上海新一代麦克风阵列设计

    什么是麦克风阵列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。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。麦克风阵列的作用麦克风阵列一般用于：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声源定位技术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z。基于TDOA(TimeDifferenceOfArrival，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。信号的提取与分离通过波束形成技术，在期望方向上有效地形成一个波束，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。语音去混响混响(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重要的现象之一合适的混响会使得声音圆润动听、富有感动力。混响时间太长会使得声音含糊不清，听不清楚。麦克风阵列，是一组位于空间不同位置的全向麦克风按一定的形状规则布置形成的阵列。上海新一代麦克风阵列设计

    k)在a3×δ1以下时，目标信号在这些视频单元内占据成分较低，则对延迟系数t(l,k)在这个范围内的时频单元中的能量进行舍弃；终设计了一个掩蔽权重矩阵，掩蔽权重b(l，k)的表达式为：其中，掩蔽矩阵b(l,k)的维度与m1、m2的维度相同，式中a1、a2、a3的取值范围是在0～1间的实数；综上，通过本发明技术方案获得的掩蔽矩阵会更好的保留原始信号，并且去除噪声。对于同声传译系统来说，可以更好的提升系统的精度。s5：对增强信号进行傅里叶反变换，然后利用重叠相加法，可以得到增强后的信号此时获得的信号中方向性的竞争语音噪声已经被抑制。本实施例选用dsp作为处理器来实现上述算法。数据传输协议为iis协议，一个采样周期内同时传输左右声道的数据，数据长度为16bit；本实施例的系统采样频率为16khz，每次传输的采样数据为左右声道各256点，dsp实际处理的数据由上次采集数据和本次采集数据拼接而成，音频处理的帧移为16ms，帧长为32ms。一级放大电路包括：放大器u1、电容c5、c6、c7、c8、电阻r5、r10，放大器u1的1脚连接电阻r10的一端，放大器u1的2脚连接电阻r10的另一端后接地，放大器u1的3脚和16脚分别连接电阻r5的两端。上海新一代麦克风阵列设计声源与麦克风阵列的距离，是麦克风阵列孔径，是声源的工作波长。

    将数据送入音频转换模块，进行模拟语音数据和数字语音数据之间的转换；语音增强模块通过数字信号处理器向音频转换模块中的音频编解码芯片发送控制信号，将音频转换模块传输过来的语音信号进行处理及其控制语音信号的传输；后处理过的数字语音信号送入翻译模块，按照用户选择的目标语言进行实时翻译；翻译后的文字数据、声音数据通过文字或者音频的方式传递给用户。声音采集模块包括麦克风阵列、信号放大电路、带通滤波器、电源管理电路；麦克风阵列包括两个麦克风，两个麦克风之间的间隔设置为15mm；信号放大电路包括两级放大电路，其中一级放大电路设置在麦克风阵列与带通滤波器之间，二级放大电路设置在带通滤波器之后；带通滤波器包括由二阶低通电路、二阶高通电路组成，一级放大电路传入的声信号，经过带通滤波器滤波后，声信号通过二级放大电路进行放大，使滤波后的信号达到预设的电压范围；由麦克风阵列采集的声信号通过一级放大电路、带通滤波器、二级放大电路进行放大、工频滤波处理、放大升压处理后送入音频转换模块中进行数模转换；电压管理电路同时为声音采集模块、音频转换模块、语音增强模块供电；本发明实施例中。

