微机电麦克风的分散式运算系统的制作方法
1.本实用新型涉及一种分散式运算系统，特别是微机电麦克风的分散式运算系统。
背景技术：
2.近年来，随着微机电麦克风技术的普及与蓬勃发展，各种微机电麦克风的应用便如雨后春笋般涌现，其中，又以应用在波束成形(beamforming)环境最为常见，也就是通过多个微机电麦克风组成阵列各自进行收音，并且可搭配权重值来收取特定方向的声音。
3.一般而言，传统应用在波束成形环境的微机电麦克风，其具有数据脚位传送音频数据至主机端(hosting)，每一个微机电麦克风都会各自与主机端电性连接，以便将收到的声音作为音频数据输出至主机端，由主机端进一步处理。然而，每一个微机电麦克风都将音频数据交由主机端处理，将导致主机端负载过重，造成主机端存在过度消耗运算资源的问题。
4.综上所述，可知现有技术在长期以来一直存在主机端过度消耗运算资源的问题，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此问题。
技术实现要素：
5.本实用新型公开一种微机电麦克风的分散式运算系统。
6.首先，本实用新型公开一种微机电麦克风的分散式运算系统，应用在波束成形(beamforming)环境，此系统包含：n个微机电麦克风，用以各自进行收音以产生相应的第一音频数据，每一微机电麦克风皆包含：选择脚位、运算单元、数据脚位及时脉脚位。其中，所述选择脚位允许设定微机电麦克风为左声道或右声道，以及允许持续接收信号作为第二音频数据；运算单元电性连接选择脚位，用以在接收到第二音频数据时，将第一音频数据及第二音频数据相加以产生第三音频数据，以及在未接收到第二音频数据时，直接将第一音频数据作为第三音频数据；数据脚位电性连接运算单元，用以输出运算单元产生的第三音频数据；以及时脉脚位用以接收时脉信号；其中，第一个微机电麦克风的数据脚位电性连接至主机端，每一微机电麦克风的时脉脚位相互串联且电性连接至主机端，使每一微机电麦克风与主机端通过接收到的时脉信号维持同步，第i个微机电麦克风的数据脚位电性连接至第i-1个微机电麦克风的选择脚位，以及第i个微机电麦克风输出的第三音频数据为第i-1个微机电麦克风接收到的第二音频数据，其中，n及i为大于1的正整数且i小于或等于n。
7.本实用新型所公开的系统如上，与现有技术的差异在于本实用新型是通过提供应用在波束成形环境的n个微机电麦克风，将第一个微机电麦克风的数据脚位电性连接至主机端，以及将第i个微机电麦克风的数据脚位电性连接至第i-1个微机电麦克风的选择脚位，使微机电麦克风形成串联，其中，n及i为大于1的正整数且i小于或等于n，以便通过每一个微机电麦克风对音频数据进行处理后再输出至主机端。
8.通过上述的技术手段，本实用新型可以达成分散式运算以提高资源利用性的技术效果。
附图说明
9.图1为本实用新型微机电麦克风的分散式运算系统的系统方块图。
10.图2a至图2c为本实用新型微机电麦克风的分散式运算方法的方法流程图。
11.图3为应用本实用新型串联微机电麦克风的示意图。
12.图4为应用本实用新型的第一实施例的示意图。
13.图5为应用本实用新型的第二实施例的示意图。
14.符号说明：
15.100a～100n:微机电麦克风；
16.101a～101n:选择脚位；
17.102a～102n:运算单元；
18.103a～103n,113:数据脚位；
19.104a～104n,114:时脉脚位；
20.110:主机端；
21.300a～300n:微机电麦克风；
22.311a～311n:选择脚位；
23.312a～312n:数据脚位；
24.411～413,511～513:微机电麦克风；
25.421,521～523:线性通道；
26.431:计算式；
27.531～533:频率范围；
28.540:第三音频数据；
29.步骤210:提供n个微机电麦克风，用以各自进行收音以产生相应的第一音频数据，每一所述微机电麦克风皆包含选择脚位、运算单元、数据脚位及时脉脚位，第一个所述微机电麦克风的该数据脚位电性连接至主机端，每一所述微机电麦克风的该时脉脚位相互串联且电性连接至该主机端，使每一所述微机电麦克风与该主机端通过接收到的时脉信号维持同步，第i个所述微机电麦克风的该数据脚位电性连接至第i-1个所述微机电麦克风的该选择脚位，其中，n及i为大于1的正整数且i小于或等于n；
30.步骤220:所述n个微机电麦克风分别通过自身的该选择脚位设定为左声道或右声道，以及持续接收信号作为第二音频数据；
31.步骤230:所述n个微机电麦克风在通过自身的该选择脚位接收到该第二音频数据时，将自身的该第一音频数据及该第二音频数据相加以产生第三音频数据，以及在未接收到该第二音频数据时，直接将该第一音频数据作为该第三音频数据；
