CN113115171A - 一种拾音结构、多媒体设备及拾音方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种拾音结构、多媒体设备及拾音方法，其中，拾音结构包括：控制器、处理器和拾音阵列；拾音阵列具有多个单指向拾音装置，所有的单指向拾音装置均与处理器连接，单指向拾音装置用于拾取拾音阵列外侧对应的角度区域的声音信号，所有的单指向拾音装置对应的角度区域叠加后形成拾音阵列的拾音区域，拾音区域围绕拾音阵列一周；处理器用于根据接收到的声音信号，确定目标声源所在的角度区域；控制器用于控制目标声源所在的角度区域对应的单指向拾音装置保持拾音，并控制其余的单指向拾音装置停止拾音。本发明公开的拾音结构、多媒体设备及拾音方法，可实现360°全向拾音，且降噪效果好。

Description

一种拾音结构、多媒体设备及拾音方法

技术领域

本发明涉及多媒体设备领域，特别涉及一种拾音结构、多媒体设备及拾音方法。

背景技术

拾音结构，用于对声音进行拾取。在对声音进行拾取的过程中，需要抑制噪声，得到清晰的特定的声音。如在通话领域，在对声音进行拾取时，最后仅须得到清晰的人声，因此，需要将人声或者噪声分离，若人声和噪声均拾取进入后续系统，对后续系统算法及芯片要求高。

现有技术中，要实现360°全向拾音，常采用全向性拾音装置，采用全向性拾音装置拾取的噪声大，后续降噪处理复杂，且降噪效果不好。

上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种拾音结构、多媒体设备及拾音方法，旨在解决现有技术中全向拾音拾取的噪声多、降噪效果不好的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的拾音结构，该拾音结构包括：

处理器；

控制器，与处理器连接；

拾音阵列，具有多个单指向拾音装置，所有的单指向拾音装置均与处理器连接，单指向拾音装置用于拾取拾音阵列外侧对应的角度区域的声音信号，所有的单指向拾音装置对应的角度区域叠加后形成拾音阵列的拾音区域，拾音区域围绕拾音阵列一周；

各个单指向拾音装置还用于将拾取到的声音信号传输至处理器；

处理器用于根据接收到的声音信号，确定目标声源所在的角度区域，并向控制器发出控制指令；

控制器用于根据控制指令，控制目标声源所在的角度区域对应的单指向拾音装置保持拾音，并控制其余的单指向拾音装置停止拾音。

可选地，所有的单指向拾音装置在同一圆周上等间距分布，所有的单指向拾音装置均朝圆周的径向的外侧拾音。

可选地，所有的单指向拾音装置对应的角度区域的角平分线的反向延伸线均穿过圆周的圆心。

可选地，拾音结构还包括：

安装腔，所有的单指向拾音装置均安装于安装腔的侧壁上，且朝向安装腔外侧拾音；

单指向拾音装置包括：

单指向麦克风，与处理器连接，安装于安装腔的侧壁上，具有前拾音孔和后拾音孔，前拾音孔朝向安装腔外侧，后拾音孔朝向安装腔的内腔；

以及指向性保持结构，连通前拾音孔与后拾音孔，用于使单指向麦克风保持单指向性。

可选地，指向性保持结构由硅胶材质制成。

可选地，拾音结构还包括：

发音装置，设置于拾音阵列内，所有的单指向拾音装置围绕发音装置布置。

本发明提出的多媒体设备，包括上述的拾音结构。

本发明提出的拾音方法，该拾音方法采用上述的拾音结构，包括如下步骤：

使拾音阵列中的单指向拾音装置拾取拾音区域内的声音信号；

使处理器根据声音信号，确定目标声源所在的角度区域；

使控制器控制目标声源所在的角度区域对应的单指向拾音装置保持拾音，并控制其余的单指向拾音装置停止拾音。

可选地，拾音区域内具有多个目标声源；

使处理器根据声音信号，确定目标声源所在的角度区域的步骤中，处理器根据声音信号，确定所有的目标声源所在的各个角度区域；

使控制器控制目标声源所在的角度区域对应的单指向拾音装置保持拾音，并控制其余的单指向拾音装置停止拾音的步骤中，使控制器控制所有的目标声源所在的各个角度区域对应的单指向拾音装置保持拾音，并控制其余的单指向拾音装置停止拾音。

