[发明专利]一种麦克风阵列频响校准方法

说明书

本发明公开了一种麦克风阵列频响校准方法，包括以下步骤：S1：电音频信号w(n)经扬声器和声传播信道到达麦克风阵列，麦克风阵列输入声信号为x(n)；S2：声信号x(n)经过k个不同的麦克风及前置放大器，分别得到不同的电信号x₁(n)～x_k(n)；S3：电信号x₁(n)～x_k(n)分别当作各路校准滤波器的输入信号用于调整各校准滤波器的滤波系数；S4：根据上述调整方式，计算各校准滤波器的滤波系数，以完成麦克风阵列的频响校准。该方法使同一阵列中不同麦克风的频响接近一致，从而提高了麦克风阵列的信号处理能力。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种麦克风阵列频响校准方法。

背景技术

声音是人类广泛使用的信息载体，音频信号是信号处理技术的一个重要研究对象。麦克风作为声音传感器，在声音信号处理中发挥着重要的作用。由于单个麦克风具有声音拾取范围有限及噪声抑制能力弱，无法满足日益增长的音频信号质量要求，人们提出了麦克风阵列技术。由于其在时域、频域外还引进了空间域的信息，故对声音信号的处理能力得到增强，目前已成为众多高质量音频处理应用中的首选目标。作为声音信息采集工具，麦克风阵列对阵列音频处理领域中有着重要的作用。麦克风拾取声音过程一般由以下两个部分组成：(1)声信号转换成电信号；(2)电信号再经过前置放大器得到足够大的电信号。由于麦克风声-电参数的离散性或放大器中元器件参数的离散性等原因，不同麦克风之间不论是声/电信号转换模块还是前置放大器模块均会存在一些差异。这些差异在廉价麦克风或不同品牌的麦克风之间更为明显。这种差异导致了同一阵列中各麦克风之间的频率响应互不相同。具体表现为：同一位置不同的麦克风拾取同一段声信号时，所得到的电信号之间均存在着一定的差异。麦克风之间的频响差异会直接影响后续的音频信号处理结果，如声场感知、语音增强等算法的性能。然而，由于硬件电路等原因，同一阵列中的各个麦克风频率响之间往往存在一些差异。麦克风阵列的一些应用如声场感知、语音增强等都将受到上述差异的影响，导致处理性能下降。因此，校准同一阵列中各个麦克风的频响，使它们接近一致就成为麦克风阵列中的一个现实技术需求。现有技术中关于麦克风阵列的增益校准技术中由于只校准麦克风阵列中各麦克风之间的增益，并不能保证各麦克风在频响上相互一致，导致校准后各麦克风的幅频响应和相频响应仍然存在一定差异

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种麦克风阵列频响校准方法，包括以下步骤：

S1：电音频信号w(n)经扬声器和声传播信道到达麦克风阵列，麦克风阵列输入声信号为x(n)；

S2：声信号x(n)经过k个不同的麦克风及前置放大器，分别得到不同的电信号x₁(n)～x_k(n)；

S3：电信号x₁(n)～x_k(n)分别当作各路校准滤波器的输入信号用于调整各校准滤波器的滤波系数；所述校准滤波器的滤波系数的调整方式为：通过调整各路滤波器的滤波系数使输出信号y₁(n)～y_k(n)均向目标信号d(n)逼近，逼近原则是使y₁(n)～y_k(n)与d(n)之间的均方误差分别最小；

S4：根据上述调整方式，计算各校准滤波器的滤波系数，以完成麦克风阵列的频响校准。

进一步的，当各路校准滤波器输出信号y₁(n)～y_k(n)向目标信号d(n)逼近实现阵列频响校准时采用如下方式：设一帧数字信号的长度为N，则第i路校准滤波器的输入信号x_i(n)与目标信号d(n)写成以下向量形式

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