多无线麦克风的音频采集方法及系统与流程

本发明属于音频采集及信息通信领域处理技术领域，尤其涉及多无线麦克风的音频采集方法及系统。

背景技术：

当下语音交互体验已经深入普通百姓的生活，技术的演进也从进场的交互逐渐延伸到远场的语音交互，其中麦克风阵列在远场交互体验中是语音获取的第一环，麦克风阵列采集到的音频质量的好坏极大的影响到后端语音交互的体验效果，而多个麦克风之间的同步性问题是音频质量好坏的关键因素。传统的麦克风阵列基于有线接口进行音频的传输，比如usb接口，i2s接口，spi接口，但是有线连接越来越体现出在应用范围上的局限性，无法大规模部署，因此实现无线麦克风音频传输可以打破有线的束缚，使得远场交互的范围得以进一步延伸。常见无线麦克风主要基于vhf或者uhf频段[1]，其收发机尺寸大，不适用于语音交互的场景。基于蓝牙的无线麦克风，目前主要采用点对点方式进行一对一连接，同时基于经典蓝牙协议，其星型网络支持的最大设备数为7个，无法支撑麦克风阵列的大规模部署。本发明基于wi-fi的星型网络，以wi-fi无线传输通道为媒介,wi-fi无线接入点(以下简称为ap)为中心节点进行音频收集，具备wi-fi收发器模块的无线麦克风为子节点，实现无线麦克风音频的采集工作。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种多无线麦克风的音频采集方法及系统，用于至少解决下述技术问题之一。

1.相对于有线麦克风阵列，本发明延伸现有有线语音交互的扩展范围。

2.相对于传统的无线麦克风，本发明基于wi-fi的通用技术，降低了技术落地成本。

3.相对于传统wi-fi网络应用，本发明提出结合分布式音频采集的方式，利用wi-fi网络基于中心化的同步原理，保证网络内麦克风节点的数据采集的同步性。

4.相对于基于蓝牙的无线麦克风，本发明具备更大的通信范围，同时，支持更多的子节点数。

第一方面，本发明实施例提供一种多无线麦克风的音频采集方法，包括以下步骤：

步骤s101，向所述多无线麦克风节点发送beacon信标帧广播信息；

步骤s102，判断是否接收到所述多无线麦克风节点的全部应答信息，若是，则向所述多无线麦克风节点发送开始录制信息，若否，则继续接收所述多无线麦克风节点的应答信息；

步骤s103，接收所述多无线麦克风节点的音频采集文件。

基于所述步骤s101前还包括，

步骤s100，与多无线麦克风节点建立wi-fi通信。

基于所述步骤s102中向所述多无线麦克风节点发送开始录制信息的步骤包括，在下一个beacon信标帧周期中，向所述多无线麦克风节点发送的beacon信标帧，该所述beacon信标帧周期的中的beacon信标帧的framepayload字段中插入startrecord开始录制标识信息字段。

基于所述步骤s103后还包括：

步骤s104，若收到录音结束标识，则向所述多无线麦克风节点发送结束录制信息。

基于所述步骤s104中向所述多无线麦克风节点发送结束录制信息的步骤包括，

在下一个beacon信标帧周期中，向所述多无线麦克风节点发送的beacon信标帧，该所述beacon信标帧周期的中的beacon信标帧的framepayload字段中插入stoprecord结束录制标识信息字段。

第二方面，本发明实施例提供一种多无线麦克风的音频采集系统，包括wi-fi无线接入点及多无线麦克风，所述多无线麦克风与所述wi-fi无线接入点ap之间建立wi-fi通信；

所述wi-fi无线接入点ap配置为，向所述多无线麦克风节点发送beacon信标帧广播信息；判断是否接收到所述多无线麦克风节点的全部应答信息，若是，则向所述多无线麦克风节点发送开始录制信息，若否，则继续接收所述多无线麦克风节点的应答信息；接收所述多无线麦克风节点的音频采集文件；

