CN101394679B - 声源定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明较佳实施例提供一种声源定位系统，其包括一个安装有声源定位程序的手持装置，该手持装置包括至少一个用于接收声源讯号的麦克风，所述的声源定位程序利用波束形成算法计算出麦克风的接收声音讯号的总电压，通过所述总电压计算出麦克风接收声音讯号的能量分布以确定声源的方位。本发明还提供一种声源定位方法。利用本发明，可以改善声音传输品质。

Description

声源定位系统及方法

技术领域

本发明涉及一种声源定位系统及方法。

背景技术

市面上多数手持电子装置，如手机都内置有麦克风用来传输声音。

然而，当手机处于免提状态模式时，传统手机通常没法确定声源的位置，无法传输清晰的语音讯息从而降低通话质量。

当手机处于电话会议模式时，由于声源方向是会变化的，而此时如果手机无法准确定位声源方位，亦无法传输高品质声音。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种声源定位系统，其可准确确定声源方位，并提高麦克风在声源方位的感度以提高声音传输品质。

鉴于以上内容，还有必要提供一种声源定位方法，其可准确确定声源方位，并提高麦克风在声源方位的感度以提高声音传输品质。

本发明较佳实施例提供一种声源定位系统，运行于手持装置中，该手持装置包括至少一个用于接收声源讯号的麦克风，所述的声源定位系统根据计算公式 $V=\underset{m=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_m\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{mu})$ 和 $u=\frac{2\mathrm{\πd}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\θ}$ 计算出所述麦克风接收声音讯号的总电压，其中，d为麦克风间距；λ为声波波长；n为麦克风的数量；m为第m个麦克风；及Rm为第m个麦克风的电压响应；及通过所述总电压和计算公式

计算出所述麦克风接收声音讯号的能量分布，并确定能量分布最大的方位为声源方位。

本发明较佳实施例还提供一种声源定位方法，该方法包括步骤：

(a)根据计算公式 $V=\underset{m=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_m\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{mu})$ 和 $u=\frac{2\mathrm{\πd}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\θ}$ 计算麦克风接收声音讯号的总电压，其中，d为麦克风间距；λ为声波波长；n为麦克风的数量；m为第m个麦克风；及Rm为第m个麦克风的电压响应；

(b)通过所述总电压以及计算公式

计算出麦克风接收声音讯号的能量分布；及

(c)确定能量分布最大的方位为声源方位。

相较于现有技术，所述的声源定位系统及方法，可利用波束形成算法计算手持装置内麦克风接收声音讯号的总电压，并通过该总电压计算出声音讯号的能量分布，从而确定最大能量分布方位为声源方位并同时提高麦克风在声源方位的感度，最终改善麦克风的声音传输品质。

附图说明

图1是本发明声源定位系统的应用环境图。

图2是本发明的声音能量分布示意图。

图3是本发明声源定位方法较佳实施例的流程图。

具体实施方式

参阅图1所示，是本发明声源定位系统较佳实施例的应用环境图。该声源定位系统至少包括一个手持装置2。该手持装置2可以是手机或其它安装有麦克风的电子装置。该手持装置2中运行一个声源定位程序21。该手持装置2包括多个组成一阵列的麦克风20，其中每两个相邻麦克风20之间的距离为d。一个声源1从θ角度位置入射到手持装置2上。该手持装置2中的麦克风20阵列接收该声源1发出的声音讯号。该声源定位程序21利用波束形成算法处理麦克风20阵列接收到的声音讯号，计算各个角度上的能量分布，通过最大波束能量来判断声源方位，并将麦克风20阵列在该方位上的感度调至最高，从而大大改善声音的传输品质。

在其它实施例中，手持装置2中亦可仅包括一个麦克风20。

其中，波束形成算法的公式为如下：

1)θ角度上入射到麦克风20阵列的总电压的计算公式：

$V=\underset{m=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_m\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{mu})$ $u=\frac{2\mathrm{\πd}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\θ}$

其中，d为麦克风间距；λ为声波波长；n为麦克风的数量；m为第m个麦克风；及Rm为第m个麦克风的电压响应。

2)由上述接收的总电压V可得出波束在各方位能量分布的计算公式：

$b\left(\mathrm{\θ}\right)={\left(\frac{V}{n}\right)}^2$

其中，b(θ)的分布示意图如图2所示，从图中可看出，其中声音讯号能量分布为A，B及C三个方向，能量密集的A方位就是声源方位。

图3是本发明声源定位方法的工作流程图。步骤S301，将声源定位程序写入手持装置21中，该手持装置2可以是手机。

步骤S302，当用户使用免提(Speakerphone)电话或进行电话会议(Conference Call)时运行该声源定位程序21。

步骤S303，当手持装置2中的麦克风20阵列接收到声源1发出的声音讯号时，该声源定位程序21利用波束形成算法计算该声音讯号的声音能量分布，找出最大的能量分布来确定声音声源1的方向。其中波形形成算法如下：

1)θ角度上入射到麦克风20阵列的总电压的计算公式：

$V=\underset{m=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_m\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{mu})$ $u=\frac{2\mathrm{\πd}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\θ}$

其中，d为麦克风间距；λ为声波波长；n为麦克风的数量；m为第m个麦克风；及Rm为第m个麦克风的电压响应。

2)由上述接收的总电压V可得出波束在各方位能量分布的计算公式：

$b\left(\mathrm{\θ}\right)={\left(\frac{V}{n}\right)}^2$

其中，b(θ)的分布示意图如图2所示，从图中可看出，其中声音讯号能量分布为A，B及C三个方向，能量密集的A方位就是声源方位。

步骤S304，在确定声源1的方位后，将麦克风20阵列对声源1所在方位的感度调至最高，并降低声源1在其它方位的感度。从而提高麦克风20传输声音的品质。

Claims (4)

1.一种声源定位系统，运行于手持装置中，该手持装置包括至少一个用于接收声音讯号的麦克风，其特征在于：

所述的声源定位系统根据计算公式

和

计算出所述麦克风接收声音讯号的总电压，其中，d为麦克风间距；λ为声波波长；n为麦克风的数量；m为第m个麦克风；及Rm为第m个麦克风的电压响应；及

通过所述总电压和计算公式

计算出所述麦克风接收声音讯号的能量分布，并确定能量分布最大的方位为声源方位。

2.如权利要求1所述的声源定位系统，其特征在于，所述的声源定位系统还用于在确定声源方位后，将麦克风在声源方位的感度调至最高，并同时降低其它方位的感度。

3.一种声源定位方法，该方法包括步骤：

（a）根据计算公式 $V=\underset{m=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_m\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{mu})$ 和 $u=\frac{2\mathrm{\πd}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\θ}$ 计算麦克风接收声音讯号的总电压，其中，d为麦克风间距；λ为声波波长；n为麦克风的数量；m为第m个麦克风；及Rm为第m个麦克风的电压响应；

（b）通过所述总电压以及计算公式

计算出麦克风接收声音讯号的能量分布；及

（c）确定能量分布最大的方位为声源方位。

4.如权利要求3所述的声源定位方法，其特征在于，该方法还包括步骤：

(d)当确定声源方位后，将麦克风在声源方位的感度调至最高，并同时降低其它方位的感度。

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