麦克风阵列原理及应用, x: `$ t& D, s% q8 c! R! ]! ]
01 — 什么是麦克风阵列 I* h- E, X* F* d3 x
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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9 L b9 [. Q6 t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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02 —
( w6 J# M: B9 e/ B 麦克风阵列的作用 6 l C8 S O+ I* i) T$ y: z
麦克风阵列一般用于：
& R/ f+ s0 {5 R - 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
-
03 —
% ^6 r, ~! G4 o# b ] 声源定位技术
& w' l0 D* E6 }2 _0 B; j% ~- 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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! N+ m$ f% H5 E8 W6 S( c$ T 信号的提取与分离 $ E5 k: D1 U. _0 \
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。 05 —* N! @0 q2 y9 Q0 [1 v8 D: n
语音去混响
- }7 b7 I: d' P+ P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
/ c/ b! x. x) C! J- l$ \- 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。: K; e2 u3 O7 G9 U5 S. e, L
- 混响是建筑声学中要重点考虑的问题+ x) _3 ]- _) e( D' {9 d) {
- 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2.05s1 A6 | W% w, \" R6 x" I
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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。2 B) a& l- F. v( _- O: {
目前主流采用麦克风阵列+深度学习的方式来进行去混响。 06 —
, D" l4 F/ Z( h$ u( c' p- Z 线性麦克风阵列 $ P2 Z9 k$ |5 c$ K! T, S N7 ~ a
- 加性麦克风阵列( Additive Microphone Array)
/ b% _( v) ]2 s/ B5 j5 g. E: C- 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
-
- 差分麦克风阵列( Differential Microphone Array )4 f. j, Z9 @5 t0 d
- 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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发表于 2020-5-15 10:16
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