麦克风阵列语音加强技术的应用

一、 应用于车载系统 
移动电话已成为通常人平常生活中不可或缺的通讯工具，而汽车行驶中驾驶员使用移动
电话的安全问题已引发了普遍关注，采用麦克风阵列系统与语音识别相结合则能很好地解决
此难题。汽车中的噪音主要包括汽车引擎的声音、轮胎通过道路的声音及车內音响空调的声
音等，这些噪声大体可认为造成了一个不相干的噪声域。这时采用基于后置自适应滤波的麦
克风阵列能够有效地提升语音的辨识效果。 

二、 应用于机器人语音识别 
在办公室内运做的机器人与工厂机器人最大的不一样是人机交互而办公室是一个动态的
工做环境，须要机器人有足够的灵活性和适应性。当人机交互时就须要机器人“准确”地识
别指令，而当环境噪声比较复杂时，用单麦克风的效果是不好的。为解决这个问题就可使
用麦克风阵列，在机器人的身上放置多个麦克风从而实现语音定位，经过麦克风阵列语音增
强与语音识别相结合能更精确地“理解”指令。 

三、应用于视频会议及大型会场 
参加视频会议的人不少时，欲发言讨论者也相应较多。传统方法是使用一个麦克风谁欲
发言就给谁使用，该方法虽然成本不高但在实际使用时很麻烦；另外一种方法则是给每个欲
发言者配备一个专用麦克风，此方法虽然方便但造价很高。使用麦克风阵列则能够较好地解
决该问题，它能自适应地调整波束并对准发言者。德国工业计算机辅助中心（CAIP）于 2001
年把麦克风阵列应用于室内演讲中，此系统由两组每组四个成直角分布位于观众席的麦克风
阵列组成，其具备定位能力以集中采集当前演讲者的语音。 

四、应用于助听器 
目前在数字助听器中，麦克风阵列的技术获得日益普遍的应用。使用这种技术的缘由来自几个方面：首先，在有噪声的环境下助听器在加强目标语音信号幅度时也加强了噪声的幅度；其次，在有混响时助听器不只加强了直接到达的语音信号也加强了后来通过反射后到达的语音；再者，助听器的输出反馈会削弱助听器的频率响应。所以一个优异的助听器不只能加强幅度，并且要提升信噪比、减少混响影响并消除反馈。麦克风阵列可利用目标语音和噪声在空间域的差别来克服上述问题。美国斯坦福大学 Bernard Widrow教授 2001 年发明了利用麦克风阵列的助听器[3]，这种助听器是将六组细小的麦克风安装在一个 V形状的项链中。屡次实验证明其能正确收听 95%的声音，且从理解率而言比老式助听器提升近 70%。

参考文献 
[1]B.Widrow, P.E.Mantey, L.J.Griffiths and B.Goode（1967）. Adaptive antenna systems. proc. 
IEEE.Vol.55, No.12, pp.2143-2159. 
[2]B.Widrow et al.（1975）. Adaptive noise canceling: Principles and applications.Proc. IEEE, 
Vol.63, No.12, pp: 1692-1975. 
[3]B.Widrow, Luo Fa-Long（2003）. Microphone arrays for hearing aids: An overview. Speech 
Communication, Vol.39, Issue: 1-2, January, 2003, pp: 139-146. 
[4]Fischer Sven, Simmer Klaus Uwe（1996）. Beamforming microphone arrays for speech 
acquisition in noisy environments. Speech communication, Volume: 20, Issue: 3-4,pp. 215-227. 
[5]I.A. McCowan, H. Bourlard（2002）. Microphone array post-filter for diffuse noise field. 
Acoustics, Speech, and Signal Processing, 2002. Proceedings. (ICASSP '02). IEEE International 
Conference on, Volume: 1, 13-17 May 2002, vol.1, pp:I-905 - I-908 
[6]J.L.Flanagan, J.D.Johnson, R.Zahn and G.W Elko（1985）.Computer-steered microphone arrays 
for sound transduction in large rooms. J.Acoust.Soc.Amer, Vol.78, No.5, pp: 1508-1518. 
[7]Y.Grenier（1993）.A microphone array for car environments.Speech Communication, Vol.12, 
No.1, pp: 25-39. 
[8]Zelinsk（1988）. A microphone array with adaptive post-filtering for noise reduction in 
reverberant rooms. ICASSP-88., 1988 International Conference on, 11-14 April 1988, vol.5, pp: 
2578 -2581.