基于UWB定位的立体声合成方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种基于UWB定位的立体声合成方法、系统、设备及存储介质，本发明专利技术的立体声合成方法通过在移动音源上安装UWB定位标签，并且在移动音源周围设置一套UWB无线定位系统，系统包括3个以上锚点，锚点和标签之间进行通信，实时计算标签与各个锚点的距离同时上传至上位机；同时将随音源移动的麦克风采集的单声道音频信号上传至上位机；上位机利用声像再现技术，将麦克采集到的单声道声音和标签的位置信息并利用HRTF融合生成立体声音频信号。本发明专利技术的立体声合成方法实现了对于移动音源只获取单声道音频的情况下，就能完成立体声拾取合成。合成。合成。

【技术实现步骤摘要】
基于UWB定位的立体声合成方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及音频处理
，尤其涉及一种基于UWB定位的立体声合成方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]一般的立体声拾音技术，通过2只性能参数相同的麦克间隔不同的距离或者摆成特定角度，因为麦克具有指向性，对各方向的声音灵敏度不同，在采集声音时会产生声级差；2只麦克之间距离的大小，决定了拾取到的2路声音的时间差。立体声音频正是利用采集到的2路音频的声级差/时间差，将两路声音融合，从而构造出立体声的层次感。常用的立体声拾音技术有XY制式，MS制式和AB制式，主要是根据两只麦克风之间的夹角和距离来区分，当然还有用多只麦克风拾音的方法。
[0003]但不论是哪一种拾音方法都存在一下局限：
[0004]麦克风拾音范围有限；拾音麦克风是固定的，如果音源距离较远，效果和灵敏度会受到比较大的影响。
[0005]对移动的音源效果不佳；移动音源离麦克风的距离不固定，拾音效果会造成比较大的损失；多个音源同时移动，效果就更差了。
[0006]特别是针对现场录音或者是舞台剧等需要现场录音的应用场景，本身舞台面积就比较大，另外演员的位置又会随时变化，而且还存在多个演员同时移动的情况。
[0007]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的在于解决现有技术缺乏针对移动音源的立体声拾音合成方法。
[0009]本专利技术第一方面提供了一种基于UWB定位的立体声合成方法，所述立体声合成方法包括：
[0010]将UWB定位标签安装在移动音源上；
[0011]在所述移动音源的周围布设UWB无线定位系统，所述UWB无线定位系统包括至少3个锚点；
[0012]建立所述UWB定位标签和所述UWB无线定位系统的通信连接；
[0013]建立所述UWB定位标签与上位机以及所述UWB无线定位系统与所述上位机的通信连接；
[0014]通过所述移动音源采集得到单声道音频信号，并将所述单声道音频信号上传至所述上位机；
[0015]通过所述UWB定位标签获取得到所述移动音源分别与各个所述锚点的距离，并将所述移动音源分别与各个所述锚点的距离上传至所述上位机；
[0016]在所述上位机中通过多边定位算法获得所述移动音源在所述UWB无线定位系统中的第一定位位置；
[0017]确定听众在所述UWB无线定位系统外围的第二定位位置；
[0018]基于所述第一定位位置和所述第二定位位置获得音频输出的方位数据；
[0019]通过HRTF音频处理方法将所述单声道音频信号与所述方位数据进行融合生成立体声音频信号。
[0020]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述通过所述UWB定位标签获取得到所述移动音源分别与各个所述锚点的距离包括：
[0021]通过所述UWB定位标签向各个所述锚点均重复发送2次测距信号；
[0022]记录2次测距信号分别到达各个所述锚点花费的第一时长和第二时长；
[0023]接收各个所述锚点分别对于2次所述测距信号反馈的2次响应信号；
[0024]记录各个所述锚点2次所述响应信号分别到达所述UWB定位标签花费的第三时长和第四时长；
[0025]基于所述第一时长、所述第二时长、所述第三时长和所述第四时长并通过DS
‑
TWR测距算法计算得到所述UWB定位标签与各个所述锚点的距离。
[0026]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述在所述上位机中通过多边定位算法获得所述移动音源在所述UWB无线定位系统中的第一定位位置包括：
[0027]对于每个所述锚点，获取所述锚点的坐标以及所述锚点与所述移动音源之间的距离；
[0028]对于每个所述锚点，以所述锚点的所述坐标为圆心，以所述锚点与所述移动音源之间的距离为半径建立所述锚点对应的圆方程；
[0029]构建各个所述锚点对应的圆方程集；
[0030]利用最小二乘法求取所述圆方程集的近似解，并以所述近似解作为所述移动音源在所述UWB无线定位系统中的第一定位位置。
[0031]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述确定听众在所述UWB无线定位系统外围的第二定位位置包括：
[0032]建立各个所述锚点之间的外围连线；
[0033]从所述外围连线找到与所述听众最接近的目标连线；
[0034]以所述目标连线的中点的坐标作为听众在所述UWB无线定位系统外围的第二定位位置。