所述多无线麦克风配置为，接收所述wi-fi无线接入点ap发送的beacon信标帧广播信息；根据接收到的所述wi-fi无线接入点ap发送的beacon信标帧广播信息发送应答信息；根据从所述wi-fi无线接入点ap接收到的开始录制信息录制本地音频采集文件，发送到所述wi-fi无线接入点ap。

在一种优选的实施方式中，所述wi-fi无线接入点ap还配置为：

在下一个beacon信标帧周期中，向所述多无线麦克风节点发送的beacon信标帧，该所述beacon信标帧周期的中的beacon信标帧的framepayload字段中插入startrecord开始标识信息字段。

在一种优选的实施方式中，所述wi-fi无线接入点ap还配置为若收到录音结束标识，则向所述多无线麦克风节点发送结束录制信息。

在一种优选的实施方式中，所述多无线麦克风配置还为，

根据从所述wi-fi无线接入点ap接收到的结束录制信息录制本地音频采集文件，发送到所述wi-fi无线接入点ap。

在一种优选的实施方式中，所述多无线麦克风配置还为根据从所述wi-fi无线接入点ap接收到的开始录制信息，同步开启本地codec解码器，开始录制并通过所述codec解码器生成本地音频采集文件。

第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行本发明任一实施例的方法的步骤。

本发明基于wi-fi的无线麦克风阵列解决现有远场语音交互的有线束缚，同时，满足麦克风音频采集的同步性要求，wi-fi技术的普及，也让基于wi-fi的无线麦克风阵列技术的应用成本显著降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明一实施例提供的一种多无线麦克风的音频采集方法的流程图；

图2为本发明一实施例提供的另一种多无线麦克风的音频采集方法的流程图；

图3为本发明一实施例提供的又一种多无线麦克风的音频采集方法的流程图；

图4为wi-fi无线接入点与多无线麦克风节所建立的无线阵列拓扑结构图；

图5为wi-fi的媒体接入层的信标帧结构示意图；

图6为wi-fi网络数据包传输时延的主要组成部分示意图；

图7为本发明一实施例提供的一种多无线麦克风的音频采集系统的构成示意图。

图8是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

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作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。

请参考图1，其示出了本申请的多无线麦克风的音频采集方法一实施例的流程图，本实施例的多无线麦克风的音频采集方法可以适用于智能麦克风、无线终端及移动智能设置等需要进行语音采集设备中。

如图1所示，本发明一种实施方式中的一种多无线麦克风的音频采集方法包括以下步骤：

步骤s101，发送beacon信标帧广播信息。

在本步骤中，wi-fi无线接入点与多无线麦克风节点建立wi-fi无线连接后。wi-fi无线接入点与多无线麦克风节点为图4中所示的星型结构。在wi-fi无线接入点与多无线麦克风节点建立无线连接后，wi-fi无线接入点向所述多无线麦克风节点发送beacon信标帧广播信息。

步骤s102，开始录制。

在本步骤中，多无线麦克风节点在接收到wi-fi无线接入点的beacon信标帧广播信息后，向wi-fi无线接入点反馈多无线麦克风节点的应答信息。wi-fi无线接入点对多无线麦克风节点的应答信息进行接收，在设定的接收周期内，wi-fi无线接入点判断是否接收到所述多无线麦克风节点的全部应答信息。若是，则由wi-fi无线接入点向所述多无线麦克风节点发送开始录制信息，若否，则继续接收所述多无线麦克风节点的应答信息。上述开始录制信息也可以通过beacon信标帧进行传递。需要说明的是，作为一种优选的实施方式，若wi-fi无线接入点在设定时间内收到的多无线麦克风节点的应答信息的数量小于设定的全部多无线麦克风节点的应答数量，则向可向预设好的备份无线麦克风节点发送beacon信标帧广播，从而将备份无线麦克风节点加入到网络中，并同时进行记录，且可通过用户界面显示上述信息。

