【摘要】：麥克風(fēng)陣列聲源定位是指采用多個(gè)麥克風(fēng)按一定的規(guī)則排布,通過高速高精度數(shù)據(jù)采集卡對聲源信號(hào)進(jìn)行采集,再根據(jù)時(shí)延估計(jì)、解圓錐曲線方程、自相關(guān)、互相關(guān)算法及波速形成等算法計(jì)算出待測聲源所處的空間位置。相較于單個(gè)麥克風(fēng)信號(hào)而言,陣列麥克風(fēng)具有設(shè)備簡單、不受傳輸介質(zhì)干擾的優(yōu)點(diǎn),因而可廣泛用于音頻或視頻會(huì)議、語音識(shí)別、工業(yè)機(jī)器人定位等領(lǐng)域。然而麥克風(fēng)陣列聲源定位系統(tǒng)所涉及的算法運(yùn)算量較大、系統(tǒng)成本高。本文針對高速高精度數(shù)據(jù)采集、同步采樣大面積拓?fù)涞壤щy,以及麥克風(fēng)陣列聲源定位算法復(fù)雜的問題,開展了聲源定位算法研究、軟件的編寫、硬件電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。最終完成了麥克風(fēng)陣列聲源定位系統(tǒng)的搭建。通過調(diào)試硬件及編寫相關(guān)算法的測試,驗(yàn)證了軟硬件設(shè)計(jì)的合理性。麥克風(fēng)陣列定位實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)麥克風(fēng)信號(hào)的同時(shí)同步采集、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與無線傳輸、人機(jī)交互與采集控制、定位結(jié)果的可視化等功能,對于24位量化精度的ADC數(shù)據(jù)采樣率可達(dá)200K,定位系統(tǒng)的刷新速度可達(dá)25FPS。多次實(shí)驗(yàn)分析表明,系統(tǒng)的位置精度為±0.03m,方位角定位精度為±0.03度,俯仰角定位精度±0.2度,定位的相對誤差小于5%。
【圖文】：

利用麥克風(fēng)陣列進(jìn)行語音信號(hào)處理已在實(shí)際生活中有了廣泛應(yīng)用。如圖1.1，麥克風(fēng)陣列適用于作為外置麥克風(fēng)陣列或內(nèi)嵌于筆記本及平板電腦中，在一般噪聲場合使用時(shí)可以發(fā)揮較好的錄音效果[6]。2017 年的兩會(huì)直播期間，結(jié)合科大訊飛的聽見系統(tǒng)使得字幕能夠同步直播，字幕不再由純粹的人工編輯而成，達(dá)到了高效快捷的信息傳播目的。科大訊飛已展開了相關(guān)技術(shù)的研究。其最新產(chǎn)品四麥線性陣列 XFM10411 成功突破語音交互距離瓶頸，識(shí)別距離達(dá)到5 米[7]。東莞泉聲電子有限公司是國內(nèi)最大的數(shù)字麥克風(fēng)與陣列麥克風(fēng)生產(chǎn)基地。2008 年，經(jīng)過與富迪公司的三年緊密合作后，其公司的數(shù)字麥克風(fēng)與陣列麥克風(fēng)的產(chǎn)能已達(dá) 5KK/月，在數(shù)字麥克風(fēng)及麥克風(fēng)陣列新產(chǎn)品的推廣方面取得

圖 1.1 筆記本及平板電腦中麥克風(fēng)陣列產(chǎn)品圖 圖 1.2 麥克風(fēng)陣列產(chǎn)品圖對麥克風(fēng)陣列聲源定位的研究，對現(xiàn)有語音通信系統(tǒng)與消費(fèi)電子系統(tǒng)有重要的指導(dǎo)意義[9]。在人機(jī)交互、音視頻會(huì)議等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)說話人的跟蹤以及后續(xù)的語音定向拾取是非常重要的前處理技術(shù)。智能機(jī)器人通過聲源定位技術(shù)找到主人的方位，通過降噪技術(shù)濾除環(huán)境噪聲和混響，，可以自由地在任意場景中控制機(jī)器人，回聲消除技術(shù)也可用于消除設(shè)備自身播放的聲音，從而真正的實(shí)現(xiàn)真正意義上的交互[10-12]。1.1.1 國外研究現(xiàn)狀1985 年，美國羅格斯大學(xué)的 Flanagan 教授在大型會(huì)議上應(yīng)用了麥克風(fēng)陣列的語音增強(qiáng)系統(tǒng)[13]，效果很好。之后，美國布朗大學(xué)的 H.Silverman 在語音識(shí)別方面應(yīng)用了麥克風(fēng)陣列[14]。1996 年，H.Silverman 和 M.Brandstein 繼續(xù)合作，首次將麥克風(fēng)陣列技術(shù)應(yīng)用到聲源實(shí)時(shí)定位上。荷蘭新創(chuàng)團(tuán)隊(duì)的 Sorama，基于陣列麥克風(fēng)技術(shù)開發(fā)了一臺(tái)聲音相機(jī)，希望可以幫助使用者找到噪音的來源位置，現(xiàn)階段則是已經(jīng)與 Cooler Master 進(jìn)行相關(guān)的合作，這個(gè)柵欄之上嵌入了共 64 個(gè)麥克風(fēng)。根據(jù)現(xiàn)場測試，該聲音相
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN912.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2711079