聲音定向方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種聲音定向方法及裝置，分別獲取第一雙向聲電換能器、第二雙向聲電換能器采集的由待定向聲源發(fā)出的聲音信號，并分別記為第一聲音信號及第二聲音信號；獲取第一雙向聲電換能器與第二雙向聲電換能器之間的夾角角度；根據(jù)第一聲音信號、第二聲音信號、夾角角度及按預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度確定線性函數(shù)，并根據(jù)線性函數(shù)確定以一個(gè)雙向聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)各個(gè)預(yù)設(shè)角度時(shí)輸出的信號能量；根據(jù)各個(gè)預(yù)設(shè)角度上的信號能量確定待定向聲源所在的方位角度。相較于傳統(tǒng)方法或裝置，該方法及裝置無需采用傳統(tǒng)的多顆全向聲電換能器的線性陣列、L行陣列以及方形陣列的方式來進(jìn)行定位，無需大量計(jì)算，其計(jì)算量小。
【專利說明】
聲音定向方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及音頻處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聲音定向方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能家居、智能玩具等新興行業(yè)的興起和發(fā)展，為了提高在同類產(chǎn)品中的競 爭力，智能設(shè)備的開發(fā)商不斷地開發(fā)出基于人機(jī)交互或智能監(jiān)控等的新功能。在智能設(shè)備 上能夠識別出用戶的方位并對此做出反應(yīng)，已成為智能設(shè)備的一項(xiàng)標(biāo)配功能。
[0003] 目前，基于聲學(xué)識別出用戶的方位一般采用多顆全向麥克風(fēng)的線性陣列、L行陣列 以及方形陣列。麥克風(fēng)陣列采用的具體方法有:基于波束形成的方法、基于子空間的方法和 基于時(shí)延估計(jì)的方法，這些麥克風(fēng)陣列算法的問題在于運(yùn)算量大。因此，導(dǎo)致利用這些方法 進(jìn)行聲音定向的方法或裝置也存在計(jì)算量大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要提供一種計(jì)算量小的聲音定向的方法及裝置。
[0005] -種聲音定向方法，包括：
[0006] 分別獲取第一雙向聲電換能器、第二雙向聲電換能器采集的由待定向聲源發(fā)出的 聲音信號，并分別記為第一聲音信號及第二聲音信號；
[0007] 獲取所述第一雙向聲電換能器與所述第二雙向聲電換能器之間的夾角角度；
[0008] 根據(jù)所述第一聲音信號、所述第二聲音信號、所述夾角角度及按預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的 預(yù)設(shè)角度確定線性函數(shù)，并根據(jù)所述線性函數(shù)確定以一個(gè)所述雙向聲電換能器所在的直線 作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度時(shí)輸出的信號能量；
[0009] 根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量確定所述待定向聲源所在的方位角度。
[0010] -種聲音定向裝置，包括：
[0011] 雙向信號獲取模塊，用于分別獲取第一雙向聲電換能器、第二雙向聲電換能器采 集的由待定向聲源發(fā)出的聲音信號，并分別記為第一聲音信號及第二聲音信號；
[0012] 夾角角度獲取模塊，用于獲取所述第一雙向聲電換能器與所述第二雙向聲電換能 器之間的夾角角度；
[0013] 角度能量確定模塊，用于根據(jù)所述第一聲音信號、所述第二聲音信號、所述夾角角 度及按預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度確定線性函數(shù)，并根據(jù)所述線性函數(shù)確定以一個(gè)所述雙向 聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度時(shí)輸出的信號能量；
[0014] 方位角度確定模塊，用于根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量確定所述待定向聲 源所在的方位角度。
[0015] 上述聲音定向方法及裝置，由于只需要分別獲取第一雙向聲電換能器、第二雙向 聲電換能器采集的由待定向聲源發(fā)出的聲音信號，并分別記為第一聲音信號及第二聲音信 號;獲取所述第一雙向聲電換能器與所述第二雙向聲電換能器之間的夾角角度;再根據(jù)所 述第一聲音信號、所述第二聲音信號、所述夾角角度及按預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度確定線 性函數(shù)，并根據(jù)所述線性函數(shù)確定以一個(gè)所述雙向聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋 轉(zhuǎn)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度時(shí)輸出的信號能量;最后，根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量確定 所述待定向聲源所在的方位角度。相較于傳統(tǒng)方法或裝置，無該方法及裝置無需采用傳統(tǒng) 的多顆全向聲電換能器的線性陣列、L行陣列以及方形陣列的方式來進(jìn)行定位，無需大量計(jì) 算，其計(jì)算量小。
