CN113301476B - 拾音设备及麦克风阵列结构 - Google Patents

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Abstract

公开了一种拾音设备及麦克风阵列结构。拾音设备包括沿不同轴向设置的至少三组线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风，轴向用于表征线性麦克风阵列中各个麦克风的位置所形成的的排列方向，所述至少三组线性麦克风阵列用于形成多个波束，每个波束指示一个拾音区域，所述多个波束包括基于一组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束。由此，拾音设备提供的多种波束指示的拾音区域的叠加可以满足大范围场景区域的拾音需求。并且，拾音设备整体结构紧凑，在实际应用中可以将拾音设备固定安装在一个位置(如建筑物顶部)，而无需在多个不同位置分别设置一个拾音设备。

Description

拾音设备及麦克风阵列结构
技术领域
本公开涉及信号处理领域，特别是涉及一种拾音设备及麦克风阵列结构。
背景技术
如何对大范围场景区域进行拾音，是目前急需解决的一个技术问题。
业内主要是通过在不同位置布置多个麦克风，实现对大范围场景区域进行拾音。这种方案使得拾音设备的结构不紧凑，且布置起来比较麻烦。
因此，针对大范围拾音场景，需要设计一种结构更为紧凑的拾音设备。
发明内容
本公开要解决的一个技术问题是针对大范围拾音场景提供一种结构更为紧凑的拾音设备。
根据本公开的第一个方面，提供了一种拾音设备，包括：沿不同轴向设置的至少三组线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风，轴向用于表征线性麦克风阵列中各个麦克风的位置所形成的排列方向，至少三组线性麦克风阵列用于形成多个波束，每个波束指示一个拾音区域，多个波束包括基于一组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束。
根据本公开的第二个方面，提供了一种麦克风阵列结构，包括：沿不同轴向设置的至少三组线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风，轴向用于表征线性麦克风阵列中各个麦克风的位置所形成的排列方向，至少三组线性麦克风阵列被配置为形成多个波束，每个波束指示一个拾音区域，多个波束包括基于一组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束。
根据本公开的第三个方面，提供了一种拾音设备的设计方法，包括：通过对拾音区域进行分析，确定用于对拾音区域进行拾音的线性麦克风阵列的数量以及数量个线性麦克风阵列用于形成的多个波束，多个波束包括基于一组线性麦克风阵列形成的第一波束以及基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束；基于多个波束确定数量个线性麦克风阵列的位置关系，以使得数量个线性麦克风阵列能够形成多个波束。
根据本公开的第四个方面，提供了一种拾音设备的调试方法，其中，所述拾音设备包括沿不同轴向设置的至少三组线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风，轴向用于表征线性麦克风阵列中麦克风的排列方向和/或麦克风的拾音指向，所述至少三组线性麦克风阵列用于形成多个波束，每个波束指示一个拾音区域，所述多个波束包括基于一组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束，该方法包括：基于针对所述多个波束的变动需求，调整所述至少三组线性麦克风阵列的位置关系，以使得调整后的所述至少三组线性麦克风阵列能够形成满足所述变动需求的波束。
