CN208956308U - 可分辨声源方位以提升接收效果的收音装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可分辨声源方位以提升接收效果的收音装置，其包含：一物体方位传感器，设有一毫米波信号产生器、一发射单元以及一接收单元；一处理单元，与该物体方位传感器电性连接；一收音模块，与该处理单元电性连接；其中，该物体方位传感器通过雷达测距原理产生一对应于一待测物的声源定位信息，该处理单元根据该声源定位信息产生一对应的控制信号，该收音模块根据该控制信号而调整其收音的波束场型；藉此，除了可显著提升收音效果，更可大幅简化收音装置的声源定位的运算复杂度并提升声源定位的精准度，进而可大幅提高本实用新型的实用性。
Description
技术领域
本实用新型关于一种收音装置。
背景技术
麦克风是一种将声音转换成电信号的装置，已知的各种录像装置如手机、DV摄影机或GoPro运动摄影机均配备有麦克风，从而可于录像的同时记录现场的声音，通常这些装置的麦克风具有全向接收(omnidirectional)的特性，亦即对于来自任何方向的声音都有同等的响应，然而，在某些情境下，使用者可能会希望特别强化接收或记录来自某特定方位的某特定声源的声音，甚至于该声源的方位可能亦无法被肉眼或摄影机所清楚辨识(例如在进行稀有鸟类的生态记录时，该稀有鸟类可能正好被树叶或树枝等物体所遮蔽)，此时，改用仅具有固定方向的指向性麦克风并无法真正或有效解决上述的问题或需求。
此外，业界目前虽然也有推出具备声源定位(sound source localization)技术的收音装置产品，例如运用麦克风阵列(microphone array)来实现声源定位的技术方案，这类产品多半运用TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)或TOA(Time ofArrival，到达时间)等原理，亦即根据不同的麦克风接收同一声源的时间差来计算声源的方位，然而，此类声源定位技术容易受到回音等因素的干扰，定位精准度较差，且具体的演算方法也较为复杂，因此仍有改进的空间。
因此，如何针对现有收音装置的上述缺失加以改进，即为本案发明人所欲解决的技术困难点。
实用新型内容
有鉴于现有收音装置所存在的上述问题，因此本实用新型的目的在于发展一种可随时根据声源方位改变收音的波束场型(beam pattern)的收音装置。
本实用新型的另一目的，在于发展一种可提高声源定位精准度并降低声源定位的演算复杂度的收音装置。
为达成以上的目的，本实用新型提供一种可分辨声源方位以提升接收效果的收音装置，包含：一物体方位传感器，该物体方位传感器设有一毫米波信号产生器、一发射单元以及一接收单元，该发射单元与接收单元分别与该毫米波信号产生器电性连接；一处理单元，该处理单元与该物体方位传感器的毫米波信号产生器电性连接；一收音模块，该收音模块与该处理单元电性连接；其中，该物体方位传感器的毫米波信号产生器通过该发射单元对一待测物发射一毫米波信号，再通过该接收单元接收该毫米波信号碰触待测物而反射所形成的毫米波反射信号，从而使该处理单元可根据雷达测距原理运算并产生一对应于待测物所在方位的声源定位信息，该处理单元根据该声源定位信息产生一对应的控制信号，该收音模块根据该控制信号而调整其收音的波束场型。
其中，该收音模块为麦克风。
其中，该收音模块为支持波束成形功能的麦克风阵列。
藉由利用包含有毫米波信号产生器的物体方位传感器来侦测并定位待测物的位置，使支持波束成形功能的收音模块可迅速将收音的方向调整至声源所在的方位，除了可显著提升收音效果，更可大幅简化收音装置的声源定位的运算复杂度并提高声源定位的精准度，进而可大幅提高本实用新型的实用性。
附图说明
图1为本实用新型的一实施例的结构方块示意图。
图2为本实用新型的一实施例其物体方位传感器对待测物发送毫米波信号的动作示意图。
图3为本实用新型的一实施例其物体方位传感器接收待测物反射回来的毫米波反射信号的动作示意图。
图4为本实用新型的一实施例的收音模块根据待测物的定位信息调整收音的波束场型的动作示意图。
图5为本实用新型的一实施例侦测并根据待测物移动后的方位调整收音方向的动作示意图。
附图标记说明：1-物体方位传感器；11-毫米波信号产生器；12-发射单元；13-接收单元；2-待测物；3-处理单元；4-收音模块；5-波束；S1-毫米波信号；S2-毫米波反射信号。
具体实施方式
请参阅图1所示，为本实用新型的可分辨声源方位以提升接收效果的收音装置的一实施例的结构方块示意图，该装置包含：
一物体方位传感器1，该物体方位传感器1设有一毫米波(millimeter wave)信号产生器11、一发射单元12以及一接收单元13，该发射单元12与接收单元13分别与该毫米波信号产生器11电性连接，请再配合参阅图2所示，该毫米波信号产生器11用以产生一毫米波信号S1；
