一种拾音降噪方法以及智能电子设备与流程

本发明涉及声学技术领域，特别涉及一种拾音降噪方法以及智能电子设备。

背景技术：

智能电子产品为提高用户体验，实现人机智能交互，均具备一定的拾音功能，例如智能音箱，主要是通过麦克阵列进行降噪和语音识别。随着该类产品的激增，外观设计和性能成为用户选择的主要方向。但由于外观设计局限性，导致智能电子产品的两麦克阵方案成为众多产品的必然选择。

现有的两麦克阵列产品，有些将拾音角度设置为+/-90°，以形成前后180°的拾音，从而获得较大的拾音角度，这种情况主要利用盲源分离来实现降噪，无法采用波束形成加盲源分离的方式来得到更好的信噪比，语音识别率较低；而若要利用波束形成来降噪则需要将拾音角度设置的较小，比如将拾音角度设置为+/-45°，这样虽然拾音角度范围内降噪效果提升，但是拾音角度范围之外的声音会被识别为噪声，无法被识别，导致产品应用受限，极大影响用户体验。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种拾音降噪方法，以在提升降噪效果的同时，扩大拾音范围，提高产品的适用性，另外，还基于上述方法提供了一种基于上述拾音降噪方法的智能电子设备。

本发明的一个方面提供了一种拾音降噪方法，包括步骤：

将两麦克阵列的拾音角度设置为小于+/-90°；

根据麦克检测到的声音信号确定声源位置，并计算声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角；

若声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角大于第一预设值，第一预设值不大于两麦克阵列的拾音角度，则控制两麦克阵列转动直至声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角达到第二预设值，第二预设值不大于第一预设值；若声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角不大于第一预设值，则两麦克阵列保持静止。

优选地，第一预设值小于两麦克阵列的拾音角度。

优选地，第一预设值与两麦克阵列的拾音角度的差值为5°。

优选地，麦克检测到的声音信号后，数字信号处理模块通过两麦克拾取声音信号的时间差确定声源位置，并计算声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角，然后数字信号处理模块将声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角信息输出至控制模块。

优选地，若控制模块在预设时长内未获取操作指令，则控制模块切换至低功耗模式。

优选地，在低功耗模式下，控制模块仅在接收到用户的唤醒指令后接收数字信号处理模块输出的声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角信息。

优选地，唤醒指令包括语音指令、遥控指令、键盘指令及红外指令中的至少一个。

优选地，两麦克阵列每次转过的角度均大于两麦克阵列的拾音角度且转动后两麦克阵列的拾音角度与转动前两麦克阵列的拾音角度部分重叠。

优选地，两麦克阵列的拾音角度为+/-40°～+/-50°。

本发明的另一个方面提供了一种智能电子设备，包括：

底座；

设置于底座的转动装置，转动装置与控制模块的输出端连接，控制模块的输入端连接数字信号处理模块；

与转动装置连接的两麦克阵列，两麦克阵列的拾音角度小于+/-90°且与数字信号处理模块连接。

本发明提供的拾音降噪方法，包括步骤：将两麦克阵列的拾音角度设置为小于+/-90°；根据麦克检测到的声音信号确定声源位置，并计算声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角，上述的声源方向指声源位置与两麦克连线中点的连线方向，两麦克阵列的拾音角度的0°方向指两麦克连线的中垂线方向；若声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角大于第一预设值，第一预设值不大于两麦克阵列的拾音角度，则控制两麦克阵列转动直至声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角达到第二预设值，第二预设值不大于第一预设值；若声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角不大于第一预设值，则两麦克阵列保持静止；在应用时，通过上述方法，使得两麦克阵列在具有较小拾音角度，以获得较好的降噪效果的同时，可对声源进行追踪，从而扩大两麦克阵列的拾音范围，提高产品的适用性。

本发明还提供了一种智能电子设备，包括底座、转动装置、控制模块、数字信号处理模块以及两麦克阵列，其中，底座主要起支撑其上部件的作用；转动装置设置于底座，转动装置与控制模块的输出端连接，控制模块的输入端连接数字信号处理模块；两麦克阵列与转动装置连接，两麦克阵列的拾音角度小于+/-90°且与数字信号处理模块连接。由于上述的拾音降噪方法具有上述技术效果，基于该拾音降噪方法的智能电子设备也应具有相应的技术效果。

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获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的拾音降噪方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的拾音降噪方法两麦克阵列初始位置示意图；

图3为本发明实施例提供的拾音降噪方法两麦克阵列调整位置示意图；

图4为本发明实施例提供的音箱的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的音箱的底座的结构示意图。

