专利名称：一种显示声音的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及研究声音的方法和设备，特别是涉及一种显示声音的方法和装置。
背景技术：
人类对声音的感觉，完全来自于耳朵，但耳朵并不是一个非常灵敏的器官，其能够 听见的音频信号的范围是20HZ到20KHZ，自然界中有很多低于20HZ的次声波(例如，火 山爆发、地震、海啸、台风等所含能量巨大的自然现象及核爆中都会产生次声波)和高于 20KHZ的超声波是不能被人耳觉察的。并且，人耳的方向性也很差，只能判断出声音的大致 来源，并不能进行很准确的定位。此外，人耳仅能觉察所在位置的声音，并不能感知较大空 间内的声音分布，例如，研究一个音乐厅的音响效果，有时需要测试者跑遍音乐厅的每个角 落才能有个大概了解。另外，以听觉的方式来感知声音，给人的感觉是暂时的、模糊的，听完之后的回味 和正听时的感觉是有出入的，即使进行了录音，也是一遍一遍的听，一遍一遍的回味，并不 能形成持续的感受。现有技术的声纳成像和医学超声诊断成像技术，大多是根据回声来形成被测物体 的形象和位置，其不是针对声音本身的成像，其不适用来研究声音本身的分布和特征。因此，需要一种直观的研究声音的空间分布的方法和装置，
发明内容
本发明的目的是提供一种显示声音的方法和装置，解决现有技术不能针对声音本 身进行成像，不能用图像来研究声音本身的分布的技术问题。为了实现上述目的，一方面，提供了一种显示声音的方法，包括通过麦克风阵列采集多路音频信号，并记录每路音频信号对应的麦克风的位置信 息；将每路音频信号的声音频率转换为色彩频率，将每路音频信号的声音强度转换为 灰度值，从而每路音频信号对应生成一个包括位置信息、色彩频率和灰度值的像素点；在显示屏上显示所述多路音频信号对应生成的像素点阵列。优选地，上述的方法中，还包括通过所述象素点阵列的排部信息计算音源的位置 和强度。优选地，上述的方法中，还包括通过移动所述麦克风阵列，来获取不同空间的音
频信号。优选地，上述的方法中，所述麦克风阵列为平面阵列或者为多层平面阵列组成的 立体阵列，所述音频信号包括超声波和次声波。为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种显示声音的装置，包括麦克风阵列；采样模块，用于采集所述麦克风阵列产生的多路音频信号，并记录每路音频信号对应的麦克风的位置信息；数据处理模块，用于将每路音频信号的声音频率转换为色彩频率，将每路音频信 号的声音强度转换为灰度值，从而每路音频信号对应生成一个包括位置信息、色彩频率和 灰度值的像素点；显示屏，用于显示所述多路音频信号对应生成的像素点阵列。优选地，上述的装置中，还包括中央处理器，用于通过所述象素点阵列的排部 信息计算音源的位置和强度。优选地，上述的装置中，还包括位移模块，用于移动所述麦克风阵列。优选地，上述的装置中，所述麦克风阵列为平面阵列或者为多层平面阵列组成的 立体阵列，所述麦克风能够采集超声波和次声波。本发明至少存在以下技术效果1)本发明提供了一种显示声音的方法，能将空间中分布的声音信号转换为图像信 号，能针对声音本身进行成像，从而可以对声音进行拍照或生成视频，因此本发明实施例提 供了一种对声音的新的研究角度和表示方法，让声音不仅能听到还能像照片一样更直观形 象的看到。2)本发明实施例把声音频率和图像颜色相关联，声音频率越高颜色所对应的光的 频率也越高，声音强度越大所对应照片的灰度也越大，使图像能够准确的显示声音自身的 特征，让人一目了然。3)本发明中的麦克风可以采集超声波和次声波，从而可以显示人耳不能听见的声
曰°4)所述麦克风阵列为平面阵列或者为多层平面阵列组成的立体阵列，可以进行移 动或者转动，可以显示不同空间的声音。
