技术领域
[0001] 本
发明涉及拾音技术领域，尤其涉及一种拾音装置。
背景技术
[0002] 监控作为安防的一种重要手段，广泛应用于各个场所，如拘留所、消防局、博物馆等。
[0003] 目前，视频监控已经非常普及，但传统的视频监控录像中只记录了监控现场的图像，并没有记录现场的声音，因此工作人员只能获取到现场的部分图像信息，对于重要的音频信息往往无法获取。从而，音频监控应用而生。音频监控通常采用拾音装置来实现，拾音装置能够拾取监控现场的声音，因此工作人员能够通过拾音装置获取到现场的音频信息，同时拾音装置还有消除监控现场中的环境噪声的作用，使得工作人员获取到的音频信息的
信噪比(
信号与噪声的比例)较高，从而获取的音频信息可用于安防的调查取证中，还可用于报警、预警、提醒用户等中。
[0004] 但不足的是，由于环境中的音源往往是随
时移动的，音量变化起伏也较大，但通常拾音距离和拾音
角度是不可调节的，从而导致音源移动或者音量变化时，拾音装置的拾音效果较差。
发明内容
[0005] 为克服上述
现有技术中的
缺陷，本发明所要解决的技术问题为：以实现拾音距离和拾音角度的可调节性。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 本发明提供了一种拾音装置，包括：麦克
风组件、
相位处理总
电路和运算输出总电路；所述麦克风组件包括
导轨，以及沿所述导轨所延伸的方向依次设置的第一麦克风和第二麦克风，所述第一麦克风固装在所述导轨的一端，所述第二麦克风可滑动地安装在所述导轨上，所述第一麦克风用于录入第一
音频信号，所述第二麦克风用于录入第二音频信号；所述第一麦克风和所述第二麦克风均与所述相位处理总电路的输入端连接，所述相位处理总电路用于检测所述第一音频信号和所述第二音频信号，并根据所述第一音频信号和所述第二音频信号得到
相位差，根据所述相位差对所述第二音频信号进行相位补偿，输出所述第一音频信号和处理后的所述第二音频信号；所述运算输出总电路的输入端与所述相位处理总电路的输出端连接，所述运算输出总电路用于对处理后的所述第二音频信号进行反相
信号处理，并对所述第一音频信号和经反相信号处理后的信号进行相减操作，输出抗干扰音频信号。
[0008] 本发明中的拾音装置可用于监控中，以记录监控现场中的声音。在监控现场中，同一空间
位置的声音可分别通过对应的传音空间到达麦克风组件中的两个麦克风，并被两个麦克风分别录入为第一音频信号和第二音频信号，因两个麦克风的空间位置不同，使得同一空间位置的声音达到对应的麦克风的时间也不相同，在对录入两个麦克风中的两个音频信号进行信号处理时，两个音频信号对应的
声波就会产生相位差；从而，相位处理总电路能够检测到第一音频信号和第二音频信号，并根据检测到的两个音频信号计算出上述相位差，再以第一音频信号为基准，对第二音频信号进行相位补偿；拾音装置中的运算输出总电路能够对相位补偿后的第二音频信号进行反相信号处理，并将反相信号处理后的第二音频信号和第一音频信号直接运算放大，最后输出单端的抗干扰音频信号，得到信噪比较高的音频信息。
[0009] 在本发明中的麦克风组件中，可通过滑动调节第二麦克风来调节第二麦克风与第一麦克风之间的距离，从而拾音距离和拾音角度随着第二麦克风与第一麦克风之间的距离的变化而变化，当第一麦克风与第二麦克风之间的距离变大时，拾音距离变大，反之，当第一麦克风与第二麦克风之间的距离变小时，拾音距离变小，对应的，拾音距离改变，拾音角度也发生变化。可见，本发明的拾音装置在得到高的信噪比的音频信号的同时，实现了拾音距离和拾音角度的可调节性。
附图说明
[0010] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011] 图1为本发明实施例中的拾音装置的结构示意图；
[0012] 图2为本发明实施例中的音频信号的空间传送的示意图；
[0013] 图3为本发明实施例中的第一音频信号和第二音频信号的
波形图；
[0014] 图4为本发明实施例中的相位处理总电路的示意图；
