基于立体麦克风阵列的便携式音频降噪系统的制作方法

本发明涉及音频设备领域，具体涉及基于立体麦克风阵列的便携式音频降噪系统。

背景技术：

随着智能音频处理技术的发展，音频信号需要进行实时的采集，对麦克风语言还原度要求变高。传统的单麦克风采集到的音频往往伴随着环境噪声大等问题。利用多个麦克风组成的麦克风阵列可以降低环境噪音，减少失真，目前国内的麦克风阵列处理主要集中在阵列处理算法和语音处理的结合上，研究重点在远场处理等场景，整套处理设备庞大，并不适合便携式移动设备的应用。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于立体麦克风阵列的便携式音频降噪系统，在满足降噪的同时实现设备便携式小型化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：

基于立体麦克风阵列的便携式音频降噪系统，包括

麦克风阵列，用于进行音频采集，所述麦克风阵列包括排布为锥体的多层麦克风阵列层，所述麦克风阵列层里设置有一个或多个麦克风；

a/d采集电路，所述a/d采集电路连接麦克风阵列的输出端，a/d采集电路将麦克风阵列输出的模拟信号转化为数字信号并进行串并转换；

dsp音频处理电路，所述dsp音频处理电路连接a/d采集电路，dsp音频处理电路对a/d采集电路输出的数字信号进行音频处理，输出i2s数字信号。

本设计的基于立体麦克风阵列的便携式音频降噪系统，利用麦克风阵列上不同麦克风的空间信息，对各个麦克风采集到的信号联合处理，从而增强特定方向的信号，并抑制其他方向的干扰，即波束形成，实现定向的信号采集，增强音频信号的信噪比。

作为上述技术方案的进一步改进，所述dsp音频处理电路采用tms320c5x系列芯片作为主控芯片，tms320c5x系列芯片为dsp音频处理的主要芯片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述dsp音频处理电路采用arm系列芯片作为主控芯片，通过arm+dsp的模式实现音频转换控制。

作为上述技术方案的进一步改进，所述dsp音频处理电路连接有蓝牙发射芯片，所述蓝牙发射芯片将信号发送给蓝牙耳机。

作为上述技术方案的进一步改进，所述蓝牙发射芯片为cc2640芯片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述dsp音频处理电路连接有把音频信号转换为模拟信号的da转换芯片，所述da转换芯片连接耳机或者喇叭。

作为上述技术方案的进一步改进，所述da转换芯片通过音频放大电路连接耳机或者喇叭。

作为上述技术方案的进一步改进，所述da转换芯片为pcm5122芯片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述麦克风阵列层里设置有多个麦克风时，所述麦克风均匀分布在圆周或者等边多边形上。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种基于立体麦克风阵列的便携式音频降噪系统，包括圆形的麦克风阵列、a/d采集电路和dsp音频处理电路，麦克风阵列包括排布为锥体的多层麦克风阵列层，能多方位收集音频信号，并保证波束指向一致性，通过dsp音频处理电路对接收的数据联合处理，抑制其他方向的干扰，增强音频信号的信噪比，最终实现音频信号的降噪。本系统体积尺寸较小，大大拓展了系统的适用性，可作用于微弱信号的增强以及降噪。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的基于立体麦克风阵列的便携式音频降噪系统的原理框图。

图2是一种麦克风阵列的排布图。

图3是另一种麦克风阵列的排布图。

具体实施方式

下面结合附图阐述本发明的基于立体麦克风阵列的便携式音频降噪系统。

参照图1，本发明提供了一种基于立体麦克风阵列的便携式音频降噪系统，包括依次连接的麦克风阵列1、a/d采集电路2和dsp音频处理电路3。

所述麦克风阵列1用于进行音频采集，麦克风阵列1包括排布为锥体的多层麦克风阵列层，所述麦克风阵列层里设置有一个或多个麦克风10。如图2所示，所述麦克风阵列层的阵型可以为圆形，麦克风10均匀分布在圆周上，各麦克风10处于同心圆的圆周上并等间距，保证波束指向一致性。如图3所示，所述麦克风阵列层的阵型还可以为方形，麦克风10排列为方阵，同样可以起到相同的效果，此外，麦克风10还可以排列为其他等边多边形。

所述a/d采集电路2将麦克风阵列1输出的模拟信号转化为数字信号并进行串并转换，再输出到dsp音频处理电路3。

所述dsp音频处理电路3对a/d采集电路2输出的数字信号进行音频处理，最终输出i2s数字信号。优选的，所述dsp音频处理电路3采用tms320c5x系列芯片作为主控芯片；除此之外，所述dsp音频处理电路3还可以采用arm系列芯片作为主控芯片，通过arm+dsp的模式实现音频转换控制。

dsp音频处理电路3对采集到的信号进行如下过程处理：首先采用波束形成算法，建立一个360度全方位的12通道虚拟麦克风，每个通道的虚拟麦克风增强对应的30度角方位内的音源信号，衰减其他方位的音源信号；再次，采用asnr算法，对被处理通道内的音源进行自适应降噪，输出稳定的降噪后的声音；最后，采用mss多源选择算法对音频进行处理，实现自动语音方位跟随，同时可以通过dsp厂家提供的语音识别库对音频进行识别，可以实现自动唤醒的功能。

此外，所述dsp音频处理电路3分别连接有蓝牙发射芯片4和da转换芯片6。所述蓝牙发射芯片4为cc2640芯片，蓝牙发射芯片4将i2s数字信号发送给蓝牙耳机5进行播放。所述da转换芯片6把音频信号转换为模拟信号后，经过音频放大电路7放大，再由耳机或者喇叭进行播放，所述da转换芯片6优选为pcm5122芯片。

本发明的基于立体麦克风阵列的便携式音频降噪系统，麦克风阵列包括排布为锥体的多层麦克风阵列层，能多方位收集音频信号，并保证波束指向一致性；通过dsp音频处理电路对接收的数据实现波束形成处理以及音频降噪算法的联合处理，抑制其他方向的干扰，增强音频信号的信噪比，最终实现音频信号的降噪，由于是单芯片处理的效果，极大地降低了系统功耗以及整体电路体积，使系统体积尺寸较小，大大拓展了该系统的适用性，可作用于微弱信号的增强以及降噪。

此外，本系统还具有以下优点：主控电路采用tms320c5x系列芯片，也可以更换为arm+dsp的构架，在麦克风处理系统中具有很强大的灵活性；本系统的输出方式为i2s数字接口输出，能够实现在线处理、实时传输，整个处理过程采用全数字处理，降低模拟电路带来的失真效果。

以上具体结构和尺寸数据是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在

本技术：
权利要求所限定的范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于立体麦克风阵列的便携式音频降噪系统，包括麦克风阵列、A/D采集电路和DSP音频处理电路，麦克风阵列包括排布为锥体的多层麦克风阵列层，能多方位收集音频信号，保证波束指向一致性，通过DSP音频处理电路对接收的数据联合处理，抑制其他方向的干扰，增强音频信号的信噪比，最终实现音频信号的降噪。本系统体积尺寸较小，大大拓展了系统的适用性，可作用于微弱信号的增强以及降噪。

技术研发人员：陈志;龚政;邹太奇
受保护的技术使用者：珠海爱珂索移动医疗科技有限公司
技术研发日：2017.12.18
技术公布日：2018.04.20