32.步骤231:该运算单元在接收到的该第二音频数据中，在至少一频率范围内获取信号以产生相应的至少一子信号，并且将所述子信号乘以相应的权重值后，再与该第一音频数据相加以产生该第三音频数据，所述频率范围至少包含低频、中频及高频其中之一；
33.步骤232:该运算单元在该第三音频数据中，在至少一频率范围内获取信号以产生相应的至少一子信号，并且将所述子信号乘以相应的权重值以重新产生该第三音频数据，所述频率范围至少包含低频、中频及高频其中之一；
34.步骤240:第i个所述微机电麦克风通过自身的该数据脚位，将产生的该第三音频
数据输出至第i-1个所述微机电麦克风的该选择脚位以作为第i-1个所述微机电麦克风的该第二音频数据，第一个所述微机电麦克风通过自身的该数据脚位将自身的该第三音频数据输出至该主机端。
具体实施方式
35.以下将配合图式及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
36.请先参阅图1，图1为本实用新型微机电麦克风的分散式运算系统的系统方块图，应用在波束成形的环境，此系统包含：n个微机电麦克风(100a～100n)，用以各自进行收音以产生相应的第一音频数据。每一微机电麦克风(100a～100n)皆包含：选择脚位(101a～101n)、运算单元(102a～102n)、数据脚位(103a～103n)及时脉脚位(104a～104n)。其中，所述选择脚位(101a～101n)允许设定微机电麦克风(100a～100n)为左声道或右声道，以及允许持续接收信号作为第二音频数据。
37.运算单元(103a～103n)电性连接选择脚位(101a～101n)，用以在接收到第二音频数据时，将第一音频数据及第二音频数据相加以产生第三音频数据，以及在未接收到第二音频数据时，直接将第一音频数据作为第三音频数据。在实际实施上，所述电性连接的方式可以通过导线(例如：材质为铜、银、金、铝或其组合的导线)、连接线或其相似物来实现。除此之外，所述运算单元可为微控制单元(microcontroller,mcu)、中央处理单元(central processing unit,cpu)、数字信号处理单元(digital signal processor,dsp)或其相似物。要补充说明的是，运算单元(103a～103n)在将第一音频数据及第二音频数据相加以产生第三音频数据的过程中，可以先在接收到的第二音频数据中，在至少一频率范围内(至少包含低频、中频及高频其中之一)获取信号以产生相应的至少一子信号，并且将所述子信号乘以相应的权重值后，再与第一音频数据相加以产生第三音频数据，或者，运算单元(103a～103n)也可以在产生的第三音频数据中，在至少一频率范围内获取信号以产生相应的至少一子信号，并且将所述子信号乘以相应的权重值再相加以重新产生第三音频数据。因此，输出至主机端110的第三音频数据可视为每一个微机电麦克风(100a～100n)利用滤波器(filter)线性运算的特性，将收到的信号在不同频率乘上不同权重相加起来。
38.数据脚位(103a～103n)电性连接运算单元(102a～102n)，用以输出运算单元(102a～102n)产生的第三音频数据；其中，第一个微机电麦克风100a的数据脚位103a电性连接至主机端110的数据脚位113，第i个微机电麦克风的数据脚位电性连接至第i-1个微机电麦克风的选择脚位，以及第i个微机电麦克风输出的第三音频数据为第i-1个微机电麦克风接收到的第二音频数据，其中，n及i为大于1的正整数且i小于或等于n。
39.时脉脚位(104a～104n)用以接收时脉信号。在实际实施上，每一微机电麦克风(100a～100n)的时脉脚位(104a～104n)相互串联且电性连接至主机端110的时脉脚位114，使每一微机电麦克风(100a～100n)与主机端110通过时脉信号维持同步。
40.特别要说明的是，在实际实施上，本实用新型所述的微机电麦克风可部分地或完全地基于硬体来实现，例如，系统中的一个或多个部分可以通过集成电路晶片、系统单晶片(system on chip,soc)、复杂可编程逻辑装置(complex programmable logic device,cpld)、现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,fpga)等来实现，或同时
