QQ登录

只需要一步,快速开始

 注册地址  找回密码
查看: 3625|回复: 0
打印 上一主题 下一主题

麦克风阵列原理及应用

[复制链接]
字体大小: 正常 放大
浅夏110 实名认证       

542

主题

15

听众

1万

积分

  • TA的每日心情
    开心
    2020-11-14 17:15
  • 签到天数: 74 天

    [LV.6]常住居民II

    邮箱绑定达人

    群组2019美赛冲刺课程

    群组站长地区赛培训

    群组2019考研数学 桃子老师

    群组2018教师培训(呼伦贝

    群组2019考研数学 站长系列

    跳转到指定楼层
    1#
    发表于 2020-5-15 10:16 |只看该作者 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta |邮箱已经成功绑定
    麦克风阵列原理及应用' ^/ l1 J$ p  R- [
    01
    什么是麦克风阵列
    ) E2 ?8 _9 G* S8 }2 I7 F
    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。

    8 S2 h4 ?( b) M3 C 2.jpg
    ; |+ M2 W8 w# E4 I* ~$ Q4 ~, E0 K- i0 {$ P# M" }
    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。

    ! ]+ T: P6 N- K3 I/ O
    $ U! `6 ]* ?% S. N6 W1 @; E8 Q5 P* V/ l: r1 w1 \: B& z
    02
    ' r6 A8 e5 f' p# D; [" H4 C, K; v
    麦克风阵列的作用
    % ~3 t" w8 K$ g: m7 A
    麦克风阵列一般用于:
    ( I& |1 X8 E, v* M% v0 c
    • 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
    • 1.jpg
    • 03

      2 u! ^7 P( d  \6 {' r0 q
      声源定位技术
      . E! h+ r4 l; s( g
      • 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。
        4 y! _7 h  h& Y; t
      - K9 q" }5 d* v6 N, b
      - r, P' C( _' v/ c: Z/ p6 R' x

      ' ^& e% f1 E3 f
      04

      + k; \/ S7 r" d  Y* S
      信号的提取与分离

      5 g5 v% r: o1 I9 E8 W' {
      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。
    • 3.jpg
    • 05
      & X% R: I6 P4 ]% h8 V* k
      语音去混响
      6 ?9 K7 a- f! v6 J/ q! h% n) w  E
      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。
    • 4.jpg
    • 混响的作用
      • 混响是声学中最重要的现象之一
        4 M, d& t& o8 W; r, w
        • 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。' n4 F4 u2 v4 r3 @
      • 混响是建筑声学中要重点考虑的问题# e5 \. c. b2 b" h( v7 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
          , R$ x) x4 |4 P3 }9 M0 o
      5 x: x+ d* Y& X- \1 M0 I) G
      • 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。7 X6 M5 v3 Q7 R8 D; E1 P, K
      目前主流采用麦克风阵列+深度学习的方式来进行去混响。
    • 5.jpg
    • 06
      % N$ T% m. X0 h' O% M: V) V( q6 X5 j
      线性麦克风阵列

      % R5 R3 Q1 ?! {2 k3 g$ A/ Q
      • 加性麦克风阵列( Additive Microphone Array), C$ B. x: C; u8 P
        • 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
        • 6.jpg
          • 差分麦克风阵列( Differential Microphone Array )
            3 D) |% G) s& l+ w
            • 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
            • 7.jpg
              " c4 J' [% \7 N, Z; N8 T 8.jpg
            9.jpg
          • ; J% j0 }' U5 H" w8 t, D$ k( [* T
            07

            ; p! [& m& H2 `# W" {( g* @
            平面麦克风阵列
            6 X  p# O. R( s2 c
            平面麦克风阵列(Planar Microphone Array )
            • 实现平面360度等效拾音
            • 麦克风个数越多,空间划分越精细,语音增强和降噪效果越好
            • 广泛用于智能音箱和交互机器人上
            • 10.jpg
            • 08

              " l( Q  F# F- V' r, |5 T
              立体麦克风阵列
              / \7 v& ?2 Z: g% y/ b1 P$ u2 j4 T
              立体阵列麦克风(3-D Microphone Array )
              • 真正实现全空间360度无损拾音
              • 解决了平面阵高俯仰角信号响应差的问题
                0 t8 U7 |. c' O 11.jpg : C% g9 Y# y, z: O* ~8 ?
                12.jpg 8 T* w% T: ]; O; `
                09

                2 l" T- z$ p! c! [
                麦克风阵列发展趋势

                " E# J2 t# V5 v* c. G1 A( A1 C' ]; g8 O. P  p) W
                • 多传感器的融合。声学麦克风,光学麦克风,骨传导麦克风的多模态降噪。提高信噪比,以及适应不同的环境。9 X1 F, Q% q& u  W  i6 F
                3 b7 E% D/ z' C2 ]* D7 H
                • 分布式麦克风阵列。客厅,卧室,厨房,餐厅,手持各类麦克风的数据实时融合处理。在更大范围内实现真正的全方位拾音。' \5 b1 x  r0 H) S3 P2 r

                , E5 D0 b) n3 H8 K, ^* d——————————————————
                + c: H  u) ~1 [6 Q
                8 e3 m0 v9 V/ `& l6 P& k) ^! f6 r转载于声学世界
                - k! b( l+ N1 M8 p+ R% \8 M
              + n/ b1 y( e/ K3 B; X; d# c4 x

        • ( D+ y" `9 U# W  A9 z7 i1 B

      6 }0 r8 _5 [& A3 K1 O9 R
    + f3 X/ ]% X7 w6 ^9 x+ O
    % K. p: X- m" b* c( V
    zan
    转播转播0 分享淘帖0 分享分享0 收藏收藏1 支持支持0 反对反对0 微信微信
    您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册地址

    qq
    收缩
    • 电话咨询

    • 04714969085
    fastpost

    关于我们| 联系我们| 诚征英才| 对外合作| 产品服务| QQ

    手机版|Archiver| |繁體中文 手机客户端  

    蒙公网安备 15010502000194号

    Powered by Discuz! X2.5   © 2001-2013 数学建模网-数学中国 ( 蒙ICP备14002410号-3 蒙BBS备-0002号 )     论坛法律顾问:王兆丰

    GMT+8, 2026-4-21 05:27 , Processed in 0.532744 second(s), 54 queries .

    回顶部