【附圖說明】
[0016] 圖1為一實(shí)施例的聲音定向方法的流程圖；
[0017] 圖2為圖1的聲音定向方法的一個(gè)步驟的具體流程圖；
[0018] 圖3為兩個(gè)雙向聲電換能器的相對位置示意圖；
[0019] 圖4為兩個(gè)雙向聲電換能器的采集聲音信號指向性的示意圖；
[0020] 圖5為圖1的聲音定向方法的另一個(gè)步驟的具體流程圖；
[0021 ]圖6為另一個(gè)實(shí)施例的聲音定向方法的流程圖；
[0022]圖7為一實(shí)施例的聲音定向裝置的模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖8為圖7的一個(gè)模塊的單元結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖9為圖7的另一個(gè)模塊的單元結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中 給出了本發(fā)明的較佳的實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文 所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透 徹全面。
[0026] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具 體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語"或/和"包括一個(gè)或多個(gè)相 關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0027] 如圖1所示，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的聲音定向方法，包括：
[0028] S110:分別獲取第一雙向聲電換能器、第二雙向聲電換能器采集的由待定向聲源 發(fā)出的聲音信號，并分別記為第一聲音信號及第二聲音信號。
[0029] 雙向聲電換能器的指向性為8字型，這種指向性的聲電換能器在正向和反向最靈 敏即軸向最靈敏，與正反兩個(gè)方向垂直的兩個(gè)方向最不靈敏，即與軸向所在直線相互垂直 的直線所在的兩個(gè)方向不能采集到聲音信號。需要說明的是，雙向聲電換能器不能區(qū)分是 正向還是反向的聲音信號。因此，在本實(shí)施例中，通過兩個(gè)相互形成夾角角度的雙向聲電換 能器可實(shí)現(xiàn)在〇~180度的定向。
[0030] 以一個(gè)雙向聲電換能器所在的直線為基準(zhǔn)直線，即以雙向聲電換能器的軸向所在 方向的直線為基準(zhǔn)直線。記該雙向聲電換能器為第一雙向聲電換能器，其采集的聲音信號 為第一聲音信號。另一個(gè)雙向聲電換能器為第二雙向聲電換能器，其采集的聲音信號為第 二聲音信號。在本實(shí)施例中，僅需要實(shí)現(xiàn)在〇~180度的定向，因此，可以屏蔽第二雙向聲電 換能器的一個(gè)面的聲音信號。
[0031 ]在其中一個(gè)實(shí)施例中，雙向聲電換能器可以具體為雙向麥克風(fēng)。
[0032] S130:獲取所述第一雙向聲電換能器與所述第二雙向聲電換能器之間的夾角角 度。
[0033] 獲取兩個(gè)雙向聲電換能器的夾角角度。該夾角角度的范圍為：大于0度、小于180 度。
[0034] S150:根據(jù)所述第一聲音信號、所述第二聲音信號、所述夾角角度及按預(yù)設(shè)間隔設(shè) 置的預(yù)設(shè)角度確定線性函數(shù)，并根據(jù)所述線性函數(shù)確定以一個(gè)所述雙向聲電換能器所在的 直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度時(shí)輸出的信號能量。
[0035]預(yù)設(shè)間隔為一較小的角度，預(yù)設(shè)間隔與定向所要達(dá)到的精度相關(guān)，如可以為5度或 3度。根據(jù)夾角角度及按預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度確定線性函數(shù)的線性系數(shù)。
[0036]在其中一個(gè)實(shí)施例中，線性函數(shù)是關(guān)于第一聲音信號及第二聲音信號的線性函 數(shù)。根據(jù)線性函數(shù)先確定以第一雙向聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)各個(gè)所述預(yù) 設(shè)角度時(shí)輸出的聲音信號，再根據(jù)該聲音信號確定該聲音信號對應(yīng)的信號能量。
[0037] 在另一個(gè)實(shí)施例中，也可以先計(jì)算第一聲音信號及第二聲音信號分別對應(yīng)的信號 能量，記為第一信號能量及第二信號能量;線性函數(shù)是關(guān)于第一信號能量及第二信號能量 的線性函數(shù);然后再根據(jù)線性函數(shù)確定以第一雙向聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋 轉(zhuǎn)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度時(shí)輸出的信號能量。
