專利名稱：可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)及其方法，特別是一種可根據(jù)麥克風(fēng)至音源間的距離對(duì)個(gè)別的麥克風(fēng)靈敏度作出補(bǔ)償，以達(dá)到自動(dòng)提升音質(zhì)的系統(tǒng)，適用于大型場(chǎng)所，并可透過電話、網(wǎng)絡(luò)及其它通訊方式進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)議。
背景技術(shù)：
一般在音訊會(huì)議系統(tǒng)中所使用的麥克風(fēng)靈敏度不同于人耳，對(duì)于人耳接收音訊的靈敏度而言，當(dāng)音源越遠(yuǎn)時(shí)，麥克風(fēng)的靈敏度大幅降低。
美國專利US5848146披露了一種使用多個(gè)麥克風(fēng)的音訊會(huì)議系統(tǒng)，其中使用了一受到控制的麥克風(fēng)混合器；該混合器包括一混合器輸出；復(fù)數(shù)個(gè)麥克風(fēng)輸入電路裝置，用以接收并偵測(cè)最近麥克風(fēng)的音訊；在該復(fù)數(shù)個(gè)麥克風(fēng)輸入電路裝置上設(shè)有切換裝置，藉以響應(yīng)音訊及受控制的電路限值；以及包括訊號(hào)統(tǒng)合裝置，以將該麥克風(fēng)輸入電路上的訊號(hào)與混合器輸出加以整合。
本發(fā)明的動(dòng)機(jī)則在研創(chuàng)將講話者的音源位置以及離開麥克風(fēng)的距離自動(dòng)偵測(cè)定位，而對(duì)于麥克風(fēng)的靈敏度作補(bǔ)償，以使較大型的會(huì)議，以及遠(yuǎn)程會(huì)議亦能聽到每一講話者較好的音訊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，其可增加麥克風(fēng)的動(dòng)態(tài)使用范圍。
本發(fā)明的次一目的是提供一種可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，使演講者不必拘限于固定的位置發(fā)表言論，無須受限于麥克風(fēng)的架設(shè)位置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，不但能維持，甚至能提升音訊輸出的品質(zhì)及強(qiáng)度，不因演講者與麥克風(fēng)之間的距離而受損。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，使在大型場(chǎng)所或眾多與會(huì)人士的會(huì)議仍能維持高品質(zhì)的音訊輸出。
本發(fā)明的更一目的是提供一種可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，使可通過電話、網(wǎng)絡(luò)或其它通訊方式執(zhí)行遠(yuǎn)程會(huì)議。
本發(fā)明的再一目的是提供一種可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，可大大提高麥克風(fēng)的使用效能。
本發(fā)明的又一目的是提供一種使用于可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議的方法。
為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的音訊會(huì)議系統(tǒng)包括一麥克風(fēng)陣列，由至少位于已知位置的三個(gè)麥克風(fēng)組成；一處理器；一可將模擬訊號(hào)數(shù)字化的轉(zhuǎn)換器；兩個(gè)數(shù)字訊號(hào)增益控制器，以及一數(shù)字補(bǔ)償軟件。此音訊會(huì)議系統(tǒng)的方法主要是藉由高速的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及處理器，將數(shù)個(gè)麥克風(fēng)所接收聲音訊號(hào)音源的時(shí)間差異區(qū)分出來，并據(jù)此計(jì)算出音源位置；并使音源位置由一距離與一方向角度代表；根據(jù)該方向角度以選擇特別的麥克風(fēng)以補(bǔ)償其靈敏度，并根據(jù)該距離計(jì)算出所需補(bǔ)償?shù)挠嵦?hào)增益數(shù)值。
