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1、麦克风阵列及其消噪性能研究第32卷VoL32第2期2计算机工程ComputerEngineering2006年1月January2006?人工智能及识别技术?文章编号tl00__3428(2006)0__ol9l—_03文蜊删码tA中圈分类号.TP391麦克风阵列及其消噪性能研究杨毅,杨宇,余达太(北京科技大学信息工程学院,北京100083)擅娶:用麦克风阵列进行语音处理的方法可以提高信噪比,解决环境噪声,回声和混响引起的语音识别性能降低的问题,麦克风阵列系统是由一组按一定几何结构摆放的麦克组成的系统.此阵列能接收宅间传播信号,经过适当的信号处理,提取所需的信号
2、源和信号属性等信息.使用该系统可大大提高强干扰环境下的语音识别性能.关健词:麦克风阵列;信噪比;波束形成;自适应;消噪MicrophoneArrayandItsNoiseReductionAbilityResearchYANGYi,YANGYu,YUDatai(SchoolofInformationEngineering,BeijingUniversityofScienceandTechnology,Beijing100083)[Abstract!SpeechprogressusingmicrophonearrayscanpromoteSNR,solvether
3、eductionofrecognitionSperformancebecauseofenvironmentnoise,echoandreverberation.Microphonearrayssystemiscomposedofaserialofmicrophonesputwithspecialgeometricalstructure.Itcangetspaceradiatesignalandpick-uptheneededsignalresourceandattributethroughappreciatesignalprocessing.Therecogni
4、tion'Sperformancecanbegreatlyincreasedunderstrongdisturbenvironmentusingthissystem.[KeywordslMicrophonearray;SNR;Beamforming;Adaptedalgorithm;NoiseReduction1概述背景噪音环境对语音识别性能有很大的影响,提高语音识别系统的鲁棒性,是语音识别研究的一个重点.过去在对语音信号进行数字处理研究时,都是假设在理想情况下,当很多技术从实验室走向实际应用时,由于环境噪声所带来的问题越来越严重,语音常常受到环境噪声的干扰而使
5、通话质量F降或使语音处理系统不能正常工作.因此需要对带噪语音进行处理,以提高语音质量.在这样的需求下提出了用麦克风阵列进行语音处理的方法.麦克风阵列系统具有空间选择特性.它以"电子瞄准"的方式使所形成的波束对准声源,抑制其他说话人的声音和环境噪声,从而获得高品质的声源信号….麦克风阵列可用于语音增强,声源搜索和定位,以及声源跟踪等领域.在车载电话,电信会议,助听器等方面应用广泛.20世纪舢年代以来,传感器阵列信号处理技术得到迅猛的发展,并在雷达,声纳及通信中得到广泛的引用.进入90年代以来,基于麦克风阵列的语音处理算法正逐渐成为一个新的研究热点.基于麦克风阵列的
6、算法继承了天线阵列的有关算法.同时,吸收了一些单麦克抗噪方法,两者的结合使麦克风阵列语音增强系统有着显着的消噪效果.目前国外从事麦克风阵列研究的机构主要有:英特尔公司,宝利通公司,东芝公司等.尚未见到国内有将麦克风阵列作为消除噪音的应用研究发表.2麦克风阵列及其基本原理2.1麦克风的结构和方向性作为标准声音输入没备,麦克风可分为全向性和指向性.全向性麦克风的结构原理和方向图如图l所示.声波通过引起横膜的震动使声波信号转变为电信号,达到传输声音的H的.全向性麦克风不加区分的接收所有方向上的声音,致使语音和噪声混合进入麦克风..}aphra.『iMicro;phon
7、ePort:I～一…5船圈1全向性帕j}克风的鳍袖属理和方向圈指向性麦克风的结构原理和方向图如图2所示.指向性麦克风包括前端VI和后端VI,声波在不同的时刻到达这两个端口,因此在其中一个端VI处放置机械屏障(MechanicalScreen),起到补偿时延的作用,两列声波以相同时刻到达横膜为全向性麦克.通过调整机械屏障可以起到调整时延的作用,不同时延产生不同的指向性.利用麦克风的方向性可以降低来自特定方向的部分噪声,起到提高信噪比的目的.l_一-.====薹圈2指向性j}克风的鳍袖属理和方向田2.2麦克风阵列的指向性分析n阶微分麦克风阵列的构成如图3所示.作者倚
8、介:杨毅(1978一),