根据本公开的第五个方面，提供了一种拾音设备的组装方法，包括：基于预先确定的至少三组线性麦克风阵列形成多个波束时需要满足的位置关系，沿不同轴向设置所述至少三组线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风，轴向用于表征线性麦克风阵列中麦克风的排列方向和/或麦克风的拾音指向，所述多个波束包括基于一组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束。
根据本公开的第六个方面，提供了一种建筑物，包括：本公开第一个方面述及的拾音设备，所述拾音设备形成的多个波束所指示的拾音区域覆盖所述建筑物内至少部分空间区域。
根据本公开的第七个方面，提供了一种车辆，包括：本公开第一个方面述及的拾音设备，所述拾音设备形成的多个波束所指示的拾音区域覆盖所述车辆内至少部分人员所在区域。
根据本公开的第八个方面，提供了一种吊顶，包括：本公开第一个方面述及的拾音设备，所述拾音设备形成的多个波束所指示的拾音区域覆盖建筑物内至少部分空间区域。
由此，本公开通过采用多组线性麦克风阵列，不仅可以提供一个或多个基于单组线性麦克风阵列形成的第一波束，还可以提供一个或多个基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束，因此可以满足大范围场景区域的拾音需求。并且，整体结构紧凑，在实际应用中多组线性麦克风阵列可以安装在一个固定位置(如建筑物顶部)，而无需分布式设置在多个不同位置。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本公开一个实施例的拾音设备的结构示意图。
图2示出了一组线性麦克风阵列以及该组线性麦克风阵列所形成的第一波束的结构示意图。
图3示出了基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束的示意图。
图4示出了根据本公开一个实施例的拾音设备的麦克风阵列拓扑结构示意图。
图5示出了图2所示麦克风阵列拓扑结构的空间结构示意图。
图6示出了麦克风阵列拓扑结构在竖直平面上的投影示意图。
图7示出了麦克风阵列拓扑结构在竖直平面上的波束示意图。
图8示出了麦克风阵列拓扑结构在水平面上的波束示意图。
图9示出了基于第二体对角线组合对应的两组线性麦克风阵列形成的波束的方向示意图。
图10示出了根据本公开一个实施例的麦克风阵列结构的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本公开一个实施例的拾音设备的结构示意图。
拾音设备100包括至少三组线性麦克风阵列。如图1所示，拾音设备100可以包括m组线性麦克风阵列，即线性麦克风阵列1、线性麦克风阵列2…线性麦克风阵列m。其中，m为大于或等于3的正整数。
每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风。线性麦克风阵列，也可称为一维麦克风阵列，是指阵元中心位于同一条直线上的麦克风阵列。
线性麦克风阵列中的麦克风可以是指向性麦克风，指向性麦克风可以是但不限于全指向、心形指向、超心形指向、8字形指向中的任一种。
拾音设备100包括的所述至少三组线性麦克风阵列沿不同轴向设置。轴向用于表征线性麦克风阵列中各个麦克风的位置所形成的排列方向。
所述至少三组线性麦克风阵列用于形成多个波束，每个波束指示一个拾音区域。所述多个波束包括基于一组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束。
第一波束的数量可以等于线性麦克风阵列的组数。即，每组线性麦克风阵列可以用于形成一个第一波束。
通过对一组线性麦克风阵列中所有(或部分)麦克风的拾音信号的综合处理，该组线性麦克风阵列可以组合成为满足要求的强指向性麦克风，形成被称为波束(beam)的指向特性，即第一波束。关于波束的形成机理为本领域成熟技术，此处不再赘述。
