专利名称：高信噪比跟踪定向采音设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电通信技术领域，尤其涉及一种麦克风的语音采集设备。
背景技术：
在众多语音相关的场合中，人们普遍使用麦克风作为语音拾取工具。目前语音采集一般还是利用单个孤立的麦克风进行拾取，孤立麦克风可以拾取拾音范围内的任何声音，同时不可避免的拾取噪音，但人们常常只对这些信源中的一个或多个说话人感兴趣；同时由于说话人可能在室内小范围内走动，以及室内各种其它声音的多径反射和混响等情况都会导致单个位置固定的麦克风接收的信号不够理想，从而导致语音通信质量恶化，有时会使得感兴趣的说话人的声音难以听清。位置固定的传统麦克风无法分离出不同的声音、无法有效抑制噪声，而且无法始终对准并跟踪感兴趣的说话人。·[0003]如果改变传统的单个麦克风的采音方式，利用多个麦克风来拾取语音，把多个麦克风排成线形或环形阵列，可以通过结合阵列信号处理而达到智能的语音信号处理。阵列式麦克风对接收到的来自空间不同方向的空时信号进行处理，能够自动跟踪说话人的方向和位置变化并提高信噪比。因此，基于麦克风阵列的产品能够广泛利用于具有嘈杂背景的语音通信环境，例如会场、多媒体教室、车载免提电话和助听器等。但利用多个麦克风并通过结合阵列信号处理的电路进行处理时，要分别固定好各个麦克风的相对位置，比较麻烦，且成本较高。
发明内容本实用新型要解决的问题是提供一种价格低廉、采音灵敏且可定向跟踪采集声音、抑制环境噪音的语音拾取装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是高信噪比跟踪定向采音设备，包括麦克风阵列、控制盒，其特征在于麦克风阵列由4-6个尺寸、性能均相同且间距10-20厘米固定在一起的麦克风构成；控制盒内设置有前置放大滤波预处理电路和数字信号处理器(DSP)部分以及电源管理模块。本实用新型的进一步设计，所述前置放大滤波电路中各个麦克风对应通道的增益完全相同，且增益可调；所述麦克风均为驻极体麦克风；所述数字信号处理器(DSP)使用浮点数字信号处理器ADSP21479，A/D和D/A模块采用音频编解码器AD1939。电源管理模块可以为每个麦克风提供+5V的电压，为放大滤波电路提+15V和-15V的偏置电压，同时给DSP和扩音器供电。放大滤波模块对采集到的声音信号处理，滤掉高频，并放大采集到的信号。数字信号处理部分是以浮点DSP——ADSP-21479为整个系统的核心，完成算法的执行，并控制着整个系统的协调工作，系统中使用音频编解码器AD1939和RCA端子进行语音采集信号处理和实现A/D、D/A转换功能。上述的电源管理模块、放大滤波电路、DSP模块均设置在控制盒中。[0011]本实用新型工作原理如下接通电源后，各模块开始运作，麦克风阵列将采集到的语音信号交由放大滤波电路进行预处理，处理后的声音信号经A/D转换后送往数字信号处理系统(DSP)以实现算法，实现算法后的输出信号在经过D/A转换后输出，便可由音响播放出环境中说话声音最响的那个人的声音，当讲话者走动时，系统会自动跟踪讲话者声音的位置，并抑制了其他方向的声音，使得声音更加清晰。上述算法是指采样自相关矩阵求逆(SMI)算法，运行该算法可以求得讲话者所在方向，进而求得麦克风阵列中每个麦克风的权值，加权求和后便可得到讲话者的声音信号。本实用新型的有益效果是可以对固定位置的麦克风阵列采集到的声音进行处理，剥离出讲话者的声音，抑制环境噪音；可以很灵敏地采集到3米之内特定方向的声音，使讲话者脱离了手持麦克风的束缚，增加了活动的自由度；多人讲话时可以自动转移、跟踪、定位每个讲话人声音，避免了传统采音方式来回传递话筒的麻烦。本实用新型安装摆放方便，成本低廉，可适用于小舞台、讲台、多媒体教室、会议室以及圆桌会议等场所。