其中，该毫米波信号产生器11所产生的毫米波信号S1其频带可介于57～77GHz，在本实施例中，该毫米波信号S1的频率较佳为77GHz，此外，该发射单元12或接收单元13具体可为天线，更具体地，该发射单元12或接收单元13实际上可以是单一个天线或是由复数个天线所构成的天线阵列，较佳地，该发射单元12或接收单元13的天线可以是具备波束成型(beamforming)功能的天线或天线阵列，在本实施例中，该发射单元12包含有3个天线，该接收单元13则包含有4个天线，亦即，在本实用新型的一个实施例中，该发射单元12与接收单元13两者整体可以是由7根天线所构成的多输入多输出波束成型(MIMO beamforming)智能型天线模块，藉此，以提高信号的收发效果，当然，该发射单元12或接收单元13的天线数量与类型并不以上述所列举为限；
一处理单元3，该处理单元3与该物体方位传感器1的毫米波信号产生器11电性连接，该处理单元3具体可以是控制器或处理器，例如微控制器(MCU)、中央处理器(CPU)或数字信号处理器(DSP)等等，在此，该处理单元3与毫米波信号产生器11实际上也可整合为单一的集成芯片，具体的产品可采用如联发科技公司的MT2706、德州仪器公司的IWR1642等等；
一收音模块4，该收音模块4与该处理单元3电性连接，用以接收声源所发出的声音，该收音模块4具体可为麦克风，较佳地，该收音模块4可为支持波束成形(beamforming)技术的麦克风阵列(microphone array)，藉此使该收音模块4可依需求调整、改变其收音的波束场型(beam pattern)；
以下说明本实用新型的工作原理：在此，为了简化说明，假设空间中仅存在有一个待测物2，且该待测物2即为使用者感兴趣的声源(sound source)，请参阅图2所示，首先，该物体方位传感器1其毫米波信号产生器11可通过该发射单元12向外发送该毫米波信号S1，请再配合参阅图3所示，该毫米波信号S1碰触到该待测物2后会产生反射，该毫米波信号S1碰触待测物2后会反射而形成一毫米波反射信号S2，该接收单元13可接收该毫米波反射信号S2，如此一来，该处理单元3即可根据雷达测距的原理，计算出当下该待测物2相对于该物体方位传感器1的方位(包含方向及距离)，此时该处理单元3可再产生一对应于该待测物2当下所处方位的声源定位信息，在此，该处理单元3与物体方位传感器1用以产生该声源定位信息的演算方法与原理属于公知的雷达(RADAR，Radio Detection and Ranging，无线电侦测和定距)原理的应用，且毫米波测距或方位侦测技术也已被运用于如汽车防撞雷达的产品上，可见其属现有技术，也非本案的发明点所在，因此本创作并未涉及或包含对于演算方法的改进，接下来，请再配合参阅图4所示，该处理单元3可将该声源定位信息产生一对应的控制信号，并将该控制信号传送给该收音模块4，从而使该收音模块4(如具备波束成形功能的麦克风阵列)可根据该控制信号，调整、改变收音的波束(beam)5并使其集中朝向该待测物2的方向，从而可提升收音模块4对于该待测物2的收音效果，其中，接收外部的控制信号以改变麦克风阵列的收音方向，同样属于如智能音箱等产品已普遍运用的现有技术。
此外，可以一提的是，虽然前述图2至图4所揭示的实施例仅是以单一个待测物2为范例，然而本实用新型实际上可以同时扫描并定位一个以上的待测物2。
请再参阅图5所示，对于会移动或是经常会移动其位置的待测物2而言，在本实用新型的一个实施例中，该物体方位传感器1可以持续地发射该毫米波信号S1，从而使其可持续追踪待测物2的最新方位，从而使该收音模块4也可持续地将收音的方向对准待测物2的最新位置，进而保持在最佳的收音效果。
请参阅图2所示，本实用新型利用包含有毫米波信号产生器11的物体方位传感器1来侦测并定位待测物2的位置，使支持波束成形功能的收音模块4可迅速将收音的方向调整至待测物2所在的方位，除了可显著提升收音效果，相较于其他现有的声源定位的技术方案，更可大幅简化收音装置的声源定位的运算复杂度并提高声源定位的精准度，进而可大幅提高本实用新型的实用性。
此外，本领域的技术人员应不难了解，本实用新型的收音装置也可以进一步与其他的电子装置或电子产品整合或是作为其组成部件之一，前述的电子装置或电子产品可以包括手机、摄影机或是各种声控或语音识别装置例如Amazon Echo或Google Home这类的智能音箱等等。
上列详细说明为针对本实用新型的较佳实施例的具体说明，该等实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，而凡未脱离本实用新型技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的保护范围内。
Claims (3)
1.一种可分辨声源方位以提升接收效果的收音装置，其特征在于，包含：
一物体方位传感器，该物体方位传感器设有一毫米波信号产生器、一发射单元以及一接收单元，该发射单元与接收单元分别与该毫米波信号产生器电性连接；
一处理单元，该处理单元与该物体方位传感器的毫米波信号产生器电性连接；
一收音模块，该收音模块与该处理单元电性连接。
2.如权利要求1所述的可分辨声源方位以提升接收效果的收音装置，其特征在于，该收音模块为麦克风。
3.如权利要求1所述的可分辨声源方位以提升接收效果的收音装置，其特征在于，该收音模块为支持波束成形功能的麦克风阵列。
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