图1为本发明实施例提供的方法的步骤流程图；图2为本发明实施例提供的装置的结构图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实 施例进行详细描述。图1为本发明实施例提供的方法的步骤流程图，如图1所示，显示声音的方法包 括步骤101，通过麦克风阵列采集多路音频信号，并记录每路音频信号对应的麦克风 的位置信息；步骤102，将每路音频信号的声音频率转换为色彩频率，将每路音频信号的声音强 度转换为灰度值，从而每路音频信号对应生成一个包括位置信息、色彩频率和灰度值的像 素占.步骤103，在显示屏上显示所述多路音频信号对应生成的像素点阵列。其中，还可以包括通过所述象素点阵列的排部信息计算音源的位置和强度；通过移动所述麦克风阵列，来获取不同空间的音频信号。可见，本发明方法实施例，是通过微小麦克风组成的点阵来采集一个平面的声音 强度和频率等参数，通过数字处理后生成一幅图像。图像的明暗和色彩能够反映出声音的 强弱、频率、声源位置等信息。音频到视频的转换的方法，可以采用一次函数的方式，例如H = kh，其中H为色彩 频率，h为声音频率，k为可调节的系数。调节k是为了将所转换出来的色彩频率调节到一 个容易识别的频率范围。如果，各麦克风采集的音频信号的差异很小，也可以采用二次函数或者更高次的 函数来放大差异，例如H = ah2+bh+c, a、b、c为预设的通过经验获得的系数。同理，将每路音频信号的声音强度转换为灰度值的方式，也可以通过一次函数或 者多次函数甚至对数的方式进行转换。转换之后，各像素点在显示屏上显示了一幅图像，该图像可以通过视觉的方式呈 现各位置点的声音差异。如果进行不间断的实时采集，显示屏幕上将呈现一个动态的视频 图像。本实施例中的象素点，在麦克风矩阵中包含的麦克风数目足够多时(例如 800X600)，可以就是一个屏幕中的真实象素点，如果麦克风矩阵中包含的麦克风数目不足 时(例如30X20)，为了使图像足够大，该象素点可以放大为一个小块的显示区域。所述麦克风阵列为平面阵列或者为多层平面阵列组成的立体阵列，所述音频信号 可以包括超声波和次声波，从而可以研究人耳不能听见的声音。图2为本发明实施例提供的装置的结构图。如图2所示，显示声音的装置包括麦克风阵列210 ；采样模块220，用于采集所述麦克风阵列产生的多路音频信号，并记录每路音频 信号对应的麦克风的位置信息；数据处理模块230，用于将每路音频信号的声音频率转换为色彩频率，将每路音 频信号的声音强度转换为灰度值，从而每路音频信号对应生成一个包括位置信息、色彩频 率和灰度值的像素点；显示屏240，用于显示所述多路音频信号对应生成的像素点阵列。还可以包括中央处理器CPU 250，用于通过所述象素点阵列的排部信息计算音源的位置和 强度。计算的方法可以是通过声音强度的递减方向等等成熟技术进行计算，在此不再赘述。还可以包括位移模块，用于移动所述麦克风阵列，从而能够测量不同空间的声音 分布。此时，麦克风阵列210和采样模块220放置在现场，其采样的数据可以通过数据传输 控制模块260发送给数据处理模块230。采样模块220中进一步包括声音频率采样模块和声音强度采样模块。其中，数据处理模块230进行音频到视频的转换的方式，可以采用一次函数的方 式，例如H = kh，其中H为色彩频率，h为声音频率，k为可调节的系数。调节k是为了将所 转换出来的色彩频率调节到一个容易识别的频率范围。如果，各麦克风采集的音频信号的 差异很小，也可以采用二次函数或者更高次的函数来放大差异，例如H = ah2+bh+c, a、b、c 为预设的通过经验获得的系数。同理，将每路音频信号的声音强度转换为灰度值的方式，也可以通过一次函数或者多次函数甚至对数的方式进行转换。所述麦克风阵列为平面阵列或者为多层平面阵列组成的立体阵列，所述麦克风能 够采集超声波和次声波。本发明的麦克风阵列，每一个麦克风作为一个像素，通过频率采样模块和声强采 样模块循环扫描采集每一个麦克风所接收到声音的频率和声强数据，再由数据传输控制模 块把数据通过数据总线发送到数据处理模块，最终由数据处理算法把所接收的声音频率和 强度生成一幅图片显示出来。用这种方法可以实时处理这些图片并连续显示在LCD上，这 样就可以像数码相机一样显示景物，只是这种影像是声音的一些信息。