[0038] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，可以獲取多個(gè)時(shí)間段的第一聲音信號及第二聲音信號，第 一聲音信號對應(yīng)的信號能量為多個(gè)時(shí)間段的第一聲音信號的信號能量的平均值;第二聲音 信號對應(yīng)的信號能量為多個(gè)時(shí)間段的、第二聲音信號的信號能量的平均值。如此，提高定位 的準(zhǔn)確性?？梢岳斫獾?，這里的平均值也可以替換為均方根。
[0039] S170:根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量確定所述待定向聲源所在的方位角 度。
[0040] 根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量的大小，可以確定所述待定向聲源所在的方 位角度。由于雙向聲電換能器軸向方向垂直的方向不能接收到的聲音信號，因此，可以認(rèn)定 信號能量最小的預(yù)設(shè)角度即為待定向聲源所在的方位角度減去或加上90度，且該方位角度 在0~180度之間。又由于信號能量最小的旋轉(zhuǎn)角度可能并不是在預(yù)設(shè)角度上，且難以確定 信號能量最小的情況，因此，可以設(shè)定一個(gè)閾值，當(dāng)信號能量等于這個(gè)閾值時(shí)，認(rèn)定待定聲 源所在的方位角度為該信號能量所對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度減去或加上90度，且該方位角度在0~ 180度之間。
[0041] 上述聲音定向方法，由于只需要分別獲取第一雙向聲電換能器、第二雙向聲電換 能器采集的由待定向聲源發(fā)出的聲音信號，并分別記為第一聲音信號及第二聲音信號;獲 取所述第一雙向聲電換能器與所述第二雙向聲電換能器之間的夾角角度;再根據(jù)所述第一 聲音信號、所述第二聲音信號、所述夾角角度及按預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度確定線性函數(shù)， 并根據(jù)所述線性函數(shù)確定以一個(gè)所述雙向聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)各個(gè) 所述預(yù)設(shè)角度時(shí)輸出的信號能量;最后，根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量確定所述待 定向聲源所在的方位角度。相較于傳統(tǒng)方法，無該方法無需采用傳統(tǒng)的多顆全向聲電換能 器的線性陣列、L行陣列以及方形陣列的方式來進(jìn)行定位，無需大量計(jì)算，其計(jì)算量小。 [0042]如圖2所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)所述第一聲音信號、所述第二聲音信 號、所述夾角角度及按預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度，確定線性函數(shù)，并根據(jù)所述線性函數(shù)以一 個(gè)所述雙向聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度的聲音信號的步 驟，即步驟S150,包括：
[0043] S251:獲取按照預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度，所述預(yù)設(shè)角度為以一個(gè)所述雙向聲電 換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度。
[0044] 具體地，可以根據(jù)預(yù)設(shè)間隔獲取以第一雙向聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的所述預(yù)設(shè)角度。
[0045] S253:根據(jù)所述預(yù)設(shè)角度及所述夾角角度確定分別與所述預(yù)設(shè)角度對應(yīng)的線性系 數(shù)。
[0046] 由于預(yù)設(shè)角度有多個(gè)，可以確定多個(gè)線性函數(shù)。不同預(yù)設(shè)角度上的線性系數(shù)不同。
[0047] S255:計(jì)算所述第一聲音信號及所述第二聲音信號分別對應(yīng)的能量大小，分別記 為第一信號能量及第二信號能量。
[0048] S257:根據(jù)所述線性系數(shù)及所述第一信號能量、所述第二信號能量確定分別與所 述預(yù)設(shè)角度對應(yīng)的所述線性函數(shù)。
[0049] S259:根據(jù)所述線性函數(shù)確定所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量。
[0050]在本實(shí)施例中，所述夾角角度為90度;預(yù)設(shè)角度的范圍區(qū)間為-90度~90度。如此， 使得預(yù)設(shè)角度上的信號能量可以表示為第一信號能量與第二信號能量的線性函數(shù)。
