抗振收音装置、终端、信号处理方法及信号处理模块与流程

1.本发明涉及终端技术领域，尤其涉及一种抗振收音装置、终端、信号处理方法及信号处理模块。


背景技术：

2.全面屏技术是时下最热门的技术之一，为了追求100％的极致屏占比，就需要移除原有设置在终端屏幕上方的扬声器等器件，目前通过在终端的屏幕下安装用于发声的激励器，解决了必须在终端屏幕上方设置扬声器的问题。但是，当激励器发声时，激励器会处于振动状态，激励器的振动带动终端的整个屏幕振动，而整个屏幕的振动会导致用于收音的收音装置(例如为麦克风)始终暴露在一个振动的环境下，会导致收音得到的信号中包含许多干扰信号，从而影响音质，对于ai语音识别等技术来说，收音装置的收音效果不佳，会直接影响语音识别的准确性。
3.目前，只能通过软件算法来消除收音装置收音得到的信号中的干扰信号，这种方法对于仅设置有一个收音装置的终端来说，由于收音装置所在位置的振动量是在一定范围内的，因此可以针对该处的振动量范围，通过软件算法消除干扰信号，由于该方法并不能实时获取收音装置所在位置的振动量，并根据该振动量对干扰信号进行消除，因此利用该方法提高收音装置的收音效果的效果有限。并且，如今的终端一般会在不同位置设置多个收音装置，以保证收音效果，由于终端的不同位置的振动量是有明显差别的，因此仅用软件算法难以保证可以较好地消除各收音装置中的干扰信号，而不影响各收音装置收音得到的有用信号，也就难以保证整个终端的收音效果。


技术实现要素：

4.本技术实施例的主要目的在于提供一种抗振收音装置、终端、信号处理方法及信号处理模块，使得不管收音装置位于终端的哪个位置，都能有效收音，从而提高终端的收音效果。
5.为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种抗振收音装置，包括：基板、罩体、第一振动模块、第二振动模块和信号处理模块；基板和罩体之间形成有空腔，且基板上开有与空腔连通的通孔；第一振动模块位于空腔中且遮盖通孔；第二振动模块设置在基板上；第一振动模块与第二振动模块均与信号处理模块相连；第一振动模块用于输出总振动信号，总振动信号包括通过通孔接收的声音信号转换得到的有用振动信号和跟随基板振动产生的干扰振动信号；第二振动模块用于输出跟随基板振动产生的干扰振动信号；信号处理模块用于将第一振动模块输出的总振动信号转换为第一电信号、将第二振动模块输出的干扰振动信号转换为第二电信号，并根据第一电信号和第二电信号获取有用振动信号对应的第三电信号。
6.为实现上述目的，本技术实施例还提供了一种终端，包括上述实施例的抗振收音装置。
7.为实现上述目的，本技术实施例还提供了一种基于抗振收音装置的信号处理方法，包括：抗振收音装置包括基板、罩体、第一振动模块、第二振动模块和信号处理模块；基板和罩体之间形成有空腔，且基板上开有与空腔连通的通孔；第一振动模块位于空腔中且遮盖通孔；第二振动模块设置在基板上；第一振动模块与第二振动模块均与信号处理模块相连；方法包括：接收第一振动模块输出的总振动信号，总振动信号包括通过通孔接收的声音信号转换得到的有用振动信号和跟随基板振动产生的干扰振动信号；接收第二振动模块输出的跟随基板振动产生的干扰振动信号；将第一振动模块输出的总振动信号转换为第一电信号、将第二振动模块输出的干扰振动信号转换为第二电信号，并根据第一电信号和第二电信号获取有用振动信号对应的第三电信号。
8.为实现上述目的，本技术实施例还提供了一种信号处理模块，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述基于抗振收音装置的信号处理方法。
9.本发明的实施例相对于相关技术而言，收音装置中设置仅用来输出跟随基板振动产生的干扰振动信号的第二振动模块，信号处理模块利用第二振动模块输出的干扰振动信号来消除第一振动模块输出的总振动信号中的干扰振动信号，通过对收音装置自身结构改进，使得不管收音装置位于终端的哪个位置，都能有效收音，从而可以提高终端的收音效果。
