，将所述两个麦克风的数据转换成波束形成图；

调试模块，根据所述波束形成图调试优化双麦克风阵列的软件算法，以使双麦克风阵列达到最佳的拾音效果。

进一步地，所述抓取模块包括：

第一抓取子单元，在水平相位时，将两个麦克风之间的距离设置为预定距离，利用标准测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据；

第二抓取子单元，在垂直相位时，将两个麦克风之间的距离设置为预定距离，利用标准测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据。

进一步地，所述转换模块包括：

第一转换子单元，将水平相位时两个麦克风的数据导入声学软件，由所述声学软件根据所述两个麦克风的数据生成波束形成图；

第二转换子单元，将垂直相位时两个麦克风的数据导入声学软件，由所述声学软件根据所述两个麦克风的数据生成波束形成图。

进一步地，所述调试模块包括：

分析单元，根据所述转换模块生成的波束形成图分析是否存在自身硬件环境对两个麦克风采集声音的干扰，并在存在干扰时，调试去除干扰；

调试单元，在无自身硬件环境干扰时，根据波束形成图调试优化双麦克风的软件算法。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：双麦克风相位测量校正的方法的抓取到两个麦克风的数据，例如，两个麦克风的相位数据时，能够根据相位数据形成波束形成图，利用波束形成图去调试控制双麦克风采集声音信号的软件算法，从而使双麦克风的拾音效果达到最佳的状态。

附图说明

图1是本发明实施例提供的双麦克风相位测量校正的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的双麦克风相位测量校正的方法中分别测试双麦克风的水平相位及垂直相位的示意图；

图3是水平相位时，将两个麦克风的数据导入声学软件的示意图；

图4a、4b是水平相位时双麦克风相位差匹配极好的波束形成图；

图5是水平相位时具有非线性干扰的波束形成图；

图6是垂直相位时，双麦克风相位差匹配极好的波束形成图；

图7是垂直相位时，匹配不完好的双麦克风相位差的示意图。

图8是双麦克风相位测量校正的系统的模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

麦克风在电子设备、消费电子产品中主要用于拾取音频信号。麦克风都具有全向拾音响应，也就是能够均等地响应来自四面八方的声音。随着阵列麦克风的不断深入研究，阵列的麦克风越来越受市场宠爱。多个麦克风可以配置成阵列，形成定向响应或波束场型。经过设计，波束成形麦克风阵列可以对来自一个或多个特定方向的声音更敏感。

在双麦克风矩阵降噪中，双麦克风相位测量是一个最重要的环节。通过标准仪器，在专业的静音房抓取数据，然后再通过专门的声学软件去分析波束形成图像，通过波束图像去判断是否有自身硬件环境干扰以及提取相位值，当确保无自身硬件环境干扰后，才能去根据抓取到的相位值，调试优化麦克风阵列的软件算法，使其麦克风效果达到最佳。

请参阅图1，为本发明一实施例提供的双麦克风相位测量校正的方法的流程图，该双麦克风相位测量校正的方法包括以下步骤：

步骤S1、利用测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据。

测试音频可以采用标准的测试音频，例如，选用“compund_test_signal_8k.wav”作为测试音频。在对两个麦克风阵列进行测试时，可以设定两个麦克风之间的距离。

步骤S2、将所述两个麦克风的数据转换成波束形成图。

转换成波束形成图可以借助声学软件，从声学软件中分析两个麦克风的波形图更加直观、方便。

步骤S3、根据所述波束形成图调试优化双麦克风阵列的软件算法，以使双麦克风阵列达到最佳的拾音效果。

具体地，步骤A1、采用一个标准的静音房和人工嘴，静音房在18dB左右，无源SPK与人工嘴距离为20cm。

步骤A2、一个无线连接的AG设备，如APX525，并且播放标准测试音频：“compund_test_signal_8k.wav”。

步骤A3、抓取调试log信息。

步骤A4、利用声学软件分析相位，如：Adobe audition。

步骤A5、分别测试双麦克风的水平相位及其垂直相位，如图2所示。

采用上述的方法，可以通过波束图像去量化双麦克风之间的相位差。两个麦克风之间的相位差数值的大小，直接可以通过波束形成图像反应出来，在调试过程中应该保持相位匹配尽可能的好。

