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HDI PCB之智能语音技术中的麦克风阵列是什么?

文章来源:作者:何琴 查看手机网址
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人气:2453发布日期:2018-07-11 02:21【

  麦克风阵列(Microphone Array),从字面上,指的是麦克风的排列。也就是说由一定数目的声学传感器(一般是麦克风)组成,用来对声场的空间特性进行采样并处理的系统。

  早在20世纪70、80年代,麦克风阵列已经被应用于语音信号处理的研究中,进入90年代以来,基于麦克风阵列的语音信号处理算法逐渐成为一个新的研究热点。而到了“声控时代”,这项技术的重要性显得尤为突出。那跟着HDI PCB小编看看这到底有什么作用吧!

  噪音环境怎么办?——语音增强

  语音增强是指当语音信号被各种各样的噪声(包括语音)干扰甚至淹没后,从含噪声的语音信号中提取出纯净语音的过程。所以在嘈杂环境下,也能准确识别语音指令。

  从20世纪60年代开始,Boll等研究者先后提出了针对使用一个麦克风的语音增强技术,称为单通道语音增强。因为它使用的麦克风个数最 少,并且充分考虑到了语音谱和噪声谱的特性,使得这些方法在某些场景下也具有较好的噪声抑制效果,并因其方法简单、易于实现的特点广泛应用于现有语音通信系统与消费电子系统中。

  但是,在复杂的声学环境下,噪声总是来自于四面八方,且其与语音信号在时间和频谱上常常是相互交叠的,再加上回波和混响的影响,利用单麦克风捕捉相对纯净的语音是非常困难的。而麦克风阵列融合了语音信号的空时信息,可以同时提取声源并抑制噪声。

  说话人老是变换位置怎么办?——声源定位

  现实中,声源的位置是不断变化的,这对于麦克风收音来说,是个障碍。麦克风阵列则可以进行声源定位,声源定位技术是指使用麦克风阵列来计算目标说话人的角度和距离,从而实现对目标说话人的跟踪以及后续的语音定向拾取,是人机交互、音视频会议等领域非常重要的前处理技术。

  所以麦克风阵列技术不限制说话人的运动,不需要移动位置以改变其接收方向,具有灵活的波束控制、较高的空间分辨率、高的信号增益与较强的抗干扰能力等特点,因而成为智能语音处理系统中捕捉说话人语音的重要手段。

  室内回声太大怎么办?——去混响

  一般我们听音乐时,希望有混响的效果,这是听觉上的一种享受。合适的混响会使得声音圆润动听、富有感染力。混响(Reverberation)现象指的是声波在室内传播时,要被墙壁、天花板、地板等障碍物形成反射声,并和直达声形成叠加,这种现象称为混响。

  但是,混响现象对于识别就没有什么好处了。由于混响则会使得不同步的语音相互叠加,带来了音素的交叠掩蔽效应(Phoneme OverlapEffect),从而严重影响语音识别效果。

  影响语音识别的部分一般是晚期混响部分,所以去混响的主要工作重点是放在如何去除晚期混响上面,多年来,去混响技术抑制是业界研究的热点和难点。利用麦克风阵列去混响的主要方法有以下几种:

1.基于盲语音增强的方法,即将混响信号作为普通的加性噪声信号,在这个上面应用语音增强算法。

2.基于波束形成的方法,通过将多麦克风对收集的信号进行加权相加,在目标信号的方向形成一个拾音波束,同时衰减来自其他方向的反射声。

3.基于逆滤波的方法,通过麦克风阵列估计房间的房间冲击响应,设计重构滤波器来补偿来消除混响。

ps:部分图片来源于网络,如有侵权,请联系我们删除

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