附图说明
10.图1是根据本发明第一实施例的抗振收音装置的方框示意图；
11.图2是根据本发明第一实施例的抗振收音装置中的信号处理模块的一个例子的方框示意图；
12.图3是根据本发明第一实施例的抗振收音装置中的信号处理模块的另一个例子的方框示意图；
13.图4是根据本发明第二实施例的抗振收音装置中的信号处理模块的方框示意图；
14.图5是根据本发明第四实施例的基于抗振收音装置的信号处理方法的具体流程图；
15.图6是根据本发明第五实施例的基于抗振收音装置的信号处理方法的具体流程图；
16.图7是根据本发明第六实施例的基于抗振收音装置的信号处理方法的具体流程图；
17.图8是根据本发明第七实施例的信号处理模块的方框示意图。
具体实施方式
18.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本技术各实施例中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。以下各
个实施例的划分是为了描述方便，不应对本技术的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
19.本发明的第一实施例涉及一种抗振收音装置，如图1所示，包括：基板1、罩体2、第一振动模块3、第二振动模块4和信号处理模块5，基板1和罩体2之间形成有空腔6，且基板1上开有与空腔6连通的通孔，第一振动模块3位于空腔6中且遮盖通孔，第二振动模块4设置在基板1上，第一振动模块3与第二振动模块4均与信号处理模块5相连，信号处理模块5通常设置在收音装置的空腔6中，但也可以设置在收音装置的空腔6的外部，第二振动模块4可以设置在收音装置的空腔6中，也可以设置在收音装置的空腔6的外部，本技术附图中均以信号处理模块5和第二振动模块4均设置在收音装置的空腔6中为例示出。
20.本实施例中的抗振收音装置安装在电子设备中，电子设备例如手机、平板电脑。电子设备内安装有激励器，用于驱动屏幕振动，实现扬声器功能。电子设备在使用中，在同一时间段内可能需要使用扬声器功能和麦克功能，例如，ai场景；此时，电子设备内的控制器会控制激励器驱动屏幕振动，进而发出声音；同时，抗振收音装置会接收声音信号；由于声音信号本身也是一种振动信号，所以，屏幕振动发声过程中，屏幕的振动会引发抗振收音装置的振动，导致抗振收音装置中第一振动模块3接收声音信号的过程中混入由于抗振收音装置自身振动而产生的干扰振动信号。即，第一振动模块3用于输出总振动信号，且该总振动信号包括通过通孔接收的声音信号转换得到的有用振动信号和跟随基板1振动产生的干扰振动信号；而第二振动模块4由于位于空腔中，可以跟随基板1一起振动，但是不受外界声音信号的影响，所以，第二振动模块4用于输出跟随基板1振动产生的干扰振动信号；信号处理模块5用于将第一振动模块3输出的总振动信号转换为第一电信号、将第二振动模块4输出的干扰振动信号转换为第二电信号，并根据第一电信号和第二电信号获取有用振动信号对应的第三电信号。
21.在一个例子中，第一振动模块3为振膜，第二振动模块4为振动线圈或振膜。当第二振动模块4为振膜时，由于此时两个振动模块是同一器件，可以近似地认为二者跟随基板1振动产生的干扰振动信号大小是相等的，可以使第二振动模块4输出的干扰振动信号，能够更好地抵消掉第一振动模块3输出的总振动信号中的干扰振动信号，需要注意的是，若第二振动模块4为振膜，且设置在收音装置的空腔6的外部，则需要对第二振动模块4设置一个屏蔽层，避免声音信号传输至第二振动模块4，使第二振动模块4输出的干扰振动信号中混杂声音信号转换的振动信号；当第二振动模块4为振动线圈时，由于振动线圈无法将声音信号转换为振动信号，故对固定层与屏蔽层的密封性能要求较低，即使有部分声音信号传入空腔6中，也不会影响振动线圈输出的干扰振动信号。
