[go: up one dir, main page]

CN110049408A - 一种麦克风传声器阵列阵型优化方法 - Google Patents

一种麦克风传声器阵列阵型优化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110049408A
CN110049408A CN201910388695.8A CN201910388695A CN110049408A CN 110049408 A CN110049408 A CN 110049408A CN 201910388695 A CN201910388695 A CN 201910388695A CN 110049408 A CN110049408 A CN 110049408A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microphone
sound source
sound
speaker array
array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910388695.8A
Other languages
English (en)
Inventor
唐俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Silent Tai Technology Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Silent Tai Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Silent Tai Technology Co Ltd filed Critical Suzhou Silent Tai Technology Co Ltd
Priority to CN201910388695.8A priority Critical patent/CN110049408A/zh
Publication of CN110049408A publication Critical patent/CN110049408A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/14Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00Stereophonic arrangements
    • H04R5/027Spatial or constructional arrangements of microphones, e.g. in dummy heads

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

本发明公开了一种麦克风传声器阵列阵型优化方法,在软件中设置模拟声源以及麦克风阵型的坐标位置;通过声场仿真计算得到各个麦克风所在位置应接收到的动态声信号;将动态声信号转换成电信号后输入至对应的耦合腔声源中,耦合腔声源则一一对应的辐射声压信号给麦克风;麦克风传声器阵列中各个麦克风采集到声信号后,由声源定位算法得到定位声源;将定位声源与模拟声源在分辨率、动态范围、定位精度等方面进行定量分析比较;通过改变麦克风数目、间距和坐标可以获得不同的麦克风阵列阵型。本发明方法无需加工麦克风阵列,这样可以大大降低阵型选择难度,并做到定量分析;并且可以很容易地测试多种阵型的定位结果,进而选择出更为合适的麦克风阵型。