[0035]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述基于所述第一定位位置和所述第二定位位置获得音频输出的方位数据包括：
[0036]以所述第一定位位置作为基准点，建立方位坐标系，所述方位坐标系包括相互垂直的横轴和竖轴，其中，所述横轴与所述第二定位位置所在的所述目标连线平行；
[0037]在所述方位坐标系的基准下，基于所述第一定位位置和所述第二定位位置计算得到所述听众和所述移动音源之间的距离以及所述听众和所述移动音源之间的相对位置数据。
[0038]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述上位机、所述锚点和所述标签均包括主控单元、UWB模块、ADC模数转换模块、RF射频收发单元以及天线。
[0039]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述UWB无线定位系统设置有3个锚点，3个所述锚点之间呈三角形分布。
[0040]本专利技术第二方面提供了一种基于UWB定位的立体声合成系统，所述立体声合成系统包括：
[0041]UWB定位标签，所述UWB定位标签用于安装在移动音源上；
[0042]UWB无线定位系统，所述UWB无线定位系统布设在所述移动音源的周围，所述UWB无线定位系统包括至少3个锚点，所述UWB定位标签与所述UWB无线定位系统通信连接；
[0043]上位机，所述上位机与所述UWB定位标签和所述UWB无线定位系统通信连接；
[0044]所述移动音源用于采集单声道音频信号并将所述单声道音频信号上传至所述上位机；
[0045]所述UWB定位标签用于获取得到所述移动音源分别与各个所述锚点的距离，并将所述移动音源分别与各个所述锚点的距离上传至所述上位机；
[0046]所述上位机用于通过多边定位算法获得所述移动音源在所述UWB无线定位系统中的第一定位位置；确定听众在所述UWB无线定位系统外围的第二定位位置；基于所述第一定位位置和所述第二定位位置获得音频输出的方位数据；以及通过HRTF音频处理方法将所述单声道音频信号与所述方位数据进行融合生成立体声音频信号。
[0047]本专利技术第三方面提供了一种基于UWB定位的立体声合成设备，所述基于UWB定位的立体声合成设备包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；
[0048]所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB定位的立体声合成方法，其特征在于，所述立体声合成方法包括：将UWB定位标签安装在移动音源上；在所述移动音源的周围布设UWB无线定位系统，所述UWB无线定位系统包括至少3个锚点；建立所述UWB定位标签和所述UWB无线定位系统的通信连接；建立所述UWB定位标签与上位机以及所述UWB无线定位系统与所述上位机的通信连接；通过所述移动音源采集得到单声道音频信号，并将所述单声道音频信号上传至所述上位机；通过所述UWB定位标签获取得到所述移动音源分别与各个所述锚点的距离，并将所述移动音源分别与各个所述锚点的距离上传至所述上位机；在所述上位机中通过多边定位算法获得所述移动音源在所述UWB无线定位系统中的第一定位位置；确定听众在所述UWB无线定位系统外围的第二定位位置；基于所述第一定位位置和所述第二定位位置获得音频输出的方位数据；通过HRTF音频处理方法将所述单声道音频信号与所述方位数据进行融合生成立体声音频信号。2.根据权利要求1所述的基于UWB定位的立体声合成方法，其特征在于，所述通过所述UWB定位标签获取得到所述移动音源分别与各个所述锚点的距离包括：通过所述UWB定位标签向各个所述锚点均重复发送2次测距信号；记录2次测距信号分别到达各个所述锚点花费的第一时长和第二时长；接收各个所述锚点分别对于2次所述测距信号反馈的2次响应信号；记录各个所述锚点2次所述响应信号分别到达所述UWB定位标签花费的第三时长和第四时长；基于所述第一时长、所述第二时长、所述第三时长和所述第四时长并通过DS
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TWR测距算法计算得到所述UWB定位标签与各个所述锚点的距离。3.根据权利要求2所述的基于UWB定位的立体声合成方法，其特征在于，所述在所述上位机中通过多边定位算法获得所述移动音源在所述UWB无线定位系统中的第一定位位置包括：对于每个所述锚点，获取所述锚点的坐标以及所述锚点与所述移动音源之间的距离；对于每个所述锚点，以所述锚点的所述坐标为圆心，以所述锚点与所述移动音源之间的距离为半径建立所述锚点对应的圆方程；构建各个所述锚点对应的圆方程集；利用最小二乘法求取所述圆方程集的近似解，并以所述近似解作为所述移动音源在所述UWB无线定位系统中的第一定位位置。4.根据权利要求3所述的基于UWB定位的立体声合成方法，其特征在于，所述确定听众在所述UWB无线定位系统外围的第二定位位置包括：建立各个所述锚点之间的外围连线；从所述外围连线找到与所述听众最接近的目标连线；以所述目标连线的中点的坐标作为听众在所述UWB无线定位系统外围的第二定位位
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【专利技术属性】
技术研发人员：韦伟才，
申请(专利权)人：深圳市龙芯威半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：