CN109660891A - 一种可穿戴式多麦克风装置 - Google Patents

Abstract

一种可穿戴式多麦克风装置，其将多个麦克风和一个方位传感器安装在可穿戴基体上，利用多个麦克风收集周围的语音信号，同时由方位传感器来实时获知可穿戴基体的空间位置变化，将收集到的各路语音信号和可穿戴基体的空间位置变化信息传输给处理电路；由处理电路对语音信号进行降噪、消除回声处理，并提取出每路语音信号和其相对于可穿戴基体的位置信息，同时根据可穿戴基体的位置变化来保持获取的语音信号的位置的连续性和可追踪性，并可依据这种连续性来追踪每路语音信号；处理电路可输出特定的首选语音信号及其相对于可穿戴基体的位置信息，也可以输出所有每路语音信号及其相对于可穿戴基体的位置信息供后续设备使用。

Description

一种可穿戴式多麦克风装置

技术领域

本发明涉及一种可穿戴式多麦克风装置。

背景技术

实际中的多麦克风装置多表现为麦克风阵列，通过多个麦克风按一定规则排列，对多个麦克风收集到的声音信号进行降噪、消除回声、识别语音、分离语音、语音声源定位等功能处理后输出所需要的声音或语音信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可随身携带的具有便携性或可穿戴性的多麦克风装置。

现有的多麦克风装置不具有便携性和可穿戴性，不适合作为个人随身携带或穿戴的电子类设备。

现有的多麦克风装置的声源选择的角度分为全方位360°和单向180°两种，这两种的声源选择指向范围都不适合于个人面向对话者时需要以较小的角度范围直接选择对话者的语音作为输出语音的需求。

现有的多麦克风装置都仅只输出经过筛选的声音信号，而不会输出声音信号的声源的位置信息，这让后续的声音处理设备无法展示声源所在的位置。

现有的多麦克风装置被设计为需要在静止状态下工作，其无法感知自身位置状态的变化。如果将其直接应用于随身携带或穿戴的使用场景下，使用者身体位置的变化会影响其声源选择的连续性和准确性，同时也不能根据使用者身体位置的变化由当前捕获的多个语音中重新选择要输出的语音，不适合作为便携式或可穿戴式设备工作。

技术方案

根据本发明构思的一个示例性结构的可穿戴式多麦克风装置，包括：第一部件，第一部件为声音采集部件，包含可穿戴基体、若干个麦克风、方位传感器；可穿戴基体为在穿戴期间能有效保证自身具有一定刚性不变形的可穿戴物品，封闭式项圈、开口式项圈、眼镜架、帽子、发卡、头戴式耳机这些日常可穿戴式物品都可作为可穿戴基体；所有麦克风被安装固定在可穿戴基体上，用于收集声音信号；方位传感器安装固定在可穿戴基体上，用于感知穿戴基体的空间位置的变化；以及第二部件，第二部件为声音信号处理装置，包含主控电路、语音信号输出接口和电源；主控电路用于对收集到的声音信号进行降低噪音、消除回声、识别分离不同说话人士的语音，计算分离出的各路语音的声源相对于第一部件的位置信息；语音信号输出接口为有线或无线接口，可输出声音信号及其声源的相对位置信息给其它设备；主控电路输出语音信号的工作模式分为第一模式和第二模式两种；当处于第一模式时，主控电路将所有分离出来的各路语音信号及其声源相对于第一部件的位置信息全部由语音信号输出接口输出,输出时，各路信号之间保持独立，不会叠加；当处于第二模式时，主控电路会根据情况选择将一路语音信号及其声源相对于第一部件的位置信息由语音信号输出接口输出；数据链路用于连接第一部件和第二部件，在两个部件之间传输信息。数据链路可以为有线的连接线缆或无线的数据连接。

有益效果

根据本发明构思，可穿戴式多麦克风装置可以使穿戴者方便地穿戴多麦克风装置，可输出所有识别分离出的语音信息给后续设备处理，也可通过穿戴者的身体的方位方便直观地选择一个人的语音作为多麦克风装置输出语音，即自然的选择处于穿戴者的正前方区域距离最近、声音强度最大的声源的语音做为输出语音。穿戴者上肢的动作不会引起穿戴部件的空间位置发生变动，这样穿戴者在使用可穿戴式多麦克风装置接收其前方的对话者的语音时仍可进行对话交流时的肢体动作，正常的微笑、耸肩、握手、手势比划等动作不会影响可穿戴式多麦克风装置对输出语音的选择。