可选地，使处理器根据声音信号，确定目标声源所在的角度区域的步骤中，处理器通过对声音信号进行能量检测算法，确定目标声源所在的角度区域。

在本发明技术方案中，通过多个单指向拾音装置形成拾音阵列，所有的单指向拾音装置对应的角度区域叠加后形成的拾音区域围绕拾音阵列一周，可实现拾音阵列的360°全向拾音，在确定声源所在角度区域后，仅声源所在角度区域对应的单指向拾音装置保持拾音，其余的单指向拾音装置停止拾音，可减少声源所在角度区域以外的噪声被拾取，减轻后续降噪处理的难度，可降低对后续降噪处理的算法和芯片的要求，节约整体成本，且降噪效果好，通过本方案，并可以确认目标声源的位置，可做到多个目标声源的拾取和识别。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本申请提出的拾音结构的实施例的布置图；

图2为本申请提出的拾音结构的实施例的各部件的连接关系图；

图3为单指向麦克风的结构示意图；

图4为本申请提出的拾音结构的实施例的单指向拾音装置的示意图；

图5为本申请提出的拾音结构的实施例的立体图；

图6为本申请提出的拾音结构的实施例的截面图；

图7为本申请提出的拾音方法的实施例的步骤流程图；

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	单指向拾音装置	110	单指向麦克风
111	壳体	112	前拾音孔
				113	振膜	114	声阻尼介质
115	后拾音孔	120	指向性保持结构
				200	发音装置	300	角度区域
400	安装腔

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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作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，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本申请提出一种拾音结构、多媒体设备及拾音方法，可实现360°全向拾音，且降噪效果好。

如图1-图6所示，在本发明提出的拾音结构的实施例中，该拾音结构包括：

处理器；

控制器，与连接器连接；

拾音阵列，具有多个单指向拾音装置100，所有的单指向拾音装置100均与处理器连接，单指向拾音装置100用于拾取拾音阵列外侧对应的角度区域300的声音信号，所有的单指向拾音装置100对应的角度区域300叠加后形成拾音阵列的拾音区域，拾音区域围绕拾音阵列一周；

各个单指向拾音装置100还用于将拾取到的声音信号传输至处理器；

处理器用于根据接收到的声音信号，确定目标声源所在的角度区域300，并向控制器发出控制指令；

控制器用于根据控制指令，控制目标声源所在的角度区域300对应的单指向拾音装置100保持拾音，并控制其余的单指向拾音装置100停止拾音。

每个单指向拾音装置100对应的角度区域300根据单指向拾音装置100的拾音灵敏度确定，单指向拾音装置100正前方范围内的拾音灵敏度最高，由单指向拾音装置100的正前方向两侧偏移一定角度后，拾音灵敏度会有所降低，设定相对于单指向拾音装置100的正前方的灵敏度降低预设分贝内的区域为上述的角度区域300。如，根据所选用的单指向拾音装置100，向两侧偏移70°时，灵敏度相对于单指向拾音装置100的正前方降低了6分贝，向两侧偏移90°时，灵敏度相对于单指向拾音装置100的正前方降低了10分贝，向两侧偏移角度大于90°后，灵敏度降低的更多，且速率更快。我们可以将预设分贝设置为6分贝，此时，该单指向拾音装置100对应的角度区域300为其正前方向两侧偏移70°形成的140°扇面区域。当然，若选用的单指向拾音装置100向两侧偏移60°时，灵敏度相对于单指向拾音装置100的正前方降低了6分贝，向两侧偏移角度大于60°时，灵敏度相对于单指向拾音装置100的正前方降低的程度均大于6分贝，我们将预设分贝设置为6分贝，此时，单指向拾音装置100对应的角度区域300为其正前方向两侧偏移60°形成的120°扇面区域。角度区域300可根据单指向拾音装置100的个数、分布以及对灵敏度的要求而定。