搭配载有用于使处理器实现本实用新型的各个方面功能的电脑可读程序指令来实现,执行本实用新型操作的电脑可读程序指令可以是组合语言指令、指令集架构指令、机器指令、机器相关指令、微指令、固件指令、或者以一种或多种程序语言的任意组合编写的原始码或目的码(object code)，所述程序语言包括物件导向的程序语言，如：common lisp、python、c++、objective-c、smalltalk、delphi、java、swift、c#、perl、ruby与php等等，以及常规的程序式(procedural)程序语言，如：c语言或与其类似的程序语言。
41.请参阅图2a至图2c，图2a至图2c为本实用新型微机电麦克风的分散式运算方法的方法流程图，应用在波束成形环境，其步骤包括：提供n个微机电麦克风(100a～100n)用以各自进行收音以产生相应的第一音频数据，每一微机电麦克风(100a～100n)皆包含选择脚位(101a～101n)、运算单元(102a～102n)及数据脚位(103a～103n)，第一个微机电麦克风100a的数据脚位103a电性连接至主机端110，第i个微机电麦克风的数据脚位电性连接至第i-1个微机电麦克风的选择脚位，其中，n及i为大于1的正整数且i小于或等于n(步骤210)；所述n个微机电麦克风(100a～100n)分别通过自身的选择脚位(101a～101n)设定为左声道或右声道，以及持续接收信号作为第二音频数据(步骤220)；所述n个微机电麦克风(100a～100n)在通过自身的选择脚位(101a～101n)接收到第二音频数据时，将自身的第一音频数据及第二音频数据相加以产生第三音频数据，以及在未接收到第二音频数据时，直接将第一音频数据作为第三音频数据(步骤230)；第i个微机电麦克风通过自身的数据脚位，将产生的第三音频数据输出至第i-1个微机电麦克风的选择脚位以作为第i-1个所述微机电麦克风的第二音频数据，第一个微机电麦克风100a通过自身的数据脚位103a将自身的第三音频数据输出至主机端110(步骤240)。通过上述步骤，即可通过提供应用在波束成形环境的n个微机电麦克风(100a～100n)，将第一个微机电麦克风100a的数据脚位电性连接至主机端110，以及将第i个微机电麦克风的数据脚位电性连接至第i-1个微机电麦克风的选择脚位，使微机电麦克风(100a～100n)形成串联，其中，n及i为大于1的正整数且i小于或等于n，以便通过每一个微机电麦克风(100a～100n)对音频数据进行处理后再输出至主机端110。
42.另外，如图2b所示意，所述运算单元(102a～102n)可在接收到的第二音频数据中，在至少一频率范围内获取信号以产生相应的至少一子信号，并且将所述子信号乘以相应的权重值后，再与第一音频数据相加以产生第三音频数据，所述频率范围至少包含低频、中频及高频其中之一(步骤231)。除此之外，也可如图2c所示意，所述运算单元(102a～102n)可在第三音频数据中，在至少一频率范围内获取信号以产生相应的至少一子信号，并且将所述子信号乘以相应的权重值以重新产生第三音频数据，所述频率范围至少包含低频、中频及高频其中之一。如此一来，可以针对特定的频率范围进行相应的处理，甚至由不同的微机电麦克风各自针对不同的频率范围进行处理以实现分散式运算。
43.以下配合图3至图5以实施例的方式进行如下说明，如图3所示意，图3为应用本实用新型串联微机电麦克风的示意图。实际上，有别于传统的微机电麦克风各自与主机端110电性连接的方式，应用本实用新型的微机电麦克风(300a～300n)是以串联的方式与主机端110电性连接，举例来说，第一个微机电麦克风300a的数据脚位312a电性连接至主机端110，第二个微机电麦克风300b的数据脚位312b电性连接至第一个微机电麦克风300a的选择脚位311a，并且以此类推，直到第n个微机电麦克风300n的数据脚位312n电性连接至第n-1个微机电麦克风的选择脚位。如此一来，主机端110只需要通过一个连接端口与第一个微机电
麦克风300a的数据脚位312a电性连接，即可使主机端110与n个微机电麦克风(300a～300n)形成串联，此连接端口接收到的第三音频数据等于所有微机电麦克风(300a～300n)的第一音频数据的总和，或是在音频数据有与权重值相乘的情况下，将等于第一音频数据与第二音频数据分别乘以相应的权重值再相加的总和。