[0051]在其中一個(gè)具體實(shí)施例中，第一雙向聲電換能器、第二雙向聲電換能器的位置關(guān) 系圖，如圖3所示，第一雙向聲電換能器310、第二雙向聲電換能器330之間的夾角角度為90 度，即第一雙向聲電換能器310、第二雙向聲電換能器330相互垂直。第一雙向聲電換能器 310能夠采集左右兩邊的聲音信號，第二雙向聲電換能器能夠采集上下兩邊的聲音信號。 [0052]如圖4所示，以第一雙向聲電換能器所在的直線為基準(zhǔn)直線，定義該基準(zhǔn)直線為而 為坐標(biāo)系的X軸，第二雙向聲電換能器所在的直線為Y軸。此時(shí)，第一雙向聲電換能器指向0 度，第一信號能量記為S1，指向性為COS0;第二雙向聲電換能器指向?yàn)?0度，第二信號能量 記為S2,指向性為sin0。第一信號能量及第二信號能量通過線性系數(shù)(cl， C2)的線性疊加可 以得到以第一聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)不同角度后的雙向聲電換能器輸 出的信號能量，記為Sa，軸向指向α度。其中，Sa可表示為關(guān)于第一信號能量及第二信號能量 的線性函數(shù)：
[0053] Sa = cl*Sl+c2*S2 (-l〈cl〈l，0〈c2〈l) (1)
[0054] 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)α度所需的線性系數(shù)(cl，c2)計(jì)算方法為：
[0055] cl = cosa; c2 = sina;其中，（-90。<α〈90。）。
[0056] 在本實(shí)施例中，由于將線性系數(shù)(cl，c2)代入(1)后得到：
[0057] Sa = cos(0-a) (2)
[0058] 因此，Sa可表示為關(guān)于第一信號能量及第二信號能量的線性函數(shù)。
[0059] 預(yù)設(shè)間隔通過變量遞增循環(huán)得到以第一雙向聲電換能器所在的直線作為 基準(zhǔn)直線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的各個(gè)預(yù)設(shè)角度：
[0060] ^ Si ( 3 )
[0061] 其中，α初值為-90度，當(dāng)α為90度時(shí)停止循環(huán)(當(dāng)與基準(zhǔn)直線重合時(shí)，α為〇度）。
[0062] 如圖5所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量確定 所述待定向聲源所在的方位角度的步驟，即步驟S170,包括：
[0063] S571:獲取各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量中的最大值。
[0064] S573:根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量與所述最大值確定信號比值。
[0065] S575:根據(jù)所述信號比值確定所述待定向聲源所在的方位角度。
[0066]如此，通過各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量與所述最大值確定信號比值的大小來 確定待定向聲源的方位角度。
[0067] 進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述信號比值確定所述待定向聲源所在的方位角度的步驟， 即步驟S575,包括：
[0068] (a)、當(dāng)所述信號比值最小時(shí)，確定所述方位角度為所述信號比值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度 加上90度?；蛘?，
[0069] (b)、當(dāng)所述信號比值等于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定所述方位角度為所述信號比值對應(yīng)的 預(yù)設(shè)角度加上90度再加上或減去所述預(yù)設(shè)閾值對應(yīng)的閾值角度，或確定所述方位角度為各 個(gè)等于預(yù)設(shè)閾值的所述信號比值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度加上90度再加上或減去所述預(yù)設(shè)閾值對 應(yīng)的閾值角度的平均值。
[0070] 其中，預(yù)設(shè)閾值也與定向精度有關(guān)。如預(yù)設(shè)閾值可以預(yù)設(shè)為0.1，或者根據(jù)需要預(yù) 設(shè)為其它數(shù)值。
[0071] 在本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)角度的范圍區(qū)間為-90度~90度，如此，當(dāng)所述信號比值最小 時(shí)，可確定所述方位角度為所述信號比值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度加上90度；當(dāng)所述信號比值等于 預(yù)設(shè)閾值時(shí)，若只存在一個(gè)這樣的信號比值，可確定所述方位角度為所述信號比值對應(yīng)的 預(yù)設(shè)角度加上90度再加上或減去所述預(yù)設(shè)閾值對應(yīng)的閾值角度;若存在多個(gè)這樣的信號比 值，則可確定所述方位角度為所述信號比值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度加上90度再加上或減去所述預(yù) 設(shè)閾值對應(yīng)的閾值角度的平均值。
