专利名称：一种定点传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及声场控制技术领域，特别涉及一种定点声传输系统。
背景技术：
通常的声传输系统由3部分组成麦克风、扩声系统和声源。麦克风接收信号经由扩声系统放大，再馈给声源作为输入信号，声源发出的信号经由声学路径传给远方目标位置的倾听者。然而，这种声传输设备，声音通常是以球面波形式向外传播。因此，语音在传输给倾听者的同时，也能被周围其他人听见，不具备保密性。解决这一问题的方法之一是采用指向性声。通常实现指向性声的方式有两种，一种是采用扬声器阵列的形式，调节扬声器阵列中每个扬声器的幅值和相位，使其在需要的方向产生很大的声压；另一种是采用参量阵扬声器，和普通扬声器通过机械振动激励空气发声不同，参量阵扬声器是利用超声波在空气中传播的非线性交互作用产生具有高指向性的可听声音，对不同频率都具有大致相同的指向性，其指向性也要比扬声器阵列好。采用扬声器阵列或参量阵扬声器也仅能实现声音的定向传输，语音在传输过程中对处于倾听者同一方向的人不具备保密性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种定点传输系统，实现声音的定点传输，仅在空间某特定点产生具备可懂度的语音信号，用于需要进行保密声通讯的场合。为达到上述目的，提供一种定点传输系统，其特征在于，该定点传输系统通过将输入语音分解成多个划分语音，并对每个划分语音添加一定的噪声，使得单独的划分语音不具备可懂度，然后，采用定向发声器发射这些划分语音，并在目标点进行聚焦、组合、恢复出原始语音，以实现声音的定点传输；该系统包括频域转换模块、频域划分模块、划分语音信号组合模块、掩蔽噪声产生模块和定向发生器阵；所述的频域转换模块，用于把输入的时域语音信号χ (η)转换为预先确定数量为M 个的频域语音信号x_i (η)；其中，M是正整数；i = 0，1，. . .，M-I ；所述的频域划分模块，用于对所述的频域转换模块得到的频域信号的所有频率点进行划分产生不同频率点集合I_k，其中，集合1_1^有^1//#」频点，共有N个频率点集合，k =0. . . N-I ；即
权利要求
1.一种定点传输系统，其特征在于，该定点传输系统通过将输入语音分解成多个划分语音，并对每个划分语音添加一定的噪声，使得单独的划分语音不具备可懂度，然后，采用定向发声器发射这些划分语音，并在目标点进行聚焦、组合、恢复出原始语音，以实现声音的定点传输；该系统包括频域转换模块、频域划分模块、划分语音信号组合模块、掩蔽噪声产生模块和定向发生器阵；所述的频域转换模块，用于把输入的时域语音信号Χ (η)转换为预先确定数量为M个的频域语音信号x_i (η)；其中，M是正整数；i = 0，1，. . .，M-I ；所述的频域划分模块，用于对所述的频域转换模块得到的频域信号的所有频率点进行划分产生不同频率点集合I_k，其中，集合1_1^有'|_·^/"」频点，共有N个频率点集合，k = 0. . . N-I ；即I _k = {p = k + LxN,L = 0...]lM / N J}(1)式(1)中，N表示所述的频域划分模块划分的集合的个数，为正整数；|_M/iV」为小于M/ N的最正大整数；所述的划分语音信号组合模块，用于根据所述的频域划分模块的频率点划分方式按照式(2)对频域语音信号进行重新组合；即频率点集合I_k产生N个频域划分语音信号y_k_ i(n)；,、 χ ^Kn) ie I _ky _k _ ι{η)= < 一一[ 0 others(2)再经过相应的逆变换，把N个频域划分语音信号y_k_i (η)转换为N个时域划分语音信号 y_k (η)；所述的掩蔽噪声产生模块，包括噪声信号发生器和掩蔽比例计算单元；所述的噪声信号发生器，用于产生噪声u (η)，该噪声u (η)经过所述的频域转换模块得到其对应的频域信号u_k_i (η)；所述的掩蔽比例计算单元根据所述的划分语音信号组合模块获得的N个频域划分语音信号y_k_i (η)计算其对应的噪声掩蔽比例Q_k_i(n)；由此，所述的掩蔽噪声产生模块按照式(3)产生掩蔽噪声v_k_i(n)；v_k_i(η) = u_k_i(η)XQ_k_i(η)(3)经过相应的逆变换，把N个频域划分掩蔽噪声信号转换为N个时域划分掩蔽噪声信号 v_k (η)；所述的定向发生器阵，包括N个定向发生器，用于根据馈给的N个时域划分语音信号 y_k(n)和时域划分掩蔽噪声信号v_k(n)来调整每个定向发声器波束，使划分语音信号y_ k(n)在目标点聚焦合成复原出原始语音信号。