[0015] 图5为本发明实施例中的运算输出总电路的示意图；
[0016] 图6为本发明实施例中的麦克风组件的结构示意图。
[0017] 附图标记
[0018] 10-麦克风组件； 11-导轨；
[0020] 12-第一麦克风； 13-第一麦克风；
[0021] 14-第一
支撑杆； 15-第二支撑杆；
[0022] 20-相位处理总电路； 21-第一比较器；
[0023] 22-第二比较器； 23-第一触发器；
[0024] 24-第二触发器； 25-相位差计算电路；
[0025] 26-移相电路； 30-运算输出总电路；
具体实施方式
[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 实施例
[0030] 参见图1，本实施例提供了一种拾音装置，包括：麦克风组件10、相位处理总电路20和运算输出总电路30；麦克风组件10包括导轨11，以及沿导轨11所延伸的方向依次设置的第一麦克风12和第二麦克风13，第一麦克风12固装在导轨11的一端，第二麦克风13可滑动地安装在导轨11上，第一麦克风12用于录入第一音频信号，第二麦克风13用于录入第二音频信号；第一麦克风12和第二麦克风13均与相位处理总电路20的输入端连接，相位处理总电路20用于检测第一音频信号和第二音频信号，并根据第一音频信号和第二音频信号得到相位差，根据相位差对第二音频信号进行相位补偿，输出第一音频信号和处理后的第二音频信号；运算输出总电路30的输入端与相位处理总电路20的输出端连接，运算输出总电路30用于对处理后的第二音频信号进行反相信号处理，并对第一音频信号和经反相信号处理后的信号进行相减操作，输出抗干扰音频信号。
[0031] 本实施例中的拾音装置的工作原理为：在监控现场，一个声音经不同的传播路径分别达到第一麦克风12和第二麦克风13，第一麦克风12和第二麦克风13分别对应地将该声音录入为第一音频信号和第二音频信号，相位处理总电路20分别检测到第一音频信号和第二音频信号，并根据检测到的第一音频信号和第二音频信号计算出相位差，之后，以第一音频信号为基准，对第二音频信号进行相位补偿，再将经相位补偿后的第二音频信号和第一音频信号输出至运算输出总电路30，运算输出总电路30对经相位补偿后的第二音频信号进行反相信号处理，再将第一音频信号和反相信号处理后的第二音频信号进行差分运算，并进行适当放大，最后输出单端的抗干扰音频信号。
[0032] 从上述过程可以看出，拾音装置能够输出单端的抗干扰音频信号，从而消除了环境中的噪声，以得到信噪比较高的音频信息。
[0033] 需要说明的是，这里只是以“一个声音”来将声音形象化，以便于理解本方案，但并没有具体对声音进行限定。
[0034] 参见图2，基于上述工作原理，为了便于说明，拾音装置可与喇叭40配合，声音经喇叭40进入拾音装置中，因此音频信号的空间传送可包括喇叭40、传音空间和麦克风，监控现场中的声音从喇叭40进入，经传音空间分别到达第一麦克风12和第二麦克风13，假设第一麦克风12和第二麦克风13之间的距离为d，声音沿喇叭40传播的方向与导轨11所延伸的方向之间的夹角为θ，那么可以计算出，从喇叭40发出的声音到达第一麦克风12的距离与从喇叭40发出的声音到达第二麦克风13的距离的差为d*cosθ，d*cosθ也可以体现在声波信号(也就是音频信号)传输的时间差上，还可以是相位差产生的根本原因。而在本实施例中，麦克风组件10中包括导轨11和导轨11上的两个麦克风，第二麦克风13可在导轨11上进行滑动，从而可通过滑动第二麦克风13来改变距离d的大小，进而实现了对拾音距离和拾音角度的调整，也就是实现了对拾音焦点和拾音范围的调整。
[0035] 综上所述，本实施例中的拾音装置的麦克风组件10中的两个麦克风之间的距离可调节，相应的，相位处理总电路20中计算得到的相位差是可调节的，从而使得拾音装置能够适应各种移动的音源或者音量的起伏，进而适用于各种环境中。
[0036] 当然了，这里的喇叭40和拾音装置都可以是