步骤s103，接收音频采集文件。

本步骤中，wi-fi无线接入点与多无线麦克风节点之间建立同步传输，多无线麦克风节点向wi-fi无线接入点发送所录制的音频文件。wi-fi无线接入点接收所述多无线麦克风节点的音频采集文件。

在本发明一种优选的实施方式中，图2为本发明一实施例提供的另一种多无线麦克风的音频采集方法的流程图。如图2所示，所述步骤s101前还包括，

步骤s100，建立通信。

本步骤中，wi-fi无线接入点作为网络的中心节点与多无线麦克风节点建立wi-fi通信。

在本发明一种优选的实施方式中，所述步骤s102中向所述多无线麦克风节点发送开始录制信息的步骤包括，在下一个beacon信标帧周期中，向所述多无线麦克风节点发送的beacon信标帧，该所述beacon信标帧周期的中的beacon信标帧的framepayload字段中插入startrecord开始录制标识信息字段。

在本发明一种优选的实施方式中，图3为本发明一实施例提供的又一种多无线麦克风的音频采集方法的流程图。如图3所示，所述步骤s103后还包括：

步骤s104，发送结束录制信息。

在本步骤中，wi-fi无线接入点若收到录音结束标识信息，则向所述多无线麦克风节点发送结束录制信息。上述录音结束标识信息为现场录制节目时间或根据设定采集时间所生成的录音结束标识信息。

优选地，所述步骤s104中向所述多无线麦克风节点发送结束录制信息的步骤包括，在下一个beacon信标帧周期中，向所述多无线麦克风节点发送的beacon信标帧，该所述beacon信标帧周期的中的beacon信标帧的framepayload字段中插入stoprecord结束录制标识信息字段。

图4为wi-fi无线接入点与多无线麦克风节所建立的无线阵列拓扑结构图，如图4所示，图1中包含7个设备，其中设备1至设备6为无线麦克风节点，设备，设备7为音频采集中心节点，中心节点与麦克风节点间通过wi-fi信道进行通信。

一个基本的wi-fi网络拓扑结构，wifi在传输速度，距离功耗容量方面均能满足麦克风网络的需求，在同步性方面，其基于信标帧(beacon)的网络同步结构，ap通过在全网络广播beacon，为子节点(sta)提供参考时间，sta提取其中的频率信息，与ap保持当前网络设备的同步。

基于wi-fi网络的框架，我们以ap为网络的中心点实现视频的无线采集，麦克风节点具备wi-fi无线传输模块，同时具备adc(audiodigitalconverter)音频采样模块，经过adc采样后，音频经过wi-fi模块传输至ap中心节点端进行后续的语音交互处理。

图5为wi-fi的媒体接入层的信标帧结构示意图，如图5所示，描述了在wi-fi网络中各个子设备节点是如何接入信道。在本发明中，各个子麦克风节点通过信标帧进行网络同步。

图6为wi-fi网络数据包传输时延的主要组成部分示意图，如图6所示，对应到我们的无线麦克风阵列中，我们可以看到数据包传输的整个过程的时延主要包含以下几个部分：

1.发送端延时(beaconjitter)：ap端发送beacon从应用层到物理层会经历调度或者数据流控过程，或者信道繁忙，发送延时＝＝>beacon发送时间的抖动。

2.电磁波传输时间(propagationtime)：1m的延时大约为0.33ns，可忽略不计。

3.接收端延时：信号从物理层到应用层的处理时间(这个时间对于同样的调度程序，各节点间时延可以视为相同)

第三部分：

本方案基于wi-fi网络中的beacon实现络时钟的同步，基于beacon，各麦克风之间实现时钟的同步，同步开启本地音频采样，同时由于beacon在每个beacon周期起始位置发送，无麦克风节点可提取beacon中的参考时间动态调整本地的codec时钟，保证各子节点音频采样的同步性。