波束的方向也即拾音方向，拾音方向覆盖的区域即为拾音区域。第一波束的方向可以与第一波束对应的线性麦克风阵列的轴向一致或基本一致。即，每组线性麦克风阵列可以用于形成与线性麦克风阵列的轴向一致或基本一致的波束，以对轴向指示的区域进行拾音。
图2示出了一组线性麦克风阵列以及该组线性麦克风阵列所形成的第一波束的结构示意图。
如图2所示，一组线性麦克风阵列可以由四个麦克风组成，这四个麦克风的阵元中心处于一条直线上，该条直线的方向即为线性麦克风阵列中各个麦克风的位置所形成的排列方向，也即线性麦克风阵列的轴向。
线性麦克风阵列中各麦克风的拾音方向可以相同，且均与线性麦克风阵列的轴向一致。该线性麦克风阵列形成的第一波束如图中椭圆形部分所示，该第一波束能够覆盖的空间区域即为第一波束指示的拾音区域。
第二波束的数量可以等于或小于所述至少三组线性麦克风阵列的取二组合数。即，可以从拾音设备包括的所有组线性麦克风阵列中选取一对或多对线性麦克风阵列，每对线性麦克风阵列均可以形成一个第二波束。其中，每对线性麦克风阵列包括两组线性麦克风阵列。
两组线性麦克风阵列中的(部分或全部)麦克风可以视为一个新的麦克风阵列，通过对该新的麦克风阵列中麦克风的拾音信号的综合处理，该新的麦克风阵列可以组合成为满足要求的强指向性麦克风，形成被称为波束(beam)的指向特性，即第二波束。
图3示出了基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束的示意图。
如图3所示，两组不同轴向设置的线性麦克风阵列可以形成图中椭圆形部分所示的第二波束，该第二波束能够覆盖的空间区域即为第二波束指示的拾音区域。
第二波束可以是通过针对两组线性麦克风阵列采用波束形成算法(如基于差分麦克风阵列的波束形成算法)计算得到的。关于波束形成算法(如基于差分麦克风阵列的波束形成算法)的计算原理不是本公开的侧重点，对此本公开不再详述。
可以依据采用波束形成算法(如基于差分麦克风阵列的波束形成算法)计算得到满足需求的第二波束时该第二波束对应的两组线性麦克风阵列需要满足的位置关系，设置所述至少三组线性麦克风阵列。
即，拾音设备所包括的所述至少三组线性麦克风阵列的位置关系，是依据采用波束形成算法(如基于差分麦克风阵列的波束形成算法)计算得到满足需求的第二波束时该第二波束对应的两组线性麦克风阵列需要满足的位置关系设置的。
本公开述及的多个波束(第一波束和第二波束)可以是在设计之初，根据拾音设备在具体应用场景中需要覆盖的拾音区域确定的。例如，可以根据应用场景中需要覆盖的拾音区域，确定多个波束，以使得这多个波束指示的拾音区域的叠加可以覆盖或基本覆盖应用场景中的拾音区域。
在确定了多个波束后，可以根据这多个波束来设计拾音设备的麦克风阵列结构，以使得拾音设备的麦克风阵列结构能够形成这多个波束。
由此，拾音设备中线性麦克风阵列的数量及其位置关系均可以是根据预先确定的多个波束设置的。
具体地，可以根据多个波束中第一波束的数量及波束方向，确定线性麦克风阵列的数量及线性麦克风阵列的轴向，如可以根据第一波束的数量设置相同数量组的线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列的轴向与第一波束的方向一致或基本一致。
可以根据多个波束中第二波束的数量及波束方向，确定线性麦克风阵列中麦克风的具***置。例如，针对每个第二波束，可以根据针对用于形成该第二波束的两组线性麦克风阵列采用波束形成算法计算得到该第二波束时这两组线性麦克风阵列中参与形成第二波束的麦克风需要满足的位置关系，对这两组线性麦克风阵列中参与形成第二波束的麦克风的位置进行设置。由此，在设置各组线性麦克风阵列中麦克风的具***置时，只要遵循采用波束形成算法计算第二波束时线性麦克风阵列中麦克风需要满足的位置关系即可。
本公开的拾音设备通过采用多组线性麦克风阵列，不仅可以提供一个或多个基于单组线性麦克风阵列形成的第一波束，还可以提供一个或多个基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束。
