一種基于手機的錄音裝置的定位方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于手機的錄音裝置的定位方法，所述錄音裝置包含至少三個麥克風，分別為第一麥克風、第二麥克風和第三麥克風，所述定位方法包括以下步驟：測量步驟；時間差獲取步驟，獲取所述第一麥克風與所述第三麥克風獲取聲源的時間差，作為第一時間差，獲取所述第二麥克風與所述第三麥克風獲取聲源的時間差，作為第二時間差；聲源位置計算步驟，獲得所述聲源與所述第一麥克風之間的距離，獲得所述聲源與所述第二麥克風之間的距離，然后利用海倫公式計算，從而確定所述聲源的位置。本發明通過使用手機的錄音裝置的至少三個麥克風，經過時間差獲取步驟和聲源位置計算步驟，可以實現更加方便、高效和精確的定位。
【專利說明】一種基于手機的錄音裝置的定位方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及手機【技術領域】，尤其涉及一種基于手機的錄音裝置的定位方法。
【背景技術】
[0002]人耳之所以能分辨聲音的位置，是因為聲源和雙耳之間的存在角度差，這個角度差使得聲音到達左右兩個耳朵有時間差，因此人的耳朵能夠捕捉到這個時間差，從而定位到聲源的位置。同時，聲音到達兩個耳朵的強度也是有區別的，這個也是確定聲源位置的一個重要來源。通過時間差和強度差別，人們可以準確的知道聲源的位置，同樣的原理也適用于手機。
[0003]手機已經逐漸成為具有強大計算能力的移動工具，越來越多的傳感器被安放在手機的手機錄音裝置上，提供各種感知的功能，尤其在手機上，為了更好的支持聲音的處理和消除噪音，手機錄音裝置的麥克風的數量在逐漸增多，例如現在的蘋果公司的手機，就具有三個麥克風，即可通過手機聲音到達不同位置的麥克風的時間差進行定位，這樣可以更好的獲取多個方向的聲音，并且在通話過程中消除背景噪音。
[0004]最近的技術發展推動著手機的發展，比如，使用波束成形(beam-forming)的通用信號處理技術挖掘了手機的兩個或者多個位于不同位置的定位能力，但是現有技術沒有對于聲源位置進行高效和精確定位的方法。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明的目的在于提出一種基于手機的錄音裝置的定位方法，能夠對聲源位置實現高效和精準的定位。
`[0006]為達此目的，本發明實施例提供了一種手機的錄音裝置對聲源進行定位的方法，所述錄音裝置包含至少三個麥克風，分別為處于位置M1的第一麥克風、處于位置M2的第二麥克風和處于位置M3的第三麥克風，并且所述聲源處于位置K，其特征在于，所述定位方法包括以下步驟:
[0007]測量步驟，測量所述第一麥克風與所述第二麥克風之間的距離，為第一距離Cl1，測量所述第二麥克風與所述第三麥克風之間的距離，為第二距離d2，測量所述第一麥克風和所述第三麥克風之間的距離，為第三距離d3 ；
[0008]時間差獲取步驟，獲取所述第一麥克風與所述第三麥克風采集所述聲源的聲音的時間差，作為第一時間差，表示為T1，獲取所述第二麥克風與所述第三麥克風采集所述聲源的聲音的時間差，作為第二時間差，表示為T2 ；
[0009]聲源位置計算步驟，
[0010](?= d-T1 Vs 公式 1，toon] d'2 = d-T2Vs公式 2，
[0012]其中，Vs為聲音在空氣中的速度，d為所述聲源與所述第二麥克風之間的距離，[0013]通過公式I獲得所述聲源與所述第一麥克風之間的距離d/，通過公式2獲得所述聲源與所述第二麥克風之間的距離(V，然后通過已知的“屯，以及d/、d2'和d之間的關系計算出d值，從而確定所述聲源的位置。
[0014]優選地,通過已知的屯、d2、d3,以及d/、d2'和d之間的關系計算出d值包含:
[0015]通過已知的屯、d2、d3,以及d/、d2'和d之間的關系,根據海倫公式,列出三角形KM1M2的面積加上三角形KM2M3的面積等于三角形KM1M3的面積加上三角形M1M2M3的面積的等式，計算出d值。
[0016]優選地，所述第一麥克風位于手機的前部。
[0017]優選地，所述第二麥克風位于手機的后部。
[0018]優選地，所述第三麥克風位于手機的底部。
[0019]優選地，所述第一時間差和所述第二時間差通過互相關信號處理方法獲取。
[0020]本發明通過使用手機的錄音裝置的至少三個麥克風，經過時間差獲取步驟和聲源位置計算步驟，可以實現更加方便、高效和精確的定位。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明實施例的基于手機的錄音裝置的定位方法的示意圖；
[0022]圖2是本發明實施例的基于手機的錄音裝置的第一麥克風和第二麥克風獲取的聲音序列的對比圖；
[0023]圖3是本發明實施例的基于手機的語音裝置的第一麥克風和第二麥克風獲取的聲音序列的互相關結果圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部內容。
[0025]圖1是本發明實施例的基于手機的錄音裝置的定位方法的示意圖。如圖1所示，本發明實施例提供了一種手機的錄音裝置對聲源進行定位的方法，所述錄音裝置包含至少三個麥克風，分別為處于位置M1的第一麥克風、處于位置M2的第二麥克風和處于位置M3的第三麥克風，并且所述聲源處于位置K，其特征在于，所述定位方法包括以下步驟:
