[發明專利]一種麥克風陣列頻響校準方法

有效

• 申請號: 201711057646.3
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107864444B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 陳喆;殷福亮;呼德
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H04R29/00
• 分類號: H04R29/00;H04R1/22
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明公開了一種麥克風陣列頻響校準方法，包括以下步驟：S1：電音頻信號w(n)經揚聲器和聲傳播信道到達麥克風陣列，麥克風陣列輸入聲信號為x(n)；S2：聲信號x(n)經過k個不同的麥克風及前置放大器，分別得到不同的電信號x₁(n)～x_k(n)；S3：電信號x₁(n)～x_k(n)分別當作各路校準濾波器的輸入信號用于調整各校準濾波器的濾波系數；S4：根據上述調整方式，計算各校準濾波器的濾波系數，以完成麥克風陣列的頻響校準。該方法使同一陣列中不同麥克風的頻響接近一致，從而提高了麥克風陣列的信號處理能力。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，尤其涉及一種麥克風陣列頻響校準方法。

背景技術

聲音是人類廣泛使用的信息載體，音頻信號是信號處理技術的一個重要研究對象。麥克風作為聲音傳感器，在聲音信號處理中發揮著重要的作用。由于單個麥克風具有聲音拾取范圍有限及噪聲抑制能力弱，無法滿足日益增長的音頻信號質量要求，人們提出了麥克風陣列技術。由于其在時域、頻域外還引進了空間域的信息，故對聲音信號的處理能力得到增強，目前已成為眾多高質量音頻處理應用中的首選目標。作為聲音信息采集工具，麥克風陣列對陣列音頻處理領域中有著重要的作用。麥克風拾取聲音過程一般由以下兩個部分組成：(1)聲信號轉換成電信號；(2)電信號再經過前置放大器得到足夠大的電信號。由于麥克風聲-電參數的離散性或放大器中元器件參數的離散性等原因，不同麥克風之間不論是聲/電信號轉換模塊還是前置放大器模塊均會存在一些差異。這些差異在廉價麥克風或不同品牌的麥克風之間更為明顯。這種差異導致了同一陣列中各麥克風之間的頻率響應互不相同。具體表現為：同一位置不同的麥克風拾取同一段聲信號時，所得到的電信號之間均存在著一定的差異。麥克風之間的頻響差異會直接影響后續的音頻信號處理結果，如聲場感知、語音增強等算法的性能。然而，由于硬件電路等原因，同一陣列中的各個麥克風頻率響之間往往存在一些差異。麥克風陣列的一些應用如聲場感知、語音增強等都將受到上述差異的影響，導致處理性能下降。因此，校準同一陣列中各個麥克風的頻響，使它們接近一致就成為麥克風陣列中的一個現實技術需求。現有技術中關于麥克風陣列的增益校準技術中由于只校準麥克風陣列中各麥克風之間的增益，并不能保證各麥克風在頻響上相互一致，導致校準后各麥克風的幅頻響應和相頻響應仍然存在一定差異

發明內容

根據現有技術存在的問題，本發明公開了一種麥克風陣列頻響校準方法，包括以下步驟：

S1：電音頻信號w(n)經揚聲器和聲傳播信道到達麥克風陣列，麥克風陣列輸入聲信號為x(n)；

S2：聲信號x(n)經過k個不同的麥克風及前置放大器，分別得到不同的電信號x₁(n)～x_k(n)；

S3：電信號x₁(n)～x_k(n)分別當作各路校準濾波器的輸入信號用于調整各校準濾波器的濾波系數；所述校準濾波器的濾波系數的調整方式為：通過調整各路濾波器的濾波系數使輸出信號y₁(n)～y_k(n)均向目標信號d(n)逼近，逼近原則是使y₁(n)～y_k(n)與d(n)之間的均方誤差分別最小；

S4：根據上述調整方式，計算各校準濾波器的濾波系數，以完成麥克風陣列的頻響校準。

進一步的，當各路校準濾波器輸出信號y₁(n)～y_k(n)向目標信號d(n)逼近實現陣列頻響校準時采用如下方式：設一幀數字信號的長度為N，則第i路校準濾波器的輸入信號x_i(n)與目標信號d(n)寫成以下向量形式

x_i＝[x_i(0),x_i(1),...,x_i(N-1)]^T (2)