一种拾音装置的制作方法

本实用新型涉及语音增强技术领域，特别是一种适用于远距离麦克风阵列拾音装置。

背景技术：

语音增强技术是语音交互等系统的重要技术之一，在实际复杂声学环境下，麦克风拾取到的目标语音通常会受到噪声等干扰，导致语音可懂度降低，语音交互系统性能退化。而麦克风阵列融合了语音信号的空时信息，具有灵活的波束控制、较好的空间分辨率、抗干扰能力等特点，成为语音增强的研究热点。

现有的麦克风阵列拾音方案中，一般使用不同拓扑结构的麦克风阵列，直接对空间中的声压变化进行采样，随后对采集的目标语音进行增强处理。

麦克风拾取到的声音主要由目标语音以及环境噪声等组成，远距离(大于30米)情况下目标语音衰减较大，会导致信噪比过低，且阵列的本底噪声也会产生一定的影响，最终造成目标语音信息损失较大，由于拾取声音中目标语音较少，即使采用信号处理算法也提升不大。如何在远距离情况下拾取更多的目标语音，是本领域技术人员亟待解决的重要问题之一。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种拾音装置，以解决现有技术中的技术问题，它能够实现在远距离情况下拾取到更多的目标语音，降低后续算法处理的难度。

本实用新型提供了一种拾音装置，其中，包括拾音组件和音罩；

所述音罩上设有拾音腔，所述拾音组件安装在所述拾音腔内；

所述拾音腔的一侧具有拾音口，且所述拾音腔沿朝向所述拾音口的方向截面逐渐变大。

如上所述的拾音装置，其中，可选的是，所述拾音组件包括安装座和麦克风；

所述安装座安装所述拾音腔的底部；

所述麦克风的数量为多个，多个所述麦克风安装在所述安装座上。

如上所述的拾音装置，其中，可选的是，所述安装座为柱状，所述安装座的一端与所述拾音腔的底部连接；

所述安装座的中心线与所述拾音腔的中心线重合；

多个所述麦克风分布在所述安装座的外周。

如上所述的拾音装置，其中，可选的是，所述麦克风的数量为6-24个。

如上所述的拾音装置，其中，可选的是，所述安装座为圆柱形结构，且多个所述麦克风均匀分布在所述圆柱形结构的外周上。

如上所述的拾音装置，其中，可选的是，所述拾音腔为圆锥孔。

如上所述的拾音装置，其中，可选的是，所述音罩包括第一罩体和第二罩体；

所述第一罩体的一侧设有锥孔；所述第二罩体上设有通孔，所述通孔沿其轴线方向直径逐渐变大或变小；

所述第二罩体与所述第二罩体的一端连接，且所述锥孔与所述通孔连通，以形成所述圆锥孔。

如上所述的拾音装置，其中，可选的是，所述第一罩体上设有第一嵌套部，所述第二罩体上设有第二嵌套部；所述第一嵌套部与所述第二嵌套部嵌套连接。

如上所述的拾音装置，其中，可选的是，所述第一嵌套部与所述第二嵌套部之间连接有螺栓，所述螺栓的数量为多个，且多个所述螺栓沿所述第二嵌套部的外周均匀分布。

如上所述的拾音装置，其中，可选的是，所述圆锥孔的锥顶角大小为30度-90度。

如上所述的拾音装置，其中，可选的是，所述拾音装置还包括支架，所述支架包括一侧板和一底板，一个所述侧板上设有通槽，且该具有通槽的侧板上设有螺栓孔，所述侧板与音罩远离所述拾音口的一端螺栓连接。

与现有技术相比，本实用新型通过将拾音组件安装在音罩的拾音腔内，并将拾音腔设置成截面沿朝向所述拾音口的方向逐渐变大。如此，在使用时，将拾音口朝向声源，当目标声波进入拾音腔后，不断在拾音腔的内壁上反射，从而起到聚声的作用，使得位于拾音腔内的拾音组件能够接收到更多的目标声波信号。同时，由于音罩能够屏蔽非声源方向的杂音，能够提高接收到的信号的信噪比，有利于降低后续处理算法的难度。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提出的拾音装置的立体图；

图2是本实用新型提出的第一罩体的立体图；

图3是本实用新型提出的第二罩体的立体图；

图4是本实用新型提出的支架的立体图；

图5是本实用新型的测试例1使用的拾音装置的参数示意图；

图6是测试例2得出的声波幅度-频率图。

附图标记说明：

1-拾音组件，2-音罩，3-支架；

11-安装座，12-麦克风；

21-拾音腔，22-第一罩体，23-第二罩体；

221-圆锥孔，222-第一嵌套部；

231-通孔，232-第二嵌套部；

31-侧板，32-底板；

311-通槽。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

实施例1

请参照图1，本实施例公开了一种拾音装置，其中，包括拾音组件1和音罩2；所述拾音组件1被设置为用于接收进入到音罩2内的声波。所述音罩2被设置为用于屏蔽干扰，以提高拾音组件1接收到的声波的信噪比。