在将本公开的拾音设备用于教室、讲堂、大型会议室等建筑物内的大范围场景区域进行拾音时，拾音区域可以是指建筑物内的空间区域，拾音设备提供的多种波束指示的拾音区域的叠加可以覆盖或基本覆盖整个空间区域，以满足大范围场景区域的拾音需求。并且，拾音设备整体结构紧凑，在实际应用中可以将拾音设备固定安装在一个位置(可以靠近建筑物的顶部设置，如可以以吊顶或吸顶的方式设置在建筑物顶部)，而无需在多个不同位置分别设置一个拾音设备。
另外，本公开的拾音设备还可以用于其他复杂的拾音场景，例如在需要对特定区域(如车辆内部)进行拾音时，也可以采用本公开的拾音设备实现对特定区域的拾音。具体地，可以根据需要拾音的特定区域，确定多个拾音区域的叠加与特定区域对应的波束，并据此设计拾音设备的麦克风阵列结构。具体设计过程可以参见上文相关描述，此处不再赘述。
利用本公开的拾音设备可以对多个波束指示的拾音区域进行拾音。通过对拾音设备采集到的拾音信号进行处理，可以得到各个拾音区域的拾音结果。简要来说，针对各个拾音区域，可以通过对指示该拾音区域的波束的形成所依赖的线性麦克风阵列中麦克风的拾音信号进行处理，得到该拾音区域的拾音结果。具体处理过程为本领域成熟技术，此处不再赘述。
下面以拾音设备用于对大范围场景区域进行拾音为例，就拾音设备的麦克风阵列拓扑结构做示例性说明。
图4示出了根据本公开一个实施例的拾音设备的麦克风阵列拓扑结构示意图。
如图4所示，拾音设备的麦克风阵列拓扑结构可以由四组线性麦克风阵列组成。四组线性麦克风阵列的轴向构成六面体的体对角线，每组线性麦克风阵列的轴向与竖直平面具有预定夹角。即，图4中示出的四条体对角线分别对应一组线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列中的麦克风线性设置在该组线性麦克风阵列对应的体对角线上的不同位置。
图5示出了图4所示麦克风阵列拓扑结构的空间结构示意图。
如图5所示，每组线性麦克风阵列可以由四个麦克风组成。由此，整个麦克风阵列拓扑结构可以是3D空间中16个麦克风组成的麦克风阵列。其中，位于各组线性麦克风阵列中端点处的麦克风可以处于一个球面上。即，麦克风阵列拓扑结构可以构成一个球形麦克风阵列。由此，包括该麦克风阵列拓扑结构的拾音设备也可以设计成球麦的形式，即球形结构。不同组线性麦克风阵列的轴向可以交于一点。
图6示出了麦克风阵列拓扑结构在竖直平面上的投影示意图。
每组线性麦克风阵列中相邻两个麦克风之间的间距自下而上可以依次增大。如图6所示，每组线性麦克风阵列中自下而上四个麦克风中相邻两个麦克风之间的间距可以分别是2cm、4cm、9cm。并且，处于对角位置的两组线性麦克风阵列(如A和C)的轴向在竖直平面上的投影之间的夹角可以为90°。
图4至图6所示的麦克风阵列拓扑结构可以形成9个波束。
这9个波束分别是：4个基于各组线性麦克风阵列形成的波束(第一波束)；4个基于与第一体对角线组合对应的两组线性麦克风阵列形成的波束(第二波束)；以及1个基于与第二体对角线组合对应的两组线性麦克风阵列形成的波束(第二波束)。
第一体对角线组合是指以六面体的上顶面、下底面中的两条边为顶点形成的两个体对角线。例如，图4中示出的体对角线A和体对角线B、体对角线B和体对角线C、体对角线C和体对角线D、体对角线D和体对角线A，均可以视为一个第一体对角线组合。
第二体对角线组合为以六面体的侧面中的两条边为顶点形成的两个体对角线。例如，图2中示出的体对角线A和体对角线C、体对角线B和体对角线D，均可以视为一个第二体对角线组合。
4个基于各组线性麦克风阵列形成的波束、4个基于与第一体对角线组合对应的两组线性麦克风阵列形成的波束，均是方向不同的倾斜波束。基于与第二体对角线组合对应的两组线性麦克风阵列形成的波束与竖直向下的方向之间的夹角可以大于或等于0°，且小于或等于第一阈值。第一阈值可以是一个略大于0°的一个数值，如5°。
可选地，基于与第二体对角线组合对应的两组线性麦克风阵列形成的波束与竖直向下的方向之间的夹角可以等于0°，即基于与第二体对角线组合对应的两组线性麦克风阵列形成的波束可以是竖直向下的波束。
