麦克风阵列原理与应用

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资料介绍

麦克风阵列原理与应用

　　麦克风阵列具有对远场干扰噪声很强的抑制作用，应用于便携 IT 设备如 PDA、GPS、 NB、手机等在较大噪声环境中使用时表现出较好的效果。小型麦克风阵列由一组麦克风单元在一个小范围内按照一定空间分布组合而成，由于它在噪声环境下具有良好的信号采集性，因此越来越受到声学应用领域的关注。

　　一、波束的形成麦克风阵列是指按一定距离排列放置的一组麦克风，通过声波抵达阵列中每个麦克风之间的微小时差的相互作用，麦克风阵列可以得到比单个的麦克风更好地指向性。在麦克风阵列的设计中首要的改进是引入了波束成形、阵列指向性与波束宽度的概念。

　　通过对所有麦克风信号的综合处理，麦克风阵列可以组合成为所要求的强指向性麦克风，形成被称为“波束”的指向特性。麦克风阵列的波束可以经由特殊电路或程序算法软件控制，使其指向声源方向而加强音频采集效果。阵列算法处理后的指向性波束形成技术能精确的形成一个锥状窄波束，只接受说话人的声音同时抑制环境中的噪音与干扰。可以通过以下两种方法获得麦克风阵列单元之间相对位置的信息：（1）把一对麦克风同步采集到的信号进行互相关，寻找互相关信号的最大值，得到两信号之间的延时τ ，再乘以声波传播速度 C0 得到相对位置间距 d = C0τ 。（2）测量一对麦克风同步采集信号相位差 Δφ ，根据频率 f 和声传播速度 C0 得到这一对麦克风的位置间隔 d = C0Δφ / （2πf ）。经过计算及试验验证，相位法分析麦克风相对位置差的精度要比互相关法分析的精度高。［1］通过算法控制，麦克风阵列在搜索到讲话者的位置之后可以将波束指向当前的讲话者。麦克风阵列这种极强的智能指向性功能可以显著降低周边环境噪声及回声的影响。［2］
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