    麦克风阵列，是一组位于空间不同位置的全向麦克风按一定的形状规则布置形成的阵列，是对空间传播声音信号进行空间采样的一种装置，采集到的信号包含了其空间位置信息。根据声源和麦克风阵列之间距离的远近，可将阵列分为近场模型和远场模型。根据麦克风阵列的拓扑结构，则可分为线性阵列、平面阵列、体阵列等。(1)近场模型和远场模型声波是纵波，即媒质中质点沿传播方向运动的波。声波是一种振动波，声源发声振动后，声源四周的媒质跟着振动，声波随着媒质向四周扩散，所以是球面波。根据声源和麦克风阵列距离的远近，可将声场模型分为两种：近场模型和远场模型。近场模型将声波看成球面波，它考虑麦克风阵元接收信号间的幅度差;远场模型则将声波看成平面波，它忽略各阵元接收信号间的幅度差，近似认为各接收信号之间是简单的时延关系。显然远场模型是对实际模型的简化，极大地简化了处理难度。一般语音增强方法就是基于远场模型。近场模型和远场模型的划分没有的标准，一般认为声源离麦克风阵列中心参考点的距离远大于信号波长时为远场;反之，则为近场。设均匀线性阵列相邻阵元之间的距离(又称阵列孔径)为d，声源高频率语音的波长(即声源的小波长)为λmin。便携式可视化麦克风阵列装置可以被附接安装到无人机，或者其它可动装置或者附接到交通工具。

    比如分布式阵列。多个麦克风阵列之间的成本差异现在正在变小，估计明年的成本就会相差不大。这是趋势，新兴的市场刚开始成本必然偏高，但随着技术进步和规模扩张，成本会快速走低，因此新兴产品在研发阶段倒是不需要太过纠结成本问题，用户体验才是的关键。（作者：陈孝良）看法观点：根据麦克风数量不同，麦克风阵列具有不同的特点。行业采用的以双麦克居多，比如几乎所有中手机都采用双麦克降噪技术来提升通话效果。四麦克、六麦克、八麦克线性阵列和环形阵列在行业内也有应用，但还远远达不到双麦克应用的数量级。首先，双麦克和多麦克阵列的一个重要区别，是成本的不同。显然，双麦克的成本相对多麦克低得多，除了可以直观观察到的麦克风数量不同之外，为了支持多麦克通道而必须具备的硬件电路、为了处理更多的信号数据而额外需要的计算能力，都使得成本体现较大的差异。所以我们看到两者的售价体现的极为明显，GoogleHome为129美元，AmazonEcho售价为，差价约50美元。值得注意的是，这两家的硬件产品的战略没有多大区别，都是硬件基本不赚钱。其次，双麦克和多麦克的技术路线区别较大。双麦克和多麦克采用的技术路线虽然有类似之处，但算法体系存在较大区别。显然。复杂的麦克风阵列主要应用于工业和**领域，消费领域考虑到成本会简化很多。上海新一代麦克风阵列设计

至于麦克风阵列的阵元数量，也就是麦克风数量，可以从2个到上千个不等。上海新一代麦克风阵列设计

    δ1的表达式为：设，当目标声源占主导时，有如下关系：其中，l和k分别是频率点和时间窗的序号，pi为圆周率π；令：约等式右边的代数式为t(l,k)，则，根据两个麦克风mic1、mic2采集到的数据可计算得到每个频域点的t(l,k)；当数值越接近d1，则表示在对应的频率点，目标声源的能量在带噪信号中占主导的成分越多。s4：基于延迟系数与目标声源的理想延迟时间δ1的比较结果，计算m1(l,k)的掩蔽权重b(l,k)，得到增强信号的时频分布表达式：采用720种声源组合分别对系统进行试验，分别进行短时傅里叶变换，统计t(l,k)在一定数值范围内时频单元块的个数，记做n1，以及这些时频单元块中满足|s1(l,k)|＞＞|s2(l,k)|并且|s1(l,k)|＞＞|s3(l,k)|的个数，记做n2；将延迟系数t(l,k)与目标声源的理想延迟时间δ1进行比较，为了较好地平衡干扰噪声的引入和目标信号的能量损失，当延迟系数t(l,k)在a2×δ1～a1×δ1的范围内时，目标信号在这些视频单元内占主导，对这一部分的时频单元的能量全部予以保留；当延迟系数t(l,k)在a3×δ1～a2×δ1的范围内时，目标信号在这些视频单元内仍然占据很大成分，对延迟系数t(l,k)在这一范围内的时频单元的能量进行部分保留；当延迟系数t(l。上海新一代麦克风阵列设计