麦克风装置、电子装置及其音频信号处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种麦克风装置、电子装置及其音频信号处理方法。该麦克风装置包括：一麦克风阵列及一集成电路。麦克风阵列包括以非等间隔呈一直线设置的至少三个麦克风。集成电路电连接至该麦克风阵列。集成电路用以分别将该等麦克风的不同组合混和相加的声音信号经由一时域滤波器处理以产生一输出声音信号，其中输出声音信号在各个频率的各个收音角度的声音增益为实质地均衡。本发明专利技术使得麦克风装置的输出声音信号在各个频率的各个收音角度的声音增益为实质地均衡。当使用者的位置移动时，麦克风装置仍然可提供良好的收音品质，进而增加使用者体验。使用者体验。使用者体验。

【技术实现步骤摘要】
麦克风装置、电子装置及其音频信号处理方法


[0001]本专利技术的实施例是有关于音频装置，特别是有关于一种具有线性麦克风阵列的麦克风装置、电子装置及其音频信号处理方法。

技术介绍

[0002]随着科技进步，可携式电子装置、个人电脑、笔记本电脑已被广泛使用，且对使用麦克风阵列的产品的需求也随之增加。举例来说，麦克风阵列可包括多个麦克风，且会被以一预定方式进行排列设置藉以撷取声音信号。传统的麦克风阵列例如为线性麦克风阵列，且线性麦克风阵列中的各个麦克风以等间隔而一直线排列。
[0003]图5A为等间隔排列的线性麦克风阵列的示意图。麦克风阵列500例如包括N个麦克风以相同间隔(例如为麦克风距离l)呈一直线排列。为了便于说明，在图5A中绘示3个麦克风5011～5013。声音信号的波前(wavefront)520与麦克风5011～5013的中心轴的对准方向522之间具有一收音角度θ。若声速为c且声音信号的频率为f，则声音信号波长λ＝c/f。其中，麦克风距离l、信号接收角度及声音信号波长λ均会影响麦克风阵列500所接收的声音信号的强度。当麦克风阵列500使用N颗麦克风时，则麦克风500的输出声音信号A
out
可用式(1)表示：
[0004][0005]当使用等间隔排列的麦克风阵列500时，若声音信号的频率越低，则相应的收音场形的变化较为平缓且收音范围越宽，故容易收到过多环境声音(噪声)。若声音信号的频率越高，则相应的收音场形的变化越剧烈且收音范围变窄。当使用者稍微移动位置，收音的品质就变差(音量变小)，且不同频段收音的品质不一致。
[0006]图5B及图5C为等间隔的线性麦克风阵列在不同频率的极性图。在图5B及图5C中，外圈的数字为收音角度，其中0度为使用者位置或麦克风所对准的方向，且不同的同心圆例如代表不同的增益值(单位以dB表示)。举例来说，给定麦克风距离l为20公分，当声音信号在800Hz的频率时，麦克风阵列500的收音场形如图5B的曲线501所示，其中在靠近0度角(即声源方向)及180度角附近的角度范围具有较良好的增益，且在90度及-90度角的增益较差，约衰减18dB。类似地，当声音信号在4000Hz的频率时，麦克风阵列500的收音场形如图5C的曲线502所示，其中在靠近0度角(使用者位置)、正负30度角、正负60度角、正负120度角、正负150度角、180度角才会有较良好的增益，且在多个特定收音角度的增益明显较差。因此，在声音频率为4000Hz时，麦克风阵列500接收使用者语音的范围很小，且收到环境噪声的比例较高。
[0007]详细而言，使用等间隔的麦克风阵列500并无法在不同频率的各个收音角度得到均衡一致的收音效果，故会降低使用者体验。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术的实施例提供一种具有线性麦克风阵列的麦克风装置、电子装置及音频信号处理方法以解决上述问题。
[0009]本专利技术的实施例提供一种麦克风装置，包括：一麦克风阵列及一集成电路。麦克风阵列包括以非等间隔呈一直线设置的至少三个麦克风。集成电路电连接至该麦克风阵列。集成电路用以分别将该等麦克风的不同组合混和相加的声音信号经由一时域滤波器处理以产生一输出声音信号。
[0010]本专利技术的实施例更提供一种音频信号处理方法，包括下列步骤：提供一麦克风阵列，其中麦克风阵列包括以非等间隔呈一直线设置的至少三个麦克风；分别将该等麦克风的不同组合混和相加的声音信号经由一时域滤波器处理以产生一输出声音信号，其中该输出声音信号为一时域声音信号，且该输出声音信号在各个频率的各个收音角度的声音增益为实质地均衡。
[0011]本专利技术的实施例更提供一种电子装置，包括：一麦克风装置及一处理器。麦克风装置包括一麦克风阵列及一集成电路。麦克风阵列包括以非等间隔呈一直线设置的至少三个麦克风。集成电路电连接至该麦克风阵列。集成电路用以分别将该等麦克风的不同组合混和相加的声音信号经由一时域滤波器处理以产生一输出声音信号。处理器电连接至该麦克风装置，并用以将该输出声音信号进行快速傅立叶转换以得到一频域声音信号以进行语音辨识。