22.在一个例子中，第二振动模块4设置在预设区域中，在该预设区域中的任一点与第一振动模块3之间的距离小于预设阈值。在靠近第一振动模块3的区域设置第二振动模块4，使第二振动模块4与第一振动模块3跟随基板1振动产生的干扰振动信号尽可能一致，以尽可能地利用第二振动模块输出的干扰振动信号，来抵消第一振动模块输出的干扰振动信号，从而使第一电信号和第二电信号作差得到的第三电信号尽可能地准确，进一步提高了收音装置的收音效果。
23.在一个例子中，请参考图2，信号处理模块5包括：第一转换模块51、第二转换模块52和消除模块53，第一转换模块51和第二转换模块52分别连接于消除模块53。
24.第一转换模块51用于将第一振动模块3输出的总振动信号转换为第一电信号，第二转换模块52用于将第二振动模块4输出的干扰振动信号转换为第二电信号，消除模块53用于利用第二电信号消除第一电信号中包含的第一振动模块3跟随基板1振动产生的干扰振动信号对应的第四电信号，以得到有用振动信号对应的第三电信号。
25.在一个例子中，请参考图2，第一转换模块51包括第一转换电路511；第一转换电路511用于将第一振动模块3输出的总振动信号转换为模拟形式的第一电信号，第二转换模块52包括第二转换电路521，第二转换电路521用于将第二振动模块4输出的干扰振动信号转换为模拟形式的第二电信号。第一转换电路511和第二转换电路521可以均为电容转换电路，其中包括固有电容与可变电容，振动模块输出的振动信号的变化，会改变可变电容的容值，可以根据固有电容与可变电容的差值，将振动模块输出的振动信号转换为电信号，若第一振动模块3为振膜，则第一转换电路511可以为cmos转换电路；若第二振动模块4为振膜，第二转换电路521也可以为cmos转换电路；若第二振动模块4为振动线圈，第二转换电路521可以为电磁线圈极化电路。
26.在一个例子中，请参考图3，在第二转换模块52中设置校准电路522，校准电路522用于根据校准参数校准模拟形式的第二电信号，校准电路522可以为一个放大电路，在通过校准电路522对模拟形式的第二电信号进行校准后，将校准后的模拟形式的第二电信号输出至消除模块53。
27.校准电路522的校准参数的具体获取方法：在收音装置被出货之前，需要对第一振动模块3和第二振动模块4输出的干扰振动信号对应的模拟形式的电信号进行校准。具体地，可以用软木塞等物体堵塞位于基板1上的通孔，在通孔处于封闭的状态下，可以将基板1与振动设备固定连接，通过振动设备的振动来带动基板1进行振动，信号处理模块5分别接收第一振动模块3和第二振动模块4输出的振动信号，此时第一振动模块3和第二振动模块4输出的振动信号仅是跟随基板1振动产生的干扰振动信号，故可以校准第二振动模块4输出的振动信号，使之与第一振动模块3输出的振动信号大小相等，并获取校准参数，从而使第二振动模块4输出的振动信号可以更精确地抵消第一振动模块3输出的干扰振动信号，有助于提升收音效果。
28.举例来说，在通孔处于封闭的状态下，第一振动模块3输出的振动信号的大小，是第二振动模块4输出的振动信号的大小的两倍，若要校准第二振动模块4输出的振动信号的大小，使其与第一振动模块3输出的振动信号的大小相等，则需要将第二振动模块4输出的振动信号的大小乘以2，故校准参数为乘以2。可以看出，校准电路522的输出与输入的比值可以与与校准参数的大小相等。
29.将第一振动模块3与第一转换电路511这条路径记作路径1，将第二振动模块4与第二转换电路511这条路径记作路径2，不管第一振动模块3和第二振动模块4的材质是否一致，路径1和路径2对信号处理的灵敏度都可能存在差异，尤其是第一振动模块3和第二振动模块4材质不同时，第一振动模块3和第二振动模块4本身对振动信号的灵敏度不一致，第一转换电路511和第二转换电路512将振动信号转换为电信号的灵敏度也不一致，所以，通过设置校准电路，可以更精确地抵消第一电信号中的干扰振动信号对应的电信号，有助于提升收音效果。
30.本实施例中，第一振动模块输出声音信号转换得到的有用振动信号，和跟随基板