本发明实施例把声 音频率和照片颜色相关联，声音频率越高颜色所对应的光的频率也越高，声音强度越大所 对应照片的灰度也越大，还可以根据灰度的分布判断出声源的位置。麦克风阵列的分辨率 决定了声音照片的质量，分辨率越高照片的表现的越细致。由上可知，本发明实施例具有以下优势1)本发明提供了一种显示声音的方法，能将空间中分布的声音信号转换为图像信 号，能针对声音本身进行成像，从而可以对声音进行拍照或生成视频，因此本发明实施例提 供了一种对声音的新的研究角度和表示方法，让声音不仅能听到还能像照片一样更直观形 象的看到。2)本发明实施例把声音频率和图像颜色相关联，声音频率越高颜色所对应的光的 频率也越高，声音强度越大所对应照片的灰度也越大，使图像能够准确的显示声音自身的 特征，让人一目了然。3)本发明中的麦克风可以采集超声波和次声波，从而可以显示人耳不能听见的声
曰°4)所述麦克风阵列为平面阵列或者为多层平面阵列组成的立体阵列，可以进行移 动或者转动，可以显示不同空间的声音。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
一种显示声音的方法，其特征在于，包括通过麦克风阵列采集多路音频信号，并记录每路音频信号对应的麦克风的位置信息；将每路音频信号的声音频率转换为色彩频率，将每路音频信号的声音强度转换为灰度值，从而每路音频信号对应生成一个包括位置信息、色彩频率和灰度值的像素点；在显示屏上显示所述多路音频信号对应生成的像素点阵列。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括通过所述象素点阵列的排部信息计算音源的位置和强度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括通过移动所述麦克风阵列，来获取不同空间的音频信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述麦克风阵列为平面阵列或者为多层 平面阵列组成的立体阵列，所述音频信号包括超声波和次声波。
5.一种显示声音的装置，其特征在于，包括麦克风阵列；采样模块，用于采集所述麦克风阵列产生的多路音频信号，并记录每路音频信号对应 的麦克风的位置信息；数据处理模块，用于将每路音频信号的声音频率转换为色彩频率，将每路音频信号的 声音强度转换为灰度值，从而每路音频信号对应生成一个包括位置信息、色彩频率和灰度 值的像素点；显示屏，用于显示所述多路音频信号对应生成的像素点阵列。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括中央处理器，用于通过所述象素点阵列的排部信息计算音源的位置和强度。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括位移模块，用于移动所述麦克风阵列。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述麦克风阵列为平面阵列或者为多层 平面阵列组成的立体阵列，所述麦克风能够采集超声波和次声波。
全文摘要
本发明提供一种显示声音的方法和装置，其中方法包括通过麦克风阵列采集多路音频信号，并记录每路音频信号对应的麦克风的位置信息；将每路音频信号的声音频率转换为色彩频率，将每路音频信号的声音强度转换为灰度值，从而每路音频信号对应生成一个包括位置信息、色彩频率和灰度值的像素点；在显示屏上显示所述多路音频信号对应生成的像素点阵列。本发明能解决现有技术不能针对声音本身进行成像，不能用图像来研究声音本身的分布的技术问题。
文档编号G10L21/06GK101916569SQ20101024446
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月3日 优先权日2010年8月3日
发明者李飞 申请人:北京中星微电子有限公司