可穿戴式多麦克风装置会跟随穿戴者身体的动作，将穿戴者前方作为要输出语音的声源的来源位置区域。这使得穿戴者只需面向对话者即可以使其穿戴的多麦克风装置选择所面向的对话者的语音作为多麦克风装置的语音输出，这种选择方式完全同人们交流对话时的身体姿态相一致，不需要穿戴者为选择对话者的语音作为多麦克风装置的输出语音而做任何其他的操作，这种选择语音的方式非常自然和直观。

与现有技术相比，本发明的优点在于：所提供的多麦克风装置具有便携性和可穿戴性，可输出全部识别分离出的不同人的语音信息，可输出语音信号的声源的相对位置信息，也可根据使用者和对话者之间的相对位置关系自然地选择对话者的语音作为多麦克风装置的输出语音并输出其语音信息。

附图说明

附图是根据本发明构思的一个示例性实施方式的可穿戴式多麦克风装置的结构示意图。

附图标记:第一部件10、可穿戴基体11、麦克风12、方位传感器13、按钮开关14、第二部件20、语音信号输出接口21、连接线缆30。

具体实施方式

下文将参考附图更充分的描述示例性的结构和实施方式，其中示出了一些示例性结构和实施方式，然而本发明构思可以许多不同的形式来体现，并且不应该被解释为局限于这里阐述的示例性结构和实施方式。

在附图中，为清楚起见，可以放大元件的尺寸和相对尺寸，并且尺寸只是示例而不是限制。文中相同的参考标记表示相同的元件。

本发明的示例性结构和实施方式详细说明本发明的理想化示例性结构和实施方式。因此，可以进行示图的各种变化。

下文中，根据本发明构思的示例性结构和实施方式，将参考附图描述的可穿戴式多麦克风装置。

如附图所示，第一部件10包含可穿戴基体11，图中的可穿戴基体为一个开口式项圈，其开口方向朝向穿戴者的前方；多个麦克风12被安装固定在可穿戴基体11上；方位传感器13被安装固定在可穿戴基体11上用于感知穿戴部件的空间位置变化，也就同时感知到穿戴者的身体位置的空间位置变化；第二部件20包含语音信号输出接口21；连接线缆30为数据链路，麦克风12与方位传感器13和第二部件20之间由连接线缆30相连接，连接线缆30由可穿戴基体11内引出后连接至第二部件20。

第二部件20内部的主控电路对各个麦克风12收集的语音信号进行降低噪音、消除回声处理，识别并分离出收集到的声音中包含的不同人的语音信号，并计算出收集到的各路语音的声源相对于第一部件10的位置。

当可穿戴式多麦克风装置的输出模式为第一模式时，主控电路由语音信号输出接口21输出全部被识别分离出的每一路语音信号及其语音信号的声源相对于第一部件10的位置信息。

当所述的可穿戴式多麦克风装置的输出模式为第二模式时，当仅有一路语音被识别分离出时，主控电路选择该路语音作为可穿戴式多麦克风装置的输出语音由语音信号输出接口21输出该路语音的语音信号和其声源相对于第一部件10的位置信息。当有多路语音被识别分离出时，主控电路依次按照各路语音的声源的位置距穿戴者正面的距离、各路语音的声音强度、各路语音的声源的位置距穿戴者正前方区域的距离这三项条件选择可穿戴式多麦克风装置的输出语音，距离越短、声音强度越大越优先选择。穿戴者通过身体位置的移动或转动而面向交流者时，对话者即自然的处在穿戴者的前方，主控电路综合根据上述的选择条件将最大概率的自然选中对应对话者的语音作为可穿戴式多麦克风装置的输出语音，并通过语音信号输出接口21输出该路语音的语音信号和其声源相对于第一部件10的位置信息。

当所述的可穿戴式多麦克风装置的输出模式为第二模式时，在主控电路已经选择了输出语音信号后，在该语音信号变为无信号状态之前，主控电路不会重新选择输出语音。

当所述的可穿戴式多麦克风装置的输出模式为第二模式时，在主控电路已经选择了输出语音信号后，在该语音信号变为无信号状态之后，主控电路将会依据上述选择输出语音的条件重新选择输出语音。

当对话者的身体位置发生变化时，其语音的声源位置也将随之变化。这时主控电路对比已有语音的数据会发现已选择的输出语音的声源位置发生了变化，主控电路会从新计算选择输出语音并记录选择的输出语音的声源的位置。在重新计算选择输出时，先前选择的输出语音将有一定的优先级别，这将有助于保持选择输出语音的连续性。

当穿戴者身体位置发生变化时，方位传感器13将感知到可穿戴基体11的空间方位变化，主控电路根据方位传感器13传来的可穿戴基体11的空间方位变化信息，进行空间位置转换，计算出此前已知的各路语音的声源相对于可穿戴基体11的新位置，与当前计算出的各路语音的声源位置进行对比，找出各路语音的声源对应的旧位置，将保存的各路语音的位置更新为当前位置，保持语音声源位置的连续性，保持此前已选择的输出语音信号的连续性和其位置的连续性。这样当穿戴者与对话者进行交流时，不会因为穿戴者身体位置的变化而使主控电路将其他位置的对话者的语音选择为输出语音而中断真在进行的对话交流过程。