第三部分：

本发明的具体施如下：

1.如图1所示，按照拓扑结构，设备7具备wi-fi通信模块，作为wi-fi网络的ap，在beacon周期向网络广播beacon帧，建立一个音频采集wi-fi网络audiocapture。

2.子麦克风节点具备wi-fi通信模块，扫描到audiocapture网络发出的beacon帧后，加入网络。

3.各子麦克风节点加入网络的时间点存在差异，设备7感知到预设的所有子节点加入网络后，在下个beacon帧周期的beacon帧framepayload中插入startrecord标示

4.子麦克风节点在beacon中解析道startrecord标识后，同步开启本地codec，开始音频采样过程。

5.子麦克风节点在开始频采样后，通过wi-fi信道，将采集到的频传输到ap

6.当ap停至录音过程时，通过在下一个beacon周期的beacon帧framepayload中插入stoprecord标示。

7.子麦克风节点解析到beacon帧中的stoprecord标示，停至音频采样过程。

请参考图7，其示出了本发明一实施例提供的一种多无线麦克风的音频采集系统，包括wi-fi无线接入点101及多无线麦克风201，所述多无线麦克风201与所述wi-fi无线接入点ap101之间建立wi-fi通信；

所述wi-fi无线接入点ap101配置为，向所述多无线麦克风201节点发送beacon信标帧广播信息；判断是否接收到所述多无线麦克风201节点的全部应答信息，若是，则向所述多无线麦克风201节点发送开始录制信息，若否，则继续接收所述多无线麦克风201节点的应答信息；接收所述多无线麦克风节点的音频采集文件。多无线麦克风节点在接收到wi-fi无线接入点的beacon信标帧广播信息后，向wi-fi无线接入点反馈多无线麦克风节点的应答信息。wi-fi无线接入点对多无线麦克风节点的应答信息进行接收，在设定的接收周期内，wi-fi无线接入点判断是否接收到所述多无线麦克风节点的全部应答信息。若是，则由wi-fi无线接入点向所述多无线麦克风节点发送开始录制信息，若否，则继续接收所述多无线麦克风节点的应答信息。上述开始录制信息也可以通过beacon信标帧进行传递。需要说明的是，作为一种优选的实施方式，若wi-fi无线接入点在设定时间内收到的多无线麦克风节点的应答信息的数量小于设定的全部多无线麦克风节点的应答数量，则向可向预设好的备份无线麦克风节点发送beacon信标帧广播，从而将备份无线麦克风节点加入到网络中，并同时进行记录，且可通过用户界面显示上述信息。

所述多无线麦克风201配置为，接收所述wi-fi无线接入点ap101发送的beacon信标帧广播信息；根据接收到的所述wi-fi无线接入点ap101发送的beacon信标帧广播信息发送应答信息；根据从所述wi-fi无线接入点ap101接收到的开始录制信息录制本地音频采集文件，发送到所述wi-fi无线接入点ap101。

在一种优选的实施方式中，所述wi-fi无线接入点ap101还配置为：在下一个beacon信标帧周期中，向所述多无线麦克风201节点发送的beacon信标帧，该所述beacon信标帧周期的中的beacon信标帧的framepayload字段中插入startrecord开始标识信息字段。

在一种优选的实施方式中，所述wi-fi无线接入点ap101还配置为若收到录音结束标识，则向所述多无线麦克风201节点发送结束录制信息。

在一种优选的实施方式中，所述多无线麦克风201还配置为，

根据从所述wi-fi无线接入点ap101接收到的结束录制信息录制本地音频采集文件，发送到所述wi-fi无线接入点ap101。

在一种优选的实施方式中，所述多无线麦克风201配置还为根据从所述wi-fi无线接入点ap101接收到的开始录制信息，同步开启本地codec解码器，开始录制并通过所述codec解码器生成本地音频采集文件。