所述音罩2上设有拾音腔21，所述拾音组件1安装在所述拾音腔21内。所述拾音腔21的一侧具有拾音口，且所述拾音腔21沿朝向所述拾音口的方向截面逐渐变大。具体实施时，所述拾音腔21的横截面可以是多边形结构，如：四边形、五边形、六边形、八边形等。在本实施例中不对拾音腔21的截面形状作限制。只要通过满足沿朝向所述拾音口的方向，所述拾音腔21的截面逐渐变大即可。

具体使用时，将拾音装置与语音处理设备连接后，在需要远距离拾取声音时，将拾音腔21上的拾音口朝向目标声源，当声音由拾音口进入到拾音腔21内后，会在拾音腔21的内壁上发生反射，反射后的声音会继续向拾音腔21的内部传播，能够起到聚音的作用，有利于提高目标方向声波信号的增益。同时，由于设置的拾音腔21，非目标方向上的声波信号难以进入到拾音腔21内，从而能够屏蔽其他方向上的信号。从而能够最大限度地提高信噪比，方便后续信号的算法处理。

作为一种较佳的实施方式，所述拾音组件1包括安装座11和麦克风12。所述安装座11用于布置麦克风12。所述安装座11安装所述拾音腔21的底部。具体实施时，所述安装座11可以是直接安装在拾音腔21的底部，也可以是通过其他部件安装在所述拾音腔21的底部。具体实施时，可以是焊接，可以螺栓连接，可以卡接，也可以其他常规的连接方式。在使用时，由于所述拾音腔21沿朝向所述拾音口的方向截面逐渐变大，这就使得拾音腔21的具有较好的聚音功能，使得位于拾音腔21底部处的麦克风12能够接收到更强的声音信号。即，当声波进入到拾音腔21内后，会在拾音腔21的内壁上反射，并在反射后继续向朝向拾音腔21底部的方向传播，这就能够将更多的声波信号传播到拾音腔21的底部，能够提高目标声音信号的强度。

所述麦克风12的数量为多个，多个所述麦克风12安装在所述安装座11上。具体地，所述麦克风12可以是卡接在所述安装座11上，也可以嵌设在所述安装座11的表面。通过设置多个麦克风12，能够获得更多的目标声音信号。

作为一种较佳的实施方式，所述安装座11为柱状，所述安装座11的一端与所述拾音腔21的底部连接。具体实施时，所述安装座11可以长方体结构，也可以圆柱体结构。所述安装座11的中心线与所述拾音腔21的中心线重合。多个所述麦克风12分布在所述安装座11的外周。如此，由于声波在拾音腔21的内壁上反射的过程中，声波会不断地经过拾音腔21的轴线位置，如此，能够接收到更多的目标声音信号。具体地，所述安装座11与所述拾音腔21的底部的连接方式，可以是焊接，也可以螺栓连接或其他常规的连接方式。

作为一种较佳的实施方式，所述麦克风12的数量为6-24个。其中，所述麦克风12的数量可以是6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、21个、22个、23个或24个。当然，麦克风12的数量并不仅仅只能是上述所列出的个数，也可以是本领域技术人员根据需要能够选择的个数。

作为一种较佳的实施方式，所述安装座11为圆柱形结构，且多个所述麦克风12均匀分布在所述圆柱形结构的外周上。如此，便于实现麦克风12在安装座11的外周上的均匀分布，有利于接收安装座11外周方向上声波。

为了便于信号的传输，可以在安装座11及拾音腔21底部设置过线孔，以便于将拾音组件1与外部声音处理设备连接。当然，也可以通过无线传输的方式将拾音组件1接收到的信号传输给外部声音处理设备。其具体连接方式及设置方式对于本领域技术人员来讲，属于常规技术手段，在此不再赘述。

实施例2

本实施例提出了一种拾音装置，本实施例包含了实施例1中的内容，不同之处在于：

请参照图1到图4，本实施例中的所述拾音腔21为圆锥孔。即，所述音罩2为锥筒状，由于锥筒状的音罩2本身具有一定的聚声能力，且相比于实施例1中拾音腔21内壁不规则圆滑的形状，锥筒状的音罩2的聚声能力更强，在远距离情况下，如大于30米的距离，进行拾音时，能够提高目标声音信号的增益，同时，锥筒状的音罩2能够阻挡其他方向上的噪声干扰。

当所述音腔21为锥筒状时，不同于一般的圆弧凹面聚音于一点的情形，使用锥筒状的音罩2，使音罩可以在其内部不同位置产生聚声作用，从而利用多个麦克风获取更多的空-时信息，最大限度地提高后续信号处理算法的处理能力，即，有利于降低后续信号处理算法的难度。

