[發(fā)明專利]一種用于麥克風(fēng)陣列的語音信號采集方法及其采集裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811461804.6
• 申請日: 2018-12-02
• 公開（公告）號: CN111263253A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭進(jìn)吉;李希才;鄧智威;李飛燕
• 申請（專利權(quán)）人: 云南師范大學(xué)
• 主分類號: H04R1/08
• 分類號: H04R1/08;H04R3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種用于麥克風(fēng)陣列的語音信號采集方法及其采集裝置，該語音信號采集方法包括步驟：獲取多組語音信號，使每組語音信號包括相間或相鄰兩個(gè)麥克風(fēng)的語音信號，將每一組中的兩路語音信號分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，得到兩路語音信號分別對應(yīng)的數(shù)字信號，根據(jù)得到的數(shù)字信號合成處理得到多聲道的立體聲信號。由于對麥克風(fēng)語音信號采用了交叉注入的采集方式，使得相鄰或相間的麥克風(fēng)的語音信號可作為采樣參考，既能讓每一組語音信號的獲取通道具備獨(dú)立的獲取能力，也可實(shí)現(xiàn)不同采集位置的同步采集要求，利于提高語音信號的混合采集效果，利于降低多通道麥克風(fēng)陣列同步采集的設(shè)計(jì)難度，還利于提高麥克風(fēng)陣列的語音信號采集的拓展性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及語音信號處理領(lǐng)域，具體涉及一種用于麥克風(fēng)陣列的語音信號采集方法及其采集裝置。

背景技術(shù)

目前，麥克風(fēng)信號采集器普遍采用獨(dú)立模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC在微控制器的控制下下完成數(shù)字對語音信號的采集，與傳統(tǒng)獨(dú)立模擬信號ADC采集技術(shù)相比，雙通道立體聲采集技術(shù)具有低成本、低功耗、高采樣位數(shù)、可編程增益控制、較好的同步采集特性、快速AD轉(zhuǎn)換時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，其被廣泛用于人工智能語音信號采集終端、數(shù)字通訊相機(jī)及移動(dòng)設(shè)備語音信號采集及處理領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)字化的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)方案中使用獨(dú)立模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC就行數(shù)據(jù)采集的基本組成結(jié)構(gòu)，其包括麥克風(fēng)語音傳感單元麥克風(fēng)1、信號放大單元2、數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC單元3、數(shù)據(jù)讀寫控制單元11、時(shí)鐘發(fā)生單元10、PC上位機(jī)單元12和存儲(chǔ)單元13。時(shí)鐘發(fā)生單元10提供頻率為fCLK的時(shí)鐘信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC電路單元3在上述產(chǎn)生的時(shí)鐘fCLK驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)將雙通道立體聲語音信號模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程，然后數(shù)據(jù)讀寫控制單元11使用相同速度的采樣時(shí)鐘（頻率為fCLK）將此數(shù)字信號進(jìn)行讀出并存儲(chǔ)，最后使用存儲(chǔ)單元13對數(shù)字信號進(jìn)行存儲(chǔ)，從而獲得期望的語音信號。

對于圖1示意的技術(shù)方案，將信號放大電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路分離開來，放大電路的放大增益大小難以一致，不能根據(jù)輸入信號的幅度大小對增益系數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，因此會(huì)出現(xiàn)信號過放導(dǎo)致的飽和失真的現(xiàn)象。請進(jìn)一步參考圖2中的現(xiàn)有技術(shù)方案的數(shù)據(jù)采集器的測試結(jié)果，其中x1所示的是兩條曲線代表采集到的兩個(gè)通道的語音信號的波形，所述實(shí)驗(yàn)中兩麥克風(fēng)置于離聲源相同距離的位置，從曲線結(jié)果可見，在信號的特征點(diǎn)處，如波峰和波谷處，其在時(shí)間軸上出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)在同一時(shí)刻，可定性的判斷出兩信號采集的同步特性，如果需要量化采集同步采集的精度可通過互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行量化測評。

由此可知，現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺點(diǎn)：（1）語音信號采集器的采樣率受采集通道數(shù)量和數(shù)據(jù)讀寫控制單元核心控制器主頻及數(shù)字傳輸帶寬的限制，如當(dāng)PC上位機(jī)通過USB線纜與數(shù)據(jù)讀寫控制單元通信時(shí)，由于USB數(shù)據(jù)傳輸帶寬的限制，在USB接口進(jìn)行數(shù)據(jù)讀出時(shí)采樣速率為200K、量化位數(shù)為12位的采集器通道數(shù)量不能無限制的擴(kuò)展，通常只能容納10通道左右的數(shù)據(jù)同時(shí)采集。

（2）數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC由于其時(shí)鐘頻率較高，在多通道麥克風(fēng)語音信號采集電路設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)遇到時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)能力不足、信號衰減導(dǎo)致采集不同步，電路設(shè)計(jì)復(fù)雜且成本高昂的現(xiàn)象。此外，普通采集器的前置放大電路在電路設(shè)計(jì)及集成過程中由于電阻、電容等電子器件參數(shù)的差異將導(dǎo)致每個(gè)通道的放大倍率差別較大，且極易受到外界環(huán)境變化的干擾，從而產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換器信號采集的不同步現(xiàn)象惡化及噪聲嚴(yán)重的問題。

發(fā)明內(nèi)容

在此本申請實(shí)際解決的技術(shù)問題是如何多通道采集麥克風(fēng)陣列的語音信號及獲得較優(yōu)采集效果。為解決上述問題，本申請?zhí)峁┮环N用于麥克風(fēng)陣列的語音信號采集方法及其采集裝置。

根據(jù)第一方面，本申請實(shí)施例提供一種用于麥克風(fēng)陣列的語音信號采集方法，包括以下步驟：

獲取多組語音信號，每組語音信號包括相間或相鄰兩個(gè)麥克風(fēng)的語音信號；

將每一組中的兩路語音信號分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，得到所述兩路語音信號分別對應(yīng)的數(shù)字信號；

根據(jù)所述數(shù)字信號合成處理得到多聲道的立體聲信號。