在上述实施例的基础上，利用测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据具体包括如下步骤：

步骤S11、在水平相位时，将两个麦克风之间的距离设置为预定距离，利用标准测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据。

步骤S12、在垂直相位时，将两个麦克风之间的距离设置为预定距离，利用标准测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据。

在上述实施例的基础上，将所述两个麦克风的数据转换成波束形成图具体包括：

步骤S21、将水平相位时两个麦克风的数据导入声学软件，由所述声学软件根据所述两个麦克风的数据生成波束形成图；

步骤S21、将垂直相位时两个麦克风的数据导入声学软件，由所述声学软件根据所述两个麦克风的数据生成波束形成图。

具体地，在水平相位时，将两个麦克风之间的距离设定为21mm，利用标准测试音频“compund_test_signal_8k.wav”扫描四个不同频点，抓取麦克风1和麦克风2的数据，导入声学软件，如图3所示。在声学软件中将抓取到的麦克风1和麦克风2的数据转换成波束图，如图4a和图4b所示，为双麦克风相位差匹配极好的效果图。当转换成的波束图具有非线性斜波干扰时，相位差匹配好。如图5所示，为其中的一种非线性斜波干扰的效果图。

具体地，在垂直相位时，将双麦克风间距离设为21mm，利用标准测试音频“compund_test_signal_8k.wav”扫描四个不同频点，抓取麦克风1和麦克风2的数据，导入声学软件，如图6所示，为垂直相位时双麦克风完好的匹配相位差。图7所示的为匹配不完好的双双麦克相位差的效果图。

在上述实施例的基础上，所述根据所述波束形成图调试优化双麦克风阵列的软件算法，以使双麦克风阵列达到最佳的拾音效果具体包括：

步骤S31、根据所述波束形成图分析是否存在自身硬件环境对两个麦克风采集声音的干扰，并在存在干扰时，调试去除干扰。

步骤S32、在无自身硬件环境干扰时，根据波束形成图调试优化双麦克风的软件算法。

在自由场环境中，两个麦克风输出信号之间的相位差取决于信号源与每一个麦克风之间的距离差以及信号源频率。由于两个麦克风的距离是固定的，信号源与每个麦克风之间的拾音距离仅取决于信号源与麦克风中心轴连线的夹角。为了简化分析，可以选择垂直和水平两个极端情况。

当信号源与麦克风轴心夹角为0度时，两个麦克风间的相位差最大，当信号源与麦克风轴心夹角为90度时，两个麦克风间的相位差最小。相位角、麦克风间距与声源频率间的关系：其中，d为两个麦克风之间的距离、C为声音的传播速率、为相位角、f为频率。

根据上述相位角、麦克风间距与声源频率间的关系，可以知道，麦克风间距离d为21mm，声音传播速率为343m/s，当相位角为22度时，对应的频率为1KHZ，当相位角为44度时，对应频率为2KHZ。

双麦克风相位测量校正的方法的抓取到两个麦克风的数据，例如，两个麦克风的相位数据时，能够根据相位数据形成波束形成图，利用波束形成图去调试控制双麦克风采集声音信号的软件算法，从而使双麦克风的拾音效果达到最佳的状态。

请参阅图8，为一种双麦克风相位测量校正的系统的模块示意图。该双麦克风相位测量校正的系统包括：抓取模块101、转换模块102和调试模块103。各模块之间的连接关系以及功能如下说明：

抓取模块101，利用测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据。

转换模块102，将所述两个麦克风的数据转换成波束形成图。

调试模块103，根据所述波束形成图调试优化双麦克风阵列的软件算法，以使双麦克风阵列达到最佳的拾音效果。

抓取模块101可以包括：第一抓取子单元和第二抓取子单元。

第一抓取子单元，在水平相位时，将两个麦克风之间的距离设置为预定距离，利用标准测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据。

第二抓取子单元，在垂直相位时，将两个麦克风之间的距离设置为预定距离，利用标准测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据。