对于确定目标声源所在的角度区域300的确定，可采用能量检测算法，根据各个单指向拾音装置100拾音的声音信号的能量差异，确定目标声源所在的角度区域300。

在上述实施例的方案中，通过多个单指向拾音装置100形成拾音阵列，所有的单指向拾音装置100对应的角度区域300叠加后形成的拾音区域围绕拾音阵列一周，可实现拾音阵列的360°全向拾音，在确定声源所在角度区域300后，仅声源所在角度区域300对应的单指向拾音装置100保持拾音，其余的单指向拾音装置100停止拾音，可减少声源所在角度区域300以外的噪声被拾取，减轻后续降噪处理的难度，可降低对后续降噪处理的算法和芯片的要求，节约整体成本，且降噪效果好，并可以确认目标声源的位置，可做到多个目标声源的拾取和识别。

作为上述实施例的进一步方案，所有的单指向拾音装置100在同一圆周上等间距分布，所有的单指向拾音装置100均朝圆周的径向的外侧拾音，拾音阵列为圆周阵列。

在上述实施例的进一步方案中，利于实现拾音阵列外侧的360°全向拾音，可减少单指向拾音装置100设置的个数，且各个单指向拾音装置100相互影响小。

作为上述实施例的进一步方案，所有的单指向拾音装置100对应的角度区域300的角平分线的反向延伸线均穿过圆周的圆心。

单指向拾音装置100可为4个，分别设置于圆周0°、90°、180°和270°位置。当然，3个、5个、6个或者更多个，只要保证能够实现各单指向拾音装置100对应的角度区域300叠加后能够围绕形成的拾音阵列一周，实现360°全向拾音即可。单指向拾音装置100对应的角度区域300的角度大于360°/n，其中n为单指向拾音装置100的个数。选用4个单指向拾音装置100时，各单指向拾音装置100对应的角度区域300可为其正前方向两侧偏移60°形成的120°扇面区域。

在上述实施例的进一步方案中，可减少不同的单指向拾音装置100对应的角度区域300的重叠，可减少单指向拾音装置100设置的个数，且各个单指向拾音装置100相互影响小。

作为上述实施例的进一步方案，拾音结构还包括：

安装腔400，所有的单指向拾音装置100均安装于安装腔400的侧壁上，且朝向安装腔400外侧拾音；

单指向拾音装置100包括：

单指向麦克风110，与处理器连接，安装于安装腔400的侧壁上，具有前拾音孔112和后拾音孔115，前拾音孔112朝向安装腔400外侧，后拾音孔115朝向安装腔400的内腔；

以及指向性保持结构120，连通前拾音孔112与后拾音孔115，用于使单指向麦克风110保持单指向性。前拾音孔112与后拾音孔115可通过安装腔400外侧大气连通。

如图3所示，单指向麦克风110的壳体111的正面设置前拾音孔112，背面设置后拾音孔115，壳体111内由正面向背面依次设置振膜113和声阻尼介质114。当声源来自正前方时候，前拾音孔112正常拾取声音信号，驱动振膜113振动，后拾音孔115的距离更远，声音信号到达后拾音孔115会有一个延时时间，产生相位差，而声音信号到达后拾音孔115后经过声阻尼介质114，又会产生一个相位差。调节声阻尼介质114，使得两次产生的相位差为180°，则此时振膜114后方的振动与前方相反，使得振膜114振动最大，单指向麦克风110灵敏度最高。当声源来自后方时，后拾音孔115处的声音信号经过声阻尼介质114后，产生一个相位差，声音信号到达前拾音孔112因为距离而产生一个相位差，控制二者的相位差相等，则此时振膜113的前后方的幅度相等，所以此时振膜113几乎不振动，也就是单指向麦克风110灵敏度最小。单指向麦克风110安装于空间大的腔室内时，可保持拾音的单指向性。若不设置指向性保持结构120，当单指向麦克风110安装于空间小的腔室内时，会出现单指向性失效。具体说来，单指向麦克风110安装于空间小的腔室内时，为避免声音信号从腔室内部传递到单指向性麦克110中，会将单指向麦克风110的前拾音孔112所在面以外的空间进行封闭，使单指向麦克风110的后拾音孔115与外围空间隔断，这就使得声音信号只能从单指向麦克风110的前拾音孔112进入，而后拾音孔115无声音信号输入。无论声源所处哪个方向，单指向麦克风110均从前拾音孔112拾音，因此，在空间小的腔室内安装单指向麦克风110，会导致单指向性失效。