Description

一种麦克风传声器阵列阵型优化方法
技术领域
本发明涉及一种麦克风传声器阵列阵型优化方法。
背景技术
声阵列的应用日益广泛,可是对于声阵列系统以及产品来说,系统定位准确与否与麦克风阵列的结构有很大的关系。目前麦克风阵列阵型一般根据所检测的声源类型选择,麦克风的个数根据算法和要求精度选择,麦克风之间的间距根据算法要求选择。要做到比较精细的定量分析,需要耗费大量的人力物力做出多种阵型的麦克风阵列进行实验比较,与此同时麦克风的个数以及间距也会组合成多种情况,这使得麦克风阵列阵型的定量分析成为一个困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种麦克风传声器阵列阵型优化方法,使用声源模拟方法仿真任意空间声源的辐射声场,并使用一套声源模拟装置在信号领域重建声场信息,声场重建精度由声源模拟节点(耦合腔声源)决定;本发明方法取消了麦克风阵列设计时的硬件设计工作,而仅仅通过软件设置即可模拟所有阵型的麦克风阵列。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种麦克风传声器阵列阵型优化方法,包括以下步骤:
(1)在软件中设定模拟声源位置,并根据设计的麦克风传声器阵列中各个麦克风的位置关系在软件中设定各个麦克风相对模拟声源的位置;
(2)通过数值计算得到模拟声源的辐射声场,并通过声场仿真计算得到各个麦克风所在位置应接收到的动态声信号;
(3)将计算得到的各个麦克风所在位置应接收到的动态声信号转换成电信号后输入至对应的耦合腔声源中,耦合腔声源则一一对应的辐射声压信号给麦克风;
(4)麦克风传声器阵列中各个麦克风采集到声信号后,由声源定位算法来进行空间声源的定位和声成像,以得到定位声源;
(5)将由声源定位算法得到的定位声源与模拟声源进行比较,若分辨率、动态范围、定位精度均在误差范围内时即可;
(6)若分辨率、动态范围、定位精度中的任一者不在误差范围内时,重复步骤(1)至(5),并在步骤(1)中调节麦克风的数量和/或各个麦克风相对模拟声源的位置,直至分辨率、动态范围、定位精度均在误差范围内。
优选地,所述模拟声源包括点声源、面声源、体积声源、不规则体声源。
更优选地,所述点声源包括单个点声源、多个离散分布点声源、连续分布点声源的集合。
优选地,所述声场仿真计算包括有限元方法、能量统计法、边界元方法。
优选地,所述动态声信号包括声压幅值、声音频率和声信号相位。
优选地,所述耦合腔声源辐射的声压信号与所述声场仿真计算得到的动态声信号一致。
优选地,所述声源定位算法为波束形成方法。
由于上述技术方案的运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明一种麦克风传声器阵列阵型优化方法,所有的麦克风阵型只需要软件设置坐标位置,无需加工麦克风阵列,这样可以大大降低阵型选择难度,并做到定量分析;本发明方法中麦克风阵列中的麦克风数目以及麦克风之间的间距可以在空间声源模拟方法中设置,通过改变数目、间距和麦克风坐标可以很便利地获得不同的麦克风阵列阵型,而不需要真实地将麦克风传声器放置到实际的空间位置处。使用本发明方法方法可以非常容易地比较不同阵型的麦克风阵列的定位精度和声源识别性能,不需要制作大量的麦克风阵列,降低了成本,并且可以很容易地测试多种阵型的定位结果,将定位声源与模拟声源在分辨率、动态范围、定位精度等方面进行定量分析比较,进而选择出更为合适的麦克风阵型,从而完成对多种麦克风阵型的优化。
附图说明
附图1为本发明方法中声源模拟与声源定位流程图。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
上述一种麦克风传声器阵列阵型优化方法,包括以下步骤:
(1)采用声源模拟方法,在软件中设定模拟声源位置,并根据设计的麦克风传声器阵列中各个麦克风的位置关系在软件中设定各个麦克风相对模拟声源的位置;模拟声源包括点声源、面声源、体积声源、不规则体声源等;点声源包括单个点声源、多个离散分布点声源、连续分布点声源的集合等。
(2)通过数值计算得到模拟声源的辐射声场,并通过声场仿真计算得到各个麦克风所在位置应接收到的动态声信号;声场仿真计算包括有限元方法、能量统计法、边界元方法等;动态声信号包括声压幅值、声音频率和声信号相位等。
(3)将计算得到的各个麦克风所在位置应接收到的动态声信号转换成电信号后输入至对应的耦合腔声源中,耦合腔声源则一一对应的辐射声压信号给麦克风;耦合腔声源辐射的声压信号与声场仿真计算得到的动态声信号一致。通过多个耦合腔声源将声压信号输入到麦克风阵列对应的麦克风中,即可模拟麦克风阵列在实际声源存在的情况下各个麦克风所处的空间位置和采集到的声信号。耦合腔声源是一种根据输入模拟电信号输出声波的标准装置,该装置输出声波的幅值和相位精度均可被高精度传声器校准,并满足GB/T15173-1994标准要求,通过耦合腔声源即可输出任意设定的声音信号。
(4)麦克风传声器阵列中各个麦克风采集到声信号后,由声源定位算法来进行空间声源的定位和声成像,以得到定位声源;声源模拟与声源定位流程如图1所示;
在本实施例中,声源定位算法为波束形成方法:
波束方法是一种先进的噪声源识别定位方法,该方法将多个麦克风按照一定的几何结构排列组成麦克风阵列,并利用麦克风阵列对空间声场进行多点采样和处理,然后通过加权,组合所有传声器上的信号,提取阵列所接收的信号及其特征信息,同时可以抑制干扰噪声,衰减所有其他方向的信号。波束形成的性能与阵列的几何结构有关,如阵列的孔径大小即阵列的最大尺度、阵元间距以及阵元排布方式等都会影响波束形成的性能,因此麦克风阵列的阵型设计(即麦克风的排布方式)是决定麦克风阵列性能主要因素之一,对麦克风阵列的阵型进行优化设计非常重要。
(5)由于空间模拟声源的位置与声场特征已知(尤其是模拟声源为点声源、线声源、球形声源时,声场特征可以使用精确的解析解方法获得),将由声源定位算法得到的定位声源与模拟声源进行比较,若分辨率、动态范围、定位精度均在误差范围内时即可。
(6)若分辨率、动态范围、定位精度中的任一者不在误差范围内时,重复步骤(1)至(5),并在步骤(1)中调节麦克风的数量和/或各个麦克风相对模拟声源的位置,直至分辨率、动态范围、定位精度均在误差范围内。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种麦克风传声器阵列阵型优化方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)在软件中设定模拟声源位置,并根据设计的麦克风传声器阵列中各个麦克风的位置关系在软件中设定各个麦克风相对模拟声源的位置;
(2)通过数值计算得到模拟声源的辐射声场,并通过声场仿真计算得到各个麦克风所在位置应接收到的动态声信号;
(3)将计算得到的各个麦克风所在位置应接收到的动态声信号转换成电信号后输入至对应的耦合腔声源中,耦合腔声源则一一对应的辐射声压信号给麦克风;
(4)麦克风传声器阵列中各个麦克风采集到声信号后,由声源定位算法来进行空间声源的定位和声成像,以得到定位声源;
(5)将由声源定位算法得到的定位声源与模拟声源进行比较,若分辨率、动态范围、定位精度均在误差范围内时即可;
(6)若分辨率、动态范围、定位精度中的任一者不在误差范围内时,重复步骤(1)至(5),并在步骤(1)中调节麦克风的数量和/或各个麦克风相对模拟声源的位置,直至分辨率、动态范围、定位精度均在误差范围内。
2.根据权利要求1所述的一种麦克风传声器阵列阵型优化方法,其特征在于:所述模拟声源包括点声源、面声源、体积声源、不规则体声源。
3.根据权利要求2所述的一种麦克风传声器阵列阵型优化方法,其特征在于:所述点声源包括单个点声源、多个离散分布点声源、连续分布点声源的集合。
4.根据权利要求1所述的一种麦克风传声器阵列阵型优化方法,其特征在于:所述声场仿真计算包括有限元方法、能量统计法、边界元方法。
5.根据权利要求1所述的一种麦克风传声器阵列阵型优化方法,其特征在于:所述动态声信号包括声压幅值、声音频率和声信号相位。
6.根据权利要求1所述的一种麦克风传声器阵列阵型优化方法,其特征在于:所述耦合腔声源辐射的声压信号与所述声场仿真计算得到的动态声信号一致。
7.根据权利要求1所述的一种麦克风传声器阵列阵型优化方法,其特征在于:所述声源定位算法为波束形成方法。
CN201910388695.8A 2019-05-10 2019-05-10 一种麦克风传声器阵列阵型优化方法 Pending CN110049408A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910388695.8A CN110049408A (zh) 2019-05-10 2019-05-10 一种麦克风传声器阵列阵型优化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910388695.8A CN110049408A (zh) 2019-05-10 2019-05-10 一种麦克风传声器阵列阵型优化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110049408A true CN110049408A (zh) 2019-07-23