监控系统中的一部分。
[0037] 本实施例中的麦克风组件10包括两个麦克风，还达到了语音增强的效果。
[0038] 现有技术中，也有通过采用4～8个麦克风并利用阵列
算法来实现调整拾音距离和拾音角度的，但这种方法的声道数目多、处理量大，后端需要专用的
数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)或者
中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)来进行算法配置，成本较高。而本方案中，所用的器件较少，而且操作简单可靠。
[0039] 现有技术中，还有采用声学腔体设计来实现拾音角度可调的，但这种方案比较依赖于腔体设计，一般来说有集成复杂、定向拾音角度有限等缺点。而本方案中的拾音装置比较容易实现，结构简单，且调节的拾音角度范围较大。
[0040] 优选的，相位处理总电路20可采用模拟电路处理的方法来实现，以达到装置结构简单和工作可靠的目的。
[0041] 示例性的，相位处理总电路20可包括相位检测子电路和相位补偿子电路；第一麦克风12和第二麦克风13均与相位检测子电路的输入端连接，相位检测子电路用于检测第一音频信号和第二音频信号，并根据第一音频信号和第二音频信号得到相位差；相位补偿子电路的输入端与相位检测子电路的输出端连接，相位补偿子电路用于根据相位差对第二音频信号进行相位补偿，输出第一音频信号和处理后的第二音频信号。
[0042] 示例性的，运算输出总电路30可包括信号反相子电路、差分放大子电路和输出驱动子电路；信号反相子电路的输入端与相位处理总电路20的输出端连接，信号反相子电路用于对处理后的第二音频信号进行反相信号处理；差分放大子电路的输入端与信号反相子电路的输出端连接，差分放大子电路用于对第一音频信号和经反相信号处理后的信号进行相减操作；输出驱动子电路的输入端与差分放大子电路的输出端连接，输出驱动子电路用于输出抗干扰音频信号。
[0043] 进一步的，该抗干扰音频信号为较强抗共模干扰的音频信号。
[0044] 参见图3，在拾音装置的工作过程中，随着时间的推移，第一音频信号与第二音频信号的状态变化为下：
[0045] 状态a：在相位检测子电路中，检测到第一音频信号与第二音频信号两路声波；
[0046] 状态b：在相位补偿子电路中，以第一音频信号为基准，对第二音频信号进行相位补偿。
[0047] 状态c：在信号反相子电路中，对第二音频信号进行反相信号处理；
[0048] 状态d：在差分放大子电路中，对第一音频信号和第二音频信号进行差分运算，并适当放大。
[0049] 参见图4，优选的，相位检测子电路可包括第一比较器21、第二比较器22、第一触发器23、第二触发器24和相位差计算电路25，相位补偿子电路包括移相电路26。第一比较器21的输入端与第一麦克风12连接，第一比较器21的输出端与第一触发器23的输入端连接；第二比较器22的输入端与第二麦克风13连接，第二比较器22的输出端与第二触发器24的输入端连接；第一触发器23的输出端与第二触发器24的输出端均与相位差计算电路25的输入端连接，移相电路26的输入端与相位差计算电路25的输出端连接，移相电路26的输出端与运算输出总电路30的输入端连接；具体的，移相电路26的输出端可包括第一输出端和第二输出端，第一输出端和第二输出端均运算输出总电路30的输入端连接，其中，第一输出端用于输出第一音频信号，第二输出端用于输出处理后的第二音频信号。
[0050] 在这一方案中，第一比较器21用于判断第一麦克风12中是否录入了第一音频信号，第一触发器23中含有与第一比较器21配套的触发器
电流，第一触发器23用于形成与第一音频信号对应的第一脉冲波形。同样的，第二比较器22用于判断第二麦克风13中是否录入了第二音频信号，第二触发器24中含有与第二比较器22配套的触发器电流，第二触发器24用于形成与第二音频信号对应的第二脉冲波形。相位差计算电路25用于根据第一脉冲波形和第二脉冲波形计算得到相位差，并输出
