声音定向方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种声音定向方法及装置，分别获取第一双向声电换能器、第二双向声电换能器采集的由待定向声源发出的声音信号，并分别记为第一声音信号及第二声音信号；获取第一双向声电换能器与第二双向声电换能器之间的夹角角度；根据第一声音信号、第二声音信号、夹角角度及按预设间隔设置的预设角度确定线性函数，并根据线性函数确定以一个双向声电换能器所在的直线作为基准直线旋转各个预设角度时输出的信号能量；根据各个预设角度上的信号能量确定待定向声源所在的方位角度。相较于传统方法或装置，该方法及装置无需采用传统的多颗全向声电换能器的线性阵列、L行阵列以及方形阵列的方式来进行定位，无需大量计算，其计算量小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及音频处理
，尤其涉及一种声音定向方法及装置。
技术介绍
随着智能家居、智能玩具等新兴行业的兴起和发展，为了提高在同类产品中的竞争力，智能设备的开发商不断地开发出基于人机交互或智能监控等的新功能。在智能设备上能够识别出用户的方位并对此做出反应，已成为智能设备的一项标配功能。目前，基于声学识别出用户的方位一般采用多颗全向麦克风的线性阵列、L行阵列以及方形阵列。麦克风阵列采用的具体方法有：基于波束形成的方法、基于子空间的方法和基于时延估计的方法，这些麦克风阵列算法的问题在于运算量大。因此，导致利用这些方法进行声音定向的方法或装置也存在计算量大的问题。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种计算量小的声音定向的方法及装置。一种声音定向方法，包括：分别获取第一双向声电换能器、第二双向声电换能器采集的由待定向声源发出的声音信号，并分别记为第一声音信号及第二声音信号；获取所述第一双向声电换能器与所述第二双向声电换能器之间的夹角角度；根据所述第一声音信号、所述第二声音信号、所述夹角角度及按预设间隔设置的预设角度确定线性函数，并根据所述线性函数确定以一个所述双向声电换能器所在的直线作为基准直线旋转各个所述预设角度时输出的信号能量；根据各个所述预设角度上的信号能量确定所述待定向声源所在的方位角度。一种声音定向装置，包括：双向信号获取模块，用于分别获取第一双向声电换能器、第二双向声电换能器采集的由待定向声源发出的声音信号，并分别记为第一声音信号及第二声音信号；夹角角度获取模块，用于获取所述第一双向声电换能器与所述第二双向声电换能器之间的夹角角度；角度能量确定模块，用于根据所述第一声音信号、所述第二声音信号、所述夹角角度及按预设间隔设置的预设角度确定线性函数，并根据所述线性函数确定以一个所述双向声电换能器所在的直线作为基准直线旋转各个所述预设角度时输出的信号能量；方位角度确定模块，用于根据各个所述预设角度上的信号能量确定所述待定向声源所在的方位角度。上述声音定向方法及装置，由于只需要分别获取第一双向声电换能器、第二双向声电换能器采集的由待定向声源发出的声音信号，并分别记为第一声音信号及第二声音信号；获取所述第一双向声电换能器与所述第二双向声电换能器之间的夹角角度；再根据所述第一声音信号、所述第二声音信号、所述夹角角度及按预设间隔设置的预设角度确定线性函数，并根据所述线性函数确定以一个所述双向声电换能器所在的直线作为基准直线旋转各个所述预设角度时输出的信号能量；最后，根据各个所述预设角度上的信号能量确定所述待定向声源所在的方位角度。相较于传统方法或装置，无该方法及装置无需采用传统的多颗全向声电换能器的线性阵列、L行阵列以及方形阵列的方式来进行定位，无需大量计算，其计算量小。附图说明图1为一实施例的声音定向方法的流程图；图2为图1的声音定向方法的一个步骤的具体流程图；图3为两个双向声电换能器的相对位置示意图；图4为两个双向声电换能器的采集声音信号指向性的示意图；图5为图1的声音定向方法的另一个步骤的具体流程图；图6为另一个实施例的声音定向方法的流程图；图7为一实施例的声音定向装置的模块结构图；图8为图7的一个模块的单元结构图；图9为图7的另一个模块的单元结构图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“或/和”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。如图1所示，为本专利技术一个实施例的声音定向方法，包括：S110：分别获取第一双向声电换能器、第二双向声电换能器采集的由待定向声源发出的声音信号，并分别记为第一声音信号及第二声音信号。双向声电换能器的指向性为8字型，这种指向性的声电换能器在正向和反向最灵敏即轴向最灵敏，与正反两个方向垂直的两个方向最不灵敏，即与轴向所在直线相互垂直的直线所在的两个方向不能采集到声音信号。需要说明的是，双向声电换能器不能区分是正向还是反向的声音信号。因此，在本实施例中，通过两个相互形成夹角角度的双向声电换能器可实现在0～180度的定向。以一个双向声电换能器所在的直线为基准直线，即以双向声电换能器的轴向所在方向的直线为基准直线。记该双向声电换能器为第一双向声电换能器，其采集的声音信号为第一声音信号。另一个双向声电换能器为第二双向声电换能器，其采集的声音信号为第二声音信号。在本实施例中，仅需要实现在0～180度的定向，因此，可以屏蔽第二双向声电换能器的一个面的声音信号。在其中一个实施例中，双向声电换能器可以具体为双向麦克风。S130：获取所述第一双向声电换能器与所述第二双向声电换能器之间的夹角角度。获取两个双向声电换能器的夹角角度。该夹角角度的范围为：大于0度、小于180度。