图中：

1为底座；2为转动装置；3为壳体。

具体实施方式

本发明的第一个目的在于提供一种拾音降噪方法，该拾音降噪方法的结构设计可以在提升降噪效果的同时，扩大拾音范围，提高产品的适用性，本发明的第二个目的在于提供一种基于上述拾音降噪方法的音箱。

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做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。

请参阅图1-图3，图1为本发明实施例提供的拾音降噪方法的流程图，图2为本发明实施例提供的拾音降噪方法两麦克阵列初始位置示意图，图3为本发明实施例提供的拾音降噪方法两麦克阵列调整位置示意图。

本发明实施例提供的一种拾音降噪方法，包括步骤：

S01：将两麦克阵列的拾音角度α设置为小于+/-90°；

可将两麦克阵列的拾音角度α设置为小于90°的任意角度，本发明中优选为+/-40°～+/-50°，以两麦克连线的中垂线方向作为拾音角度的0°方向，以此来利用波束形成降噪，即角度之外的信号被当做噪声抑制掉，提高降噪效果；

S02：根据麦克检测到的声音信号确定声源位置，并计算声源方向与两麦克阵列的拾音角度α的0°方向的夹角；

声源位置的确定可通过两麦克拾取声音信号的时间差来确定，当然也可以通过其他参数来确定，声源方向指声源位置与两麦克连线中点的连线方向；

S03：若声源方向与两麦克阵列的拾音角度α的0°方向的夹角大于第一预设值，第一预设值不大于两麦克阵列的拾音角度α，则控制两麦克阵列转动直至声源方向与两麦克阵列的拾音角度α的0°方向的夹角达到第二预设值，第二预设值不大于第一预设值；

声源方向与两麦克阵列的拾音角度α的0°方向的夹角大于第一预设值，则表明声源位置位于两麦克阵列的拾取角度外或已经靠近两麦克阵列的拾取角度的边缘，因此，需要调整两麦克阵列的拾音角度α的0°方向以确保声源位置处于拾音范围内；第二预设值可以与第一预设值相同，也可以小于第一预设值，设置第二预设值的目的在于使声源位置尽量靠近两麦克阵列的拾音角度α的0°方向以避免两麦克阵列的频繁转动；

S04：若声源方向与两麦克阵列的拾音角度α的0°方向的夹角不大于第一预设值，则两麦克阵列保持静止。

声源方向与两麦克阵列的拾音角度α的0°方向的夹角不大于第一预设值，则表明声源位置此时处于两麦克阵列的拾取角度内，无需调整两麦克阵列的朝向。

与现有技术相比，本发明提供的拾音降噪方法，在应用时，使得两麦克阵列在具有较小拾音角度，可以获得较好的降噪效果的同时，可对声源进行追踪，从而扩大两麦克阵列的拾音范围，提高产品的适用性。

考虑到输出角度的精度问题，第一预设值应当小于两麦克阵列的拾音角度α，已在第一预设值与两麦克阵列的拾音角度α之间形成差值作为容留误差。

具体地，在本发明实施例中，第一预设值与两麦克阵列的拾音角度α的差值为5°。以两麦克阵列的拾取角度为+/-45°为例，第一预设值可以设置为+/-40°，即当声源位置处于+/-40°之间时，说明声源位置在两麦克阵列的拾取角度内，两麦克阵列无需转动，而当声源方向与两麦克阵列的拾音角度α的0°方向的夹角在-90°～-40°之间，则可控制两麦克阵列顺时针转动一定角度，使该声源进入两麦克阵列的拾音角度α内，如图2和图3所示；当声源方向与两麦克阵列的拾音角度α的0°方向的夹角在40°～90°之间，则逆时针转过一定角度，转过的角度可根据两麦克阵列的拾取角度以及驱动两麦克阵列转动的转动装置2的结构进行设置。

进一步地，在麦克检测到的声音信号后，数字信号处理模块通过两麦克拾取声音信号的时间差确定声源位置，并计算声源方向与两麦克阵列的拾音角度α的0°方向的夹角，然后数字信号处理模块将声源方向与两麦克阵列的拾音角度α的0°方向的夹角信息输出至控制模块，控制模块控制转动装置2带动两麦克阵列转动。

