上海信息化麦克风阵列标准

    比如几个人围绕Echo谈话的时候，Echo只会识别其中一个人的声音。阵列增益：这个比较容易理解，主要是解决拾音距离的问题，若信号较小，语音识别同样不能保证，通过阵列处理可以适当加大语音信号的能量。模型匹配：这个主要是和语音识别以及语义理解进行匹配，语音交互是一个完整的信号链，从麦克风阵列开始的语音流不可能割裂的存在，必然需要模型匹配在一起。实际上，效果较好的语音交互麦克风阵列，通常是两套算法，一套内嵌于硬件实时处理，另外一套服务于云端匹配语音处理。由8个MIC组成的麦克风阵列麦克风阵列的技术趋势语音信号其实是不好处理的，我们知道信号处理大多基于平稳信号的假设，但是语音信号的特征参数均是随时间而变化的，是典型的非平稳态过程。幸运的是语音信号在一个较短时间内的特性相对稳定（语音分帧），因而可以将其看作是一个准稳态过程，也就是说语音信号具有短时平稳的特性，这才能用主流信号处理方法对其处理。从这点来看，麦克风阵列的基本原理和模型方面就存在较大的局限，也包括声学的非线性处理（现在基本忽略非线性效应），因此基础研究的突破才是未来的根本。另外一个趋势就是麦克风阵列的小型化，麦克风阵列受制于半波长理论的限制。目前常用的麦克风阵列可以按布局形状分为：线性阵列，平面阵列，以及立体阵列。上海信息化麦克风阵列标准

    虽然语音识别准度得以提高；但实施成本、结构难度、生产安装等问题却接踵而来。但像空调、电视这类家电产品，它永远都是贴墙放，八个麦克风在实际应用上是多余的。双麦克技术在任何产品上均可自然适配。该人士称，双麦克风阵列的结构简单，成本低、容易实施、功耗低等特点让它更容易在家电产品中实现落地。相信在未来一段时间内，双麦克都将成为智能家居产品中的主流配置。不同应用场景下自由配置虽然双麦克有性价比和结构简单的种种优势，但并不能完全覆盖所有场景下的产品需求。比如，在机器人领域里，对声源定位的要求比较高，所以一般都会使用环形多麦克方案。这两年国内比较火的Rokid机器人就采用了8麦克的阵列。未来人工智能领域还需要更多适配的硬件，以满足不同智能产品的需求。因此，国内像科大讯飞、云知声等行业企业都相继推出了6+1麦克、4麦克阵列方案，满足智能音响、机器人领域的产品需求。从长远来看，麦克风阵列解决的只是感知这一块，更快的落地(双麦克更有优势)、更多种的形态(双麦克和多麦克阵列可配置)，是建设人工智能生态的步。上海信息化麦克风阵列标准便携式可视化麦克风阵列装置可以被附接安装到无人机，或者其它可动装置或者附接到交通工具。

    麦克风阵列，是一组位于空间不同位置的全向麦克风按一定的形状规则布置形成的阵列，是对空间传播声音信号进行空间采样的一种装置，采集到的信号包含了其空间位置信息。根据声源和麦克风阵列之间距离的远近，可将阵列分为近场模型和远场模型。根据麦克风阵列的拓扑结构，则可分为线性阵列、平面阵列、体阵列等。(1)近场模型和远场模型声波是纵波，即媒质中质点沿传播方向运动的波。声波是一种振动波，声源发声振动后，声源四周的媒质跟着振动，声波随着媒质向四周扩散，所以是球面波。根据声源和麦克风阵列距离的远近，可将声场模型分为两种：近场模型和远场模型。近场模型将声波看成球面波，它考虑麦克风阵元接收信号间的幅度差;远场模型则将声波看成平面波，它忽略各阵元接收信号间的幅度差，近似认为各接收信号之间是简单的时延关系。显然远场模型是对实际模型的简化，极大地简化了处理难度。一般语音增强方法就是基于远场模型。近场模型和远场模型的划分没有的标准，一般认为声源离麦克风阵列中心参考点的距离远大于信号波长时为远场;反之，则为近场。设均匀线性阵列相邻阵元之间的距离(又称阵列孔径)为d，声源高频率语音的波长(即声源的小波长)为λmin。