振动产生的干扰振动信号，第二振动模块仅输出跟随基板振动产生的干扰振动信号，信号处理模块分别将第一振动模块输出的总振动信号和第二振动模块输出的干扰振动信号，转换为第一电信号和第二电信号，并根据第一电信号和第二电信号，获取有用振动信号对应的第三电信号。通过在收音装置中设置仅用来输出跟随基板振动产生的干扰振动信号的第二振动模块，以及可以及时消除第一振动模块的总振动信号中跟随基板振动产生的干扰振动信号的信号处理模块，可以实时有效地提高收音装置的收音效果，并且，由于这种改进是针对收音装置本身的，因此，不管收音装置位于终端的哪个位置，都能有效收音，从而保证了整个终端的收音效果。
31.本发明的第二实施例涉及一种抗振收音装置，第二实施例与第一实施例大致相同，区别之处在于，在本实施例中，请参考图4，第一转换模块51还包括第一模数转换器512，第二转换模块52还包括第二模数转换器523，第二转换模块52中不包括校准电路522。
32.第一模数转换器512用于将模拟形式的第一电信号转换为数字形式的第一电信号，并将数字形式的第一电信号输出至消除模块53。
33.第二模数转换器523用于将模拟形式的第二电信号转换为数字形式的第二电信号，并将数字形式的第二电信号输出至消除模块53。
34.在本实施例中，通过在第一转换模块和第二转换模块中设置模数转换器，将第一转换电路和第二转换电路分别输出的模拟形式的第一电信号和第二电信号，转换为数字形式的第一电信号和第二电信号，直接将数字形式的第一电信号和第二电信号作差，以获取有用振动信号对应的第三电信号即可，无需额外设置精度要求较高的校准电路，来对模拟形式的第二电信号进行校准。
35.本发明的第三实施例涉及一种终端，包括第一实施例或第二实施例中的抗振收音装置，抗振收音装置的具体设置方式，可以是将抗振收音装置的基板粘贴在终端上，或者基板也可以是终端内部的某一部件，比如终端主板。
36.在一个例子中，终端可以包括一个或多个抗振收音装置，可以在终端的不同位置分别设置抗振收音装置进行收音，通过对各抗振收音装置输出的电信号集中进行取平均值等处理后，再作为最终输出电信号进行利用，有助于提升整个终端收音效果。
37.本发明的第四实施例涉及一种基于抗振收音装置的信号处理方法，本实施例中的抗振收音装置同本技术第一实施例和第二实施例中任一抗振收音装置。
38.本实施例的基于抗振收音装置的信号处理方法的具体流程如图5所示。
39.步骤101，接收第一振动模块输出的总振动信号，总振动信号包括通过通孔接收的声音信号转换得到的有用振动信号和跟随基板振动产生的干扰振动信号。
40.步骤102，接收第二振动模块输出的跟随基板振动产生的干扰振动信号。
41.步骤103，将第一振动模块输出的总振动信号转换为第一电信号，并将第二振动模块输出的干扰振动信号转换为第二电信号。
42.步骤104，根据第一电信号和第二电信号获取有用振动信号对应的第三电信号。
43.需要说明的是，本技术并不对步骤101与步骤102的先后顺序进行限定，步骤101与步骤102也可以同时进行。
44.在一个例子中，第一电信号与第二电信号均为模拟形式的电信号，信号处理模块是根据模拟形式的第一电信号和模拟形式的第二电信号，来获取有用振动信号对应的第三
电信号的。
45.在本实施例中，信号处理模块接收第一振动模块输出的包括有用振动信号和跟随基板振动产生的干扰振动信号的总振动信号，以及第二振动模块输出的跟随基板振动产生的干扰振动信号，利用第二振动模块输出干扰振动信号，来抵消掉第一振动模块跟随基板振动产生的干扰振动信号，增强了收音装置的抗振动干扰能力，并且，由于这种改进是针对收音装置本身的，因此，不管收音装置位于终端的哪个位置，都能有效收音，从而保证了整个终端的收音效果。
46.不难发现，本实施例为与第一实施例相对应的方法实施例，本实施例可与第一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例中。
