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基于阵列算法下多麦克风降噪分析

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汪幕寒

【摘要】噪声是语音信号中难以避免的主要干扰，直接影响语音质量。本文立足于对列阵算法的认识，从固定波束形成算法、近场波束形成算法和子空间算算法三个方面，阐述了阵列算法在多麦克风降噪中的应用，以更好地降低噪声对多麦克风的干扰。

【关键词】多麦克风列阵算法降噪模型

前言

在现代生活中，麦克风的应用容易受到诸多外部因素的影响，进而造成语言信号质量下降，影响正常的应用效果。特别是噪声是语音信号中难以避免的重要干扰因素，如何科学合理地降低语音信号的噪声干扰，对于提高语音信号质量有着重要的现实意义。

本文从列阵的拓扑结构入手，阐述了从固定波束形成算法、近场波束形成算法和子空间算算法在多麦克风降噪中的具体应用，进而有效降低噪声对语音信号的影响，提高语音信号质量。

一、多麦克风列阵的拓扑结构

当前，麦克风列阵的领域呈现出多样化的发展现状，不同的几何形状应用于不同的领域。但总而言之，麦克风列阵的拓扑结构主要如表1所示。

在实际应用中，均匀线阵、均匀圆阵的应用最为广泛，并具有良好的应用效果。在实际环境之中，由于诸多因素的影响，造成多麦克风噪音问题的出现，进而影响麦克风的正常工作效果。

二、列阵算法在多麦克风降噪中的应用

列阵算法在麦克风降噪中的应用十分广泛，并取得了良好的应用效果。随着列阵算法的不断优化与改进，其在多麦克风降噪中的应用效果更加明显，表现出科学有效的应用价值。

2.1固定波束形成算法

该算法最高由Flanagan提出，在多麦克风降噪中有良好的应用效果。一方面，固定波束形成算法很好地衰减了麦克风中的噪声引号，进而在很大程度上提高了语音质量，又没有改变语音的信号；另一方面，该算法主要有三部分组成：一是时延估计；二是时延补偿；三是累加。这样一来，信号既可以实现有效校正，又可以达到对齐的目的。但是，需要说的是，该算法的实现相对比较简单，且在多麦克风语音增强效果方面，其增强效果更佳显著。因此，固定波束在多麦克风降噪方面，具有良好的应用效果。

2.2近场波束形成算法

2000年以来，对于麦克风降噪领域的研究一直十分热门，相继提出的远场波束形成算法、混合近场算法，在实际当中有良好的应用效果。随着相关领域的不断发展，2004年提出的“近场波束形成算法”，在之前的基础之上，有了进一步的研究发展。我们知道，由于近场声学比较复杂，因此在近场波束形成法领域，所提出的近场波束形成算法主要用于消除小房间内的干扰噪声。这样算法的研究与发展，对于多麦克降噪而言，具有积极的意义。

2.3子空间算法

相比而言，子空间算法的形成相抵较早，在实际领域的应用较为广泛。该方法在降噪领域的作用发挥，其主要是通过对带噪语音信号的自相关矩阵进行奇异值分解，把信号空间分为信号子空间和噪声子空间，除去噪声子空间，用信号子空间重建增强的语音信号。因此，在多麦克风降噪当中，对于消除噪声等的效果十分相助。但是，也存在一定的不足，就是实时性差，且对于声学环境比较敏感，不适合时变性强的环境。

三、结束语

综上所述，在多麦克风降噪的过程中，强调措施的科学合理性。特别是列阵算法的有效应用，对于多麦克风降噪，起到了十分有效的作用。从子空间算法，固定波束形成算法，再到近场波束形成算法，强调了列陈算法在多麦克风降噪中的有效应用，同时也说明列阵算法的不断发展，其科学性、有效性更加突出。

参考文献

[1]张彦芳.基于独立成分分析的双买可列阵语音增强算法[J].信息技术，2014（10）

[2]张杰.基于麦克风平面列阵的运动噪声源定位及算法研究[D].中国计量学院，2014

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