Family

ID=67281472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910388695.8A Pending CN110049408A (zh) 2019-05-10 2019-05-10 一种麦克风传声器阵列阵型优化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110049408A (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110428851A (zh) * 2019-08-21 2019-11-08 浙江大华技术股份有限公司 基于麦克风阵列的波束形成方法和装置、存储介质
CN111239688A (zh) * 2020-01-20 2020-06-05 南京邮电大学 一种基于校准源的分布式多麦克风阵列的映射校准方法
CN111475961A (zh) * 2020-04-21 2020-07-31 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种传声器阵列的自适应阵型优化设计方法
RU2734289C1 (ru) * 2019-12-02 2020-10-14 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Михайловская военная артиллерийская академия" Министерства обороны Российской Федерации Способ позиционирования источника звукового сигнала звукометрическим комплексом
CN111951833A (zh) * 2020-08-04 2020-11-17 科大讯飞股份有限公司 语音测试方法、装置、电子设备和存储介质
CN112489667A (zh) * 2019-08-22 2021-03-12 北京声智科技有限公司 音频信号的处理方法和装置
CN113008363A (zh) * 2021-03-16 2021-06-22 国网山东省电力公司东营供电公司 一种多谐振点传声器阵列及其布置方法
CN113935119A (zh) * 2020-07-14 2022-01-14 中国航发商用航空发动机有限责任公司 声源计算方法、计算装置以及计算机可读存储介质
WO2022041219A1 (zh) * 2020-08-31 2022-03-03 华为技术有限公司 声源测距方法、装置和系统
CN114268883A (zh) * 2021-11-29 2022-04-01 苏州君林智能科技有限公司 一种选择麦克风布放位置的方法与系统
CN114720943A (zh) * 2022-06-06 2022-07-08 深圳市景创科技电子股份有限公司 多声道声源定位方法及系统
CN115460529A (zh) * 2022-09-01 2022-12-09 北京声智科技有限公司 麦克风阵列的一致性检测方法、装置、设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104360315A (zh) * 2014-10-16 2015-02-18 河北工业大学 基于LabVIEW的麦克风阵列声源定位方法及装置
CN105246005A (zh) * 2015-09-15 2016-01-13 国家电网公司 基于混合引力搜索算法的立体传声器阵列优化设计方法
CN106251857A (zh) * 2016-08-16 2016-12-21 青岛歌尔声学科技有限公司 声源方向判断装置、方法及麦克风指向性调节系统、方法
CN108802689A (zh) * 2018-06-14 2018-11-13 河北工业大学 基于声源阵列的空间麦克风定位方法
CN109104683A (zh) * 2018-07-13 2018-12-28 深圳市小瑞科技股份有限公司 一种双麦克风相位测量校正的方法及校正系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104360315A (zh) * 2014-10-16 2015-02-18 河北工业大学 基于LabVIEW的麦克风阵列声源定位方法及装置
CN105246005A (zh) * 2015-09-15 2016-01-13 国家电网公司 基于混合引力搜索算法的立体传声器阵列优化设计方法
CN106251857A (zh) * 2016-08-16 2016-12-21 青岛歌尔声学科技有限公司 声源方向判断装置、方法及麦克风指向性调节系统、方法
CN108802689A (zh) * 2018-06-14 2018-11-13 河北工业大学 基于声源阵列的空间麦克风定位方法
CN109104683A (zh) * 2018-07-13 2018-12-28 深圳市小瑞科技股份有限公司 一种双麦克风相位测量校正的方法及校正系统