[0072] 更進(jìn)一步地，預(yù)設(shè)角度從-90度按照預(yù)設(shè)間隔計(jì)算所有在-90~90之間的預(yù)設(shè)角 度。若按照這樣的順序計(jì)算得到的所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量與最大值的信號比值等于預(yù) 設(shè)閾值先于最小值出現(xiàn)時(shí)，所述方位角度為所述信號比值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度加上90度再加上 所述預(yù)設(shè)閾值對應(yīng)的閾值角度。若所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量與最大值的信號比值等于預(yù) 設(shè)閾值晚于最小值出現(xiàn)時(shí)，所述方位角度為所述信號比值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度加上90度再減去 所述預(yù)設(shè)閾值對應(yīng)的閾值角度。
[0073] 在其中一個(gè)具體實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)角度的信號能量記為E，最大值記為Emax，根 據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量與所述最大值確定信號比值為E/Emax。
[0074] 當(dāng)信號比值取得最小值或達(dá)到預(yù)設(shè)閾值(threshold)時(shí)，方位角度ββ卩可通過相應(yīng) 的預(yù)設(shè)角度計(jì)算得到。具體地，
[0075] (1)當(dāng)滿足信號比值E/Emax取得最小值時(shí)：
[0076] β = α+90 (-90° <α<90°) 〇
[0077] (2)當(dāng)滿足信號比值E/Emax等于預(yù)設(shè)閾值threshold(如0.1)時(shí)：
[0078] β? =α+90+ γ E/Emax 等于 threshold 先于最小值出現(xiàn);或
[0079] β2 = α+90_γ E/Emax 等于 threshold 晚于最小值出現(xiàn)。
[0080] 此時(shí)，方位角度β為β1、β2或β?與β2的均值mean(m，i32);其中，γ為雙向聲電換能 器指向性為threshold時(shí)與指向性為最小值時(shí)之間的角度差。
[0081 ] 如圖6所述，在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟S110~S170分別對應(yīng)步驟S610~S670。所 述根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量確定所述待定向聲源所在的方位角度的步驟，BP S670,之后，還包括：
[0082] S680:獲取所述方位角度對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量。
[0083] S690:獲取全向信號能量，所述全向信號能量為全向聲電換能器采集的聲音信號 對應(yīng)的能量大小。所述全向聲電換能器與兩個(gè)所述雙向聲電換能器的交點(diǎn)重合。
[0084] 具體地，獲取全向信號能量的步驟可以包括:獲取全向聲電換能器采集的聲音信 號，記為全向聲音信號;根據(jù)全向聲音信號計(jì)算全向信號能量。
[0085] S6A0:根據(jù)所述方位角度對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量與所述全向信號能 量，確定所述待定向聲源的最終方位角度。
[0086] 在本實(shí)施例中，第一雙向聲電換能器與第二雙向聲電換能器的兩個(gè)面均采集聲音 信號。此時(shí)，在前述實(shí)施例的基礎(chǔ)上可以確定待定向聲源的方位所在的直線，而不能確定到 底是在第一雙向聲電換能器的正面還是反面。因此，還需要獲取全向信號能量，以確定待定 向聲源的最終方位角度，如此，可以實(shí)現(xiàn)對待定向聲源在0~360度范圍內(nèi)的定向。
[0087] 具體地，可以通過方位角度對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量與所述全向信號能 量相加及相減分別得到相加信號能量及相減信號能量;再根據(jù)相加信號能量與相減信號能 量的大小可以確定待定向聲源是在第一雙向聲電換能器的正面還是反面，從而確定最終方 位角度。
[0088]在其中一個(gè)具體實(shí)施例中，相加信號能量用Sc 1表不，相減信號能量用Sc2表不;貝1J Scl = Sa+S3;Sc2 = Sa-S3。根據(jù)相加信號能量與相減信號能量的大小及預(yù)設(shè)角度的范圍，可 以具體確定待定向聲源所在的象限。最后，根據(jù)待定向聲源所在的象限，結(jié)合方位角度的可 以確定最終方位角度等于方位角度，或方位角度加上或減去180度。其具體取值由待定向聲 源所在的象限決定。
[0089] 具體地，當(dāng)-90° <α〈〇°時(shí)，若Scl>Sc2，則待定向聲源在第四象限；若Scl〈Sc2，則待 定向聲源在第二象限。當(dāng)0° <α〈90°時(shí)，若Scl>Sc2，則待定向聲源在第一象限;若Scl〈Sc2，待 定向聲源在第三象限。
[0090] 如圖7所示，本發(fā)明還提供與上述聲音定向方法對應(yīng)的裝置。一種聲音定向裝置， 包括：
[0091] 雙向信號獲取模塊710,用于分別獲取第一雙向聲電換能器、第二雙向聲電換能器 采集的由待定向聲源發(fā)出的聲音信號，并分別記為第一聲音信號及第二聲音信號；