进一步优化上述技术方案，在本发明实施例中，选用舵机系统来驱动两麦克阵列转动，舵机系统分为模拟舵机和数字舵机，若采用数字舵机，控制模块可以根据上述夹角信息计算需要转过的角度信息，并将角度信息直接发送舵机转动，而模拟舵机需要控制模块根据上述夹角信息转化成预设脉宽PWM输出给控制信号线，然后控制两麦克阵列转动；可利用模拟舵机的特点，设置两麦克阵列的转动方式，如可使两麦克阵列每次转过的角度均大于两麦克阵列的拾音角度α且转动后两麦克阵列的拾音角度α与转动前两麦克阵列的拾音角度α部分重叠。具体地，如两麦克阵列的拾取角度为+/-45°，预设脉宽可只设置两种宽度，使两麦克阵列逆时针或顺时针旋转60°即可。

为节约能耗，避免非唤醒或者指令语音导致产品的转动，在本发明实施例中，若控制模块在预设时长内未获取操作指令，则控制模块切换至低功耗模式，在低功耗模式下，两麦克阵列依然保持拾音功能，以确保能够拾取唤醒指令，但控制模块控制产品的其他系统进入休眠状态，以降低消耗，且此时控制模块不接收数字信号处理模块输出的声源方向与两麦克阵列的拾音角度α的0°方向的夹角信息，两麦克阵列也就不会在拾取到非唤醒或者指令语音时转动。

进一步优化上述技术方案，在本发明实施例中，产品处于低功耗模式时，控制模块仅在接收到用户的唤醒指令后接收数字信号处理模块输出的声源方向与两麦克阵列的拾音角度α的0°方向的夹角信息，上述唤醒指令为语音指令，控制模块接收到特定的唤醒词后结束低功耗模式，或者可以为遥控指令，利用遥控器或者手机向产品发送唤醒指令，从而结束产品的低功耗模式，还可以为键盘指令，利用产品上的键盘或者触摸屏输入唤醒指令，将产品唤醒，还可以为红外指令，即在产品上设置红外传感器，用户停留在红外传感器检测范围中一段时间后，控制模块结束低功耗模式，或者产品可通过上述唤醒指令中的任意一个而结束低功耗模式，当然，上述唤醒指令仅仅是本发明实施例提供的优选实施方案，实际并不仅限于此，当控制模块在低功耗模式接收到上述指令时，结束低功耗模式，开始接收数字信号处理模块输出的夹角信息。

基于上述实施例中提供的拾音降噪方法，本发明还提供了一种智能电子设备，根据本发明的实施例该智能电子设备可以是智能音箱等，请参阅图4和图5，图4为本发明实施例提供的音箱的结构示意图，图5为本发明实施例提供的音箱的底座的结构示意图，该音箱包括底座1、转动装置2、控制模块、数字信号处理模块以及两麦克阵列，其中，底座1主要起支撑其上部件的作用；转动装置2设置于底座1，转动装置2与控制模块的输出端连接，控制模块的输入端连接数字信号处理模块；两麦克阵列与转动装置2连接，两麦克阵列的拾音角度α小于+/-90°且与数字信号处理模块连接，控制模块、数字信号处理模块以及两麦克阵列均设置于壳体3中。由于该音箱采用了上述实施例中的拾音降噪方法，所以音箱的有益效果请参考上述实施例。

本发明所称的智能电子设备包括但不限于上述的音箱，还可以是采用上述拾音降噪方法的其他电子设备，如摄像机、投影仪、机器人等等，可根据用户的发声方向调整摄像或投影方向。

本发明提供的拾音降噪方法，包括步骤：将两麦克阵列的拾音角度设置为小于+/-90°；根据麦克检测到的声音信号确定声源位置，并计算声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角，上述的声源方向指声源位置与两麦克连线中点的连线方向，两麦克阵列的拾音角度的0°方向指两麦克连线的中垂线方向；若声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角大于第一预设值，第一预设值不大于两麦克阵列的拾音角度，则控制两麦克阵列转动直至声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角达到第二预设值，第二预设值不大于第一预设值；若声源方向与两麦克阵列的拾音角度的0°方向的夹角不大于第一预设值，则两麦克阵列保持静止；在应用时，通过上述方法，使得两麦克阵列在具有较小拾音角度，以获得较好的降噪效果的同时，可对声源进行追踪，从而扩大两麦克阵列的拾音范围，提高产品的适用性。

本发明还提供了一种智能电子设备，包括底座、转动装置、控制模块、数字信号处理模块以及两麦克阵列，其中，底座主要起支撑其上部件的作用；转动装置设置于底座，转动装置与控制模块的输出端连接，控制模块的输入端连接数字信号处理模块；两麦克阵列与转动装置连接，两麦克阵列的拾音角度小于+/-90°且与数字信号处理模块连接。由于上述的拾音降噪方法具有上述技术效果，基于该拾音降噪方法的智能电子设备也应具有相应的技术效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。