[发明专利]一种麦克风阵列装置及基于该装置的移动声源可听化方法

说明书

本发明公开了一种麦克风阵列装置及基于麦克风阵列的移动声源可听化方法。本发明的技术方案是：包括如下步骤：a、麦克风阵列采集经过噪声信号；b、消除步骤a中所采集信号的多普勒效应；c、将步骤b中消除掉多普勒效应的信号进行波束成形处理；d、将步骤c中经过波束成形处理的信号进行频谱建模合成形成虚拟声源，实现移动声源可听化。本发明提供的方案先通过消除多普勒效应技术去除麦克风阵列接收移动声源信号的多普勒效应，进而可以利用波束成形技术。波束成形可以滤除空间中非关注点的干扰声源，只聚焦于目标声源，从而优化逆向模型，为可听化提供更真实的声源信号。同时通过频谱建模合成方法，将还原的声源进行再合成，适用于不同的虚拟现实场景。

技术领域

本发明涉及音讯处理技术领域，特别涉及一种麦克风阵列装置及基于麦克风阵列的移动声源可听化方法。

背景技术

可听化是将采集到的或者合成的声音真实的回放给人听的过程。现有的可听化中，移动声源的合成技术主要分为两大类：正向模型和逆向模型。

正向模型需要知道声源的物理原理或者频域时域信息。现有的正向模型里面，主要有物理建模和经验公式两种方式。然而对于复杂声源，比如移动声源或者多零件的大型设备，物理模型很难准确建立。经验公式难以准确还原声源，而且并不是所有声源都有经验公式。除此之外，由于人耳的灵敏度非常高，直接通过正向模型合成的声音往往缺乏真实性。

逆向模型主要通过麦克风采集声音，进行对声音的还原，因而可以克服正向模型真实性不足的劣势。然而麦克风直接采集到的声音包含了空间中所有声源发出的声音，并且含有多普勒效应，不能直接用于波束成形或者可听化回放。波束成形又叫波束成型、空域滤波，是一种使用传感器阵列定向发送和接收信号的信号处理技术。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种为移动声源可听化提供更真实的声源信号的麦克风阵列装置及基于麦克风阵列的移动声源可听化方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种麦克风阵列装置，包括支撑框架以及设置在支撑框架上的多个麦克风组，每个麦克风组均包括若干个麦克风，所述多个麦克风组在支撑框架上呈阿基米德螺线二维阵列设置。

优选的，多个麦克风在支撑框架上所占的区域大小为0.5X0.5m，相邻麦克风之间的距离为0.04~0.06m。

优选的，所述支撑框架为铝制框架。

一种基于麦克风阵列的移动声源可听化方法，包括如下步骤：

a、麦克风阵列采集经过噪声信号；

b、消除步骤a中所采集信号的多普勒效应；

c、将步骤b中消除掉多普勒效应的信号进行波束成形处理；

d、将步骤c中经过波束成形处理的信号进行频谱建模合成形成虚拟声源，实现移动声源可听化。

优选的，所述步骤c中，可利用波束成形聚焦于多个移动声源，定位各个声源的位置并还原声源信号。

优选的，所述步骤c中，将不同速度下还原信号提取出来的各个参数进行插值，实现声重建可预测没有测到的速度下的移动声源信号。

优选的，所述步骤d中，将波束成形的输出信号进行参数化，分别提取出纯音部分的振幅，频率和相位，噪声部分的包络，则可以合成任意长度的信号。

本发明相对于现有技术具有如下优点，本技术先通过消除多普勒效应技术去除麦克风阵列接收移动声源信号的多普勒效应，进而可以利用波束成形技术。波束成形可以滤除空间中非关注点的干扰声源，只聚焦于目标声源，从而优化逆向模型，为可听化提供更真实的声源信号。同时通过频谱建模合成方法，将还原的声源进行再合成，适用于不同的虚拟现实场景。

附图说明

图1为本发明的麦克风阵列装置的结构示意图；