一种语音的采集系统

本发明属于语音的采集，尤其涉及一种语音的采集系统。

背景技术：

1、目前的语音采集一般使用麦克风进行声音或者乐器的采集，对于在大型的会议室或者大型室内空间表演或者演唱演奏，经常要全方位、多方面的进行收音和语音采集，对于多个语音采集器或者收音装备经常要采用阵列式的分布，才能收集不同频率更加全面的音效，但是对于多个收音装置在进行采集时，由于目前的设备无法做到语音的定向收取，在进行语音采集时会产生侧向音和混音，需要后期对获取的信号进行分离和提取，增加了语音采集的难度；尤其是对于异性的大型室内空间，声波经过反射可能会产生回声，语音采集时产生混响，给采集的声源造成误差。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种语音的采集系统，通过声音定位和机械模块对语音采集器的调节，便于对声源的定向拾取，一定程度减少侧向音和混响的发生，提升了语音采集的准确性，也避免了后期声源信号的分离和提取，使采集的声音更加清晰，提升语音的听感。

2、本发明提供如下技术方案：

3、一种语音的采集系统，包括多个采集装置，多个所述采集装置内部均包括机械模块和控制模块，所述控制模块包括单片机，单片机设有音频传感器和数据处理模块，通过音频传感器对现场进行语音数据的收集，收集之后将语音数据信息通过数据处理模块进行处理，对声源进行定位，得到声源位置后，单片机控制机械模块对语音采集器进行调节；

4、所述单片机通过音频传感器获取声源数据信息，根据声源数据信息对声源进行定位，根据定位信息对机械模块进行调节；所述单片机对机械模块进行控制连接；

5、多个所述采集装置在语音采集的场所三维空间内呈阵列式分布，两个采集装置之间的距离大于4米小于8米。

6、优选的，对声源进行定位时，先通过visual studio对声音信号进行处理，计算声音信号每一帧的短时能量么，并与设置的短时能量和时间阈值进行比较，并根据声源到语音采集装置的时间选出四组语音采集器对声源进行定位，根据语音采集器的坐标及时延信息对声源进行定位；在定位时，对三维空间内建立直角坐标系，设声源的位置坐标为(x,y,z)，四个语音采集器的坐标分别为(xi,yi,zi), (xj,yj,zj), (xk,yk,zk), (xl,yl,zl),距离声源最近的语音采集器是坐标为(xi,yi,zi)，距离为ri；则声源到最近语音采集器和其它三个语音采集器之间的时延为a1，a2, a3；则声源坐标位置满足：(xi-x)2+(yi-y)2+(zi-z)2=ri2；

7、(xj-x)2+(yj-y)2+(zj-z)2=(ri+ca1)2；

8、(xk-x)2+(yk-y)2+(zk-z)2=( ri+ca2)2；

9、(xl-x)2+(yl-y)2+(zl-z)2=( ri+ca3)2；

10、由上式可得出：

11、(xj-x)2+(yj-y)2+(zj-z)2=(((xi-x)2+(yi-y)2+(zi-z)2)1/2+ca1)2；

12、(xk-x)2+(yk-y)2+(zk-z)2=(((xi-x)2+(yi-y)2+(zi-z)2)1/2+ca2)2；

13、(xl-x)2+(yl-y)2+(zl-z)2=(((xi-x)2+(yi-y)2+(zi-z)2)1/2+ca3)2；

14、c为声音传播的速度；根据上式即能够得出声源的位置坐标，对声源进行定位。

15、优选的，所述机械模块上设有语音采集器，机械模块能够对语音采集器进行三维空间内的距离调节和角度调节，使语音采集器接近声源。

16、优选的，所述机械模块包括设置在室内墙壁上的道板，道板上设有轨道，机械模块通过轨道在语音采集的室内进行滑动调节；所述轨道上设有直线电机，直线电机侧壁连接有连接块，所述连接块上设有调节机构，所述调节机构能对语音采集器实现上、下调节和转动调节。

17、优选的，所述连接块远离直线电机的一侧连接有电机，所述电机驱动连接有齿轮，所述齿轮啮合连接有从动轮，所述从动轮与俩结块转动连接，所述从动轮的另一侧连接有转动件，所述转动件内部设有腔体，所述腔体内转动设有伸缩轴，所述伸缩轴的外侧壁设有螺旋形状的c型槽；腔体内侧壁连接有连接杆，所述连接杆另一端设有滑块，所述滑块设置在c型槽内，滑块与c型槽匹配滑动连接。

18、优选的，所述转动件的外侧壁对称设有两条滑槽，两条所述滑槽内均匹配设有滑动块，所述滑动块的另一端连接有连杆；所述转动轴的端部连接有固定块，所述固定块上设有永磁体，所述永磁体耦合连接有盒体，所述连杆的另一端与盒体的外侧壁转动设置。

