基于麦克风阵列的语音增强系统设计 - 计算机应用与软件.PDFVIP

第３０卷第３期　　　 计算机应用与软件 Ｖｏｌ３０Ｎｏ．３ ２０１３年３月　　 ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅ Ｍａｒ．２０１３ 基于麦克风阵列的语音增强系统设计 朱兴宇　万洪杰 （北京化工大学信息科学与技术学院　北京 １０００２９） 摘　要　　针对目前在近场语音环境中语音增强系统噪声干扰大、难以清晰还原信号等局限性，设计并实现一种基于麦克风阵列的 新型语音增强系统。系统硬件设计新颖，采用低功耗设计，最大支持１２路语音信号同时采集，同时对噪声的处理采用自适应差分脉 冲编码调制和卡尔曼滤波算法相结合分开处理的新型方式。通过Ｍａｔｌａｂ仿真和封闭近场环境下的实际测试，结果表明该系统性能 稳定可靠，可以提高语音清晰度，实现短距离的多路语音增强。 关键词　　语音增强　麦克风阵列　数字信号处理器　自适应差分脉冲编码调制　卡尔曼滤波 中图分类号　ＴＰ３６８．１　　　　文献标识码　Ａ　　　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００３８６ｘ．２０１３．０３．０６３ ＤＥＳＩＧＮＩＮＧＳＰＥＥＣＨＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴＢＡＳＥＤＯＮＭＩＣＲＯＰＨＯＮＥＡＲＲＡＹ ＺｈｕＸｉｎｇｙｕ　ＷａｎＨｏｎｇｊｉｅ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ　　Ｄｕｅｔｏｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｎｓｅｎｏｉｓｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｒｅｓｔｏｒｅｓｉｇｎａｌｓｏｆｔｈｏｓｅｔｈｅｓｐｅｅｃｈｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｈａｓｉｎ ｎｅａｒｆｉｅｌｄｓｐｅｅｃｈｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｗｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅａｒｒａｙｂａｓｅｄｓｐｅｅｃｈｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｎｏｖｅｌｄｅｓｉｇｎｅｄｓｙｓｔｅｍ ｈａｒｄｗａｒｅａｄｏｐｔｓｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｓｕｐｔｏｔｗｅｌｖｅｃｈａｎｎｅｌｓ’ｓｐｅｅｃｈａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔｕｓｅｓａｎｏｖｅｌ ａｐｐｒｏａｃｈｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｎｏｉｓｅｓ，ｗｈｉｃｈａｄｏｐｔｓａｗａｙｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｐｕｌｓｅｃｏｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＡＤＰＣＭ）ｗｉｔｈＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｂｕｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｅｐａｒａｔｅｌｙ．ＭＡＴＬＡＢｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｔｅｓｔｓｉｎｃｌｏｓｅｄｎｅａｒｆｉｅｌｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｓｔａｂｌｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ，ｉｔｃａｎｃｌｅａｒｌｙａｕｇｍｅｎｔｓｐｅｅｃｈｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄａｃｈｉｅｖｅｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｓｐｅｅｃｈ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｉｎｓｈｏｒｔｄｉｓｔａｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　　Ｓｐｅｅｃｈｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅａｒｒａｙ　Ｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＳＰ）　Ａｄａｐｔｉｖｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｐｕｌｓｅｃｏｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ （ＡＤＰＣＭ）　Ｋａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇ 算法，麦克风的数目是多变的。为了提高硬件设计的灵活性和 ０　引　言 实用性，以便于更好地利用电路，随时增减麦克风的使用数目， 该系统在实际电路组成上提出了一种全新的子母电路板相结合 在车载系统、电话会议与多媒体会议等非手持式的智能语