劉宓

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)外語學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028）

麥克風(fēng)陣列技術(shù)運(yùn)用到了陣列信號(hào)處理技術(shù)，在語音播放系統(tǒng)的運(yùn)用過程之中具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)波束的靈活控制，在噪音比較大的環(huán)境之中能夠運(yùn)用，在車載聲控系統(tǒng)、視頻會(huì)議以及一些大型會(huì)議場(chǎng)所中均具有較大的應(yīng)用價(jià)值。

一、麥克風(fēng)陣列語音增強(qiáng)方法

（一）運(yùn)用固定波束進(jìn)行語音效果增強(qiáng)

運(yùn)用固定波束進(jìn)行語音效果增強(qiáng)在目前的語音效果體系之中已經(jīng)形成了較為成熟的技術(shù)體系，為麥克風(fēng)接收到的信號(hào)增加一些延時(shí)補(bǔ)償，以此使得輸出信號(hào)能夠保持同步，同時(shí)使得入射信號(hào)能夠增益，在具體的運(yùn)用過程中主要增加麥克風(fēng)的數(shù)量即能夠增強(qiáng)語音播報(bào)效果。但是在具體的運(yùn)用過程中對(duì)非相干燥聲難以實(shí)現(xiàn)有效抑制，針對(duì)環(huán)境的適用具有一定的限制性。因此需要與其他技術(shù)手段結(jié)合使用[1]。

（二）運(yùn)用自適應(yīng)波束形成器進(jìn)行語音效果增強(qiáng)

1972年Frost研究出適應(yīng)波束形成器，運(yùn)用線性約束最小方差來實(shí)現(xiàn)。運(yùn)用中在增益某一方向上有用信號(hào)的同時(shí)，使得陣列輸出信號(hào)達(dá)到最小的功率。在這一理論形成的基礎(chǔ)之上，Griffiths與Jim在1982年提出廣義旁瓣消除器的概念，即GSC，Generalized Sidelobe Canceller。目前運(yùn)用最為廣泛的系統(tǒng)之一是廣義旁瓣消除器，在系統(tǒng)中建立了自適應(yīng)通道以及非自適應(yīng)通道，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)帶噪聲語音信號(hào)的有效處理，自適應(yīng)通道中的阻塞矩陣運(yùn)用過程中在對(duì)聲音進(jìn)行技術(shù)處理之后剩下多通道噪聲參考信號(hào)，自適應(yīng)濾波器對(duì)此進(jìn)行分析與估計(jì)，在估算之后可以抵消噪聲分量，以此實(shí)現(xiàn)噪音清理[2]。

（三）運(yùn)用后置濾波的麥克風(fēng)陣列語音增強(qiáng)

在非相干噪聲抑制層面上后置濾波具有重要的應(yīng)用空間，在時(shí)變的聲學(xué)環(huán)境中也能夠達(dá)到良好的運(yùn)用。在運(yùn)用過程中，如果麥克風(fēng)接受到相同的信號(hào)，同時(shí)噪聲信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立同分布，表現(xiàn)為噪聲與信號(hào)之間不相關(guān)，此時(shí)分析噪聲的特性，并在此基礎(chǔ)上分析噪聲的特性，按照濾波器權(quán)系數(shù)，濾波信號(hào)接收到的信息數(shù)據(jù)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)語音增強(qiáng)。

但是后置濾波方法在運(yùn)用過程中會(huì)受到時(shí)延誤差的影響，因此使得增強(qiáng)之后的語音信號(hào)可能沒有正確反映真實(shí)的語音信號(hào)。難以實(shí)現(xiàn)對(duì)方向性的強(qiáng)干擾的有效抑制效果，在具體運(yùn)用過程中需要與其他方法結(jié)合使用。

（四）運(yùn)用近場(chǎng)波束進(jìn)行麥克風(fēng)陣列語音增強(qiáng)