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110428851B (zh) * 2019-08-21 2022-02-18 浙江大华技术股份有限公司 基于麦克风阵列的波束形成方法和装置、存储介质
CN110428851A (zh) * 2019-08-21 2019-11-08 浙江大华技术股份有限公司 基于麦克风阵列的波束形成方法和装置、存储介质
CN112489667A (zh) * 2019-08-22 2021-03-12 北京声智科技有限公司 音频信号的处理方法和装置
RU2734289C1 (ru) * 2019-12-02 2020-10-14 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Михайловская военная артиллерийская академия" Министерства обороны Российской Федерации Способ позиционирования источника звукового сигнала звукометрическим комплексом
CN111239688A (zh) * 2020-01-20 2020-06-05 南京邮电大学 一种基于校准源的分布式多麦克风阵列的映射校准方法
CN111239688B (zh) * 2020-01-20 2021-10-26 南京邮电大学 一种基于校准源的分布式多麦克风阵列的映射校准方法
CN111475961A (zh) * 2020-04-21 2020-07-31 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种传声器阵列的自适应阵型优化设计方法
CN111475961B (zh) * 2020-04-21 2023-01-10 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种传声器阵列的自适应阵型优化设计方法
CN113935119A (zh) * 2020-07-14 2022-01-14 中国航发商用航空发动机有限责任公司 声源计算方法、计算装置以及计算机可读存储介质
CN111951833A (zh) * 2020-08-04 2020-11-17 科大讯飞股份有限公司 语音测试方法、装置、电子设备和存储介质
CN111951833B (zh) * 2020-08-04 2024-08-23 科大讯飞股份有限公司 语音测试方法、装置、电子设备和存储介质
WO2022041219A1 (zh) * 2020-08-31 2022-03-03 华为技术有限公司 声源测距方法、装置和系统
CN115004052A (zh) * 2020-08-31 2022-09-02 华为技术有限公司 声源测距方法、装置和系统
CN113008363A (zh) * 2021-03-16 2021-06-22 国网山东省电力公司东营供电公司 一种多谐振点传声器阵列及其布置方法
CN114268883A (zh) * 2021-11-29 2022-04-01 苏州君林智能科技有限公司 一种选择麦克风布放位置的方法与系统
CN114720943A (zh) * 2022-06-06 2022-07-08 深圳市景创科技电子股份有限公司 多声道声源定位方法及系统
CN115460529A (zh) * 2022-09-01 2022-12-09 北京声智科技有限公司 麦克风阵列的一致性检测方法、装置、设备及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110049408A (zh) 一种麦克风传声器阵列阵型优化方法
Wabnitz et al. Room acoustics simulation for multichannel microphone arrays
CN101957442B (zh) 一种声源定位装置
CN110364166A (zh) 实现语音信号识别的电子设备
CN103217211B (zh) 一种基于合成孔径原理的变电站噪声源分布测量方法
Kraljević et al. Free-field TDOA-AOA sound source localization using three soundfield microphones
CN108646221B (zh) 一种基于声源阵列的空间麦克风定位方法
CN110248303A (zh) 一种用于麦克风阵列精确校准装置及方法
CN106680376A (zh) 一种基于三维声强阵列的隔声测量系统与测量方法
CN111033296B (zh) 具有精确校准和联合参数估计的宽带声学定位
US20190052957A1 (en) Microphone probe, method, system and computer program product for audio signals processing
CN112146751B (zh) 一种基于时域等效源法的实时声场分离方法
US11830471B1 (en) Surface augmented ray-based acoustic modeling
CN1849844B (zh) 确定声场的表示的系统和方法
CN110736976A (zh) 一种任意阵形的声纳波束形成器性能估计方法
CN119364251B (zh) 无线家庭影院的布局优化方法及系统
Sarabia et al. Spatial Librispeech: An augmented dataset for spatial audio learning
CN111385726B (zh) 音频测试系统、方法及计算机可读存储介质
Sanalatii et al. Estimation of loudspeaker frequency Response and directivity using the radiation-mode method
CN110554358A (zh) 一种基于虚拟球阵列扩展技术的噪声源定位识别方法
Lobato et al. Identification of multipole sources with neural deconvolution
Pollow et al. Optimized spherical sound source for room reflection analysis
Thakur et al. An Improved 3-D Sound Source Localization of Varied Sources Using Oblique Square Pyramid Array
US20160094925A1 (en) Systems and methods for determining metric for sound system evaluation
Liaquat et al. Sound localization for ad-hoc microphone arrays. Energies 2021, 14, 3446

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190723

RJ01 Rejection of invention patent application after publication