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标题: 麦克风阵列原理及应用 [打印本页]
作者: 浅夏110 时间: 2020-5-15 10:16
标题: 麦克风阵列原理及应用
麦克风阵列原理及应用: r. W, i ]- | `: q) G& |
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什么是麦克风阵列
' C7 c' v4 J2 _$ h& N- h6 A麦克风阵列是由一定数目的麦克风组成,对声场的空间特性进行采样并滤波的系统。
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/ x6 i8 r7 }4 }5 {7 b8 k/ ^& j0 } i6 r% v! S' e
目前常用的麦克风阵列可以按布局形状分为:线性阵列,平面阵列,以及立体阵列。其几何构型是按设计已知,所有麦克风的频率响应一致,麦克风的采样时钟也是同步的。
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麦克风阵列的作用
; v3 r# R; j6 m; {( G麦克风阵列一般用于:* P0 ~* R& _7 \, L
- 声源定位,包括角度和距离的测量
- 抑制背景噪声、干扰、混响、回声
- 信号提取
- 信号分离
-
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声源定位技术
8 F7 b3 D1 ~3 y# Q! r W) ?3 f- 利用麦克风阵列计算声源距离阵列的角度和距离,实现对目标声源的跟踪。
- 基于TDOA(Time Difference Of Arrival,到达时间差)的声源定位技术。估计信号到达两两麦克风之间的时间差,从而得到声源位置坐标的方程组。然后求解方程组即可得到声源的精确方位坐标。
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信号的提取与分离
3 e$ h/ T& [$ f9 E通过波束形成技术,在期望方向上有效地形成一个波束,仅拾取波束内的信号,从而达到同时提取声源和抑制噪声的目的。
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语音去混响
* R! b; N1 K! }. O* |# N) A混响(Reverberation)是指声波在室内传播时,被墙壁、天花板、地板等障碍物形成反射声,并和直达声形成叠加的现象。
混响的作用
- 混响是声学中最重要的现象之一
* G. W. C) C( R2 p2 |- 合适的混响会使得声音圆润动听、富有感染力。
- 混响时间太长会使得声音含糊不清,听不清楚。' W$ G3 n) F; z; L
- 混响是建筑声学中要重点考虑的问题2 X$ v! Z) p' Y# v/ c/ C) m
- 演讲厅要短一些的混响时间,比如北京学术报告厅混响时间为1s
- 交响乐则需要长一些的混响时间,比如上海音乐厅混响时间为1.5s,维也纳音乐厅为2.05s" f; F! @4 ?; t. h8 N. I( D t( S& x
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- 过大的混响会带来音素的交叠掩蔽现象,严重影响语音识别效果,尤其是远距离语音识别。6 B" l2 G( J# o5 o1 l: I7 G
目前主流采用麦克风阵列+深度学习的方式来进行去混响。
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线性麦克风阵列
1 u" {8 j- E/ H" n$ N2 M' |2 A. b1 Y- 加性麦克风阵列( Additive Microphone Array)
7 R B1 n2 a I. o/ e" I' e2 V- 阵列的输出是各阵元的加权和
- 最优波束方向可调
- 结构简单、方便布局
- 适用于车载、家电等场合
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- 差分麦克风阵列( Differential Microphone Array ): e0 x* c5 ^* ?
- 阵列的输出是两两麦克风之间的加权相减
- 最优波束方向只能在末端方向
- 适用于耳机通话等场合
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