控制信号到相位补偿网络，相位补偿网络采用移相电路26来实现，移相电路26受控于相位差计算电路25，移相电路26用于对第二音频信号进行移相处理，并输出移相后的第二音频信号和第一音频信号。
[0051] 参见图5，信号反相子电路包括反相器31，反相器31的输入端与移相电路26的第二输出端连接；差分放大子电路包括
差分放大器32，差分放大器32的同相输入端与第一输出端连接，差分放大器32的
反相输入端与反相器31的输出端连接；输出驱动子电路包括驱动器33，驱动器33的输入端与差分放大器32的输出端连接，驱动器33的输出端用于输出抗干扰音频信号。
[0052] 在这一方案中，反相器31为第二音频信号的反相器31，反相器31用于实现第二音频信号的信号反相。差分放大器32用于实现第一音频信号与第二音频信号的相减操作，以降低共模信号和干扰。驱动器33用于进行电流放大，输出为单端的音频信号，单端的音频信号用于实现长距离传输和进一步提高抗干扰能
力。
[0053] 参见图6，在本实施例中，导轨11的结构可为多种，示例性的，导轨11可包括条状支架111，条状支架111上设置有与条状支架111相平行的通孔112，通孔112的两端分别与条状支架111的两端对应接近，第一麦克风12固定卡装在通孔112的对应端，第二麦克风13可滑动地卡装在通孔112内。在这一方案中，设计通孔112以形成内嵌式导轨11，麦克风可内嵌在通孔112内。
[0054] 继续参见图6，进一步的，麦克风组件10还包括第一支撑杆14和第二支撑杆15，第一支撑杆14固装在通孔112的对应端，第一麦克风12通过第一支撑杆14固装在导轨11上，第二支撑杆15可滑动地卡装在通孔112内，第二麦克风13通过第二支撑杆15安装在导轨11上。在这一方案中，条状支架111作为导轨11的支撑结构，其上设计有麦克风的支撑结构，满足了麦克风对声波传输路径影响小的要求。
[0055] 值得一提的是，第一麦克风12和第二麦克风13的差异性越小，拾音装置的拾音效果越好，因此，第一麦克风12和第二麦克风13可选择同一类型麦克风，以保证高度的一致性。
[0056] 在本实施例中，值得注意的是，为了提高拾音效果的
指向性，第一麦克风12和第二麦克风13可均选用指向性麦克风，不仅如此，两个麦克风之间的距离d变大，相位处理总电路20中的计算得到的相位差也发生相应的变化，在相位处理总电路20和运算输出总电路30对音频信号进行一些处理后，指向性加强；反之，两个麦克风之间的距离d变小，指向性越弱。可见，本实施例中的指向装置的指向性拾音效果良好，既体现在麦克风自身的指向性的
基础上，又通过调节两个麦克风的间距使得指向性发生明显的变换，进一步提升指向性拾音的性能，从前端的结构到后续的电路处理，从多种技术角度保证指向性的增强。
[0057] 进一步的，为了保证拾音装置能够接收一般范围内的声音，可使两个麦克风之间的距离能够达到一定的值，再结合实际情况，优选的，第一麦克风12与第二麦克风13之间的最大距离可为40cm。对应的，导轨11的长度可在40cm之内。
[0058] 进一步的，为了防止形成干涉，以及发生声波相互串扰等现象，两个麦克风之间的最短距离应大于或者等于5cm。
[0059] 为了完善本实施例中的拾音装置，可以通过调节移相电路26中的移相参数和差分放大器32中输出的放大倍数来增强拾音效果。
[0060] 综合以上内容，本实施例中的拾音装置依靠两个指向性麦克风形成一定的排列指向，在实际应用中，可将第一麦克风12设置在导轨11的前端，将第二麦克风13设置在导轨11的后面，再通过电路处理，对两个麦克风拾取内容进行相位调节和直接运算放大，最后得到抗干扰的输出。
[0061] 本实施例中的拾音装置可应用在监控系统中，其中拾音装置为前端设备，也就是设置在监控现象内的，在监控室内，还设置有后端设备，以接收前端设备获取的信息，方便观察。
[0062] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述
权利要求的保护范围为准。