為便于對(duì)本發(fā)明的特點(diǎn)有更深入的了解，下面結(jié)合附圖通過一實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的架構(gòu)示意圖，其中三個(gè)麥克風(fēng)恰排列于一正三角形的頂點(diǎn)，圖中同時(shí)以數(shù)學(xué)式子顯示各項(xiàng)幾何關(guān)系；圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例的架構(gòu)示意圖，其中至少三個(gè)麥克風(fēng)恰排列成一直線，圖中同時(shí)以數(shù)學(xué)式子顯示各項(xiàng)幾何關(guān)系；圖3是本發(fā)明的電路方塊一實(shí)施例圖。
附圖標(biāo)記說明m1，m2，m3麥克風(fēng)；S聲源；P處理器；T1，T2，T3高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；G1，G2，G3第一級(jí)模擬訊號(hào)放大器；H1，H2，H3第二級(jí)模擬訊號(hào)放大器。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)包括至少三個(gè)已知位置的麥克風(fēng)m1，m2，m3。請(qǐng)參閱第1圖，本發(fā)明的第一實(shí)施例包含有三麥克風(fēng)，排列于正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)位置m1，m2，m3，藉此形成一麥克風(fēng)陣列。由于該演講者或音源S至各個(gè)麥克風(fēng)之間的距離不同，故該演講者的位置S可根據(jù)同一音源傳送至各個(gè)麥克風(fēng)之間的時(shí)間差異而計(jì)算出來。
演講者的位置S可通過找出m2S與y軸的夾角(Θ)和m2S至S的距離(d)來解決。茲以數(shù)學(xué)方法來解決此一問題先定義下列條件的圓r1，r2，r3以S為圓心，而分別通過m1，m2，m3的圓；r12以m2為圓心，半徑為(t1-t2)值×音速的圓；r32以m2為圓心，半徑為(t3-t2)值×音速的圓。
(其中，t1，t2，t3分別為聲音訊號(hào)由S傳至m1，m2，m3的時(shí)間)r1穿過m1且和r12相切，亦即m2和s間的距離與r1和r12的總和相同；r3穿過m3且和r32相切，亦即m2和s間的距離與r3和r32的總和相同；令d＝m2至S之間的距離，則d-r12＝S至m1之間的距離d-r32＝S至m3之間的距離在圖1中，將分離會(huì)議麥克風(fēng)所環(huán)繞的區(qū)域?yàn)榱鶇^(qū)。計(jì)算Θ和d只需要其中三區(qū)，亦即分別具最大t2，t3，及t1。
另m1，m2與m3以(x，y)坐標(biāo)表示為m1＝(x1，y1)m2＝(x2，y2)m3＝(x3，y3)藉此可得下兩式d-r12＝((d*cosΘ-x1)2+(d*sinΘ-y1)2)1/2d-r32＝((d*cosΘ-x3)2+(d*sinΘ-Y1)2)1/2此兩式又等同于下兩式L2-r122+2*d*r12＝2*d×1*cosΘ+2*sinΘ*y1*dL2-r322+2*d*r32＝2*d×3*cosΘ+2*sinΘ*y3*d
其中L為m1，m2，m3所構(gòu)成三角形的邊長令a’＝(l2-r122)/db’＝(l2-r322)/dcosΘ+bsinΘ＝cΘ＝cos-1x則x＝(-2*c+-(4*c2-4*(c2-b2)(1-b2))1/2/(2*(1-b2))d＝(L2-r122)/(2*x1*cosΘ-2*y1*sinΘ-2*r12)其中b＝(2*y1*b’-2a’*y3)/(2*x1*b’-2a’*x3)，c＝(2*b’*r12-2*a’*r32)/(2*x1*b1-2*a’*x3)一旦得知演講者的位置(S)，便能選擇個(gè)別的麥克風(fēng)以補(bǔ)償其受距離影響而衰減的敏感度。
茲進(jìn)一步地推導(dǎo)各麥克風(fēng)接收音源的時(shí)間差異如下在圖1中，進(jìn)一步地假設(shè)dc為S和m1，m2與m3的中心點(diǎn)的距離，亦即此(x，y)坐標(biāo)是的原點(diǎn)Oα為x軸與SO聯(lián)機(jī)的夾角；d1為S和m1之間的距離；d2為S和m2之間的距離；d3為S和m3之間的距離；則t1＝d1/v＝{(d*cosα-L/2)2+(d*sinα+31/2/2*L)2}1/2/vt2＝d2/v＝{(d*cosα)2+(d*sinα-31/2/2*L)2}1/2/vt3＝d3/v＝{(d*cosα+L/2)2+(d*sinα+31/2/2*L)2}1/2/v若L＝10公分，α＝45°及d＝5公尺，則可得t1＝0.0146542秒t2＝0.0145023秒t3＝0.0148580秒請(qǐng)參閱圖2，揭示本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中共包含至少三個(gè)麥克風(fēng)(m0，m1，m2)排列于一直線上。由三角形(m1，m0，S)可得下式假設(shè)L1為m0至m1的距離，L2為m1至m2的距離，t1為音源至m1以及m2的時(shí)間差，t2為音源至m0與m2的時(shí)間差，r為音源與m1的距離，而Θ為m0，m1與音源S所形成的夾角，則r2＝L12+(r+t1*v)2-2*L1*(r+t1*v)cosΘ；其中v是為音速，20℃室溫下約為每秒343公尺。
