[发明专利]带相位自校正功能的声聚焦麦克风阵列长距离拾音装置

说明书

带相位自校正功能的声聚焦麦克风阵列长距离拾音装置，涉及拾音设备。设有声聚焦机构、麦克风阵列、相位自校正模块、波束对准模块和语音增强模块；声聚焦机构用于麦克风声场的聚焦，声聚焦机构安装在麦克风前端；麦克风阵列用于多通道采集语音信号、前置处理和模数转换；相位自校正模块用于对每个麦克风阵列单元声聚焦引入的相位差进行自校正；波束对准模块用于根据目标说话人方向调整各通道时延进行声源方向对准；语音增强模块用于运行麦克风阵列语音增强算法增强语音。结合声聚焦机构进行语音增强，具有对远距离语音的高质量拾音效果。采用相位自校正方法校正声聚焦机构引入的相位差，在形成声场聚焦效果的同时，保证麦克风阵列语音增强效果。

技术领域

本发明涉及一种拾音设备，尤其是涉及一种带相位自校正功能的声聚焦麦克风阵列长距离拾音装置。

背景技术

在智能家居、演出、演讲、会议等领域，具备长距离语音采集功能的拾音装置可远距离获取说话人的语音从而极大地提高远距离语音质量和后端语音信号处理性能。但在实际复杂背景噪声条件下进行远距离语音采集具有极大困难。语音长距离传输造成的严重衰减，加上环境噪声的存在，使得远距离语音采集装置需利用高指向性来保证远距离语音的采集质量。

目前的长距离拾音装置主要采用干涉管结构的枪式麦克风或声学聚焦结构(喇叭型、抛物型)形成高指向性。

中国专利ZL 2010105911582公开了一种视频定位的长距离拾音装置，该装置在以摄像机为中心的圆周安装2个指向麦克风构成高指向性声聚焦桶，并在桶侧壁外安装2个全向麦克风用于获取参考噪声，该装置随摄像头转动时操作员可根据视频图像内容进行对焦、视频定位后获取与摄像头同方向的长距离语音信号。

但由于利用固定波束高指向性的长距离拾音装置只能形成固定的指向性波束，必须依赖云台等装置的回转来对准远距离目标说话人，增加了云台及随动回转部分的系统复杂度，使得安装和使用均比较复杂；同时，对于快速、频繁移动的远距离目标说话人，机械回转装置往往无法及时进行跟踪。

麦克风阵列通过组成多个麦克风可对不同方向上的信号形成不同响应，具有波束扫描、声源定位、跟踪等功能，可提高背景噪声下的语音采集质量，且无需机械转动装置即可利用波束扫描算法来实现波束扫描。

中国专利ZL 2012103200049公开了一种带声源方向跟踪功能的麦克风阵列语音增强装置，该装置利用平行滤波器结构结合波束扫描可以实现对移动声源的语音增强处理。

但是，对于上述安保、安防、刑侦、维稳等领域室外场距离语音采集场合，由于距离远造成的严重信号衰减，微弱的麦克风阵列接收信号往往被严重背景噪声掩盖，无法采集到较高质量的远距离语音。

通过结合声聚焦机构和麦克风阵列形成声聚焦麦克风阵列可首先进行声信号聚焦，然后再利用麦克风阵列技术改善远距离噪声条件下室外远距离语音采集的性能。但是，由于常规麦克风阵列语音增强算法均基于平面波假设提出，以入射波为平面波的远场情况为前提，即以来自远场的入射语音及噪声均以平行波的形式入射到麦克风阵列各接收麦克风单元中作为增强算法有效的前提条件。而声聚焦机构的安装使得平行入射声波被声聚焦机构聚焦的同时，平行波之间原本相同的相位经过声聚焦后发生变化，产生了相位差。此时，由于已不满足平行入射的前提条件，仍然采用传统的麦克风阵列语音增强算法将无法对声聚焦机构聚焦后的麦克风阵列语音信号获得理想的语音增强性能。

从上述分析可知，直接结合声聚焦机构和麦克风阵列将无法达到聚焦声场后增强麦克风阵列语音的理想效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有仍然采用传统的麦克风阵列语音增强算法将无法对声聚焦机构聚焦后的麦克风阵列语音信号获得理想的语音增强性能等问题，提供一种带相位自校正功能的声聚焦麦克风阵列长距离拾音装置。

本发明设有：