利用麦克风数组抑制背景噪声

文章摘要：现在假设两个麦克风的间隔距离为3公分，而最接近声源的一个麦克风，其与声源的距离为5公分。图2表示出第一个麦克风(即最接近声源的一个)，其感受到一个SPL为82dB的音频信号，而第二个麦克风(即与声源相距8公分)所感受到的信号为78dB SPL。即使两者间只有4 dB的差别，但相对于整体的信号级，这差别仍相当大。从频谱含量的角度看，麦克风数组内的所有近场语音信号均关系密切。与最接近声源的麦克风比较，与声源距离最远的麦克风信号的振幅将会减少，并且会出现信号由最近麦克风传送到最远麦克风的时间延迟。然而，要恢复该个案中的语音信号并不困难。在麦克风数组语音近场范围以外的声源将被看作是远场声源，并对数组中

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现在假设两个麦克风的间隔距离为3公分，而最接近声源的一个麦克风，其与声源的距离为5公分。图2表示出第一个麦克风(即最接近声源的一个)，其感受到一个SPL为82dB的音频信号，而第二个麦克风(即与声源相距8公分)所感受到的信号为78dB SPL。即使两者间只有4 dB的差别，但相对于整体的信号级，这差别仍相当大。

从频谱含量的角度看，麦克风数组内的所有近场语音信号均关系密切。与最接近声源的麦克风比较，与声源距离最远的麦克风信号的振幅将会减少，并且会出现信号由最近麦克风传送到最远麦克风的时间延迟。然而，要恢复该个案中的语音信号并不困难。

在麦克风数组语音近场范围以外的声源将被看作是远场声源，并对数组中排列紧密的麦克风展现出实质平面的波阵面。数组中每一个麦克风均感受到几乎一样的声波能量及随机相位信号，但该些信号并没有对应关系，除非麦克风之间的距离非常接近。假如这些信号与麦克风的距离较远，那麦克风的绝对SPL值便会进一步下降。

现举出另一个例子，假若将相同的麦克风数组放置到与声源距离150公分(即1.5米)的位置，最近声源的麦克风的SPL值便会下降到52.5 dB，而距离声源153公分的最远麦克风的SPL值则稍微下降到52.3dB。虽然两者仅有0.2dB的差距，但从声源到最近麦克风的整体信号级将出现30dB的下降。

麦克风输出之间的不同信号，在进行了适当的处理及滤波后，可将远场噪声消除，使两个麦克风的复合输出及处理电路能提供高清晰度的语音信号。

声音噪声的特质

这里的噪声场可分为三种，分别是相干噪声、非相干噪声及扩散噪声。

相干噪声是指当声波传到麦克风时，在该过程中没有因环境中的障碍物而出现任何形式的反射、散射或衰减。

非相干噪声是指某一位置的噪声与其它位置的噪声没有任何关系，并且被看成空间白噪音。

扩散噪声是指拥有相同能量的噪声同时轴射到所有方向。例子包括办公室内的噪音、机场候机楼及交通噪音等，换句话说就是指所有充满噪音的环境。

这里所指的声音噪声有两种，分别是稳态噪声及非稳态噪声。

稳态噪声是指噪声的能量相对地稳定，并具备已知及变化缓慢的频谱含量，并且是可预知的。例子包括由引擎发出的噪音、空调风扇、随机或 “白” 噪音等等。噪声抑制算法能有效抑制这类噪音。

非稳态噪声是指音量及声音内容会在短时间内变化，例如高声说话或叫喊、汽车经过的声音或拍手等，其发生是不可预知的。假若出现这类噪音，它们可能在被辨识及抑制前便会自动地消失掉，非稳态噪声一般都包含在稳态噪声之内。

最麻烦的情况是当噪声源与语音信号拥有相同的出现时间、频谱及相干特性，这种情况当背景噪声属于非稳态，且旁边有其它人说话时便会出现，如在餐馆和酒吧，车站及派对上等。

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