在上述实施例的进一步方案中，在利用指向性保持结构120将前进音孔112与后进音孔115保持在同一空间内，使得声源无论是在前方，还是在后方，前进音孔112与后进音孔115都可以正常拾取声音，且不影响单指向麦克风110单体本身的延时，这样就会使得单指向麦克风110的单指向性保持。当声源来自正前方时，振膜113前端与后端的信号形成一个180°的反向，此时单指向麦克风110的灵敏度最大，当声源处于正后方时，振膜113前方与后方的声音幅度相同，相位相同，此时单指向麦克风110的灵敏度最小。如此设置，可保证单指向麦克风110安装在空间较小的腔室内的单指向性。

作为上述实施例的进一步方案，指向性保持结构由硅胶材质制成。

在上述实施例的进一步方案中，采用硅胶材质，可起到较好的减震效果，避免因震动造成对拾音的影响。

安装腔400可为圆柱状，安装腔400的侧壁沿其周向等间隔设置多个用于安装单指向麦克风110的安装位，安装位个数与单指向麦克风110的个数相同，安装位可为安装槽或者安装孔，单指向麦克风110对应安装在安装位上，且前拾音孔112朝向安装腔400径向的外侧，安装腔400侧壁安装的单指向麦克风110形成拾音阵列，各单指向麦克风110对应的指向性保持结构120一端与前拾音孔112连通，另一端由安装腔400顶面倾斜穿出，与安装腔400顶面的大气连通，当然指向性保持结构120的另一端也可由安装腔400的底面倾斜穿出。

作为上述实施例的进一步方案，拾音结构还包括：

发音装置200，设置于拾音阵列内，所有的单指向拾音装置100围绕发音装置200布置。

在上述实施例的进一步方案中，利用单指向拾音装置100拾音的单指向性，发音装置200在拾音阵列的拾音区域外，可避免发音装置200发出的声音被拾音阵列拾取。

发音装置200可为扬声器，通过放大器与控制器连接，对拾音阵列拾取的目标声源的声音信号进行放大后输出，此时，本方案利于减小回声，起到抑制回声的效果。

发音装置200可安装于形成的圆周阵列的拾音阵列的中心处，可安装于圆柱状的安装腔400的中轴线上，可在圆柱状的安装腔400的顶面中心处设置安装凹槽，发音装置200安装于安装凹槽内。

上述拾音结构可用于广播设备、音频通话设备等各种多媒体设备。

在本发明提出的多媒体设备的实施例中，包括上述拾音结构。

多媒体设备可为广播设备、音频通话设备、多媒体播放设备等。

由于本申请提出的多媒体设备采用了上述拾音结构的实施例的全部技术特征，因此至少具有上述拾音结构的实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再累述。

如图1-图7所示，在本发明提出的拾音方法的实施例中，该拾音方法采用上述的拾音结构，包括如下步骤：

使拾音阵列中的单指向拾音装置100拾取拾音区域内的声音信号；

使处理器根据声音信号，确定目标声源所在的角度区域300；

使控制器控制目标声源所在的角度区域300对应的单指向拾音装置100保持拾音，并控制其余的单指向拾音装置100停止拾音。

在上述实施例的方案中，通过多个单指向拾音装置100形成拾音阵列，所有的单指向拾音装置100对应的角度区域300叠加后形成的拾音区域围绕拾音阵列一周，可实现拾音阵列的360°全向拾音，在确定声源所在角度区域300后，仅声源所在角度区域300对应的单指向拾音装置100保持拾音，其余的单指向拾音装置100停止拾音，可减少声源所在角度区域300以外的噪声被拾取，减轻后续降噪处理的难度，可降低对后续降噪处理的算法和芯片的要求，节约整体成本，且降噪效果好，并可以确认目标声源的位置。

作为上述实施例的进一步方案，拾音区域内具有多个目标声源；

使处理器根据声音信号，确定目标声源所在的角度区域300的步骤中，处理器根据声音信号，确定所有的目标声源所在的各个角度区域300；

使控制器控制目标声源所在的角度区域300对应的单指向拾音装置100保持拾音，并控制其余的单指向拾音装置100停止拾音的步骤中，使控制器控制所有的目标声源所在的各个角度区域300对应的单指向拾音装置100保持拾音，并控制其余的单指向拾音装置100停止拾音。

