麥克風(fēng)陣列原理與應(yīng)用

　　麥克風(fēng)陣列具有對遠(yuǎn)場干擾噪聲很強的抑制作用，應(yīng)用于便攜 IT 設(shè)備如 PDA、GPS、 NB、手機等在較大噪聲環(huán)境中使用時表現(xiàn)出較好的效果。小型麥克風(fēng)陣列由一組麥克風(fēng)單元在一個小范圍內(nèi)按照一定空間分布組合而成，由于它在噪聲環(huán)境下具有良好的信號采集性，因此越來越受到聲學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)注。

　　一、波束的形成麥克風(fēng)陣列是指按一定距離排列放置的一組麥克風(fēng)，通過聲波抵達陣列中每個麥克風(fēng)之間的微小時差的相互作用，麥克風(fēng)陣列可以得到比單個的麥克風(fēng)更好地指向性。在麥克風(fēng)陣列的設(shè)計中首要的改進是引入了波束成形、陣列指向性與波束寬度的概念。

　　通過對所有麥克風(fēng)信號的綜合處理，麥克風(fēng)陣列可以組合成為所要求的強指向性麥克風(fēng)，形成被稱為“波束”的指向特性。麥克風(fēng)陣列的波束可以經(jīng)由特殊電路或程序算法軟件控制， 使其指向聲源方向而加強音頻采集效果。陣列算法處理后的指向性波束形成技術(shù)能精確的形成一個錐狀窄波束，只接受說話人的聲音同時抑制環(huán)境中的噪音與干擾?？梢酝ㄟ^以下兩種方法獲得麥克風(fēng)陣列單元之間相對位置的信息：（1）把一對麥克風(fēng)同步采集到的信號進行互相關(guān)，尋找互相關(guān)信號的最大值，得到兩信號之間的延時τ ，再乘以聲波傳播速度 C0 得到相對位置間距 d = C0τ 。（2）測量一對麥克風(fēng)同步采集信號相位差 Δφ ，根據(jù)頻率 f 和聲傳播速度 C0 得到這一對麥克風(fēng)的位置間隔 d = C0Δφ / （2πf ） 。經(jīng)過計算及試驗驗證，相位法分析麥克風(fēng)相對位置差的精度要比互相關(guān)法分析的精度高。［1］ 通過算法控制，麥克風(fēng)陣列在搜索到講話者的位置之后可以將波束指向當(dāng)前的講話者。麥克風(fēng)陣列這種極強的智能指向性功能可以顯著降低周邊環(huán)境噪聲及回聲的影響。［2］