47.本发明的第五实施例涉及一种基于抗振收音装置的信号处理方法，第五实施例与第四实施例大致相同，区别点在于，需要根据校准参数对模拟形式的第二电信号进行校准后，在获取有用振动信号对应的第三电信号。
48.本实施例的基于抗振收音装置的信号处理方法的具体流程如图6所示。
49.其中，步骤201、步骤202与步骤101、步骤102大致相同，在此不再赘述。
50.步骤203，将第一振动模块输出的总振动信号转换为模拟形式的第一电信号，并将第二振动模块输出的干扰振动信号转换为模拟形式的第二电信号。
51.步骤204，根据校准参数校准模拟形式的第二电信号，获取校准后的模拟形式的第二电信号。
52.步骤205，根据模拟形式的第一电信号和校准后的模拟形式的第二电信号，获取有用振动信号对应的第三电信号。
53.具体地，考虑到第一振动模块和第二振动模块之间的差异，第一振动模块与第二振动模块跟随基板振动产生的干扰振动信号大小可能不同，进而使得模拟形式的第二电信号的大小，与模拟形式的第一电信号中的干扰振动信号对应的电信号大小可能不同，故在将第二振动模块输出的干扰振动信号转换为模拟形式的第二电信号之后，根据校准参数校准模拟形式的第二电信号，以获取校准后的模拟形式的第二电信号，使校准后的模拟形式的第二电信号的大小，与模拟形式的第一电信号中的干扰振动信号对应的电信号大小保持一致，进而可以更精确地抵消掉模拟形式的第一电信号中的干扰振动信号对应的电信号，也就能更精确地获取到有用振动信号对应的第三电信号。
54.在本实施例中，信号处理模块将第一振动模块输出的总振动信号和第二振动模块输出的干扰振动信号，均转换为模拟形式的电信号，并通过校准电路较准第二振动模块输出的干扰振动信号对应的第二电信号，有助于进一步提高收音装置的收音效果。
55.不难发现，本实施例为与第一实施例相对应的方法实施例，本实施例可与第一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例中。
56.本发明的第六实施例涉及一种基于抗振收音装置的信号处理方法，第六实施例与第四实施例大致相同，区别点在于，第一电信号与第二电信号均为数字形式的电信号。
57.本实施例的基于抗振收音装置的信号处理方法的具体流程如图7所示。
58.其中，步骤301、步骤302、步骤303与步骤201、步骤202、步骤203大致相同，在此不
再赘述。
59.步骤304，将模拟形式的第一电信号转换为数字形式的第一电信号，将模拟形式的第二电信号转换为数字形式的第二电信号。
60.步骤305，根据数字形式的第一电信号和数字形式的第二电信号，获取有用振动信号对应的第三电信号。
61.在本实施例中，信号处理模块先将模拟形式的第一电信号和第二电信号，转换为数字形式的第一电信号和第二电信号，直接根据数字形式的第一电信号和第二电信号，来获取有用振动信号对应的第三电信号即可，无需额外设置精度要求较高的校准电路，来对模拟形式的第二电信号进行校准。
62.不难发现，本实施例为与第二实施例相对应的方法实施例，本实施例可与第二实施例互相配合实施。第二实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第二实施例中。
63.本发明的第七实施例涉及一种信号处理模块，如图8所示，包括：至少一个处理器401；以及，与至少一个处理器401通信连接的存储器402；其中，存储器402存储有可被至少一个处理器401执行的指令，指令被至少一个处理器401执行，以使至少一个处理器401能够执行上述实施例中的基于抗振收音装置的信号处理方法。
64.其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。
65.处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
66.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。