可穿戴基体11的穿戴位置不会受穿戴者头部和上肢活动的影响，所以不会因为穿戴者正常的微笑、耸肩、握手、手势比划等动作而改变可穿戴式多麦克风装置选择的输出语音，这可使穿戴者在对话中保持输出语音的不间断性和连续性。

Claims (8)

1.一种可穿戴式多麦克风装置，包含第一部件，所述第一部件包含：可穿戴基体、若干个麦克风、一个方位传感器；以及第二部件，所述的第二部件包含：主控电路、语音信号输出接口和电源；以及数据链路，所述的数据链路用于麦克风、方位传感器和主控电路之间的数据传输；其特征在于，所述的可穿戴基体为封闭式项圈、开口式项圈、眼镜架、帽子、发卡、头戴式耳机之一，所述可穿戴基体可被穿戴在使用者身上并随同所述的使用者一起移动，若干个所述麦克风安装于所述可穿戴基体上，用于收集声音信号并将声音信号通过数据链路传输给所述的主控电路；所述方位传感器安装在所述可穿戴基体上，用于将所述第一部件在空间中的方位变化信息通过所述的数据链路传输给所述的主控电路；所述主控电路识别并分离出所述声音信号中包含的语音信号，将不同人的语音分离出来，每个人的语音分离为单独的语音信号，计算并记录每路所述单独的语音信号的声源相对于所述第一部件的位置。

2.根据权利要求1所述的可穿戴式多麦克风装置，其特征在于，所述的可穿戴式多麦克风装置的输出模式分为第一模式和第二模式；当所述的可穿戴式多麦克风装置的输出模式为第一模式时，所述主控电路输出全部识别分离出的每一路语音信号及其语音信号的声源相对于所述第一部件的位置信息，所述输出信息由所述语音信号输出接口输出；当所述的可穿戴式多麦克风装置的输出模式为第二模式时，所述主控电路从识别分离出来的语音信号中选择一路语音，将其语音信号和该语音的声源相对于第一部件的位置信息由所述语音信号输出接口输出。

3.根据权利要求1、2所述的可穿戴式多麦克风装置，其特征在于，当所述的可穿戴式多麦克风装置的输出模式为第二模式时，当所述主控电路仅识别分离出一路语音信号时，所述主控电路选择该路语音信号作为所述的可穿戴式多麦克风装置的的输出语音信号，将该路语音信号和其声源相对于第一部件的位置信息由所述语音信号输出接口输出。

4.根据权利要求1、2所述的可穿戴式多麦克风装置，其特征在于，当所述的可穿戴式多麦克风装置的输出模式为第二模式时，当所述主控电路识别并分离出多路语音信号时，所述主控电路按照所述的语音信号的声源的位置距所述第一部件的距离最短、所述的语音信号的声音强度最大、所述的语音信号的声源的位置距所述的第一部件的穿戴者正前方区域距离最短这三项条件综合选择一路语音信号为所述的可穿戴式多麦克风装置的输出语音信号，该语音信号和其声源相对于第一部件的位置信息由所述语音信号输出接口输出。

5.根据权利要求1-4所述的可穿戴式多麦克风装置，其特征在于，当所述的可穿戴式多麦克风装置的输出模式为第二模式时，所述主控电路选择了输出语音信号后，直到所述的被选择的语音信号变为无信号状态之前，所述主控电话不再进行输出语音的选择。

6.根据权利要求1-5所述的可穿戴式多麦克风装置，其特征在于，当所述的可穿戴式多麦克风装置的输出模式为第二模式时，所述的被选择的语音信号变为无信号状态后，所述的主控电路将重新开始选择输出语音。

7.根据权利要求1-6所述的可穿戴式多麦克风装置，其特征在于，所述主控电路会根据所述方位传感器传输来的第一部件的空间方位变化信息重新计算已识别分离出的所述语音信号的声源的相对位置信息，将对应语音信号的声源的相对位置记录更新为新的位置，保持各路语音信号在空间位置数据记录的连续性；保持已选择的输出语音信号在空间位置数据记录的连续性，在所述的第一部件位置发生变化时，保持对已选择的输出语音信号的选择。

8.根据权利要求1-7所述的可穿戴式多麦克风装置，其特征在于，当所述的可穿戴式多麦克风装置的穿戴者面向距其最近的对话者时，所述主控电路将自然地最大概率地选择所述对话者的语音为所述的可穿戴式多麦克风装置的输出语音。