[0026]S210、測量步驟，測量所述第一麥克風與所述第二麥克風之間的距離，為第一距離Cl1，測量所述第二麥克風與所述第三麥克風之間的距離，為第二距離d2，測量所述第一麥克風和所述第三麥克風之間的距離，為第三距離d3。
[0027]S220、時間差獲取步驟，獲取所述第一麥克風與所述第二麥克風獲取聲源的聲音的時間差，作為第一時間差，表示為T1，獲取所述第二麥克風與所述第三麥克風獲取聲源的聲音的時間差，作為第二時間差，表示為T2。
[0028]在該步驟中，可以通過下列方法計算第一麥克風與第二麥克風獲取聲源的聲音的時間差T1以及第二麥克風和第三麥克風獲取聲源的聲音的時間差T2。圖2是本發明實施例的基于手機的錄音裝置的第一麥克風和第二麥克風獲取的聲音序列的對比圖。如圖2所示，以第一麥克風micl與第二麥克風mic2獲取聲源的聲音的時間差T1為例，假設通過第一麥克風米集第一聲音序列，通過第二麥克風米集第二聲音序列，其中第一麥克風米集的第一聲音序列中的聲音的強度的最高時刻是第二麥克風米集的第二聲音序列中聲音的強度的最高時刻是t2。在實際情況下由于麥克風在記錄音源的過程中采樣率不高的關系，無法完整記錄音源，導致lt1-t2l可能不是確切地表示同一個音源發出的聲音到達第一麥克風和第二麥克風這兩個麥克風的時間差
[0029]優選地,本發明實施例可以通過歸一化的互相關(cross-correlation)的方法來確定同一個音源發出的聲音到達兩個不同位置的麥克風(例如第一麥克風和第二麥克風)的時間差。歸一化的互相關方法是在兩個已知信號之間尋找最佳匹配位置的標準信號處理方法，在互相關的結果中，峰值最高的信號時間段就是最佳匹配位置，針對本發明實施例，聲首強度最聞的時間段為最佳匹配位置，如圖2中所不，SW表不聲首序列的強度最聞的時間段，那么該聲音時間段為最佳匹配位置。這個時間段具有該聲音序列種的聲音強度的最高時刻，例如第一麥克風米集的第一聲音序列中的聲音強度的最高時刻第二麥克風米集的第二聲音序列中聲音強度的最高時刻t2。
[0030]具體地,分別選取第一聲音序列和第二聲音序列的兩個聲音序列的聲音強度最高的時間段，通常可選取聲音強度的最高時刻的前后2秒的時間段，則得到第一麥克風的第一聲音子序列X (t)和第二麥克風的第二聲音子序列Y (t)。第一聲音子序列X (t)和第二聲音子序列Y (t)為經過離散化后獲得的聲音的強度與時間t的聲音序列值，假設采樣率為K，則序列長度L為4*K。圖3是本發明實施例的基于手機的語音裝置的第一麥克風和第二麥克風獲取的聲音序列的互相關結果圖。如圖3所示，將得到的兩個子序列進行歸一化互相關計算，可以得到最佳匹配位置tM，即兩個子序列的相對位置為tM時，進行歸一化互相關的結果CCatl)數值最大。于是，兩個麥克風采集的音源的聲音的時間差為T 1,T l=|tl-t2+tM/K|。
[0031]歸一化的互相關方法的計算公式如下所示:
【權利要求】
1.一種手機的錄音裝置對聲源進行定位的方法，所述錄音裝置包含至少三個麥克風，分別為處于位置M1的第一麥克風、處于位置M2的第二麥克風和處于位置M3的第三麥克風，并且所述聲源處于位置K，其特征在于，所述定位方法包括以下步驟: 測量步驟，測量所述第一麥克風與所述第二麥克風之間的距離，為第一距離Cl1，測量所述第二麥克風與所述第三麥克風之間的距離，為第二距離d2，測量所述第一麥克風和所述第三麥克風之間的距離，為第三距離d3 ； 時間差獲取步驟，獲取所述第一麥克風與所述第二麥克風采集所述聲源的聲音的時間差，作為第一時間差，表示為T1，獲取所述第二麥克風與所述第三麥克風采集所述聲源的聲音的時間差，作為第二時間差，表示為T2 ； 聲源位置計算步驟， (?= (1-T1Vs公式 I, d2 二 d — T2Vs公式 2, 其中，Vs為聲音在空氣中的速度，d為所述聲源與所述第二麥克風之間的距離， 通過公式I獲得所述聲源與所述第一麥克風之間的距離d/，通過公式2獲得所述聲源與所述第二麥克風之間的距離d2'，然后通過已知的屯、d2、d3，以及d/、d2'和d之間的關系計算出d值，從而確定所述聲源的位置。
2.根據權利要求1所述的手機錄音裝置的定位方法，其特征在于，通過已知的屯、d2、d3，以及d/、d2'和d之間的關系計算出d值包含: 通過已知的(Ipdyd3,以及d/、d2'和d之間的關系,根據海倫公式,列出三角形KM1M2的面積加上三角形KM2M3的面積等于三角形KM1M3的面積加上三角形M1M2M3的面積的等式，計算出d值。
3.根據權利要求1所述的手機錄音裝置的定位方法，其特征在于，所述第一麥克風位于手機的前部。
4.根據權利要求1所述的手機的錄音裝置的定位方法，其特征在于，所述第二麥克風位于手機的后部。
5.根據權利要求1所述的手機的錄音裝置的定位方法，其特征在于，所述第三麥克風位于手機的底部。
6.根據權利要求1所述的手機的錄音裝置的定位方法，其特征在于，所述第一時間差和所述第二時間差通過互相關信號處理方法獲取。
【文檔編號】G01S5/22GK103634476SQ201310667388
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】朱彤, 馬強, 張善豐, 劉云浩, 劉紅 申請人:南京信大氣象裝備有限公司
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