由此，在将基于图4所示麦克风阵列拓扑结构设计的拾音设备安装在空间上方(如吊顶或吸顶设置)时，这9个波束指示的拾音区域的叠加基本上可以覆盖整个3D空间。
上述麦克风阵列拓扑结构形成的9个波束可以参见图7至图9所示。
图7示出了麦克风阵列拓扑结构在竖直平面上的波束示意图。
如图7所示，左侧的波束是指由体对角线A对应的线性麦克风阵列形成的方向与轴向一致的波束(第一波束)。
右侧的波束是指由体对角线C对应的线性麦克风阵列形成的方向与轴向一致的波束(第一波束)。
中间的波束是指由体对角线A对应的线性麦克风阵列和体对角线C对应的线性麦克风阵列形成的方向竖直向下的波束(第二波束)。
图8示出了麦克风阵列拓扑结构在水平面上的波束示意图。
图8所示的8个波束分别是：4个基于各组线性麦克风阵列形成的波束；以及4个基于与两个第一体对角线对应的两组线性麦克风阵列形成的波束。
图9示出了基于第二体对角线组合对应的两组线性麦克风阵列形成的波束的方向示意图。
如图9所示，可以基于两组线性麦克风阵列A和C(或者B和D)，形成一个拾音方向基本上竖直向下的第二波束。
至此，结合图4至图9以拾音设备包括四组线性麦克风阵列为例，就这四组线性麦克风阵列可以形成的波束做了示例性说明。
应该知道，基于本公开的设计原理，拾音设备还可以包括三组线性麦克风阵列、五组线性麦克风阵列或者更多组线性麦克风阵列。并且，基于更多或更少组线性麦克风阵列，还可以形成其他数量及方向的波束(第一波束/第二波束)。
例如，拾音设备可以包括沿不同轴向设置的N组线性麦克风阵列，N大于或等于3。这N组线性麦克风阵列所形成的多个波束可以包括N个基于各组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及多个基于不同线性麦克风阵列组合形成的第二波束。关于第一波束、第二波束的数量及方向可以根据实际需要拾音的范围设定，如可以以使得这N组线性麦克风阵列所形成的多个波束能够覆盖尽量大的拾音范围为原则确定第一波束、第二波束。
本公开还提供了一种麦克风阵列结构。图10示出了根据本公开一个实施例的麦克风阵列结构的示意图。
麦克风阵列结构200包括至少三组线性麦克风阵列。如图10所示，麦克风阵列结构200包括m组线性麦克风阵列，即线性麦克风阵列1、线性麦克风阵列2…线性麦克风阵列m。其中，m为大于或等于3的正整数。
每组线性麦克风阵列包括多个麦克风。线性麦克风阵列，也可称为一维麦克风阵列，是指阵元中心位于同一条直线上的麦克风阵列。
麦克风阵列结构200包括的所述至少三组线性麦克风阵列沿不同轴向设置。轴向用于表征线性麦克风阵列中各个麦克风的位置所形成的排列方向。
所述至少三组线性麦克风阵列用于形成多个波束，每个波束指示一个拾音区域。所述多个波束包括基于一组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束。
关于第一波束、第二波束以及线性麦克风阵列的位置设置方式，均可以参见上文相关描述，此处不再赘述。
本公开的麦克风阵列结构可以设置在各种具备拾音功能的设备中。
本公开还提供了一种拾音设备的设计方法，该设计方法可以根据拾音设备的应用场景，如具体拾音范围，设计能够满足实际拾音需求的拾音设备。该设计方法可以包括如下步骤。
S11、通过对拾音区域进行分析，确定用于对拾音区域进行拾音的线性麦克风阵列的数量以及数量个线性麦克风阵列用于形成的多个波束。
拾音区域用于表征需要拾音的范围，可以是一个封闭或半封闭空间，如可以是但不限于教室、会议室等建筑物空间，车辆内人员(司机、乘客)所在区域。
如上文所述，单个线程麦克风阵列不仅可以形成第一波束，还可以与其他线性麦克风阵列合作形成第二波束。由此，使用较少数量的线性麦克风阵列即可形成较多数量的波束，而不同波束又可以负责不同部分的拾音区域。因此，通过设计包括多个线性麦克阵列的拾音设备，使得这多个线性麦克风阵列形成的波束的叠加能够覆盖或基本覆盖整个拾音区域(也即覆盖整个或大部分拾音区域)，即可得到满足具体拾音需求的拾音设备。
