麦克风阵列拓扑结构对语音增强系统性能影响的理论分析

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所 谓麦 克风 阵列 是指 在空 间按 一 定几何 规 则布 置 的一组 麦克 风 。麦 克风 阵列 融 合 了信号 的 空时信 息 ，
关 键 词 ： 麦 克 风 阵 列 ；语 音 增 强 ；拓 扑 结构
中图分类号 ：Ｔ １ Ｎ９ ２
文献标识码 ：Ａ
文章编 号：１７ －２ １２ １）１０ ０ —４ ６ ４３６ （０ ００ －０ １０
Ｔｈｅ ｒ ｔａ ｏ ｅｉ ｌ Ａｎａ ｙ ｉ ｆｔ ｆｅ ｔ ｆＭ ｉ ｒ ｐｈｏ ｒ ｙ Ｐｌ ｃ ｍ ｅ ｌ ｓｓｏ ｈｅＥｆ ｃ ｓｏ ｃ ｏ ｎｅＡｒ ａ ａ ｅ ｎｔ
已经 广泛 地被 用 来在诸 如 视频会 议 远程 通信 和 车载 系统 等免 提通 信环 境 下 的语音 增 强 。 目前 ，关 于麦 克风
阵列语音 增 强算法 方面 的研 究较 多 。根据 阵列 信 号处 理 的理论 ，阵元 的优 化摆 放 对 阵列 处理 系统 性能 具有 重要 影 响ｆ 】 ｌ 。因此 ，一 个性 能 良好 的麦 克风 阵列 系统 ，除需 要一 个性 能较 好 的算 法外 ，麦 克 风 阵列 的拓扑 ＇ ２
扑 结 构 ，推 导 了 一个 麦 克 风 空 间 摆 放 对 麦 克 风 阵 列 性 能影 响 的准 则 。仿 真 试 验 结 果验 证 了 理 论 分 析 的 结 论 ，即 麦
克风阵列的拓扑结构的确影响着语音增 强系统 的性 能，优 化的麦克风阵列摆放可 以在一定程度上 改善语音 质量 。
Ｖｏ１ ． ３０， Ｎｏ． １
Ｆｅ ． ０ ０ ｂ ２ １
麦 克风 阵列 拓 扑 结 构 对 语 音 增 强
系统 性 能影 响 的理 论 分 析
王 冬 霞 ，赵
摘
光 ，郑 家超
ຫໍສະໝຸດ Baidu
（． ｔ ｆ 宁工 业大 学 电子与 信息 工程 学 院 ，辽宁 锦 卅Ｉ １ １ ０ ） ２０ １
要 ：在 免提通信 系统 中，麦克风 阵列往往用 于噪声和混响环境下 的语音拾取 。基于常用 的麦 克风阵列拓
第 ３ 卷第 １ Ｏ 期
２ ０ 年 ２ 月 ０１
辽 宁工业大学学报 （ 自然科 学版）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｉｏ ｉｇＵｎｖ ｒｉ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙＮａ ｒｌ ｃｅ ｃ ｄｔ ｎ ｏ ｒａ ｏ ａ ｎｎ ｉｅｓｙｏ ｃ ｎ ｌｇ （ ｔ ａ Ｓ ｉｎｅＥ ｉｏ ） Ｌ ｔ Ｔ ｕ ｉ
结构 也 是影 响麦克 风 阵列 系统性 能 的主 要 因素之 一 。在 语音 增 强和 定位 算法 中，有许 多常 用 的麦 克风 阵列 拓 扑结构 。然 而 ，关于 阵列 的优 化摆 放和 阵 列系 统性 能之 间 的关 系这 方面 的研 究相 对 较少 ｐ。 Ｊ 本 文 的 目的是 ，就 给 定 的麦克 风 阵列语 音增 强方 法 ，提 出一种 用 于评 价麦 克风 阵 列拓 扑结 构性 能 的准 则 。本 文 的结构 安排 如下 ：首先 评 价近场 环 境下 声波 传播 问题 ，然 后对 语 音增 强 中常 见 的麦克 风 阵列拓 扑 结构 的评价 准则 进行 推 导 ，最 后对 理 论推 导 结果进 行 评价 。