由三角形(m0，m2，S)可得下式(r+t1*v+t2*v)2＝L22+(r+t1*v)2+2*L2*(r+t1*v)*cosΘ由上兩式可導(dǎo)出r＝(L2*L12+L22*L1+t12*v2*L2-2*L1*t1*t2*v2-L1*t22*v2)/(2*L1*t2*v-2*t1*v*L2)Θ＝cos-1{(r2-L12-(r+t1*v)2)/(2*L1*(r+t1*v))若L1＝L2時(shí)則，r＝(2*L2+t12*v2-2*t1*t2*v2-t2*t2*v2)/(2*(t2-t1)*v)Θ＝90°此時(shí)，藉使用四個(gè)麥克風(fēng)的系統(tǒng)即可避免發(fā)生于L1*t2逼近t1*L2時(shí)產(chǎn)生的數(shù)值錯(cuò)誤。
故麥克風(fēng)至音源的距離r，以及方向角度Θ可以公式導(dǎo)出；一但得知演講者音源的位置，即可根據(jù)音源的方向角度以選擇應(yīng)補(bǔ)償?shù)柠溈孙L(fēng)，并根據(jù)音源至麥克風(fēng)的距離，計(jì)算所需補(bǔ)償?shù)挠嵦?hào)增益數(shù)值。
實(shí)施時(shí)，本發(fā)明的系統(tǒng)包括一麥克風(fēng)陣列，由至少三個(gè)已知位置的麥克風(fēng)m1，m2，m3組成，以接收演講者聲源S的模擬訊號(hào)；并包括高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器T1，T2，T3，使能在極短的時(shí)間內(nèi)完成模擬訊號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字訊號(hào)，而可判斷各麥克風(fēng)接收時(shí)間的差異；又包括一處理器P，以計(jì)算各麥克風(fēng)接收到音源訊號(hào)的時(shí)間差異而將音源位置定位，并根據(jù)音源位置而選擇所要補(bǔ)償?shù)柠溈孙L(fēng)，以及控制所需補(bǔ)償?shù)挠嵦?hào)放大增益。在實(shí)施時(shí)，可由軟件控制作數(shù)字訊號(hào)的放大補(bǔ)償。亦可如附圖三所示，在麥克風(fēng)m1，m2，m3與高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器T1，T2，T3之間設(shè)模擬訊號(hào)增益放大器G1，G2，G3而由處理器P控制；甚至可以再設(shè)第二級(jí)的放大器H1，H2，H3，一樣由處理器P控制。
由上述所揭示的技術(shù)，本發(fā)明提供了一種根據(jù)講話者音源至麥克風(fēng)的距離的遠(yuǎn)近，自動(dòng)補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，包括一麥克風(fēng)陣列，由至少三個(gè)已知位置的麥克風(fēng)組成，接收模擬聲音訊號(hào)；一高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬訊號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字訊號(hào)；以及一處理器，通過計(jì)算各麥克風(fēng)接收到音源訊號(hào)的時(shí)間差異定位音源位置，并根據(jù)音源位置而選擇所要補(bǔ)償?shù)柠溈孙L(fēng)，以及控制所需補(bǔ)償?shù)挠嵦?hào)增益。
2.如權(quán)利要求1所述的可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，其中組成該麥克風(fēng)陣列的復(fù)數(shù)個(gè)麥克風(fēng)排列成一三角形。
3.如權(quán)利要求1所述的可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，其中麥克風(fēng)排列成一直線。
4.如權(quán)利要求1所述的可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，其中麥克風(fēng)排列成多角度的幾何形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，其中處理器是包括一數(shù)字訊號(hào)補(bǔ)償軟件，以控制對(duì)選擇的麥克風(fēng)作數(shù)字訊號(hào)補(bǔ)償。