S150：根据所述第一声音信号、所述第二声音信号、所述夹角角度及按预设间隔设置的预设角度确定线性函数，并根据所述线性函数确定以一个所述双向声电换能器所在的直线作为基准直线旋转各个所述预设角度时输出的信号能量。预设间隔为一较小的角度，预设间隔与定向所要达到的精度相关，如可以为5度或3度。根据夹角角度及按预设间隔设置的预设角度确定线性函数的线性系数。在其中一个实施例中，线性函数是关于第一声音信号及第二声音信号的线性函数。根据线性函数先确定以第一双向声电换能器所在的直线作为基准直线旋转各个所述预设角度时输出的声音信号，再根据该声音信号确定该声音信号对应的信号能量。在另一个实施例中，也可以先计算第一声音信号及第二声音信号分别对应的信号能量，记为第一信号能量及第二信号能量；线性函数是关于第一信号能量及第二信号能量的线性函数；然后再根据线性函数确定以第一双向声电换能器所在的直线作为基准直线旋转各个所述预设角度时输出的信号能量。在其中一个实施例中，可以获取多个时间段的第一声音信号及第二声音信号，第一声音信号对应的信号能量为多个时间段的第一声音信号的信号能量的平均值；第二声音信号对应的信号能量为多个时间段的、第二声音信号的信号能量的平均值。如此，提高定位的准确性。可以理解地，这里的平均值也可以替换为均方根。S170：根据各个所述预设角度上的信号能量确定所述待定向声源所在的方位角度。根据各个所述预设角度上的信号能量的大小，可以确定所述待定向声源所在的方位角度。由于双向声电换能器轴向方向垂直的方向不能接收到的声音信号，因此，可以认定信号能量最小的预设角度即为待定向声源所在的方位角度减去或加上90度，且该方位角度在0～180度之间。又由于信号能量最小的旋转角度可能并不是在预设角度上，且难以确定信号能量最小的情况，因此，可以设定一个阈值，当信号能量等于这个阈值时，认定待定声源所在的方位角度为该信号能量所对应的预设角度减去或加上90度，且该方位角度在0～180度之间。上述声音定向方法，由于只需要分别获取第一双向声电换能器、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声音定向方法，其特征在于，包括：分别获取第一双向声电换能器、第二双向声电换能器采集的由待定向声源发出的声音信号，并分别记为第一声音信号及第二声音信号；获取所述第一双向声电换能器与所述第二双向声电换能器之间的夹角角度；根据所述第一声音信号、所述第二声音信号、所述夹角角度及按预设间隔设置的预设角度确定线性函数，并根据所述线性函数确定以一个所述双向声电换能器所在的直线作为基准直线旋转各个所述预设角度时输出的信号能量；根据各个所述预设角度上的信号能量确定所述待定向声源所在的方位角度。

【技术特征摘要】
1.一种声音定向方法，其特征在于，包括：分别获取第一双向声电换能器、第二双向声电换能器采集的由待定向声源发出的声音信号，并分别记为第一声音信号及第二声音信号；获取所述第一双向声电换能器与所述第二双向声电换能器之间的夹角角度；根据所述第一声音信号、所述第二声音信号、所述夹角角度及按预设间隔设置的预设角度确定线性函数，并根据所述线性函数确定以一个所述双向声电换能器所在的直线作为基准直线旋转各个所述预设角度时输出的信号能量；根据各个所述预设角度上的信号能量确定所述待定向声源所在的方位角度。2.根据权利要求1所述的声音定向方法，其特征在于，所述根据所述第一声音信号、所述第二声音信号、所述夹角角度及按预设间隔设置的预设角度，确定线性函数，并根据所述线性函数以一个所述双向声电换能器所在的直线作为基准直线旋转各个所述预设角度的声音信号的步骤，包括：获取按照预设间隔设置的预设角度，所述预设角度为以一个所述双向声电换能器所在的直线作为基准直线旋转的角度；根据所述预设角度及所述夹角角度确定分别与所述预设角度对应的线性系数；计算所述第一声音信号及所述第二声音信号分别对应的能量大小，分别记为第一信号能量及第二信号能量；根据所述线性系数及所述第一信号能量、所述第二信号能量确定分别与所述预设角度对应的所述线性函数；根据所述线性函数确定所述预设角度上的信号能量。3.根据权利要求1所述的声音定向方法，其特征在于，所述根据各个所述预设角度上的信号能量确定所述待定向声源所在的方位角度的步骤包括：获取各个所述预设角度上的信号能量中的最大值；根据各个所述预设角度上的信号能量与所述最大值确定信号比值；根据所述信号比值确定所述待定向声源所在的方位角度。4.根据权利要求3所述的声音定向方法，其特征在于，所述根据所述信号比值确定所述待定向声源所在的方位角度的步骤，包括：当所述信号比值最小时，确定所述方位角度为所述信号比值对应的预设角度加上90度；或者，当所述信号比值等于预设阈值时，确定所述方位角度为所述信号比值对应的预设角度加上90度再加上或减去所述预设阈值对应的阈值角度，或确定所述方位角度为各个等于预设阈值的所述信号比值对应的预设角度加上90度再加上或减去所述预设阈值对应的阈值角度的平均值。5.根据权利要求1所述的声音定向方法，其特征在于，所述根据各个所述预设角度上的信号能量确定所述待定向声源所在的方位角度的步骤之后，还包括：获取所述方位角度对应的所述预设角度上的信号能量；获取全向信号能量，所述全向信号能量为全向声电换能器采集的声音信号对应的能量大小；所述全向声电换能器与两个所述双向声电换能器的交点重合；根据所述方位角度对应的所述预设角度上的信号能量与所述全向信号能量，确定所述待定向声源的最终方位角度。6.一种声音...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，朱彪，王丽，玛泽亚·费诺兹，
申请(专利权)人：深圳市豪恩声学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44