[0092]夾角角度獲取模塊730,用于獲取所述第一雙向聲電換能器與所述第二雙向聲電 換能器之間的夾角角度；
[0093]角度能量確定模塊750，用于根據(jù)所述第一聲音信號、所述第二聲音信號、所述夾 角角度及按預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度確定線性函數(shù)，并根據(jù)所述線性函數(shù)確定以一個(gè)所述 雙向聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度時(shí)輸出的信號能量； [0094]方位角度確定模塊770,用于根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量確定所述待定 向聲源所在的方位角度。
[0095]上述聲音定向裝置，由于只需要分別獲取第一雙向聲電換能器、第二雙向聲電換 能器采集的由待定向聲源發(fā)出的聲音信號，并分別記為第一聲音信號及第二聲音信號;獲 取所述第一雙向聲電換能器與所述第二雙向聲電換能器之間的夾角角度;再根據(jù)所述第一 聲音信號、所述第二聲音信號、所述夾角角度及按預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度確定線性函數(shù)， 并根據(jù)所述線性函數(shù)確定以一個(gè)所述雙向聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)各個(gè) 所述預(yù)設(shè)角度時(shí)輸出的信號能量;最后，根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量確定所述待 定向聲源所在的方位角度。相較于傳統(tǒng)方法或裝置，無該裝置無需采用傳統(tǒng)的多顆全向聲 電換能器的線性陣列、L行陣列以及方形陣列的方式來進(jìn)行定位，無需大量計(jì)算，其計(jì)算量 小;且該裝置的長度或體積更小。
[0096] 請參閱圖8在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述角度能量確定模塊包括：
[0097] 預(yù)設(shè)角度獲取單元851，用于獲取按照預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度，所述預(yù)設(shè)角度為 以一個(gè)所述雙向聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)的角度；
[0098] 線性系數(shù)確定單元853,用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)角度及所述夾角角度確定分別與所述 預(yù)設(shè)角度對應(yīng)的線性系數(shù)；
[0099]雙向能量計(jì)算單元855,用于計(jì)算所述第一聲音信號及所述第二聲音信號分別對 應(yīng)的能量大小，分別記為第一信號能量及第二信號能量；
[0100]線性函數(shù)確定單元857,用于根據(jù)所述線性系數(shù)及所述第一信號能量、所述第二信 號能量確定分別與所述預(yù)設(shè)角度對應(yīng)的所述線性函數(shù)；
[0101]信號能量確定單元859,用于根據(jù)所述線性函數(shù)確定所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量。
[0102] 請參與圖9在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述方位角度確定模塊包括：
[0103] 最大能量獲取單元971，用于獲取各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量中的最大值；
[0104] 信號比值確定單元973,用于根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量與所述最大值 確定信號比值；
[0105] 方位角度確定單元975,用于根據(jù)所述信號比值確定所述待定向聲源所在的方位 角度。
[0106] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述方位角度確定單元，包括：
[0107]最小值法子單元，用于當(dāng)所述信號比值最小時(shí)，確定所述方位角度為所述信號比 值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度加上90度;或者，
[0108] 預(yù)設(shè)閾值法子單元，用于當(dāng)所述信號比值等于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定所述方位角度為 所述信號比值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度加上90度再加上或減去所述預(yù)設(shè)閾值對應(yīng)的閾值角度。
[0109] 請繼續(xù)參閱圖7，在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括：
[0110] 方位能量獲取模塊780,用于獲取所述方位角度對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)角度上的信號能 量；
[0111] 全向能量獲取模塊790,用于獲取全向信號能量，所述全向信號能量為全向聲電換 能器采集的聲音信號對應(yīng)的能量大小;所述全向聲電換能器與兩個(gè)所述雙向聲電換能器的 交點(diǎn)重合；
