[发明专利]一种基于麦克风阵列波束形成算法的语音处理系统

说明书

本发明公开了一种基于麦克风阵列波束形成算法的语音处理系统，包括语音采集终端(1)，语音处理平台(2)，PC端主机(3)；所述的语音采集终端(1)与语音处理平台(2)的音频扩展口(5)通信互联，所述的圆形麦克风板(4)实时采集嘈杂环境下的语音信号，并通过McASP接口将数字流传输给开发板，随后音频处理模块(6)对音频扩展口(5)接收到数字信号应用波束形成算法、自适应频谱降噪算法以及多源选择算法进行混响去除、语音增强处理；处理后的信号通过网络接口传输给PC端主机(3)。本发明通过将声源定位技术、混响消除技术、波束形成技术、无线通信技术、计算机网络技术运用于基于麦克风阵列波束形成算法的语音处理系统中，从技术上提高了嘈杂环境中提取清晰语音的能力，改善了通信质量。

技术领域

本发明涉及一种基于麦克风阵列波束形成算法的语音处理系统，属于数字信号处理技术领域。

背景技术

语言通信是人类进行信息交互最自然、最有效的手段之一。人们在获取语音信号的同时，不可避免地会受到环境噪声、房间混响以及其他说话人的干扰，严重影响了通信质量。随着科技的发展，人类对清晰语音的要求不断提高，基于麦克风阵列的声源定位和语音增强技术在通信方面获得了广泛的应用。

麦克风阵列是指由一定的几何结构排列而成的若干个麦克风组成的阵列。麦克风阵列具有空间选择性，可以用“电子瞄准”的方式从所需要的声源方向提供高质量的声音信号，同时抑制噪声、混响和其他人说话的话音干扰。其次它可以获取多个声源或移动声源信号，自动检测、定位，并且在接受区域内跟踪正在说话的人。

波束形成是麦克风阵列信号处理过程中的一项关键技术，它的实质是对各阵元接收到的数据进行空域滤波，从而使阵列输出形成空间指向性，达到增强所需的期望信号、抑制干扰和噪声的目的。波束形成是将传感器阵列按照一定的几何形状在空间排列，根据期望信号的位置信息调整各阵元相移器的相位值，达到在空间增强期望信号、抑制噪声和干扰的处理过程。它是阵列信号处理的基本任务之一。

发明内容

发明目的：为了解决传统单播保护方案消耗时间较多的问题，本发明提供一种基于麦克风阵列波束形成算法的语音处理系统，用以解决采集到的语音信号混响噪声严重的问题。

技术方案：本发明提供一种基于麦克风阵列波束形成算法的语音处理系统，包括语音采集终端，语音处理平台，PC端主机；所述的语音采集终端与语音处理平台的音频扩展口通信互联，所述的圆形麦克风板实时采集嘈杂环境下的语音信号，并通过McASP接口将数字流传输给开发板，随后音频处理模块对音频扩展口接收到数字信号应用波束形成算法、自适应频谱降噪算法以及多源选择算法进行混响去除、语音增强处理；处理后的信号通过网络接口传输给PC端主机。

所述的语音采集终端采用圆形麦克风板PCM1864CMBEVM，该圆形麦克风板设有作为控制核心的音频模数转换器PCM1864；PCM1864器件对麦克风进行采样，将模拟语音信号转换成数字信号，并使用McASP接口将数字值流式传输到OMAP-L137 EVM上的音频扩展口。

所述圆形麦克风板采用八个麦克风；其中七个麦克风安装在一个圆上，彼此相距相等的弧形距离；第八个麦克风安装在圆圈的中心。

所述语音处理平台选用的是基于OMAP-L137处理器的OMAP-L137/TMS320C6747浮点开发套件；该EVM包括OMAP-L137应用处理器、300MHz定点/浮点C674x DSP内核和300MHzARM9处理器；适用于OMAP-L137以及C6747、C6745和C6743定点/浮点DSP的开发平台。

所述的EVM中的设有基于DSP内核的低功耗数字信号处理器；该DSP内核采用基于两级高速缓存的架构；一级程序高速缓存(L1P)是32KB的直接映射高速缓存，一级数据高速缓存(L1D)是32KB的双向集合关联高速缓存；二级程序缓存(L2P)由程序和数据空间共享的256KB内存空间组成。

所述音频扩展口选用型号为QSE-040-01-L-D-A的转接口。