[发明专利]一种应用双麦克风定向传声的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，尤其涉及一种应用双麦克风定向传声的方法及装置。

背景技术

麦克风置于噪音较大的应用场所，环境噪音和发言人语音同时被麦克风采集，影响语音质量。基于数字扩声的会议系统，有多个讲话者，多路麦克风语音输入，当与会者位置相邻且同时发言时，每个发言人面前的麦克风会采集到由侧面传来的相邻发言人的语音信号，多路这样采集的语音经过音频处理器混音，再通过扬声器播放出来，导致语音清晰度下降，影响数字会议系统的扩声质量。

噪音处理一直是音频处理的一个技术难点，常规的噪音抑制技术如单麦克风谱减语音增强技术，只能抑制稳态噪声，消除非平稳噪声效果不佳，对会议环境下侧向来的说话声抑制能力不足。利用具有一定指向性的麦克风，可以屏蔽特定方向的噪音，实现定向传声。多颗麦克风组成阵列采集语音，利用阵列信号处理技术对语音进行空间滤波处理，也可以屏蔽特定方向的环境噪音，使麦克风阵列具有指向性，实现定向传声的功能。

阵列信号处理方法的信噪比正比于阵元数量，阵元数量加倍，信噪比提高6dB。因此，基于两颗麦克风的简单麦克风阵列，难以获得较高的信噪比。受产品外观及尺寸设计等应用条件的约束，在实际应用中，用增加麦克风数量提高定向传声性能的方法存在一定的局限性。现有的一阶微分麦克风阵列采集的语音，在时域里做处理，存在以下困难：做延时处理时，两个麦克风采样样点的延时为整数个样点数，需要精确控制两个麦克风的物理间距，与工艺的灵活性要求抵触；低通滤波器是频率的反比函数，FIR或IIR滤波难以实现特定函数的滤波效果；因此，基于时域处理的一阶微分麦克风的语音效果不好。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是：基于时域处理的一阶微分麦克风的语音效果不好，具体为：现有的一阶微分麦克风阵列采集的语音，做延时处理时，两个麦克风采样样点的延时为整数个样点数，需要精确控制两个麦克风的物理间距，与工艺的灵活性要求抵触；低通滤波器是频率的反比函数，FIR或IIR滤波难以实现特定函数的滤波效果。

(二)技术方案

为此目的，本发明提出了一种应用双麦克风定向传声的方法，包括以下步骤：

将前后两个麦克风采集的语音信号转换为两路频域信号，得到第一频域信号和第二频域信号；

计算所述第一频域信号和第二频域信号的前指向性数据和后指向性数据，并将所述指向性数据进行组合；

对组合后的频域信号进行低通滤波；

将滤波后的信号转换为时域信号进行语音输出。

优选地，所述将前后两个麦克风采集的语音信号转换为两路频域信号，具体包括：

将前后两个麦克风采集的语音信号分别进行分帧处理；

对每帧语音信号进行加窗处理；

将加窗后的语音信号进行FFT变换得到两路频域信号。

优选地，所述计算所述第一频域信号和第二频域信号的前指向性数据和后指向性数据，并将所述指向性数据进行组合，具体包括：

调整第二频域信号的幅度使其与第一频域信号的幅度保持一致；

根据信号采样频率和前后两个麦克风之间的距离计算所述第一频域信号和第二频域信号的前指向性数据和后指向性数据；

根据调节因子将所述前指向性数据和后指向性数据进行组合。

优选地，所述根据信号采样频率和前后两个麦克风之间的距离计算所述第一频域信号和第二频域信号的前指向性数据和后指向性数据，具体包括：

根据信号采样频率和前后两个麦克风之间的距离对所述第二频域信号进行相位变换使其与所述第一频域信号的相位一致；

将第一频域信号和相位转换后的第二频域信号相减获取前指向性数据；

根据信号采样频率和前后两个麦克风之间的距离对所述第一频域信号进行相位变换使其与所述第二频域信号的相位一致；

将第二频域信号和相位转换后的第一频域信号相减获取后指向性数据。

优选地，所述调节因子用于控制双麦克风的零点指向。

优选地，所述对组合后的频域信号进行低通滤波，具体包括：

根据前后两个麦克风组成的麦克风阵列的物理参数解析滤波器系数；

当端射方向上麦克风阵列的频率响应为平直时对组合后的频域信号进行低通滤波。

此外，本发明还提供了一种应用双麦克风定向传声的装置，包括：

FFT转换模块，用于将前后两个麦克风采集的语音信号转换为两路频域信号，得到第一频域信号和第二频域信号；