基于陣列算法下多麥克風(fēng)降噪分析

汪幕寒

【摘要】 噪聲是語音信號中難以避免的主要干擾，直接影響語音質(zhì)量。本文立足于對列陣算法的認(rèn)識，從固定波束形成算法、近場波束形成算法和子空間算算法三個方面，闡述了陣列算法在多麥克風(fēng)降噪中的應(yīng)用，以更好地降低噪聲對多麥克風(fēng)的干擾。

【關(guān)鍵詞】 多麥克風(fēng) 列陣算法 降噪 模型

前言

在現(xiàn)代生活中，麥克風(fēng)的應(yīng)用容易受到諸多外部因素的影響，進而造成語言信號質(zhì)量下降，影響正常的應(yīng)用效果。特別是噪聲是語音信號中難以避免的重要干擾因素，如何科學(xué)合理地降低語音信號的噪聲干擾，對于提高語音信號質(zhì)量有著重要的現(xiàn)實意義。

本文從列陣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)入手，闡述了從固定波束形成算法、近場波束形成算法和子空間算算法在多麥克風(fēng)降噪中的具體應(yīng)用，進而有效降低噪聲對語音信號的影響，提高語音信號質(zhì)量。

一、多麥克風(fēng)列陣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

當(dāng)前，麥克風(fēng)列陣的領(lǐng)域呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展現(xiàn)狀，不同的幾何形狀應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。但總而言之，麥克風(fēng)列陣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要如表1所示。

在實際應(yīng)用中，均勻線陣、均勻圓陣的應(yīng)用最為廣泛，并具有良好的應(yīng)用效果。在實際環(huán)境之中，由于諸多因素的影響，造成多麥克風(fēng)噪音問題的出現(xiàn)，進而影響麥克風(fēng)的正常工作效果。

二、列陣算法在多麥克風(fēng)降噪中的應(yīng)用

列陣算法在麥克風(fēng)降噪中的應(yīng)用十分廣泛，并取得了良好的應(yīng)用效果。隨著列陣算法的不斷優(yōu)化與改進，其在多麥克風(fēng)降噪中的應(yīng)用效果更加明顯，表現(xiàn)出科學(xué)有效的應(yīng)用價值。

2.1固定波束形成算法

該算法最高由Flanagan提出，在多麥克風(fēng)降噪中有良好的應(yīng)用效果。一方面，固定波束形成算法很好地衰減了麥克風(fēng)中的噪聲引號，進而在很大程度上提高了語音質(zhì)量，又沒有改變語音的信號；另一方面，該算法主要有三部分組成：一是時延估計；二是時延補償；三是累加。這樣一來，信號既可以實現(xiàn)有效校正，又可以達到對齊的目的。但是，需要說的是，該算法的實現(xiàn)相對比較簡單，且在多麥克風(fēng)語音增強效果方面，其增強效果更佳顯著。 因此，固定波束在多麥克風(fēng)降噪方面，具有良好的應(yīng)用效果。

2.2近場波束形成算法

2000年以來，對于麥克風(fēng)降噪領(lǐng)域的研究一直十分熱門，相繼提出的遠(yuǎn)場波束形成算法、混合近場算法，在實際當(dāng)中有良好的應(yīng)用效果。隨著相關(guān)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，2004年提出的“近場波束形成算法”，在之前的基礎(chǔ)之上，有了進一步的研究發(fā)展。我們知道，由于近場聲學(xué)比較復(fù)雜，因此在近場波束形成法領(lǐng)域，所提出的近場波束形成算法主要用于消除小房間內(nèi)的干擾噪聲。這樣算法的研究與發(fā)展，對于多麥克降噪而言，具有積極的意義。

2.3子空間算法

相比而言，子空間算法的形成相抵較早，在實際領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。該方法在降噪領(lǐng)域的作用發(fā)揮，其主要是通過對帶噪語音信號的自相關(guān)矩陣進行奇異值分解，把信號空間分為信號子空間和噪聲子空間，除去噪聲子空間，用信號子空間重建增強的語音信號。因此，在多麥克風(fēng)降噪當(dāng)中，對于消除噪聲等的效果十分相助。但是，也存在一定的不足，就是實時性差，且對于聲學(xué)環(huán)境比較敏感，不適合時變性強的環(huán)境。

三、結(jié)束語

綜上所述，在多麥克風(fēng)降噪的過程中，強調(diào)措施的科學(xué)合理性。特別是列陣算法的有效應(yīng)用，對于多麥克風(fēng)降噪，起到了十分有效的作用。從子空間算法，固定波束形成算法，再到近場波束形成算法，強調(diào)了列陳算法在多麥克風(fēng)降噪中的有效應(yīng)用，同時也說明列陣算法的不斷發(fā)展，其科學(xué)性、有效性更加突出。

參 考 文 獻

[1]張彥芳.基于獨立成分分析的雙買可列陣語音增強算法[J].信息技術(shù)，2014（10）

[2]張杰.基于麥克風(fēng)平面列陣的運動噪聲源定位及算法研究[D].中國計量學(xué)院，2014