基于上述原理，在设计用于对拾音区域进行拾音的拾音设备时，可以首先确定用于对拾音区域进行拾音的线性麦克风阵列的数量以及所述数量个线性麦克风阵列用于形成的多个波束。
每个波束指示部分拾音区域，多个波束指示的部分拾音区域的叠加可以覆盖整个或大部分拾音区域。多个波束包括基于一组线性麦克风阵列形成的第一波束以及基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束。关于第一波束、第二波束可以参见上文相关描述。
作为示例，在确定用于对拾音区域进行拾音的线性麦克风阵列的数量时，可以在能够形成多个覆盖或基本覆盖整个拾音区域的波束的情况下，以使用尽可能少的线性麦克风阵列为目标设计拾音设备，以降低成本。
S12、基于所述多个波束确定所述数量个线性麦克风阵列的位置关系，以使得所述数量个线性麦克风阵列能够形成所述多个波束。
在确定了线性麦克风阵列的数量以及需要形成的多个波束后，可以基于这多个波束，确定所述数量个线性麦克风阵列的位置关系。
在确定该数量个线性麦克风阵列的位置关系时，可以针对多个波束中的第一波束，确定用于形成第一波束的线性麦克风阵列需要满足的第一位置关系；并针对多个波束中的第二波束，采用基于差分麦克风阵列的波束形成算法计算得到形成第二波束时该第二波束对应的两组线性麦克风阵列需要满足的第二位置关系。
由此，可以基于第一位置关系和第二位置关系，设置所述数量个线性麦克风阵列。即，以使所述数量个线性麦克风阵列能够同时满足第一位置关系和第二位置关系为原则设置所述数量个线性麦克风阵列。
本公开还提供了一种拾音设备的调试方法。该调试方法可以用于在拾音设备设计完成后并安装使用时，根据具体应用场景，如具体拾音范围，对拾音设备中的线性麦克风阵列进行调试，以使得调试后的线性麦克风阵列能够满足实际应用场景下的拾音需求。
拾音设备可以是指上文述及的拾音设备。即，拾音设备可以包括沿不同轴向设置的至少三组线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风，轴向用于表征线性麦克风阵列中麦克风的排列方向和/或麦克风的拾音指向，所述至少三组线性麦克风阵列用于形成多个波束，每个波束指示一个拾音区域，所述多个波束包括基于一组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束。
该设计方法可以包括如下步骤：基于针对所述多个波束的变动需求，调整所述至少三组线性麦克风阵列的位置关系，以使得调整后的所述至少三组线性麦克风阵列能够形成满足所述变动需求的波束。其中，变动需求可以包括波束拾音方向的变动和/或波束数量的增加或减少。
以针对波束拾音方向的变动为例，可以针对多个波束中需要变动的第一波束，确定用于形成变动后第一波束的线性麦克风阵列需要满足的第一位置关系；针对多个波束中需要变动的第二波束，采用基于差分麦克风阵列的波束形成算法计算得到形成变动后第二波束时该第二波束对应的两组线性麦克风阵列需要满足的第二位置关系；以及基于第一位置关系和第二位置关系调整至少三组线性麦克风阵列。
本公开还提供了一种拾音设备的组装方法。该组装方法可以用于组装拾音设备。该组装方法可以包括如下步骤：基于预先确定的至少三组线性麦克风阵列形成多个波束时需要满足的位置关系，沿不同轴向设置所述至少三组线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风，轴向用于表征线性麦克风阵列中麦克风的排列方向和/或麦克风的拾音指向，所述多个波束包括基于一组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束。关于位置关系的确定可以参见上文相关描述，此处不再赘述。
本公开还可以实现为一种建筑物，包括上文述及的拾音设备，其中，拾音设备形成的多个波束所指示的拾音区域的叠加覆盖建筑物内至少部分空间区域，如可以覆盖建筑物内大部分或全部空间区域。