19、优选的，所述盒体的外侧壁设有环形条，所述环形条开设有通槽，环形条内部为中空结构；所述连杆靠近盒体的一端连接有空心管，所述空心管贯穿通槽，且空心管与通槽间隙滑动连接，空心管通过与通槽滑动连接饶盒体做圆周运动；所述空心管的内部设有弹簧，所述弹簧一端与空心管内壁连接，弹簧另一端连接有移动杆，所述移动杆另一端贯穿空心管的端部，且移动杆连接有u型架，所述u型架内部转动设有滚轮，所述滚轮与盒体内壁滚动设置。

20、优选的，所述盒体内部设有至少一个铁芯，铁芯外部缠绕设有通电线圈，铁芯通过电磁感应与永磁体进行耦合连接，通过铁芯与永磁体的耦合连接来实现语音采集器的方位调节。

21、优选的，所述盒体远离伸缩轴的一端连接有语音采集器。

22、另外，单片机获取声源之后，根据声源的坐标信息对采集装置进行调节，机械模块控制直线电机在轨道上滑动调节x轴和y轴的坐标，电机驱动转动件调节z轴的坐标，并且通过偶合件的配合调节语音采集的角度，使其完成语音的定向拾取，从而降低侧向音和混音，提升语音采集的准确度；在通过电机对语音采集器进行高度和方向上调节时，启动电机之后，电机驱动齿轮转动，通过从动轮进行减速，从动轮带动转动件转动；当语音采集器进行角度调节时，电磁线圈呈断电状态，由于没有电磁感应作用，因此永磁体与铁芯发生吸附，吸附时盒体带动连杆和转动件发生滑动，永磁体与铁芯吸附之后，转动件通过滑块带动伸缩轴转动时，铁芯和盒体发生同步转动，此时滑动块与转动件的外侧壁产生相对滑动，同时，盒体周侧设置通槽与连杆上的空心管发生相对滑动，在滑动时，滚轮与盒体外壁发生滚动，同时通过设置的弹簧对滚动中产生的振动进行缓冲，防止转动过程中产生的振动制造噪音，进一步语音采集的准确性。为了保持永磁体与铁芯能够吸附，提高调节时的精度，盒体的质量不能过大或者过小，若质量过大，则永磁体的吸附力不足，若质量过小，则电磁感应产生的斥力不足以克服摩擦力使两者脱离，则盒体的总质量m满足：m=δ·(φ2πr2)/2μ；上式中，φ为永磁体磁通密度，r为永磁体截面半径，单位为cm，μ为真空中的磁导率，m单位为千克；δ为关系系数，取值范围为0.35-0.67。

23、当语音采集器需要进行上、下位置调节时，盒体内的电磁线圈保持通电状态，根据电磁感应知道，铁芯在感应磁场内具有磁性，靠近永磁体的一端形成与永磁体极性相反磁极，与永磁体发生排斥现象，当转动件转动时，转动件内壁设置的滑块与伸缩轴外侧壁设置的c型槽发生滑动，带动伸缩轴在腔体内转动的同时，从腔体内伸出，当伸缩轴向外伸长时，永磁体与铁芯距离缩小产生斥力，从而带动盒体和语音采集器向下运动，盒体与连杆上的滚轮不发生角度转动，同时滑动块在滑槽内向下滑动，当电机的转动方向反转时，带动盒体和语音采集器向上运动，从而对声源完成定向拾取，一定程度减少侧向音和混响的发生，提升了语音采集的准确性，也避免了后期声源信号的分离和提取，使采集的声音更加清晰，提升语音的听感。语音采集器在进行上下调节时，为了保证调节的准确，伸缩轴在移动时速度v满足0.78-0.1.25cm/s；伸缩轴的伸缩长度l范围满足35-105cm，为了更好的调整，则l/v满足：32-75s；为了提升调整的准度，防止语音采集器运动的过快或者过慢，所述伸缩轴的转动圈数n与螺旋c型槽的螺旋节距d、伸缩轴的移动速度v与伸缩长度l之间满足0.3l≤(n·d)+(vt) ≤0.85l。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

25、本发明一种语音的采集系统，通过声音定位和机械模块对语音采集器的调节，便于对声源的定向拾取，一定程度减少侧向音和混响的发生，提升了语音采集的准确性，也避免了后期声源信号的分离和提取，使采集的声音更加清晰，提升语音的听感。根据声源到语音采集装置的时间选出四组语音采集器对声源进行定位，根据语音采集器的坐标及时延信息对声源进行定位，提升了定位的准确性。

26、通过设置的弹簧对滚动中产生的振动进行缓冲，防止转动过程中产生的振动制造噪音，进一步语音采集的准确性。通过限定盒体的总质量的关系式，保持永磁体与铁芯能够吸附，提高调节时的精度。

27、通过设置的机械模块，实现自动调节的同时，增加了调节的方便性，在复杂的房间内进行语音采集，增加采集方便性，并且自动完成定向拾取语音，进一步增加语音采集的准确性。

28、通过限定伸缩轴的转动圈数与螺旋型槽的螺旋节距、伸缩轴的移动速度与伸缩长度之间的关系，提升调整的准度，防止语音采集器运动的过快或者过慢。