[0112] 最終方位確定模塊7A0,用于根據(jù)所述方位角度對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)角度上的信號能 量與所述全向信號能量，確定所述待定向聲源的最終方位角度。
[0113] 由于上述聲音定向裝置與聲音定向方法對應(yīng)，為節(jié)約篇幅，故【具體實(shí)施方式】不再 贅述。
[0114] 以上實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能 因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出多個(gè)變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范 圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聲音定向方法，其特征在于，包括： 分別獲取第一雙向聲電換能器、第二雙向聲電換能器采集的由待定向聲源發(fā)出的聲音 信號，并分別記為第一聲音信號及第二聲音信號； 獲取所述第一雙向聲電換能器與所述第二雙向聲電換能器之間的夾角角度； 根據(jù)所述第一聲音信號、所述第二聲音信號、所述夾角角度及按預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè) 角度確定線性函數(shù)，并根據(jù)所述線性函數(shù)確定以一個(gè)所述雙向聲電換能器所在的直線作為 基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度時(shí)輸出的信號能量； 根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量確定所述待定向聲源所在的方位角度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音定向方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一聲音信號、所 述第二聲音信號、所述夾角角度及按預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度，確定線性函數(shù)，并根據(jù)所述 線性函數(shù)以一個(gè)所述雙向聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度的 聲音信號的步驟，包括： 獲取按照預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度，所述預(yù)設(shè)角度為以一個(gè)所述雙向聲電換能器所在 的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)的角度； 根據(jù)所述預(yù)設(shè)角度及所述夾角角度確定分別與所述預(yù)設(shè)角度對應(yīng)的線性系數(shù)； 計(jì)算所述第一聲音信號及所述第二聲音信號分別對應(yīng)的能量大小，分別記為第一信號 能量及第二信號能量； 根據(jù)所述線性系數(shù)及所述第一信號能量、所述第二信號能量確定分別與所述預(yù)設(shè)角度 對應(yīng)的所述線性函數(shù)； 根據(jù)所述線性函數(shù)確定所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音定向方法，其特征在于，所述根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的 信號能量確定所述待定向聲源所在的方位角度的步驟包括： 獲取各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量中的最大值； 根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量與所述最大值確定信號比值； 根據(jù)所述信號比值確定所述待定向聲源所在的方位角度。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲音定向方法，其特征在于，所述根據(jù)所述信號比值確定所述 待定向聲源所在的方位角度的步驟，包括： 當(dāng)所述信號比值最小時(shí)，確定所述方位角度為所述信號比值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度加上90 度;或者， 當(dāng)所述信號比值等于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定所述方位角度為所述信號比值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度 加上90度再加上或減去所述預(yù)設(shè)閾值對應(yīng)的閾值角度，或確定所述方位角度為各個(gè)等于預(yù) 設(shè)閾值的所述信號比值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度加上90度再加上或減去所述預(yù)設(shè)閾值對應(yīng)的閾值 角度的平均值。