2.根据权利要求1所述的定点传输系统，其特征在于，所述的频域转换模块采用多相滤波器、快速傅立叶变换(FFT)或改进离散余弦变换(MDCT)把输入的时域语音信号χ (η) 转换为预先确定M个频域语音信号x_i (η)。
3.根据权利要求1所述的定点传输系统，其特征在于，所述的掩蔽比例计算单元中采用的掩蔽比例根据听觉心理模型计算得出或简单的设为1。
4.根据权利要求1所述的定点传输系统，其特征在于，所述的掩蔽噪声产生模块中的噪声信号发生器产生方差为1均值为0的白噪声信号。
5.根据权利要求1所述的定点传输系统，其特征在于，所述的定向发生器采用基于扬声器阵列的定向发声器。
6.根据权利要求5所述的定点传输系统，其特征在于，该系统还包括语音信号波束控制模块和掩蔽噪声波束控制模块；所述的语音信号波束控制模块，用于根据所述的划分语音信号组合模块获得的y_k(n) 按照式(4)得到各扬声器单元的输入语音信号p_k_j (η)； p_k_j (η) = y_k (η) *wl_j (η)(4)式(4)中，j代表第j个扬声器单元，j = 1 J，J表示扬声器单元个数；*代表信号卷积；(η)表示第j个扬声器对应的语音滤波器函数；所述的掩蔽噪声波束控制模块，用于根据所述的掩蔽噪声产生模块获得的掩蔽噪声信号v_k(n)按照式(5)得到各扬声器单元的输入掩蔽噪声信号q_k_j (η)； q_k_j (η) = v_k (η) *w2_j (η)(5)式(5)中，j代表第j个扬声器单元，j = 1 J，J表示扬声器单元个数；*代表信号卷积；w2_j (η)表示第j个扬声器对应的掩蔽噪声滤波器函数。
7.根据权利要求6所述的定点传输系统，其特征在于，所述的语音信号p_k_j(η)和所述的掩蔽噪声信号q_k_j(n)按照式(6)获得所述的基于扬声器阵列的定向发声器的输入信号 r_k_j (η)；r_k_j(η) = p_k_j(η)+q_k_j(η)(6)。
8.根据权利要求6所述的定点传输系统，其特征在于，所述的语音信号波束控制模块中的滤波器组采用经典的波束图综合法得到；所形成的波束需在面向目标点位置具有最大值。
9.根据权利要求6所述的定点传输系统，其特征在于，所述的掩蔽噪声波束控制模块中的滤波器组采用经典的波束图综合法得到；所形成的波束需在面向目标点位置具有最小值。
10.根据权利要求1所述的定点传输系统，其特征在于，所述的定向发生器采用基于参量阵扬声器的定向发声器，包括J个超声换能器单元；用于把音频信号调制到超声载波上， 通过空气的非线性交互作用产生定向声。
11.根据权利要求10所述的定点传输系统，其特征在于，该系统还包括混音模块和波束控制模块；所述的混音模块，用于把所述的y_k(n)和所述的v_k(n)按照式(7)线性叠加，获得参量阵扬声器输入信号r_k (η)；r_k (η) = y_k (η) +v_k (η)(7)所述的波束控制模块，用于调整所述的基于参量阵扬声器的超声换能器单元中的超声载波t(n)的主波束方向来指向目标位置。
12.根据权利要求10所述的定点传输系统，其特征在于，所述的波束控制模块采用延迟结构；所述的载波信号t (η)经过所述的波束控制模块得到各超声换能器单元的输入载波信号 t_j (η)；t_j (η) = t (n-j Δ )(8)式(8)中，Δ表示延迟量，改变Δ可以改变定向声指向。
全文摘要
本发明涉及一种定点传输系统，其特征在于，该定点传输系统通过将输入语音分解成多个划分语音，并对每个划分语音添加一定的噪声，使得单独的划分语音不具备可懂度，然后，采用定向发声器发射这些划分语音，并在目标点进行聚焦、组合、恢复出原始语音，以实现声音的定点传输。本发明是把输入语音分解成多个划分语音，对每个划分语音添加一定的噪声，使得单独的划分语音不具备可懂度。采用定向发声器发射这些划分语音，并在目标点进行聚焦、组合、恢复出原始语音。这样实现声音的定点传输，仅在空间某特定点产生具备可懂度的语音信号，用于需要进行保密声通讯的场合。
文档编号G10L19/00GK102163426SQ20101061708
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者叶超, 吴鸣, 杨军, 武帅兵, 黄晨曦 申请人:中国科学院声学研究所