在上述实施例的进一步方案中，可做到对多个目标声源的拾取和识别。

作为上述实施例的进一步方案，使处理器根据声音信号，确定目标声源所在的角度区域300的步骤中，处理器通过对声音信号进行能量检测算法，确定目标声源所在的角度区域300。

在能量检测算法中，根据各个单指向拾音装置100拾音的声音信号的能量差异，确定目标声源所在的角度区域300。

在上述实施例的进一步方案中，利于对目标声源位置的确定，且可保证在初始时，对拾音阵列360°周向全向拾音。

以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种拾音结构，其特征在于，包括：

处理器；

控制器，与所述处理器连接；

拾音阵列，具有多个单指向拾音装置，所有的所述单指向拾音装置均与所述处理器连接，所述单指向拾音装置用于拾取所述拾音阵列外侧对应的角度区域的声音信号，所有的所述单指向拾音装置对应的所述角度区域叠加后形成所述拾音阵列的拾音区域，所述拾音区域围绕所述拾音阵列一周；

各个所述单指向拾音装置还用于将拾取到的所述声音信号传输至所述处理器；

所述处理器用于根据接收到的所述声音信号，确定目标声源所在的所述角度区域，并向所述控制器发出控制指令；

所述控制器用于根据所述控制指令，控制所述目标声源所在的所述角度区域对应的所述单指向拾音装置保持拾音，并控制其余的所述单指向拾音装置停止拾音。

2.如权利要求1所述的拾音结构，其特征在于，所有的所述单指向拾音装置在同一圆周上等间距分布，所有的单指向拾音装置均朝所述圆周的径向的外侧拾音。

3.如权利要求2所述的拾音结构，其特征在于，所有的所述单指向拾音装置对应的所述角度区域的角平分线的反向延伸线均穿过所述圆周的圆心。

4.如权利要求1-3任一项所述的拾音结构，其特征在于，所述拾音结构还包括：

安装腔，所有的所述单指向拾音装置均安装于所述安装腔的侧壁上，且朝向所述安装腔外侧拾音；

所述单指向拾音装置包括：

单指向麦克风，与所述处理器连接，安装于所述安装腔的侧壁上，具有前拾音孔和后拾音孔，所述前拾音孔朝向所述安装腔外侧，所述后拾音孔朝向所述安装腔的内腔；

以及指向性保持结构，连通所述前拾音孔与所述后拾音孔。

5.如权利要求4所述的拾音结构，其特征在于，所述指向性保持结构由硅胶材质制成。

6.如权利要求1-3任一项所述的拾音结构，其特征在于，所述拾音结构还包括：

发音装置，设置于所述拾音阵列内，所有的所述单指向拾音装置围绕所述发音装置布置。

7.一种多媒体设备，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的拾音结构。

8.一种拾音方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的拾音结构，包括如下步骤：

使所述拾音阵列中的所述单指向拾音装置拾取所述拾音区域内的声音信号；

使所述处理器根据所述声音信号，确定所述目标声源所在的所述角度区域；

使所述控制器控制所述目标声源所在的所述角度区域对应的所述单指向拾音装置保持拾音，并控制其余的所述单指向拾音装置停止拾音。

9.如权利要求8所述的拾音方法，其特征在于，所述拾音区域内具有多个所述目标声源；

所述使所述处理器根据所述声音信号，确定所述目标声源所在的所述角度区域的步骤中，所述处理器根据所述声音信号，确定所有的所述目标声源所在的各个所述角度区域；

所述使所述控制器控制所述目标声源所在的所述角度区域对应的所述单指向拾音装置保持拾音，并控制其余的所述单指向拾音装置停止拾音的步骤中，使控制器控制所有的所述目标声源所在的各个所述角度区域对应的所述单指向拾音装置保持拾音，并控制其余的所述单指向拾音装置停止拾音。

10.如权利要求8所述的拾音方法，其特征在于，所述使所述处理器根据所述声音信号，确定所述目标声源所在的所述角度区域的步骤中，所述处理器通过对所述声音信号进行能量检测算法，确定所述目标声源所在的角度区域。

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