[发明专利]一种基于双麦克风阵列的定向拾音方法及计算设备

权利要求书

1.一种基于双麦克风阵列的定向拾音方法，所述双麦克风阵列包含第一麦克风和第二麦克风，所述方法适于对通过第一麦克风获取的第一声道的音频数据和通过第二麦克风获取的第二声道的音频数据进行处理，所述方法适于在计算设备中执行，所述方法包括步骤：

对获取的第一声道的音频数据和第二声道的音频数据分别进行预处理，得到每个音频帧在第一声道的频谱及对应在第二声道的频谱；

根据每个音频帧对应在第一声道和第二声道上的频谱间的延时，计算该音频帧的入射角，其中，所述入射角为当前音频帧主成分的入射角；

若每个音频帧的入射角在期望拾音范围内则判断该音频帧为期望帧，若不在期望拾音范围内则判断该音频帧为干扰帧；

若当前音频帧为干扰帧，则根据所述当前音频帧的入射角计算该音频帧的目标噪音比，若当前音频帧为期望帧则不计算该音频帧的目标噪音比；

利用每个音频帧的入射角和目标噪音比计算该音频帧的滤波器系数；

根据所述滤波器系数生成各音频帧的滤波后频谱；以及

通过对所述滤波后频谱作逆傅里叶变换，来生成期望拾音范围内的音频数据的时域波形。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述根据每个音频帧对应在第一声道和第二声道上的频谱间的延时、计算该音频帧的入射角的步骤包括：

对于每个音频帧，根据所述音频帧对应在第一声道和第二声道上的频谱计算所述音频帧的协方差矩阵；

根据所述协方差矩阵计算所述音频帧的相角谱；以及

从所述相角谱中取最大值对应的角度作为所述音频帧的入射角。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述根据每个音频帧的入射角计算该音频帧的目标噪音比的步骤包括：

根据双麦克风的间距、采样率和声速计算得到第一参数；

根据每个音频帧的入射角及所述第一参数计算得到所述音频帧对应的第二参数；以及

根据所述第一参数和每个音频帧的第二参数计算得到每个音频帧的目标信噪比。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述利用每个音频帧的入射角和目标噪音比计算该音频帧的滤波器系数的步骤包括：

若当前音频帧为期望帧，则根据初始滤波器中对应的全局协方差矩阵和所述当前音频帧对应在第一声道和第二声道上的频谱计算当前音频帧的全局协方差矩阵；

将初始滤波器中对应的噪音协方差矩阵作为当前音频帧的噪音协方差矩阵；以及

结合所述当前音频帧的全局协方差矩阵和噪音协方差矩阵计算所述当前音频帧的滤波器系数。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述利用每个音频帧的入射角和目标噪音比计算该音频帧的滤波器系数的步骤包括：

若当前音频帧为干扰帧，则根据初始滤波器中对应的噪音协方差矩阵和所述当前音频帧对应在第一声道和第二声道上的频谱、及当前音频帧的目标信噪比计算当前音频帧的噪音协方差矩阵；

根据初始滤波器中对应的全局协方差矩阵和所述当前音频帧对应在第一声道和第二声道上的频谱计算当前音频帧的全局协方差矩阵；以及

结合所述当前音频帧的全局协方差矩阵和噪音协方差矩阵计算所述当前音频帧的滤波器系数。

6.如权利要求4或5所述的方法，其中，当前音频帧中第l个频率成分的全局协方差矩阵Φ_y(l,t)定义为：

Φ_y(l,t)＝α'Φ_y(l,t)'+(1-α')Y₁(ω_l,t)Y₂(ω_l,t)^H

式中，Φ_y(l,t)'为初始滤波器中对应的第l个频率成分的全局协方差矩阵，Y₁(ω_l,t)为当前音频帧对应在第一声道上的第l个频率成分的频谱，Y₂(ω_l,t)为当前音频帧对应在第二声道上的第l个频率成分的频谱，H表示共轭，t表示时间刻度，α'表示更新因子，ω_l＝2πl/L,l＝1,2,...,L，L为傅里叶变换长度。