44.如图4所示意，图4为应用本实用新型的第一实施例的示意图。以具有三个微机电麦克风(411～413)为例，“x1”、“x2”及“x3”分别为数据脚位原本输出的第一音频数据，即：微机电麦克风(411～413)自身收音的音频数据；“y1”、“y2”、“y3”及“y4”为经由运算单元处理后再通过数据脚位输出的第三音频数据，其中，“y2”、“y3”及“y4”同时也是另一个微机电麦克风的第二音频数据，举例来说，“y2”是第二个微机电麦克风412的第三音频数据，同时也是第一个微机电麦克风411的第二音频数据；“y3”是第三个微机电麦克风413的第三音频数据，同时也是第二个微机电麦克风412的第二音频数据；“y4”是第三个微机电麦克风413的第二音频数据，由于在此例中只有三个微机电麦克风(411～413)，所以“y4”没有输入信号，倘若有第四个微机电麦克风，则“y4”同时也是第四个微机电麦克风的第三音频数据，并且以此类推，假设有n个微机电麦克风，则“y1”至“yn”将如计算式431所示意。其中，符号“h”代表线性通道421，其增益(gain)可为“0.5”；“α1”至“α3”、“β1”至“β3”分别代表不同权重值。
45.如图5所示意，图5为应用本实用新型的第二实施例的示意图。假设同样以三个微机电麦克风(511～513)为例，在实际实施上，运算单元可以直接将第一音频数据与第二音频数据相加以产生第三音频数据，然后在此第三音频数据中，在至少一频率范围内获取信号以产生相应的至少一子信号，并且将所述子信号乘以相应的权重值以重新产生第三音频数据，举例来说，第三个微机电麦克风513可针对高频的频率范围533进行处理、第二个微机电麦克风512可针对中频的频率范围532进行处理、第一个微机电麦克风511可针对低频的频率范围531进行处理。最后，“y1”输出的第三音频数据540便是利用线性通道(521～523)的线性运算，将收到的信号在不同频率乘上不同权重值再相加起来的结果。如此一来，主机端接收到的第三音频数据540便已经是经由分散式运算后的结果，所以能够大幅节省主机端110的运算资源，有效提高资源利用性。
46.综上所述，可知本实用新型与先前技术之间的差异在于通过提供应用在波束成形环境的n个微机电麦克风，将第一个微机电麦克风的数据脚位电性连接至主机端，以及将第i个微机电麦克风的数据脚位电性连接至第i-1个微机电麦克风的选择脚位，使微机电麦克风形成串联，其中，n及i为大于1的正整数且i小于或等于n，以便通过每一个微机电麦克风对音频数据进行处理后再输出至主机端，通过此技术手段可以解决现有技术所存在的问题，进而达成分散式运算以提高资源利用性的技术效果。
47.虽然本实用新型以前述的实施例公开如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的专利保护范围须视本说明书所附的申请专利范围所界定者为准。
技术特征：
1.一种微机电麦克风的分散式运算系统，其特征在于，应用在波束成形环境，所述系统包括：n个微机电麦克风，用以各自进行收音以产生相应的第一音频数据，每一所述微机电麦克风皆包括：选择脚位，所述选择脚位允许设定所述微机电麦克风为左声道或右声道，以及允许持续接收信号作为第二音频数据；运算单元，电性连接所述选择脚位，用以在接收到所述第二音频数据时，将所述第一音频数据及所述第二音频数据相加以产生第三音频数据，以及在未接收到所述第二音频数据时，直接将所述第一音频数据作为所述第三音频数据；数据脚位，电性连接所述运算单元，用以输出所述运算单元产生的所述第三音频数据；以及时脉脚位，用以接收时脉信号；其中，第一个所述微机电麦克风的所述数据脚位电性连接至主机端，每一所述微机电麦克风的所述时脉脚位相互串联且电性连接至所述主机端，使每一所述微机电麦克风与所述主机端通过所述时脉信号维持同步，第i个所述微机电麦克风的所述数据脚位电性连接至第i-1个所述微机电麦克风的所述选择脚位，以及第i个所述微机电麦克风输出的所述第三音频数据为第i-1个所述微机电麦克风接收到的所述第二音频数据，其中，n及i为大于1的正整数且i小于或等于n。2.如权利要求1所述的微机电麦克风的分散式运算系统，其中所述n个微机电麦克风为动圈式、电容式及铝带式至少其中之一。3.如权利要求1所述的微机电麦克风的分散式运算系统，其中所述主机端通过连接端口与第一个所述微机电麦克风的所述数据脚位电性连接，使所述主机端与所述n个微机电麦克风形成串联，所述连接端口接收到的所述第三音频数据等于所有所述n个微机电麦克风的所述第一音频数据的总和或等于所述第一音频数据与所述第二音频数据分别乘以相应的权重值再相加的总和。
技术总结
一种微机电麦克风的分散式运算系统，通过提供应用在波束成形环境的个微机电麦克风，将第一个微机电麦克风的数据脚位电性连接至主机端，以及将第i个微机电麦克风的数据脚位电性连接至第i-1个微机电麦克风的选择脚位，使微机电麦克风形成串联，其中，及i为大于1的正整数且i小于或等于，以便通过每一个微机电麦克风对音频数据进行处理后再输出至主机端，借以达到分散式运算以提高资源利用性的技术效果。效果。效果。