    在NumLock键锁定时保持原有等号″＝″功能，BackSpace键紧邻3＊3数字小键盘以便纠错，原键盘字符键排列顺序保持不变；本技术的目的及其技术方案还可采用以下技术措施进一步实现。该键盘由物理键盘+触摸屏虚拟键盘两部分组成，物理键盘在QWERTYUIOP行中，以″O″，在ZXCVBNM行中以2个″M″和″＜，″，使三行字符键右边对齐，实现单键区键盘内涵九宫格键盘，数字小键盘映射到内涵九宫格键区上，BackSpace键左边的等号″＝″键不叠加复用，在NumLock键锁定时保持原有等号″＝″功能，BackSpace键紧邻3＊3数字小键盘以方便纠错，原键盘字符键排列顺序保持不变；内涵九宫格优化键盘以单区键盘实现台式机三区键盘的全部功能，节省出桌面空间给电容触摸屏，触摸屏与电容笔或电磁笔配合实现数理化公式手写输入，并经过手写识别软件将手写公式数字化；该键盘内置麦克风阵列，配合语音识别软件实现远场拾音，并具有降噪功能；该键盘的电容触摸屏上有映射希腊字母、符号、几何符号、逻辑符号、数理化特殊符号的虚拟键盘，通过触摸屏虚拟键盘快速输入数理化特殊符号，提升学生作业数字化的输入效率；该键盘的连接方式可以是有线方式连接，也可以是无线方式连接。利用设置不同拓扑结构的麦克风阵列获取语音信号，进行基于相位变换加权的可控相应功率的定位算法。

    麦克风阵列波束形成，是对各阵元的输出进行时延或相位补偿、幅度加权处理，以形成指向特定方向的波束。在远场模型中，假设输入是一个平面波。设传播方向为θ，时域频率(弧度)为ω，声音在介质中的传播速度为c，对于在一个局部均匀的介质里传播的平面波，定义波束k为k=ωsinθ/c=2sinθ/λ，其中λ是对应于频率ω的波长。由于信号到达不同的传感器的时间不同，则阵列接收到的信号可表示为f(t)=[f(t-τ0)f(t-τ1)…f(t-τN-1)]T=[exp(jω(t-kτ0))exp(jω(t-kτ1))…exp(jω(t-kτN-1))]T其中τn为第n个阵元接收到的信号相对于参考点的时延，N为阵元个数，T表示转置。定义v(k)=[e-jωkτ0e-jωkτ1…e-jωkτN-1]T矢量v包含了阵列的空间特征，称为阵列流行矢量。则f(t)可表示为f(t)=ejωtv(k)。阵列处理器对一个平面波的响应为y(t,k)=HT(ω)v(k)ejωt其中H(ω)是滤波器系数向量的傅里叶变换。符号y(t,k)强调了输出和输入波数k的关系。时域上的相关性体现在输出是一个复指数，和输入平面波有相同的频率。在频域上式可表示为Y(ω,k)=HT(ω)v(k)。注意此处ω对应单一的输入频率，所以是窄带的。阵列的空时处理关系完全可以由上式的右端描述，称为阵列的频率-波数响应函数。平面麦克风阵列实现平面360度等效拾音麦克风越多，语音增强和降噪效果越好用于智能音箱和交互机器人上。上海信息化麦克风阵列标准

平面阵列拓扑结构三维麦克风阵列，即立体麦克风阵列，其阵元中心分布在立体空间中。上海信息化麦克风阵列标准

    为本发明实施例不同麦克风阵列阵型定位效果；为本发明实施例阵列不同阵元间距定位效果；为本发明实施例三维正交阵阵元间距10cm时定位误差与计算量；为本发明实施例基于多通道低通滤波与多通道自适应滤波融合的srp-phat定位系统示意；为本发明实施例滤波前麦克风频率响应对比；为本发明实施例滤波后麦克风频率响应对比图。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步的阐述。实施例：一种基于不同麦克风阵列拓扑结构分析的室内声源定位方法，是先设置一个麦克风阵列室内说话人定位系统，该系统由三个模块组成：麦克风阵列拓扑结构分析模块、阵列自适应滤波校正模块、说话人定位算法模块。（1）麦克风阵列拓扑结构分析模块：为了探究不同阵列拓扑结构对定位结果的影响，本例采用控制变量法对麦克风阵列中：阵列维度、阵元间距及阵元个数进行变量调整，以构成不同拓扑结构的麦克风阵列。从一维线阵、二维t型阵、三维正交阵三种不同拓扑结构阵型展开分析，所示误差分析表明三维正交阵的拓扑结构较其它两种阵型具有更优的定位性能，并示出该阵型下阵元个数的推荐择。在阵列维度的阵元个数确定的情况下对阵元间距的分析。上海信息化麦克风阵列标准

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