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音定向方法，其特征在于，所述根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的 信號能量確定所述待定向聲源所在的方位角度的步驟之后，還包括： 獲取所述方位角度對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量； 獲取全向信號能量，所述全向信號能量為全向聲電換能器采集的聲音信號對應(yīng)的能量 大小;所述全向聲電換能器與兩個(gè)所述雙向聲電換能器的交點(diǎn)重合； 根據(jù)所述方位角度對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量與所述全向信號能量，確定所述 待定向聲源的最終方位角度。6. -種聲音定向裝置，其特征在于，包括： 雙向信號獲取模塊，用于分別獲取第一雙向聲電換能器、第二雙向聲電換能器采集的 由待定向聲源發(fā)出的聲音信號，并分別記為第一聲音信號及第二聲音信號； 夾角角度獲取模塊，用于獲取所述第一雙向聲電換能器與所述第二雙向聲電換能器之 間的夾角角度； 角度能量確定模塊，用于根據(jù)所述第一聲音信號、所述第二聲音信號、所述夾角角度及 按預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度確定線性函數(shù)，并根據(jù)所述線性函數(shù)確定以一個(gè)所述雙向聲電 換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度時(shí)輸出的信號能量； 方位角度確定模塊，用于根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量確定所述待定向聲源所 在的方位角度。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲音定向裝置，其特征在于，所述角度能量確定模塊，包括： 預(yù)設(shè)角度獲取單元，用于獲取按照預(yù)設(shè)間隔設(shè)置的預(yù)設(shè)角度，所述預(yù)設(shè)角度為以一個(gè) 所述雙向聲電換能器所在的直線作為基準(zhǔn)直線旋轉(zhuǎn)的角度； 線性系數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)角度及所述夾角角度確定分別與所述預(yù)設(shè)角度 對應(yīng)的線性系數(shù)； 雙向能量計(jì)算單元，用于計(jì)算所述第一聲音信號及所述第二聲音信號分別對應(yīng)的能量 大小，分別記為第一信號能量及第二信號能量； 線性函數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述線性系數(shù)及所述第一信號能量、所述第二信號能量 確定分別與所述預(yù)設(shè)角度對應(yīng)的所述線性函數(shù)； 信號能量確定單元，用于根據(jù)所述線性函數(shù)確定所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲音定向裝置，其特征在于，所述方位角度確定模塊包括： 最大能量獲取單元，用于獲取各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量中的最大值； 信號比值確定單元，用于根據(jù)各個(gè)所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量與所述最大值確定信號 比值； 方位角度確定單元，用于根據(jù)所述信號比值確定所述待定向聲源所在的方位角度。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的聲音定向裝置，其特征在于，所述方位角度確定單元，包括： 最小值法子單元，用于當(dāng)所述信號比值最小時(shí)，確定所述方位角度為所述信號比值對 應(yīng)的預(yù)設(shè)角度加上90度;或者， 預(yù)設(shè)閾值法子單元，用于當(dāng)所述信號比值等于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定所述方位角度為所述 信號比值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度加上90度再加上或減去所述預(yù)設(shè)閾值對應(yīng)的閾值角度，或確定所 述方位角度為各個(gè)等于預(yù)設(shè)閾值的所述信號比值對應(yīng)的預(yù)設(shè)角度加上90度再加上或減去 所述預(yù)設(shè)閾值對應(yīng)的閾值角度的平均值。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲音定向裝置，其特征在于，還包括： 方位能量獲取模塊，用于獲取所述方位角度對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量； 全向能量獲取模塊，用于獲取全向信號能量，所述全向信號能量為全向聲電換能器采 集的聲音信號對應(yīng)的能量大小;所述全向聲電換能器與兩個(gè)所述雙向聲電換能器的交點(diǎn)重 合； 最終方位確定模塊，用于根據(jù)所述方位角度對應(yīng)的所述預(yù)設(shè)角度上的信號能量與所述
【文檔編號】G01S3/802GK106093848SQ201610357472
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】劉濤, 朱彪, 王麗, 瑪澤亞·費(fèi)諾茲
【申請人】深圳市豪恩聲學(xué)股份有限公司