在上述实施例中，两个麦克风之间的预定距离需要根据产品来设定，不同需求的产品麦克风之间的距离设定值可以发生改变。

转换模块102包括第一转换子单元和第二转换子单元。

第一转换子单元，将水平相位时两个麦克风的数据导入声学软件，由所述声学软件根据所述两个麦克风的数据生成波束形成图。

第二转换子单元，将垂直相位时两个麦克风的数据导入声学软件，由所述声学软件根据所述两个麦克风的数据生成波束形成图。

根据两个麦克风的数据生成波束形成图，可以参见图3至图7所示。

调试模块103包括分析单元和调试单元。

分析单元，根据所述转换模块生成的波束形成图分析是否存在自身硬件环境对两个麦克风采集声音的干扰，并在存在干扰时，调试去除干扰。

调试单元，在无自身硬件环境干扰时，根据波束形成图调试优化双麦克风的软件算法。

采用波束图像去判断两麦克风阵列是否有自身硬件环境干扰和提取相位值，当确保无自身硬件环境干扰后，再根据抓取到的相位值，调试优化麦克风阵列的软件算法，使麦克风的效果达到最佳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双麦克风相位测量校正的方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据；

将所述两个麦克风的数据转换成波束形成图；

根据所述波束形成图调试优化双麦克风阵列的软件算法，以使双麦克风阵列达到最佳的拾音效果。

2.根据权利要求1所述的双麦克风相位测量校正的方法，其特征在于，所述利用测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据具体包括如下步骤：

在水平相位时，将两个麦克风之间的距离设置为预定距离，利用标准测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据；

在垂直相位时，将两个麦克风之间的距离设置为预定距离，利用标准测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据。

3.根据权利要求2所述的双麦克风相位测量校正的方法，其特征在于，所述将所述两个麦克风的数据转换成波束形成图具体包括：

将水平相位时两个麦克风的数据导入声学软件，由所述声学软件根据所述两个麦克风的数据生成波束形成图；

将垂直相位时两个麦克风的数据导入声学软件，由所述声学软件根据所述两个麦克风的数据生成波束形成图。

4.根据权利要求1所述的双麦克风相位测量校正的方法，其特征在于，所述根据所述波束形成图调试优化双麦克风阵列的软件算法，以使双麦克风阵列达到最佳的拾音效果具体包括：

根据所述波束形成图分析是否存在自身硬件环境对两个麦克风采集声音的干扰，并在存在干扰时，调试去除干扰；

在无自身硬件环境干扰时，根据波束形成图调试优化双麦克风的软件算法。

5.根据权利要求1所述的双麦克风相位测量校正的方法，其特征在于，所述两个麦克风的数据为两个麦克风的相位角，所述相位角、两个麦克风之间的距离与声源频率之间的关系为：

其中，d为两个麦克风之间的距离、C为声音的传播速率、为相位角、f为频率。

6.一种双麦克风相位测量校正的系统，其特征在于，包括：

抓取模块，利用测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据；

转换模块，将所述两个麦克风的数据转换成波束形成图；

调试模块，根据所述波束形成图调试优化双麦克风阵列的软件算法，以使双麦克风阵列达到最佳的拾音效果。

7.根据权利要求6所述的双麦克风相位测量校正的系统，其特征在于，所述抓取模块包括：

第一抓取子单元，在水平相位时，将两个麦克风之间的距离设置为预定距离，利用标准测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据；

第二抓取子单元，在垂直相位时，将两个麦克风之间的距离设置为预定距离，利用标准测试音频扫描多个频点，抓取两个麦克风的数据。

8.根据权利要求7所述的双麦克风相位测量校正的系统，其特征在于，所述转换模块包括：

第一转换子单元，将水平相位时两个麦克风的数据导入声学软件，由所述声学软件根据所述两个麦克风的数据生成波束形成图；

第二转换子单元，将垂直相位时两个麦克风的数据导入声学软件，由所述声学软件根据所述两个麦克风的数据生成波束形成图。

9.根据权利要求6所述的双麦克风相位测量校正的系统，其特征在于，所述调试模块包括：

分析单元，根据所述转换模块生成的波束形成图分析是否存在自身硬件环境对两个麦克风采集声音的干扰，并在存在干扰时，调试去除干扰；

调试单元，在无自身硬件环境干扰时，根据波束形成图调试优化双麦克风的软件算法。