[发明专利]一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法及其采集装置

说明书

一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法及其采集装置，该语音信号采集方法包括步骤：获取多组语音信号，使每组语音信号包括相间或相邻两个麦克风的语音信号，将每一组中的两路语音信号分别进行转换处理，得到两路语音信号分别对应的数字信号，根据得到的数字信号合成处理得到多声道的立体声信号。由于对麦克风语音信号采用了交叉注入的采集方式，使得相邻或相间的麦克风的语音信号可作为采样参考，既能让每一组语音信号的获取通道具备独立的获取能力，也可实现不同采集位置的同步采集要求，利于提高语音信号的混合采集效果，利于降低多通道麦克风阵列同步采集的设计难度，还利于提高麦克风阵列的语音信号采集的拓展性。

技术领域

本申请涉及语音信号处理领域，具体涉及一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法及其采集装置。

背景技术

目前，麦克风信号采集器普遍采用独立模数转换ADC在微控制器的控制下下完成数字对语音信号的采集，与传统独立模拟信号ADC采集技术相比，双通道立体声采集技术具有低成本、低功耗、高采样位数、可编程增益控制、较好的同步采集特性、快速AD转换时间等优点，其被广泛用于人工智能语音信号采集终端、数字通讯相机及移动设备语音信号采集及处理领域，是实现设备数字化的一个关键技术。

如图1所示，为现有技术方案中使用独立模数转换ADC就行数据采集的基本组成结构，其包括麦克风语音传感单元麦克风1、信号放大单元2、数模转换ADC单元3、数据读写控制单元11、时钟发生单元10、PC上位机单元12和存储单元13。时钟发生单元10提供频率为fCLK的时钟信号，模数转换ADC电路单元3在上述产生的时钟fCLK驱动下实现将双通道立体声语音信号模拟信号转换为数字信号的过程，然后数据读写控制单元11使用相同速度的采样时钟（频率为fCLK）将此数字信号进行读出并存储，最后使用存储单元13对数字信号进行存储，从而获得期望的语音信号。

对于图1示意的技术方案，将信号放大电路和数模转换电路分离开来，放大电路的放大增益大小难以一致，不能根据输入信号的幅度大小对增益系数进行动态调整，因此会出现信号过放导致的饱和失真的现象。请进一步参考图2中的现有技术方案的数据采集器的测试结果，其中x1所示的是两条曲线代表采集到的两个通道的语音信号的波形，所述实验中两麦克风置于离声源相同距离的位置，从曲线结果可见，在信号的特征点处，如波峰和波谷处，其在时间轴上出现的时间点在同一时刻，可定性的判断出两信号采集的同步特性，如果需要量化采集同步采集的精度可通过互相关函数进行量化测评。

由此可知，现有技术存在如下缺点：（1）语音信号采集器的采样率受采集通道数量和数据读写控制单元核心控制器主频及数字传输带宽的限制，如当PC上位机通过USB线缆与数据读写控制单元通信时，由于USB数据传输带宽的限制，在USB接口进行数据读出时采样速率为200K、量化位数为12位的采集器通道数量不能无限制的扩展，通常只能容纳10通道左右的数据同时采集。

（2）数模转换器ADC由于其时钟频率较高，在多通道麦克风语音信号采集电路设计时会遇到时钟驱动能力不足、信号衰减导致采集不同步，电路设计复杂且成本高昂的现象。此外，普通采集器的前置放大电路在电路设计及集成过程中由于电阻、电容等电子器件参数的差异将导致每个通道的放大倍率差别较大，且极易受到外界环境变化的干扰，从而产生模数转换器信号采集的不同步现象恶化及噪声严重的问题。

发明内容

在此本申请实际解决的技术问题是如何多通道采集麦克风阵列的语音信号及获得较优采集效果。为解决上述问题，本申请提供一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法及其采集装置。

根据第一方面，本申请实施例提供一种用于麦克风阵列的语音信号采集方法，包括以下步骤：

获取多组语音信号，每组语音信号包括相间或相邻两个麦克风的语音信号；

将每一组中的两路语音信号分别进行转换处理，得到所述两路语音信号分别对应的数字信号；

根据所述数字信号合成处理得到多声道的立体声信号。