運(yùn)用近場(chǎng)波束進(jìn)行麥克風(fēng)陣列語音增強(qiáng)方法運(yùn)用過程中考慮到了近場(chǎng)聲學(xué)以及具體聲源的位置情況。這是由于常規(guī)的波束形成方法運(yùn)用過程中沒有充分考慮到聲源位于麥克風(fēng)陣列近場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的波前彎曲率，因此在拾取語音信號(hào)時(shí)難以達(dá)到良好的效果，因此在運(yùn)用中可以近場(chǎng)補(bǔ)償入射聲波，這一方法在運(yùn)用過程中需要能夠確定已知聲源位置，由于近場(chǎng)聲學(xué)的復(fù)雜性，這一方法在實(shí)際中的運(yùn)用較為有限[3]。

（五）運(yùn)用子空間進(jìn)行麥克風(fēng)陣列語音增強(qiáng)

子空間方法在運(yùn)用過程中需要考慮信號(hào)的自相關(guān)矩陣以及協(xié)方差矩陣，并對(duì)數(shù)值進(jìn)行奇異值分解，對(duì)有噪音的語音進(jìn)行專業(yè)化處理，將有用信號(hào)與噪音隔離，并重構(gòu)信號(hào)，以此得到增強(qiáng)之后的信號(hào)。Asano 在具體的運(yùn)用過程中提出的于相干子空間的麥克風(fēng)陣列語音增強(qiáng)方法充分借鑒運(yùn)用了子空間方法。在具體的運(yùn)作過程中能夠?qū)⒄Z音劃分為不同的頻帶之中，之后對(duì)空間中的各個(gè)頻帶進(jìn)行分析，以此實(shí)現(xiàn)子空間處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)語音信息的有效處理運(yùn)用。

運(yùn)用子空間進(jìn)行麥克風(fēng)陣列語音增強(qiáng)方式中受到降噪性受噪聲場(chǎng)的影響作用較小，在相干噪聲場(chǎng)以及非相關(guān)噪聲場(chǎng)中均能夠達(dá)到一定的降低噪音效果，但是在運(yùn)用過程中需要較大的計(jì)算量，難以對(duì)此實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)噪音處理。

（六）運(yùn)用盲源分離進(jìn)行麥克風(fēng)陣列語音增強(qiáng)

在實(shí)際的麥克風(fēng)陣列語音增強(qiáng)運(yùn)用過程中往往難以有效獲取信道傳遞參數(shù)以及信號(hào)源情況，因此需要運(yùn)用盲源分離技術(shù)，即Blind Source Separation,BSS。盲源分離運(yùn)用過程中能夠?qū)Ω蓴_的統(tǒng)計(jì)特性以及輸入源信號(hào)進(jìn)行分析，從而能夠?qū)鞲衅麝嚵薪邮盏降亩喾N信號(hào)進(jìn)行各個(gè)分量的單獨(dú)提取。Jutten.C與Herault.J 在研究過程中在信道先驗(yàn)條件以及信源沒有獲取的條件下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)有用信號(hào)的分離，其中運(yùn)用到的是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分離技術(shù)，創(chuàng)建了盲源分離技術(shù)。我國很多學(xué)者在麥克風(fēng)陣列語音增強(qiáng)運(yùn)用過程中也在積極探索盲源分離技術(shù)的運(yùn)用方式。

二、結(jié)束語

與傳統(tǒng)單麥克風(fēng)相比，麥克風(fēng)陣列技術(shù)運(yùn)用過程中能夠達(dá)到語音增強(qiáng)效果，在遠(yuǎn)程會(huì)議、職能控制以及辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域中有著重要運(yùn)用。語音信號(hào)屬于寬帶的非平穩(wěn)信號(hào)，在傳輸過程中會(huì)受到周圍環(huán)境的影響，麥克風(fēng)陣列系統(tǒng)的運(yùn)用能夠達(dá)到良好的降噪效果，減少語音失真現(xiàn)象，在運(yùn)用過程中需要考慮到計(jì)算時(shí)間以及系統(tǒng)成本，以此來達(dá)到良好的時(shí)效性以及實(shí)用性。在具體運(yùn)用方式的選擇上應(yīng)當(dāng)結(jié)合自身所處的噪音環(huán)境選擇最佳的麥克風(fēng)陣列結(jié)構(gòu)。