6.如權(quán)利要求1所述的可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，其中在麥克風(fēng)與高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間設(shè)有由處理器控制的模擬訊號(hào)增益放大器。
7.如權(quán)利要求6所述的可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)，其中訊號(hào)增益放大器為二級(jí)放大器。
8.一種用于可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)的方法，包括下列步驟架構(gòu)一麥克風(fēng)陣列，由至少三個(gè)麥克風(fēng)排列在已知位置，并由麥克風(fēng)接收音源的模擬式訊號(hào)；由一高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器將麥克風(fēng)所接收模擬訊號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字訊號(hào)；通過一處理器辨別各麥克風(fēng)接收音源訊號(hào)的時(shí)間差異，由此將音源位置定位；根據(jù)音源位置選擇需要補(bǔ)償?shù)柠溈孙L(fēng)；以及根據(jù)音源至麥克風(fēng)的距離對(duì)選出的麥克風(fēng)進(jìn)行補(bǔ)償。
9.如權(quán)利要求8所述的用于可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)的方法，其中音源位置由一距離與一方向角度表示。
10.如權(quán)利要求8所述的用于可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)的方法，其中對(duì)麥克風(fēng)作補(bǔ)償?shù)牟襟E是根據(jù)麥克風(fēng)的原始靈敏度以及該麥克風(fēng)至音源的距離進(jìn)行補(bǔ)償?shù)摹?br> 11.如權(quán)利要求8所述的用于可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)的方法，在麥克風(fēng)接收的模擬訊號(hào)后，先由處理器控制進(jìn)行模擬訊號(hào)增益放大，然后再由高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
12.如權(quán)利要求8所述的用于可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)的方法，借助一軟件控制而進(jìn)行數(shù)字訊號(hào)放大，以對(duì)所選擇的麥克風(fēng)靈敏度作補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可補(bǔ)償麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)及其方法，主要包含有一由至少三個(gè)已知位置的麥克風(fēng)組成的麥克風(fēng)陣列、一可將模擬訊號(hào)數(shù)字化的轉(zhuǎn)換器、一處理器、兩個(gè)數(shù)字訊號(hào)增益控制器及一數(shù)字補(bǔ)償軟件。此音訊會(huì)議系統(tǒng)的方法主要是藉由高速的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及處理器將數(shù)個(gè)麥克風(fēng)所接收聲音訊號(hào)音源的時(shí)間差異區(qū)分出來，并據(jù)此計(jì)算出音源位置，進(jìn)而選擇特別的麥克風(fēng)根據(jù)音源與麥克風(fēng)的距離補(bǔ)償其靈敏度。此麥克風(fēng)靈敏度的音訊會(huì)議系統(tǒng)及其方法可維持甚或提升音訊會(huì)議品質(zhì)，使不受限于與會(huì)人數(shù)及較大的空間，并能通過電話、網(wǎng)絡(luò)或其它通訊方式進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)議。
文檔編號(hào)H04R1/00GK1534973SQ03121538
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2003年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月1日
發(fā)明者黃文義 申請(qǐng)人:黃文義