在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的语音信号处理和使用方法；

作为一种实施方式，本发明的非易失性计算机存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为可执行以下步骤：

步骤s101，向所述多无线麦克风节点发送beacon信标帧广播信息；

步骤s102，判断是否接收到所述多无线麦克风节点的全部应答信息，若是，则向所述多无线麦克风节点发送开始录制信息，若否，则继续接收所述多无线麦克风节点的应答信息；

步骤s103，接收所述多无线麦克风节点的音频采集文件。

基于所述步骤s101前还包括，

步骤s100，与多无线麦克风节点建立wi-fi通信。

基于所述步骤s102中向所述多无线麦克风节点发送开始录制信息的步骤包括，在下一个beacon信标帧周期中，向所述多无线麦克风节点发送的beacon信标帧，该所述beacon信标帧周期的中的beacon信标帧的framepayload字段中插入startrecord开始录制标识信息字段。

基于所述步骤s103后还包括：

步骤s104，若收到录音结束标识，则向所述多无线麦克风节点发送结束录制信息。

基于所述步骤s104中向所述多无线麦克风节点发送结束录制信息的步骤包括，

在下一个beacon信标帧周期中，向所述多无线麦克风节点发送的beacon信标帧，该所述beacon信标帧周期的中的beacon信标帧的framepayload字段中插入stoprecord结束录制标识信息字段。

作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的多无线麦克风的音频采集方法对应的程序指令/模块。一个或者多个程序指令存储在非易失性计算机可读存储介质中，当被处理器执行时，执行上述任意方法实施例中的多无线麦克风的音频采集方法。

非易失性计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据语音信号处理系统的使用所创建的数据等。此外，非易失性计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，非易失性计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至语音信号处理系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

本发明实施例还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，使计算机执行上述任一项多无线麦克风的音频采集方法。

图8是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图8所示，该设备包括：一个或多个处理器710以及存储器720，图8中以一个处理器710为例。多无线麦克风的音频采集方法的设备还可以包括：输入系统730和输出系统740。处理器710、存储器720、输入系统730和输出系统740可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。存储器720为上述的非易失性计算机可读存储介质。处理器710通过运行存储在存储器720中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例多无线麦克风的音频采集方法。输入系统730可接收输入的数字或字符信息，以及产生与信息投放系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出系统740可包括显示屏等显示设备。

上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。

作为一种实施方式，上述电子设备可以应用于智能语音对话平台中，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够实现以下步骤：

步骤s101，向所述多无线麦克风节点发送beacon信标帧广播信息；

步骤s102，判断是否接收到所述多无线麦克风节点的全部应答信息，若是，则向所述多无线麦克风节点发送开始录制信息，若否，则继续接收所述多无线麦克风节点的应答信息；

步骤s103，接收所述多无线麦克风节点的音频采集文件。

基于所述步骤s101前还包括，

步骤s100，与多无线麦克风节点建立wi-fi通信。

基于所述步骤s102中向所述多无线麦克风节点发送开始录制信息的步骤包括，在下一个beacon信标帧周期中，向所述多无线麦克风节点发送的beacon信标帧，该所述beacon信标帧周期的中的beacon信标帧的framepayload字段中插入startrecord开始录制标识信息字段。

基于所述步骤s103后还包括：

步骤s104，若收到录音结束标识，则向所述多无线麦克风节点发送结束录制信息。

基于所述步骤s104中向所述多无线麦克风节点发送结束录制信息的步骤包括，

在下一个beacon信标帧周期中，向所述多无线麦克风节点发送的beacon信标帧，该所述beacon信标帧周期的中的beacon信标帧的framepayload字段中插入stoprecord结束录制标识信息字段。

本申请实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于：

(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机(例如iphone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。

(2)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：pda、mid和umpc设备等，例如ipad。

(3)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器(例如ipod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。

(4)服务器:提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

(5)其他具有数据交互功能的电子系统。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。