·[0013]图I是本实用新型的结构示意图。图中，I-麦克风阵列，2-控制盒，3-输入音频口，4-输出音频口，5-开关，6_电源指示灯，7-音量旋钮。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型包括麦克风阵列I、控制盒2，其特征在于麦克风阵列I由4个尺寸、性能均相同且间距10-20厘米固定在一起的麦克风构成；控制盒2内设置有4路前置放大滤波预处理电路和数字信号处理器(DSP)以及电源管理模块。前置放大滤波电路中各个麦克风对应通道的增益完全相同，且增益可调。所述数字信号处理器(DSP)使用美国ADI公司生产的浮点数字信号处理器ADSP21479，A/D和D/A模块采用音频编解码器AD1939。电源管理模块可以为每个麦克风提供+5V的电压，为放大滤波电路提+15V和-15V的偏置电压，同时给数字信号处理器(DSP)和扩音器供电。麦克风阵列固定在一个直线型或圆弧型的支架上，控制盒2上设置有输入音频口
3、输出音频口 4、开关5、电源指示灯6及音量旋钮7。本实用新型所用元件优选技术标准件，如RCA莲花头等，容易实现量产，也可以降低成本。使用时，将麦克风阵列及其支架安放在一个固定的位置，比如放在讲台或者会议室内桌子上，输出音频口与室内音响或者耳机等音频输出设备连接起来。在接通电源后，打开开关5，电源指示灯6亮，便能正常工作，即可实时跟踪、采集到来自各个方向的讲话者声音，并抑制环境噪音。
权利要求1.高信噪比跟踪定向采音设备，包括麦克风阵列(I)、控制盒(2)，其特征在于麦克风阵列(I)由4-6个尺寸、性能均相同且间距10-20厘米固定在一起的麦克风构成；控制盒(2)内设置有4-6路前置放大滤波预处理电路和数字信号处理器以及电源管理模块。
2.根据权利要求I所述的高信噪比跟踪定向采音设备，其特征是所述前置放大滤波电路中各个麦克风对应通道的增益完全相同，且增益可调。
3.根据权利要求I或2所述的高信噪比跟踪定向采音设备，其特征是所述麦克风为驻极体麦克风。
4.根据权利要求I或2所述的高信噪比跟踪定向采音设 备，其特征是所述数字信号处理器使用浮点数字信号处理器ADSP21479，A/D和D/A模块采用音频编解码器AD1939。
5.根据权利要求I或2所述的高信噪比跟踪定向采音设备，其特征是所述麦克风阵列固定在一个直线型或圆弧型的支架上；控制盒(2)上设置有输入音频口(3)、输出音频口(4)、开关(5)、电源指示灯(6)和音量旋钮(7)。
专利摘要高信噪比跟踪定向采音设备，包括麦克风阵列、控制盒，其特征在于麦克风阵列由4-6个尺寸、性能均相同且间距10-20厘米固定在一起的麦克风构成；控制盒内设置有前置放大滤波预处理电路和数字信号处理器(DSP)部分以及电源。麦克风阵列将采集到的语音信号交由放大滤波电路进行预处理，然后将声音信号经A/D转换后送往数字信号处理系统以实现算法，运算后的输出信号再经过D/A转换后输出。优点是可以剥离出讲话者的声音，抑制环境噪音；可以使讲话者脱离了手持麦克风的束缚，增加了活动的自由度；避免了传统采音方式来回传递话筒的麻烦。本实用新型安装方便，可适用于小舞台、讲台、多媒体教室、会议室以及圆桌会议等场所。
文档编号H04R1/32GK202773062SQ20122049598
公开日2013年3月6日 申请日期2012年9月22日 优先权日2012年9月22日
发明者方楠 申请人:方楠