[0012]本专利技术使得麦克风装置的输出声音信号在各个频率的各个收音角度的声音增益为实质地均衡。当使用者的位置移动时(即收音角度改变时)，麦克风装置仍然可提供良好的收音品质，进而增加使用者体验。
附图说明
[0013]图1为依据本专利技术一实施例中的麦克风装置的方块图。
[0014]图2A为依据本专利技术一实施例中的麦克风阵列进行音频处理的流程的示意图。
[0015]图2B及图2C为依据本专利技术图2A的实施例中在不同频率的极性图。
[0016]图3A为依据本专利技术另一实施例中的麦克风阵列进行音频处理的流程的示意图。
[0017]图3B为依据本专利技术图3A实施例中的不同麦克风阵列的频率响应的示意图。
[0018]图3C为依据本专利技术又一实施例中的麦克风装置进行音频处理的流程的示意图。
[0019]图4A为依据本专利技术一实施例中的音频信号处理方法的流程图。
[0020]图4B为依据本专利技术图4A的实施例中步骤S420的流程图。
[0021]图5A为等间隔排列的线性麦克风阵列的示意图。
[0022]图5B及图5C为等间隔的线性麦克风阵列在不同频率的极性图。
[0023]附图标号
[0024]100～麦克风装置；
[0025]102、200、300～使用者；
[0026]103～人声信号；
[0027]110～集成电路；
[0028]120～麦克风阵列；
[0029]121－12N～麦克风；
[0030]202－206、231－236、302－308～声音信号；
[0031]331－338、371－380～声音信号；
[0032]240、340、382～输出声音信号；
[0033]211－213、311－314、361－365～滤波器；
[0034]210、310、360～音频处理阶段；
[0035]261－261、501－502、3001－3005～曲线；
[0036]520～波前；
[0037]522～对准方向；
[0038]5011－5013～麦克风；
[0039]θ～收音角度；
[0040]D1－D4～麦克风距离；
[0041]S410、S420－S426～步骤。
具体实施方式
[0042]以下说明为完成专利技术的较佳实现方式，其目的在于描述本专利技术的基本精神，但并不用以限定本专利技术。实际的
技术实现思路
必须参考之后的权利要求范围。
[0043]于权利要求中使用如“第一”、“第二”、“第三”等词用来修饰权利要求中的元件，并非用来表示之间具有优先权顺序，先行关系，或者是一个元件先于另一个元件，或者是执行方法步骤时的时间先后顺序，仅用来区别具有相同名字的元件。
[0044]图1是显示依本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种麦克风装置，其特征在于，包括：一麦克风阵列，包括以非等间隔呈一直线设置的至少三个麦克风；以及一集成电路，电连接至所述麦克风阵列，所述集成电路用以分别将所述麦克风的不同组合混和相加的声音信号经由一时域滤波器处理以产生一输出声音信号。2.如权利要求1所述的麦克风装置，其特征在于，所述输出声音信号为一时域声音信号，且所述输出声音信号在各个频率的各个收音角度的声音增益为实质地均衡。3.如权利要求1所述的麦克风装置，其特征在于，所述麦克风依序包括一第一麦克风、一第二麦克风、及一第三麦克风，且具有最短麦克风距离的所述第一麦克风及所述第二麦克风所相应的所述时域滤波器为一高通滤波器，且具有最长麦克风距离的所述第一麦克风及所述第三麦克风所相应的所述时域滤波器为一低通滤波器；其中所述第二麦克风及所述第三麦克风的组合所相应的所述时域滤波器为一带通滤波器。4.如权利要求3所述的麦克风装置，其特征在于，所述麦克风的不同组合相应的各时域滤波器所对应的频带互不重叠。5.如权利要求3所述的麦克风装置，其特征在于，在所述麦克风的不同组合中有一预定数量的第一组合的麦克风距离相同。6.如权利要求5所述的麦克风装置，其特征在于，各第一组合相应的所述时域滤波器所对应的频带重叠，且所述集成电路将各第一组合所相应的所述时域滤波器所产生的声音信号除以所述预定数量再与其他各时域滤波器所产生的声音信号混合相加以产生所述输出声音信号。7.如权利要求1所述的麦克风装置，其特征在于，所述集成电路将所述输出声音信号传送至一后端处理装置，且所述后端处理装置将所述输出声音信号进行快速傅立叶转换以得到一频域声音信号以进行语音辨识。8.一种音频信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：提供一麦克风阵列，其中所述麦克风阵列包括以非等间隔呈一直线设置的至少三个麦克风；以及分别将所述麦克风的不同组合混和相加的声音信号经由一时域滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涵一，
申请(专利权)人：纬创资通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：