本公开还可以实现为一种车辆，包括上文述及的拾音设备，其中，拾音设备形成的多个波束所指示的拾音区域的叠加覆盖车辆内至少部分人员所在区域，如可以覆盖车辆内大部分或全部人员所在区域。
本公开还可以实现为一种吊顶，包括上文述及的拾音设备，其中，拾音设备形成的多个波束所指示的拾音区域的叠加覆盖建筑物内至少部分空间区域，如可以覆盖建筑物内大部分或全部空间区域。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (17)

1.一种拾音设备，包括：
沿不同轴向设置的至少三组线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风，轴向用于表征线性麦克风阵列中各个麦克风的位置所形成的排列方向，所述麦克风为指向型麦克风，
所述至少三组线性麦克风阵列用于形成多个波束，每个波束指示一个拾音区域，所述多个波束包括基于每组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及一个或多个基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束，所述第一波束的方向与所述第一波束对应的线性麦克风阵列的轴向一致或基本一致，所述第二波束的方向不同于所述第二波束对应的线性麦克风阵列的轴向。
2.根据权利要求1所述的拾音设备，其中，
所述第二波束是通过针对两组线性麦克风阵列采用基于差分麦克风阵列的波束形成算法计算得到的。
3.根据权利要求2所述的拾音设备，其中，
依据采用基于差分麦克风阵列的波束形成算法计算得到满足需求的第二波束时该第二波束对应的两组线性麦克风阵列需要满足的位置关系，设置所述至少三组线性麦克风阵列。
4.根据权利要求1所述的拾音设备，其中，所述拾音设备包括四组线性麦克风阵列，所述四组线性麦克风阵列的轴向构成六面体的体对角线，每组线性麦克风阵列的轴向与竖直平面具有预定夹角。
5.根据权利要求4所述的拾音设备，其中，所述多个波束包括：
四个基于各组线性麦克风阵列形成的第一波束；
四个基于与第一体对角线组合对应的两组线性麦克风阵列形成的第二波束，所述第一体对角线组合为以六面体的上顶面、下底面中的两条边为顶点形成的两个体对角线；以及
一个基于与第二体对角线组合对应的两组线性麦克风阵列形成的第二波束，所述第二体对角线组合为以六面体的侧面中的两条边为顶点形成的两个体对角线。
6.根据权利要求5所述的拾音设备，其中，
基于与两个第二体对角线对应的两组线性麦克风阵列形成的第二波束的方向与竖直向下的方向之间的夹角大于或等于0°，且小于或等于第一阈值。
7.根据权利要求4所述的拾音设备，其中，
位于各组线性麦克风阵列中端点处的麦克风处于一个球面上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的拾音设备，其中，所述拾音区域为建筑物内的空间区域，所述拾音设备靠近所述建筑物的顶部设置。
9.一种麦克风阵列结构，包括：
沿不同轴向设置的至少三组线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风，轴向用于表征线性麦克风阵列中各个麦克风的位置所形成的排列方向，所述麦克风为指向型麦克风，
所述至少三组线性麦克风阵列被配置为形成多个波束，每个波束指示一个拾音区域，所述多个波束包括基于每组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及一个或多个基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束，所述第一波束的方向与所述第一波束对应的线性麦克风阵列的轴向一致或基本一致，所述第二波束的方向不同于所述第二波束对应的线性麦克风阵列的轴向。
10.一种拾音设备的设计方法，包括：