作为一种较佳的实施方式，所述音罩2包括第一罩体22和第二罩体23。所述第一罩体22的一侧设有锥孔221；所述第二罩体23上设有通孔231，所述通孔231沿其轴线方向直径逐渐变大或变小；所述第二罩体23与所述第二罩体23的一端连接，且所述锥孔221与所述通孔231连通，以形成所述圆锥孔。即，通过所述第一罩体22和所述第二罩体23，通过增大音罩2，有利于提高聚声作用。具体实施时，所述第二罩体23的数量为一个或多个。如此，可以根据实际需要来增加或减少第二罩体23的数量，以适应不同需要。所述第二罩体23为多个时，多个所述第二罩体23依次连接后与第一罩体22连接，形成一个带有所述圆锥孔的大尺寸音罩2。具体地，第一罩体22与第二罩体23之间通过螺栓连接，且所述螺栓的数量为至少三个，三个螺栓沿所述第一罩体22的外周均匀分布。

作为一种较佳的实施方式，所述第一罩体22上设有第一嵌套部222，所述第二罩体23上设有第二嵌套部232；所述第一嵌套部222与所述第二嵌套部232嵌套连接。所述第一嵌套部222与所述第二嵌套部232之间连接有螺栓，所述螺栓的数量为多个，且多个所述螺栓沿所述第二嵌套部232的外周均匀分布。具体实施时，所述第一嵌套部222上设有第一连接孔，所述第二嵌套部232上设有第二连接孔，所述第二嵌套部232套设在所述第一嵌套部222上，所述第一连接孔与第二连接孔一一对应，且所述第一连接孔与对应的所述第二连接孔之间通过螺栓连接。如此，便于所述第一罩体22与第二罩体23之间的安装和拆卸。有利于根据拾音需要来改变音罩2的大小。

作为一种较佳的实施方式，所述圆锥孔的锥顶角大小为30度-90度。优选地，所述圆锥孔的锥顶角的大小可以为30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度、85度或90度。其中，以所述圆锥孔的锥顶角的大小为60度为最佳。

即，远距离情况下，由于目标信号衰减较大导致阵列拾取信号中目标信息较少，即使采用信号处理算法也提升不大，但通过添加音罩会提高麦克风阵列的指向性，提高信噪比，同时一定程度下阻挡其他区域的噪声，使麦克风阵列在拾音阶段得到更多有用的信息，提高后续信号处理算法的限度。

具体实施时，为了便于在使用时的固定和安装，本装置还包括支架3，所述支架3包括至少一侧板31和一底板32，一个所述侧板31上设有通槽311，且该具有通槽311的侧板31上设有螺栓孔，该具有通槽的侧板被设置为用于与音罩1远离所述拾音口的一端螺栓连接。具体地，柱状的所述安装座的一端凸出于所述音罩2的底部，并卡在所述通槽内。所述底板上设有一调节孔，所述底板通过一穿过该调节孔的螺栓与其他部件连接。当使用时，可通过该调节孔与对应的螺栓配合实现对于音罩1的拾音口方向的调节。

测试例1

针对实施例2，进行了圆锥孔的锥顶角大小对本装置拾音能力的仿真测试，以分析音罩2轴线处不同位置的幅频响应。

测试参数如下表：

表1测试用音罩参数

其中，关于锥顶角θ、底部直径d1(mm)、开口端直径d2(mm)、高度h(mm)以及顶面厚度δ(mm)请参照图5，分别对上述6个音罩2进行测试，利用声学仿真软件进行声压的计算与分析，在仿真时，将麦克风以线性形式旋转在音罩2的轴线上，在轴线上以设置任意的间距，来模拟麦克风位置。

通过仿真测试发现：锥顶角为30度-90度的音罩，自身指向性比较好。一方面开口小的号筒自身波束的主瓣宽度更窄；另一方面,开口小的号筒对目标方向信号的增益更高。此外，在音罩的轴线上，越接近号拾音口的位置，幅频响应的峰谷特征越复杂，因此在设计波束时，要根据音罩2的长度去选取音罩内侧位置的麦克风。

考虑到音罩尺寸、目标拾取信号的频率范围等，将号音罩对应的锥顶角设置在30-90度之间。并且靠近拾音腔底部的位置上幅频响应比较平稳，相频响应变化较小，这是因为内侧直达声和反射声之间的时间差更小，因此尽量将麦克风放置在音罩底部的位置上。

测试例2

为了验证本装置的有效性，在测量角度相同，此处的测量角度是指，音罩的中心线与声源到拾音腔底部之间连线的夹角。本测试例中所使用的测试角度为0度，即，拾音口正对声源。分别在有音罩和无音罩的情况下在消声室中进行测试，并计算传输函数的幅频响应。

测试结果如图6所示，从图中可以看出，有音罩时的声波幅度明显高于没有音罩时10-20db，即，本实用新型所提出的方案能够高拾音效果。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。