通过对拾音区域进行分析，确定用于对拾音区域进行拾音的线性麦克风阵列的数量以及数量个线性麦克风阵列用于形成的多个波束，多个波束包括基于每组线性麦克风阵列形成的第一波束以及一个或多个基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束，每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风，所述麦克风为指向型麦克风；
基于所述多个波束确定所述数量个线性麦克风阵列的位置关系，以使得所述数量个线性麦克风阵列能够形成所述多个波束，所述第一波束的方向与所述第一波束对应的线性麦克风阵列的轴向一致或基本一致，所述第二波束的方向不同于所述第二波束对应的线性麦克风阵列的轴向。
11.根据权利要求10所述的设计方法，其中，基于所述多个波束确定所述数量个线性麦克风阵列的位置关系的步骤包括：
针对所述多个波束中的第一波束，确定用于形成所述第一波束的线性麦克风阵列需要满足的第一位置关系；
针对所述多个波束中的第二波束，采用基于差分麦克风阵列的波束形成算法计算得到形成所述第二波束时该第二波束对应的两组线性麦克风阵列需要满足的第二位置关系。
12.一种拾音设备的调试方法，其中，所述拾音设备包括沿不同轴向设置的至少三组线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风，所述麦克风为指向型麦克风，轴向用于表征线性麦克风阵列中麦克风的排列方向和/或麦克风的拾音指向，所述至少三组线性麦克风阵列用于形成多个波束，每个波束指示一个拾音区域，所述多个波束包括基于每组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及一个或多个基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束，所述第一波束的方向与所述第一波束对应的线性麦克风阵列的轴向一致或基本一致，所述第二波束的方向不同于所述第二波束对应的线性麦克风阵列的轴向，该方法包括：
基于针对所述多个波束的变动需求，调整所述至少三组线性麦克风阵列的位置关系，以使得调整后的所述至少三组线性麦克风阵列能够形成满足所述变动需求的波束。
13.根据权利要求12所述的调试方法，其中，基于针对所述多个波束的变动需求调整所述至少三组线性麦克风阵列的位置关系的步骤包括：
针对所述多个波束中需要变动的第一波束，确定用于形成变动后第一波束的线性麦克风阵列需要满足的第一位置关系；
针对所述多个波束中需要变动的第二波束，采用基于差分麦克风阵列的波束形成算法计算得到形成变动后第二波束时该第二波束对应的两组线性麦克风阵列需要满足的第二位置关系；以及
基于所述第一位置关系和所述第二位置关系调整所述至少三组线性麦克风阵列。
14.一种拾音设备的组装方法，包括：
基于预先确定的至少三组线性麦克风阵列形成多个波束时需要满足的位置关系，沿不同轴向设置所述至少三组线性麦克风阵列，每组线性麦克风阵列包括至少两个麦克风，轴向用于表征线性麦克风阵列中麦克风的排列方向和/或麦克风的拾音指向，所述麦克风为指向型麦克风，
所述多个波束包括基于每组线性麦克风阵列形成的第一波束，以及一个或多个基于两组线性麦克风阵列形成的第二波束，所述第一波束的方向与所述第一波束对应的线性麦克风阵列的轴向一致或基本一致，所述第二波束的方向不同于所述第二波束对应的线性麦克风阵列的轴向。
15.一种建筑物，包括：
权利要求1至8中任一项所述的拾音设备，所述拾音设备形成的多个波束所指示的拾音区域的叠加覆盖所述建筑物内至少部分空间区域。
16.一种车辆，包括：
权利要求1至7中任一项所述的拾音设备，所述拾音设备形成的多个波束所指示的拾音区域的叠加覆盖所述车辆内至少部分人员所在区域。
17.一种吊顶，包括：
权利要求1至8中任一项所述的拾音设备，所述拾音设备形成的多个波束所指示的拾音区域的叠加覆盖建筑物内至少部分空间区域。
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